排氣管墊片沖壓模具設計

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畢業(yè)設計（論文） 題目：排氣管墊片沖壓模具設計 系 名 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 學生姓名 指導教師 職 稱 講 師 2016年 2月 24 日 摘 要 本次設計是排氣管墊片沖裁模的設計，制件為排氣管墊片。本文借鑒了冷沖壓模具設計的全部過程。文章主要過程是從產品的工藝分析到最后設計沖壓模具，首先，通過對制件的特點的了解，進一步對制件進行工藝分析，確定該制件符合冷沖壓加工的要求。沖壓工藝方案和結構確定為級進模具沖壓，并對沖壓模具進行設計。除對制件進行排樣分析和計算搭邊值、沖壓力、以及確定模具壓力中心外還重點分析了制件的凸模、凹模及其凸凹模結構并進行設計、計算，定位零件的選取和結構分析，以及固定方式等技術難點，最終通過AutoCAD進行繪圖，得到相關零件的零件圖及模具的裝配圖。 關鍵詞：冷沖壓；排氣管墊片；沖壓模具設計 Abstract This design is punching blanking design of the compound die, product as a convex shaped gasket. In this paper, the whole process of cold stamping die design. The article is main process from product process analysis of the final design of the stamping die, first of all, based on the understanding of the parts, parts for process analysis, to determine the work pieces with cold stamping processing requirements. Stamping process scheme and structure determination for the Flip Style compound die punching, and the design of compound die. In addition to the parts layout analysis and calculation on the boundary, pressure, and to determine the pressure center of the mould is focus on the analysis of the parts of the punch, die and punch die structure and design, calculation, selection and structure analysis of positioning component, and the fixed mode to point, finally drawing by AutoCAD the assembly diagram, parts diagram and related parts of the composite mold. Key words: Cold stamping；convex shaped gasket；Compound die design 目 錄 第一章 前言 6 1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 7 1.2沖壓加工的特點 7 1.3沖壓模具的種類 8 1.4課題意義 9 第二章 沖壓工藝性分析及沖壓方案的確定 10 2.1沖壓工藝性分析 10 2.2沖壓工藝方案的確定 11 第三章 排樣設計及計算 11 3.1展開尺寸計算 12 3.2排樣方案 12 3.3確定搭邊值 13 3.4確定條料寬度計算利用率 13 第四章 沖裁力的計算及確定壓力中心 14 4.1沖裁力的計算 14 4.2確定壓力中心 15 第五章 沖裁工藝計算 16 5.1選擇雙面間隙 16 5.2沖裁模刃口尺寸計算原則 16 5.3沖孔和落料刃口尺寸計算 17 第六章 各零件結構尺寸 18 6.1凹模的設計 18 6.2凸模設計 18 6.3 凸模凹模的材料選定 19 6.4 凸模固定墊板的設計 19 6.5 卸料部分的設計 19 6.5.1 卸料裝置 20 6.5.2 推件和頂件裝置 20 6.5.3 橡膠的選用 21 6.6 定位部分的設計 22 6.7 模架、模座和導柱導套 23 6.7.1 模架類型 24 6.7.2模座 25 6.7.3導柱與導套的選用 26 6.7.4模柄的選用 27 結論 78 參考文獻 29 致 謝 30 1 第一章 前 言 1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 經過1990年代的高速發(fā)展，中國的模具產業(yè)已經達到一定的水平，生產能力也有了相當大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴大。