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1、 目 錄 1.引言 4 2. 設計任務及要求 5 2.1設計任務 5 2.2設計要求 5 3.沖壓件工藝性分析 6 4.沖壓工藝方案的確定 6 5.排樣的確定 7 5.1確定搭邊值 7 5.2材料利用率 7 6.其他計算 8 6.1沖壓力的計算 8 6.2壓力中心的確定及相關(guān)計算 9 6.3工作零件刃口尺寸計算 11 6.4卸料橡膠的設計 12 7.模具總體設計 14 7.1模具類型的選擇 14 7.2定位方式的選擇 14 7.3卸料、出件方式的選擇 14 7.4導向方式的選擇 14 8.主要零部件設計 14 8.1工作零件的結(jié)構(gòu)設計 14 8

2、.1.1凹模 14 8.1.2 落料凸模 15 8.1.3 沖孔凸模 16 8.2定位零件的設計 16 8.2.1 固定導正銷 16 8.2.2 導料板的設計 17 8.3卸料部件的設計 18 8.3.1 卸料板的設計 18 8.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用 18 8.4模架及其他零部件設計 19 9.模具總裝圖 21 10.致謝 24 參考文獻 24 1.引言 近年來，由于我國國民經(jīng)濟的高速、穩(wěn)定的增長，促進了我國模具工業(yè)的迅速發(fā)展壯大，模具設計與制造專業(yè)或者相關(guān)的材料成型與控制專業(yè)已經(jīng)成為我國國內(nèi)具有優(yōu)勢的熱門專業(yè)之一。 模具是精

3、密工具，形狀復雜，承受坯料的脹力，對結(jié)構(gòu)強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高要求，模具生產(chǎn)的發(fā)展水平是機械制造水平的重要標志之一，模具種類很多，根據(jù)加工對象和加工工藝可分為：①加工金屬的模具。②加工非金屬和粉末冶金的模具。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，模具又可分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。模具除其本身外，還需要模座、模架、導向裝置和制件頂出裝置等。 本課題采用級進模生產(chǎn)工件。級進模由多個工位組成，各工位按順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。在壓力機一次行程中，在模具不同部位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。一次行程完成以后，由沖床送料機按照一個固定的

4、步距將材料向前移動，這樣在一副模具上就可以完成多個工序，一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等。本課題采用CAD、Pro/E和UG技術(shù)完成導電片模具的結(jié)構(gòu)設計和模具設計。模具結(jié)構(gòu)緊湊，工作安全可靠，可以完全實現(xiàn)全自動操作。 2. 設計任務及要求 2.1設計任務 沖壓件名稱 導電片 材料 T2 板厚 0.3 工件精度 IT10 圖2-1-1 2.2設計要求 對工件進行工藝分析，工藝計算，制定沖壓工藝方案，確定模具結(jié)構(gòu)尺寸和選擇壓力機；用Pro/E或者UG軟件設計三維零件圖及總裝爆炸圖，CAD繪制沖模二維總裝圖和部分主要零件圖；完

5、成設計說明書一份。要求生產(chǎn)出來的工件尺寸精確、表面光潔；結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高、易于自動化；設計符合工藝需要，經(jīng)濟合理。 3.沖壓件工藝性分析 此工件只有落料和沖孔兩個工序。該零件結(jié)構(gòu)簡單，左邊是外徑φ10里沖φ5的孔，右邊為U形的導電片。最小壁厚為2.5mm，孔與孔、孔與邊緣之間的距離滿足要求。材料為T銅，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件尺寸精度等級為IT10計算，根據(jù)參考文獻一可得零件的尺寸公差為： 外形尺寸：，，，， 內(nèi)形尺寸：， 孔中心距：200.042 滿足沖裁工藝要求。 4.沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落

6、料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級進沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案分析： 方案一：該方案模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但需要兩道工序，兩副模具才能完成零件的加工，成本相對較高，生產(chǎn)率低。而且在第一道工序完成后，進入第二道工序時會產(chǎn)生較大誤差，使精度、質(zhì)量都大打折扣，達不到生產(chǎn)需要，故不采用。 方案二：只需一副模具，工件精度及生產(chǎn)效率都較高，但復合模結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，成本也就高。并且沖壓后成品件留在模具上，清理模具上的廢料會影響工作進度，不適合這種大批量生產(chǎn)。 方案三：該方案只需一副模具，而且級進模多工位，生產(chǎn)效率高，操

