墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)及制造

畢業(yè)段計(jì)說(shuō)明市設(shè)計(jì)題目墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)及制造機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)一 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化職稱高級(jí)實(shí)驗(yàn)師職稱高級(jí)實(shí)驗(yàn)師完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間2014年5TOC\o"1-5"\h\z1沖壓件零件圖 22沖壓工藝性分析 22.1沖壓件結(jié)構(gòu)分析 22.2沖壓件尺寸精度分析及確定 23沖壓工藝方案的確定 24主要設(shè)計(jì)計(jì)算 24.1排樣方式的確定及其計(jì)算 24.2沖壓力的計(jì)算 34.3壓力中心的確定及其相關(guān)計(jì)算 34.4工件零件刃口尺寸的計(jì)算 45沖壓設(shè)備的選擇 66模具結(jié)構(gòu)選擇 66.1模具類型的選擇 62定位方式的選擇 63卸料、出件的方式選擇 64導(dǎo)向方式的選擇 67主要零部件的設(shè)計(jì) 6工作零件的設(shè)計(jì) 67.1.1落料凹模設(shè)計(jì) 77.1.2沖孔凸模設(shè)計(jì) 71.3凹凸模設(shè)計(jì) 82工作零件力學(xué)性能校核 87.2.1彎曲應(yīng)力校核 87.2.2壓應(yīng)力校核 87.3固定零件 97.4定位零件 97.5卸料零件的設(shè)計(jì) 97.5.1卸料板的設(shè)計(jì) 97.5.2卸料彈簧的選擇 107.6模架及其他部件 107.7模具閉合高度校核 108模具總裝圖 119模具工作過(guò)程 11參考文獻(xiàn) 11附錄 11墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)與制造摘要本文介紹了墊片沖孔落料復(fù)合模模具的設(shè)計(jì)，完成沖孔、落料兩道工序。沖裁模具的設(shè)計(jì)首先要通過(guò)對(duì)零件的工藝分析，確定工藝方案并通過(guò)必要的工藝計(jì)算，選擇合適的沖壓設(shè)備，然后再進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)。使用AUTOCAD繪制模具總轉(zhuǎn)圖和零件圖，從而完成整套模具的設(shè)計(jì)。模具為倒裝式結(jié)構(gòu)，由打桿頂出沖壓件，采用彈簧驅(qū)動(dòng)的卸料板卸除條料。排樣方式為單排，由活動(dòng)擋料銷和導(dǎo)料銷定位、導(dǎo)料。模架為中間導(dǎo)柱圓形模架，壓入式模柄。關(guān)鍵詞沖孔落料模具設(shè)計(jì)復(fù)合模1沖壓件零件圖材料：65Mn厚度為1〃"％,小批量生產(chǎn)。工件簡(jiǎn)圖：圖1-1零件簡(jiǎn)圖2沖壓工藝性分析2.1沖壓件結(jié)構(gòu)分析此工件只有落料和沖孔兩道工序。材料為65Un,料厚具有良好的沖裁性能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，左右分別對(duì)稱中10mm孔，同心圓弧RIOmm。2.2沖壓件尺寸精度分析及確定零件的尺寸精度均未給出公差，屬于自由尺寸，位置精度均在IT6?IT8之間，查表1—1-6川得，34.6±0.1m/n,R10mm為外形尺寸（非圓形）,公差精度取H14,查表確定公差值為H10,036mm，孔中10mm,公差精度取IT11,查表1—1—5閨確定公差值為雙0；°°5〃"??。補(bǔ)標(biāo)公差后的零件圖如圖3-1所示。圖2-13沖壓工藝方案的確定該零件包括落料和沖孔兩道工序，可以采用以下三種工藝方案。方案一：先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用更合模生產(chǎn)。