3399 手柄沖孔—落料級進模設(shè)計,手柄,沖孔,落料級進模,設(shè)計
河南機電高等?？茖W(xué)校畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文論文題目：沖孔—落料級進模系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 模具 032 班 學(xué)生姓名 呂紅偉 學(xué) 號 0312222 指導(dǎo)教師 于智宏 2006 年 05 月 13 日表格清單表格清單表 6—1 模具零件材料選用表……………………………………27表 7—1 模具裝配順序……………………………………………28 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 學(xué) 生 姓 名 : 呂紅偉 學(xué) 號: 0312222 設(shè)計(論文) 題目：沖孔—落料級進模 起 迄 日 期: 2006 年 04 月 13 日~ 05 月 14 日 指 導(dǎo) 教 師: 于智宏 發(fā)任務(wù)書日期: 2006 年 03 月 10 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源及應(yīng)達到的目的：工 件 簡 圖名 稱 ： 手 柄材 料 ： 45鋼料 厚 ： 2.02．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：（1）工藝分析、排樣設(shè)計（2）工藝方案的確定（3）工藝計算（4）沖裁力與壓力中心的計算，初選壓力機（5）模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定（6）主要工作機構(gòu)的設(shè)計和主要工作機構(gòu)的設(shè)計（7）模具的裝配及調(diào)試所在專業(yè)審查意見：負責(zé)人： 年 月 日系部意見：系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué)生姓名： 呂紅偉 學(xué) 號： 0312222 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 設(shè)計(論文) 題目： 落料—沖孔—級進模 指導(dǎo)教師： 于智宏 2006 年 5 月 8 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500 字左右（本科生 200 字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))：文 獻 綜 述在進行畢業(yè)設(shè)計之前，必須做好一切準備工作，而收集有關(guān)設(shè)計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設(shè)計工作開始時，只有對課題研究的內(nèi)容有了，充分地了解，才會有設(shè)計目的和方向；所以收集、查閱有關(guān)文獻資料是必要的。在設(shè)計之前首先應(yīng)該對國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解，以便在設(shè)計過程中能夠正確、合理地設(shè)計出一套模具。下面就先分析一下國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀。1.隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具也正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場的變化，隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正在由手工設(shè)計、依靠工人的經(jīng)驗和常規(guī)的機械加工技術(shù)向計算機輔助設(shè)計（CAD） 、數(shù)控加工中心進行切削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花等為核心的計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢如下詳述：1）.CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用： CAD/CAM 是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設(shè)計與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與模具的設(shè)計與制造加工的過程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。2）.模具標準件：模具的標準化對縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國的模具標準化程度達到 30%以下，而國外先進國家達到 70%—80%左右。這樣，不僅有利于國內(nèi)的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國際化發(fā)展。3）.模具的制造精度：國外的制造水平能夠是制造公差達到 0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達到 Ra 0.0002 mm 以下（花 10 以上） ；我國的制造水平可以是制造公差達到 0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達到 Ra0.00160.0008 mm（花 7—8） 。由此可見，如今模具技術(shù)的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國在這方面的技術(shù)與國外先進國家還有很大的差距。4）.模具的使用壽命：國外的沖壓模具的使用壽命， （合金鋼制模）500—1000 萬次，（硬質(zhì)合金制模）2 億次；我國的沖壓模具的使用壽命分別為：100—400 萬次，6000—1 億次。模具的使用壽命的加長就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產(chǎn)效益。5）.模具的加工制造設(shè)備：國外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線切割，電火花，化學(xué)腐蝕等先進的設(shè)備，大大地提高了模具的制造周期。2.我國的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進入 21 世紀，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設(shè)計與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復(fù)雜，高效，長壽命的模具，并且能夠出口到國外，打開國外的市場。但是，目前我國的沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝，模具標準化，模具設(shè)計，模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導(dǎo)致我國的模具在壽命，效率，加工精度，生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。因此這就需要我們努力去研究，推動我國模具業(yè)的發(fā)展。3.在查閱、收集有關(guān)資料的時候，不僅使我對模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、模具的設(shè)計與制造技術(shù)等有了更多，更全面地了解；而且收集到了許多有關(guān)本課題的研究，與本課題相關(guān)、相似的東西，查找各種有關(guān)模具設(shè)計與制造方面的經(jīng)驗公式，和經(jīng)驗數(shù)據(jù)；通過查閱資料和文獻能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)習(xí)到的理論知識，與實際生產(chǎn)當中的實例相結(jié)合去更好地成設(shè)計任務(wù)；并且使我在課程設(shè)計上有了更多的設(shè)計思路，也有了更多的考慮空間，同時也使我在設(shè)計的過程中能夠從多方面地去考慮問題——模具設(shè)計的合理性及對設(shè)計好的模具在工作過程中可能會出現(xiàn)的問題及解決辦法。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）：（1）查閱相關(guān)資料，撰寫開題報告----1.5 周；（2）進行各種工藝計算----3 周；（3）根據(jù)計算結(jié)果，繪制裝配圖，并繪制非標準件零件圖----2 周（4）撰寫畢業(yè)說明書，編制加工工藝卡。----1 周 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1．對“文獻綜述”的評語：本綜述具有一定的廣度，說明作者在撰寫的過程中查閱了大量的相關(guān)文獻，對目前先進的工藝進行了調(diào)查研究，并針對課題進行初步分析，提出了可行的設(shè)計方案。