畢業(yè)論文-手柄沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)手柄沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)號： 機(jī)械工程系系 部： 機(jī)械工程系材料成型及控制工程專 業(yè)： 材料成型及控制工程指導(dǎo)教師： 二一五 年 六 月誠信聲明本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成設(shè)計(jì)時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。 本人簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 手柄沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 系部： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 材料成型及控制工程 學(xué)號： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱 1課題意義及目標(biāo) 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)分析、解決工程實(shí)際問題的能力，初步掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的方法、流程，熟練掌握使用各種工具書籍，使學(xué)

2、生初步達(dá)到工程師所具備的基本素質(zhì)。 2主要任務(wù)(1)對給定工件進(jìn)行工藝分析，確定出科學(xué)合理的工藝方案；(2) 進(jìn)行沖壓工藝計(jì)算；(3) 參考模具圖冊，查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出合理可行的模具結(jié)構(gòu)；(4) 模具主要工作零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算： (5) 編寫設(shè)計(jì)說明書。3主要參考資料 1 王孝培主編：沖壓設(shè)計(jì)資料 機(jī)械工業(yè)出版社 2 李天佑主編：沖模圖冊 機(jī)械工業(yè)出版社 3 陣錫棟、周小宇主編：實(shí)用模具技術(shù)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 4 李紹林、馬長福主編：實(shí)用模具技術(shù)手冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 5沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組：沖模設(shè)計(jì)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社4進(jìn)度安排設(shè)計(jì)各階段名稱起 止 日 期1查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告2014.

3、12.012014.12.312完成工藝計(jì)算、確定工藝方案2015.01.012015.03.203確定模具結(jié)構(gòu)方案，中期檢查2015.03.212015.04.304模具總體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2015.05.012015.05.155完善設(shè)計(jì)內(nèi)容、完成設(shè)計(jì)說明書及答辯工作2015.05.162015.06.10審核人： 2015 年 12 月 15日 前言1.1 沖壓的概念特點(diǎn)及應(yīng)用 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要為壓力機(jī)）上的模具對沖壓材料施加壓力，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。沖壓通常是在室溫下對材料實(shí)行冷變形加工，且大多數(shù)都是使用板料來作為坯料將其加工成所需零

4、件，所以也被稱為冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬材料成型工程技術(shù)。沖壓所使用的模具稱之為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是進(jìn)行沖壓加工的專用工具，沖模在沖壓中有著非常重要作用，如果沒有一套符合要求的沖模，那么先進(jìn)的沖壓工藝就無將無從談起。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合，才能制造出完整的所需沖裁工件。與機(jī)械加工等其他方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)為：（1）在生產(chǎn)效率方面，沖壓加工生產(chǎn)效率高，且操作方便，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。（2）沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。（

5、3）沖壓可加工出尺寸較大，形狀較復(fù)雜的工件，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，使沖壓的強(qiáng)度跟剛度均較高。（4）沖壓一般不會(huì)產(chǎn)生切屑碎料，材料的使用率較高，而且不需要其他加熱設(shè)備。因而沖壓加工是一種省料，節(jié)能的加工方法沖壓件的成本較低。但是沖壓加工所使用的模具具有專用性，且模具的制造精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下才能充分體現(xiàn)沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓工藝在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在大批量生產(chǎn)中極為廣泛。在汽車、儀表、儀器、農(nóng)機(jī)、電子、航空及輕工等行業(yè)的產(chǎn)品中，6080的零部件都是采用模具加工成形的。1.2 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向我國模

6、具工業(yè)的技術(shù)水平近年來取得了長足的進(jìn)步，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具上了一個(gè)新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件為代表，已能生產(chǎn)部分新型轎車的覆蓋件。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模已從電機(jī)、電器貼心片模具擴(kuò)展到接插件、空調(diào)散熱片等家電模具。在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過數(shù)十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力都已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在許多模具企業(yè)都得到應(yīng)用。雖然如此，我國沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需求和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具，我國雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面

7、也比較接近國際水平，但是在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比依然存在一定的差距。冷沖模具的發(fā)展方向方面，模具技術(shù)的發(fā)展是模具工業(yè)發(fā)展的最關(guān)鍵的一個(gè)因素，其發(fā)展方向應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、和“價(jià)格低”的要求服務(wù)。因此，繼續(xù)發(fā)展模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)、電火花加工、優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)以及模具研磨拋光智能化等方面。2 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定一般來說，沖裁件的工藝性指的是沖裁件的材料、幾何形狀、尺寸精度等對沖壓工藝的適應(yīng)性，即是否符合沖裁工藝的要求。所以一般情況下，對沖裁件的工藝性分析應(yīng)從工件材料，工件結(jié)構(gòu)形狀，工件

