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河南機電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計任務(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 姬勇 學(xué) 號 111304234 設(shè)計題目 空氣開關(guān)固定卡沖壓成形工藝與模具設(shè)計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 日 2014 年 4 月 13 日 指 導(dǎo) 教 師 韓艷艷 2013 年 11 月 3 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 1 本畢業(yè)設(shè)計課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的 本設(shè)計題目為空氣開關(guān)固定卡沖壓成形工藝與模具設(shè)計 通過設(shè)計分析 我們應(yīng)對 沖壓工藝較為熟悉 能熟練使用沖壓等相關(guān)手冊 獨立完成一套模具的設(shè)計及模具工作 零件加工工藝的編制 并且能夠熟練運用相關(guān)設(shè)計軟件完成模具裝配圖以及零件圖的繪 制 2 本畢業(yè)設(shè)計課題任務(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 了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 分析制件的成形工藝并確定其工藝方案 3 模具主要的設(shè)計計算及設(shè)備的選用與安裝 4 繪制模具總裝圖 并繪制其零件圖 5 設(shè)計總結(jié) 設(shè)計題目 空氣開關(guān)固定卡沖壓 成形工藝與模具設(shè)計 零件名稱 空氣開關(guān)固定卡 生產(chǎn)批量 大批量 板厚 0 5mm 材料 20 所在專業(yè)審查意見 負(fù)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 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中期檢查表 學(xué)生姓名 姬勇 學(xué) 號 111304234 指導(dǎo)教師 韓艷艷 課題名稱 空氣開關(guān)固定卡沖壓成形工藝與模具設(shè)計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務(wù)書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計劃進(jìn)行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負(fù)責(zé)人 年 月 日 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 摘 要 本設(shè)計題目為空氣開關(guān)固定卡沖壓成形工藝與模具設(shè)計 體現(xiàn)了板類沖壓零件 的設(shè)計要求 內(nèi)容及方向 有一定的設(shè)計意義 通過對該零件模具的設(shè)計 進(jìn)一步加 強了設(shè)計者沖壓模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識 為設(shè)計更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了 更深刻的經(jīng)驗 本設(shè)計運用沖孔落料彎曲成形工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識 首先分析了工件的成 形工藝及模具成形結(jié)構(gòu)對制件質(zhì)量的影響 介紹了空氣開關(guān)固定卡沖壓成形工藝與模 具設(shè)計時要注意的要點 通過對制件進(jìn)行工藝分析 可確定制件的成形加工用兩套模 具即沖孔落料正裝復(fù)合模和一次彎曲成形模具 從控制制件尺寸精度出發(fā) 對該沖孔 落料彎曲模的各主要尺寸進(jìn)行了理論計算 以確定各工作零件的尺寸 從模具設(shè)計到 零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述 并應(yīng)用 CAD 進(jìn)行各重要零件的設(shè) 計 關(guān)鍵詞 復(fù)合模 工藝分析 模具零部件的加工工藝 THE FONUDATION PUNCH HLOES FALL THE MATERIAL CURVING MOLD THE DESING ABSTRACT The topic of this design is the foundation punch holes fall the material to be curvingforming process and die design The requirement content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design The designer s foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design The design of the use of the punch holes fall the material