2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：查閱資料充分，研究思路新穎，能達到預(yù)期的設(shè)計目的。指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見：負責(zé)人： 年 月 日第 1 頁 共 32 頁 1手柄沖孔—落料級進模設(shè)計緒論一.冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的地位模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度。使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的扎制剛板或剛帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高質(zhì)量好重量輕成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用怒局成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產(chǎn)率已達到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計，飛機汽車拖拉機電機電器儀器儀表等產(chǎn)品，游 60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車手表洗衣機電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，有 90%左右的零件是用模具加工出來的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。二.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀1.國內(nèi)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀1.1現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，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，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛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)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年許多模具企業(yè)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。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。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。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)。經(jīng)過多年的努力，第 2 頁 共 32 頁 2在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)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。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件，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 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。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)用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。1.2未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、“價格低”的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。(4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)第 3 頁 共 32 頁 3選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術(shù)。(7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。2.國外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀由于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前國內(nèi)外制造業(yè)廣泛地采用了無切削、少切削加工工藝，如精密沖壓、精密鍛造、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓及等溫超塑成形等新工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝。模具作為主要的成形工具，已成為一種重要的加工裝備。家用電器行業(yè)約 80％的零部件、機電行業(yè)約 70％的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。 一種中型載重汽車的改型，需要 4000 套模具，重達 2000 多噸。生產(chǎn)一種型號的照相機，需要 500 套模具，在很多行業(yè)中，模具費用已經(jīng)占產(chǎn)品成本的15％～30％。因此，工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的改進、生產(chǎn)率的提高、成本的降低、產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，在很大程度上取決于模具的制造精度和質(zhì)量、制造周期、生產(chǎn)成本、使用壽命等因素。隨著全球經(jīng)濟一體化進程加快，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中所發(fā)揮的作用越來越明顯，機械電子、汽車、輕工、建材和國防工業(yè)等部門都大量采用模具進行生產(chǎn)，并提出越來越高的要求。模具工業(yè)已成為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，模具技術(shù)水平的高低與產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力有密切關(guān)系，它成為衡量一個國家工業(yè)水平高低的重要標志之一。20 世紀 80 年代以來，日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家，模具工業(yè)的產(chǎn)值超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。當前模具工業(yè)發(fā)展有兩個特點：一是要縮短制模周期、降低制模成本。由于人們對工業(yè)晶的品種、數(shù)量和質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短，而且多品種小批量生產(chǎn)較多，因此對模具制造提出了嚴格的要求。二是模具向大型化、復(fù)雜化、精密化和自動化發(fā)展。模具制造要求越來越高，制造工藝越來越復(fù)雜。為了降低模具生產(chǎn)成本，增加效益，保證質(zhì)量，在采用先進設(shè)備和制造工藝的同時，必須采用多種工藝措施盡量延長模具使用壽命。其中合理選用模具材料，采用先進的熱處理和表面強化工藝，不斷推廣應(yīng)用新材料就是一個主要的方面。第 4 頁 共 32 頁 4模具鋼是制造模具的主要材料。盡管模具材料品種繁多，但是模具鋼在模具制造業(yè)中使用最多，是模具工業(yè)最重要的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，模具鋼的發(fā)展也極為迅速。世界各國都把模具鋼分類于合金工具鋼中，其產(chǎn)量已占合金工具鋼產(chǎn)量的 70％一 80％。落料沖孔級進模設(shè)計工件名稱：手柄生產(chǎn)批量：大批量材料：45 號鋼厚度：2.0mm工件簡圖：圖 1 工件簡圖第 5 頁 共 32 頁 51 工藝分析、排樣設(shè)計1.1 工件的工藝性分析圖示零件材料為 45 號鋼板，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。手柄外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚 2.0mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。手柄沖孔的工藝性：大小為 φ5mm 和 φ8mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求，模具精度取 IT9 級即可。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。