鏈條聯(lián)接件的冷沖壓模具設計-級進模含NX三維及8張CAD圖

鏈條聯(lián)接件的冷沖壓模具設計-級進模含NX三維及8張CAD圖,鏈條,聯(lián)接,沖壓,模具設計,級進模含,nx,三維,cad 鏈條聯(lián)接件的冷沖模設計 摘 要 隨著現(xiàn)代模具行業(yè)的迅速發(fā)展，沖壓成形加工技術(shù)在各個領(lǐng)域中也得到了更廣泛的應用。沖壓模作為沖壓生產(chǎn)必不可少的重要工藝裝備，其設計制造能力的好壞將直接影響著模具工業(yè)化的發(fā)展。 本設計根據(jù)客戶提供的鏈條聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸及精度要求完成一副冷沖壓模具的設計。設計的主要內(nèi)容有：沖壓工藝方案的確定，零件的排樣，凹、凸模刃口尺寸的計算，模具結(jié)構(gòu)的設計和主要零件的設計計算等。 通過零件圖的工藝分析可知，本次設計的難點在于如何保證沖壓件的尺寸精度、生產(chǎn)效率及窄孔邊距小型零件的安全沖裁問題。在設計過程中，通過查閱相關(guān)資料及結(jié)合生產(chǎn)實際情況，并通過工藝方案的比較，最終采用多排排樣的工序安排及增大和沖裁塔邊的方法來解決窄孔邊距小型零件的安全沖裁問題，采用連續(xù)模加工方法滿足生產(chǎn)效率的要求，同時采用凸模同時沖裁的方式來保證零件兩孔間的中心距精度要求。 本次設計盡可能地采用標準連接件及標準模具模架及其他板件等，從而省去板件坯料加工和熱處理的復雜過程，縮減制模周期。另外，因為零件尺寸較小，設計中采用自動送料裝置、導正銷精確定位裝置等工藝措施，從而保證沖壓的可行性和安全性，滿足生產(chǎn)工藝的要求。 關(guān)鍵詞：沖壓；冷沖模設計；工序；塔邊 Abstract With the rapid development of modern industry, stamping as one important way of material forming will be increasingly applied. Mold as essential stamping production technology and equipment, the ability of her design and manufacturing will have a direct impact on industrial development. This design according to the chain connecting piece structure size and precision requirements which the customer provide to complete a pair of cold stamping die design. the main contents of the Design are: the program of stamping process, parts layout, size edge calculation of concave and convex mold , the design of die structure and main parts design and calculation. Through the process analysis of parts, the design difficulty of the design is how to ensure the dimension precision of the punching part, the production efficiency and the safety blanking problem of small parts with narrow pore margin. In the design process, through access to relevant information and combined with the actual situation of production, and through the comparison of the process scheme, the final in a multi-row nesting process arrangements and increase and punching the side of the tower method to the safety blanking problem of small parts with narrow pore margin, using the continuous mode processing to meet the requirements of the production efficiency, while using the together punching way to meet the center distance accuracy requirements of the two holes of the part. This design as much as possible use the standard connector and standard mold mold and other panels, thereby eliminating the complexity of the board blank processing and heat treatment process to reduce the molding cycle. Besides ,Because of the small size parts, the automatic feeding device, guide pin device for precise positioning and other technological measures are used in the design, so as to ensure the safety and feasibility of stamping and meet the requirement of production process. Key words: Stamping; Die design; Process; The tower side 目 錄 引言 5 1 制件工藝方案的制定 6 1.1 設計題目 6 1.2 沖裁件的工藝性分析 6 1.2.1制件結(jié)構(gòu)尺寸的分析 6 1.2.2制件尺寸等精度的分析 7 1.2.3制件材料性能的分析 7 1.2.4沖壓加工的經(jīng)濟性分析 8 1.3 沖裁方案的制定 8 1.3.1方案的設計 8 1.3.2方案的分析 8 1.3.3工藝方案的確定 9 2 模具工藝參數(shù)的計算及總體結(jié)構(gòu)的設計 9 2.1 排樣設計與材料利用率的計算 9 2.