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1、目 錄摘要.Abstract. TOC o 1-2 u 1 緒論.1 中國(guó)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向.1 課題背景.1 沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀.2 中國(guó)沖壓模具的發(fā)展方向.3 本次設(shè)計(jì)的主要方向內(nèi)容及目的.52 沖壓的工藝性分析.7 結(jié)構(gòu)與尺寸.7 2.2 精度.7 材料.83 確定沖裁工藝方案.94 模具總體設(shè)計(jì)方案.10 模具類型.10 操作與定位方式.10 4.3 卸料與出件方式.105 工藝與設(shè)計(jì).12 5.1 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算.12 5.2 計(jì)算沖壓力與壓力中心 初選壓力機(jī).12 5.3 計(jì)算凹凸模刃口尺寸及公差.156 零件刃口尺寸的計(jì)算.167 模具的總體設(shè)計(jì).17 7.1 模具類
2、型的選擇.17 7.2 固定方式的選擇.17 7.3 卸料出件方式的選擇.17 7.4 導(dǎo)向方式的選擇.17 7.5 主要的零件設(shè)計(jì).17 7.5.1 落料凸模.17 7.5.2 沖孔凸模與其強(qiáng)度校核.18 7.5.3 凹模.19 7.5.4 定位零件的設(shè)計(jì).19 7.5.5 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì).20 7.5.6 卸料板的設(shè)計(jì).20 7.5.7 卸料螺釘?shù)倪x擇.20 7.6 模架與其他零件的設(shè)計(jì).20 7.7 凹凸模材料的選擇.21 7.8 模具總裝圖.21 7.9 沖壓設(shè)備選定與參數(shù).22 7.10 模具零件加工工藝.228 結(jié)論與展望.24致謝.26參考文獻(xiàn).28摘 要隨著CAD技術(shù)的發(fā)展,一些
3、國(guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件,個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中1。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步,東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外,許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)為用戶可以根據(jù)
4、產(chǎn)品確定模具設(shè)計(jì)方案后,可以直接利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化的模具零部件快速完成模具的設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)人員會(huì)有更多的時(shí)間去研究模具的結(jié)構(gòu),從而加快了模具的設(shè)計(jì)過(guò)程,縮短了模具設(shè)計(jì)的研制周期,降低了生產(chǎn)成本,提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性,減輕了模具設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng),使設(shè)計(jì)人員從大量繁重和重復(fù)的計(jì)算工作中解脫出來(lái),有更多的時(shí)間從事創(chuàng)造性的設(shè)計(jì),從而提高了模具的設(shè)計(jì)效率、質(zhì)量和水平。許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。模具是沖壓加工的一種重要的工藝裝備,同時(shí)又是原料及設(shè)備的“效益放大器”,模具工業(yè)又稱為“工業(yè)之母”,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造
5、業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。 沖壓加工在汽車、電子、電器、儀表、航空和航天產(chǎn)品及日用品生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前,我國(guó)工業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品更新?lián)Q代很快。本次墊片模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目雖然簡(jiǎn)單,但是設(shè)計(jì)過(guò)程還是得按規(guī)范要求一步一步去做。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中鍛煉了我們查閱資料、CAD制圖、Pro/Engineer制圖、Word文檔編輯等多方面的能力。也培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),我們即將面臨畢業(yè),這次課程設(shè)計(jì)也給了我們一次真槍實(shí)彈的演習(xí),可以讓我們?cè)谧呦蚬ぷ鲘徫恢拜^深層次的接觸機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和沖壓模具。感謝學(xué)校給了我們這次演習(xí)的機(jī)會(huì),同時(shí)也感謝悉心指導(dǎo)我們的老師和一起“戰(zhàn)斗”的同學(xué)們!關(guān)鍵詞:CAD Pro/
6、ENGINEER 沖壓模 墊片AbstractWith the CAD technology, some domestic enterprises have popularized the two-dimensional mold CAD, and are starting to use UG, Pro / Engineer, I-DEAS, Euclid-IS and other international common software, individual manufacturers have also introduced Moldflow, C-Flow , DYNAFORM, O
7、ptris and MAGMASOFT other CAE software, and successfully applied to the stamping die design. The automotive panel die as the representative of a large stamping die manufacturing technology has made great progress, Dongfeng Motor Corporation mold factory, mold manufacturers such as FAW mold center is
