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成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 彎折片模具設(shè)計 專業(yè) 材料成型及控制工程 學(xué) 號 200910112116 學(xué)生 張蓉 指導(dǎo)老師 張維平 摘要 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備 主要是壓力機 上的模具對材料施加壓力 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 彎曲是將板料 棒料 管材和型材彎曲成一定角 度和形狀的沖壓成形工序 本設(shè)計對指定工件進(jìn)行的級進(jìn)模設(shè)計 利用 Auto CAD 軟件對制件進(jìn)行 設(shè)計繪圖 明確了設(shè)計思路 確定了沖壓成型工藝過程并對各個具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計算和校核 利用鋁合金零件特征之間的關(guān)系建立級進(jìn)模排樣設(shè)計模型 引如沖壓排樣設(shè)計原則 進(jìn)一步將鋁合 金零件的形狀特征應(yīng)用于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中 建立模具模型 進(jìn)行模具工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計 從而確 定總體的模具形式 模具投入制造后 可能在制造和生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出設(shè)計的不足和錯誤 通過總 結(jié)概括這些問題 可以進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 或增加新的工藝規(guī)則 為以后的模具設(shè)計提供寶貴的經(jīng) 驗 關(guān)鍵詞 鋁合金零件 級進(jìn)模 排樣設(shè)計 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 Bending stamping die design Specialty The Material Forming and Controlling Engineering Number 200910112116 Student Zhang Rong Supervisor Zhang Weiping Abstract Stamping is installed in the use of stamping equipment mainly press on the mold to exert pressure on the materials to produce plastic deformation or separation to obtain the necessary components of a pressure processing methods Sheet metal bending is bar pipe bending and profiles some perspective and shape of the stamping process The design of the suspension by the progressive die design the use of Auto CAD software to design parts drawing Clear design ideas determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification The use of aluminum alloy parts to establish the relationship between the characteristics of the Progressive Die layout design models such as punching with layout design principles further aluminum alloy parts components used in the shape of die structure design create a model die die design and technology Structural design to determine the overall form of the mold Die in manufacturing may be in the manufacturing and production process of debugging demonstrated the inadequacies and errors in design through the speech summed up these problems that can die structure design new or increased Technology rules the die design for the future provide a valuable experience Key Words Aluminum Alloy Parts Progressive Die Layout Design 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 目 錄 1 緒論 1 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 1 1 2 沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) 1 1 2 1 沖壓模相關(guān)介紹 1 1 2 2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 2 1 3 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 2 2 零件的工藝性分析 5 2 1 設(shè)計題目 