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設計 12 2.2.1模架的選擇 12 2.2.2操作及定位的方式的確定 12 2.2.3卸料及出料方式的確定 12 2.2.4凸模的高度分布 12 2.2.5模具整體結(jié)構(gòu)的確定 12 2.3 沖裁力的計算及初選壓力機 13 2.3.1沖壓總力的計算 13 2.3.2初選壓力機 13 2.4 壓力中心的計算 14 2.5 凸、凹模刃口尺寸的計算 15 2.5.1凸、凹模刃口尺寸的計算 15 3 沖模主要零部件的設計與計算 18 3.1 各板件厚度的計算和選用 18 3.2 工作零件的設計與計算 18 3.2.1凸模的設計與計算 18 3.2.2凹模的設計與計算 20 3.3 導正銷及其護套的設計計算 21 3.4 模架參數(shù)的確定 23 3.5 其他相關(guān)零件的設計計算 23 3.5.1凸模固定板的選用 23 3.5.2固定卸料板的設計計算 23 3.5.3導料板的設計計算 24 3.5.4螺釘及銷釘?shù)倪x用 24 3.5.5模柄的選擇 25 3.5.6墊板的選用 25 3.5.7托料板的設計 25 3.6 壓力機閉合高度的校核 26 4 模具總裝圖及零件圖 27 5 部分模具零件加工工藝的編制 30 5.1工藝編制的基本原則與注意事項 30 5.2 模具制造工藝規(guī)程的制定步驟 30 5.3 主要模具零件的工藝規(guī)程 30 5.3.1凸模1的加工工藝規(guī)程 30 5.3.2凸模固定板的加工工藝規(guī)程 31 5.3.3 凹模的加工工藝規(guī)程 31 6 總結(jié) 32 謝辭 34 參考文獻 35 引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，沖壓技術(shù)憑借其生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、適用范圍廣，操作簡單等優(yōu)勢而成為鋼材零件塑性加工的主要方法，并已廣泛應用于航空、汽車、家電等眾多行業(yè)零部件的成形加工。近幾年來，我國模具設計與制造的能力有了很大的發(fā)展，模具質(zhì)量、壽命得到明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具制造企業(yè)不斷增加；另外，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了廣泛的應用，這為我國大型精密復雜模具的設計制造奠定了良好的基礎(chǔ)[8]。 雖然我國的沖壓技術(shù)得到了快速的發(fā)展，但與發(fā)達國家相比還是很落后的，主要表現(xiàn)在我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝的研究，模具設計，模具標準化，模具的制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家還有比較大的差距。這導致了我國模具在壽命、效率、加工精度等方面的不足，從而導致了許多大型、精密、高效及長壽模具需要從外國引進；另外，因為模具制造技術(shù)的落后，導致了模具產(chǎn)品在市場上供不應求，影響工業(yè)產(chǎn)品品種的發(fā)展及質(zhì)量的提高。為了提升我國的制造業(yè)，我國模具行業(yè)除了要進行技術(shù)的升級外，更應使成型工藝理論研究，設備研究，人才培養(yǎng)，行業(yè)支持等同步改善，否則我們將只能在制造階段徘徊，而在創(chuàng)造之路面前駐足。為此，我國已采取措施促進模具行業(yè)的發(fā)展，提升模具零件的標準化水平，同時大力支持大型、精密、復雜及長壽命模具的技術(shù)研究和制造[]。 本文作為模具方向的畢業(yè)設計將依據(jù)所學模具知識，對指定的沖壓制件完成一副沖壓模具的設計。通過這一設計，從而熟悉模具設計的整體流程，鍛煉專業(yè)設計的能力，同時將大學四年所學的專業(yè)知識進行梳理，最終掌握專業(yè)的應用能力并作為學習效果的呈現(xiàn)。本文共分六章，具體內(nèi)容包含制件工藝方案的設計，模具工藝參數(shù)的計算及總體結(jié)構(gòu)的設計，沖模主要零部件的設計與計算，模具總裝圖及零件圖及生產(chǎn)工藝流程的編制等。 1 制件工藝方案的制定 1.1 設計題目 設計題圖：鏈條聯(lián)接件的冷沖模設計。 生產(chǎn)批量：大批量。 材料：10鋼。 材料厚度：2mm。 制件圖如下所示： 圖1-1 制件圖 1.2 沖裁件的工藝性分析 1.2.1制件結(jié)構(gòu)尺寸的分析 該零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，兩內(nèi)孔大小皆為Ф3.5，大于此材料沖孔的最小孔徑（1t=2mm），孔間距為28mm，因此非屬于過密或過小孔徑，但其孔邊距偏小，僅約為0.6t，不利于沖孔后落料，因此為防止孔邊加工變形，加工時宜先加工外緣，后再沖孔；中間連接部分為2mm，其加工類似于沖孔，相對于板厚來說屬于安全范圍；另外零件最長為34mm，最寬為6mm，屬于小型零件，因此由上分析可知，此零件結(jié)構(gòu)滿足工藝要求，可由沖壓方法加工，但因零件的孔邊距較小，不利于減少加工工序及提高材料利用率，因此結(jié)構(gòu)尺寸對于加工來說有些嚴格，經(jīng)濟性稍差。 