過去十年，中國模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。 到2005年，全國模具生產廠點已達3萬多家，從業(yè)人員50多萬人；模具銷售總額高達610億元，比上年增長25%；模具生產企業(yè)總體上任務飽滿、訂單充足。2006年，業(yè)界預測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會比前一年增長15%，年度銷售數(shù)量將會達到640萬臺。而汽車零部件市場比汽車整車的市場更大，可以預測汽車相關模具產業(yè)將會有高速發(fā)展。 與2004年相比，2005年中國的模具生產值增加了125%，以610億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，達到了7.4億美元。目前，國內模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。 近年來，模具行業(yè)結構調整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；沖壓模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經濟體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展較快。 在沖壓模具方面，2006年，沖壓模具比例進一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高，沖壓模具在量和質方面都有較快的發(fā)展，我國最大的沖壓模具單套重量已超過50噸，最精密的沖壓模具精度已達到2微米。在 CAD/CAM技術得到普及的同時，CAE技術應用越來越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。 據(jù)業(yè)內人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面： (1)模具日趨大型化。 (2)模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。 (3)多功能級進模具將進一步發(fā)展。新型多功能級進模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求越來越高。 (4)熱流道模具在沖壓模具中的比重也將逐漸提高。 (5)隨著沖壓成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓沖壓成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 (6)標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。 (7)快速經濟模具的前景十分廣闊。 (8)隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。 (9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，沖壓模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對沖壓模具的要求也越來越高。 (10)模具技術含量將不斷提高。 從應用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產周期縮短影響；快速經濟模具的開發(fā)將被重視，模具標準件的應用將日漸廣泛，且采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術也會得到發(fā)展和提高。 1.2 沖壓加工的特點 沖壓是利用安裝在沖壓設備上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門就必須要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代。 與其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點： (1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。 (2)沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 (3)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 (4)沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，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一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。 1.3 沖壓模具的種類 沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征進行分類。 