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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
墊片冷沖壓模具設(shè)計(jì)
學(xué)
姓 名
班 級(jí)
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
系 部
指導(dǎo)老師
完成時(shí)間 2016 年 10 月 22 日至 2016 年 12月 22 日
摘 要
隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，原有的商品已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的所需。然而在許多的物品中，在制造過程中不少都需要用到模具制造才能夠加工成為一個(gè)完整的商品。因此，模具的發(fā)展與人們的生活是密不可分的，我們利用模具生產(chǎn)加工各式各樣的零件,產(chǎn)品來(lái)滿足人們的生活需求，模具行業(yè)的發(fā)展讓我們的生活更加多姿多彩。此次我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出一套模具來(lái)完成對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)的總結(jié)。由于材料,特性不同，生產(chǎn)所用的設(shè)備也不同，模具也多種多樣，但廣泛應(yīng)用的有冷沖壓模,塑料模,玻璃成型模,鍛造模等，其中冷沖壓模，塑料模的應(yīng)用最為廣泛，其要求也相對(duì)較高。
隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)品質(zhì)也不斷提高，所以沖壓產(chǎn)品要求也越來(lái)越多，多品種，小批量，精密，大型，更新快等特點(diǎn)越來(lái)越明顯?，F(xiàn)在，沖壓模效率越來(lái)越高，精密度越來(lái)越高，壽命也更加長(zhǎng)久。當(dāng)然，隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展進(jìn)步，模具行業(yè)也在不斷追求進(jìn)步，正由人工進(jìn)行設(shè)計(jì)，用機(jī)械進(jìn)行加工向計(jì)算機(jī)用來(lái)繪制圖形進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，數(shù)控控制加工而轉(zhuǎn)變。
在此次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)中使用了CAD,u g等畫圖軟件進(jìn)行零件和裝配圖形的繪制，使用了數(shù)控機(jī)床加工，電火花線切割等加工方式進(jìn)行裝配零件的加工，本次設(shè)計(jì)是一次對(duì)大學(xué)之中所學(xué)內(nèi)容的集中整理和全方位運(yùn)用。
在此次模具設(shè)計(jì)中，由題目的名稱可知，先對(duì)設(shè)計(jì)的沖壓件進(jìn)行零件分析，得出的結(jié)論為普通模具的精度就可以滿足需求。再?gòu)牧慵男螤?，尺寸，?shù)量等情況選擇進(jìn)行加工的方案，得出使用沖孔落料倒裝復(fù)合模，設(shè)計(jì)主要介紹了工藝的計(jì)算，凹凸模的設(shè)計(jì)及其它各種裝置的設(shè)計(jì)等方面。
關(guān)鍵詞：冷沖模、CAD、u g、零件圖形、裝配圖
目錄
前言……………………………………………………………………1
第1章 沖裁工藝設(shè)計(jì)………………………………………………2
1.1 沖壓件的工藝分析……………………………………………2
1.2 沖壓方案的確定………………………………………………2
第2章 沖裁件的排樣和工藝計(jì)算…………………………………3
2.1 排樣方式………………………………………………………3
2.2 確定搭邊值……………………………………………………3
2.3 送料步距S和條料寬度B的計(jì)算……………………………3
2.4 計(jì)算材料利用率………………………………………………3
2.5 排樣圖…………………………………………………………3
2.6 沖壓力的相關(guān)計(jì)算……………………………………………3
2.7 壓力中心的計(jì)算………………………………………………4
第3章 刃口尺寸的計(jì)算………………………………………… 6
3.1 刃口尺寸的計(jì)算………………………………………………6
第4章 模具主要零件設(shè)計(jì)…………………………………………7
4.1 工作零件設(shè)計(jì)…………………………………………………7
4.2 設(shè)計(jì)卸料裝置…………………………………………………8
4.3 設(shè)計(jì)定位零件…………………………………………………9
4.4 設(shè)計(jì)固定板和墊板……………………………………………10