方案三：沖孔一落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩具模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，不能滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，模具強(qiáng)度好，制造簡(jiǎn)單，并且沖壓時(shí),卸料板在沖裁時(shí)壓緊板料?，零件的平直度較好工件留在模具上，手動(dòng)取出零件。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)單方便，但級(jí)進(jìn)模在送料是很難保證工件的位置精度，無(wú)法達(dá)到零件較高的位置精度要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳，設(shè)計(jì)成倒裝式好合?？梢院芎玫乇ＷC工件的位置精度。4主要設(shè)計(jì)計(jì)算4.1排樣方式的確定及其計(jì)算根據(jù)該工件的實(shí)際情況，提高材料的利用率，應(yīng)采用直排法，根據(jù)材料的性能、厚度和手工送料，查表1一1一14⑴可確定搭邊值：工件也邊緣搭邊 4=0.8nnn兩工件間的搭邊 ％=1mm條料寬度按相應(yīng)的公計(jì)算：B=(D+2a)\式中B一條料寬度；D一工件長(zhǎng)度；△一條料公差值；。一側(cè)邊搭邊值。查7-3囚表得A=0.4mmoB=(54.6+2xON)，。4=56.2°_04mm排樣圖如圖5-1所示，采用正面送進(jìn)方式。兩個(gè)工件的步進(jìn)距離S為21mm。計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。1）落料力尸落料=1.3L/r=1.3X132X1X588X10-3=100.9（KN）其中r=588MP。（查表1—6—卅），。=132〃〃〃為周長(zhǎng)。2）沖孔力F沖孔=L3L/r=1.3x10萬(wàn)x2x1x588x10-3=48.03（KN）3）卸料力A，=落料=0.05x100.9=5.045（KN）長(zhǎng)丫取0.05（查表1—1—25R）。A4）推廢料力Ft=nKTF^=2x0.055x48.03=5.28（KN）Kt取0.055,/?=/?//=2/1=2（局度h取4mm）o5）總沖壓力%.=F落料+F.^+FX+FT=100.9+48.03+5.045+5.28=159.255（KN）壓力中心的確定及其相關(guān)計(jì)算模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。對(duì)于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過(guò)模柄的軸心線。否則會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。如圖5-2建立x-y坐標(biāo)系，該工件為對(duì)稱形狀沖裁件，幾何中心為其壓力中心。即該零件的壓力中心位于A(0,0)。圖4-2工件零件刃口尺寸的計(jì)算經(jīng)分析，該零件的形狀簡(jiǎn)單。落料凸模與凹模為了保證所要求的精度，采用線切割配合法來(lái)加工。落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙配制，即以落料凹模，沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙配制。根據(jù)工件的要求確定采用小間隙沖裁。根據(jù)材料性能和厚度查表1-1-26口】可確定Z-=0.09nmi，Zm,_=0.126mm。mm mzix1)孔的沖裁力口尺寸計(jì)算根據(jù)孔徑、料厚和公差查表1-1-32⑴得凸凹模偏差：題=-0.02〃〃〃，%=+0.02〃加。由表1—1—34切查得：x=0.5o校核間隙：|名|十商|=0.04>Zmax-Zmm=0.036從上式課得出凸、凹模公差不能滿足麻卜麻iKZmw-Zmm的條件，但相差不大，可調(diào)整如下：4尸0.4(Zmax-Zmm)=0.4X0.036=0.0144(mm)%=0.6(Zmax—Zmin)=0.6x0.036=0.0216(〃?〃?)根據(jù)表1-1-35切中公式，將調(diào)整后的公差值代入，得凹凸模刃口尺寸：4、=(d+M)，,=(10+0.5x0.05)Z00i44=1O.O25^oo144(/77/z?)4產(chǎn)(d+xA+Zq；、=(10.025+0.09)產(chǎn)6=10.115^0216(/wn)2)落料凹模尺寸。