根據(jù)工藝性質分類 （1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 （2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 （3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 （4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 根據(jù)工序組合程度分類 （1）工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 （2）級進模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 （3）級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 1.4課題意義 在傳統(tǒng)沖壓模具設計中，設計周期長，一般要二到三個月的時間；設計成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產品質量不能保證。本文以排氣管墊片零件的沖壓模具設計為例，運用三維軟件設計制作，不但保證了模具的精確性，而且結構也簡單，使設計者可以節(jié)約時間，集中精力拆模做凸凹模；運用CAE分析功能，對沖壓過程進行模擬分析，運用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設計參數(shù)直接選取標準模架，構造模具三維實體。這樣設計出來的模具具有更高的質量，更大的準確性。 現(xiàn)代的模具設計在計算機的平臺上，運用CAD/CAE/CAM等軟件，使現(xiàn)代模具設計具有了高質量，高效率，低成本等特點。 第二章 沖壓工藝性分析及沖壓方案的確定 2.1 沖壓工藝性分析 零件的工藝性分析是指分析該零件采用沖壓加工的難易程度和經濟性。分析時，要根據(jù)制件零件圖或者實物，分析其幾何形狀、尺寸、料厚、結構工藝性、精度及表面粗糙度要求、制件材料、生產數(shù)量等是否符合沖壓要求。 工件圖： 2.2 沖壓工藝方案的確定 該制件采用大批量生產，主要包括落料，沖孔、切口、切斷、彎曲幾個基本工序，可以采用的工藝方案有： （1）先落料，再沖孔，采用工序模生產 （2）落料—沖孔級進沖壓，采用級進模生產 （3）沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用連續(xù)模（級進模）生產。 方案（1） 模具結構簡單，制造周期短，成本低，但需要兩道工序 ，兩套模具才能完成該零件的加工。兩套模具使成本相應的也提高了，生產效率低。難以滿足零件大批量生產的需要。 方案（2） 采用級級進模沖裁時，生產效率高，操作方便，但誤差較大，對于此沖件不合理。 方案（3） 采用級進模沖裁，沖出的零件精度和平直度較好，生產效率高，并且可以節(jié)約成本。 通過以上分析得出該零件采用方案（3）級進模沖裁。 第3章 排樣設計及計算 3.1展開尺寸計算 運用UG軟件對排氣管墊片零件進行工程圖的繪制，工程圖如圖3.1所示： 圖3.1 排氣管墊片工程圖 3.2排樣方案 方案一 方案二 方案三 圖3-2 排樣方案 方案一和方案二采用送料的方式如圖所示，方案三和方案四采用的送料如圖所示。由于考慮到生產實際的要求我們采用橫向送料的方式，首先確定方案一為合適的方案。 3.3確定搭邊值 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。 搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低，過小時搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。 根據(jù)表3-1查得搭邊值：， 表3-1 板料沖裁時的最小搭邊值 板料厚度 人工送料 自動送料 圓形 非圓形 往復送料 1 1 1 1 ≤1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 2.5 2 >1-2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 >2-3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3.5 3 >3-4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 >4-5 4 3 5 4 6 5 5 4 >5-6 5 4 6 5 7 6 6 5 >6-8 6 5 7 6 8 7 7 6 >8 7 6 8 7 9 8 8 7 3.4確定條料寬度計算利用率 條料寬度公式如下： 其中,B為條料寬度；D為條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a為沖裁件與條料側邊之間的搭邊（側搭邊值）；為條料寬度公差查表得。 計算利用率：通常是以一個步距內零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率來表示， 其中, S為送料步距；A為材料面積；為材料利用率；計算得到 方案一：mm；； 方案二：；； 有計算結果得出方案二的利用率高于方案一，最終決定采用方案二進行排樣。 