油泵調節(jié)墊片沖壓工藝與模具設計【沖孔落料復合?！俊菊f明書+CAD】,沖孔落料復合模,說明書+CAD,油泵調節(jié)墊片沖壓工藝與模具設計【沖孔落料復合模】【說明書+CAD】,油泵,調節(jié),調理,墊片,沖壓,工藝,模具設計,沖孔,復合,說明書,仿單,cad 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 1 緒論 進入21世紀，制造技術發(fā)展迅猛，模具技術作為現(xiàn)代制造技術的一個重要組成部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越重要的作用。模具作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，因而在機械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應用，作用不可替代，模具被贊為“金鑰匙”、“制造業(yè)之母”、“進入富裕社會的原動力”等。利用模具成形零件的方法，實質上是一種少無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成形加工零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)率，保證零件質量，節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，從而獲得很高的經(jīng)濟效益。據(jù)粗略統(tǒng)計，70%以上的汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表零件，80%以上的塑料制品，85%以上的計算機、電子行業(yè)產(chǎn)品的零件，都是采用模具成形的方法來生產(chǎn)。因此，利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進行成批或大量生產(chǎn)的主要技術手段，它對于保證制品的質量、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等都具有重要意義。 在我國，隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，特別是20世紀80年代以來，產(chǎn)品的更新?lián)Q代迅速加快，品種數(shù)量迅速增加。這使模具的需求量相應增加，質量要求也越來越高，從而使模具技術在國民經(jīng)濟中的地位和作用日趨重要。顯然，模具技術落后，制造周期長，質量低劣，必將影響生產(chǎn)發(fā)展和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品喪失競爭力。 1.1國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內模具的現(xiàn)狀 我國的模具制造技術是隨著現(xiàn)代化工業(yè)建設的發(fā)展而發(fā)展起來的。20世紀50年代以前，我國的工業(yè)基礎非常薄弱，大部分工業(yè)品不能自行生產(chǎn)，因而所需要的模具很少，也談不上模具工業(yè)和模具技術，國內只能仿制一些簡單的模具，且主要依靠鉗工個人技術來實現(xiàn)。 解放后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各種工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的模具日益增多，模具制造水平處于參照外國模具圖樣進行加工，并且多為單工序模具、簡單的復合模具、少工序和較低精度的級進模具和機外脫模的塑料壓縮模具。隨著國際經(jīng)濟技術合作交流的發(fā)展，國外的模具技術書刊、模具設計手冊、模具制造資料等相繼介紹到我國，對指導和促進模具技術的發(fā)展起到了重要作用，同時制造模具的一些專用加工設備如大型仿形銑床、坐標鏜床等的引進，為制造大型模具打下了物質基礎。到1956年，制造模具開始采用成形磨削加工，模具結構采用拼塊方式，初步解決了模具鉗工手工作業(yè)和熱處理變形問題。這對于提高模具質量和精度、縮短制造周期起到了重要作用。 20世紀50年代末，電火花加工技術開始應用于模具生產(chǎn)，這種方法可以把模具型腔、型面的精加工放在熱處理之后，避免了熱處理變形對精度的影響，使模具制造技術水平又有一個較大的提高。尤其是1963年，國內研制成功電火花線切割加工機床，從而可以加工更為復雜、精密的沖裁模等，大大減少了模具鉗工的手工作業(yè)，并應用于塑料模、壓鑄模和其他成形模具的型孔加工。這一技術的應用和普及是我國模具制造技術發(fā)展的又一重要里程碑。 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展及相關學科的技術進步，推動了模具制造技術及模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具無論是從品種、數(shù)量還是精度方面，都有了大幅度的發(fā)展，模具對工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響也越來越大，模具制造業(yè)也成了現(xiàn)代工業(yè)中一個相對獨立的重要分支。模具標準化工作是代表模具工業(yè)和模具技術發(fā)展的重要標志。到目前為止，已經(jīng)制定了沖壓模、塑料模、壓鑄模和模具基礎技術等50多項國家標準、近300個標準號，基本滿足了國內模具生產(chǎn)技術發(fā)展的需要。模具的商品化程度也大大提高，從“八五”期間的20%提高到目前的40%左右。一些先進、精密和高自動化程度的模具加工設備，如數(shù)控仿形銑床、數(shù)控加工中心、精密坐標磨床、連續(xù)軌跡數(shù)控坐標磨床、高精度低損耗數(shù)控電火花成型加工機床、慢走絲精密電火花線切割機床、精密電解加工機床、三坐標測量儀、擠壓研磨機等模具加工和檢測用的精密高效設備，由過去依靠進口到逐步自行設計制造，使模具加工工藝手段登上了一個新臺階，同時為先進加工工藝的推廣奠定了物質基礎。特別是模具成型表面的特種加工工藝的研究和發(fā)展，使模具加工的精度和表面粗糙度都有很大的改善。