1.2.2制件尺寸等精度的分析 由零件圖知，零件除孔間距有精度顯示外，為28±0.2，屬于IT13以下精度（見基本公差表1-1），其他均采用自由公差，因此可按IT14進行設計計算。。由2mm厚沖壓件的外形經(jīng)濟精度為IT11~IT14及孔間距一般精度水平為±0.15mm可知，沖壓件的尺寸精度均可得到保證。此外零件的表面粗糙度及位置精度均為一般要求，由普通沖裁方法即可滿足。因此沖裁件的精度可由沖壓方法保證[7]。 表1-1 IT基本公差表 1.2.3制件材料性能的分析 零件所用材料為10鋼，查閱設計手冊知其力學性能為：σs≥216MPa，σb=295~430MPa，δ≥24%，屈強比大于0.5，因此材料具有良好的沖壓性能，同時能滿足中小強度的聯(lián)結(jié),符合沖壓加工和使用強度的材料要求[3]。 1.2.4沖壓加工的經(jīng)濟性分析 根據(jù)設計說明，零件生產(chǎn)批量為大批量，同時零件尺寸較小，通過沖壓方法可理想地實現(xiàn)經(jīng)濟性和可加工性的完好結(jié)合，因此宜采用沖壓加工法加工。 結(jié)論： 由上述分析可知，零件的尺寸，精度均滿足沖壓工藝性，零件材料力學性能 滿足沖壓要求，只是結(jié)構(gòu)上過小孔邊距導致了沖壓材料利用率的下降及成本的增加，因此材料沖壓工藝性總體良好，在現(xiàn)代加工條件下，適合采用沖壓加工。 1.3 沖裁方案的制定 1.3.1方案的設計 由前面的工藝性分析可知，零件孔邊距偏?。s0.6t），采用復合膜不能保證凸凹模的模壁強度，不適用于此零件的加工。因此工藝方案中不設計采用復合膜。參考文獻[2]第三章的內(nèi)容及文獻[9]相關(guān)案例的設計方法，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點，特設計了如下方案： 方案一：先落料后沖孔，采用一副落料級進模和一副沖孔單工序莫。 方案二：先沖孔后落料，采用沖孔落料連續(xù)模，即先沖零件的孔，后直接按零件輪廓落料 方案三：先沖孔后落料，采用沖孔落料連續(xù)模，即先沖零件孔外邊緣的塔邊，成形大部分孔的窄外輪廓，接著進行孔的沖制，最后沖中間連接載體，成形零件，因此從屬于裁塔邊型的沖壓方式。其具體沖壓工藝過程見下文拍樣部分的內(nèi)容。 1.3.2方案的分析 方案一：方案中考慮了零件的孔邊距較小問題，通過先落料后沖孔，可以較好的保護孔及其外邊緣和窄尺寸的形狀，取得較好的零件精度。但由于工件 尺寸較小，通過手工換模加工，不但操作不安全，而且生產(chǎn)效率非常低，很難滿足大批量生產(chǎn)的情況。 方案二：由沖壓知識可知，連續(xù)模適用于結(jié)構(gòu)較復雜，尺寸精度較低的中小尺寸零件大批量加工的場合，尤其適合于細長小尺寸零件的大批量自動化生產(chǎn)。因此采用連續(xù)模無疑是本課題零件沖壓加工的最好選擇。但因零件孔邊距較小，直接沖孔后落料的加工工序難以保證零件的孔邊緣形狀，在沒有試驗的前提下難以實施，因此此方案的可行性有待研究。通過較合理的工序安排及塔邊設置可保證零件的形狀及尺寸精度；通過采用合理的排樣結(jié)構(gòu)，以簡化沖壓工作零件，保證沖壓工作零件的強度，取得加工可行性、可靠性、生產(chǎn)效率及經(jīng)濟性的最大綜合效益。但連續(xù)模的結(jié)構(gòu)相對復雜，成本較貴，模具維修較困難，常用于大批量生產(chǎn)的場合。 方案三：對比方案二，此方案避免了先沖孔后按孔外邊輪廓直接落料的順序，通過合理的排樣設計、塔邊設置及工序安排以保證零件的形狀及尺寸精度，實現(xiàn)沖壓工作零件的簡化，保證沖壓工作零件的強度，取得加工可行性、可靠性、生產(chǎn)效率及經(jīng)濟性的最大綜合效益。如此，可滿足生產(chǎn)效率及操作安全性的要求，利于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。但連續(xù)模的結(jié)構(gòu)相對復雜，成本較貴，模具維修較困難，常用于大批量生產(chǎn)的場合。 1.3.3工藝方案的確定 由上分析可知，從加工的經(jīng)濟性及生產(chǎn)的可行性角度分析，宜采用方案三進行設計制造，因此設計按方案三進行。 2 模具工藝參數(shù)的計算及總體結(jié)構(gòu)的設計? 2.1 排樣設計與材料利用率的計算 排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置方法，合理的排樣和選擇適當?shù)拇钸呏担墙档统杀镜暮捅ＷC制件的質(zhì)量及模具的壽命的有效措施。 根據(jù)材料的利用情況，排樣可分為有廢料排樣，少廢料排樣和無廢料排樣三種；根據(jù)沖件在條料上的不同排列方式，排樣可分為直排、斜排、直對排、 斜對排、混合排、多排及沖裁搭邊等多種；根據(jù)有無塔邊，排樣可分為有搭邊排樣和無搭邊排樣兩種。 排樣中，相鄰兩工件間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為塔邊，其作用有補償定位誤差，保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行和保證制件質(zhì)量等。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，不宜采用直接按零件外輪廓進行落料的方式進行成形，因此排樣上宜簡單化，從而簡化模具的結(jié)構(gòu)和提高模具的使用壽命；同時盡量減少塔邊的安全值，提高材料利用率。因此，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點及沖壓的最小塔邊值表（見表2-1），特設計了如下圖2-1所示排樣圖[7]： 圖2-1 排樣圖 其沖壓順序為：首先側(cè)刃凸模1先成形板料零件的一個側(cè)面形狀并作為基本定距零件，同時凸模2沖制工藝孔，為后續(xù)的精確定距做好工序安排；接著凸模3成形零件另一端的側(cè)面形狀；再接著凸模4進行零件孔的沖制；最后由凸模5完成零件的最終成形。 