5 2 2 工件的化學(xué)成分及機械性能分析 5 2 3 成型工藝分析 6 2 4 沖裁工藝方案的確定 6 2 4 1 翻邊工藝分析 6 2 4 2 彎曲模具設(shè)計工藝 7 3 方案的確定和毛坯尺寸的確定 8 3 1 零件毛胚尺寸 8 3 2 零件排樣及利用率 9 4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 4 1 凸 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 11 4 2 沖孔凸模的設(shè)計 11 4 2 1 沖孔刃口計算 11 4 2 2 凸模長度的計算 12 4 3 落料凸模的設(shè)計 13 4 3 1 落料刃口尺寸的計算 13 4 3 2 落料凸模的設(shè)計 13 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 I 4 4 翻邊凸模的設(shè)計 14 4 4 1 翻邊模具工作刃口尺寸計算 14 4 4 2 翻邊模具的長度設(shè)計 15 4 5 彎曲模具的設(shè)計 17 4 5 1 彎曲模的刃口尺寸計算 17 4 5 2 彎曲模的高度計算 18 4 6 拉深部分的的尺寸計算 19 5 沖壓力及壓力中心計算 21 5 1 主要工藝的計算 21 5 1 1 沖孔力的計算 21 5 1 2 落料力的計算 21 5 1 3 翻邊力的計算 21 5 1 4 彎曲力的計算 22 5 1 5 拉深力的計算 22 5 1 6 卸料力 推件力的計算 22 5 2 總的沖裁力 23 5 3 計算壓力中心 23 6 設(shè)備的選用 24 6 1 沖壓設(shè)備的確定 24 6 2 卸料選擇 24 6 3 導(dǎo)向裝置的選擇 24 6 3 1 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸 24 6 3 2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸 25 6 4 卸料彈簧的選用 26 6 5 碟形彈簧的選用 26 6 6 模架的選擇 26 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 II 6 7 模柄的選擇 27 7 其余零件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 29 7 1 凸模固定板 29 7 2 墊板 29 7 3 卸料板 29 8 裝配圖及其他說明 30 8 1 繪制裝配圖 30 8 2 其他說明 30 9 設(shè)計小結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 33 致謝 34 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 0 1 緒論 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有 不衰亡工業(yè) 之稱 世界模具市場總體上供不應(yīng)求 市場需求量 維持在 600 億至 650 億美元 同時 我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇 近 幾年 我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持 13 的年增長率 據(jù)不完全統(tǒng)計 2004 年國內(nèi)模具進(jìn) 口總值達(dá)到 600 多億 同時 有近 200 個億的出口 到 2005 年模具產(chǎn)值預(yù)計為 600 億元 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年 9000 多萬美元增長到 2005 年的 2 億美 元左右 單就汽車產(chǎn)業(yè)而言 一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副 價值上億元 而當(dāng) 汽車更換車型時約有 80 的模具需要更換 2003 年我國汽車產(chǎn)銷量均突破 400 萬輛 預(yù)計 2004 年產(chǎn)銷量各突破 500 萬輛 轎車產(chǎn)量將達(dá)到 260 萬輛 另外 電子和通訊產(chǎn) 品對模具的需求也非常大 在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的 20 之多 目前 中 國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點 從業(yè)人數(shù)約 50 多萬 1999 年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá) 245 億元人民幣 工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二 作為商品銷售的約占三 分之一 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中 沖壓模具約占 50 塑料模具約占 33 壓鑄模具 約占 6 其它各類模具約占 11 1 2 沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) 1 2 1 沖壓模相關(guān)介紹 冷沖壓 是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力 使其產(chǎn)生分離或變形 從而獲得一定形狀 尺寸和性能的零件的加工方法 沖壓可分為五個基本工序 沖裁 彎曲 拉深 成形和立體壓制 沖壓模具 在冷沖壓加工中 將材料 金屬或非金屬 加工成零件 或半成品 的一種特殊工藝裝備 稱為冷沖壓模具 俗稱冷沖模 沖 壓模按照工序組合分為三類 單工序模 復(fù)合模和級進(jìn)模 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 1 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝 其結(jié)構(gòu)緊湊 面積較小 沖出的制件精 度高 