特種加工工藝設備的改進和提高，使模具加工自動化程度和效率都大大提高。模具新材料的應用，以及熱處理和表面處理技術的開發(fā)和應用，使模具壽命大幅度提高?？焖俪尚图夹g在模具制造上的應用，是近20年以來模具制造技術的又一重大發(fā)展。快速成型技術是綜合了機械工程、CAD、數(shù)控機床激光技術和材料科學技術的一種全新的制造工藝，應用于模具制造，可以使模具設計和制造更加快速、經(jīng)濟、實用，對于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品敏捷開發(fā)具有重要意義。 我國模具制造技術水平，從過去只能制造簡單模具發(fā)展到了可以制造大型、精密、復雜、長壽命模具。例如在沖壓模具方面，我國設計和制造的電機定轉子硅鋼片硬質合金多工位自動級進模和電子、電氣行業(yè)用的50余工位的硬質合金多工位自動級進模，都達到了國際同類模具產(chǎn)品的技術水平。凹模鑲件重復定位精度＜0.005mm,步距精度＜0.005mm,模具成型表面粗糙度為Ra0.4~0.1μm，零件可以互換，模具壽命達1億沖次。級進沖裁技術和疊鉚原理相結合，在高速沖床上使用，具有自動沖切、疊壓、鉚合、扭角、計數(shù)分組和安全保護功能。在塑料模具方面，能設計和制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模，大型彩色電視機、洗衣機和電冰箱等多種精密、大型注射模。例如天津市通信廣播公司模具廠設計和制造的汽車保險杠模具重達10余噸、模具尺寸精度可達10μm、型腔表面粗糙度為Ra0.1μm，型芯表面粗糙度為Ra3.2μm、模具壽命達30萬次以上，達到國際同類模具產(chǎn)品的技術水平。 我國模具制造行業(yè)近十余年來的年工業(yè)產(chǎn)值，持續(xù)以15%的增長速度在迅速遞增，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟中一個舉足輕重的工業(yè)分支。 1.1.2國內模具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新材料、新設備不斷涌現(xiàn)，因而，促成了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。 （1）沖壓成形理論及沖壓工藝 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及配料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的發(fā)展，特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來我國已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程。據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的工藝性及可能出現(xiàn)的工藝問題，并通過在計算機上有選擇的修改有關參數(shù)，實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。 （2）沖壓模具的設計與制造 沖壓模具是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖壓模具的設計與制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等現(xiàn)代化生產(chǎn)需要，沖壓模具正向高效率、高精度、高壽命、自動化及多工位方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達50甚至更多的級進模、壽命達億次的硬質合金模、精度和自動化程度相當高的沖壓模具都已經(jīng)應用在生產(chǎn)中，同時，由于這樣的沖壓模具對加工、裝配、調整、維修要求很高，因此，各種高效、精密，數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設備也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制小批量生產(chǎn)的需要，鋅合金沖壓模具、聚氨酯橡皮沖壓模具、薄板沖壓模具、鋼帶沖壓模具、組合沖壓模具等各種簡易沖壓模具及其制造工藝也得到了迅速發(fā)展。 （3）模具材料模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質量和壽命的影響很大，世界各主要工業(yè)國在此方面的研究取得了較大的進步，并開發(fā)了許多新的鋼種，其硬度可達HRC58～70,而變形只有普通鋼的1/2～1/5。如火焰淬火鋼可局部硬化，且無脫碳；我國研制的65Hb、LD和CD等新鋼種，具有熱加工性能好、熱處理變形小、抗沖擊性能佳等特點。與此同時，還發(fā)展了一些新的熱處理和表面處理工藝，主要有：氣體軟氮化、離子氮化、滲硼、表面涂金、化學氣象沉積、物理跡象沉積、激光表面處理等。這些方法能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐腐蝕性，使模具壽命大大延長。 （4）沖壓模具的標準化和專業(yè)化 模具的標準化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的高度重視，這是由于模具標準化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質量、縮短模具制造周期、低成本的關鍵。我國已頒布了冷沖壓術語、冷沖模零部件的國家標準，沖壓模具的專業(yè)化正處在積極組織和實施中，但總的來說，我國沖壓模具的標準化和專業(yè)化水平還處于較低水平。 （5）沖壓模具CAD/CAE/CAM技術 模具CAD/CAE/CAM技術是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行優(yōu)化設計從而顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技術正成為發(fā)展方向，它能實現(xiàn)制造和裝配的設計、成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的防真，還可對模具可制造性進行評價，使模具設計與制造一體化、智能化。 (6)沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)技術水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的壓力機與之匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設備也由單工序、單功能、低速朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方面發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到了大幅度的提高。 沖壓生產(chǎn)的自動化是提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單，坯料和工序件形狀比較規(guī)則，，一致性好，因此，容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。沖壓生產(chǎn)的自動化包括：原材料的運輸、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與安裝、廢料處理等各個環(huán)節(jié)，但最基本的是壓力機自動化和沖壓模具自動化。適用與各種條件下自動操作的通用裝置和檢測裝置有：帶料、條料或工序件的自動送料裝置，自動出件與理件裝置，送料位置和加工檢測裝置，安全保護裝置等，都是實現(xiàn)普通壓力機和沖壓模具子自動化的基本裝置。 （7）快速模具制造技術 由于傳統(tǒng)模具制作過程復雜、耗時長、費用高，因此，目前基于快速成型技術的快速模具制造技術已經(jīng)成為一個新的發(fā)展方向和研究熱點。 目前，快速經(jīng)濟制模技術主要有低熔點合金制模技術、鋅基合金制模技術、噴涂成形制模技術等。采用快速模具制造技術，能簡化模具制造工藝，縮短制模周期，降低模具生產(chǎn)成本，在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益。 1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著市場經(jīng)濟發(fā)展的需要和產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，對模具制造提出了越來越高的要求，模具制造質量提高、生產(chǎn)周期縮短已經(jīng)成為該行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?？v觀模具制造業(yè)近十余年來的發(fā)展道路，其主要發(fā)展方向可以歸納為如下幾個方面。 1.2.1模具生產(chǎn)的專業(yè)化和標準化程度不斷提高 多年來的模具制造實踐表明，要使模具技術高速發(fā)展，實現(xiàn)專業(yè)化、標準化生產(chǎn)是關鍵，目前美國模具專業(yè)化程度已超過90%，日本也超過了75%。而我國模具專業(yè)化程度還處在25%左右。 實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)，前提是要模具標準化，這樣可使專業(yè)模具生產(chǎn)廠減少30%～50%的制造工作量，降低成本50%。有了模具的各項標準，才可能采用專用的先進生產(chǎn)設備和技術，建立專門的機械化和自動化生產(chǎn)線，才可能采用高精度的、專用的質量檢測手段，從而實現(xiàn)提高模具質量、縮短生產(chǎn)周期、降低制造成本的目標。 1.2.2模具粗加工技術向高速加工發(fā)展 以高速銑削為代表的高速切血加工技術代表了模具零件外形表面粗加工發(fā)展的方向。高速銑削可以大大改善模具表面的質量狀況，并大大提高加工效率和降低加工成本。例如IN-GERSOLL公司生產(chǎn)的VHM型超高速加工中心的切削進給速度為76m∕min;主軸轉速為45000r∕min；瑞士SIP公司生產(chǎn)的AFX立式精密坐標鏜床的主軸轉速為30000r∕min；日本森鐵工廠生產(chǎn)的MV-40型立式加工中心，其轉速達40000r∕min。另外，毛坯下料設備出現(xiàn)了高速鋸床、陽極切割和激光切割等高速、高效率加工設備，還出現(xiàn)了高速磨削設備和強力磨削設備等。 1.2.3成形表面的加工向精度、自動化方向發(fā)展 成形表面的加工向計算機控制和高精度加工方向發(fā)展。數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花成形加工設備、計算機控制連續(xù)軌跡坐標磨床和配有CNC裝修設備與精密測量裝置的成形磨削加工設備等的推廣使用，是提高模具制造技術水平的關鍵。 1.2.4光整加工技術向自動化方向發(fā)展 當前模具成形表面的研磨、拋光等光整加工仍然以手工業(yè)為主，不僅花費工時多，而且勞動強度大、表面質量低。工業(yè)發(fā)達國家正在研制有計算機控制、帶有磨料磨損自動補償裝置的光整加工設備，可以對復雜型面的三維曲面進行光整加工，并開始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的質量和效率。 1.2.5反響制造工程制模技術的發(fā)展 以三坐標測量機和快速成型制造技術為代表的的反向制造工程制模技術是一種以復制為原理的制造技術。它是模具制造技術上的又一重大發(fā)展，對模具制造具有重要影響。這種技術特別適用于多品種、少批量、形狀復雜的模具制造，對縮短模具制造周期，進而提高產(chǎn)品的市場競爭能力有重要意義。 1.2.6模具CAD/CAM技術將有更快的發(fā)展 模具CAD/CAM技術在模具設計和制造上的優(yōu)勢越來越明顯，它是模具技術的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技術的應用是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。 1.2.7研制和發(fā)展模具用材料 模具材料是影響模具壽命、質量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要方面。