導電片的落料沖孔正裝復合模具設計-沖壓沖裁模含5張CAD圖,導電,沖孔,復合,模具設計,沖壓,沖裁模含,CAD 摘要 沖壓模具技術作為模具制造業(yè)中最重要的組成部分，機械、電子、輕工業(yè)等大量使 用了沖壓零件，所以沖壓模具技術水平的高低，發(fā)展前景的好壞直接影響到整個制造業(yè) 的發(fā)展。隨著經濟的高速發(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。 復合沖壓模的特點是生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，本制件為 小尺寸平板沖裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生產，故采用順裝式復合沖裁 模。凹模采用鑲拼結構，不但加工方便而且節(jié)省材料。為了使加工平穩(wěn)，模具采用中間 導柱。 本復合模，采用了沖孔和落料兩個工序進行沖壓。該套沖壓模具設計周密，設計內 容全面。包括對沖壓件工藝性分析，模具工藝方案的確定，模具零件的設計、受力計算 及其校核，模具標準的選定，裝配圖的繪制，壓力機的型號選定，零件加工工藝的確定 等，并綜合考慮分析橫排、對排、斜排等各種排樣方式的優(yōu)缺點和適應性，最后以最高 效率、最低成本、最高質量、最簡結構來確定排樣和模具的結構，這樣的模具操作更加 安全、快捷、方便，并且更容易達到沖壓件的公差等級要求等。實現(xiàn)了沖壓模具用材節(jié) 省、結構合理、精度高、操作方便等優(yōu)點。 關鍵詞：順裝復合模；排樣； 落料；沖孔 ；鑲拼結構 目 錄 摘要 1 1 工藝分析 3 2 模具結構形式的確定 5 2.1 模具類型的選擇 5 2.2 送料方式的選擇 5 2.3 定位方式的選擇 5 2.4 卸料、出件方式的選擇 5 2.5 導向方式的選擇 5 3 工藝尺寸計算 7 3.1 排樣設計 7 3.2 沖裁力計算 8 3.3壓力機公稱壓力的確定 8 3.4沖裁壓力中心的確定 8 3.5 刃口尺寸的計算 9 4 主要零部件的設計 12 4.1 工作零部件的結構設計 12 4.2 定位零件的設計 12 4.3 模架及其它零部件設計 13 5 模具裝配圖 14 6 沖壓設備的選取 15 7 工藝卡 16 結論 17 致謝 18 參考文獻 19 18 1 工藝分析 1.1 設計任務 如下圖的導電片，材料為T2，料厚t=0.3mm，大批量生產。要求設計該零件的沖壓模具設計。 1.2 沖裁件工藝分析 該導電片既有沖孔又有落料，共需兩個工序。材料為T2，t=0.3mm的紫銅，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。尺寸精度為IT10，大批生產。該沖裁件結構簡單，較薄，利用普通沖裁的方式就可以滿足零件要求。 1.3 工藝方案的確定 1.方案種類 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可采用以下三種工藝方案。 方案一：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產。 方案二：采用落料-沖孔同時進行的復合模生產。 方案三：先沖孔，后落料。采用單工序模生產。 2.方案的比較 方案一：采用級進模加工。級進模的特點是生產效率高、易于實現(xiàn)生產自動化和高 速沖壓、操作安全且便捷、工件精度較高。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用單 工序?；驈秃夏_裁困難時，可用級進模。但級進模對工件尺寸、形狀的適應性比復合 模差，若采用定距側刃定位精度會因為板料厚度太薄、易變形而下降，若采用導正銷定 位也會由于料太軟出現(xiàn)導正時導正孔變形而影響精度。 級進模沖裁受壓力機臺面尺寸和 工序數(shù)目的限制， 沖裁件的外形尺寸較大時不宜選用。 級進模輪廓尺寸較大， 制造復雜， 成本較高，一般適用于大批量生產小型沖裁件。 方案二：采用復合模加工。復合模的特點是生產效率高，沖裁件的內孔與外緣的相 對位置精度高，沖模的輪廓尺寸小。復合模對工件尺寸、形狀的適應性高于級進模，且 不存在定位誤差的問題，制件的精度較高。但復合模結構較復雜、成本較高，適用于生 產批量大的沖裁件。 方案三：采用單工序模加工。單工序模生產效率低，制件精度低，操作很不安全， 且不適合大批量生產 3.方案的確定 導電片為小尺寸平板沖裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生產，通過分析比較，采用利用擋料銷和導料銷進行定位，彈性卸料裝置的正裝式復合沖裁模沖制最為合適。 2 模具結構形式的確定 2.1 模具類型的選擇 由以上沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，模具類型為正裝式復合模。 2.2 送料方式的選擇 由于零件的生產批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產可采用前后自動送料方式。 2.3 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銷，無側壓裝置。控制條料的送進布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 2.4 卸料、出件方式的選擇 剛性卸料是采用固定卸料板結構，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。 因為工件料厚為0.3mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。 2.5 導向方式的選擇 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復合模。 方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。