8、尺寸精度三方面對其進(jìn)行工藝性分析。2.1 零件的工藝性分析圖2.1 工件簡圖 工件名稱：手柄 生產(chǎn)批量：中批量工件材料：Q235A材料厚度：1.2mm從工件材料方面來分析，Q235A具有較好的韌性和塑性，適合沖裁加工。工件結(jié)構(gòu)形狀可由工件簡圖得，工件結(jié)構(gòu)相對簡單且無尖角，滿足沖裁工件的形狀要求；工件有5個(gè)5mm和一個(gè)8mm的孔，均大于沖裁中沖孔的最小尺寸，滿足沖孔的要求；工件中孔與孔，孔與邊緣之間的最小距離為3.5mm，料厚為1.2mm，滿足孔間距的要求；工件簡圖中，所有尺寸均為自由公差，尺寸精度不高，可以使用IT14級精度，普通沖裁便可以滿足要求。2.2 確定沖裁工藝方案經(jīng)過上述工藝分析可知

9、，由于該工件中的5個(gè)5mm和一個(gè)8mm的孔間距僅為3.5mm，沖裁時(shí)不能同時(shí)沖出。所以沖裁該工件需要倆次沖孔、一次落料三道工序，因此，可以有以下三種沖壓加工工藝方案。方案一：采用單工序模生產(chǎn)，先進(jìn)行工件外形落料，再依次沖出所有孔。方案二：采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：采用復(fù)合模生產(chǎn)，沖孔、落料復(fù)合工序。對上述三種方案進(jìn)行分析，方案一所用模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，但需要三副模具，因此會(huì)增加制造成本降低生產(chǎn)效率，難以滿足中批量的生產(chǎn)要求。方案二只需要一副模具操作簡便，生產(chǎn)效率高且能滿足精度要求，模具制造成本在沖裁簡單工件時(shí)比復(fù)合模低。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率和精度都相對較高，不存在級進(jìn)模工作時(shí)的

10、定位誤差。但是工件最小壁厚為3.5mm，接近凸凹模的許用最小壁厚3.2mm，是模具強(qiáng)度降低，不能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖裁方案采用方案二最佳。3 工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)3.1 排樣方案的確定及計(jì)算 析工件簡圖可知，手柄工件具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，與梯形件類似。若采用直排樣時(shí)廢料多，材料利用率小。而采用直對頭排樣可大大減小廢料的產(chǎn)生，顯著提高材料利用率。采用直對頭排樣方法，實(shí)際沖壓時(shí)應(yīng)采用隔位沖壓，即將第一遍只沖一、三、五，中間隔開一個(gè)。完成沖壓以后的條料水平旋轉(zhuǎn)180,再在第一次沖裁的間隙中進(jìn)行第二次沖裁。通過查參考文獻(xiàn)7得表3.1,選取搭邊值為，1=2.5mm。所以手柄工件

11、級進(jìn)模排樣圖如圖3.1所示。圖3.1 排樣方案圖該模具采用無側(cè)壓裝置，條料寬度B按式（3.1）計(jì)算，即 （3.1）式中，B為條料寬度，單位mm；L為沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸，單位mm；為搭邊，單位mm；Z0為條料與導(dǎo)料板之間的間隙，單位mm。查表3.1(引用參考文獻(xiàn)2中表3-12)得Z0=1.0mm。表3.1 條料與導(dǎo)料板間隙條料厚度無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度10010020020030010010010.50.5158150.81158由公式得： （mm） (3.2)步距S：（mm） (3.3)沖裁件面積A：（mm） (3.4)一個(gè)步距材料的利用率： (3.5)式中，A為沖裁件面積，

12、單位mm；S為送料步距，單位mm；為一個(gè)步距內(nèi)沖件數(shù)；B為條料寬度，單位mm。由公式得 ： (3.6)3.2 沖壓力的計(jì)算一般平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力可按式（3.7）計(jì)算，即 (3.7)式中，為沖裁力，單位N；L為沖裁周長，單位mm；t為材料厚度，單位mm；為材料的抗剪強(qiáng)度，單位MPa；K為系數(shù)，是因?yàn)槟＞咴谑褂眠^程中，會(huì)有刃口鈍化，間隙不均勻，材料力學(xué)性能與厚度波動(dòng)等因素所影響而增加的安全系數(shù)。常取。材料厚度，查表3.2（引用自參考文獻(xiàn)7如表3.2），可取材料抗剪強(qiáng)度。表3.2 普通碳素鋼的抗剪強(qiáng)度材料名稱牌號材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度/MPa普通碳素鋼Q195未退火260320Q215270340

13、Q235310380Q255340420沖裁周長L：（mm） (3.8)由公式得：（N） (3.9)卸料力與推件力可按式（4.10）和式（4.11）計(jì)算，即 (3.10) (3.11)式中，K卸、K推 分別為卸料力和推件力系數(shù)，n為同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)；F卸、F沖、F推 分別為卸料力、沖裁力和推件力。查表可得K卸=0.06 ，K推=0.05。因?yàn)闂l料厚度為1.2mm，所以凹模刃口處直壁高度可設(shè)計(jì)為6mm，則。由此可得：（N） (3.12)（N） (3.13)該級進(jìn)模采用彈性卸料裝置和下出件模具，所以沖裁工藝總力F總應(yīng)該按照下式計(jì)算： + + =249523.56（N） (3.14)通過以上