工件表面較平直 特別是孔與制件的外形同步精度容易保證 適于沖薄料 可 充分利用短料和邊角余料 適合大批量生產(chǎn) 生產(chǎn)率高 所以得到廣泛應(yīng)用 但模具 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造困難 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備 是技術(shù)密集型產(chǎn)品 沖壓件的質(zhì)量 生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等 與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系 模具設(shè)計與制造技術(shù)水平 的高低 是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一 在很大程度上決定著產(chǎn) 品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 1 2 2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中 沖模約占模具工業(yè)的 50 在國民經(jīng)濟(jì)各個部門 特別是 汽車 航空航天 儀器儀表 機械制造 家用電器 石油化工 輕工日用品等工業(yè)部 門得到極其廣泛的應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計 利用沖模制造的零件 在飛機 汽車 電機電器 儀器儀表等機電產(chǎn)品中占 60 70 在電視機 錄音機 計算機等電子產(chǎn)品中占 80 以上 在自行車 手表 洗衣機 電冰箱 電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占 85 以上 在各種 類型的汽車中 平均一個車型需要沖壓模具 2000 套 其中大中型覆蓋件模具 300 套 1 3 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一 機械化 自動化程度低 美國 680 條沖壓線中有 70 為多工位壓力機 日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32 為多 工位壓力機 而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多 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 封頭成形設(shè)備簡陋 手工操 作比重大 精沖機價格昂貴 是普通壓力機的 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 突破點 加速技術(shù)改造 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 2 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面 結(jié)合具體情況 采取新工藝 提 高機械化 自動化程度 汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機連線自動化 機器人沖壓生產(chǎn) 線 特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展 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)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè) 備 同時改造國內(nèi)舊設(shè)備 使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力 阻力二 生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團(tuán)大而全 形成封閉內(nèi)部配套 導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多 生產(chǎn)集 中度低 規(guī)模小 易造成低水平的重復(fù)建設(shè) 難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn) 市場競爭力 弱 摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭 處于 優(yōu)而不勝 劣而不汰 的狀態(tài) 封頭 制造企業(yè)小而散 集中度僅 39 2 突破點 走專業(yè)化道路 迅速改變目前 大而全 散亂差 的格局 盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分 離出來 按沖壓件的大 中 小分門別類 成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心 及幾十個小而專的零部件工廠 通過專業(yè)化道路 才能把沖壓零部件做大做強 成為 國際上有競爭實力的沖壓零部件供應(yīng)商 阻力三 沖壓板材自給率不足 品種規(guī)格不配套 目前 我國汽車薄板只能滿足 60 左右 而高檔轎車用鋼板 如高強度板 合金 化鍍鋅板 超寬板 1650mm 以上 等都依賴進(jìn)口 突破點 所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理 朝著高強 高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā) 展 并改善沖壓性能 鋁 鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料 擴大應(yīng)用已勢在必 行 阻力四 科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國 許多沖壓新技術(shù)起步并不晚 有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平 但常常很難 