結(jié)合下表表2-1及設計方案，為節(jié)省材料，特選取如下塔邊值： 零件間的塔邊值為3mm，零件與邊緣間塔邊值為2.5mm。 根據(jù)如上排樣，計算材料利用率如下： 由零件圖得零件的面積為： A=2（9∏/2+6*14-4∏/2-4*6）=136mm2 假設帶鋼長度為x m，則材料利用率為： η == = （2-1） 因為采用帶鋼，廢料相對統(tǒng)一，因此材料的利用率基本為40.3 %。 另外，根據(jù)沖壓常用材料的軋制法知，冷軋鋼較熱軋鋼有更好的表面質(zhì)量和尺寸精度，經(jīng)過退火后的常用冷軋鋼亦有較低的硬度，因此兩者均很適合于沖壓加工。根據(jù)文獻[3]第十二章的表12-11，在此選擇使用優(yōu)質(zhì)碳素冷軋普通切邊鋼帶作為本設計的材料形式，結(jié)合排樣，可取得帶鋼的寬度尺寸為：150，厚度尺寸為：2，長度根據(jù)重量而定[3]。 表2-1 工件的最小搭邊值 （ 單位：mm） 材料厚度t (mm) 圓件及r>2t的圓角 矩形件邊長l<50mm 矩形件邊長l>50mm或圓角r<2t 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.0 2.2 2.0～2.5 1.5 1.8 2.0 2.2 2.2 2.5 2.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設計 2.2.1模架的選擇 由確定方案知，本設計采用沖孔落料連續(xù)模，根據(jù)零件的精度大小選出較適合的模具結(jié)構(gòu)類型有導板式連續(xù)模和導柱導套式連續(xù)模，因?qū)О迨揭髾C床行程小，機床較少，因此此方案采用導柱導套式連續(xù)模。另外，根據(jù)沖壓壓力作用點較多且分布較散的特點，不宜采用后導柱型模架，因此本方案采用對角導柱導套滑動型模架。 2.2.2操作及定位的方式的確定 因為生產(chǎn)批量大，宜采用自動化生產(chǎn)，結(jié)合排樣設計，采用機械自動送料操作方式。因為零件孔邊距較小，零件定位方式不宜過于粗糙，因此本方案設計采用雙成形側(cè)刃+導正銷型的定位方式，成形側(cè)刃用于成形零件側(cè)面及沖壓定距，導正銷用于精確定位零件的位置，從而可以省去側(cè)壓裝置等結(jié)構(gòu)，簡化模具結(jié)構(gòu)，保證零件的尺寸精度[1]。 2.2.3卸料及出料方式的確定 根據(jù)材料較厚及采用導正銷導正的特點，本方案設計采用固定卸料板的卸料方式；因為沖裁采用沖裁塔邊的方式，因此采用下出廢料的普通下出料方式，零件直接由鋼帶推力直接推出。 2.2.4凸模的高度分布 由沖裁力的預計算可知，采用階梯式高度分布可以使沖裁力大大減小，但為不造成壓力中心的過大偏離和使沖壓板料不過于彎曲造成定位不準確，決定采用同時下壓，同時沖裁的沖裁方式，即無凸模沖裁高度差。 2.2.5模具整體結(jié)構(gòu)的確定 模具采用導柱導套式模架，凸模固定板固定凸模，上模座與凸模固定板間加墊板；下模座上裝有導料板、固定卸料版及凹模，整個下模連接為一體。 2.3 沖裁力的計算及初選壓力機 2.3.1沖壓總力的計算 （1）沖裁力F沖（KN）的計算公式為： F沖 = KLtτ或F沖 = Ltσb （2-2） 式中，F(xiàn)為沖裁力，N； K為系數(shù)，K=1.3； L為沖裁周邊長度（mm）； τ 為材料的抗剪強度（MPa）； σb為材料的抗拉強度（MPa）； t為材料的厚度（mm）； 由材料的力學特性（查沖壓手冊）知，材料的抗拉強度為： σb=295~430MPa（取為420MPa）,由圖1-3得： F沖 =[2*∏*4+ 8*∏*3.5+ 4（36+∏*4)+ 2(11.5+∏*3)+3*(24+∏6)]*2*420 =[25.13+ 87.97+ 194.27+ 41.85+128.55]*2*420 = 477.77*840=401.3(KN) （2）推料力的計算： 由計算公式：F推 = nK推F沖 (2-3) 式中,n為同時卡在凹模直壁洞口內(nèi)的制件或廢料件數(shù)，一般卡3~5件，取n=5； K推為推薦力系數(shù)，查文獻[7]的表3-13得K推=0.055 有：F推=5*0.055*401.3=110.3（KN） 因此，沖壓的沖裁工藝力為： F= F沖 + F推 = 401.3+110.3= 512（KN） 2.3.2初選壓力機 由P壓力機公稱壓力＞P沖裁力，參考文獻[7]的表1-2，初選公稱壓力為800KN的開式曲柄壓力機[7]。 2.4 壓力中心的計算 因為連續(xù)模較簡單模和復合膜復雜，即使幾何中心對稱也會因為沖裁方式的不同而導致壓力中心的不確定，甚至在凸模存在高度階梯分布時有較大的壓力中心變動，為此在連續(xù)模中常采用使壓力中心在模柄的投影范圍內(nèi)并盡量靠近模柄中心即可。 如下圖圖1-3所示壓力分布圖，沖裁位置及力的大小關(guān)于帶鋼寬度方向的中軸線對稱，因此，壓力中心首先在此軸線上，因此下面確定另一方向的位置： 根據(jù)排樣圖及凸模結(jié)構(gòu)分析知，圖1-6及圖1-7的沖孔凸模各有一邊未參與沖切，從而造成壓力中心與幾何中心不合。因此壓力中心不在其幾何中心上，但一條邊造成的影響很小，因此可以按其幾何中心進行計算[7]。 如圖1-9所示，壓力中心計算如下： Y0 = (2-4) = = 41.13（mm） 因此求得總壓力中心的坐標位置如圖1-3中所示的Q點：(0,41.13）,即在帶鋼寬度方向中心軸線上距送料方向最大刃具間距中心處13.37mm。 圖2-2 壓力中心圖 2.5 凸、凹模刃口尺寸的計算? 2.5.1凸、凹模刃口尺寸的計算 由排樣圖圖1-2知，此方案可全定義為沖孔工序，但凸模結(jié)構(gòu)有簡單的也有復雜的，因此按情況分別計算。由零件圖知，零件尺寸除孔中心距有標出精度外，其他均為自由尺寸，當自由尺寸按IT14計算時可繪出如下注有尺寸公差的的制件圖。