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寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
寧波大紅鷹學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）
說 明 書
題 目
學(xué) 生
系 別
專 業(yè) 班 級
學(xué) 號
指 導(dǎo) 教 師
摘 要
先分析零件的沖壓工藝；確定模具的總體結(jié)構(gòu)；結(jié)合零件的沖壓工藝及模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計排樣圖；根據(jù)排樣圖，計算利用率、沖載力、壓力、選用設(shè)備及刃口的尺寸。根據(jù)資料再用PRO/E，對模具進行設(shè)計，然后將三維圖轉(zhuǎn)成二維的裝配圖和零件圖進行標(biāo)注，并編制零件的加工工藝卡。
關(guān)鍵詞：落料;沖孔
Abstract
First analysis of the stamping process parts; to determine the overall structure of mold; combination of parts stamping process and die design of the overall structure of the layout graph; layout plan based on calculating the utilization rate, red edge is contained, pressure, choice of equipment and cutting the size of . According to the information re-use PRO / E, the design of the mold, and then converted into two-dimensional three-dimensional map of assembly drawings and parts marked maps and compile card processing parts.
Key words: Blanking ; Punching
37
第1章 緒論
1 中國模具工業(yè)技術(shù)發(fā)展概況
80年代以來，中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。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245億元人民幣(表 1)。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%。
改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。例如，江蘇無錫的微研有限公司為一日本獨資企業(yè)，員工有200余人，擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備60余臺，1998年其模具產(chǎn)值超過2億元。 中國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進步。
目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進口。在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。
目前，從事模具技術(shù)研究的機構(gòu)和院校已達30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。
1.1沖模技術(shù)
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計制造方法和技術(shù)手段方面不斷改善，在轎車模具國產(chǎn)化方面邁出了可喜的步伐。
多工位級進模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種。目前，國內(nèi)已可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護等功能的鐵芯精密自動疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級進模的步距精度可達20μm，壽命達到1億次以上。其他的多工位級進模，如用于集成電路引線框架的20～30工位的級進模，用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級進模和空調(diào)器散熱片的級進模，也已達到較高的水平。
1.2塑料模具技術(shù)
近年來，塑料模具發(fā)展很快，在國內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴大。電視機、空調(diào)、洗衣機等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國內(nèi)生產(chǎn)。重量達10～20噸的汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具和多達600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面，塑料尺寸精度可達IT6-7級，型面的粗糙度達到 Ra0.05-0.025μm，塑料模使用壽命達100萬次以上。在塑料模具的設(shè)計制造中，CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應(yīng)用。熱流道技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開始成功應(yīng)用。
1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)
目前，國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計算機繪圖，并陸續(xù)引進了高檔CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、 Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。一些廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和 MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計中。
近年來，我國自主開發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件，北京機電研究所開發(fā)的鍛模CAD/CAE/CAM軟件，北航華正軟件工程研究所開發(fā) CAXA軟件，吉林汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的商品化覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
1.4 快速成形/快速制模技術(shù)