curving forming process and die design of the basic knowledge First we analyze the shape of workpiece forming process and die structure of the parts quality Introduced The foundation punch holes fall the material curving mold design to the main points of attention through the process of parts for analysis to determine parts of the forming die with two sets of molds are the punch holes fall the material true thing superposable die and one time form the mold curving Embarks from the control workpiece size precision To the foundation punch holes fall the material bending die of the main dimensions of the theoretical calculation to determine the size of the working parts Parts from the mold design to the processing technology as well as the assembly process such as described in detail and the application of CAD for the design of the important parts KEY WORD compound die process analysis processing of die parts 河南機電高等?？茖W(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 畢業(yè)設(shè)計題目 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 模具 112 學(xué)生姓名 姬勇 學(xué) 號 111304234 指導(dǎo)教師 韓艷艷 2014 年 4 月 18 日 插圖清單 圖 2 1 制件圖 4 圖 2 2 半成品坯料圖 6 圖 2 3 有廢料排樣圖 8 圖 2 4 落料凹模刃口部分尺寸 11 圖 2 5 壓力中心圖 13 圖 2 6 異形凸模 16 圖 2 7 凸凹模的結(jié)構(gòu) 17 圖 2 8 沖孔落料正裝復(fù)合模具圖 20 圖 3 1 壓力中心 28 圖 3 2 橡膠彈頂器 31 圖 3 3 沖孔落料正裝復(fù)合模具圖 34 附表清單 表 2 1 壓力機的主要技術(shù)參數(shù) 18 表 3 1 壓力機的主要技術(shù)參數(shù) 32 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 精車 工序號 03 零件名稱 凸凹模 零件號 00 08 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 20 48 52HRC 鍛 件 設(shè) 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 車床 虎鉗 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進(jìn)給量 主 軸轉(zhuǎn) 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 粗車 游標(biāo) 卡尺 200 min 2000r min 二次 1 精車 游標(biāo)卡尺 60 min 2000r mi 設(shè) 計 者 指 導(dǎo) 教 師 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 00 08 凸凹模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 20 48 52HRC 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 粗車外圓至 16 5 車床 虎鉗 直尺 03 半精車至 13 2 車床 虎鉗 游標(biāo)卡尺 04 車退刀槽 車床 虎鉗 游標(biāo)卡尺 刀口尺 05 熱處理 淬火 回火 保證硬度 48 52HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標(biāo)卡尺 06 精磨小徑外圓至圖紙要求 磨床 游標(biāo)卡尺 07 在平面磨床上裝夾校正 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標(biāo)卡尺 刀口尺 08 半精車倒角 R2 R0 5 角 車床 虎鉗 09 鉗工研磨各型孔達(dá)尺寸要求 游標(biāo)卡尺 10 檢驗 游標(biāo)卡尺 編制 校對 審核 批準(zhǔn) I 目 錄 1 緒 論 1 1 1 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢 1 1 2 