7、作方便，工件精度也滿足要求。適合這種大批量生產(chǎn)的小型沖壓件。 通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 5.排樣的確定 5.1確定搭邊值 導電片的形狀具有一頭大一頭小的特點，圓環(huán)外徑Φ10，U形狀跨度是16mm,所以采用直對排時材料利用率高，如右圖所示。采用此排樣方法沖壓時，兩工件之間搭邊a1=1.8mm，工件邊緣搭邊a=2.0mm，步距為S=1.8+1.8+16+5+5=29.6mm，由于該模具考慮采用雙邊側(cè)刃定距。參考文獻1，P74，公式（2.5.7），故條料寬度： B=（Lmax+1.5a+nb1）=（35+1.52+21.5）=41 式中：Lmax--

8、---條料的寬度方向沖裁件的最大尺寸，mm； a----------側(cè)搭邊值，mm； n----------側(cè)刃數(shù)，mm； b1---------側(cè)刃沖切的料邊寬度，mm。 圖5-1-1 5.2材料利用率 沖裁件面積A可由CAD算出得A=277.898mm2 參考文獻1，P68，公式（2.5.1），故一個步距內(nèi)材料利用率： η=100%=100%=45.8% 式中：A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B—條料寬度； S—步距。 參考文獻1，P351，參照鋼板標準，選用950mm1500mm的銅板，每張銅板可以剪成23張條料（41.

9、3mm1500mm），每張銅板可以沖2300個零件，因此參考文獻1，P68，公式（2.5.2），材料總利用率： η總=100%=100%=44.9% 式中：n—條料上的沖裁件的總數(shù)目； A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； L—鋼板長度； M—鋼板寬度。 6.其他計算 6.1沖壓力的計算 該模具采用級進模，擬選擇彈性卸料、下出件。參考文獻1，P76，公式（2.6.3）、（2.6.4）、（2.6.5），沖壓力的相關(guān)計算見表。 項目分類 項目 公式 結(jié)果 備注 沖 壓 力 沖裁力F F=KLtτ =1.3364.63160.3160 22.753KN L=36

10、4.6316mm τ=160MPa 卸料力FX FX=KXF =0.0622.753 1.365KN 參考文獻P76 KX=0.06 推件力FT FT=nKTF=180.0922.753 36.860KN 沖壓工藝 總力FZ FZ=F+FX+FT =22.753+1.365+36.860 60.978KN 彈性卸料，下出件 圖6-1-1 根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設備擬選J23—16。 壓力機的主要參數(shù)如下： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：70mm 最大封閉高度：220mm 工作臺尺寸：左右：450mm 前后：300mm 工作臺孔尺寸：左右：22

11、0mm 前后：110mm 直徑：160mm 模柄孔尺寸：φ30mm50mm。 6.2壓力中心的確定及相關(guān)計算 如圖所示為凹模型口圖。在圖中以O點為原點，Y軸在條料的中心線上，X軸在圖示位置，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成基本線段，求壓力中心C。有關(guān)計算如表所示。 圖6-2-1 壓力中心數(shù)據(jù)表： 基本要素長度 L/mm 各基本要素壓力中心的坐標值 X Y L1=22.14 -17.4 35 L2=10.07 -4.56 39 L3=8.38 3.4 41.93 L4=10.00 12.4 43 L5=16.00 17.4 35

12、 L6=10.00 12.4 27 L7=8.38 3.4 28.07 L8=10.07 -4.56 31 L9=15.71 -12.6 5.4 L10=12.57 3.4 5.4 L11=10.00 12.4 9.4 L12=8.00 17.4 5.4 L13=10.00 12.4 1.4 L14=22.14 17.4 -9.4 L15=10.07 4.56 -5.4 L16=8.38 -3.4 -2.47 L17=10.00 -12.4 -1.4 L18=16.00 -17.4 -9.4 L19=10.00 -

13、12.4 -17.4 L20=10.07 4.56 -13.4 L21=8.38 -3.4 -16.33 L22=12.57 -3.4 -39 L23=10.0 -12.4 -35 L24=8.0 -17.4 -39 L25=10.0 -12.4 -43 L26=15.71 12.6 -39 L27=29.6 -19.4 31.4 L28=1.5 -20.15 15.2 L29=29.6 19.4 -31.4 L30=1.5 20.15 -15.2 圖6-2-2 總的壓力中心為： X0==0 Y0==1.79 由以上