快速成形/快速制模技術(shù)在我國得到重視和發(fā)展，許多研究機構(gòu)致力于這方面的研究開發(fā)，并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備，生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面?？焖僦颇＜夹g(shù)也在國內(nèi)多家單位開展研究，目前研究較多的有電弧噴涂成形模具技術(shù)和等離子噴涂制模技術(shù)。中、低熔點合金模和樹脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應(yīng)用，硅橡膠模也應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)中。 1.5其他相關(guān)技術(shù)
近年來，國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)相繼引進和裝備了一些先進的工藝設(shè)備，使模具鋼的品種規(guī)格和質(zhì)量都有較大的改善。在模具制造中已較廣泛地采用新的鋼材，如冷作模具鋼D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等；熱作模具鋼H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等；塑料模具鋼 P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。這些模具材料的應(yīng)用在提高質(zhì)量和使用壽命方面取得了較好的效果。 國內(nèi)一些單位對多種模具拋光方法開展研究，并開發(fā)出專用拋光工具和機械。花紋蝕刻技術(shù)和工藝水平提高較快，在模具飾紋的制作中廣泛應(yīng)用。高速銑削加工是近年來發(fā)展很快的模具加工技術(shù)。國內(nèi)已有一些公司引進了高速銑床，并開始應(yīng)用。國內(nèi)機床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床，并正開發(fā)高速加工機床。但是，高速銑削的應(yīng)用面在國內(nèi)尚不廣泛。
2 中國模具工業(yè)技術(shù)發(fā)展展望
2.1市場需求推動模具工業(yè)發(fā)展
1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年10%的增幅。
汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，。保有量為1500萬輛，預(yù)計到2005年汽車年產(chǎn)量將達300萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車行業(yè)將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。
家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。
其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。
早在1989年，在國務(wù)院頌布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還 70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持。
2.2 未來十年模具技術(shù)發(fā)展方向
雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。
未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括：
?、偬岣叽笮?、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平；
?、谠谀＞咴O(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
?、鄞罅Πl(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)；
④在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；
?、萏岣吣＞邩?biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
⑥發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；
?、咧鸩酵茝V高速銑削在模具加工的應(yīng)用；
⑧進一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；
?、嵫芯亢蛻?yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；
?、忾_發(fā)新的成形工藝和模具。
第2章 設(shè)計任務(wù)書及產(chǎn)品圖
技術(shù)要求：
產(chǎn)品圖詳見圖2-1 ，材料：Q235A2
未注公差按照IT13
圖 2-1
零件的3D圖：
靜線框圖如圖2-2所示：
圖2-2
3D渲染圖如圖2-3所示：
圖2-3
第3章 零件的工藝分析
如上圖所示，此制件為簡單型冷沖件，形狀比較簡單。需要沖孔落料兩道工序完成加工。
首先定義沖裁：
沖裁是利用安裝在壓力機上的沖裁模，使材料產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、剖切、切斷等。
3.1 分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性
1、該零件形狀較為簡單，規(guī)則。
2、該零件底面的平面度要求比較高在進行模具設(shè)計的同時需要注意在這方面把好關(guān)。
3、沖件有尺寸要求
4、該產(chǎn)品中間有孔。
制件的材料為Q235，沖裁性能好。
在整個模具的設(shè)計工程中，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計安排的是否合理將極大的影響整副模具的使用性能。此工件需要沖孔落料，成型兩個工序。材料為Q235，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，工件尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求
3.2 分析公差和表面粗糙度
1、公差 該零件上的尺寸公差均有要求，按照其公差要求進行計算。
2、表面粗糙度 此制件未作特殊要求。
3）被沖材料為Q235，沖裁性能比較好。材料的厚度在2mm，具有足夠的塑性、較低的屈服極限和較高的彈性模量。
根據(jù)以上分析的結(jié)果。此件的沖裁工藝性良好，適合沖裁和成型。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，工件尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求.
第4章 沖壓工藝方安的制定
方案一、先落料再沖孔，采用兩幅副模具。
方案二、沖孔落料一副膜。
方案三、先沖孔再落料，在沖孔采用一級進模。
方案一、方案三、的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)率高，即不能能滿足要求又不經(jīng)濟。
第5章 模具結(jié)構(gòu)形式的論證和確定
分析該制件的結(jié)構(gòu)特征后，初步確定沖壓工序：采用兩幅幅模具加工。
一副沖孔落料模。足以滿足制件的精度要求。
因為級進模因為成本偏高，難度加大，所以不考慮。
第6章 胚料形狀和尺寸的確定
圖6-1
6.1毛胚尺寸的計算
據(jù)上圖6-1所示，此工件比較簡單，尺寸上圖都以標(biāo)注。毛呸的尺寸L為
毛呸長度方向尺寸L1
L1=40
寬度方向尺寸L2=30
產(chǎn)品的厚度尺寸為1.5
經(jīng)過計算，該彎曲件的毛胚尺寸為40X30X1.5mm.