沒有充足的、高質量的、品種系列齊全的模具用材料，模具工業(yè)要趕上世界先進水平就只能是紙上談兵。加速研發(fā)急需的模具新鋼種，如高強韌、高耐磨新型優(yōu)質模具鋼，大力發(fā)展硬質合金模具材料已經(jīng)勢在必行。 1.3油泵調節(jié)墊片模具設計與制造方面 1.3.1油泵調節(jié)墊片模具設計的設計思路 此工件形狀、結構都比較簡單，而且上下對稱，生產(chǎn)批量為大批量，用簡單模分兩次加工，就生產(chǎn)批量來說有些費時，用級進模加工要設導正銷，模具加工、安裝較復雜，用復合模加工既能保證精度，還能保證生產(chǎn)效率，所以采用復合模加工。設計此模具時，要設計好模具的工作零部件，其它的零件根據(jù)模具結構的需要添加即可，但必須要保證模具工作時的正常運行. 1.3.2油泵調節(jié)墊片模具設計的進度 1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天； 2.確定加工方案，所用時間5天； 3.模具的設計，所用時間30天； 4．模具的調試．所用時間5天． 設計者：楊占濤 2 零件的工藝性分析 工件名稱：油泵調節(jié)墊片 生產(chǎn)批量：大批量 材料：H62 厚度：0.2mm 圖1 零件圖 2.1 零件的總體分析 該零件形狀簡單、對稱，是有圓弧和直線組成的。具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能，能夠進行一般的沖壓加工。零件形狀較為復雜，采用圓弧過渡，但零件對稱分布，有沖孔、落料兩個工序特征。 2.1.1外形落料的工藝性 油泵調節(jié)墊片屬于中等尺寸零件，料厚0.2mm，外形較為復雜，采用圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損，尺寸精度要求一般。 2.1.2沖孔的工藝性 有三個9和一個Φ46帶肩的孔，沖裁件內外形所能達到的經(jīng)濟精度為IT14級，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm。 2.1.3沖裁件的孔邊距和孔間距 為避免工件變形和保證模具強度，孔邊距和孔間距不能過小。【1】其最小許可值當?。篊≥(1～1.5)t。根據(jù)工件的尺寸可得 t=0.2，所以工件的尺寸符合要求。 沖孔時因凸模強度限制孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷，查表2.7.3【1】知，工件上孔的直徑大于或等于0.35倍的料度即。由任務書零件圖易于看出工件的尺寸符合要求。 2.1.4尺寸精度 圖示零件的尺寸均未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級，尺寸精度較低，符合一般沖壓的經(jīng)濟精度要求。 3 工藝方案的確定 該零件所需的沖壓工序為落料和沖孔，可擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡單模分兩次加工，既落料—沖孔。 方案二：沖孔、落料復合模。 方案三：沖孔、落料級進模。 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 該零件Φ9的孔與外緣之間的最小距離(10 mm)和Φ46與Φ9兩孔的最小距離(3.5 mm)大于此零件要求的最小壁厚(1.0 mm)，可以采用沖孔、落料復合模或沖孔、落料級進模。復合模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結構比較復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。級進模雖生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的行位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復合模為佳。 4 排樣設計與計算 設計復合模時，首先要設計條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高，且易于保證工件外形的圓角。 4.1確定搭邊與搭肩值 搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗確定的，查表2.5.2【1】。取最小搭邊值為1.8mm，最小搭肩值2.5mm。 4.2確定零件的排樣方案 設計模具時，條料的排樣很重要。分析零件形狀可知，確定排樣方案：條料從右至左送進，落料凸模的沖壓力比較均勻，零件形狀精度容易保證。條料的排樣如圖2所示。 圖2 排樣方案 4.3計算送料步距和條料的寬度 按如上排樣方式，并根據(jù)工件的尺寸確定送料步距為搭肩值與工件寬度之和。 即:寬度:B=60+2×2.5=65mm 步距：S=95mm +1.8mm=96.8mm 4.4計算材料的利用率 根據(jù)一般的市場供應情況，原材料選用400mm×2000mm×0.2mm的冷軋黃銅板，每塊可剪成66mm×1000mm規(guī)格的條料6條. 計算沖壓件毛坯的面積：A=2×(20 9.55+93.34+39.25+727.13+1020+200)mm2=4578.54 mm2 材料利用率通用公式【1】 式中A—一個沖裁剪的面積。 n— 一個步距內的沖裁件數(shù)量。 B—條料寬度。 S—步距。 材料利用率：η=×100% =4578.54/（65×96.8）×100% =73% 5 計算沖壓力和初選壓力機 5.1沖裁工序總力的計算 由工件結構和前面所定的沖壓方案可知，本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響。本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力P按下式計算： 式中 P—沖裁力（KN）。 K—系數(shù)，一般取1.3 L—沖裁件剪切周邊長度（mm）。 t—沖裁件材料厚度（mm） —被沖材料的抗剪強度。 