第四章 沖裁力的計算及確定壓力中心 4.1沖裁力的計算 利用普通平刃凸模和凹模沖裁時其沖裁力的計算公式為： b 其中：--沖裁力； --沖裁力系數(shù)，一般取 --沖裁周邊長度（）； --沖裁料厚()； b--抗剪強度（）； 為了方便計算b，其中為材料抗彎強度，查表得。 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)： 查表4-1得，，，； 表4-1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 材料 材料厚度（mm） x t d T2 1 沖裁力： 卸料力： 推件力： n為留在凹模刃口內料的個數(shù)；h為凹模刃口垂直高度；t為料厚； 總沖壓力： 根據(jù)計算結果選取壓力機為J23-25型開式雙柱可傾沖床。 主要參數(shù)如下： 表4-2 J23-25型開式雙柱可傾沖床 公程力 250KN 公程力行程 5mm 滑塊形成次數(shù) 80 最大封閉高度 260mm 工作臺尺寸 360560（mm） 工作臺板厚度 65mm 模柄孔尺寸 ?4060 主電動機功率 3Kw 4.2 確定壓力中心 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合；否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。 由于沖件Y方向對稱，故壓力中心， = 8.68mm 由以上計算可得，沖壓件的壓力中心坐標為（0,8.68） 第五章 沖裁工藝計算 5.1選擇雙面間隙 沖裁間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命的影響很大。因此，設計模具時一定要選擇一個合理的間隙。間隙在這個范圍內，就能得到質量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（），最大值稱為最大合理間隙（）。 由表查得， 表5-1 沖裁模初始雙面間隙z （） 5.2 沖裁模刃口尺寸計算原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結果使間隙越來越大。落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準；設計沖孔模時，以凸模尺寸為基準?？紤]到沖裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^大尺寸。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產出來的制件有可能不合格，會使模具的壽命降低。 刃口加工的方法有兩種，一種是凹模與凸模分別加工法，另一種是凸模與凹模配合加工法配作法。 采用凸模凹模分開加工時，應在圖樣上分別標注凸模凹模刃口尺寸與制造公差，為了保證間隙值應滿足下列關系式： 當出現(xiàn)的情況，當大的不多時可以適當調整以滿足上述條件，這時凸凹模的公差直接按公式，和確定。如果出現(xiàn)時，就采用配做法。 配作法就是先按設計尺寸制造出一個基準件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙配制另一個零件。 5.3 沖孔和落料刃口尺寸計算 沖孔刃口計算： ，， ，，， 表5-2 沖孔凸模、凹模的極限偏差 基本尺寸 凸模極限下偏差 凹模極限上偏差 -0.020 +0.020 +0.025 +0.030 —0.025 +0.035 進行調整: 查表5-3得 將已知數(shù)據(jù)和查表結果帶入公式： 表5-3 系數(shù) 材料厚度t/mm 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差/mm 落料刃口尺寸計算： 當以凹模為基準件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于第一類尺寸。 ， === === === === 凹模磨損后變小的尺寸，為第二類尺寸。 === 其中、、為不變尺寸 = 第六章 各零件結構尺寸 6.1 凹模的設計 沖裁時凹模承受沖裁力和側向力的作用，由于凹模結構形式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，目前還不能用理論計算法確定凹模尺寸，在生產中都采用經驗公式概略的計算凹模尺寸。凹模厚度為： 其中：—系數(shù) —沖裁件最大的外形尺寸 表6-1 系數(shù)k b/mm 系數(shù)k 50100 0.22 ，取H=30MM. 垂直于送料方向的凹模長度 ,取 送料方向的凹模寬度： 其中：其中： ---送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離 表6-2 材料寬度B 材料厚度t mm. 凹模外形：mm. 圖6-1 凹模 6.2 凸模設計 根據(jù)需要，現(xiàn)在選定臺階式凸模，這種凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸可以不相同，工作部分可以為異形，但一般做成圓形或矩形，凸模與固定板配合先用H7/m6。 