8、 capable of producing part of the car cover mold. In addition, many research institutions and universities to carry out technology research and development of mold. After years of efforts, in the mold CAD / CAE / CAM technology has made significant progress; in improving the quality and reduce the m
9、old design and manufacturing cycle, and other aspects of the mold to make a contribution. Standard mold base for the user to determine the mold design based on product, you can directly use the existing standard mold parts quickly mold design. This designer will have more time to study the structure
10、 of the mold, thereby speeding up the mold design process and shorten the development cycle of mold design, reduced production costs and improve the maintainability of the system, reducing the mold designer Labor, the designers from the calculation of a large number of heavy and repetitive work, fre
11、eing more time for creative design, mold design to improve the efficiency, quality and standards. Many die for enterprises to increase investment in technological progress, technological progress as a business development will be an important driving force.Stamping die is an important process equipm
12、ent, raw materials and equipment, but it is also the efficiency amplifier, mold industry also known as mother of the industry is the basic industry of national economy.The level of mold production technology has become the measure of a countrys manufacturing industry an important indicator of the le
13、vel.Stamping in the automotive, electronics, appliances, instruments, aviation and aerospace products and daily necessities has been the production of a wide range of applications.At present, Chinas rapid industrial development, product upgrading soon.The gasket die design course design questions is
14、 simple, but the design still have to do it step by step according to specifications. In the design process of training our access to information, CAD drawings, Pro / Engineer Drawing, Word document editing, and many other capabilities. We also develop a sense of teamwork, were due for school, the c
15、urriculum design also gives us a live ammunition exercise allows us to work in the deeper levels of exposure before the mechanical design, mold design and stamping dies. Thank the school has given us the opportunity to exercise, but also for the careful guidance of our teachers and with the battle o
16、f the students!key words: CAD, Pro/ENGINEER, Stamping die, Gasket1 緒論1.1 中國(guó)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向 課題背景80年代以來(lái),中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求,也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力1。這些年來(lái),中國(guó)模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。目前,中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn),從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二,作為商品銷售的約占三分之一2。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占3
17、3%,壓鑄模具約占6%,其它各類模具約占11%。中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國(guó)有專業(yè)模具廠外,其他所有制形式的模具廠家,包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè),都得到了快速發(fā)展,集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右3。2006年汽車年產(chǎn)量728萬(wàn)輛4。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會(huì)大大推動(dòng)模具工業(yè)的高速增長(zhǎng),特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如,到2006年汽車行業(yè)將需要各種塑料件47萬(wàn)噸,因此模具發(fā)展空間十分廣闊5。家用電器,如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等,在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。目前,我國(guó)的彩電