6.2條料寬度的確定:
排樣圖既要在冷沖壓工藝規(guī)程中反映出來，以指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)，又要在模具裝配的右邊反映出來，在模具加工和裝配中起參考作用，所以畫排樣圖是冷沖壓工藝和模具設(shè)計中極為重要，且技術(shù)性很強的設(shè)計工作。
排樣的方法有很多，如：直排、斜排、直對排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特點和加工工藝要求，和經(jīng)濟性的考慮，采用直排較為可行。
條料寬度的確定如圖6-2所示:
圖6-2
查表2－6得，a=1.5=1.8,考慮此制件的特殊性，取a=1.5mm =1.8mm
=（40+2X1.8）
式中：B=料寬基本尺寸
=條料寬度方向制件輪廓最大尺寸
n=側(cè)刃個數(shù)
b=側(cè)刃切料寬度
=條料剪切公差，見表2-7，2-8 此處查表得=0.5
附表6-1
表6-1
5.3 毛胚排樣圖
毛坯排樣圖如圖6-3所示
圖6-3
第7章 模具工作零件刃口尺寸計算
凸模和凹模刃口尺寸直接決定工件的尺寸和模具間隙的大小，是模具上最重要的尺寸。
刃口尺寸計算的基本原則
1、 由于沖孔落料件都是測量其光亮帶部分的尺寸，而沖孔的光亮帶是凸模擠入而形成的，落料的光亮帶是落料件擠入凹模型孔形成的，故沖孔時孔的尺寸由凸模決定，落料時的外形尺寸由凹模決定。
2、 由于沖裁時凸、凹模的磨損，使凸、凹模實體尺寸變小，故在設(shè)計凸、凹模尺寸時應(yīng)考慮凸、凹模的磨損方向，使其磨損之后還能保證沖件尺寸的要求。
3、 考慮凸、凹模制造公差的方向，確定凸、凹模的基本尺寸。
4、 其凸、凹模制造公差為：
刃口尺寸計算公式：
（1）、沖孔磨后變小的公式：
（2）、落料磨后變大的公式：
按以上（1）、（2）之法可得出：
（3）、沖孔磨后變大的公式：
（4）、落料磨后變小的公式：
（5）、C是磨后不變的尺寸，其公式為
以上各式中：、、、 ―― 為凸、凹模基本尺寸
、 ―― 為最大、最小極限尺寸
――為最小初始間隙
――為工件公差
――精度等級系數(shù)，并有：（高于）IT11時x=1;IT11~IT13時x=0.75;(低于)IT13級時，x=0.5
、 ――凸、凹模制造公差
具體的計算如下：
1、 查表確定初始間隙
0.04
2、 計算凸、凹模制造公差
圖7-1
3、代入公式計算各尺寸
未注公差均按IT14級計算。
尺寸Ⅰ 45 mm為落料磨后變大＝0.36mmIT14x=0.5
尺寸2 6 mm為落料磨后變大＝0.36mmIT14x=0.5
第8章 壓力計算及壓力中心的計算
落料周邊總廠
L1=150
中間沖孔總長
L2=39
圖8-1
8.1沖裁力的計算
在沖裁模設(shè)計中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。它是沖裁時選擇壓力機，進行模具設(shè)計、校核模具強度和剛度的重要依據(jù)。
1.沖裁力的計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。對沖裁力有直接影響的因素主要有板料的力學(xué)性能、厚度與沖裁件的輪廓周長。平刃口沖裁力可按下式計算：
（公式3-12）
式中 ——沖裁力（）； ——沖裁件周邊長度（）；
——材料抗剪強度（） ——材料厚度（）；
——系數(shù)，通常。
查表可知 抗剪強度按計算，沖裁力為：
2.卸料力、推件力及頂件力的計算
根據(jù)沖裁件料厚查《冷沖模設(shè)計及制造》表3-16可得：
所以：
孔的沖裁力
壓力機公稱壓力的確定
沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖壓力，為沖裁力和與沖裁力同時發(fā)生的卸料力、推件力或頂出力的總和。根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)，沖壓力計算應(yīng)分別對待，即
當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和下出件方式時：
（公式3-16）
當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和上出件方式時：
（公式3-17）
當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用剛性卸料裝置和下出件方式時：
（公式3-18）
本論題模具采用彈壓卸料裝置和下出件方式，其總壓力包括：沖裁力、卸料力和推件力。所以其總壓力為：
一般按公稱壓力的80%要大于等于沖壓總壓力來選用壓力機，即
（公式3-19）
所以：預(yù)選壓力機的公稱壓力為：
8.2壓力中心的計算
模具的壓力中心，就是沖壓力合力的作用點。求壓力中心的方法是：采用求空間平行力系的合力作用點。
根據(jù)力學(xué)原理，各分力對某軸力矩之和等于某合力對同軸之矩，則可得壓力中心坐標(biāo)計算公式：
（公式3-20）
（公式3-21）
據(jù)此，本設(shè)計確定零件的壓力中心如下：
1）選坐標(biāo)x-x；y-y位置，如圖3-2所示。
2）把整個刃口輪廓按基本要素劃分成、、…，并計算各基本線段長度，其具體數(shù)值見表3-3。
圖3-3 壓力中心計算
表3-3 壓力中心計算數(shù)據(jù)
X=15+45.3+45.8+70.29+70.29/7=17.38
Y=0.35+21.5+43+43+42.65/7=21.5
第9章 沖壓設(shè)備的選擇及核
為使壓力機能安全工作，
選擇壓力機型號為JC23-30式壓力機，其主要參數(shù)為:
公稱壓力：830KN
滑塊行程：80mm
最大封閉高度：360mm
最大封閉高度調(diào)節(jié)量:80mm
工作臺墊板孔尺寸：250
模柄孔尺寸：40X60m
墊板厚度：90mm
第10章 彈性元件的設(shè)計計算