20：°16mmo查表1—1—32”】得凸凹模偏差：跖=-0.02〃?m，廝=+0.025〃?加。校核間隙：|誦|+|編=0.045>Zmax-Zmin=0.036帆機(jī)從上式課得出凸、凹模公差不能滿足麻卜麻iKZmw-Zmm的條件，但相差不大，可調(diào)整如下：廝=0.6(Zmax-Zmin)=0.6x(0.126—0.09)=0.0216(mm)。凹=(。一必)打=(20—0.5x0」6)-216=19.92j0°嗎加落料凸模尺寸按凹模尺寸配制，線切割留雙邊間隙0.09mm（單邊0.045mm）。5沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，選擇型號(hào)為J11-250,單柱固定臺(tái)壓力機(jī)。公稱壓力250KN滑塊行程70mm滑塊行程次數(shù)80次/分最大封閉高度310mm模柄孔尺寸（直徑x深）04Ox60〃〃〃工作臺(tái)尺寸320x530mm工作臺(tái)孔尺寸。130〃〃〃6模具結(jié)構(gòu)選擇6.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用更合模沖裁，凸凹模裝在模具的下方，故該模具為倒裝式更合模。6.2定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫臈l料?，所以控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用活動(dòng)擋料銷定距。6.3卸料、出件的方式選擇加工工件料厚為1mm,相對(duì)較薄，沖裁后箍在凸凹模上的工藝廢料用彈壓卸料板卸料。工件采用上出件方式，即壓入凹模內(nèi)的工件利用上模的打料機(jī)構(gòu)打出。6.4導(dǎo)向方式的選擇模具位置精度要求較不高，故采用中間導(dǎo)柱模架。模具的上模部分主要由模柄、上模座、墊板、凸模固定板、凸模、凹模、等組成。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。沖孔廢料由漏料空漏出。成品件手動(dòng)取出。7主要零部件的設(shè)計(jì)工作零件的設(shè)計(jì)落料凹模設(shè)計(jì)在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模采用直刃II結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件的料厚查表得其直刃口高度為6mm,根據(jù)凹模高度和壁厚的計(jì)算公式可得凹模高度”=k〃=0.35x20=7nun式中，k--凹模厚度系數(shù)，杳表得k=0.35b一工件最大寬度為20mm因?yàn)椤?15/77/7?,所以取〃=15mm.凹模壁厚C=(1.5?2)H=2x15=30w/n凹模的總長(zhǎng)L=(b+20=54.6+2x30=114.6mm根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，取乙=125〃〃〃。凹模的總寬8=20+2x30=80〃”〃凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化取125〃?，〃x8O/〃〃7x30〃〃〃o確定凹模板上的螺釘和銷釘數(shù)量和布局。根據(jù)模板的大小，查表5.1-4⑵可知，4xM8螺釘和2x08銷釘,就可滿足凹模與其他零件的連接強(qiáng)度。其簡(jiǎn)圖如圖7-1所示。圖7-1凹模7.1.2沖孔凸模從沖壓零件圖可以看出，只有一種圓孔凸模。10〃?〃?，采用B型圓凸模，固定在凸模固定板上。沖模中的凸模不管其斷面形狀如何，其基本結(jié)構(gòu)均由安裝部分和工作部分兩大部分組成。同時(shí)還要考慮凸模的修磨量及固定模與卸料板的安全距離等因素。凸模與凹模固定板的配合間隙均為空，對(duì)于倒裝式更合模，圓孔凸模結(jié)構(gòu)尺寸為加6h=Il+/?.+/+/?=14+12+1+15=42-A