14、計(jì)算分析，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，可擬選沖壓設(shè)備為J23-25。其主要工藝參數(shù)為：公稱壓力：250kN滑塊行程：65mm滑塊行程次數(shù)：105nmin-1最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm連桿調(diào)節(jié)長度：55mm3.3 模具壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心指的是沖裁力合力的作用點(diǎn)，在模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證沖裁模的模柄中心與模具壓力中心一致，使壓力機(jī)正常、平穩(wěn)的進(jìn)行工作。本次設(shè)計(jì)的級進(jìn)模屬于多凸模沖裁，此時(shí)計(jì)算模具壓力中心，應(yīng)根據(jù)凹模型口圖，畫出壓力中心示意圖并建立相應(yīng)的坐標(biāo)系。如圖3.2所示。圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示位置上，將沖裁輪廓分為L1L7的7組凹模孔，因?yàn)槊拷M凹模孔均為簡單的幾何圖形，可

15、以直接得出其各自相應(yīng)的壓力中心坐標(biāo)值，然后求出各自的周長，便可以利用解析法求解出模具壓力中心c點(diǎn)的坐標(biāo)。圖3.2 壓力中心示意圖將圖中各組凹?？椎闹荛L及壓力中心坐標(biāo)值匯總可得出表3.3，使計(jì)算時(shí)更加方便快捷。表3.3 凹?？字荛L及壓力中心坐標(biāo)各凹?？椎闹荛LL/mm各凹?？椎膲毫χ行淖鴺?biāo)X坐標(biāo)Y坐標(biāo)10.353.0-47.5-53.037.50.047.510.057.50.047.5-10.047.5-53.0多凸模壓力中心公式為： (3.15) (3.16)通過公式及表中數(shù)據(jù)計(jì)算得出壓力中心c點(diǎn)的坐標(biāo)為（16.7，29.1）。由于模具壓力中心偏差較大，在模具裝配時(shí)應(yīng)將凹模適當(dāng)偏移，使模柄中心

16、與壓力中心重合。3.4 凸凹模刃口尺寸計(jì)算3.4.1 尺寸計(jì)算原則模具刃口尺寸精度會(huì)在最大程度上影響沖裁件尺寸精度，模具的合理間隙值也需要通過模具刃口尺寸及公差進(jìn)來行保證。因此，在確定模具刃口尺寸及公差時(shí)，應(yīng)考慮以下原則：（1）落料件尺寸是由凹模尺寸來確定的，沖孔時(shí)孔的尺寸是由凸模尺寸確定的。因此，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)以凹模為準(zhǔn)，沖裁間隙取在凹模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng)以凸模為準(zhǔn)，沖裁間隙在凹模上。（2）沖裁中，凸、凹模的磨損是必然的，考慮到這一點(diǎn)，在設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取其公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽缛∑涔罘秶鷥?nèi)的較大尺寸。（3）模具使用過程中的磨損會(huì)使凸模越來越小，凹

17、模越來越大，是模具間隙不斷增大，故設(shè)計(jì)新模具時(shí)，凸、凹模間隙應(yīng)取最小值。3.4.2 刃口尺寸的確定（1）沖和孔凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算查沖裁模初始雙面間隙表3.4（引用自參考文獻(xiàn)10如表3.4）得：，。表3.4 沖模最小雙面間隙 (mm)板料厚度08、10、3509Mn、Q235Q345（16Mn）40、5065Mn0.5最小間隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0

18、720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.240查簡單形狀沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差表（引用參考文獻(xiàn)8中表3-6）可得：，。通過校核計(jì)算，。計(jì)算結(jié)果滿足的條件，凸、凹模可以采用分開加工的方法。查沖裁件內(nèi)徑公差表（參考文獻(xiàn)7表2-6）得：的沖裁件制造公差，的沖裁件制造公差。查

19、磨損系數(shù)表（參考文獻(xiàn)7表3-5）得：孔與孔的系數(shù)均為。分開加工法凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式分別為式（3.17）和式（3.18）： (3.17) (3.18)式中，、分別為沖孔凸、凹模的刃口尺寸，單位mm；是沖孔件的最小極限尺寸，單位mm；是沖裁件制造公差，單位mm；是最小初始雙面間隙，單位mm；、為凸、凹模的制造公差，其值可通過查表獲得；為系數(shù)，其值在0.5到1之間，與工件精度有關(guān)。由公式可得的凸模刃口尺寸為： (3.19)的凹模刃口尺寸為： (3.20)的凸模刃口尺寸為： (3.21)的凹模刃口尺寸為： (3.22)（2）外形落料凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算因?yàn)楣ぜ庑螢橐活^大一頭小的形狀，且兩邊均

20、為圓弧，所以為了使凸模和凹模間獲得最小的合理間隙值，應(yīng)采用凸模與凹模配合加工的方法。由表4.3得：，。對工件未注公差的外形尺寸，查表沖裁件內(nèi)形與外形尺寸公差表（參考文獻(xiàn)7表2-5）及沖壓件孔距公差表（參考文獻(xiàn)7表2-7）得R8的沖裁件制造公差，R16的沖裁件制造公差，95的沖裁件制造公差為。查磨損系數(shù)表（參考文獻(xiàn)8表3-5）得尺寸R8和R16的系數(shù)均為，尺寸95的系數(shù)為。本工序?yàn)槁淞闲再|(zhì)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件進(jìn)行加工，其中R8和R16屬于凹模磨損后增大的尺寸，其計(jì)算公式為式（3.23），95屬于凹模磨損后不變的尺寸，其計(jì)算公式為式（3.24）： (3.23) (3.24)式中，、為凹模的刃口尺寸，