18、的年產(chǎn)量已超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái),電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)6。家用電器行業(yè)的發(fā)展對(duì)模具的需求量也將會(huì)很大。其他發(fā)展較快的行業(yè),如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求,都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。在中國(guó),人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位,認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展,加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外,許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前,從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校
19、已達(dá)30余家,從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余家8。其中,獲得國(guó)家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海交通大學(xué)CAD國(guó)家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國(guó)家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心等9。經(jīng)過(guò)多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀模具是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分,是工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)裝備,用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品,其價(jià)值往往是模具價(jià)值的幾十倍10。模具技術(shù)是一門技術(shù)綜合性強(qiáng)的精密基
20、礎(chǔ)工藝裝備技術(shù),涉及新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的開發(fā)與推廣應(yīng)用,是冶金、材料、計(jì)量、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科以及鑄、鍛、熱處理、機(jī)加工、檢測(cè)等諸多工種共同打造的系統(tǒng)工程。用模具生產(chǎn)制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度等特點(diǎn),這是其他任何加工制造方法所不及的。目前,模具制造業(yè)已成為與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)互為依托的產(chǎn)業(yè),模具工業(yè)技術(shù)水平的高低已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。對(duì)任何國(guó)家來(lái)說(shuō),制造產(chǎn)業(yè)是綜合國(guó)力及技術(shù)水平的體現(xiàn),而模具行業(yè)的發(fā)展是制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。針對(duì)這種情況,國(guó)家出臺(tái)了相應(yīng)的政策,正積極發(fā)展模具制造產(chǎn)業(yè)。 中國(guó)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀改革開放帶了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高
21、速發(fā)展的時(shí)期,模具的市場(chǎng)的需求量也進(jìn)一步的增加。模具行業(yè)也一直以15%左右的增速再發(fā)展。因此帶來(lái)的模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分的巨大變化,一些國(guó)有專業(yè)模具廠也如雨后春筍般的建立起來(lái),同時(shí)也帶來(lái)了以集體、獨(dú)資、私營(yíng)和合資等形式的快速發(fā)展。賦有“模具之鄉(xiāng)”的浙江寧波和黃巖地區(qū)是現(xiàn)今我國(guó)規(guī)模最大的兩個(gè)地方;廣東地區(qū)也漸漸掀起了開建模具廠的浪潮;其中科龍、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資或是外商獨(dú)資形式的模具企業(yè)現(xiàn)也有幾千家11。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、
22、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件,個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步,東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具12。此外,許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如,吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件,華中理工大學(xué)模具技術(shù)
23、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件,上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高;許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等,致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。 中國(guó)沖壓模具的發(fā)展方向 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這
24、一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng): (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能,實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度。另外,還可加工高硬度模塊,還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展,
25、對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。13模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用,相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù),這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的