14、結(jié)果得壓力中心C坐標為（0，1.79）。該零件的沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標原點O。若選用J23-10沖床，C點仍在壓力機模柄孔的投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 6.3工作零件刃口尺寸計算 結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機床分別加工凸、凹模、凸模固定板以及卸料板，這樣可以保證各零部件的同軸度，是裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算，參考文獻1，P63，公式（2.4.1）~（2.4.6），具體如下表： 尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換

15、 計算公式 結(jié)果 備注 落 料 φ10 RA=（Rmax-XΔ） RT=（RA-Zmin） RA= 工件精度等級為IT10級，故 模損系數(shù) X=1mm。 查教材2.3.2，沖裁雙面間隙 Zmax= 0.021mm Zmin= 0.015mm 則Zmax-Zmin= 0.006mm。 校核滿足 δA+δT≤ Zmax-Zmin。 RT= 1.5 RA= RT= 16 RA= RT= 8 RA= RT= 29.6 RA= RT= 35 RA= RT= 沖 孔 φ5 dT=（

16、dmin+XΔ） dA=（dT+Zmin） dT= dA= φ8 dT= dA= 8 dT= dA= 孔心距 20 200.042 LA=LΔ∕8 LA=200.0105 圖6-3-1 6.4卸料橡膠的設計 初擬選卸料螺釘?shù)某叽鐬楣Q直徑為10mm，螺紋部分為M88mm，總長為79mm。 卸料板的工作行程 h工=h1+t+h2=2.3mm 式中：h1—凸模凹進卸料板的高度1mm； h2—凸模沖裁后進入凹模的深度1mm。 因此橡膠的工作行程 H工=h工+h修=2.3+3=5.3mm 式中：h修—凸模修模量，取3mm.。 卸料螺釘?shù)墓鈼U直徑為1

17、0mm，因此取橡膠的內(nèi)徑為10.5mm。 初選6個橡膠，因此每個橡膠最少承受載荷為Fxy=F卸/6=227.5N。 橡膠自由高度H自由=4H工=29.2mm 其中：H工是H自由的25%。 橡膠的外徑D==26.23mm 式中：Fxy—所需工作壓力為227.5N； P—壓縮15%時的單位壓力為0.5MPa。 故 D取32mm，則橡膠其他參數(shù)為d=10.5m，H=25mm，D1=42mm。 選用的6塊橡膠板一致，以防會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 校核校核橡膠自由高度0.5≤H自由/D=0.78≤1.5，滿足要求。 橡膠的預壓縮量H預=15%H自由=15%

18、25=3.75mm。 橡膠的安裝高度H安=H自由—H預=21.25mm. 模具總卸料力F卸′=6P=6Fq=2.152KN 式中：F—橫截面積。 總力F= F卸′+F+FT=61.77KN<160KN，故壓力機選擇合格。 圖6-4-1 7.模具總體設計 7.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 7.2定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置，控制條料的送進步距采用側(cè)刃初定距，導正銷精定距。 7.3卸料、出件方式的選擇 因為工件料厚為0.3mm，相對較薄，卸料力也

19、比較小，故可采用彈性卸料。又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 7.4導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用對角導柱的導向方式。 8.主要零部件設計 8.1工作零件的結(jié)構(gòu)設計 8.1.1凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將O點與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計算： 參考文獻1，P110，表2.9.5，K=0.4 參考文獻1，P110，公式（2.9.3）、（2.9.4）， 得：凹模厚度：H=Kb（≥15mm）=0.460

20、.4mm=25.6mm，實際取H=30mm 凹模壁厚：c=（1.5～2）H（≥30～40mm）=（1.5～2）20mm=45～60mm 實際取c=45mm 凹模長L=b+2c=60.4+245mm=150.4mm，取160mm.同理得寬為125mm 查標準JB/T7643.1-2008，凹模長160mm，寬125mm，高20mm. 圖8-1-1 8.1.2 落料凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切割機床加工，以鉚接的形式固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5，其落料凸模長度： L=h1+H安+h+h2—1=30+21.25+20—1=

21、70.25mm 式中：h1—凸模固定板厚度，mm； H安—橡膠的安裝高度，mm.； h2—卸料板厚度，mm； 取凸模長度為71mm。 圖8-1-2 8.1.3 沖孔凸模 因為所沖的孔有圓孔和U型孔。沖圓形孔凸模時采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。參考文獻2，P129，沖φ5的圓形凸?？蛇x用標準件6mm5mm71mm（JB/T 5825—2008），再修模。U形凸模可采用鉚接形式。 圖8-1-3 8.2定位零件的設計 8.2.1 固定導正銷 落料凸模下部設置一個導正銷，分別借用工件上φ5的孔作導正孔。導正應在卸料板壓緊板料之前完成導正，考慮料