21、單位mm；R、L為該尺寸的基本尺寸；為該尺寸的沖裁件制造公差；為該尺寸的磨損系數(shù)。其值在0.5到1之間，與工件精度有關(guān)。由公式得R8的凹模刃口尺寸為： (3.25)R16的凹模刃口尺寸為： (3.26)95的凹模刃口尺寸為： (3.27)落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別為R7.89mm、R15.89mm、95mm，不需要標(biāo)注公差，注明以0.1260.180mm間隙與落料凹模配制。3.5 卸料元件的選用與計(jì)算在本次級進(jìn)模的設(shè)計(jì)中，卸料裝置選用彈性卸料板，所以需要對彈性元件的選用與設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的分析計(jì)算。 常用的彈性元件包括橡膠、彈簧和聚氨酯彈性體等，它們主要起給彈性卸料、壓料及頂件裝置提供作用

22、力和行程的作用，在沖壓模具中應(yīng)用非常廣泛。彈簧的許用負(fù)荷不如橡膠的大，且橡膠的價(jià)格實(shí)惠，在安裝調(diào)試時(shí)也較方便。因此本次設(shè)計(jì)中選用橡膠為彈性元件。為了確保橡膠的正常使用，擁有足夠的使用壽命而不至于過早損壞報(bào)廢，應(yīng)控制橡膠的最大壓縮量S總為橡膠自由高度H自由的35%45%，在本次設(shè)計(jì)中S總?cè)镠自由的35%。橡膠的預(yù)壓縮量S預(yù)一般取其自有高度H自由的10%15%，本次設(shè)計(jì)中取S預(yù)為H自由的10%。所以橡膠的工作行程S工作為： (3.28)橡膠的工作行程可按式（3.29）計(jì)算： (3.29)式中，h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度，取h1=2mm；h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，取h2=1.4mm；t為工件

23、厚度，。h修為凸模修模余量，取h修=5mm。所以橡膠的工作行程S工作=由式（3.28）可得橡膠的自由高度為：（mm） (3.30)橡膠的預(yù)壓縮量為：（mm） (3.31)橡膠的裝配高度為：（mm） (3.32)模具閉合后橡膠的高度為：（mm） (3.33)4 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇4.1 模具類型的選擇沖壓模具有三種模具類型分別為：單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模。單工序模又被稱為簡單沖裁模，是壓力機(jī)在一次行程之內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具。而復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次行程中在模具同一個(gè)工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上不同的沖裁工序的模具。級進(jìn)模又稱多工序模，它相比于單工序模而言，可在壓力機(jī)的一次行程中完成兩道或

24、兩道以上的工序。由沖裁方案選用級進(jìn)模方式生產(chǎn)，在保證了工件精度的基礎(chǔ)上，還大大提高了生產(chǎn)效率，所以選用模具類型為級進(jìn)模。4.2 卸料、出件方式的選擇沖裁模常用卸料板卸料，其結(jié)構(gòu)分為固定卸料板和彈性卸料板兩種。固定卸料板結(jié)構(gòu)簡單可靠，但開放性差，一般用于工位較少，板料厚度較大的沖裁模。彈性卸料板的卸料力可進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)還有壓料的作用，使沖裁件平整。彈性卸料板還對凸模由導(dǎo)向的作用。綜合考慮模具結(jié)構(gòu)及操作方便與否，工件料厚相對較薄，故采用彈性卸料裝置。因?yàn)椴捎眉夁M(jìn)模結(jié)構(gòu)，所以采用下出件方式，沖孔的廢料及落料厚的工件均可利用沖模的凸模作用直接推出。4.3 定位方式的選擇 定位方式的選擇也就是對定位零件

25、的選擇。定位零件的作用是保證條料在模具上有正確的位置，其結(jié)構(gòu)形式有很多：用于對條料送進(jìn)步距的控制的有擋料銷、側(cè)刃、導(dǎo)正銷等；用于條料送進(jìn)方向上的控制導(dǎo)料板，導(dǎo)料銷等。 該工件采用級進(jìn)模進(jìn)行沖裁，送料方式選用手動(dòng)送料?？刂茥l料的送進(jìn)步距可使用固定擋料銷進(jìn)行初步定距，再采用導(dǎo)正銷進(jìn)行精確定距。送料方向的控制采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。4.4 模架的選擇中間導(dǎo)柱模架僅適用于橫向送料，常用于彎曲?；驈?fù)合模，導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)。對角導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱在凹模面積的對角線上，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，可縱向或橫向送料，常用于級進(jìn)模或復(fù)合模。后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱裝在上、下模座后側(cè)，可用于沖壓較寬條料，可三方送料，但

