畢業(yè)設(shè)計-墊塊沖裁模具設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計-墊塊沖裁模具設(shè)計第1章緒論沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。沖壓工藝有如下特點1.用簡單的機(jī)械設(shè)備能生產(chǎn)出其他加工方法難以加工的復(fù)雜形狀的制件。2.制件的精度高，互換性好，一般不再需要大量的機(jī)械加工就能獲得強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)量輕的零件。3.同切削加工相比較能節(jié)約金屬資源，并可以利用廉價的板材。4.生產(chǎn)效率高，每分鐘能夠生產(chǎn)多件產(chǎn)品，制件成本低廉。5.有利于實現(xiàn)機(jī)械自動化，減輕工人的勞動強(qiáng)度和改善勞動條件。沖壓件在工業(yè)生產(chǎn)中具有不可替代的作用，據(jù)統(tǒng)計全世界的鋼材中，有60?70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。沖壓的基本工序及模具于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合、級進(jìn)和復(fù)合—級進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓是指在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩1種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向目前，我國沖壓行業(yè)的機(jī)械化、自動化程度還較低。中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重，手工操作比重大；精沖機(jī)價格昂貴，是普通壓力機(jī)的5?10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。對于大、精模具還依賴于進(jìn)口，沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套以及專業(yè)人才的缺乏等這些條件都制約著我國沖壓行業(yè)的發(fā)展。因此，爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬?、省、凈”的需求，適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實用階段。[1]2第2章沖裁件的工藝性設(shè)計目標(biāo)設(shè)計任務(wù):墊塊沖裁模具設(shè)計零件名稱：墊塊生產(chǎn)批量：大批材料：304材料厚度：t=lmm未注公差：按IT14級確定沖壓加工的零件如圖所示：圖墊塊零件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。沖壓件的工藝性是否合理對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。304不銹鋼是一種通用的不銹鋼，具有良好的塑性和較高的彈性,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能的設(shè)備和機(jī)件，同時也具有很好的沖壓加工性能。3通過分析，該零件形狀簡單、對稱，圓弧和直線組成，孔邊距及孔距均滿足沖壓要求，沖壓過程只需要一道工序即可完成整個加工過程。沖壓工藝方案的確定通過前面的分析，此零件只需要進(jìn)行一道工序就可加工，因此采用單工序模就能滿足加工要求，單工序模具有如下特點：1.模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，加工本錢低。2.模具通用性好，不受沖壓件尺寸的限制即適合于中小型沖壓的生產(chǎn)；也適合于一些外形尺寸較大、厚度較厚的沖壓件的生產(chǎn)。對一些精度要求不高，生產(chǎn)批量不大的工件，采用單工序模具還是比較合適的。尤其是現(xiàn)在我們國家實行的是社會主義市場經(jīng)濟(jì)。新產(chǎn)品的開發(fā)與研制對每個企業(yè)來說，都是至關(guān)重要的。而對一些需要沖壓生產(chǎn)的新產(chǎn)品來說，就提出了一個要求：要求研制周期短，開發(fā)速度快，制造本錢低。因內(nèi)有這樣開發(fā)出的磨擦產(chǎn)品才能迅速占領(lǐng)市場。而在這一點上，單工序模具就更能滿足這一要求，所以就顯得更實用一些?！猏O4第3章沖壓模具工藝與設(shè)計計算排樣的設(shè)計計算排樣方案的選擇排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。通常材料費用為工件制造費用的60%?80%,因此合理的排樣是降低成本的最為之有效的措施。于排樣方法的不斷改進(jìn),材料的利用率逐漸提高,但僅僅考慮材料的利用率還不夠,排樣的好壞同時影響沖裁件的精度、生產(chǎn)效率的高低、模具壽命及經(jīng)濟(jì)效益等,還必須考慮生產(chǎn)操作的方便性和模具結(jié)構(gòu)的合理性問題。排樣分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種方式,有廢料排樣沖件精度高,模具壽命高,但材料利用率低。少廢料排樣因受剪切條料和定位誤差的影響,沖件質(zhì)量差。無廢料排樣沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。查《模具設(shè)計及CAD》表2-8選擇零件的排樣方式為有廢料排樣。搭邊值的選取搭邊是指沖裁是工件與工件之間、工件與板料之間的余料。搭邊的作用：補(bǔ)償定位誤差，防止于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是經(jīng)驗確定的。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：材料的力學(xué)性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時，搭邊要取得大值。3.材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。