26、新技術(shù),它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣),因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高,估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(Ti
27、N、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作,以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。 (8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù);有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。我國(guó)沖壓模具與發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)之間的差距不小,因此要發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)和綜合競(jìng)爭(zhēng)力,要加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、完善合作機(jī)制,創(chuàng)造性地工作14。也需要加大對(duì)模具相關(guān)專業(yè)人才的綜合素質(zhì)培訓(xùn)投入。1.2本次設(shè)計(jì)的主
28、要方向、內(nèi)容及目的 沖壓工藝在機(jī)電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛是眾目共睹的,而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備,在模具制造行業(yè)中占有重要的地位。沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率產(chǎn)品質(zhì)量(尺寸公差和表面粗糙度等)、一次刃磨的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價(jià)的產(chǎn)品,技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著,深受制造行業(yè)的重視。沖壓-就是在溫室下,利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具-在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。沖壓加工的特點(diǎn):由
29、于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點(diǎn),因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位,是國(guó)防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具,而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品,其制造屬單間小批量生產(chǎn),具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高(約占產(chǎn)品成本的10%30%)的特點(diǎn)。所以,只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下,沖壓成型的加工優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 本次模具設(shè)計(jì)為圓形墊片,圓形墊片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸較小,應(yīng)用十分廣泛,可中大批量生產(chǎn)。墊片一般是沖裁件,材料為10號(hào)鋼,精度等級(jí)根據(jù)用途而定,一般為IT11IT14級(jí),圖1-1即本次設(shè)計(jì)的墊片零件圖。
30、圖1-1 墊片零件圖 2 沖壓的工藝性分析2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸圖2-1 墊片零件尺寸圖 如圖2-1,該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸較小,只有沖孔和落料兩部分。工件為圓形直徑為=40上偏差為0下偏差為-0.2,小孔直徑為=8mm上偏差為0.1偏差為0,其中工件上的兩孔圓心距離為20mm,孔與工件邊緣的最小距離為6mm,其工件厚度為T=2mm,以上尺寸均符合b2t。由于沖裁件為圓形其R20=B/2適合落料。所以此工件適合沖裁加工。2.2 精度 由于沒(méi)有特殊要求,工件的尺寸全部為自由公差,記作IT14。這樣利用普通沖裁方式便可以達(dá)到零件圖樣的要求。2.3 材料 10號(hào)鋼,厚度為2mm帶料,由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課
31、本P359中付表查得,黑色金屬的力學(xué)性能可查得牌號(hào)10鋼的材料狀態(tài)為退火狀態(tài),抗剪強(qiáng)度為255333/MPa,抗剪強(qiáng)度為294432b/MPa,斷后身長(zhǎng)率為29%,10號(hào)鋼平均含碳量為萬(wàn)分之10,強(qiáng)度硬度不高,但塑性韌性都很好。由于此材料具有較高的彈性和良好的塑性故適合適合沖裁。3 確定沖裁工藝方案 方案一:先落料后沖孔。 采用單工序模具生產(chǎn)。 方案二:落料沖孔一起。 采用復(fù)合模具生產(chǎn)。 方案三:沖孔落料分開。 采用級(jí)進(jìn)模具生產(chǎn)。 分析: 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但要兩種工序,兩套模具。成本高而且生產(chǎn)率底,勞動(dòng)強(qiáng)度大,難以滿足30萬(wàn)件/年的大批量生產(chǎn)。故不能選用。 方案二只需要一套模具,工件的精度
32、及生產(chǎn)來(lái)年較高,但工件厚度為2mm模具強(qiáng)度差,制造難度較大,且沖壓后成品件留在模具內(nèi),在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度,操作不方便。 方案三只需要一套模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也滿足要求。 通過(guò)三種方案比較分析,該件適宜用第三種方案,并使用順裝凸模。4 模具總體設(shè)計(jì)方案4.1 模具類型根據(jù)零件沖裁工藝方案,選用級(jí)進(jìn)沖裁模具。4.2 操作與定位方式零件的生產(chǎn)批量以給定30萬(wàn)件/年,但尺寸不大,可用手工送料方式,就可以達(dá)到要求,這樣可以降低模具成本,由于考慮零件的尺寸較小,材料厚度較薄,為了便于操作和保證零件的精度要求,應(yīng)采用導(dǎo)料板導(dǎo)向,考慮用擋料銷和導(dǎo)正銷的定位和定距的方式15。4.