其中，---凹模的厚度；---凸模固定板的厚度；---增加高度，包括凸模的修正量，凸模進入凹模的長度 圖6-2 沖小孔凸模 6.3 凸模凹模的材料選定 凹模所用的材料和凸模的選材基本相同。熱處理要求比凸模的硬度稍高一些，為 。技術要求按。通用技術條件和凸模類似。凸模選定為，熱處理要求達到，尾部回火至。 6.4 凸模固定墊板的設計 凸模固定墊板在級進模中同時具有固定凸模和落料作用的工作零件。它的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應受最小值限制。凸模固定墊板的最小壁厚與模具結構有關：當模具為正裝結構時，內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結構時，若內孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。 表6-3 倒裝級進模凸凹模的最小壁厚C 料厚t/mm 0.4 0.6 0.8 1 1.2 最小壁厚C 1.4 1.8 2.3 2.7 3.2 圖6-3 凸模固定墊板 6.5 卸料部分的設計 卸料裝置包括卸料、推件和頂件等裝置。其作用是當沖裁完成一次沖壓之后，把沖裁件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，卸料是指把沖裁件或廢料從凸模上卸下來；推件和頂件一般指把沖裁件或廢料從凹模中卸下來。 6.5.1 卸料裝置 卸料裝置主要包括固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料板結構簡單、工作可靠，卸料力較大，適合用于平整度要求不高或厚板料制件的卸料。 彈壓卸料裝置是由卸料板、彈性元件（橡膠）、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈壓卸料既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質量較好，平直度較高。適用于質量要求較高的沖裁件或薄板沖裁。 考慮到模具結構的特點以及工件厚度為1mm，故采用彈性卸料裝置。 6.5.2 推件和頂件裝置 推件和頂件裝置的作用是從凹模內卸下沖件或廢料，向下推出的機構稱為推件一般裝在上模內；向上頂出的機構稱為頂件，一般裝在下模內。 推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推薦裝置兩種。一般剛性推薦裝置較多，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。經過考慮選擇打桿直接推動推件塊，工作原理是在沖壓結束后上?；爻虝r利用打桿將凹模內的工件推出，其推件力大，工作可靠。 6.5.3 橡膠的選用 模具中的彈性元件主要有彈簧和橡膠板，橡膠板允許承受的載荷較彈簧大，安裝調整方便。依據(jù)實際需要，選用橡膠板做為彈壓卸料裝置中的彈性原件。 橡膠作為沖模卸料或推、頂件用時，與彈簧的選用方法相類似。也是應根據(jù)卸料力或推（頂）件力的要求以及壓縮量的要求來校核橡膠的工作壓力和許可的壓縮量，以保證滿足模具結構要求與設計的要求。 橡膠允許承受的負荷較大，安裝調節(jié)靈活方便，是常用的彈性元件。主要為彈性卸料壓料及頂件裝置提供作用力和行程。 橡膠的選用原則： ①橡膠工作壓力的計算 式中：—橡膠工作壓力（即用作卸料或頂件的工藝力）； —橡膠橫截面積； —單位壓力，與橡膠的壓縮量、形狀有關，取， 計算橡膠橫截面積為： ； 則橡膠的工作壓力為： 式中：—橡膠在預壓縮狀態(tài)下的壓力，； —卸料力， ②橡膠壓縮量和厚度的確定 橡膠壓縮量不能過大，否則會影響其壓力和壽命。產生實踐表明，橡膠最大壓縮量一般應不超過其厚度的，而模具安裝時橡膠應預先壓縮。所以橡膠厚度與其許可壓縮量之間關系為： 選定橡膠板的厚度，則其許可壓縮量為： ； 最大壓縮量等于； 安裝時的預先壓縮量等于。 ③橡膠板的校核 橡膠板的工作壓力應大于卸料力，橡膠的許可壓縮量大于模具需要的壓縮量。同時應校核橡膠的工作厚度與外徑的比值在之間，才能保證橡膠正常工作。 ； 需要的壓縮量； 經過以上校核，橡膠板的設計符合使用要求。 6.6 定位部分的設計 定位零件的設計主要包括導料銷、擋料銷、導料板（導尺）的設計。 為了保證模具正常工作和沖出合格。必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。沖模定位裝置的作用是保證條料的正確送進及其在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進稱為送進導向；二是在送料方向上的限位，稱為送料定距。通過使用擋料銷進行縱向定位，采用導料銷進行橫向定位。 導料銷或導料板是對條料或卷料的側向進行導向，以免送偏的定位零件。擋料銷是對條料或卷料的縱向進行導向保證步距的定位零件。 從前往后送料時，導料銷裝在左側，一般用兩個，也可用四個，從左往右送料時，導料銷裝在后側，也可裝四個。導料銷可壓設在凹模面上，也可設在彈壓卸料板上，還可以設在固定板或下模座等平面上。 必須注意到的是擋料銷與凹模刃口太近時，會影響刃口強度。