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 3 形成生產(chǎn)力 先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多 有的僅處于試用階段 吸收 轉(zhuǎn)化 推廣速度 慢 技術(shù)開發(fā)費用投入少 導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢 開發(fā)創(chuàng)新能力不足 中小企業(yè)在這方面的差距更甚 目前 國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù) 對下一 代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備 突破點 走產(chǎn) 學(xué) 研聯(lián)合之路 我國與歐 美 日等相比 存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn) 學(xué)研聯(lián)合體 科研難以做大 成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力 所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目 以 高校和科研單位為技術(shù)支持 企業(yè)為應(yīng)用基地 形成產(chǎn)品 設(shè)備 材料 技術(shù)的企業(yè) 聯(lián)合實體 形成既能開發(fā)創(chuàng)新 又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán) 阻力五 大 精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前 沖壓模具的材料 設(shè)計 制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要 而且標(biāo)準(zhǔn) 化程度尚低 大約為 40 45 而國際上一般在 70 左右 突破點 提升信息化 標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè) 發(fā)展重點在于大力推廣 CAD CAM CAE 一體化 技術(shù) 特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(shù) CAE 加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程 提高精度和互換率 力爭 2005 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60 2010 年達(dá)到 70 以上基本滿足市場需求 阻力六 專業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛 速發(fā)展的需要 尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏 且大量外流 另外 眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計 掌握設(shè)計權(quán) 投資權(quán) 我方 沖壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦 突破點 提高行業(yè)人員素質(zhì) 這是一項迫在眉睫的任務(wù) 又是一項長期而系統(tǒng)的任務(wù) 振興我國沖壓行業(yè)需要 大批高水平的科技人才 大批熟悉國內(nèi)外市場 具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家 大批掌握先進(jìn)技術(shù) 工藝的高級技能人才 要舍得花大力氣 有計劃 分層次地培養(yǎng) 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 4 2 零件的工藝性分析 2 1 設(shè)計題目 工件簡圖如下 根據(jù)所給題目利用 solidworks 三維建模所得模型圖如圖 材料 鋁材 厚度 3mm 2 2 工件的化學(xué)成分及機械性能分析 此設(shè)計中的零件材料為鋁材 因為純鋁較軟 是面心立方結(jié)構(gòu) 故具有很高的塑 性 32 40 70 90 易于加工 可制成各種型材 板材 抗腐蝕性能好 但是 純鋁的強度很低 退火狀態(tài) b 值約為 8kgf mm2 故不宜作結(jié)構(gòu)材料 通過長期的生 產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗 人們逐漸以加入合金元素及運用等方法來強化鋁 本畢業(yè)設(shè)計為 設(shè)計彎折片 鎂鋁 6061 T651 是 6 系合金的主要合金 是經(jīng)熱處理預(yù)拉伸工藝的高品 質(zhì)鋁合金產(chǎn)品 鎂鋁 6061 具有加工性能極佳 良好的抗腐蝕性 韌性高及加工后不變 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 5 形 上色膜容易 氧化效果極佳等優(yōu)良特點 故使用 6061 鋁合金最好 從零件圖知道 該制件并沒有公差要求 故按照自由公差計算 故制件的公差取 IT14 級 因為制件的 精度相對較低 故模具的精度也相對較低 所以模具的加工成本也會降低 6061 的力學(xué)強度如下 抗拉強度 b MPa 200Mpa 條件屈服強度 0 2 MPa 276Mpa 抗剪強度 205Mpa 狀態(tài) T6 硬度 HB90 110 延伸率 11 2 3 成型工藝分析 此工件材料為 6061 厚度為 3mm 具有良好的沖壓性能 適合沖裁 但主要難點 在于 2 個凸臺的成形 以及三角形拉深的成型 2 4 沖裁工藝方案的確定 因為此零件比較復(fù)雜 此畢業(yè)設(shè)計采用一套多工位級進(jìn)模具 工作順序為先在板 料上打兩個孔 再進(jìn)行落料 再對兩個孔進(jìn)行翻邊 然后再對板材進(jìn)行折彎 最后再 進(jìn)行三角形拉深 因為拉深的部分和折彎的部分有重合 