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 2 2 沖孔落料復(fù)合模 4 2 1 工藝分析 4 2 2 工藝方案確定 5 2 3 主要的工藝計算 6 2 3 1 沖裁件坯料長度的計算 6 2 3 2 沖裁排樣方式的確定與相關(guān)計算 7 2 4 模具工作零部件刃口尺寸的計算 9 2 5 計算沖壓力和初選壓力機 11 2 6 模具總體設(shè)計 13 2 6 1 模具的類型選擇 13 2 6 2 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 2 7 沖壓設(shè)備的的選用及安裝 17 2 7 1 沖壓設(shè)備的選定 17 2 7 2 沖孔落料正裝復(fù)合模沖壓設(shè)備的安裝 18 2 7 3 模具裝配的技術(shù)要求 19 2 8 模具總裝圖 19 3 彎曲模的設(shè)計 22 3 1 彎曲模具的相關(guān)計算 22 3 1 1 彎曲模工作部分尺寸計算 22 3 1 2 彎曲模部分其他相關(guān)計算 24 3 2 初選壓力機 26 3 3 壓力中心的確定和沖壓力的計算 27 3 4 一次彎曲成形模的設(shè)計 29 II 3 5 一次彎曲成形模沖壓設(shè)備的選定及安裝 32 3 6 模具的總裝圖 33 總 結(jié) 36 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 3 河南機電高等?？茖W(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計 評 語 學(xué)生姓名 姬 勇 班級 模具 112 學(xué)號 111304234 題 目 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 綜合成績 指導(dǎo)者評語 指導(dǎo)者 簽字 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 評 語 評閱者評語 評閱者 簽字 年 月 日 答辯委員會 小組 評語 答辯委員會 小組 負(fù)責(zé)人 簽字 年 月 日 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 1 1 緒 論 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛 在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中工人生產(chǎn)的勞動強度 大 勞動量大 嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高 隨著當(dāng)今科技的發(fā)展 工業(yè)生產(chǎn)中模具的是 用已經(jīng)越來越引起人們的重視 我而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來 1 1 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢 改革開放以來 隨著國民經(jīng)濟(jì)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(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 科 龍 美的 康佳等集團(tuán)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(rèn)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 而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要 素之一 模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度 將技術(shù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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 在模具CAD CAE CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)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(xiàn) 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(dá)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 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 2 CAD CAE CAM技術(shù)的普及率不高 許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等 致使相當(dāng)一 部分大型 精密 復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 3 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高 估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到 30 左右 國外發(fā)達(dá)國家一般為 80 左右 