但是不能使用浮動模柄。 方案三：采用四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產用的自動沖壓模架。 方案四：采用中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。只能一個方向送料。 （a） （b） （c） （d） 圖2-1 導柱模架 （a）下模座 （b）導柱 （c）導套 （d）上模座 根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，采用中間導柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。由于左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案一最佳。 3 工藝尺寸計算 3.1 排樣設計 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質量、生產率、模具結構與壽命。 排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排 ，根據(jù)設計模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案： 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結構，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導向誤差的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，分析零件形狀，應采用單直排的排樣方式，排樣圖如圖所示。 （2）確定搭邊值。查表，取兩工件間取搭邊:a1 =1.8mm， 側邊取搭邊: a=2.0mm。 （3）確定條料步距。步距為13.8。 (4)： 條料寬度： B-0Δ=(Dmax+2a) -0Δ=(21+2×2.0)- 00.08=25- 00.08 導料板間距A= Dmax+2a+C=21+2×2+5=30 （5）條料的利用率。 η=nA1／LB×100%=（3978×84／600×1200）×100%=46.41% （6）畫出排樣圖。 3.2 沖裁力計算 （1） 沖裁力F。 查表，取材料T2的抗拉強度σb=196MPa, 由F≈Ltσb 所以 F=76.486×0.3×196=4497N （2）卸料力FX 由FX =KXF，查沖壓手冊KX=0.04；則FX =KXF=0.04×4497=180N （3）頂件力。 由Fd =KDF,查沖壓手冊KD=0.06。則Fd =KDF=0.06×4497=270N 3.3壓力機公稱壓力的確定 沖裁工藝總和FZ=F+FX+FT=4497+180+270=4947N 根據(jù)計算結果，初選沖壓設備 Jc23-40。 3.4沖裁壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。 解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置X0，Y0（即x=0，y=0），即為所求模具的壓力中心。 單個零件的壓力中心計算如下： X0＝(L1X1+L2X2+……LnXn)／(L1+L2+……Ln) Y0＝(L1Y1+L2Y2+……LnYn)／(L1+L2+……Ln) 式中：X0-壓力中心的橫坐標； Y0-壓力中心的縱坐標； L-各線段的長度； X-各線段重心的橫坐標； Y-各線段重心的縱坐標。 分析本制件圖可知，該圖關于X軸對稱，外輪廓為中心對稱。所以壓力中心的Y軸為0只需要求X值。將整個工件分成三部分，兩個沖孔部分，一個落料部分，每部分的壓力中心的求解可以借助cad測量工具。 綜上所述，沖裁力的壓力中心坐標為（8.79，0）。 3.5 刃口尺寸的計算 在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則： （1）根據(jù)落料和沖孔的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔以凹模為基準件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 （2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。 （3）凸模和凹模之間應保證有合理的間隙。 （4）凸模和凹模的制造公差應與沖裁件的尺寸精度相適應。 制造模具時常用以下兩種方法來保證合理間隙： ①分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設備加工凸模和凹模的模具。 ②單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準件，然后非基準件按基準件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常落料件選擇凹模為基準模，沖孔件選擇凸模為基準模。這種方法多用于沖裁件的形狀復雜、間隙較小的模具。 由于工件較薄，所以落料和沖孔都采用配合加工的方法。沖孔以凸模為基準件，只計算凸模的刃口尺寸，沖孔凹模刃口尺寸配作。落料以凹模為基準件，落料凸模刃口尺寸配作。 （1）加工方法的確定。根據(jù)模具及工件形狀特點，此模具宜采用分別制造法。 （2）工作零部件刃口尺寸計算 單位：mm 尺寸 分類 尺寸 轉換 計算公式 結果 沖孔凸模 0.9 6.9 3 1.5 落料凹模 2.1 7 21 6 中心距 2 4 主要零部件的設計 4.1 工作零部件的結構設計 （1）凹模厚度 ：H = Kb （≥15mm） 其中：b——凹模刃口的最大長度尺寸為 21mm； K ——系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查沖壓手冊表2.9.5。 