帶雙孔U形槽板-導向板沖裁件模具設具計【沖孔落料拉深級進模沖壓模含18張CAD圖帶工藝卡】

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帶 雙 孔 U 形 槽 板 -導 向 板 沖 裁 件 模 設 具 計 【 沖 孔 落 料 拉 深 級 進 模 沖 壓 模 】摘 要 設計題目為 導 向 板 沖裁模，體現(xiàn)了典型沖裁模的設計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設計意義。通過對該模具的設計，加強了設計者對沖裁模設計基礎知識的理解和運用，為設計更復雜的沖裁模具做好了鋪墊。本設計運用沖裁工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準備；然后計算了沖裁件的沖裁力，便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號；最后分析了沖裁件的特征，便于確定模具的設計參數(shù)、設計要點及卸件裝置。關鍵詞 沖孔—落料復合模 彎曲級進模 沖孔凸模 落料凹模 凸凹模 Guidance board blanking mold design AbstractThe topic for the design is Steering board die design,It has manifested the typical blanking die s design request, the content and the direction, has certain design 'significance.Through the design of the component mold, strengthens the designer’s understand and utilize to the blanking die design basical knowledge,has prepareed for designing more complex blanking die.The design has utilize blanking craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type；then has calculated the blanking strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder.Key word Piercing and blanking Compound Die ， Drawing Progressive Die， Piercing Punch ，blanking die ，Punch and die 目 錄1.設計任務書 ………………………………………………………42.工藝性分析 ……………………………………………………43.工藝方案的確定 ………………………………………………64.排樣設計 ………………………………………………………65.模具結構形式的選擇與確定 ……………………………………76.沖壓力與壓力中心的計算，初選壓力機6.1 沖裁工序總力的計算 …………………………………106.2 初選壓力機…………………………………………………116.3 壓力中心的計算 …………………………………………117.模具主要零件和主要工作機構的設計與標準化7.1 工作零部件的設計與標準化7.1.1 工作零部件的計算 …………………………………117.1.2 工作零部件的設計與標準化 ………………………127.2 定位裝置的設計與標準化7.2.1 固定擋料銷的設計與標準化…………………………147.2.2 導料銷的設計與標準化 ……………………………177.3 標準模架的選用 ……………………………………187.4 卸料裝置的設計與標準化 ………………………………207.5 聯(lián)接件的選用與標準化 …………………………………238.壓力機的校核……………………………………………………249.機械加工工藝卡 ………………………………………………2610.參考文獻 ………………………………………………………3011.總結 ……………………………………………………………3112.致謝 ……………………………………………………………32 0緒 論目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、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。大學三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習其中最后一個實踐環(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。在學校的近三年學習中，已完成了模具專業(yè)教學計劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕，通過畢業(yè)設計的實踐環(huán)節(jié)，進行已學知識的全面總結和應用，提高綜合能力的培訓及擴大模具領域的新知識。畢業(yè)設計其目的在于鞏固所學知識，熟悉有關資料，樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)實際工作能力。通過設計，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計算、零件結構設計、編寫技術文件和閱讀技術文獻等方面受到一次綜合訓練。畢業(yè)設計要達到的具體要求是：1.系統(tǒng)總結，鞏固過去所學的基礎知識和專業(yè)課知識。2. 運用所學知識解決模具技術領域內(nèi)的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓練。3.通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設計和科研的基本過程和基本方法。4.提高和運用與工程技術有關的人文科學，價值工程和技術經(jīng)濟的綜合知識。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)生了巨大的變化，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的發(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。近年來， 1隨著我國經(jīng)濟的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應進入了高速發(fā)展的時期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1995年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億，而2003年已達450億左右，年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計，我國（不含臺灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點已超過20000家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達十多家?？梢灶A見，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復雜、長壽命的模具。同時要求模具設計、制造和生產(chǎn)周期達到全新的水平。