容易在拉深的時候損壞零件 所以調(diào)整為折彎和拉深同時進(jìn)行 下面對難點進(jìn)行分析 2 4 1 翻邊工藝分析 翻邊工藝計算有兩方面的內(nèi)容 一是要根據(jù)翻孔的孔徑 計算毛坯預(yù)制孔的尺寸 二是要根據(jù)允許的極限翻孔系數(shù) 校核一次翻孔可能達(dá)到的翻孔高度 平板毛坯翻孔預(yù)制孔直徑 d 可以近似地安彎曲展開計算 0 D 9mm r 0 5mm h 3mm t 3mm 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 6 r h201dD t 將 D D 2r t 9 1 3 13mm 及 H h r t 6 5mm 代入上式并整理可得預(yù)孔直徑1 d 5 12mm 0 一次翻孔的極限高度 可以根據(jù)極限翻孔系數(shù)及預(yù)制孔直徑 d 推導(dǎo)求得 0 即 H 0 43r 0 72t 1 0 43r 0 72t20dD 2Dd0 式中 K 所以最大翻邊高度 H 1 K 0 43r 0 72tmax2min 其中 D 翻邊后的中經(jīng) mm K 極限翻邊系數(shù) min r 翻邊圓角半徑 mm t 材料厚度 mm 于是 H 3 092mm 因為工件翻邊高度 H2t 該零件滿足 彎曲件有回彈值應(yīng)減少回彈值 影響回彈的因素很多 如材料的力學(xué)性能 工件的相對彎曲半徑 r t 彎曲中心角的大小 彎曲工件的形狀 彎曲方式 模具間隙等 因此很難用精確的計算方法得出回彈值的大小 一般是按表 格或圖表查出經(jīng)驗數(shù)值 或按計算法求出回彈角后 再在生產(chǎn)實踐中試模修正 60611 屈服強度為 276MPA 屬中強度鋁合金 當(dāng)彎曲件的相對半徑 r t0 5 式中 R 彎曲半徑 mm t 材料厚度 mm 由于相對彎曲半徑大于 0 5 可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件 應(yīng)該先求變形 區(qū)中性層曲率半徑 r kt 式中 r 彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑 t 材料厚度 k 中性層系數(shù) k 值可參照下表 注 k1 適用于有頂板 V 形件或 U 件彎曲 k2 適用于無頂板 V 形件彎曲 查表得 k 0 46 根據(jù)公式 r kt 6 0 46x3 7 38mm 根據(jù)零件圖上得知 圓角半徑較大 R 0 5t 彎曲件毛坯的長度公式為 L L1 L2 L3 r kt 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 8 式中 L 彎曲件毛坯張開長度 mm 圓弧部分弧長 s a s 7 38x 2 所以 L 93 25 65 2x r 2 s 114 67mm 工件尺寸展開圖 3 2 零件排樣及利用率 采用有廢料單行直排的排樣方式 查 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 8 得 a 2 2mm a1 2 7mm 若模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu) 則條料上零件的步距為 s D a 114 67 2 2 116 87mm 查 沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊 表 1 4 得導(dǎo)板與條料間最小間隙 Z 0 5mm 表 1 5 得條料寬度公差 2 0mm 表 1 7 得側(cè)刃切去料寬方向尺寸 b 2 5mm 側(cè)刃定距時 側(cè)導(dǎo)板與條料間最小間隙 Y 0 20mm 條料的寬度應(yīng)為 B D 2a1 Z 116 87 2 2 7 0 5 122 77 mm 0 02 02 選用規(guī)格為 3mm 1500mm 1500mm 的板料 計算裁料方式如下 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 9 裁成寬 122 77mm 長 116 87mm 的板料 則每張板料所出的零件數(shù)為 1500 122 77 1500 116 87 259 零件的排樣圖如下圖所示 沖孔 落料 翻邊 彎曲和拉深 排樣圖分為 4 個工位 各工位的工序內(nèi)容如下 第 1 工位 沖孔 第 2 工位 落料 第 3 工位 對孔進(jìn)行翻邊 第 4 工位 彎曲和拉深 一個進(jìn)料距離內(nèi)的材料利用率 100 100 100 95 0ALB 0 87 165 94 式中 A 得到的制件的總面積0 A 一個進(jìn)料距內(nèi)的毛胚面積 B 條料和帶料的寬度0 L 進(jìn)料距離 4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 10 4 1 凸 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 1 凸模和凹模要有足夠的剛性與強度 由于在高速連續(xù)作業(yè)的條件下 振動極大 就是在普通機床上沖制 由于連續(xù)作 業(yè) 凸模 凹模的磨損也比一般模具大的多 在多工位級進(jìn)模中的許多凸模 凹模的 受力狀態(tài)是不均勻 不對稱 不垂直的 模具的損壞可能性也較大 所以在允許的條 件下 應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加其強度 在多工位級進(jìn)模設(shè)計中 一般采用強度較好的合金工具 鋼制造 并要選擇合適的硬度 合理地安排熱處理 2 凸模和凹模必須便于穩(wěn)定安裝和更換 多工位級進(jìn)模的凸摸 凹模必須要求安裝后具有穩(wěn)定性 這不僅能保證沖制精度 可以提高沖壓次數(shù) 從而擴大了經(jīng)濟(jì)效果 對于各種不同沖壓工序的凸模 凹模之間都要保持穩(wěn)定的間隙 而且間隙應(yīng)當(dāng)均 勻一致 多工位級進(jìn)模的凸模 凹模要有統(tǒng)一的基準(zhǔn) 各種不同沖壓性質(zhì)的凸模 凹模必 須諧調(diào)一致 3 便于排料方便及時 多工位級進(jìn)模的連續(xù)沖制過程中 絕不允許把余料帶在凸模上 或留在凹模工作 面上 以免損壞模具 