26、模具受力不平衡，滑動(dòng)不平穩(wěn)。結(jié)合本級進(jìn)模的特點(diǎn)，采用對角導(dǎo)柱模架。5 模具工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 沖孔凸模的設(shè)計(jì)經(jīng)過工藝分析可知需要設(shè)計(jì)的沖孔凸模包括沖mm孔的圓形凸模和沖mm孔的圓形凸模兩種。它們都屬于不需要特別保護(hù)的小凸模，均可選用臺(tái)階式的結(jié)構(gòu)形式。臺(tái)階式凸模在安裝部分有一圈大于安裝部分直徑的臺(tái)階，用于防止凸模從固定板中脫落，安裝后擁有較好的穩(wěn)定性并且能承受較大的沖壓力，使用壽命長，是采用較多的一種安裝形式。對于沖mm孔的凸模，其結(jié)構(gòu)形式如圖5.1所示，安裝部分與固定板采用過渡配合H7/m6。凸模材料選用T10A來制造，凸模工作部分表面粗糙度，安裝部分表面粗糙度。圖5.1 沖孔凸模1對于沖

27、mm孔的凸模，由于其直徑相對較小，因此在安裝部分與工作部分設(shè)計(jì)成同樣的直徑來保證凸模的強(qiáng)度。其結(jié)構(gòu)形式如圖5.2所示，安裝部分與固定板采用鉚接式固定，固定部分的頭部要先退火處理后，做出鉚頭與固定板鉚接固定。凸模的材料選用T10A來制造，凸模工作部分的表面粗糙，安裝部分的表面粗糙度。圖5.2 沖孔凸模2 凸模長度可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)需要來確定的，如圖5.3是選用彈性卸料板時(shí)凸模的長度示示意圖。圖5.3 凸模長度示意圖由圖可得凸模長度可按式（5.1）計(jì)算： (5.1)式中，為凸模固定板的厚度，單位mm；為彈性元件在模具閉合后的厚度，單位mm，由上述彈性元件的設(shè)計(jì)可知mm；為卸料板厚度，單位mm；t為工件

28、厚度，單位mm；為模具閉合后凸模進(jìn)入凹模的距離，單位mm。所以凸模長度為：（mm） (5.2)5.2 落料凸模的設(shè)計(jì)工件外形落料凸模屬于非圓凸模，且其尺寸相對較大，可以將其設(shè)計(jì)為直通式凸模，將安裝部分和工作部分的尺寸做成一樣。這樣凸模的加工可以采用成形磨削、線切割等方法進(jìn)行加工，加工制造容易。固定方式可以在其頂部設(shè)計(jì)兩個(gè)螺釘孔，通過螺釘將凸模拉住固定。同時(shí)，考慮到條料的送進(jìn)定位，需要設(shè)計(jì)導(dǎo)正銷，因此還應(yīng)在落料凸模加工出導(dǎo)正銷的安裝孔。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5.4。凸模長度與沖孔凸模相等，凸模材料選用T10A來制造，凸模工作部分表面粗糙，安裝部分表面粗糙。圖5.4 落料凸模5.3 凹模的設(shè)計(jì)多工位級進(jìn)

29、模凹模的設(shè)計(jì)與制造與凸模相比較為復(fù)雜和困難。由于本次所設(shè)計(jì)的級進(jìn)模屬于工位較少的小型級進(jìn)模，因此凹模形式可選用整體式結(jié)構(gòu)。選用整體式結(jié)構(gòu)的凹?？梢允悄＞叩慕Y(jié)構(gòu)更為緊湊，使設(shè)計(jì)和加工簡單，制造和裝配較方便，降低成本。凹模洞口形狀的選擇可以根據(jù)工件材料的厚度，沖裁精度要求以及出件方式來進(jìn)行選擇確定。本次級進(jìn)模設(shè)計(jì)中精度要求不高，沖裁件及廢料均為向下落的方式，所以根據(jù)各凹模洞口形式的特點(diǎn)，選擇直壁式洞口即可滿足要求。凹模厚度可按照經(jīng)驗(yàn)公式（5.3）來計(jì)算： （H15mm） (5.3)其中，b為凹?？椎淖畲髮挾龋瑔挝籱m；K為系數(shù)，可由表5.2差得，K=0.18。所以凹模壁厚計(jì)算結(jié)果為：mm (5.3

30、)取H=25mm。凹模壁厚即凹模刃口到外邊緣的距離可按式（5.4）計(jì)算：C=（1.52）H （C3040mm） (5.4)式中，C為凹模壁厚，單位mm。計(jì)算得C=37.550mm，取C=45mm。所以凹模的長度為：mm (5.5)凹模寬度為：mm (5.6)式中，s為凹模刃口在送料方向上的最大距離，s=126mm。根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，通過查冷沖模標(biāo)準(zhǔn)，取凹模長A=220mm，寬B=210mm，厚度H=25mm。其結(jié)構(gòu)如圖5.5所示。凹模使用螺釘和銷釘直接固定在下模座上。圖5.5 凹模6 定位零件的設(shè)計(jì)級進(jìn)模的工作過程需要經(jīng)過多個(gè)工位逐步進(jìn)行，為了保證條料在送進(jìn)過程中的準(zhǔn)確定位，以便順利完成沖裁件