33、3 卸料與出件方式考慮零件的厚度較薄,采用彈性卸料的方式,為了便于操作和提高生產(chǎn)率。彈性卸料采用橡膠,其設(shè)計(jì)如下表,選用的四塊橡膠的厚度必須一致,不然會(huì)導(dǎo)致受力不均勻,運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生傾斜,影響模具的正常工作。 表4-1 卸料行程表項(xiàng) 目公 式 結(jié) 果 備 注卸料板工作行程hh=h1+t+h2 6mmh1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度 2mmh2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm 橡膠的工作行程H1 H=h+h3 14mmh3為凸模修模量 取8mm橡膠自由度 H2H2=4H 56mm橡膠的預(yù)壓縮量H3H3=15%H2 一般情況H3=10%15%H2每個(gè)橡膠承受的載荷F1F1=Fx/4 Fx=6992 選用四個(gè)
34、圓形筒件膠的外徑D 滿足要求效核橡膠的自由高度H2橡膠的安裝高度H4H4=H2-H3 47mm5 工藝與設(shè)計(jì)5.1 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 考慮到材料利用率的問(wèn)題,采用頂排的方式,由教課書,P63頁(yè)式(212)查得剪板機(jī)下料的公差查得=0.6,式中橫向塔邊值與縱向塔邊值可查表(210)得a=1.2 mm a1=,哦、由公式:B=D+2(a1+)+C1-,計(jì)算得條料的寬度為43mm步距為。一個(gè)步距的材料的利用率為62.8%。可畫圖得: 圖5-1 排樣圖5.2 計(jì)算沖壓力與壓力中心 初選壓力機(jī) 沖裁力,由參考書沖壓模具設(shè)計(jì)與制造P107式318得:F=KLtbF沖裁力 N;L沖件周邊長(zhǎng)度 mm;t材料厚
35、度 mm;b材料抗剪強(qiáng)度 MPa;K考慮到模具的間隙不均勻,刃口的磨損,材料的力學(xué)性能與厚度的波動(dòng)等諸多因素引入的修正系數(shù),一般取K=1.3??梢缘茫盒读狭x=KxF=0.045*122525.3=5513Kx和Kt可以由表17查得壓力F1 F1=2F 參考模具設(shè)計(jì)與制造 P35式1-22 P1.3)F 根據(jù)沖壓模具設(shè)計(jì)與制造P37表17可查得選取壓力機(jī)的型號(hào)為JG23-40壓力中心的計(jì)算:計(jì)算壓力中心的時(shí)候,先畫出凹模型口圖(圖5-2)根據(jù)壓力中心的原理。該零件是對(duì)稱的,用解析法求得模具的壓力中心,計(jì)算如下:L1=1/4nd=L2=L3=L4 X1=X4*X2=X8 L5=8所以壓力中心為
36、(60,0)由計(jì)算知該工件沖裁力不大,符合條件。 圖5-2 凹模型口圖5.3 計(jì)算凹凸模刃口尺寸及公差 由于材料薄模具間隙小,故凹凸模采用配作加工為宜。又依據(jù)排樣圖可知,凸模的加工較凹模困難,因此選用凹模作基本件制造,故不論沖孔落料,只計(jì)算凹模刃口尺寸及公差16。沖孔凸模刃口尺寸均屬于磨損后,減少的尺寸,按式234計(jì)算即Bp=(bmin+X)圖中未表注的尺寸的公差為IT14,查出公差值后的沖孔尺寸為:b1=8上偏差為0.1,下偏差為0;b2=8上偏差為0.1,下偏差為0;b3=40上偏差為0,下偏差為-0.2;由教課書P81表221查得IT14級(jí)時(shí)磨損補(bǔ)償系數(shù)x=0.5由式Bp=(bmin+X
37、)上偏差為0,下偏差為/4Bp1=(8+0.5*0.1)=8.05上偏差為0.025,下偏差為0;Bp2=(8+0.5*0.1)=8.05上偏差為0.025,下偏差為0;Bp3=(40+0.5*0.2)=40.1上偏差為0,下偏差為-0.05;6 零件刃口尺寸的計(jì)算在確定工件零件刃口尺寸的計(jì)算方法前,首先要考慮工件零件的加工方法及模具裝配的方法,結(jié)合模具的特點(diǎn),工作零件的形狀相對(duì)簡(jiǎn)單。17適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模,凹模,凸模固定板以及卸料板。這種加工方法,可以保證孔的同軸度,使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法落料來(lái)計(jì)算落料: 表 6-1 刃口尺寸計(jì)算尺寸分類尺
38、寸轉(zhuǎn)換 計(jì)算公式結(jié)果備注落料R40()表為刃口偏差系數(shù)取為工件公差值沖裁間隙允許最小值 R8沖孔8Dt=dmin+XDa=dt+Zmin/2孔心距 20LA=L/8LA=207 模具的總體設(shè)計(jì) 由沖壓工藝分析可知,控制級(jí)進(jìn)沖壓,所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。 因?yàn)樵撃>卟捎玫氖菞l料,控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板,無(wú)側(cè)壓裝置控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距,導(dǎo)正銷精定位,而第一件的沖壓裝置,因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定的余量,可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。7.3 卸料出件方式的選擇 因?yàn)楣ぜ穸葹?mm,相對(duì)較薄,卸料力也較小,故可以采用彈性卸料又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn),所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)率。7.4 導(dǎo)向方
39、式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 7.5 主要的零件設(shè)計(jì)落料凸模 結(jié)合工件外型并考慮到加工,將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式,采用線切割機(jī)床加工2個(gè)M8mm螺釘固定在墊板上,與凸模固定板的配合按H6/M5其長(zhǎng)度計(jì)算公式為:根據(jù)參考書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P71 式217 L=h1+h4+h5L=h1+h4+h582h1為凸模固定板的板厚 (mm);h4為彈壓卸料板厚度 (mm);h5為預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡膠的厚度 h5=(0.85-0.9)H 公式中的是凸模端面縮進(jìn)卸料板的厚度; H為自由狀態(tài)下橡膠的厚度 ; 沖孔凸模與其強(qiáng)度校核 (1)沖孔凸模 因?yàn)樗鶝_的孔
40、均為圓形,而且都不屬于需要特別加工,特別保護(hù)的小凸模,所以沖孔采用臺(tái)階式,一方面加工簡(jiǎn)單,另一方面便于裝配與更換18。沖8孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖四。 (2)抗壓抗彎強(qiáng)度校核 凸模能正常工作,其最小截面承受的壓力必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力:由參考書沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P71 式219 d4t/式中 d凸模最小直徑(mm); t板料厚度(mm); 板料抗剪度(MPa); 凸模材料許用力(MPa)。 凸模材料為一般工具鋼,淬火硬度為5862HRC,可取為1000-1600MPa,沖裁低碳鋼時(shí),取300MPa按照d4t/計(jì)算達(dá)到抗壓強(qiáng)度。 沖壓時(shí)凸??v向抗彎能力可利用桿件受軸向壓力的歐拉公式進(jìn)行校核。 當(dāng)凸