除標準件外，由各尺寸的公差大小可取得刃口補償系數(shù)x值均為0.5，按照圖3-1的凸模標示，計算得其相應的凸、凹模刃口尺寸如下： 圖2-3 注尺寸公差的制件圖 查文獻[7]表3-2得，10號鋼的合理雙面間隙為：Zmin=0.3mm， Zmax=0.34mm。 (1) 凸模2：此凸模用于沖制Ф4工藝圓孔，根據(jù)導正銷定位間隙很?。ě?的 雙面間隙為0.05mm）的特點，此凸模選用Ф4即可。因為標準件的公差很小，達千分級，因此可以認為此凸?；緹o磨損。 但為了預防磨損，可增大導正銷與沖孔間的雙面間隙，即Ф4時取雙面間隙為0.1mm，并按此尺寸進行導正銷的選擇。 (2) 凸模4：按IT14取得其尺寸偏差為：Ф3.5，因為屬于簡單圓形凸模，一般按分開加工法加工，因圓形凸模存在標準件，因此在增加完磨損量后選用接近尺寸的標準件即可，具體凸、凹模刃口尺寸為： dp=（d+x△）=（3.5+0.5*0.3）=3.65mm (2-5) dd=（d+x△+Zmin）=（3.45+0.3）=3.95mm (2-6) 參照文獻[3]的表B-9，知接近此尺寸的凸模標準件尺寸為3.6，此取凹模的刃口尺寸為3.6+0.3=3.9mm[3]。 （3）凸模5：根據(jù)拍樣分析，可分析出如圖3-4所示的孔結(jié)構(gòu)尺寸，因其結(jié)構(gòu)較簡單，磨損后尺寸均變小，因此可按分開加工法計算： ① 對于2及7： 由文獻[7]表3-16查得其凸、凹模制造公差為：δp=0.02mm，δd=0.02mm，其中，δp為凸模制造公差，δd為凹模制造公差。有：δp+δd=0.04≤Zmax-Zmin=0.04； ② 對于22： 因δp=0.02mm，δd=0.025mm， δp+δd=0.045mm＞0.04mm，因此修改凸模的公差為0.015mm，如此，此沖孔的凸、凹模即可按分開加工法加工。對應凸、凹模刃口尺寸為： R2： dp=（d+x△）=（2+0.5*0.25）=2.12mm dd=（d+x△+Zmin/2）=（2.12+0.15）=2.27mm 7： dp=（7+x△）=（7+0.5*0.3）=7.15mm dd=（d+x△+Zmin）=（7.15+0.3）=7.45mm 22： dp=（22+x△）=（22+0.5*0.52）=22.26mm dd=（d+x△+Zmin）=（22.26+0.3）=22.56mm 根據(jù)以上計算，可繪得凸、凹模的刃口尺寸圖如下圖圖3-5所示： 圖 2-4 孔尺寸 圖2-5 刃口尺寸 （4）凸模3：如圖2-6所示孔結(jié)構(gòu)尺寸，沖孔凸模較復雜，不宜采用分開加工法加工，因此在此按配合加工法計算： 由磨損規(guī)律知，尺寸9、3和15屬于A型尺寸，尺寸R3屬于B尺寸，取凸模作為加工基準件，則凸模各尺寸為： 9：A9=（9+0.5*0.3）=9.15mm 15：A15=（15+0.5*0.43）=15.22mm 3：A3=（3+0.5*0.25）=3.12mm R3：BR3=（3-0.5*0.25）=2.88mm (2-7) 凹模工作部分刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙為：0.3~0.34mm。 圖2-6 孔結(jié)構(gòu) 圖2-7 孔結(jié)構(gòu) （5）凸模1：如圖2-7所示,沖孔成形側(cè)刃較復雜，宜采用配合加工法加工，以下為凸、凹模刃口尺寸的計算： 根據(jù)參考文獻[1]第三章關(guān)于側(cè)刃的內(nèi)容可知，當采用側(cè)刃加導頭定距方式定距時，側(cè)刃的長度一般增加一個數(shù)值，大小在0.05~0.2mm間，由導頭進行精確定距，因此側(cè)刃的定距長度可以增加一個磨損量[1]。 如圖1-7所示，尺寸9、8、 3 、14屬于A類尺寸；3 屬于B類尺寸，則沖孔、凸、凹模刃口尺寸為： 9:A9=（9+0.5*0.3）=9.15mm 3: A3=（3+0.5*0.25）=3.12mm 12: A12=（12+0.5*0.43）=12.22mm 18: A18=（18+0.5*0.43）=18.22mm R3: BR3=（3-0.5*0.25）=2.88mm 凹模工作部分刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙為：0.3~0.34mm。 3 沖模主要零部件的設計與計算? 3.1 各板件厚度的計算和選用 （1）根據(jù)經(jīng)驗公式Hd=Kb(Hd≥15)及文獻[8]表4-34得，K=0.18~0.22，取為0.2，則對應凹模厚度為：Hd=0.2*150=30mm，結(jié)合實際安裝需要和凹模標準板件尺寸（參考文獻[11]），取凹模厚度為：32mm。 （2）根據(jù)經(jīng)驗公式，凸模固定板厚度取為凹模厚度的（0.6~0.8）倍，即（19.2~25.6）mm ，結(jié)合實際安裝需要和凹模標準板件尺寸（參考文獻[11]），取凸模固定板的厚度均為28mm。 （3）另外為防止上模座壓出凹坑，增加上模座墊板，一般取值為：3mm~10 mm，結(jié)合需要取其值為8mm。 （4）由模具結(jié)構(gòu)知采用固定板卸料，其值一般取為（0.8~1.0）Hd，根據(jù)卸料力的大小，取其厚度值為20mm。 （5）因為采用自動化送料，為保證帶鋼能順利通過導板并減少帶鋼的卸料高度，取導板厚度為6mm。 3.2 工作零件的設計與計算 3.2.1凸模的設計與計算 因凸模結(jié)構(gòu)差異較大，對于小尺寸的凸模，宜做成圓滑過渡階梯型；而對于較大尺寸的凸模，可以做成直壁型[7]。 各凸模的安裝方式根據(jù)結(jié)構(gòu)和需要來選擇，對于簡單的結(jié)構(gòu)，按壓入法即可，對于復雜的結(jié)構(gòu)，可用緊固件法、低熔點合金澆注法等。 因為本設計中的凸模尺寸均較小，受力有較大，采用緊固件法安裝雖然方便，但會因受力較大而無法滿足壽命的要求，因此不宜采取，因此，本設計中的凸模均采用圓滑過渡階梯型結(jié)構(gòu)，臺階式壓入安裝法安裝。 （1）Ф4及Ф3.5孔凸模的設計計算 由排樣圖圖1-2知，Ф4及Ф3.5屬于圓形件凸模，可選用標準化的沖模，因沖孔尺寸較小，為避免凸模強度不夠，特選如下規(guī)格圓滑過渡階梯型標準沖模： Ф4：AD 5 - 4.0x70 ； Ф3.5：AD 5 - 3.6x70 相關(guān)參數(shù)為：材質(zhì)SKD-11；硬度60~62HRC。 