4 便于制造 測量和組裝 4 2 沖孔凸模的設(shè)計 4 2 1 沖孔刃口計算 查 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 3 沖裁模初始雙面間隙 Z 2 取 0 06 0 10 t Zmin 0 12mm Zmax 0 20mm Z max Z min 0 08mm 對零件圖中未注公差的尺寸 沖壓件一般保證精度 IT14 為了保證凸 凹模間初 始間隙合理 凸 凹模要有較高的制造精度 并分別標(biāo)注公差 公差應(yīng)滿足 Tp T d Z max Z min Tp T d 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 11 式中 Tp T d 凸 凹模制造公差 Zmax Zmin 凸 凹模最大與最小雙面間隙 查 互換性與技術(shù)測量 表 2 1 簡單形狀沖裁時 5 12 mm 的公差 0 30mm 30 磨損因數(shù)查 現(xiàn)代模具工手冊 表 4 7 得 x 0 75 由 現(xiàn)代模具工手冊 表 4 6 查得 沖孔凸 凹模的制造公差 Tp 0 02mm Td 0 02mm 校核 Tp T d 0 04mm Z max Z min 0 08mm 則凸模刃口尺寸 d d XT 5 35 mmP0PT 02 d d Z min 5 47 mmd 00 4 2 2 凸模長度的計算 根據(jù)公式 L h321h 式中 凸模固定板厚度h 彈性卸料板厚度2 導(dǎo)料板厚度3 h 增加長度 所以 L 40 35 30 5 110mm 因為沖裁件形狀簡單 沖裁材料厚度等于 3mm 所以沖孔凸模選用材料為 T8A 鋼 淬硬處理 具體的凸模設(shè)計如下 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 12 4 3 落料凸模的設(shè)計 4 3 1 落料刃口尺寸的計算 查表落料凸凹模的制造公差由 現(xiàn)代模具工手冊 表 4 6 查得 凸 0 025mm 凹 0 035mm 磨損因數(shù)由表 4 7 查得 X 0 75 校核 凸 凹 0 025 0 035 Zmax Zmin 0 03mm d d XT 115 72 mmP0PT 025 d d Z min 115 84 mmd 003 4 3 2 落料凸模的設(shè)計 落料凸模長度依公式 L t h 1h2 式中 凸模固定板厚度1h 彈性卸料板厚度2 t 料厚 h 增加長度 所以 L 40 35 3 5 83mm 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 13 具體落料凸模設(shè)計如圖示 4 4 翻邊凸模的設(shè)計 4 4 1 翻邊模具工作刃口尺寸計算 由于在翻邊過程中 材料沿切向伸長 因此其端面的材料變薄非常嚴(yán)重 根據(jù)材 料的統(tǒng)一變形情況 翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應(yīng)小于原來的材料厚度 及 2mm Z 213 5 所以所選彈簧是合適的 6 5 碟形彈簧的選用 碟形彈簧分為直列式和復(fù)合式兩種 這里采用直列式安裝 碟形彈簧的計算方式與 圓柱形壓縮彈簧的計算方式相同 這里不一一計算 查 沖壓模具設(shè)計和加工計算速查 手冊 表 4 38 選擇碟形彈簧彈簧 50 30 6 6 模架的選擇 通過查表得 凹模厚度修正系數(shù) k 0 30 所以由公式 厚度 H Kb 0 3 91 85 27 555mm 工件最大外形尺寸 91 85 凹模寬度 B b 2 1 5 27 555 174 5mm 長度 L 174 5 2 1 5 27 555 344 46mm 凹模固定板的厚度取與凹模厚度相同 故凹模固定板厚度 H 30mm 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 26 所以根據(jù) 最新沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊 表 7 1 可選對角導(dǎo)柱模架 如圖 凹模周界 閉合高度 上模座 下模座 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 L B 最 小 最 大 40 260 40 140 5 3 400 250 275 320 400 250 5 5 400 250 7 0 40 260 40 140 5 3 6 7 模柄的選擇 本沖壓模模柄選用壓入式模柄 與模座孔采用過渡配合 H7 m6 并加銷釘以防轉(zhuǎn) 動 這種模柄可較好地保證軸線與上模座的垂直度 適用于各種中 小型沖模 生產(chǎn) 中最常見 結(jié)構(gòu)如下圖 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 27 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 28 7 其余零件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 7 1 凸模固定板 模具中的固定板 又稱為安裝板 它的主要任務(wù)是對凸模固定 并通過它安裝在 模座上 對凸模固定板的要求 1 固定板必須能夠安裝全部凸模及其它的零部件并使之正常穩(wěn)定工作 這樣 就 要求固定板有足夠的剛性和強度 一般固定板的厚度相當(dāng)于工作凸模總長度的 2 5 或更 大一些 2 固定板的耐磨性要好 固定板可選用 45 鋼或 T10A 鋼 淬火硬度應(yīng)在 HRC42 45 3 對于較大的凸?