我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機遇，無疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。我做的是冷沖壓模具設計，冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當大。不少過去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已經(jīng)被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本?？梢哉f如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質量，降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。在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，我對于模具特別是沖壓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有了零的突破。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，充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設計。在設計的過程中，雖然有一定的困難，但在指導老師的細心指導、同學間的討論和自己的努力下，自信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于我的水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中難免會出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正。 2導向板落料沖孔級進模設計工件名稱：導向板生產(chǎn)批量：中批量材料：Q195厚度：1mm工件簡圖見圖 1圖 1 導向板1.工藝性分析圖示零件材料為 Q195，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。外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚 1mm，外形復雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：φ4.1 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， 3按慣例取 IT14 級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求。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)。2.排樣設計2.1 確定零件的排樣方案設計模具時，條料的排樣很重要。導向板零件具有對稱的特點，單向排列時材料的利用率較高（圖 2 所示）,可以提高材料的利用率，減少廢料。圖 2 條料的排樣2.2 條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 2mm 和 1.5mm。條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，由b =D+2aD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側搭邊值代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 77mm。 4導尺間距離的計算：由 s=D+a1,代入數(shù)據(jù)計算得導尺間距離為 31.6 mm。材料利用率的計算：根據(jù)一個步距內(nèi)的計算公式 =a/Bs×100%?式中 A—一個沖裁件的面積，mm 2B—條料寬度，mm; s—進距， mm得 =2170.91/77×31.6×100%=89%?3.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：用簡單模分三次加工，即落料——沖孔——拉深方案二：沖孔落料拉深復合模。方案三：沖孔落料拉深級進模。 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。但是采用一套模具加工,難度比較大,生產(chǎn)成本比較大。所以不用復合模具。采用級進模加工.精度比較高,而且模具制造也相比簡單。因此采用方案三,落料沖孔級進模。4.模具結構形式的選擇與確定1）正倒裝結構：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料的落下，也為了整套模具的簡化，因此采用倒裝結構，即落料凹模和沖孔凸模都安排在上模。2）送料方式：因是中批量生產(chǎn)，采用手動 送料方式。 53）定位裝置：本工件在級進模中尺寸是較大的，又是中批量生產(chǎn)，采用始用擋料銷加上導料銷來對工件進行定位。3）導向方式：為確保零件的質量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，采用中間導柱模架。4）卸料方式：本模具采用正裝結構，沖孔廢料落在凹?？锥粗?，為了簡化模具結構，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。選用彈性卸料板來卸下條料廢料。5.沖壓力與壓力中心的計算，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，本工件的沖裁力包括以下部分。沖 φ4.1mm 孔的力 P1，落外型料的力 P2，向下推出 φ4.1mm 沖孔廢料的力 P3，向下推出工件的力 P4。由彈性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機提供的，故不用計算在內(nèi)。考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，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 b—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，可在手冊中查詢。式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊得 Q195 鋼的 σ b=260MPaP1=1.3×π×4.1×1×260=1.39kN 6P2=1.3×206.2×1×260=69.8kN推件力 P t=nKtPKt—推件力系數(shù),由手冊查得 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=5mm,故 n=5P3=5/1×0.055×69.8=19.2kN卸料力 F = K x×PKx 為卸料力系數(shù),查表為 0.045 P4=0.045×69.8=3.14kN工序總力 P 總 =P1+P2+P3+P4 =1.39+69.8+19.2+3.14=93.53bkN彎曲力的計算：對于 u 形件 pz =0.7KBt2σ b/r+t其中 B-彎曲件寬度t-料厚σ b-材料抗拉強度K-安全系數(shù),一般取 1.3r-彎曲件的內(nèi)彎曲半徑pz=0.7KBt2σ b/r+t=0.7×1.3×30.1×12×320/0.6+1=0.46 kN5.2 初選壓力機查文獻[4]開式可初選壓力機型號為 J23-16,見表一。 