為了得到平整的工件，模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，使條料在沖孔后可以脫離凸模，所以用橡膠為彈性元件。卸料力由聚酯橡膠提供。
聚酯橡膠的自由高度取10m
圖10-1 沖孔落料模具
第11章 模具零件的選用、設(shè)計及必要的設(shè)計
各種結(jié)構(gòu)的沖裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括擋料銷、導(dǎo)尺等)、卸料零件(如卸料板)、導(dǎo)向零件(如導(dǎo)柱、導(dǎo)套)和安裝固定零件(包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷)等5種基本零件組成。
11.1、凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定
采用彈性卸料板的沖裁模，其凸模的長度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。采用線切割機床加工，為了使模具裝配方便將落料凸模設(shè)計成直通式，。采用彈性卸料板的沖裁模，基本結(jié)構(gòu)如圖11-1所示。凸模的長度按式 (3—2)計算
L＝l1＋l2＋l3＋(15～20)mm (3—2)
式中 l1──凸模固定板厚度，單位mm；
l2──缷料板的厚度，單位mm；
l3──導(dǎo)尺的厚度，單位mm。
圖11-1凸模長度
式中的15~20mm包括凸模進入凹模的深度、凸模修磨量、沖模在閉合狀態(tài)下缷料板到凸模固定板間的距離。一般應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)再加以修正。
這里設(shè)計的凸模長度按式 (3—3)計算
L= l1+ l2+h (3—3)
式中 l1──凸模固定板厚度，單位mm；
l2──缷料板的厚度，單位mm；
t──材料厚度，單位mm；
h──式中h取15~20mm
凸模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙在0.06mm。
凸模固定板厚度取12mm。中墊板厚度為12mm，凹模板的厚度為12mm，，緩沖長度1.5mm.則凸模長度根據(jù)公式L＝l1＋l2 +h，即L=(12＋12＋12－1.5)mm＝34.5mm。
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，采用線切割機床加工，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口3mm。如圖11-2所示
圖11-2 凸凹模
11.2凹模外型尺寸的定
凹模類型很多，凹模的外形有圓形和板形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲嵌式；刃口也有平刃和斜刃。這次設(shè)計凹模采用板形，結(jié)構(gòu)采用整體式，刃口采用平刃。
凹模的固定方法，采用螺釘和銷釘將凹模固定在下模座上，保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，不然會影響模具壽命。
凹模外型尺寸按公式如下計算：
為壓力中心到最遠型孔的壁間距。按照型孔的布置，凹模的外形尺寸分別為：
平行于送料方向的凹模型孔最遠壁間距離：
∥＝18.6mm
垂直于送料方向的凹模型孔最遠壁間距離：
⊥=13mm
為凹模型孔到孔壁的距離。
查表的=28mm，
平行于送料方向的凹模外形尺寸為
L∥=2(∥＋)=2 (18.6+28)=93.2mm
垂直于送料風(fēng)向的凹模外形尺寸為
L⊥＝2（⊥＋）＝2（13+28）=82mm
判斷送料方向：
L∥＝93.2mm L⊥＝82mm
所以為縱向送料
選擇典型組合：
由復(fù)合薄凹模典型組合為：
15mX80mm—GB2873.2-81
凹模的外型尺寸為：150X150X40MM
圖11-3
11.3 定位零件
11.3.1送料導(dǎo)向零件
該副落料沖壓冷沖模的送料導(dǎo)向零件采用用定位銷，可以很好的起到定位和導(dǎo)向的作用，而且結(jié)構(gòu)簡單實用。猶豫本次設(shè)計采用但工序模，所以在卸料板上開有擋料銷的讓孔，可以很好的保證模具的運作。
圖11-4
11.3.2送料定距零件
標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的固定定位銷，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，廣泛應(yīng)用于沖值中、小型沖裁件的擋料定距。擋料銷在送進方向帶有斜面，送進時當(dāng)搭邊碰撞斜面使擋料銷跳越搭邊而進人下一個孔中時，然后將條料后拉，擋料銷便抵住搭邊而定位。每次送料都要先送后拉，做方向相反的兩個動作。適用于厚度大于0.8mm的沖壓材料，因為廢料需帶有一定的強度，如料太薄，則頂不起帶有彈簧的擋料銷，所以這里采用活動擋料銷。
固定擋料銷分圓形和構(gòu)形兩種，一般安裝在凹模上。該模具采用固定圓形擋料銷，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃壁較近，削弱了凹模強度。設(shè)計時采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的擋料銷，設(shè)計時使擋料銷銷孔與凹模刃壁的距離稍微遠一點，提高凹模強度。
圖11-5
11.4卸料裝置和推件裝置
卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。彈性卸料板有敞開的工作空間，操作方便，生產(chǎn)效率高，沖壓前可對毛坯有預(yù)壓作用，沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料，所以這里選用彈性卸料裝置。
因為沖裁材料較厚，而且有彎曲成型，所以沖壓時需對零件起壓料作用，所以選用彈壓卸料裝置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，所以取為14mm，其外形尺寸一般與凹模相同。