；蛴休^大側(cè)向力的凸模應(yīng)用過盈配合裝配 要有較大的過盈量 4 各型孔位置精度應(yīng)當(dāng)與卸料板保持同心 行之有效的辦法是給定凹模各孔位置精 度 5 凸模固定板的結(jié)構(gòu)形式 固定板采用整體型結(jié)構(gòu) 材料選用 45 鋼 淬火硬度為 HRC43 48 取凸模固定板的厚度為 40mm 7 2 墊板 墊板主要是防止凸模和凹模中的鑲件在沖壓過程中 由于沖壓力的集中而把模座 的接觸面壓壞 在高速沖壓時 最容易損傷凸模 所以一般在固定板與模座之間增設(shè) 墊板 墊板需淬火處理 HRC43 48 且兩面平行光潔 墊板尺寸的確定 一般模板長 300 以內(nèi) 10 15 300 500 一般 15 以上 這里確定為 墊板厚度為 15mm 7 3 卸料板 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 29 級進(jìn)模的卸料板的厚度一般要根據(jù)模具的大小來確定 一般模具比較小 跳的步 數(shù)不多的情況下 厚度可以在 12mm 15mm 之間 如果跳的步數(shù)比較多 模具比較長 的話 卸料板的厚度還可以再厚一些 一般取凸模的 40 可取 35mm 8 裝配圖及其他說明 8 1 繪制裝配圖 由以上設(shè)計計算 并繪圖設(shè)計 該多工位級進(jìn)模裝配圖如下 8 2 其他說明 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 30 1 螺釘和圓柱銷按照 GB T70 1 2000 和 GB T119 1 2000 標(biāo)準(zhǔn)來選擇 2 卸料彈簧和蝶形彈簧按照 GB T4459 4 1984 和 GB T1972 2005 標(biāo)準(zhǔn)來選擇 3 模柄按照 JB T7646 1 2008 標(biāo)準(zhǔn)來選擇 4 導(dǎo)柱與下模座選擇過盈配合 H7 s6 導(dǎo)柱與導(dǎo)套選擇間隙配合 H7 f6 導(dǎo)套與上 模座選擇過盈配合 H7 s6 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 31 9 設(shè)計小結(jié) 我設(shè)計的是彎折片 用的是多工位的級進(jìn)模 通過這次設(shè)計 把我大學(xué)幾年所學(xué) 到的理論知識在實際的設(shè)計工作中綜合地加以運用 使這些知識得到鞏固發(fā)展 初步 培養(yǎng)了我沖壓模具設(shè)計的獨立工作打下良好基礎(chǔ) 樹立正確的設(shè)計思路 在這個過程中 從白紙到完成模具總裝圖 零件圖 設(shè)計說明書 學(xué)到很多原本 學(xué)到的但不是很懂的知識 了解了一些設(shè)計的原理和過程 例如 沖裁模具設(shè)計一般 步驟 1 沖裁件工藝性 2 確定沖裁工藝方案 3 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 4 進(jìn)行必要的工藝計算 5 選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸 6 選 擇壓力機的型號 7 繪制模具總裝圖及零件圖 還有更多的知識 在這里不做過多 的敘述 雖然在這次設(shè)計過程中遇到很多問題與麻煩 但通過指導(dǎo)老師的耐心教導(dǎo)和幫助 克服了這些困難 在這次設(shè)計中 我總結(jié)了 要學(xué)會親自去嘗試 不要害怕失敗 失 敗也是一份財富 經(jīng)歷也是一份擁有 此外 這次設(shè)計過程中還有許多不如意和不完 善的地方 通過這次的經(jīng)歷 希望以后會越做越好 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 32 參考文獻(xiàn) 1 宇海英 劉占軍 主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 電子工業(yè)出版社 2011 8 2 楊占堯 主編 現(xiàn)代模具工手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 7 3 裘文言 張祖繼 瞿元賞 主編 機械制圖 高等教育出版社 2003 6 4 謝鐵邦 李柱 席宏卓 主編 互換性與技術(shù)測量 華中科技大學(xué)出版社 1998 9 5 楊占堯 主編 最新沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2010 10 6 黃云清 主編 公差配合與測量技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2001 3 7 薛啓翔 編著 沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 10 8 趙麗娟 冷岳峰 編著 機械幾何量精度設(shè)計與檢測 清華大學(xué)出版社 2011 7 9 王新華 編著 沖模設(shè)計與制造實用計算手冊 機械工業(yè)出版社 2003 3 10 周本凱 編著 冷沖壓模具設(shè)計優(yōu)化設(shè)計與典型案例 機械工業(yè)出版社 2010 6 11 張正修 主編 沖模實用典型結(jié)構(gòu)圖集 機械工業(yè)出版社 2009 7 12 王新華 編著 復(fù)合模連續(xù)模典型結(jié)構(gòu)圖冊 機械工業(yè)出版社 2011 5 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 33 致謝 在設(shè)計完成之際 我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師張維平張老師表示衷心 的感謝并致以崇高的敬意 不管是從開始定方向還是在查資料準(zhǔn)備的過程中 張老師 以其淵博的學(xué)識 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 求實的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻 的印象 一直都耐心地給予我指導(dǎo)和意見 使我在設(shè)計沖壓模具的方向上有了較大提 高 同時也顯示了張老師高度的敬業(yè)精神和責(zé)任感 在此 我對張維平老師表示誠摯 的感謝與衷心的祝福 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 回顧四年來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷 面對現(xiàn)在的收獲 我感到 無限欣慰 為此 我向熱心幫助過我的班主任宋慧瑾老師以及所有任課老師和同學(xué)表 示由衷的感謝 衷心地謝謝你們 最后 感謝在百忙之中評閱我的設(shè)計和參加答辯的各位老師