其中凸模長度計算如下：Lp=h1+h2+h3+h=28+20+6+16=70mm。 (2-8) 式中，h1為凸模固定板厚度；h2為卸料板厚度；h3為導料板或?qū)С?；h為附加長度，其包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度（一般取1mm），凸模固定板與卸料版見的安全距離等，一般取值為15~20 mm。 （2）凸模5的設計計算： 根據(jù)刃口尺寸可設計得如圖3-1所示的凸模5的結(jié)構(gòu)，根據(jù)文獻[6]附錄2選取凸模材料為合金工具鋼9Crsi，熱處理硬度為：HRC58~62。 圖 3-1 凸模5結(jié)構(gòu) 圖3-2 凸模3的結(jié)構(gòu) （3）凸模3： 根據(jù)刃口尺寸可設計得如圖3-2所示的凸模3的結(jié)構(gòu)，其材料和熱處理同上。 （4）凸模1： 參考參考文獻[1]第三章關(guān)于側(cè)刃的內(nèi)容設計得如圖4-3所示的凸模1結(jié)構(gòu)。 3.2.2凹模的設計與計算 由上述的凸、凹模刃口尺寸計算知，凸 模結(jié)構(gòu)差異較大，因此其結(jié)構(gòu)設計也不完全相同，但凹模結(jié)構(gòu)卻基本相似，因此設計采用圖3-4所示的直壁錐底型整體式凹模結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)尺寸以各凹模刃口尺寸為依據(jù)，對上圖4-4所示的結(jié)構(gòu)即可，其中直壁部分長度尺寸為10mm，錐角大小查文獻[7]表3-19取得值為2o。 對于配作的凹模，凹模刃口尺寸與凸模相同，不必標公差，在技術(shù)說明中注明：凹模刃口尺寸與凸模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙為 0.3~0.34mm即可。 由上知凹模厚度為32mm，由文獻[8]表4-33得： 垂直于送料方向的凹模寬度為： B=s+（2.5~4.0）Hd=150+2.5*32=230mm 。 (2-9) 送料方向凹模長度： L=s1+2s2=103.5+2*52=207.5 (2-10) 式中，s為垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離； s1為送料方向的凹模刃口間的最大距離； s2為送料方向的凹模刃口至凹模邊緣的最小距離。 因此，凹模的輪廓尺寸為：LxBxH=207.5x230x32，參考文獻[11]標準矩形凹模板的尺寸規(guī)格，將送料方向的尺寸稍作減少，選得矩形凹模板的尺寸為：LxBxH=250x200x32.參考文獻[6]附錄2選取凹模材料為合金工具鋼9Crsi，熱處理硬度為：HRC60~64。 圖3-3 凸模1結(jié)構(gòu) 圖3-4 凹模剖視形狀 3.3 導正銷及其護套的設計計算 由模具結(jié)構(gòu)知，本方案采用導正銷精確定位，其中導正銷孔直徑為為Ф4。根據(jù)導正銷常用結(jié)構(gòu)，選擇如圖3-5所示的B型結(jié)構(gòu)導正銷，由彈簧進行彈壓，從而在出現(xiàn)送料不正常時避免損壞導正銷和模具。根據(jù)常用公式，導正銷直徑為：D=4-2a，其中a為導正銷與沖孔孔徑的兩邊間隙，由文獻[7]的表3-20查得2a=0.05，因標準圓形凸模沒有百分級的直徑，同時為補償磨損量，擇優(yōu)選擇導正銷的直徑為D=3.9mm。導正部分取為h=1.8t[2]。 對于導正銷，因有標準件，由文獻[11]的B型導正銷部分可選得如下導正銷： B 型導正銷 6×3.9×80 JB／T 7653—1994 。 對于緊定螺釘，結(jié)合實際尺寸大小，由GB/T75—1985選得：開槽長圓柱端緊定螺釘GB/T75 M10x12。 對于彈簧，結(jié)合實際尺寸大小，由GB/T 2089—1994取得圓柱螺旋壓縮彈簧：YA 1.2x8x40。當取彈簧的預緊力為20N時，由算得彈簧的壓縮預緊量為6.2 mm。 刃磨后，為抵消部分導正銷的高度，可在導正銷直桿部添加一些墊圈，另外削掉部分護套的長度。 圖3-5 導正銷安裝結(jié)構(gòu) 3.4 模架參數(shù)的確定 結(jié)合導正銷的固定及凹模的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻[11]沖模標準模架選得標準模架及其標準件規(guī)格如下： 模架： 250x250x190~230 T GB/T 2851.5 上模座：250x250x45 GB/T 2855.1 下模座：250x250x55 GB/T 2855.2 導柱：A35x180及A40x180 GB/T 2861.1 導套：A35x115x43及A40x115x43 GB/T 2861.6 3.5 其他相關(guān)零件的設計計算 3.5.1凸模固定板的選用 由前知其板厚為28mm，由估算取各板料的外形尺寸相同，因此，由參考文獻[11]的矩形固定板參數(shù)選得凸模固定板的型號為： 250X200X28 – 45鋼 JB/T 7643.2 3.5.2固定卸料板的設計計算 卸料板用于將條料、廢料從凸模上卸下，剛性卸料裝置結(jié)構(gòu)簡單，僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上。固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相 同，其厚度可取凹模板的0.8倍～1倍，當卸料板僅起卸料作用時，卸料孔與凸模之間的單邊間隙可取板料厚度0.1～0.5倍，當固定兼起導板作用時，凸模與導板之間一般按H7/h6配合，但應保證導板與凸模之間的間隙小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。 在本方案中，因凸模強度足夠，無須卸料板進行導向，故選固定卸料板的外形尺寸與凹模相同；因為要作為下模的螺紋連接件，故選其材料為45鋼。