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 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(jìn)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(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo) 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 沖孔落料彎曲模設(shè)計 工件名稱 空氣開關(guān)固定卡 生產(chǎn)批量 大批量生產(chǎn) 材料 20 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 4 厚度 0 5mm 工件簡圖 如圖 1 所示 圖 2 1 制件圖 2 1 工藝分析 此工件材料為 20 鋼 具有良好的沖壓性能 適合沖裁彎曲等工序加工而成 工件 結(jié)構(gòu)簡單 具有 3 個尺寸為 12mm 的孔 孔與孔 孔與邊緣之間的距離也滿足要求 零 件圖上形狀尺寸 68mm 8mm 4mm 25mm 36mm 等均為自由公差可以看作 IT12m12 級 尺寸精度較低 故而對此工件的形狀 尺寸 精度整體分析可以采用沖孔 落料 和彎曲工藝對其進(jìn)行加工成型 2 2 工藝方案的確定 該零件包括沖孔落料和彎曲三個基本工序 可以有三種工藝方案 方案一 先沖孔 后落料 最后彎曲 采用三道工序模進(jìn)行生產(chǎn) 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 5 方案二 沖孔 落料 最后彎曲 采用兩道工序模具進(jìn)行生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料 彎曲級進(jìn)沖壓成形 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要三道工序三副模具 成本高而生產(chǎn)效率低 難以滿足生 產(chǎn)批量要求 方案二只需兩副模具 首先使用一套模具進(jìn)行沖孔落料生產(chǎn) 然后再使 用一套彎曲模具完成最后一道彎曲成形制件 工件的精度及生產(chǎn)效率都高 易于批量 生產(chǎn) 接近凸凹模的許用最小壁厚 見表 2 9 6 6 模具強度較好制造難度小 并且沖 壓后成品件留在模具上 在清理模具上的物料時 操作較方便 最后的一道彎曲將制 件徹底成型使其滿足要求 方案三只需要一副模具 生產(chǎn)效率高 但操作不方便 送 料速度較快 通過對上述三種方案的分析比較 該件選擇第二種方案較為合適 沖壓 生產(chǎn)采用該方案為最佳 在此 首先通過使用一套沖孔落料正裝復(fù)合模對下好的坯料 板進(jìn)行沖孔落料 形成下圖 2 所示的半成品坯料 然后將其作為半成品坯料再用一套 彎曲模對其進(jìn)行一次彎曲成形 達(dá)到制件要求形狀如圖 2 所示 圖 2 2 半成品坯料 2 3 主要設(shè)計計算 2 3 1 沖裁件坯料長度的計算 結(jié)合圖 1 中制件尺寸可知 當(dāng)彎曲成形制件圓角半徑較小 r 0 5t 時 根據(jù)中性層長度不變原理 進(jìn)行計算 因為 R 1 5 0 5 1 屬于圓角半徑適中的彎曲件 所以該沖裁半成品坯料的展開長 度按直角邊與圓角區(qū)分段進(jìn)行計算 視直角邊在彎曲前后長度不變 圓角區(qū)展開長度 按彎曲前后中性層長度不變原理進(jìn)行計算 1 由于 查表 3 4 得中性層位移系數(shù) x 0 46 35 0 1 tR 變形區(qū)中性層曲率半徑 按式 3 7 計算 mxt 73 1 5 046 2 毛坯尺寸 中性層長度 弧直總 L 其中 彎曲件直線部分長度 直 彎曲件圓角部分長度弧L 坯料展開總長度總 式中 L 弧 180 4 3 14 90 1 73 180 4 2 72 4 10 88mm 另由圖中各尺寸關(guān)系可得出 L 直 36 25 1 5 2 25 0 5 2 1 5 2 6 0 5 2 1 5 2 2 8 21 4 33mm 故綜上可得 L 總 L 直 L 弧 10 88 33 43 88mm 44mm 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 7 故而得到彎曲前沖裁得到的半成品坯料長度為 44mm 繼而也可得到?jīng)_裁時所需的 坯料長度同為 44mm 2 3 2 沖裁排樣方式的確定和相關(guān)計算 設(shè)計沖孔 落料復(fù)合模 首先要設(shè)計條件排樣圖 沖裁件在條料 帶料或板料上 的布置方式 稱為沖裁件的排樣 簡稱排樣 合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量 有利 于簡化模具結(jié)構(gòu)的前提下 以最少的材料消耗 沖出最多數(shù)量的合格工件 底座的形 狀簡單 由于零件外形尺寸為自由尺寸對精度要求不高 為了提高材料的利用率減少 沖裁力 雖然這時會使零件外形尺寸公差等級降低但是經(jīng)過等籌兼顧 全面考慮 這 里我們采用有廢料排樣 如圖 3 所示 圖 2 3 有廢料排樣圖 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 8 另外 為了確保沖裁件質(zhì)量 排樣中各工件與料邊之間 工件與工件之間留下的 余量 稱為搭邊 在此處的搭邊值是根據(jù)課本表 2 9 取得工件間 a1 2mm a 1 8mm 故 