上式中抗剪強度與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中查詢，為方便計算，可取材料的，故沖裁力表達式又可表示為： 落料力：F落=Ltδb =248×0.2×450=23.32KN 沖孔力：F孔= Ltδb =153.16×0.2×450=13.784KN K推—推件力系數(shù),由手冊查得K推=0.06 n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/t h—凹模刃部直壁洞口高度（mm）， t—料厚( mm) 查手冊【5】表2.9.4 可得和h=4mm,故n=4/0.2＝20 推件力：F推=nK推F孔=20×0.06×13.784KN=16.54KN 查表2.6.1【1】卸料力系數(shù)K卸=0.06 卸料力：F卸=K卸F落=0.06×23.32KN=1.40KN 總沖壓力為： F總=F落+F孔+F推+F卸 =23.32+13.784+16.54+1.40=55.04KN 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖壓力大30%，既F總=1.3×F總=1.3×55.04=71.56KN 5.2初選壓力機 壓力機的公稱壓力必須大于或等于工序總力。 查手冊【2】初選開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為J23-80和J23-100，見表一。 表一 所選擇壓力機的相關參數(shù) 型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 工作臺尺寸/mm 可傾斜角/。 封閉高度調節(jié)量/mm J23-100 1000 130 480 710×1080 30 100 J23-80 800 130 380 540×800 30 90 5.3 確定壓力中心 用解析法求模具的壓力中心坐標.按比例畫出工件尺寸,選用坐標系XOY,如下圖所示 因工件左右對稱,即Xc=0.故只需求出Yc.將工件沖裁周邊分成L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,L11基本線段,求出各段長度的重心位置: L1=40mm Y1=0 L2=15.7mm Y2=5mm L3=58mm Y3=24.5mm L4=39.94mm Y4=50.71mm L5=67.64mm Y5=72.85mm L6=28.97mm Y6=92.48mm L7=28.26mm Y7=75mm L8=136.6mm Y8=45.32mm L9=4mm Y9=20mm L10=12.56mm Y10=16.45mm L11=56.52mm Y11=10mm Yc=L1Y1+L2Y2+L3Y3……+L9Y9+L10Y10+ L11Y11/L1+L2+L3+……+L9+L10+L11= 0+15.7*5+58*24.5*……+4*20+12.56 *16.45+56.52*10/40+15.7+58+……+ 4+12.56+56.52=41.57mm 圖3壓力中心 6 模具結構形式的選擇與確定 6.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用倒裝復合沖壓，所以模具類型為倒裝復合模。 6.2定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，所以選用導料銷和擋料銷來實現(xiàn)對沖裁條料的定位。 6.3導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工作質量，方便安裝調整，該復合模采用后側導柱的導向方式。 6.4 卸料方式 該模具采用倒裝結構，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內孔推下。工件厚度為0.2mm，料厚相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。 6.5 送料方式 采用手動送料。 7 模具工作零部件刃口尺寸的計算 該零件屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，小孔尺寸則由沖孔得到。 查表2.3得間隙值：Zmin=0.010mm Zmax=0.014mm 7.1沖孔3×Φ9mm凸、凹模刃口尺寸的計算 由于制件結構簡單、精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模，其凸凹模刃口尺寸計算如下： 查表2.5得凸凹模制造公差：δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm 校核： Zmax-Zmin=0.014-0.010=0.004 mm 而δ凸+δ凹=0.020mm+0.020mm=0.040mm 滿足Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 查表2.6得：IT14級的磨損系數(shù)x=0.5 按式（2.5） d凸=（dmin+x△） d凸=（9+0.5×0.36）=9.18mm d凹=(d凸+Zmin) =(9.18+0.01) =9.19mm 7.2沖孔Φ46帶凸肩的凸、凹模刃口尺寸的計算 由于制件結構復雜，所以采用配合加工法,這種方法有利于獲得最小合理間隙,放寬對模具的加工設備的精度要求,其凸模刃口尺寸計算如下： 當以凸模為基準件時,凸模磨損后,刃口部分尺寸減小,因此應屬于B類尺寸. 工件圖中未標注公差尺寸,查相關文獻得其極限偏差: Φ460+0.62 mm, 8 0+0.36mm,290+0.52mm 查表2.6得磨損系數(shù)X為:當X≥0.36時,X=0.5 當X≤0.36時,X=0.75 按公式Bj=(Bmin+X△)0-△/4 46凸=(46+0.5×0.62) 0-0.25×0.62mm=46.310-0.16mm 8凸=(8+0.5×0.36) 0-0.25×0.3mm6=8.180-0.09mm 29凸=(29+0.5+0.52) 0-0.25×0.52mm=29.260-0.13mm 落料凹模的基本尺寸與凸模相同,分別是46.31mm,8.18mm,29.26mm,不必標注公差,但要在技術要求中注明:凹模的實際刃口尺寸與落料凸模配制,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.010mm. 7.3外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算 此落料件為形狀較為復雜的零件，所以利用凸凹模配作法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求。 