22、厚和裝配后卸料板下平面超出1mm，所以導正銷直線部分的長度為1.8mm。導正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導正銷導正部分與導正孔采用H7/h6配合。 圖8-2-1 8.2.2 導料板的設計 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導料板的寬度，參考文獻2，P153，選用導料板的尺寸為：JB/T 7648.5—2008，160mm45mm8mm，單邊修磨4mm，即160mm41mm8mm。 圖8-2-2 8.3卸料部件的設計 8.3.1 卸料板的設計 卸料板的周邊尺寸與凹模的周邊尺寸相同，兩邊厚度為

23、12mm，中間部分沖入導料板為壓緊銅板。故中間厚度為20mm. 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 圖8-3-1 8.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料版上設置4個卸料螺釘，選用JB/T 7650.6—2008，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M88mm。卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 圖8-3-2 8.4模架及其他零部件設計 （1）參考文獻2，P92，根據(jù)滑動導向?qū)菍е＜埽℅B/T2851—2008），該模具采用滑動導向?qū)菍е＜埽涮攸c是導向裝

24、置在對角。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格為上模座：160mm125mm35mm；下模座：160mm125mm40mm。 （2）選擇A型導柱d/mmL/mm為25150, 28150；A型導套d/mmL/mmD/mm為258533, 288533。導柱導套按H7/h6或H7/h5配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般應按H6/h5配合，間隙較大的按H7/h6配合。 圖8-4-1 （3）入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6、H7/n6,并加銷釘以防轉(zhuǎn)動。壓入式模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模。 圖8-4-2 （4）厚度H

25、上模取35mm，下模座厚度H下模取40mm，上、下墊板高度H墊為8mm，那么，該模具的閉合高度為： H閉=H上模+H下模+L+H墊+H -h2=35+40+71+8+30-2=182mm 式中：L—凸模長度，L=71mm； H—凹模厚度，30mm； h2—凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm。 可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-16的最大裝模高度（220mm），可以使用 。 9.模具總裝圖 通過以上設計，可得到模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模、凸模固定板等組成。下模部分由下模座、凹模板、凸凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸

26、料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢料由廢料孔漏出，成品件下出件。 圖9-1-1 10.致謝 從開始接到設計題目到設計方案的確定，再到設計總裝圖的完成，都使我加深了模具方面的認識，在這個過程中，培養(yǎng)了我們獨立思考題、解決問題的能力。在這次的畢業(yè)設計里我們深入了解了模具設計主要過程，一起討論研究，從CAD繪制模具總裝圖和零件圖到Pro/E建模建立零件三維造型圖，在設計期間我們學到了很多了東西。 做這份畢業(yè)設計，很感謝我們的指導老師李老師。感謝他始終都給予我們細心的指導和不懈的支持。李老師針對我們的疑問給予細心的解答并

27、給出建議，對我們的總體設計進行細心的修改，使我們的畢業(yè)設計一步一步的完善，內(nèi)容日趨豐滿。在指導老師的細心指導下，我們學到了很多相關(guān)專業(yè)知識，也增長了不少見識。在這次畢業(yè)設計中，我們不僅提高自身的繪圖技能；而且在模具設計方面，我們也學會了能夠充分認識模具的結(jié)構(gòu)，充分考慮模具加工、安裝的可能性和設計的優(yōu)化性。在個人素質(zhì)方面，我們學會了在工作中不僅要多思、多問、多總結(jié)，而且要有堅強的意志力，及時發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題。畢業(yè)在即，這次做設計的經(jīng)歷也使我們終身受益，感受到做設計是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，同時希望這次經(jīng)歷能讓我在以后的工作學習中激勵我繼續(xù)進步。 參考文獻 1 劉建超，張寶忠?！稕_壓模具設計與制造》。北京：高等教育出版社，2012 2 楊關(guān)全，匡余華?！独錄_設計資料與指導》。大連：大連理工大學出版社，2011 3 薛啟翔?！稕_壓模具設計和加工計算速查手冊》。北京：化學工業(yè)出版社，2008 4 周本凱。《沖壓模具使用技巧與修復實例》。北京：化學工業(yè)出版社，2009 5 楊安民?！稕_壓模典型結(jié)構(gòu)100例》。上海：上海科學技術(shù)出版社，2008 - 28 -