而可得沖裁所需鋼板條料的寬度為 B 68 1 8 2 mm 71 6mm 如圖 3 中所示 中 查板材標(biāo)準(zhǔn) 2 宜選 500mm 1500mm 的鋼板 每張鋼板可剪裁約 20 張條料 71 6mm 500mm 每張條料可沖裁大約 10 個工件 故每張鋼板的利用率為 10 A A1 選用一張鋼板所加工總零件面積 A 一張鋼板面積 79 1079 10502684 而相對來說 一個布距內(nèi)材料的利用率通常是以一個布距內(nèi)零件的實際面積與所用毛 坯面積的百分率來表示 1010 ABSS 式中 S1 一個布距內(nèi)零件的實際面積 S2 一個布距內(nèi)所需毛坯面積 送料布距 條料寬度 代入已知數(shù)據(jù) 可得一個步距的材料利用率 6 86 714338 1010 ABSS 2 4 模具工作零部件刃口尺寸的計算 1 沖尺寸為 12mm 的孔對應(yīng)凸 凹模刃口尺寸的計算 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 9 查表 2 4 得間隙值 Zmin 0 040mm Zmax 0 060mm 由于制件結(jié)構(gòu)簡單 精度要求不高 所以采用凸 凹模分開加工的方法制作凸 凹模 其凸 凹模人口尺寸的計算如下 查表 2 5 得凸 凹模制造公差 凸 0 020mm 凹 0 020mm 校核 Zmax Zmin 0 020mm 而 凸 凹 0 040mm 滿足 凸 凹 Zmax Zmin 故而采用配作法制造模具刃口 工件圖中未標(biāo)注公差值 查相關(guān)文獻(xiàn)可得尺寸為 12mm 的工件公差值為 0 18mm 查表 2 6 得 IT12 級時的磨損系數(shù) x 0 75 所以按式 2 5 可得 d 凸 dmin x 0 凸 12 0 75 0 18 mm 0 0 020 12 14 mm 0 0 020 d 凹 d 凸 Zmin 凹 0 12 14 0 040 mm 0 020 0 12 14 mm 0 020 0 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 10 2 外形落料凸 凹模刃口尺寸的計算 對于沖裁件外輪廓的落料 其形狀相應(yīng)也比較簡單 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時凹模磨 損后 刃口部分尺寸都變大 因此屬于 A 類尺寸 對于外形尺寸分別為 68mm 和 44mm 所以通過查相關(guān)文獻(xiàn)可查得其對應(yīng)公差分別為 0 30mm 0 25mm 所以按公式 Aj Amax x 可求得 4 0 68 凹 68 0 75 0 30 0 30 4 0 67 78 mm 0 075 0 44 凹 44 0 75 0 25 0 25 4 0 43 8 mm 0 063 0 落料凸模的基本尺寸與凹模相同 分別是 67 78mm 43 8mm 不必標(biāo)注公差 但要 在技術(shù)要求中注明 凸模刃口實際尺寸與落料凹模配制 保證最小雙面合理間隙值 Zmin 0 040mm 落料凹模刃口部分尺寸見圖 4 所示 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 11 圖 2 4 落料凹模刃口部分尺寸 2 5 計算沖壓力和初選壓力機 1 沖壓力的計算 該制件首先是采用沖孔落料正裝復(fù)合模 擬選用彈性卸料上出料 沖壓力的相關(guān)計算 如下 沖裁力 F F KLt b 式中 F 沖裁力 KN L 沖裁周邊長度 mm t 沖裁件材料厚度 被沖材料的抗剪強度 MPa b K 系數(shù) 一般取 1 3 在一般情況下 材料的抗剪強度 1 3 為方便計算 也可按下式進(jìn)行估算沖裁力 b b F 1 3Lt Ltb 式中 被沖裁材料抗拉強度 MPa b 查手冊 3 得 20 鋼的 為 355 500Mpa 取 450Mpa b b F 落 Lt 68 44 2 0 5 450N 50 4KN F 沖 3Lt 3 2 3 14 2 8 8 0 5 450N 19 28KNb 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 12 由于此處采用的是彈性卸料裝置和上出料的沖孔 落料正裝復(fù)合模 所以其沖裁 工序總力的計算公式為 F 總 F F 卸 F 頂 查表 2 7 取 K 卸 0 05 K 頂 0 08 故落料時的卸料力和頂出沖孔廢料時的頂件力分別為 F 卸 K 卸 F 落 0 05 50 4KN 2 52KN F 頂 K 頂 F 沖 0 08 19 28KN 1 54KN 所以 F 總 F F 卸 F 頂 F 落 F 沖 F 卸 F 頂 73 74KN 2 壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓 力機滑塊的中心線重合 否則 沖壓時滑塊就會承受偏心載荷 導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具 導(dǎo)向部分不正常的磨損 還會使合理間隙得不到保證 從而影響制件質(zhì)量和降低模具 壽命甚至破壞模具 選用坐標(biāo)系 XOY 如圖 5 所示 由于該制件為對稱結(jié)構(gòu) 所以制件中心坐標(biāo)即為模具的壓力中心 所以 X0 34mm Y0 22mm 圖 2 5 壓力中心 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 13 2 6 模具總體設(shè)計 由上述已知 