以落料凹模為基準件，由公差表查得工件個尺寸的公差等，確定x 采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計算公式計算。 a、凹模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸A 第一類尺寸： b、凹模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸B 第二類尺寸： c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸C 第三類尺寸： 其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下: 當以凹模為基準件時,凹模磨損后,刃口部分尺寸增大,因此應屬于A類尺寸. 工件圖中未標注公差尺寸,查相關文獻得其極限偏差: R130-0.43 mm,R300-0.52mm,R100-0.36mm,600-0.74mm,950-0.87mm,440-0.62mm 查表2.6得磨損系數(shù)X為:當X≥0.36時,X=0.5 當X≤0.36時,X=0.75 按公式Aj=(Amax+X△)+ △/04 R13凹=(13-0.5×0.43)0+0.25×0.43=12.790+0.11 R30凹=(30-0.5×0.52)0+0.25×0.52=29.74+00.130 R10凹=(10-0.5×0.36)0+0.25×0.36=9.820+0.090 60凹=(60-0.5×0.74)0+0.25×0.74=59.820+0.19 44凹=(44-0.5×0.62) 0+0.25×0.62=43.690+0.16 95凹=(95-0.5×0.87) 0+0.25×0.87=94.570+0.22 圖4落料凹模刃口部分尺寸 落料凸模的基本尺寸與凹模相同,分別是12.79mm,29.74mm,9.82mm,59.82mm,43.69mm,94.57mm,不必標注公差,但要在技術要求中注明:凸模的實際刃口尺寸與落料凸模配制,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.010mm 對凹模磨損后其尺寸大小不變. 工件圖中未標注公差尺寸,查相關文獻得其極限偏差: 30+0.62mm,34+0.62mm,40+0.62mm 按公式Cj=(Cmin+△/2)+ △/8 31凹=(31-0.62+1.24/2)+1.24/8=31+0.16 34凹=(34-0.62+1.24/2)+1.24/8=34+0.16 40凹=(40-0.62+1.24/2)+1.24/8=40+0.16 8 模具主要零部件設計 8.1工作零部件的結構設計 8.1.1落料凹模的設計 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工。安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。整體式凹模裝于上模座上, 凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即 凹模高度H=Kb 凹模壁厚C=(1.5～2)H 式中：b----凹?？椎淖畲髮挾龋ǖ獴不小于15mm） C-----凹模壁厚， 指刃口至凹模外形邊緣的距離 K=系數(shù)（查表2－40【5】K=0.20） 凹模高度H=kb=0.20×95mm=19mm 凹模壁厚C=1.5H=1.5×19mm=28.5mm 凹模的外形尺寸的確定：凹模外形長度L=(95+2×28.5)mm=152mm 凹模外形寬度B=（60+2×28.5）mm=117mm 凹模整體尺寸標準化： 取為 180mm×150mm×35mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d, 圖5 凹模上的螺孔設計與選用 d為螺孔的距離，由于凹模厚度為35mm，所以根據(jù)表2.46【2】查得螺孔選用4×M12的螺釘固定在上模座。故選用如圖5 。 螺孔到凹模外緣的最小距離【6】： a2=1.5d=1.5×12=18mm a3=1.13d=1.1312≈13.56mm 凹模上螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,加上凹模板的設計，所以b應大于24。 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板180×150×35（JB/T7643.1）【6】 8.1.2 沖孔凸模的設計 （1） 沖孔φ9凸模設計 為了增加凸模的強度與剛度，凸模應做成臺階式凸模。如下圖所示。所以選用a形圓凸模，凸模固定板厚度取凹模厚度的0.6—0.8倍，故取凸模固定板厚度為15mm。凸模長度一般是根據(jù)結構上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算： L=h1+h2+h3+h 式中 L—凸模長度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—導料板高度，mm h—附加高度，一般取15~20mm L=h凸模固定板+h落料凹模=（15+19）mm=34mm 圖6 凸模 φ9凸模強度校核：經(jīng)查有關文獻得Q235板料的抗剪強度為 τ=412Mpa，凸模材料選用優(yōu)質碳素工具鋼（淬火），其直徑為d=9.18mm。凸模材料的許用壓應力【δy】=1800Mpa根據(jù)公式（2.45）dmin≥得： ==0.18mm 因為 d=9.18mm 既： d≥ 故設計合理 由于此凸模長度較短，無需對此凸模進行彎曲應力校核，強度足夠，沖裁時凸模進入凹模刃口1mm。 凸模固定板材料可用45鋼，結構形式和尺寸規(guī)格見手冊【5】表15.57可得180×150×15。 （2）沖孔Φ46帶肩凸模設計 由于此凸模為異形凸模，為使凸模加工方便，將此凸模做成等斷面，稱為直通式凸模，其固定方式采用N7/h6鉚接固定。