因矩形板相同，特此選參考文獻[11]中標準矩形固定板作為卸料板，具體型號為： 250X200X20 – 45鋼 JB/T 7643.2 3.5.3導料板的設計計算 由前知，沖壓板材的基本尺寸為150mm，根據(jù)參考文獻[1]表3-6及表3-7的數(shù)據(jù)可選得條料與導板間的單邊間隙為0.3mm，側(cè)刃沖切后條料與導板的雙面間隙為0.15mm。 結(jié)合凹模的外形尺寸及適當增加導板長用于連接外部的承料板，因此可選得導料板的結(jié)構(gòu)如下圖圖3-6所示： 圖3-6 導料板的位置及尺寸大小 3.5.4螺釘及銷釘?shù)倪x用 由所選各板的厚度，可算得上模的總高為：45+8+28=81mm 下模的總高為：55+32+6+20=113mm 根據(jù)各零件的裝配關(guān)系及尺寸大小，選取得如下型號標準緊固件： (1)上模連接用內(nèi)六角連接螺釘型號為： GB/T 70.1 M10x 65 銷釘型號為： GB/T 19.2 10m6x78 （2）下模連接用內(nèi)六角連接螺釘型號為： GB/T 70.1 M10x95 銷釘型號為： GB/T 19.2 10m6x100 （3）托料板緊固件： 螺釘：GB/T 5783 M5X18 平墊圈：GB/T 97.1 5 螺母：GB/T 6170 M5 3.5.5模柄的選擇 中小型模具一般均通過模柄固定在壓力機的滑塊上，對于大型的模具可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。 根據(jù)壓力機的規(guī)格，及滑塊模柄尺寸。模柄直徑取與模柄孔相等，采用間隙配合。 由文獻[7]表1-2開式壓力機參數(shù)表知，800KN開式壓力機的模柄孔尺寸為Ф60x75。根據(jù)導正銷安裝結(jié)構(gòu)的特點，可以采用壓入型模柄。根據(jù)文獻[11]的模柄參數(shù)，選得模柄參數(shù)為： A60 JB/T7646.3 。 3.5.6墊板的選用 墊板用于直接承受凸模的壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常運行。由于下模的凹模為整體式，且較厚，因此本方案僅對上模采用墊板。 根據(jù)文獻[11]的墊板規(guī)格，可選得如下墊板規(guī)格： 250X56X6 JB/T 7648.5 。 3.5.7托料板的設計 托料板用于板料進入沖壓工序前的一個墊平，減少板料因為送料的彎曲變形影響定位的準確性等，是一項輔助的支撐工藝。其大小一般根據(jù)導料板的位置寬度及長度進行設計。為此設計的托料板如下圖3-7所示： 圖3-7 托料板結(jié)構(gòu) 3.6 壓力機閉合高度的校核 由前面的數(shù)據(jù)可算得模具的閉合高度為： H=h1+h2+h3+h4+h5-h6=45+8+70+32+55-1=209mm （2-11） 式中，h1為上模座的高度；h2為墊板的高度； h3為凸模的高度； h4為凹模的高度； h5為下模座的高度； h6為凸模刃口進入凹模刃口的深度，一般沖裁取值為1mm。 由文獻[7]表1-2摘得所選壓力機型號的參數(shù)如下表表3-1： 表3-1 800KN開式壓力機的參數(shù) 800KN開式曲柄壓力機參數(shù) 滑塊行程/mm 行程次數(shù)/（次/min） 最大封閉高度（活動臺）/mm 130 60 Max=480，min=240 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 工作臺孔尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 100 前后： 380 Ф60x75 左右： 210 直徑： 260 由： Hmax-5=240-5=235mm≥209≥Hmin+10=180+105=190mm 知，選擇活動臺式800KN開式曲柄壓力機是可行的[7]。 4 模具總裝圖及零件圖 圖4-1 模具裝配圖 1.下模座 ；2.下模定位銷釘；3.凹模；4.導料銷；5.固定卸料版；6.導柱1；7.上模座； 8.導套1；9.凸模固定板；10.上模定位銷釘；11.上模墊板；12.凸模1；13.凸模2； 14.開槽鎖定螺釘；15.模柄；16.圓柱螺旋壓縮彈簧；17.導正銷；18.凸模3；19 導正銷護套；20.凸模4；21.上模內(nèi)六角緊固螺釘；22.導套2；23.側(cè)刃凸模；24.導柱2； 25.下模內(nèi)六角緊固螺釘；26.六角螺母；27.平墊圈；28.六角螺栓螺紋； 圖4-2 凹模結(jié)構(gòu)圖 圖4-3 裝配實體模型 圖4-4 裝配實體模型 5 部分模具零件加工工藝的編制 5.1工藝編制的基本原則與注意事項 （1）確定合理的最小加工余量。在上下工序、粗精工序之間，留出必要的加工余量。 （2）關(guān)鍵工序要交待清楚加工注意事項，寫出操作指導，以減少操作者的適應時間，減少加工失誤。 （3）對于加工過程中需要的夾具、量具、輔助工具應當先行設計，提前做好準備。 （4）對每臺機床加工的工時定額有充分的估計，能快的盡量不采用慢的，能粗加工解決的，決不上精加工機床，這樣也有利于保護機床的精度和使用期限，節(jié)約成本。 5.2 模具制造工藝規(guī)程的制定步驟 模具制造工藝規(guī)程的步驟為： （1）對產(chǎn)品裝配圖和零件圖進行分析和工藝審查。 （2）確定生產(chǎn)類型和毛坯的種類及尺寸。 （3）選擇定位基準和主要表面的加工方法，擬定加工工藝路線。 （4）確定各工序余量，計算工序尺寸及公差，提出其技術(shù)要求。 （5）確定機床、工藝裝配、切削用量及時間定額。 （6）編寫工藝文件。 5.3 主要模具零件的工藝規(guī)程 5.3.1凸模1的加工工藝規(guī)程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設備 1 備料 準備Φ40X150的9GrSi棒料 2 粗銑 粗銑各成形面，留0.5的尺寸余量 銑床 3 精銑 精銑個成形面，留0.03mm的磨削余量 銑床 4 磨削 磨削各工作面和安裝面。 坐標磨床 5 熱處理 熱處理硬度達58~62HRC 6 檢驗 檢驗凸模尺寸精度，不能實現(xiàn)的高精尺寸進行手工研磨。 