31、的沖壓，必須確保條料在模具送料平面內(nèi)垂直和平行兩個(gè)方向的定位。因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位零件來達(dá)到定距，導(dǎo)料的作用。對本次級進(jìn)模的設(shè)計(jì)中，選用導(dǎo)料板對條料送進(jìn)方向進(jìn)行導(dǎo)向，無側(cè)壓裝置；選用擋料銷作為對條料進(jìn)行定距的定位零件；選用導(dǎo)正銷作為進(jìn)一步精確定距的定位零件。6.1 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板是用于對送料方向進(jìn)行控制，起導(dǎo)向的作用。導(dǎo)料板適用于簡單的單工序沖裁模與級進(jìn)模。導(dǎo)料板可以與卸料板分開制造，也可以制成整體的。本次設(shè)計(jì)中，選擇分開制造，由于該級進(jìn)模選用中間導(dǎo)柱模架，故條料從前向后送料，基準(zhǔn)導(dǎo)料板硬裝與左側(cè)。因?yàn)檫x用無側(cè)壓裝置，所以兩個(gè)導(dǎo)料板之間的距離可按式（6.1）計(jì)算：（mm） (6.1)式中

32、，B為條料寬度，單位mm；Z0為條與導(dǎo)料板之間的間隙，單位mm。由表4.1得Z0=1mm因此，由凸模尺寸可得導(dǎo)料板長為220mm，寬為37.5mm。導(dǎo)料板高度可查表（參考文獻(xiàn)7表6-18）得H=8mm。導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)可以查閱標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7468.5-1994得出。6.2 擋料銷的設(shè)計(jì)擋料銷的作用是控制條料每次送進(jìn)的距離，同時(shí)可以起到定位的作用。擋料銷的主要形式由固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷、臨時(shí)擋料銷和自動(dòng)擋料銷等。應(yīng)為本次級進(jìn)模設(shè)計(jì)中采用的是手動(dòng)送料的小型模具，并且卸料裝置選用的是彈性卸料裝置。因此選用活動(dòng)擋料銷中的彈簧彈頂擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，且模具閉合時(shí)擋料銷可自由伸縮不會(huì)對卸料板產(chǎn)生干

33、擾。利用第一次沖裁后形成的mm孔進(jìn)行定位，這樣在凹模上加工的擋料銷孔與凹模上的其他凹模型孔相距較遠(yuǎn)，對凹模強(qiáng)度無明顯影響。對于彈簧彈頂擋料裝置的結(jié)構(gòu)尺寸可通過查標(biāo)準(zhǔn)（JB/T 7649.101994）得出。擋料銷的位置示意圖如圖6.1所示。圖6.1 擋料銷與導(dǎo)正銷的位置示意圖6.3 導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)導(dǎo)正銷在落料凸模設(shè)計(jì)時(shí)便已提出，導(dǎo)正銷主要用于多工位級進(jìn)模中用于保證孔與外形相對位置的準(zhǔn)確。本次設(shè)計(jì)中，需要使用兩個(gè)導(dǎo)正銷安裝于落料凸模上，在落料之前先由導(dǎo)入部分先一步插入已經(jīng)沖好的直徑為5mm和8mm的孔中，再由導(dǎo)正部分導(dǎo)正，使孔與外形的相對位置更加準(zhǔn)確。從而進(jìn)一步消除送料時(shí)產(chǎn)生的誤差，達(dá)到精確定居的

34、作用。由于5mm導(dǎo)正銷的安裝位置距落料凸模邊緣較近，所以導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圖6.1所示，安裝時(shí)采用過盈配合。圖 6.1 8mm孔導(dǎo)正銷7 卸料裝置的設(shè)計(jì)本次級進(jìn)模的設(shè)計(jì)中選用彈性卸料裝置，其中彈性元件的選用與計(jì)算已經(jīng)完成，主要是對彈性卸料板的設(shè)計(jì)與選用。在冷沖模中，選用彈性卸料可以獲得敞開的工作空間，使操作方便，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)在沖壓前還能對毛坯起到預(yù)壓作用。卸料板的最小厚度可查表（參考文獻(xiàn)7表6-43）得彈性卸料板厚度mm。卸料板與凸模之間的間隙c可由參考文獻(xiàn)7中表6-44得c=0.15。卸料板凸臺(tái)高度可由式（7.1）計(jì)算： (7.1)式中，為導(dǎo)料板厚度，單位mm；t為工件厚度，單位mm；