凸模固定板厚度取15mm，凸模長度根據(jù)結構上的需要來確定： L=h凸模固定板+h落料凹模=（15+19）mm=34mm 由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強度足夠，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口1mm。 圖7 異性凸模 8.1.3凸凹模的結構設計 本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結構設計需要，凸凹模的結構簡圖應如下圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 校核凸凹模的強度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為≤1.4mm，而實際最小壁厚為3.5mm，故符合強度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.010-0.014mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸10mm的公差，應比零件所標注的精度高3-4級，既為（10±0.15）mm。 圖8 凸凹模 8.2定位裝置的設計與標準化【6】 8.2.1擋料銷及導料銷的設計與標準化 由設計結構可得該套模具所用擋料銷與導料銷的規(guī)格尺寸一樣，根據(jù)手冊【4】選用。 型號：JB/T7649.9 6×25mm 材料為45鋼的圓柱擋料銷,硬度43～48HRC 8.2.2擋料銷與導料銷位置的確定 由模具整體結構設計，導料銷及導料銷都應通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應高出卸料板3mm【1】。 根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時擋料銷位置如下圖 圖9 擋料銷位置 8.2.3導料銷位置的確定 導料銷位于條料的同一側，采用從右向左的送料方式，送料的方向導料銷應裝在后側。 8.3卸料裝置的設計及標準化【7】 8.3.1彈性卸料板的結構形式 模具采用倒裝結構，選用手冊【6】圖7－7（b）的卸料板形式。由表7－8查得彈性卸料板厚度為12mm。裝模具時卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具凸凹模工作刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為3.5mm。 8.3.2卸料螺釘?shù)倪x用 采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理硬度35～45HRC 規(guī)格 M8×90 JB/T7650.6-1994 8.3.3卸料板橡膠設計 卸料板橡交設計計算表一。選用4塊橡膠的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，影響模具的正常工作。 表二 卸料板橡膠的設計 項目 公式 結果 備注 卸料板的工作行程h工 H=h1+h+h2 1.7mm h為凸模凹進卸料板的高度1mm h2凸模沖裁后進入凹模的深度 橡膠的工作行程H工 H工=h工+h修mm 8.7 mm h修為凸模修模量 橡膠的自由高度H自由 H自由=4 h工 34.8mm 取H工為H自由高度的25% 橡膠的預壓縮量H預 H預=15%H自由 5.2mm 一般H預=（10%～15%）H自由 每個橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 350 N 選用4個圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D= 30.5 ㎜ 此為圓筒的內徑，取 d=8.5㎜,P=0.5 MPa 校核橡膠的高度 0.5 滿足要求 橡膠的安裝高度H按 H安=H自由—H預 29.6㎜ 聚氨酯橡膠：表8—47聚氨酯橡膠尺寸（冷沖壓模具設計指導）也可選標準件：D=35㎜ d=8.5㎜ H=40㎜ 由表8—50查得內孔d與相應的卸料螺釘尺寸d=8.5 配用螺釘d=8（JB/T7650.6—90） 注螺釘長度L需視模具結構要求而定。 8.4推件裝置的設計與標準化【5】 8.4.1剛性推件裝置的設計與標準化 本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應采用剛性推件裝置。其結構形式見手冊【5】 8.4.2推件塊的設計 本推件塊的端面外形應跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應設計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模面0.2～0.5mm。 推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復雜，所以推件內形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關系，屬內導向。 8.4.3連接推桿的選用 為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為： F推/3=16.54×103 = 5513N 由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為:φ12×65mm JB/T7650.3 8.4.4推板的設計 由推出結構需要，推板適宜選用三角形即手冊的C型（JB/T7650.4）。 8.4.5打桿的設計 打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。 其材料45鋼 熱處理硬度43～48HRC 規(guī)格： A8×90mm JB/T7650.1-1994 8.5支撐固定零件的設計與標準化【6】 由凹模周界L＝180mm,B=150mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為HT200,0I級精度的后側導柱模架。技術要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。 