5.3.2凸模固定板的加工工藝規(guī)程 序號 工序名 工序內(nèi)容 設備 1 備料 選用250X200X28-45鋼標準矩形固定板模板 2 粗銑 精鉆 以上下表面裝夾板件，以A、B基準面為基準，粗銑各安裝槽及固定面，留0.5的精銑余量；鉆各安裝凸模圓孔，先進行粗鉆，留0.2的絞削余量，然后再進行鉸削。 數(shù)控銑床或加工中心 3 精選 精銑各安裝槽及固定面，留0.05的磨削余量。 數(shù)控機床 4 精磨 分工步分別精磨各安裝孔的安裝面，上端不磨。 坐標磨床 5 劃線 劃固定板邊緣的螺釘和銷釘孔形中心，等墊板、上模座基本加工后同時進行裝夾和鉆各連接孔。同時完成磨削等工序。 劃針 5.3.3 凹模的加工工藝規(guī)程 序號 工序名 工序內(nèi)容 設備 1 備料 選用250X200X32 - 9GrSi12標準矩形凹模板。 2 劃線 以模板側(cè)面的兩精密基準面為基準，劃各圓形孔的中心線及各槽的線切割工藝孔中心線（為線切割準備）。 劃針 3 粗鉆孔 粗鉆各圓孔及小尺寸槽的線切割工藝孔。 數(shù)控銑床或數(shù)控中心 4 鉸孔 鉸螺紋通過孔。 數(shù)控銑床 5 熱處理 淬火 使硬度達60～64 HRC 6 平面磨 磨削表面達0.8以上。 平面磨床 7 線切割 切割各精密孔。 線切割機 8 鉗 檢測尺寸精度及表面粗糙度，不達精度要求的進行手工研磨和修理 6 總結(jié) 匆匆地，兩個多月過去了，在老師和同學們的幫助下，我的畢設論文寫到總結(jié)這個部分了。這一路來的設計計算讓我學習許多知識，也吃了很多苦。但苦盡甘來，現(xiàn)在是總結(jié)下自己收獲的時候了。本次畢業(yè)設計是大學四年的最后一個學習環(huán)節(jié)，是對四年來所學知識的一個匯總和概況，是我們所學的知識在實踐中得到貫通和加深理解。以下是我本次畢設的認識： 一、沖壓模具的設計計算 談到?jīng)_壓，首先要了解沖壓模具的用途，優(yōu)勢特點及種類等。隨著現(xiàn)代制造的快速發(fā)展，沖壓模具作為冷成形裝備逐漸在更多領(lǐng)域中得到應用。沖壓模具根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、尺寸大小及生產(chǎn)批量等進行設計，具有較強的實用性與經(jīng)濟性。隨著產(chǎn)品朝精密復雜化方向發(fā)展，模具的類型也將更加的復雜化。因此，模具設計具有針對性。其次，模具零件的。 其次，沖壓模具設計要了解排樣的重要作用及相關(guān)的沖壓工藝。排樣不僅影響材料的利用率，而且影響著模具的結(jié)構(gòu)及沖裁精度，良好的排樣方案可以取得較高的經(jīng)濟效益、模具使用壽命及產(chǎn)品精度，實現(xiàn)整體加工效益的最大化。根據(jù)沖壓知識，冷沖壓分為分離工序和變形工序兩大類，而沖壓基本工序包含沖裁、彎曲、拉深及成形。不同的成形工序?qū)Ξa(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有不同的影響，如彎曲工序?qū)a(chǎn)生彎曲變形等。因此在設計模具時，要結(jié)合成形工藝特點做好排樣設計和工序安排，解決成形的困難所在。 再次，模具設計要了解模具零件的使用要求及模具加工工藝。不同的模具零件使用要求對模具零件有不同的結(jié)構(gòu)，尤其對于凹、凸模。對于小型凸模，如果屬于小力沖裁，那凸模結(jié)構(gòu)可以做成臺階、直壁等形式，而如果屬于大力沖裁，則凸模只宜做成臺階形式。模具的結(jié)構(gòu)還要考慮模具的常用加工方法。常用的模具加工方法有：車、銑、鉆、鉸、磨、研磨、壓印挫修、仿形刨削、電火花成形加工、電火花線切割、成形磨削、坐標磨床等，在設計凸、凹模結(jié)構(gòu)時要考慮其成形工藝，對于無法加工的設計結(jié)構(gòu)是不可取的。 最后，模具設計要針對產(chǎn)品的技術(shù)難點設計最實用的模具結(jié)構(gòu)。針對一個產(chǎn)品，首先要分析其工藝性，其次再根據(jù)根據(jù)其技術(shù)難點設計相關(guān)的排樣及模具整體結(jié)構(gòu)。 脫離工藝難點，產(chǎn)品的質(zhì)量獎得不到保證。另外，模具結(jié)構(gòu)的設計還要考慮其實用性，產(chǎn)品的精度影響著模具的結(jié)構(gòu)，而過高的模具沖壓精度對于普通沖裁來時是屬于大材小用了，增加了制造的難度及裝備的成本。 本次畢業(yè)設計，我的任務是根據(jù)客戶給定的制件結(jié)構(gòu)完成一副冷沖模的設計。通過分析，其沖壓精度一般，可以普通沖裁方法進行加工成形，但其存在孔邊距較料厚過小的難點。為此需要針對這一難點采取相應的工藝措施。如模架導向，增大塔邊及通過沖塔邊成形其外形等。另外，設計中盡可能地采用標準模具零件，這減少了模具的制造周期及加工工作量等。 二、通過不斷地學習和實踐操作，完善自己的理論水平和設計能力。 設計是一項很具創(chuàng)造性的工作，如果不學習不斷發(fā)展的技術(shù)，那我們所掌握的技術(shù)總將落伍并被市場所淘汰；而如果僅進行學習而不研究開發(fā)，那我們只能進行制造型的工作，我們的發(fā)展將受制于技術(shù)的不足。為此，追隨信息化工業(yè)潮流，我們更應在實際工作中不斷加深對于專業(yè)理論的理解并進行不斷的學習和研究。為此，作為一名正成長的專業(yè)人員，我應該通過不斷的學習和實踐，使自己的理論知識更加地豐富和深厚，為將來更具挑戰(zhàn)性的工作做好理論和實踐經(jīng)驗的積累。 通過本次畢業(yè)設計，我對沖壓模具的理解得到了加深，提高了我查閱和使用設計參考文獻的能力，并樹立了不斷學習，拓寬知識面的意識，使這四年來所學的知識得到了一次綜合運用。 由于本人能力有限以及缺乏實際的工作經(jīng)驗，設計中難免存在的錯誤，懇請老師們批評指正。 謝辭 大學的學習生活一眨眼就過了，在外求學經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟起來，對四年來 幫助過我的人我深懷感激，時刻沒有忘記。