41、模有導(dǎo)向時(shí),相當(dāng)于一端固定,另一端鉸支的壓桿,凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長(zhǎng)度,參考沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P72 式224得:Lmin270d/FLmin失穩(wěn)彎曲的最大長(zhǎng)度(mm); F沖裁力(N); d凸模最小直徑(mm)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算凸模的抗彎強(qiáng)度可以達(dá)到?jīng)_裁的要求。 凹模 凹模采用整體凹模,各種沖裁的凹模均采用線切割機(jī)床來(lái)加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)壓力中華心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模炳重合,其尺寸為: 凹模厚度 H=K1K2 K1 K2凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù) 查表218 F為沖裁力 凹模壁厚C=(1.52)H=49.566 所以取凹模厚度為 35 凹模壁厚 50 凹模寬度 B=b+
42、2c=46+2*50=146 b為排樣寬度 凹模長(zhǎng)度取146 (3*40+x) x為送料余量 凹模輪廓尺寸 146*146*35 定位零件的設(shè)計(jì) 落料凸模下部設(shè)計(jì)有兩個(gè)導(dǎo)料銷,為8孔作導(dǎo)正,導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)圖見圖8-1 圖8-1 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)圖 導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正,考慮到料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面2mm,所以導(dǎo)正銷直線部分長(zhǎng),采用H7/h6安裝在落料凸模上,導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸,外側(cè)與凹模齊平,導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可以確定導(dǎo)料板的寬度了,導(dǎo)料板的厚度按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)料板選用45鋼制作,熱處理
43、硬度4045HRc,用螺釘和銷釘固定在凹模上,導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸和凹模尺寸相同,厚度為14mm采用45鋼,淬火硬度4045HRc。 卸料螺釘?shù)倪x擇 卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺釘部分M10*10mm。 該模具采用中間導(dǎo)柱模架。這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置,沖壓時(shí)間可防止由于偏心力矩而引起的模具傾斜,以凹模周界尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格。 導(dǎo)柱 d/mm*L/mm 分別為28*160 32*160 導(dǎo)套 d/mm*L/mm*D 分別為2*115*42 32*115*45 上模座厚度 H取45mm 上模板厚度H取10mm 下模板厚度 H取
44、50mm該模具閉合高度為:H=H上+L+H+H下-h2=45+82+33+50-2=208mmL凸模長(zhǎng)度 82mmH凹模厚度 33mmH2凸模沖裁后進(jìn)入凹模深度 2mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)JG2340最大裝模高度(230mm)可以使用該壓力機(jī)。7.7 凹凸模材料的選擇 因工件材料為10鋼,t3mm生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)。要求模具壽命比較高。故選用W18Cr4V的材料為凹凸模具的材料。凸模熱處理要求6062HRC,凹模熱處理要求6163HRC。7.8 模具總裝圖 通過(guò)以上計(jì)算,模具總裝圖,模具上模部分有上模板,墊板。凸模(3個(gè)),由凸模固定板以及卸料板組成,卸料方式采用彈性卸料,以橡膠為
45、彈性元件。19下模部分有下模座,凹模板,導(dǎo)料板組成。沖孔廢料和成品均有漏料孔漏出。條料送進(jìn)時(shí),采用活動(dòng)擋料銷作為粗定距,在落料凹模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷,利用條料上,8孔作為導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正,依次作為條料送進(jìn)的精定距操作完成第一個(gè)步?jīng)_壓后,把條料抬進(jìn)向前移動(dòng),用落料孔套在活動(dòng)擋料銷上并向前推進(jìn),沖壓時(shí)凸模導(dǎo)正銷再作準(zhǔn)確定距。7.9 沖壓設(shè)備選定與參數(shù) 通過(guò)校核計(jì)算,選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)JG2340能滿足使用條件,其主要技術(shù)參數(shù)如下:公稱壓力 400KW 最大閉合高度 300mm滑快行程 100mm 最大裝模高度 230mm工作臺(tái)尺寸(前后*左右) 420mm*630mm墊片尺寸 (厚度*孔徑) 8
46、0mm*150mm模柄孔尺寸 50mm*70mm最大傾斜角度 307.10 模具零件加工工藝 本副沖裁模具,模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件,固定板以及卸料板,若采用線切割加工技術(shù),這些零件就變的相對(duì)簡(jiǎn)單了。下面為圖四落料凹模的技工工藝過(guò)程如表7-1 表7-1 落料凸模加工工藝工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1下料下50mm*85mm的材料2熱處理退火3粗車,銑要求41mm*83mm4熱處理調(diào)質(zhì)5精銑要求40mm*82mm6熱處理按處理工藝淬火達(dá)到5362HRc7鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 凹模固定板以及卸料板都屬于板類零件,其加工工藝比較規(guī)范20。8 結(jié)論與展望此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完四年的機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)