4.5 設(shè)計(jì)推件裝置…………………………………………………12
4.6 設(shè)備的選用……………………………………………………14
第5章 模具裝配圖…………………………………………………16
結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………17
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………18
前言
在工業(yè)巨輪的航行進(jìn)程中，模具是一種不可或缺的的工藝裝備，它在我們的生活用品，航空航天，航海遠(yuǎn)洋，軍需用品等方面發(fā)揮著必不可少的作用。模具制造可以提高工作的效率，節(jié)約材料，降低物品的成本，而且在質(zhì)量要求方面可以得到一定的保證，所以，在汽車,飛機(jī),船,玩具,儀器,電器和日常需求品等產(chǎn)品的部件中不少零件都采用模具制造加工。隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷提高，產(chǎn)品種類和數(shù)量的不斷增加，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，并且對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì),外觀,使用不斷有新的需求,所以對(duì)模具質(zhì)量的要求也不斷增高?，F(xiàn)代各行各業(yè)，都有模具的影子，如果模具設(shè)計(jì)與制造的行業(yè)水平落后或止步不前，就會(huì)造成產(chǎn)品品質(zhì)不過硬，必將影響其他行業(yè)產(chǎn)品的進(jìn)步與發(fā)展，從而影響到國(guó)家經(jīng)濟(jì)前進(jìn)的腳步。因此，模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)中的地位是不可撼動(dòng)，無(wú)可厚非。
在正常溫度下，壓力機(jī)通過模具對(duì)所選材料進(jìn)行壓合，然后材料變形，或分離掉落，從而得到所需要的尺寸和性能的零件。因沖壓大多是在常規(guī)室溫下進(jìn)行加工，不需要進(jìn)行預(yù)熱，加熱，所以又叫做冷沖壓。目前國(guó)內(nèi)沖壓設(shè)備多為傳統(tǒng)的設(shè)備，主要由機(jī)械壓力機(jī)，液壓機(jī)等。沖壓所用的原材料多為金屬材料，主要有板料，管材，線材，帶料等，其中板料所用最多。相對(duì)機(jī)械加工而言，沖壓加工的材料利用率相對(duì)較高，耗能較少，成本比較低，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)超機(jī)械加工，操作更加方便，所生產(chǎn)得產(chǎn)品尺寸精度更加符合標(biāo)準(zhǔn)，不易變形，并且可以加工出其他方法不易加工或加工不了的零件。所以在機(jī)械制造業(yè)，生活用品行業(yè)，運(yùn)輸業(yè)中得到大量的輔助應(yīng)用。據(jù)有關(guān)報(bào)表顯示，在儀器,儀表,汽車制造等行業(yè)中，66%~70%的零件是沖壓而成；在電子設(shè)備中，85%的零件是沖壓件；在全球，60%~74%鋼材質(zhì)的板料，是通過沖壓工序完成的。
第1章．沖裁工藝設(shè)計(jì)
1.1沖壓件的工藝分析
圖1零件
圖2
如圖2所示的墊片結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，圖形對(duì)稱，是由多個(gè)圓剪切形成，各個(gè)轉(zhuǎn)角的位置都有圓弧過渡，圓弧的尺寸為R1，零件的最窄寬度為13mm，當(dāng)材料所用的厚度是2mm的時(shí)候，經(jīng)過查表可知，復(fù)合凹凸模所能用最小的壁厚為5mm；圖中為標(biāo)注的尺寸公差全部按IT14級(jí)選取，所以該墊片精度要求不高；材料為20，材料厚度t=2mm，沖裁的工藝性相對(duì)較好。經(jīng)過多方面分析，該零件沖裁工藝性良好。
1.2沖壓方案的確定
該零件的制作過程運(yùn)用沖孔和落料兩個(gè)基本工序，因此可以分析出3種工藝方案。
方案一：先進(jìn)行落料，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：先進(jìn)行沖孔，再落料，運(yùn)用連續(xù)模的方式生產(chǎn)。
方案三：落料，沖孔一起完成，因?yàn)樗铔_裁零件的精度要求普通，所以采用倒裝復(fù)合模進(jìn)行加工。
一方案所用的模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是要用兩套模具才能完成該零件加工，生產(chǎn)的效率不高，另外兩道工序不進(jìn)行同時(shí)加工，定位不準(zhǔn)確，生產(chǎn)的產(chǎn)品精度不符要求。二方案只需要一套模具，生產(chǎn)效率不低，沖裁精度較好，模具結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，維修，制造耗時(shí)耗力。三方案也只用一副模具，效率較高，精度能夠達(dá)到要求，但需要模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。用過三種方案的對(duì)比，根據(jù)實(shí)際情況需求，決定采用三方案進(jìn)行生產(chǎn)加工。