如果將擋料銷固定在卸料板上，不影響凹模強度，將擋料銷固定在彈壓卸料板上就不妨礙送料。 導料板設在條料兩側，為使條料順利通過，兩導料板間距離應等于條料寬度加上一個間隙值。導料板的厚度H取決于導料方式和板料厚度。 6.7 模架、模座和導柱導套 6.7.1 模架類型 模架是由上、下模座、模柄及導向裝置（最常用的是導柱、導套）組成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面。對模架的基本要求有足夠的強度與剛度，以保證工作時整個模具系統(tǒng)的穩(wěn)定。 模架主要分為兩大類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架；導柱模模架按導向結構形式分為滑動導向和滾動導向兩種?；瑒訉蚰＜艿木确譃镮級和II級。滾動導向模架分為0I級和0II級。各級對導柱、導套的配合精度、上模座、下模座下平面的平行度、導柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。 另一類是由導板、下模座，導柱、導套組成的彈壓導板模架。模架及其組成零件已經標準化，并對其規(guī)定了一定的技術條件。 1.導柱模模架分為滑動導向模架和滾動導向模架。 滑動導向模架有6種結構形式，中間導柱模架，對角導柱模架，后側導柱模架，后側導柱窄型模架，中是導柱圓形模架，四導柱模架。 滾動導向模架有4種結構形式，即對角導柱模架、中間導柱模架、四角導柱模架和后側導柱模架。 對角導柱模架、中間導柱模架、四角導柱模架的共同特點是：導向裝置都安裝在模架的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。所以要求導向精確可靠的都采用這3種結構形式。對角導柱模架上、下模座的工作平面模向尺寸L一般大于縱向尺寸B，常用于橫向送料的級進模、縱向送料的單工序?；蚣夁M模。中間導柱模架只能縱向送料，一般用于單工序模或級進模。四導柱模架常用于精度要求較高或尺寸較大制件的和產及大批量生產用的自動模。 后側導柱模架(圖6-4)的特點是導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向又不精確，就會造成上模座歪斜，導向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具壽命，幫一般用于較小的沖模。 圖6-4 后導柱模架 2. 彈壓導板模架：彈壓模架的特點是，作為凸模導向用的彈壓導板與下模座以導柱導套為導向構成整體結構。凸模與固定板是間隙配合而不是過渡配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量。這種結構形式可以起到保護凸模的作用，一般用于帶細長凸模的連續(xù)模。 結合本次模具的大小及上模座的具體結構、模具復雜性及模架的精度。模具的生產成本等因素，根椐《中華人民共和國國家標準》選擇標準，選擇代號為GB 2858.5—81的選用滑動后側導柱模架，其結構形式如圖： 選用模架的主要尺寸： 表6-4 模架尺寸 L 540 B 625 H 最大 255 最小 210 45 55 材料：HT200 熱處理：調質 6.7.2 模座 模座一般分為上、下模座，其形狀基本相似。上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。因此，必須注意上、下模座的強度和剛度。模座因強度不足會產生破壞；如果剛度不夠工作時會產生較大的彈性變形，導致模具的工作零件和導向零件迅速磨損，這是常見的卻不被重視的現(xiàn)象。 在選用和設計時應注意：（1）盡量選用標準模架，而標準模架的型式和規(guī)格就決定了上、下模座的型式和規(guī)格。（2）所選用或設計的模座必須與選用的壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應，并進行必要的校核。（3）模座一般采用、等材料。（4）模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度一般為4級。（5）上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在以下；模座的導柱、導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平面垂直，安裝滑動式導柱和導套時，垂直度一般為4級（6）模座的上、下表面粗糙度Ra值為，在保證平度的前提下，可允許Ra值為 6.7.3 導柱與導套的選用 導柱與導套的結構與尺寸按所選定的模架，以及模具的具體結構配合選用標準件。導柱、導套與模座的配合為過盈配合。 1.導柱：根據(jù)所選用的滑動中間導柱模架的模架形式，結合整體模具的設計，根椐《中華人民共和國國家標準》選擇標準，選擇代號為GB 2861.1—90的選用A型導柱，其結構形式如圖： 圖6-5 A型導柱 基本尺寸選?。? 材料選取及熱處理加工： 20鋼，熱處理硬度HRC56~62（滲碳淬火）。 2.導套：配合導柱，椐《中華人民共和國國家標準》選擇標準，選擇代號為GB 2861.6—90的選用A型導套： 圖6-6 A型導套 引用標準：GB/T12446 沖模模架零件技術條件 GB 699 優(yōu)質碳素結構鋼技術條件 尺寸選取用：。 