1.2 排樣設(shè)計（1）確定零件的排樣方案設(shè)計模具時，條料的排樣很重要。手柄零件具有一頭大一頭小的特點，單向排列時材料的利用率低，采用對排（圖 2 所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。為了避免制作兩套凸模和凹模零件，降低模具的制造成本，采用調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖壓，條料完成一個方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn) 1800，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。（2）條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 2.5mm 和 3.5mm。送料步距如圖 2 所示B=32+16+2.5+2.5=53 mm條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由 b-Δ =〔D+2a +c1〕 - ΔD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 135mm。第 6 頁 共 32 頁 6導(dǎo)尺間距離的計算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計算得導(dǎo)尺間距離為 136 mm。材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用 1000 mm×2000 mm×2.2 mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 2000mm ×135 mm 規(guī)格條料 7 條，材料剪切利用率達 94.5%。由一個步距的材料利用率通用計算公式： = ?%10?BsnA式中 A—一個沖裁件的面積，A 2653.66mm2;?n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; s—步距， mm得 = =74.2%?%10356.2?第 7 頁 共 32 頁 72 工藝方案的確定2.1 工藝方案的確定手柄零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——沖孔。方案二：沖孔落料復(fù)合模。方案三：沖孔落料級進模。第 8 頁 共 32 頁 8圖 2 工件排樣圖方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度較大成本高，還有模具對壓力機噸位要求較方案一和三都高。方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜成本較低，壓力機噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。手柄零件大端 φ5mm 的孔與 R16mm 的外圓及 φ8mm 的孔之間的距離為3.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（3.2mm） （1） ，可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、落料級進模。復(fù)合模模具制造難度大，并且沖壓后產(chǎn)品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，因此選用級進模更為合理。第 9 頁 共 32 頁 93 工藝計算3.1 工作零部件的計算由于制件結(jié)構(gòu)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。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dap=（d+x△） -δp 0 凹模尺寸dd=(d+x△+Z min)0+δ式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，查表 2-30[1]得：IT14 級時 x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm（1）沖裁 φ5mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計算凸模尺寸 由表 2-10[1]查得△=0.3dap=（d+x△） -δp 0 =(5+0.5×0.30)0-0.02 =5.150-0.02凹模尺寸由表 2-23[1]得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(5+0.5×0.30+0.26)0+0.02 =5.410+0.02（2）沖裁 φ8mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.36第 10 頁 共 32 頁 10dap=（d+x△） -δp 0 =(8+0.5×0.36) 0-0.02 =8.18 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(8+0.5×0.36+0.26) 0+0.02=8.440+0.02（3）外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，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(shè)備的精度要求。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：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凹模磨損后會減小的尺寸------- 第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△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：C j=(Cmin+0.5△)? 0.125△其落料凹模的基本尺寸計算如下：圖 3（a） 凹模尺寸示意圖第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax-x△) =(8-0.5×0.43) =7.785??25.0 43.025??1.0?A2=(Amax-x△) =(16-0.5×0.62) =15.69 .0 6.06.0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 7.785mm，15.69mm，不必標注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.26。第 11 頁 共 32 頁 11圖 3（b）凸模尺寸示意圖4 沖裁力與壓力中心的計算，初選壓力機4.1 沖裁工序總力的計算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖四個 φ5mm 孔的力 P1、沖 φ8mm 孔的力 P2，落外型料的力 P3，向下推出φ5mm 沖孔廢料的力 P4，向下推出 φ8mm 孔廢料的力 P5，向下推出工件的力P6。由彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機提供的，故用計算在內(nèi)，沖裁φ5mm，φ8mm 及工件外形后卸條料的力分別為 P7、P 8、P 9?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：P=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強度 (MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便第 12 頁 共 32 頁 12計算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊 [1]表 8—7 得 45 鋼的 σ b=600MPaP1=4×5π×2.0×600=25.12kNP2=8π×2.0×600=30.14kN由于 L3= 3601958arcsin2895216958arcsin3602 ???? ??????=268.7mm則：P 3=268.7×2.0×600=322.4kN推件力 Pt=nKtPKt—推件力系數(shù), Kt=0.055n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查手冊 [2]表 2—40 可得和 h=6mm,故 n=3 如圖 4 所示：圖 4 沖孔凹模示意圖P4= =7.64kN29.605.3?P5= =3.06kN18第 13 頁 共 32 頁 13P6=3×0.055×198.1=32.69kN卸料力 根據(jù)經(jīng)驗公式得P =0.03P 卸P7 =0.03×46.29=1.39 kNP8 =0.03×18.52=0.56 kNP9 =0.03×198.1=5.95 kN工序總力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 =25.12+30.4+322.4+7.64+3.06+32.69+1.39+0.56+5.95=429.1KN4.2 彈性橡膠板的計算。