35、k為系數(shù)，薄料取0.3，厚料?。╰1.0mm）取0.1單位mm；h為卸料板凸臺(tái)高度。所以，（mm） (7.2)取卸料板凸臺(tái)高度為7mm。8 模架與模柄的選用及其他零部件的設(shè)計(jì)8.1 模架與模柄的選用本次級進(jìn)模采用對角導(dǎo)柱模架，該模架導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)。模架的選用需要以凹模周界為依據(jù)，因?yàn)槟＞邏毫χ行呐c幾何中心并不一致的緣故，凹模周界應(yīng)給凹模安裝時(shí)留有一定的移動(dòng)空間，使凹模安裝好后，壓力中心與模柄中心重合。所以由上述所得結(jié)果，查閱沖模標(biāo)準(zhǔn)GB/T2851.11990，凹模周界應(yīng)按315250mm來選擇模架規(guī)格。其中導(dǎo)柱分別為40190，45190；導(dǎo)套的尺寸規(guī)格為分別為401154

36、3，4511543。，上模座厚度取50mm，下模座厚度取60mm。模柄也就是模具安裝柄，用來與壓力機(jī)的滑塊相互連接。模柄也屬于標(biāo)準(zhǔn)件，它的選用需要以所選定的壓力機(jī)滑塊的模柄孔為依據(jù)，查閱標(biāo)準(zhǔn)JB/T7646.1-1994來選擇相應(yīng)的模柄。模柄為的A型壓入式模柄。8.2 凸模固定板與墊板的設(shè)計(jì)本次所設(shè)計(jì)的級進(jìn)模需要的凸模固定板主要用于固定沖5mm孔和8mm孔的沖孔凸模。凸模固定板必須要有足夠的厚度保證凸模的穩(wěn)定，厚度 (8.1)式中，H為凸模固定板厚度，單位mm；D為凸模固定部分直徑，單位mm。取值為12mm。所以凸模固定板的厚度為：（mm） (8.2)取凸模固定板厚度為16mm。其外形尺寸與凹

37、模尺寸相同。墊板的作用是用來承受工作零件上傳來的壓力，保護(hù)模座以防壓力過大而遭受損壞，墊板的外形尺寸與凸模固定板相同，其厚度值可查表8.1（引用參考文獻(xiàn)7表6-41）得到mm。表8.1 墊板的厚度尺寸墊板厚度最大外形尺寸最小外形尺寸矩形圓形（D）矩形圓形（D）4100614063820012510315160122509 模具總裝圖 經(jīng)過以上的設(shè)計(jì)，可得到如圖9.1所示的模具總裝圖。該模具采用的是對角導(dǎo)模架，其上模部分主要有上模板、墊板、凸模固定板、凸模、橡膠及彈性卸料板組成。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔所產(chǎn)生的廢料以及落料形成的工件均采用下出件的方式從漏料孔漏出。 沖裁工件時(shí)

38、，將條料模具右側(cè)手動(dòng)送進(jìn)，第一步工位的位置可由操作工目測確定。完成第一步工序后，把條料抬起向前送進(jìn)，將已經(jīng)沖出的5mm孔套在活動(dòng)擋料銷上進(jìn)行定位完成第二步工序。第三步工位上就可利用導(dǎo)正銷進(jìn)一步精定位，是定距精度更高，精確可達(dá)到0.01mm。圖9.1 手柄級進(jìn)模裝配圖 1-下模座 2-凹模 3-卸料板 4-卸料橡膠 5-凸模固定板 6-墊板 7-上模座 8-導(dǎo)套 9-導(dǎo)柱 10-落料凸模 11-內(nèi)六角螺釘 12-模柄 13-止轉(zhuǎn)銷 14-小孔沖孔凸模 15-銷釘16-大孔沖孔凸模10 壓力機(jī)的選定經(jīng)過上述的設(shè)計(jì)計(jì)算，可以算出模具的閉合高度為: (9.1)式中，L為凸模長度，單位mm；h為模具閉合

39、后凸模進(jìn)入凹模的深度，單位mm。所以，模具閉合高度為：（mm） (9.2)預(yù)選壓力機(jī)型號為J23-25，其中最大裝模高度為Hmax=270mm，最小裝模高度為Hmin=220mm，墊板厚度為H1= (9.3)壓力機(jī)中墊板孔徑為200mm，沖裁所產(chǎn)生的無論是廢料還是工件，均可從該孔中自由落下。所以選擇型號為J23-25的壓力機(jī)滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：250kN滑塊行程：65mm滑塊行程次數(shù)：105nmin-1最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm連桿調(diào)節(jié)長度：55mm工作臺(tái)尺寸（）：墊板尺寸（）：模柄孔尺寸：（）：11 模具的裝配和模具的試沖11.1 模具的裝配工藝沖

40、裁模具的裝配時(shí)沖模制造中的一步關(guān)鍵工序，沖模裝配質(zhì)量的好壞將會(huì)直接影響到?jīng)_裁制件的質(zhì)量、沖模的技術(shù)狀態(tài)和使用壽命。多工位級進(jìn)模的裝配對步距精度和定位精度的要求較高，使裝配難度相對較大。在裝配過程中的精度要點(diǎn)有：凹模上的各型孔位置尺寸及步距要加工正確；凹模板、凸模固定板及卸料板三者型孔位置尺寸必須一致；各組凸、凹模的沖裁間隙應(yīng)該均勻一致。在級進(jìn)模的裝配中，應(yīng)該選用凹模為裝配基準(zhǔn)件，本次級進(jìn)模的凹模為整體式凹模，凹模上個(gè)型孔的孔徑尺寸和位置尺寸均已在零件加工階段得到保證。在裝配時(shí)，應(yīng)先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體的裝配過程見下表11.1。表11.1 手柄級進(jìn)模的裝配工藝序號工序工