8.5.1模架的選用 上模座標記：200×160×50 GB/T2855.5 下模座標記：200×160×60 GB/T2855.6 模柄標記：Cφ60×90 GB/T2862.3—81（見于手冊5） 8.5.2墊板的設計【6】 在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強度，所以應設一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取180mm×150mm×12mm。 8.6導向零件的設計與標準化【6】 本組模具采用的是后側導柱模座只需兩對相同型號的導柱導套。本模具沖裁間隙小應按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC ，技術要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。 導柱標記： B20h5×100×32 GB/T2861.1 導套標記： B20H6×50×43 GB/T2861.6 8.7 緊固零件的設計與標準化【6】 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下： 內六角圓柱頭螺釘標記:GB/T7001-2000 M12×70 M12×35 銷釘標記：GB/T119.1-2000 10×80 9 沖壓設備的的選用 通過前面的設計知道，上模座厚度為50mm，上模墊板厚度為12mm，固定板厚度為15mm，凸模長度為34mm，凹模厚度為35mm，下模座厚度為60mm，凸模沖裁后進入凹模的深度為2mm。 該模具的閉合高度： H=h上模座+h墊板+h凸模固定板+h落料凹模+t+h卸料板+h橡膠+h下模座-h2 =50mm+12mm+15mm+35mm+0.2mm+12mm+29.6mm+60mm-2mm =211mm 模具閉合高度195mm,根據(jù)前面初選的壓力機，選擇JC23—100型壓力機，其工作臺尺寸為710×1080mm,最大閉合高度為480mm，連桿調節(jié)長度為100mm.最終經(jīng)過校核，選擇JC23—100型壓力機能滿足使用要求。 其主要技術參數(shù)如下： 工稱壓力：1000KN 滑塊行程：130mm 最大閉合高度480mm 最大裝模高度：380mm 連桿調節(jié)長度：100mm 工作臺尺寸（前后×左右）：710mm×1080mm 墊板尺寸（厚度×孔徑）：180mm×150mm 模柄孔尺寸:φ60×75mm 最大傾斜角度：300 10 模具總裝圖 圖10裝配圖 1. 下模座2. 卸料螺釘3. 導柱4. 凸凹模固定板5. 橡皮6. 彈簧7. 推薦塊8. 凹模9. 導套10. 墊板11. 上模座12. 螺釘13.螺釘14. 模柄15. 打桿16. 推板17. 推桿18. 銷釘19. 凸模固定板20. 凸模21. 凸模22. 卸料板23. 凸凹模24. 螺釘25. 銷釘26. 導料銷 27.擋料銷 由以上設計，可得到模具的總裝圖（裝配圖見附圖）。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模固定板、凹模板、推件塊等組成。推件方式由剛性推件裝置憑借壓力機的壓力來完成廢料的推出。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，以橡皮為彈性元件。 其工作過程是：條料在送進模具時由擋料銷限位，導料銷導向，使得條料精確定位。模具在工作時，上模部分隨壓力機下行，當上模部分與條料接觸時，卸料板起壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊隨上模下行，壓力機滑塊繼續(xù)下行沖孔凸模進入凸凹模在壓力及刃口作用下完成沖裁。 壓力機滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內，沖孔廢料從凸凹模型孔內落下，與此同時卸料板在彈簧恢復的作用下也將條料從凸凹模上撥落下來，完成卸料，卸料裝置復位。條料再送進一個步距等待下一次回程沖裁。 結束語 油泵調節(jié)墊片屬于形狀較為復雜的沖壓件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件的排樣方案及沖裁力，然后選取合適的壓力機。本設計主要的設計要點是工件為外形是圓弧過渡，工件為非對稱件，必須計算好壓力中心使壓力中心與壓力機的滑塊中心相重合。最后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。 畢業(yè)設計是大學三年學習中的最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，難免遇到了一定的困難，但在指導老師的悉心指導和自己的努力下，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 致 謝 首先感謝本人的導師原紅玲老師，她對我的仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。原紅玲老師淵博的知識，誠懇的為人，她我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！ 感謝母校——河南機電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗同學，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007,6：2～4 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術手冊[M].上?？茖W技術出版社, 1998 [3] 陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4]劉建超、張寶忠主編.沖壓模具設計與制造[M].高等教育出版社，2004 [5]王孝培主編.中國模具設計大典之沖壓模具設計[M].江西科學技術出版社，2003 [6]虞蓮蓮、曾正明主編.實用鋼鐵材料手冊[M].機械工業(yè)出版社，2001 [7]寇世瑤主編.互換性與測量技術[M].高等教育出版社，2004 [8]馮炳堯、韓泰榮、殷振海、蔣文森編.模具設計與制造簡明手冊[M].上?？茖W技術出版社，1988 [9]馮炳堯主編.模具設計與制造簡明手冊[M].上海科學技術出社,1985 [10]王孝培主編.沖壓手冊[M].機械工業(yè)出版社，1988 - 35 -