該制件需要沖孔落料正裝復(fù)合模和一次彎曲成形模兩套模具加工而 成 所以對沖孔落料模具的總體設(shè)計如下所示 2 6 1 模具的類型選擇 由上述分析 本零件的第一套模具包括沖孔和落料兩道工序 結(jié)合制件結(jié)構(gòu) 可 采用正裝復(fù)合模 其上模部分由上模座 推板 墊板 凸凹模固定板 彈頂器 彈性 卸料板及凸凹模等零件組成 下模部分由落料凹模 凹模固定板 沖孔小凸模 凸模 固定板 墊板 下模座等組成 其優(yōu)點為 采用彈性的頂件裝置 卸料裝置對工件和 條料起到壓平的作用 適用于沖制材質(zhì)較軟 板料較薄 平直度要求較高的沖裁件 沖裁件的精度較高 沖裁完成后回程時 上模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的 條料廢料卸下 而沖孔廢料由上模部分的剛性推件裝置卸出模外 工件由下模部分彈 性頂件裝置頂出 每沖裁一次 頂出一次 模內(nèi)不會積聚工件 有利于減小凸凹模的 最小壁厚 不易將凸凹模脹裂 但是由于此結(jié)構(gòu)的沖孔廢料從上模引出 而此工件上 孔又較多 沖孔廢料易落入下模部分 造成模具清理麻煩 因為是批量生產(chǎn) 采用手動送料方式 從右往左送料 又因為該制件采用的是正 裝復(fù)合模 所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可 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 又根據(jù)制件尺寸及精度要求 等采用中間導(dǎo)柱模架 2 6 2 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 凸模 凹模 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 落料凸 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi)部 由于要設(shè)置推件塊 所以凹模刃口應(yīng) 采用直通型刃口 并查表 2 21 取得刃口高度 h 5mm 該凹模結(jié)構(gòu)簡單 宜采用整體式 又查表 2 22 得 k 0 25 即 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 14 凹模高度 H ks 0 25 68mm 17mm 凹模壁厚 C 1 5 2 H 1 5 2 26mm 36 52mm 凹模外形尺寸的確定 凹模外形長度 L m1604268 參照標(biāo)準(zhǔn) 在此取凹模外形尺寸為 160mm 100mm 20mm 2 沖尺寸為 12mm 孔的凸模設(shè)計 因為該制件內(nèi)孔非圓形 所以其對應(yīng)凸模為異形凸模 其固定方式為 P7 h6 的鉚 接固定 為使凸模加工方便 將其做成等斷面 即直通式凸模 其結(jié)構(gòu)如圖 6 所示 凸模固定板厚度取 16mm 凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定 對其加工采用成型磨削 或者線切割等方法 加工容易 但其固定板型孔的加工較復(fù)雜 注意 由于鉚接的異 形凸模工作端應(yīng)進(jìn)行淬火 淬火長度約為全長的 1 3 另一端處于軟狀態(tài) 與凸模固定 板鉚接時要凹進(jìn) 1mm 故其長度計算如下 L h 凸模固定板 h 襯板 h 落料凹模 20mm 20mm 20mm 60mm 圖 2 6 異形凸模 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 15 由于此凸模尺寸較大 且長度較短 剛強度足夠 所以不需對其進(jìn)行校核 沖裁 時注意進(jìn)入凹模刃口 1mm 3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具為復(fù)合沖裁模 除了沖孔凸模和落料凹模以外還有一個凸凹模 由于凸凹 模是復(fù)合沖裁中的一個特殊零件 其內(nèi)形刃口起沖孔凹模的作用 按凹模設(shè)計 其外 形刃口起落料凸模作用 按凸模設(shè)計 內(nèi)外緣之間的壁厚由沖裁件形狀和尺寸決定 從強度考慮 壁厚受最小壁厚限制 而對于此沖孔落料正裝復(fù)合模來說 凸凹模裝于 上模部分 內(nèi)孔不會積聚廢料 脹力小 最小壁厚可以小些 根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè) 計要求 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖應(yīng)如圖 7 所示 另外 在確定凸凹模安排在模架上的位置 時 要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù) 使壓力中心與模柄中心重合 圖 2 7 凸凹模的結(jié)構(gòu) 2 模架的設(shè)計 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 16 上模座 284mm 120mm 50mm 下模座 340mm 180mm 50mm 導(dǎo)柱 28mm 200mm 導(dǎo)套 28mm 100mm 40mm 模柄 48mm 80mm 墊板 160mm 100mm 10mm 卸料板 160mm 100mm 12mm 凸模固定板 160mm 100mm 20mm 襯板 160mm 100mm 20mm 模具閉合高度 H 閉 H 上模 H 墊板 2 H 凸凹模 H 凹模 H 襯板 H 