41、藝說明1凸、凹模預(yù)配(1)在裝配之前應(yīng)仔細(xì)檢查各凸模形狀以及凹模型孔是否符合圖紙所要求。(2)將各個(gè)凸模分別與其相應(yīng)的凹模孔相配，檢查各自的間隙是否加工均勻，不符合的需要重新修磨或更換。2凸模裝配以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的型孔中，3裝配下模(1)在下模座上根據(jù)計(jì)算所得壓力中心值劃中心線，由此預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板。(2)在下模座、導(dǎo)料板上，根據(jù)已加工好的凹模分別確定各自的螺紋孔位置，并鉆孔，攻絲。(3)將下模座、凹模、導(dǎo)料板、活動(dòng)擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。4裝配上模(1)在已經(jīng)裝好的下模部分放上等高墊鐵，之后將凸模與固定板的組合裝入凹模。(2)預(yù)裝上模座，劃出于凸

42、模固定板、墊板相應(yīng)的螺紋孔，銷控位置，并鉆孔，攻絲。(3)先用螺釘將落料凸模與墊板緊固，再將固定板、墊板組合與上模座連在一起，但不要擰緊。(4)將橡膠、卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上卸料螺釘，調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓縮量，使卸料板高出凸模2mm。(5)復(fù)查凸、凹模間隙并進(jìn)行調(diào)整，合適后再緊固螺釘。(6)安裝導(dǎo)正銷在落料凹模上(7)檢查5試沖調(diào)整在壓力機(jī)上試沖并根據(jù)結(jié)果做相應(yīng)的調(diào)整11.2 模具的試沖沖模在裝配完成后，必須要在生產(chǎn)條件下通過試沖對制件質(zhì)量和模具的性能進(jìn)行綜合的檢測與考察。通過試沖可發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造中的不足與缺陷，并找出相應(yīng)的原因進(jìn)行糾正。一般應(yīng)經(jīng)過多次試沖不斷的修整，直到?jīng)_出合格

43、的零件。沖模調(diào)試的主要內(nèi)容包括：使裝配后的沖模能順利的裝在壓力機(jī)上；用指定的坯料能穩(wěn)定的在模具上沖出合格的零件；檢查成品零件的質(zhì)量是否符合工件圖樣的要求，若發(fā)現(xiàn)零件存在缺陷，應(yīng)分析相應(yīng)缺陷的原因并對沖模進(jìn)行修正和調(diào)試；經(jīng)試模后，為工藝部門提供編制模具生產(chǎn)批量制品的工藝規(guī)程的依據(jù)。沖裁模具試沖時(shí)常見的缺陷，產(chǎn)生原因及調(diào)整方法見表11.2。沖模試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、壓力機(jī)型號、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫。表11.2 沖裁模具試沖時(shí)常見的缺陷，產(chǎn)生原因及調(diào)整方法缺陷產(chǎn)生原因調(diào)整方法沖件毛刺過大1.刃口不鋒利或淬火硬度不足2.間隙不均勻1.修磨刃口使其鋒利

44、2.重新調(diào)整間隙，使其均勻沖件步平整1. 凹模有倒錐，沖件從孔中通過時(shí)被壓彎2.頂出件與頂出器接觸零件面積太小3.頂出件頂出器分布不均勻1.修磨凹?？?，去除倒錐2.更換頂出桿，增大與零件接觸面積3.調(diào)整頂出件頂出器使其分布均勻凸模折斷1.沖裁時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力2.卸料板傾斜1.在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè)壓力2.修整卸料板或增加凸模導(dǎo)向裝置凹模被脹裂1.凹?？子械瑰F度現(xiàn)象2.凹?？變?nèi)卡住工件1.修磨凹?？祝コ瑰F現(xiàn)象2.修低凹?？赘叨韧?、凹模刃口相咬1.上、下模座，固定板，凹模，墊板等零件安裝基面不平行2.凸、凹模錯(cuò)位3.凸模，導(dǎo)柱，導(dǎo)套與安裝基面不垂直4.導(dǎo)向精度差，導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙過大5.卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移1.調(diào)整相關(guān)零件重新安裝2.重新安裝凸、凹模，使之對正3.調(diào)整其垂直度或重新安裝4.更換導(dǎo)柱導(dǎo)套5.調(diào)整及更換卸料板外形與內(nèi)孔偏移1.在連續(xù)模中孔與外形偏心，且所偏方向一致，表明側(cè)刃的長度與布局不一致2.若只有一孔偏心，表明該凸、凹模相對位置發(fā)生變化1.加大或減小側(cè)刃長度，或磨小擋料塊尺寸2.重新裝配凸模并調(diào)整使其位置準(zhǔn)確12 結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為手柄沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，無論是沖壓工藝分析還是模具設(shè)計(jì)均為我所在專業(yè)的主要學(xué)習(xí)方向