因為在沖壓過程中，凸模自然會將沖件從凹模中卸下，所以這里不需要有推件與頂出裝置。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁模厚度按表11-2選用，這里工件厚度為1，所以卸料板與凸模間隙取0.1。
表11-2彈壓卸料板與凸模間隙值 mm
材料厚度t
＜0.5
0.5~1
＞1
單邊間隙Z
0.05
0.1
0.15
圖11-5
11.5 導(dǎo)向零件
選用滑動導(dǎo)柱和導(dǎo)套，其結(jié)構(gòu)和尺寸都有標(biāo)注規(guī)定。導(dǎo)套內(nèi)孔有儲油槽，以便儲油潤滑，內(nèi)孔與導(dǎo)柱滑動配合；導(dǎo)柱的兩端基本尺寸相同，公差不同。按照標(biāo)注選用時，L應(yīng)保證導(dǎo)柱的上端面與上模座的上平面之間的距離不小于10～15mm，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導(dǎo)柱也不會影響模具正常工作；而下模座的下平面與導(dǎo)柱壓入端的端面之間的距離不應(yīng)小于2～3mm，以保證下模座在壓力機工作臺上的安裝固定；導(dǎo)套的上端面與上模座上平面之間的距離應(yīng)大于2～3mm，以便排氣和出油。
導(dǎo)套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6）；導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合（H7/r6）。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按照H6/h5配合，沖裁間隙大的一般按照H7/h6配合。
緊固零件
螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。查表2.27，卸料螺釘M8固定螺釘M8以及φ8銷釘。
11.6 導(dǎo)向零件
11.6.1模架設(shè)計
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模架；另一類是是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。
導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分為滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向兩種。
滑動導(dǎo)向模架的精度等級分為Ⅰ級和Ⅱ級，滾動導(dǎo)向模架的精度等級分為0Ⅰ級和0Ⅱ級。各級對導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)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。這些技術(shù)條件保證了整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本點保證。
滑動導(dǎo)向模架的結(jié)構(gòu)形式有4種：對角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架。后側(cè)導(dǎo)柱模架的特點是導(dǎo)向裝置在后側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導(dǎo)向又不精確，就會造成上模歪斜，導(dǎo)向裝置和凸、凹模都容易磨損。從而影響模具壽命。此模具一般用于較小的模架。
該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具的一邊。以 凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。查《沖壓模具課程設(shè)計指導(dǎo)與范例》書第231頁，得到以下數(shù)據(jù)：
125*100*173mm，上模座厚度h上模取40mm，上模墊板厚度h墊取6mm，上固定板厚度h固取14mm，卸料板厚14，中墊板厚12，下固定板厚16，下墊板后6，下模座厚度h下模取40mm，那么，該模具的閉合高度：
H閉=H上模+H墊+ H固+L+H卸料+H凹+ H墊+H下模
=173mm
式中：L——運動長度，L=14mm
H——凹模厚度，H=14mm
h2——凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=3mm
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23—25的最大裝模高度（200mm），可以使用。
11.6.2模座
模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品要求確定是否采用帶導(dǎo)柱的模座。模座一般分為上、下模座，其形式基本相似。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，必須十分重視上、下模座的強度和剛度。模座因強度不足會產(chǎn)生破壞；如果剛度不足，工作時會產(chǎn)生較大的彈性變形，導(dǎo)致模具的彈性零件和導(dǎo)向零件和導(dǎo)向零件迅速磨損，這是常見的卻又往往不為人們所重視的現(xiàn)象。
設(shè)計時按標(biāo)準(zhǔn)選用模架或模座。在不能使用標(biāo)準(zhǔn)的情況下，設(shè)計沖模模座時注意以下幾點。