材料：20號鋼 GB 699。 熱處理：滲碳深度，硬度。 技術條件：按GB/T 2861.3的規(guī)定。 6.7.4 模柄的選用 （1）模柄的基本要求 與壓力機滑塊上的模柄孔配合正確；與上模座連接正確可靠。 （2）模柄的基本結構形式 模柄分為壓入式模柄，旋入式模柄，凸緣模柄，槽形模柄，通用模柄，浮動模柄和推入式模柄等。 壓入式模柄與上模座以H7/h6配合，并加銷釘以防止轉動，模柄裝入模座后，止口一般不允許凸出模座平面，它主要用于上模座較厚而又沒有開設推板孔或上模比較重的場合。 浮動式模柄的主要特點是壓力機的壓力通過凹球面模柄和凸球面墊塊傳遞到上模，以消除壓力機導向誤差對模具導向精度的影響，主要用于硬質合金模等精密導柱模。且因其模柄一面開通，所以使用時導柱導套不宜脫開，它主要用于小型精密沖模，有一定的通用性。 槽形模柄和通用模柄都是用于直接固定凸模，也可稱為帶模座的模柄。主要用于簡單模具中，更換凸模方便。 凸緣模柄是用3~4個螺釘緊固于上模座，主要用于大型模具式上模座中開設推板孔的中、小型沖模。 旋入式模柄是通過螺紋與上模座連接，并加螺釘防松，主要用于中小型有導柱的沖模。 結合本次模具的大小和設計中用到打料裝置以及上模座的具體結構決定采用壓入式模柄。 表6-5 主要零件尺寸 序號 名稱 尺寸 材料 個數(shù) 1 上模座板 45# 1 2 凸模固定板 45# 1 3 凹模板 45# 1 4 凸模固定板墊板 45# 1 5 下模座板 45# 1 注：模具的閉合高度為H=305mm 結 論 通過本次設計，對模具工業(yè)有了很好的了解。特別了解了沖壓工業(yè)的重要地位和當今沖壓模具的現(xiàn)狀。模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 為了做好這次畢業(yè)設計，我找了很多有關模具設計方面的書籍，進行了系統(tǒng)的學習。并且還在網(wǎng)上找了不少有關模具設計方面的資料作為參考和學習之用。通過學習這些知識，對模具設計的過程有了清晰的認識，以及在模具設計過程中應該要注意些什么問題都有個大概的了解。學習了傳統(tǒng)的模具設計方法和現(xiàn)代模具設計方法，理解了現(xiàn)代模具設計的高效，高質，低成本的優(yōu)越性。 由于是第一次進行模具設計，我采用了以傳統(tǒng)模具設計流程為主線，利用現(xiàn)代模具設計的優(yōu)越性方面的并行設計方法，運用三維設計軟件，以完成模具的三維實體設計為先，以繪制工程圖為后的設計流程，從而減少了模具設計過程中錯誤的出現(xiàn)和設計的返工。 在這次模具設計中，一個關鍵之處就是運用UG軟件進行模具設計。運用UG可以很好的完成制品3D模型的建立、制品設計的合理性、注射成型的工藝性分析、模具型腔的設計以及標準模架的選取等模具設計過程中的關鍵步驟，使得模具設計的時間的減少，并提高設計的質量。CAE軟件在模具設計行業(yè)的應用，提高了模具設計的精確性和速度，降低了制造成本。因為通過這個軟件，可以讓設計師在推出產品前，有機會了解所設計的產品的缺點，并事先改善，有效的減少浪費和降低成本。 由于是第一次做模具設計，自身所具有的知識和經驗有限，所以在設計過程中對于一些問題的理解和處理都顯得比較膚淺?？傊?，完成了這次畢業(yè)設計，使我的知識變得更加豐富。不僅學到不少專業(yè)知識，鍛煉了自己的工作能力，也學會了以什么樣的心態(tài)去面對設計工作。 參考文獻 [1] 陳錫棟 周小玉.實用模具手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.7 [2] 彭建聲 秦曉剛.模具技術問答.北京：機械工業(yè)出版社，2003.4 [3] 王文廣 田寶善 田雁晨.沖壓模具設計技巧與實例.化學工業(yè)出版社，2003.12 [4] 周殿明.注射成型與設備維修技術問答.北京：化學工業(yè)出版社，2004.3 [5] 趙昌盛.實用模具材料應用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2005.6 [6] 模具實用技術叢書編委會.沖壓模具設計制造與應用實例.北京：機械工業(yè)出版社， 2002.7 [7] 張祥杰 黃圣杰.UG模具設計.北京：中國鐵道出版社，2004.5 [8] 宋滿倉 黃銀國 趙丹陽.沖壓模具設計與制造實戰(zhàn).北京：機械工業(yè)出版社，2003.4 [9] 葛正浩.級進模具設計實例精解.北京：機械工業(yè)出版社 [10] 吳宗澤 落圣國.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社，1999 [11] 王加龍.級進模具生產技術.北京：化學工業(yè)出版社，2004.5 [12] 鄭大中主編．模具結構圖冊．北京：機械工業(yè)出版社，1992 [13] 李德玉主編．機械工程材料學．中國農業(yè)出版社，2002 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類沖壓模具設計的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 25