式中，丸--凸模固定板的厚度h--卸料版厚度/?——附加長(zhǎng)度，包括凸模的修正量等，一般取6=15?20〃〃〃凸模的尺寸如圖7-2所示。2，要..T3.0D7in 013-0.022，要..T3.0D7in 013-0.02圖7-2凸模7.1.3凹凸模凹凸模內(nèi)形力口起沖孔凹模作用，按凹模設(shè)計(jì)，其外形力II起落料凸模作用，按凸模設(shè)計(jì)。力II尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算上述。該模具是倒裝式復(fù)合模，凸凹模用固定板固定在下模座上。7.2工作零件力學(xué)性能校核沖模力學(xué)性能校核主要是小凸模的端面接觸面應(yīng)力力和凸模失穩(wěn)前的最大長(zhǎng)度Lmax。7.2.1彎曲應(yīng)力校核J2 </\2L<90--=90x ==66.22〃"〃>42〃〃〃yfP Jlxl0x588x」式中，4ax——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度；4一一凸模的最小直徑；P一一沖裁力，P=id5,N因此，剛度滿足要求。7.2.1壓應(yīng)力校核=3.2巾帆=3.2巾帆根據(jù)公式"mm之I~[=———736式中，"皿小一一凸模最小直徑t——料厚，〃〃“不――抗剪強(qiáng)度，MPaE1--凸模材料的許用應(yīng)力，MPa而d=10/77/77>3.2/77777,故設(shè)計(jì)合理。7.3固定零件凸模墊板和固定板圓形凸模承壓面的壓應(yīng)力b樂(lè)按下式計(jì)算Dp 5880乃 r=—= = =91.88〃?/”>b樂(lè)=90MPaF兀z兀9—D--xl6-4 4式中尸--承壓面積，mm1D--承壓面的直徑，nun[0[--許用應(yīng)力,模座材料選用鑄鐵打25?47bJ=90M也凸模固定板。查表5.1—4日凸模固定板厚度為14〃?加。因此，需要加凸模墊板。查表5.1-40墊板的厚度為6〃〃〃。7.4定位零件根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式，需要在卸料板沿送料方向設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)料銷做側(cè)面定位，導(dǎo)料銷的高度查表2-22印取3加機(jī)，在卸料板壓緊之前完成導(dǎo)正?？紤]到料厚和裝配后卸料板下面超出凹凸模端面1〃〃〃，所以在凹模平面相應(yīng)位置鉤出導(dǎo)正銷頭部的沉孔。擋料銷采用活動(dòng)擋料銷。條料送進(jìn)時(shí)靠安裝在卸料板上的兩個(gè)導(dǎo)料銷作側(cè)定位，在板料送進(jìn)時(shí)保證板料的垂直度。板料端面采用活動(dòng)擋料銷，非工作行程時(shí)，擋料銷由彈簧頂起，可供定位：工作時(shí),擋料銷被壓下，上端面與板料相平。7.5卸料零件的設(shè)計(jì)7.5.1卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與落料凹模的周界尺寸相同，查表5.1-得卸料板的厚度為12〃〃〃，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為(40?45)”RC,周界尺寸與凹模一樣。7.5.2卸料彈簧的選擇1)卸料彈簧應(yīng)具有的卸料力，由前述計(jì)算得Fx=七七料=0.05x93.87=4.69(KN)=4690N2)卸料彈簧的高度

卸料彈簧的預(yù)壓縮量取6〃〃〃，根據(jù)工件材料厚度為沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹凸模深度取1〃76，考慮模具維修時(shí)力模量取2〃〃〃，模具開啟時(shí)卸料高出凹凸模1根機(jī)，彈簧的最大壓縮量為心貨=6+1+1+2=1Qmm工作時(shí)按最大壓縮量的30%來(lái)計(jì)算，因此彈簧的自由高度為h悔費(fèi)30%h悔費(fèi)30%1003=333mm取〃=35，”〃。這樣在凸模切入板料之前彈簧已壓縮了4〃〃〃，相當(dāng)于自由高度的12.5船符合要求。所以選用圓柱螺旋壓縮彈簧：K41xl2x35GB/T2089o7.6模架及其他部件模架選用滑動(dòng)導(dǎo)向，中間導(dǎo)柱模架(GB/T2851.5-1990),杳表3⑷和表5.7—7日得上模座(GB/T2855.2)240x120x18/777??下模座(GB/T2855.2)240x120x187WM凸模固定板125x80x18〃〃〃凹模尺寸規(guī)格125x80x18〃〃〃凹