4.排樣的形式對排的搭邊值大于直排的搭邊值。5.運料及擋料方式用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值小一些。查《模具設(shè)計及CAD》表2-9得到表。5555[3][2]表金屬材料沖裁的搭邊值單位：mm料厚圓形a鋁、鋁合金純銅、黃銅~~~~~查表得K推二，K頂二，K卸二卸料力F卸K卸F二推件力F推nK推F二頂件力F頂K頂F=15KN8沖裁時，所需要沖壓力為沖裁力、卸料力、推卸力之和，應(yīng)根據(jù)不同模具結(jié)構(gòu)區(qū)分，于材料的厚度較薄，選擇采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模，總沖壓力F總FF卸F頂將F卸二F推二F頂=15KN帶入上式得F總FF卸F頂15278KN選取的壓力機(jī)公稱壓力為P?）F總（?）278361KN0（壓力中心的計算成形工藝的合力中心稱為壓力中心。對于中小型模具，壓力中心應(yīng)與模柄中心線大體重合；對于大型模具，應(yīng)使模具的壓力中心在壓力機(jī)滑塊中心線附近的允許范圍內(nèi)，否則會影響模具和機(jī)床的精度及壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：1.對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。2.工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。以工件外輪廓直線段中點為坐標(biāo)原點，于該工件在Y方向上高度對稱，所以根據(jù)CAD繪圖軟件查詢命令計算得：壓力中心為。[5]凹凸模刃口尺寸計算凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。304材料的含碳量不會超過%屬于軟鋼，查《模具專業(yè)設(shè)計手冊》中表3—11中，得Zmax=，Zmin=，ZmaxZmin二查《現(xiàn)代模具工手冊》表4-6規(guī)則形狀件沖裁時凹、凸10101010模的制造公差得到表。9[7][6]表規(guī)則形狀凸、凹模的制造公差單位：mm基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d18180~260280~36018~3030~8080~120120~180350~500500表確定p二；d二。于pdZmaxZmin二所以，取p二ZmaxZmin二，d二ZmaxZmin二。落料刃口尺寸計算落料件尺寸是凹模尺寸決定的，落料時首先確定凹模尺寸，使凹模公稱尺寸接近或等于工件的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙。采用凹模與凸模配合加工，以凹模為基準(zhǔn)件，根據(jù)凹模磨損情況選擇第一類，按照凹模磨損后尺寸增大。它的基本尺寸及制造公差的確定公式如下所示。DA=Dmaxx0d式中D—模具基準(zhǔn)尺寸mm；Dmax一工件極限尺寸mm；—工件公差mm；d—凹模偏差。1313圖墊塊尺寸A1000A40A0A4A0A6A3011第4章沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計堅固件及定位零件的選擇定位零件是指保證條料或毛坯在模具中的位置正確的零件。包括導(dǎo)料板、擋料銷等。導(dǎo)料板對條料送進(jìn)起導(dǎo)向作用，擋料銷限制條料送進(jìn)的位置。導(dǎo)料銷的選擇送料導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。導(dǎo)料板及側(cè)壓板多用于級進(jìn)模和單工序模中。導(dǎo)料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。因此選導(dǎo)料銷做為導(dǎo)向且位于條料的同側(cè)，設(shè)3個，從前向后送料時導(dǎo)料銷裝在前側(cè)，為標(biāo)準(zhǔn)件擋料銷的選擇送料定距的定位零件有擋料銷、定距側(cè)刃等，定距側(cè)刃多用于級進(jìn)模和單工序模中。擋料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。選取擋料銷做定距定位零件。在模具閉合后不許擋料銷的頂端高出材料因選取活動式橡膠彈頂擋料銷。查《中國模具工程大典》表查得擋料銷高度h=2mm。擋料銷圖形如圖所示。圖擋料銷12卸料裝置和推件裝置的選擇卸料裝置的選擇卸料板的主要作用是將沖壓的料從凸模或凸、凹模上推下來，常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板，彈壓卸料板安裝在凸模上，一般沖1毫米以下的薄板。固定卸料板安裝在凹模上,主要沖厚板。根據(jù)材料厚度選擇彈壓卸料板。查《中國模具工程大典》表、表得到卸料板寬度和與凸模配合間隙值，如下表、所示。表彈壓卸料板與凸模配合間隙值單位：mm材料厚度t>?1>1[8]單面間隙C50?80>80?125卸料板寬度Bth0H0h0H0h0H0?68610813>?6108121620材料厚度七=1mm查上表得卸料板厚度h016mm。卸料板圖形如圖所示圖卸料板推件裝置的選擇推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種，一般剛性用的較多，它打桿、推板、連接桿和推件塊組成。可《模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊表》8—30查得。卸料橡膠的選擇橡膠允許承受的負(fù)載較大，占據(jù)的空間較小，安裝調(diào)整比較方便靈活，而且成本低，是中小型沖壓模彈性卸料、頂件及壓邊的常用彈性元件，橡膠選用時，應(yīng)主要確定其自高度預(yù)壓縮量及截面積。確定自高度H自=式中L工—為沖模工作行程。自高度H自二L工=24mm~工~[10]表確定裝模后的高度：H裝二H自一~H自二，取橡膠高度為24mm。14確定橡膠橫截面積AF=25mm2。凹、凸模的設(shè)計凹模的設(shè)計凹模外形尺寸如圖5-22所示，一般按經(jīng)驗方法確定，根據(jù)《模具設(shè)計及CAD》中表2—15得表。15151515表凹模外形尺寸單位：mm板料厚度cHCHcHcH凹模外形尺寸b小于75b在75—150b在150—200b大于200小于262032223825442