（1）模座的外形尺寸根據(jù)凹模周界尺寸和安裝要求來確定。對于圓形模座，其直徑應(yīng)比凹模板直徑大30~70mm。對于矩形模座，其長度應(yīng)比凹模板長度大40~70mm，而寬度可以等于或略大于凹模板寬度，但應(yīng)考慮有足夠位置來安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套。模座的厚度取凹模板厚度的1.0~1.5倍，根據(jù)受力情況，上模座厚度可比下模座厚度小5~10mm。對于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實際情況需要，按鑄件工藝性要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計。
（2）所設(shè)計的模座必須與所選的壓力機工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進行必要的校核，如下模座尺寸應(yīng)比壓力機工作臺孔或墊板孔尺寸每邊大40~50mm等。
（3）模座材料根據(jù)工藝力的大小和模座的重要性選用，模座選用Q235結(jié)構(gòu)鋼。
（4）模座的上、下表面的平行度應(yīng)達到要求，平行度公差一般為4級。
（5）上、下模座的導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝孔的位置尺寸必須一致，其孔距公差要求在±0.02mm以下。模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸線應(yīng)與模座上、下面的垂直，安裝滑動式導(dǎo)柱和導(dǎo)套時，垂直度公差一般為4級。
上、下模座已有國家標(biāo)準(zhǔn)，除特殊類型外，盡可能按標(biāo)準(zhǔn)選取。標(biāo)準(zhǔn)可查書沖壓模具課程設(shè)計指導(dǎo)與范例中表9-46中間導(dǎo)柱模架。具體見下圖4-1上模座CAD圖、圖4-2上模座三維圖、圖4-3下模座CAD圖、圖4-4下模座三維圖所示
圖11-6上模座
圖11-7下模座
設(shè)計小結(jié)
通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在成型過程中對模具的工藝要求，掌握模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算的方法，以達到能夠獨立設(shè)計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運用，綜合檢驗大學(xué)期間所學(xué)的知識。
通過本次畢業(yè)設(shè)計收益匪淺，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1．培養(yǎng)我綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能、提高分析解決實際問題的能力。
2．接受模具設(shè)計工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻和收集資料并進行分析的能力；制訂設(shè)計或試驗方案的能力；設(shè)計、計算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。
3．檢驗我綜合素質(zhì)與實踐能力，是畢業(yè)的重要依據(jù)。
致 謝
隨著社會的發(fā)展，機械行業(yè)的模具專業(yè)在我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中成為一個越來越重要的分支。模具滲透著整個社會。不管在那個行業(yè)，都有模具的存在。日常生活中輕重工業(yè)，都離不開模具生產(chǎn)，模具就是為了得到所需要的產(chǎn)品。要什么樣的產(chǎn)品，就可以生產(chǎn)什么樣的模具，如（塑料模具 、冷沖壓模具、壓鑄模、橡膠模 ）。而目前形勢的需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代更快更易，所以模具行業(yè)的發(fā)展空間很大，有待我們?nèi)ヅ?，去探索?
模具生產(chǎn)過程是一個循序漸進的過程，生產(chǎn)模具過程中可能用到的的機器有很多種類，如（電火花成型機、數(shù)控線切割、車床、銑床、刨床、磨床、鏜床等）。
三年的學(xué)習(xí)，我對模具設(shè)計與制造有了深刻的認識。面臨畢業(yè)期間，此次單獨設(shè)計一個模具，讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu)、模具加工工藝、模具的用途。并且學(xué)到不少的書本上沒有的知識，就拿塑料模來說，對于影響模具壽命的因素，主要是模具的加工精度和材料的剛度，還有模具的材料，模具生產(chǎn)批量，模具結(jié)構(gòu)等。影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的制造精度。。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我從理論和實踐上又更進一步的加深。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟。中國面臨世界的挑戰(zhàn)，在模具行業(yè)這方面，我希望日后能在模具這一行有所貢獻。
感謝我的導(dǎo)師以及其他老師們，他嚴(yán)謹(jǐn)細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。
感謝我的輔導(dǎo)老師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你的細心指導(dǎo)。而你開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的實驗室。
有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！
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