本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個部分組成：凸模修模量 5mm；凸模凹進卸料板 1mm；公件厚度 2.2mm；凸模沖裁后進入凹模 2mm；以上四項長度之和就是橡膠板的工作行程 S 工作 ；即S 工作 =（5+1+2.2+2）mm=9.2mm取壓縮量為自由高度的 0.3 則橡膠的自由高度為:H 自由 = = =30.7mm3.0工 作 29由上面計算可知：P 卸 = P7+ P8+ P9=1.39+0.56+5.95=7.9KN預(yù)壓縮量取 15%，由圖 1-17 可查出 P=0.5MPa，此時橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式 1-2 計算橡膠板所需的面積。則A= = =15800 =158PF5.01973?2m2c結(jié)合模具的實際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度 H 自由 與直徑 D之比需要滿下式：0.5 5.1DH?自 由橡膠板的自由高度為 30.7mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個厚度時應(yīng)考慮到每加厚 1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為 158,分為 4 塊，每個用螺釘安裝在一塊，每個卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔2cm第 14 頁 共 32 頁 1413mm。四塊橡膠板的厚度無比一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，?影響模具的正常工作，卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40---45HRC。4.3 初選壓力機開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 J23-63 和 J23-100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滑塊底面尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-63 630 130 360 480×710 —— 30 80J23-100 1000 130 480 710×1080 190×21030 604.4 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。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。此為多凸模模具的壓力中心，首先計算大凸模的壓力中心第 15 頁 共 32 頁 15圖 5 (a) 壓力中心計算其壓力中心的步驟 如下：① 按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖 5a）② 在任意距離處作 x-x 軸 y-y 軸③ 分別計算出各線段和圓弧的重心到 x-x 軸的距離 y1, y2, y3, y4 和到 y-y 軸的距離 x1, x2, x3, x4, ④ 大凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離x0= 4321llxl?= =61.4mm94.5267..97. 64.1256.7???到 x-x 軸的距離y0= 4321llyyl?= =0mm??94.5267..97. 0116. ?????⑤ 由于其余三個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為第 16 頁 共 32 頁 16圖 5（b）壓力中心示意圖到 y-y 軸的距離x0= 7654321 llll xxxl ??= 0.152.0.7 04.617.9.9.58 ????=89.8mm到 x-x 軸的距離y0= =7654321 71 llll yyyl ??05.2.1.07.5 05.26)3()4()()6(7.)53(7.1 ?????????=-15.8mm第 17 頁 共 32 頁 175 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在級進模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時第一個工位采用始用擋料銷定位，第二個工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時第一個工位設(shè)置一個始用擋料銷定位（和順沖時的始用擋料銷定位不在同一個位置） ，第二工位靠固定擋料銷定位。送料時廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個導(dǎo)正銷，利用條料上 φ5mm 和 φ8mm 的孔做導(dǎo)正銷孔進行導(dǎo)正，依此作為條料送進的精確定距。4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對角導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹模孔洞中，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 2.0mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。第 18 頁 共 32 頁 186 主要工作機構(gòu)的設(shè)計和主要工作機構(gòu)的設(shè)計6.1 工作零部件的設(shè)計（尺寸、位置、標準與示意圖）工作零部件的設(shè)計（用一個整體的凸模固定板）沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級形式如圖 6 所示：圖 6 沖孔凸模凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：L=h1+h2+h3- h4式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—橡膠板的厚度 ，mmh4—凹進卸料板內(nèi) 1mm第 19 頁 共 32 頁 19圖 7 整體式凹模整體式凹模如圖 7 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，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----凹模孔的最大寬度（mm） ，但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚（mm ） ， 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.20凹模高度 H=KB=0.20×119=23.8mm 取標準值 28mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×28=40mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d, d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 28mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞ 查得螺孔選用4×M8 的螺釘固定在下模座。螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于１６。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用矩形凹模板的周界尺寸為 250×200×28。①沖裁 φ5mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度）小凸模長度 L=20+14-1+30.7=63.7mm由小凸模刃口d=5.15mm第 20 頁 共 32 頁 20可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=63.7mm小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對于圓形凸模 dmin≥ ][4??t式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mmt—沖裁材料厚度，mm—沖裁材料的抗剪強度，MPa?—凸模材料許用強度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =2.95mm 所以承壓能力足夠。][4t310.52?抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）?。蘭ax≤ Fd270?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mmF — —沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤ = =66.57mm 所以長度適宜。d27057.12?選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.15×63.7 凸模固定端面的壓力q =
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