47、課程后進(jìn)行的他是對(duì)我們四年來(lái)所學(xué)課程的又一次深入系統(tǒng)的綜合性復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)結(jié)業(yè)的關(guān)口,顯得尤為重要。通過(guò)這次設(shè)計(jì),讓我們很好的復(fù)習(xí)了一遍所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識(shí),同時(shí)由于模具設(shè)計(jì)不是我們的專業(yè)走向,所以很多知識(shí)課本上沒(méi)有講過(guò),在通過(guò)書籍網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)掌握這些知識(shí),完成這次設(shè)計(jì)后,我們對(duì)于沖壓模具設(shè)計(jì)有了更深的認(rèn)識(shí),也有了一次獨(dú)立設(shè)計(jì)模具的經(jīng)歷。這次設(shè)計(jì)讓我感觸頗深:所學(xué)的知識(shí)只有在應(yīng)用之中才能更深的理解和長(zhǎng)時(shí)間的記憶。對(duì)于一些原本一知半解的理論也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。特別是在原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課:如機(jī)械制圖,互換性,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等有了更深層次的理解,使我們進(jìn)一步
48、的了解到怎樣將課本知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。同時(shí)還使我們更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題,如怎樣是制造的模具技能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料,保證工件經(jīng)濟(jì)性,加工工藝的合理性.在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)沖壓手冊(cè),模具制造手冊(cè),模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等對(duì)要設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行查詢,使我更加熟料的掌握了怎么通過(guò)更多的途徑去做好設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)更加合理。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)資料的查詢和應(yīng)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì),我更深入的學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì),模具設(shè)計(jì)及沖壓模制造三方面內(nèi)容,盡管三者的內(nèi)容不同,但三者之間存在著相互滲透,相互補(bǔ)充,相互依賴的關(guān)系。冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品樣圖,根
49、據(jù)其生產(chǎn)批量的大小,沖壓設(shè)備的類型規(guī)格,模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件,從對(duì)產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算,制定出合理的工藝方案,最后編寫沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì),數(shù)量的確定,工序順序的安排,工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。沖壓模具設(shè)計(jì)則是根據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)格,認(rèn)真考慮毛坯的定位,出件,廢料排除等諸問(wèn)題以及模具的制造維修方便,操作安全可靠等因素后,設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出于沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu),然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。經(jīng)歷了幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在這次設(shè)計(jì)中通過(guò)參考,查閱各種
50、有關(guān)模具方面的資料,請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題,并且和同學(xué)的探討,模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題,使我在這短暫的時(shí)間里,對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。從陌生到開始接觸,從了解到熟悉,這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一半過(guò)程,我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力,我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為大學(xué)生涯畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一些基本的工作,但由于時(shí)間和能力所限,尚有許多問(wèn)題需進(jìn)一步的探討和完善。致 謝大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲,在此我想對(duì)我的母校,我的父母、親人們,我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的家人對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持;感謝我的母校荊楚理工學(xué)院給了我在大學(xué)四年深造的機(jī)會(huì),讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高;感謝母校的老師和同學(xué)們?nèi)陙?lái)的關(guān)心和鼓勵(lì)。老師們課堂上的激情洋溢,課堂下的諄諄教誨;同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情,生活上的熱心主動(dòng),所有這些都讓我的四年充滿了感動(dòng)。 這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助。從論文選題到搜集資料,從寫稿到反復(fù)修改,期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨,在 HYPERLINK :/paper.taomoo
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