第2章．沖裁件的排樣與工藝計(jì)算
2.1排樣方式
從該沖裁件的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和技術(shù)要求考慮，以提高材料的利用率為目的，決定采用有廢料斜排的排樣方法。
2.2確定搭邊值
由查表知：工間搭邊值，側(cè)搭邊值。
2.3送料步距S和條料寬度B的計(jì)算
=mm
零件在垂直送料方向最大值為48.7mm，△=0.6mm由查表而得，條料是由剪板方法得到。
2.4計(jì)算材料利用率
(1487-63.585)/(53.7x43.2)=61.4%
2.5排樣圖
圖3
圖4排樣圖
2.6沖壓力的相關(guān)計(jì)算
零件的模具結(jié)構(gòu)為：使用彈性卸料，沖孔產(chǎn)生的廢料向下推出。
2.6.1沖裁力
沖裁力由落料力和沖孔力組成，
落料力: （L=154.4mm查表知=350MPa）
沖孔力: （L=28.26mm查表知=350MPa）
沖裁力:
2.6.2卸料力
卸料力： （查表知）
2.6.3推件力
推件力： （，查表知 ，h是凹模直壁的高度）
2.6.4沖壓力
沖壓力：
2.7壓力中心的計(jì)算
圖5
在如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy中將圖形分為,,, ,五段，沖壓件關(guān)于x軸對(duì)稱，所以。計(jì)算各段壓力中心，。
求得壓力中心坐標(biāo)為（-4.27,0）
第3章．刃口尺寸的計(jì)算
由圖樣知，沖壓件外形為落料，把凹模作為基準(zhǔn)，里面的孔是沖孔；把凸模作為基準(zhǔn)，因外形較復(fù)雜，所以用配做加工，其余板和凹凸模用電火花線切割加工。
由于圖中并未注明公差尺寸，按IT14級(jí)查表，
可知：，,9→,。
3.1刃口尺寸的計(jì)算
落料凹模和凹凸模都用配作加工，由于落料凹模刃口使用過多磨損后尺寸都有所增大，所以有關(guān)計(jì)算如下：
沖裁件尺寸
零件的工藝 尺寸
參考公式
凹模尺寸
備注
取x=0.5，
R30
查表可知，，，凹凸模的外形刃口尺寸和凹模實(shí)際刃口尺寸進(jìn)行配合加工，保證間隙值為，沖孔凸凹模進(jìn)行單獨(dú)加工，不與凹凸模一起加工
可知，工藝尺寸為，工件精度取x=0.5
沖孔凸模尺寸：
沖孔凹模尺寸：
第4章．模具主要零件設(shè)計(jì)
4.1工作零件設(shè)計(jì)
4.1.1落料凹模設(shè)計(jì)
由經(jīng)驗(yàn)公式，由于需要安裝推件塊，所以?。话寄１诤?，取。凹模外形尺寸為
圖6
圖7落料凹模
4.1.2沖孔凸模設(shè)計(jì)
沖孔凸模的結(jié)構(gòu)為階梯式，高度為50mm，該凸模與配做的固定板采用配合
圖8
圖9沖孔凸模
4.1.3凸凹模設(shè)計(jì)
凹凸模采用直通式結(jié)構(gòu)，使用線切割加工
圖10
圖11凹凸模
4.2設(shè)計(jì)卸料裝置
4.2.1設(shè)計(jì)卸料板
卸料板的形狀和凹模一樣，厚度為10mm，材料用45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC42~45,同凹凸模的單面間隙為0.15mm
圖12
圖13卸料板
4.2.2選擇卸料螺釘
卸料板上設(shè)計(jì)4個(gè)M8的卸料螺釘，螺釘擰緊后，卸料板應(yīng)比凹凸模端面高出左右。當(dāng)高度低于0.5mm，用薄墊片安裝在卸料板和螺釘之間進(jìn)行加高，以便符合要求。
4.2.3選擇卸料彈簧
通過計(jì)算沖壓模具的結(jié)構(gòu)和卸料力的大小，選用彈簧的數(shù)量n=6，經(jīng)過計(jì)算，每根彈簧卸料力為:
由預(yù)壓力，彈簧總壓縮量，查彈簧的特性曲線和規(guī)格，預(yù)選彈簧直徑D=40mm，彈簧鋼絲直徑d=6mm。
4.3設(shè)計(jì)定位零件
由于該零件送料使用的是條料，運(yùn)用如圖14所示的導(dǎo)料銷和擋料銷對(duì)條料的方向和送進(jìn)步距進(jìn)行控制。兩種銷的尺寸都是一樣的，并且都安裝在卸料板上，使用浮動(dòng)式進(jìn)行安裝
圖14
圖15導(dǎo)（擋）料銷
4.4設(shè)計(jì)固定板和墊板
4.4.1設(shè)計(jì)固定板
固定板材料用45鋼，表面進(jìn)行防銹處理，厚度為
圖16
圖17凹凸模固定板
圖18
圖19沖孔凸模固定板
4.4.2墊板設(shè)計(jì)
由于沖孔凸模和凹凸模端部的單位壓力較大，所以墊板材料也用45鋼
圖20
圖21上墊板
圖22
圖23下墊板
4.5設(shè)計(jì)推件裝置
4.5.1推板
推板材料用45鋼，結(jié)構(gòu)尺寸如下
圖24
圖25推板
4.5.2推桿
推桿材料45鋼，進(jìn)行熱處理HRC42~45
圖26推桿
4.5.3打桿
圖27打桿
4.5.4推料器
圖28