凸模固定板 H 下模座 50mm 10 2mm 50mm 20mm 20mm 20mm 50mm 230mm 在此 結(jié)合上面對該沖裁件計算出的沖壓力 F 總 73 74KN 綜合考慮初選 J23 25 型壓力機 其公稱壓力為 250KN 最大裝模高度為 270mm 2 7 沖壓設(shè)備的的選用及安裝 由上面的設(shè)計計算等已知該制件的沖壓設(shè)備相應(yīng)的也要用到兩套 各套模具沖壓 設(shè)備的選定如下所示 2 7 1 沖壓設(shè)備的選定 有上述已知計算可知 選擇型號為 J23 25 型的開式雙柱可傾壓力機能滿足要求 其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 17 表 2 1 J23 25 型壓力機主要技術(shù)參數(shù) 公稱壓力 KN 250 滑塊行程 mm 65 滑塊行程次數(shù) 次 min 55 最大封閉高度 mm 270 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 55 滑塊中心線至床身距離 mm 200 立柱距離 mm 270 工作臺尺寸 mm 前后 左右 370 560 工作臺孔尺寸 mm 前后 左右 直徑 200 290 260 墊板尺寸 mm 厚度 50 模柄孔尺寸 mm 直徑 深度 40 60 床身最大傾斜角 30 2 7 2 沖孔落料正裝復(fù)合模沖壓設(shè)備的安裝 模具安裝之前要切斷壓力機總電源開關(guān) 檢查壓力機打料裝置的位置是否合適 應(yīng)將其暫時調(diào)整到最高位置 以免調(diào)整壓力機裝模高度時被折彎 檢查壓力機的裝模 高度與模具的閉合高度是否合理 檢查下模的頂桿和上模的打料裝置是否符合壓力機 打料裝置的要求 由上面對制件模具的設(shè)計以及壓力機的選用可以確定其安裝程序如下 1 根據(jù)模具的閉合高度調(diào)整壓力機的裝模高度 使壓力機的裝模高度略大于模具的 閉合高度 2 將滑塊升至上止點 將模具放于工作位置狀態(tài) 再將滑塊逐步下降使模具模柄安 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 18 裝到滑塊的模柄孔內(nèi) 使滑塊下平面與上模座上平面接觸 再用壓塊或壓緊螺釘將模 柄 上模 固緊 3 下模安放于壓力機工作臺墊板上 并與上模對正 用壓板和壓緊螺栓將下模固緊 在工作臺墊板上 4 用手搬動飛輪 或者選擇 點動 然后切斷壓力機總電源 使滑塊移至最下位 置 放松調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)緊螺母 轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿 按照模具閉合高度及上下刃口接觸要 求 調(diào)節(jié)滑塊至適當(dāng)高度 然后鎖緊螺桿 5 調(diào)節(jié)壓力機打料裝置的擋頭螺釘 使推料動作在行程終了時進(jìn)行 6 接通壓力機電源 空行程運轉(zhuǎn)數(shù)次 然后進(jìn)行試沖 2 7 3 模具裝配的技術(shù)要求 1 組成模具的各零件的材料 尺寸公差 表面粗糙度和熱處理等均符合相應(yīng)圖樣的 要求 2 模架的三項技術(shù)指標(biāo) 上模座上平面對下模座下平面的平行度 導(dǎo)柱軸心線對下 模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度等 級要求 3 模架的上模沿導(dǎo)柱上 下移動應(yīng)平穩(wěn) 無阻滯現(xiàn)象 4 裝配好的模具 其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定要求 5 模柄的軸心線對上模座上平面的垂直度公差在全長范圍內(nèi)不大于 0 05mm 6 凸模和凹模之間的配合間隙應(yīng)符合圖樣要求 周圍的間隙應(yīng)均勻一致 7 定位裝置要保證定位準(zhǔn)確可靠 8 頂料裝置活動靈活 正確 出料孔暢通無阻 保證制件及廢料不卡在沖模中 9 模具在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行試驗 沖出的零件應(yīng)符合圖樣要求 2 8 模具總裝圖 沖孔落料正裝復(fù)合模的總裝圖如下所示 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 19 圖 2 8 沖孔落料正裝復(fù)合模具圖 1 打桿 2 模柄 3 推板 4 推桿 5 卸料螺釘 6 凸凹模 7 卸料板 8 落料凹模 9 頂件塊 10 帶肩頂桿 11 沖孔凸模 12 固定擋料銷 13 導(dǎo)料銷 14 下模座 15 墊板 16 凸模固定板 17 定位銷 18 導(dǎo)柱 19 橡膠彈頂器 20 凸凹模固定板 21 上模座 22 銷釘 23 螺釘 其工作原理為 該模具由導(dǎo)料銷 13 和擋料銷 12 控制條料的送進(jìn)方向和步距 上 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 20 模下行 進(jìn)行沖裁 導(dǎo)柱 導(dǎo)套對上 下模的運動起到可靠的導(dǎo)向作用 沖裁過程中 彈性卸料板 7 對板料起著壓平作用 沖才出的工件精度高 沖裁完畢 上?；爻?