7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 封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-16 160 55 220 300×450 455.3 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，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。圖（3） 如圖（3）建立坐標系，計算壓力中心如下表 8個基本要素壓力中心的坐標值基本要素長度 L/mmx yL1 -36.5 0L2 0 10.75L3 36.5 0L4 0 -10.75L5 -32 0L6 32 0合計 0 0由上計算可以看出壓力中心位于坐標的 0 點.若選用 J23-16 壓力機,則可滿足要求. 6.模具主要零件和主要工作機構的設計與標準化6.1 工作零部件的設計與標準化（尺寸、位置、標準與示意圖）6.1.1 工作零部件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 9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。 1)沖孔時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dT=（d min+x△） -δt 0凹模尺寸dA=( dT +Zmin)0+δa式中 d A dT ——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由手冊﹝1﹞查表 2-30 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沖裁 φ4.1mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計算凸模尺寸 由手冊表 2-10 查得△=0.3dT=（d min +x△） -δt 0 =(4.1+0.5×0.3)0-0.012 =4.250-0.012凹模尺寸由表 2-23 得 Zmin=0.1dA=( dT +Zmin)0+δa =(4.25+0.1)0+0.018=4.350+0.018校核：|δt|+|δa|=0.03,Z max-Zmin=0.03|δt|+|δa|≤Z max-Zmin所以：滿足間隙公差條件。6.1.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算落料時，間隙取在凸模上，則： 10凹模尺寸DA=（D max－x△） 0+δA凸模尺寸DT=( DA －Z min) -δT 0式中 D A DT ——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，由手冊﹝1﹞查表 2-30 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落 73mm×30.1mm 料的凸模、凹模刃口尺寸的計算落 73mm 尺寸計算凹模尺寸 由手冊表 2-10 查得△=0.74DA=（D max－x△） 0+δA =(73－0.5×0.74) +0.0180=72.63+0.0180凸模尺寸由表 2-23 得 Zmin=0.10DT=( DA －Z min) -δT 0=(72.63－0.1) －0。012 0=72.53－0.012 0校核：|δt|+|δa|=0.03,Z max-Zmin=0.03|δt|+|δa|≤Z max-Zmin所以：滿足間隙公差條件。落 30.1mm 尺寸計算凹模尺寸 由手冊表 2-10 查得△=0.62DA=（D max-x△） 0+δA =(30.1－0.5×0.62) +0.0180=29.79+0.0180 11凸模尺寸由表 2-23 得 Zmin=0.10DT=( DA －Z min) -δT 0=(29.79－0.1) －0。012 0=29.69－0.012 0校核：|δt|+|δa|=0.03,Z max-Zmin=0.03|δt|+|δa|≤Z max-Zmin所以：滿足間隙公差條件。3）凸凹模中兩個沖孔凹模的中心距：Ld=L±0.125△=64±0.125×0.75=64±0.094）彎曲凸,凹模尺寸計算DA=（D max－0.75△） 0+δADT=( DA －0.75△－Z) -δT 0其中 z/2=(1-1.1)tmax=1.05×1=1.05DA=（D max-0.75△） 0+δA =(30.1-0.75×0.62)+0.0180=29.64+0.0180DT=( DA －0.75△－Z) -δT 0=(30.1－0.75×0.62－1.05) －0。018 0=27.54－0.012 0工作零部件的設計與標準化沖圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應作成逐漸增大的多級形式如圖 6 所示：圖 6 沖孔凸模的結構形式 12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， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—導尺高度，mmh—附加高度，一般取 15~20mm圖 7 整體式凹模的局部結構 13整體式凹模如圖 7 裝于下模座上，由于下模座孔口較大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?？椎淖畲髮挾?B 不小于 15mmC-----凹模壁厚,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=0.20×110=22mm按表取標準值 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, 圖 8 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 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。故選用如圖 8： 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。 　　　 14螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應大于 16。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 160×100×20（JB/T7643.1）①沖裁 φ4.1mm 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）凸模長度 L=20+14+1+15=50mm由凸模刃口 d=4.25mm 查手冊﹝2﹞表 2.54 可知 h=3mm, D 1=11mm, D=8mm, L=50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力不超過凸模材料的許用壓應力，即對于圓形凸模 d min≥ ][4??t式中 d min—圓形凸模最小截面直徑,為 4.1mmt—沖裁材料厚度，為 1mm—沖裁材料的抗剪強度，為 260MPa?—凸模材料許用強度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =1.04mm 所以承壓能力足夠。][4?t310.26?抗縱向彎曲力校核　對于圓形凸模（有導向裝置）?。?ｍａｘ ≤270d 2/ F式中 L max ——允許的凸模最大自由長度，為 50mmF ——沖模力,為 1.39kNｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤270d 2/ =270×4.12/ =121mm 所以長度適宜。1039.?凸模固定端面的壓力q =

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