圖29推料器
4.6設(shè)備的選用
4.6.1該模具使用后側(cè)導(dǎo)柱模架，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)模架
模架規(guī)格：
模架： GBT2861.3--90
上模座： GBT2855.5--90
下模座： GBT2855.6--90
導(dǎo)柱： GBT2861.1--90
導(dǎo)套： GBT2861.6--90
4.6.2壓力機(jī)的選用
經(jīng)過前文大量的計(jì)算可知，壓力機(jī)經(jīng)過篩選查找可選用J23-25型,該壓力機(jī)的最大的封閉高度為，設(shè)計(jì)的模具閉合高度為，小于選用的壓力機(jī)，所以J23-25可以使用。
第5章.模具裝配圖
圖31裝配圖
結(jié)束語(yǔ)
此次畢設(shè)計(jì)是大學(xué)生活的最后一節(jié)，是對(duì)三年大學(xué)學(xué)習(xí)生活所學(xué)知識(shí)的一次梳理，匯總。通過本次的設(shè)計(jì)使我們對(duì)模具設(shè)計(jì)有一個(gè)整體的了解。就我自己而言，通過這次的設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多的知識(shí)，注意到了許多原來(lái)不曾注意到的細(xì)節(jié)，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)有了深刻的認(rèn)識(shí)，使平常學(xué)的理論變?yōu)榱藢?shí)踐，使我感受頗深。
1.任何模具設(shè)計(jì)不僅僅是畫圖就可以的，所有所學(xué)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課都是所必須的。他們是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，沒有它們，一張圖紙解決不了問題。由于平時(shí)所學(xué)不深，遺忘等，在本次的設(shè)計(jì)中多次都需要回到原來(lái)的課本，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。
2.模具設(shè)計(jì)單單有理論是不夠的，以前的學(xué)習(xí)中，多數(shù)是純理論的學(xué)習(xí)，并沒有整體進(jìn)行過設(shè)計(jì)。從而使實(shí)踐理論脫節(jié)，把模具設(shè)計(jì)理解得過于簡(jiǎn)單。在此次設(shè)計(jì)中，這種缺點(diǎn)暴露無(wú)遺，對(duì)設(shè)計(jì)造成了很大影響。設(shè)計(jì)要面向企業(yè)，面向市場(chǎng)，不是隨便設(shè)計(jì)。
3.設(shè)計(jì)要有實(shí)用性，安全性。在設(shè)計(jì)過程中，要從操作者的角度進(jìn)行思考，要方便，安全。另外，要進(jìn)行成本問題的考慮，在設(shè)計(jì)過程中盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。
4.電腦繪制是設(shè)計(jì)中必不可少的一部分，在設(shè)計(jì)中，由于零件的復(fù)雜性，特殊性，很多部件都需要使用軟件繪制。并且電腦繪制尺寸精確，方便快捷，對(duì)模具產(chǎn)業(yè)有不可或缺的作用。
5.在設(shè)計(jì)中要足夠認(rèn)真，態(tài)度決定一切。模具是種追求精確的產(chǎn)品，一個(gè)小的疏忽，可能就會(huì)造成設(shè)計(jì)的不成功。只有認(rèn)真，勤學(xué)，謙虛，好問，實(shí)事求是，才能設(shè)計(jì)出好的，完整的模具。
即將畢業(yè)的我們，在實(shí)習(xí)期間，可能會(huì)遇到各種各樣的問題。作為一個(gè)新的員工，很多我們并不是很清楚，這就需要我們我們平時(shí)所學(xué)的知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)去解決它。并且隨著科技的發(fā)展，一些質(zhì)量好的性能強(qiáng)的，效率高的，耗能少的，價(jià)格更加低的產(chǎn)品將越來(lái)越多。在這個(gè)時(shí)候，就會(huì)有老的產(chǎn)品淘汰。所以我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計(jì)思想觀，加強(qiáng)模具設(shè)計(jì)學(xué)的學(xué)習(xí)，增加自己的知識(shí)儲(chǔ)備量，以使自己達(dá)到社會(huì)的需求。
致謝：特別感謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予本人幫助的老師和同學(xué)，同時(shí)感謝高老師對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和審核。
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