H = 0.3 × 21 = 6.3mm≤15mm 凹模邊壁厚：c=（1.5～2）H =22.5～30mm 取凹模厚度 H=15mm，壁厚C取30mm。 凹模板邊長： L=21+2×30 mm=81mm 凹模板邊寬：B= b1+2c=6+2×30=66 mm （送料方向） 其中：b——凹模刃口的最大寬度尺寸為 6mm； 根據(jù)工作圖樣，在分析手里情況及保證壁厚強度的前提下，取凹模長 度 為100mm，寬度為80mm ，所以凹模輪廓尺寸為100mm×80mm ×15mm （１）沖孔凸模。長度為：L=凹模+固定板+t=33mm 　　（２）凸凹模。L=h1+h2+t+h=51.4 　其中： h1--彈性卸料板厚度； 　h2--凸凹模固定板厚度； 　t—為材料厚度； 　 h--卸料板與固定板之間的安全高度； 4.2 定位零件的設計 結合本套模具的具體結構，考慮到工件的形狀，設置一個Ф2mm的固定導料銷。 （1） 卸料板設計。卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為15mm，材料為45鋼，淬火硬度為40~45HRC。 （2） 卸料螺釘?shù)倪x用。卸料板采用4個M10的螺釘固定，長度為 L=h1+h2+a=55 式中：h1—橡膠的安裝高度； h2—卸料板工作行程； a—凸凹模固定板厚度。 4.3 模架及其它零部件設計 該模具采用中間導柱模架，這種模具架的導柱在模具中間位置，沖壓時可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，差標準木架數(shù)據(jù)，選擇模架規(guī)格如下： 導柱：d(mm)×L(mm)為Ф20×130，Ф22×130。 導套：d(mm)×L(mm)×D(mm)為Ф20×70×28，Ф22×70×28. 上模座厚度H上取mm，下模座厚度H下mm，上墊板厚度H墊取mm， 則該模具的閉合高度H閉為 H閉=H上+H下+H墊+L+H+h=151.4 其中：L—凸模高度，mm； H—凸凹模高度，mm； h—凸模沖裁后進入凸凹模的深度，mm； 5 模具裝配圖 運用Auto CAD軟件，按照上述幾章設計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖?？傃b配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號的圖紙繪制。圖樣幅面應符合國家(GB4457.1-84)。 先繪制裝配草圖，經指導老師認可，才進行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴格按照國標制圖標準繪制。 裝配圖應用足夠說明模具構造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應對應繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸以及裝配保證的有關尺寸和精度。畫出排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術要求。裝配結構圖如圖： 6 沖壓設備的選取 通過校核，選擇開始壓力機 Jc23-40能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下。 公稱壓力： 40KN ；滑塊行程： 40mm ； 滑塊行程次數(shù)： 200 次∕min; 最大閉合高度： 160mm ; 封閉高度調節(jié)量： 35mm ; 工作臺尺寸（前后、左右）： 280mm ×180mm； 工作臺板（厚度）：35mm ； 模柄孔尺寸（直徑、深度）：Ф30 mm×50mm ； 滑塊底面尺寸（前后、左右）：460mm× 650mm ； 7 工藝卡 工序號 工序內容 工序圖 設備規(guī)格 模具形式 1 落料沖孔 JC23-40 正裝復合模 結論 通過對導電片的設計，對常用沖壓在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了沖壓成型模具的結構特點及設計計算方法，對獨立設計模具具有了一次新的鍛煉。在模具制造的加工工藝，來編寫加工工藝卡片。 在設計過程充分利用了各種可以利用的方式，同時在反復的思考中不斷深化對各種理論知識的理解，在設計的后一階段充分利用CAD軟件、等等，新的工具的利用，大在提高了工作效率。 模具CAD技術是模具傳統(tǒng)設計方式的革命，大大提高了設計效率，尤其是系列化或類似沖壓模具設計效率更為提高。 總之，通過畢業(yè)設計的又一次鍛煉完全清楚：充分利用CAD技術進行設計，在模具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時在實際中不斷的積累經驗，以設計出價廉物美的模具。 致謝 在近半個月的努力之后，我的課程設計終于完成了。在這幾個月的設計過程中，我遇到了許多的問題，得到了老師和同學的大力幫助，尤其是羅海泉老師，他的耐心教導及指點給予了我極大的幫助。在此，對羅老師的教誨表示衷心的感謝。 在這次模具設計課題中，有一定的繪圖工作量。因此，我有不少的圖紙需要老師來指導和檢查。每次答疑時，老師更是仔細、耐心。認真的檢查我的圖紙的每個細節(jié)，指出其中的錯誤和不足之處，給我提出很好的改進方案。由于我們不能每時每刻找老師答疑，經常與同學進行討論，他們的指點也給我很大的幫助。 最后，由衷的感謝老師的悉心指導和熱忱鼓勵，還要感謝幫助過我的同學們。 參考文獻 [1] 任海東、蘇君. 《冷沖壓工藝與模具設計》.鄭州：河南科學技術出版社2007 [2] 王麗霞、愈佳芝.《計算機繪圖》.鄭州：河南科學技術出版社2006 [3] 劉家平.《機械制圖》.鄭州：河南科學技術出版社2006 [4] Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. 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