上 模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的廢料卸下 沖孔廢料由上模部分的剛性推件 裝置卸出模外 工件由下模部分的彈性頂件裝置頂出 每沖裁一次 頂出一次 模內(nèi) 不積聚工件 不易將凸凹模脹裂 但是沖孔廢料落在下模面上 清除廢料麻煩 彈性 卸料板上需開設(shè)擋料銷 導(dǎo)料銷的讓為孔 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 21 3 彎曲模的設(shè)計 3 1 彎曲模具的相關(guān)計算 3 1 1 彎曲模工作部分尺寸計算 彎曲模工作部分的尺寸主要是指凸模 凹模及凸凹模中圓角半徑和凹模的深度 而對于該制件一次彎曲成形模還應(yīng)有凸 凹模間隙和模具橫向尺寸等 1 凸模圓角半徑及凸凹模上對應(yīng)的凸模的圓角半徑 由于此工件的 R t 1 5 0 5 3 較小 且四處彎曲角的 R 均為 1 5mm 大于最小彎曲 半徑 rmin 0 5t 0 5 0 5mm 0 5mm 所以在這里可以將各處對應(yīng)凸模的圓角半徑取 為 R 凸 1 5mm 2 凸凹模上凹模圓角半徑 凹模圓角半徑 R 凹的大小對彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響 R 凹過小會使彎矩 的彎曲力臂減小 毛坯沿凹模圓角滑入時的阻力增大 彎曲力增加 并易使工件表面 擦傷甚至出現(xiàn)壓痕 凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致 否則在彎曲時毛坯會發(fā)生偏移 在實踐生產(chǎn)中 R 凹一般按材料的厚度 t 來選取 由于該 形件彎曲模的厚度 t 0 5 2mm 故而結(jié)合凸模圓角半徑 R 凸 1 5mm 可將對應(yīng)凹模的半徑 R 凹取在凸模圓角 半徑的基礎(chǔ)上加上一個制件壁厚即取為 R 1 5mm 3 凹模工作部分深度的設(shè)計計算 凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)料深度 同時也影響到彎曲件直邊的平直度 對工件的尺寸精度造成一定的影響 而對于該工件來說 由于在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時考慮到 制件自身的要求 后續(xù)彎曲模具結(jié)構(gòu)設(shè)計為一次彎曲成形復(fù)合模 凸凹模在上模部分 凸模與凹模在下模部分 所以將凸凹模部分的凹模深度選定為制件深度 即在制件整 體高度的基礎(chǔ)上減去一個板厚即 h 凹 5 5mm 而下模部分的凹模深度因為有凸模要穿 過 所以其對應(yīng)孔的設(shè)計應(yīng)確保與凸模的配作 其工作表面為上表面 且有定位塊保 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 22 證工件的可靠定位 應(yīng)注意其平直度及精度要保證制件的順利成形 5 凸 凹模間隙 對該工件進(jìn)行彎曲時 必須要選擇適當(dāng)?shù)耐?凹模間隙 若間隙過大 會造成制 件兩直邊不平 上寬下窄 降低制件的尺寸精度 間隙過小 使彎曲力增大 直邊壁 厚變薄 容易擦傷工件表面 加速凹模的磨損 降低凹模使用壽命 彎曲模的凸 凹 模間隙是指單邊間隙 為能順利的彎曲 間隙值應(yīng)稍大于板料厚度 t 在設(shè)計同時還應(yīng) 考慮以下因素的影響 彎曲件寬度 B 較大時 受模具制造與裝配誤差的影響 將加大 間隙的不均勻程度 因此間隙應(yīng)取大些 B 較小時 間隙值可取小些 彎曲件材料較軟 時 彎曲時板厚容易變薄 間隙可取小些 硬料則應(yīng)取大些 此外 還應(yīng)考慮彎曲件 尺寸精度和板料厚度偏差的影響 綜上所述 又已知制件寬度 B 68mm 材料為 20 故該 形制件凸 凹模間隙值可按下 式進(jìn)行計算 一般情況下 Z 2 t 1 Ct 當(dāng)工件精度要求較高時 Z 2 t 以上各式中 Z 2 凸 凹模單邊間隙 mm t 工件材料厚度的基本尺寸 mm C 間隙系數(shù) 可查表得 1 材料厚度的正偏差 mm 由于設(shè)計模具結(jié)構(gòu)是把凹模設(shè)計為可調(diào)式 故也可將模具的凸 凹模間隙 Z 2 處選為 材料的厚度 即 Z 2 t 0 5mm 6 凸 凹模橫向尺寸及公差 現(xiàn)以 U 形件為參考對該工件凸 凹模等相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計 依據(jù)產(chǎn)品零件圖可知 本零件標(biāo)注的是外型尺寸 故設(shè)計凸 凹模時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 查 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 23 表 2 5 得 凸 0 020mm 凹 0 030mm 又由表 3 9 查得該彎曲件中內(nèi)形尺寸 14 5mm 的尺寸公差為 0 6mm 凹模橫向尺寸 La L 0 75 a 0 25 0 75 0 6 mm 0 030 0 24 55 mm 0 030 0 凸模橫向尺寸 Lt La Zmin 24 55 1 mm 23 55 mm 0 t 0 0 020 0 0 020 以上各式中 L 彎曲件的基本尺寸 mm t a 凸 凹模的制造公差 選用 IT7 IT9 級精度 一般取凸模的精度比凹模 精度高一級 La Lt 凸 凹模工作部分尺寸 mm Z 凸 凹模雙邊間隙 mm 彎曲件的尺寸公差 mm 3 1 2 彎曲模部分其他相關(guān)計算 1 彎曲件回彈值的計算 由于回彈直接影響了彎曲件的形狀和尺寸 因此 在模具設(shè)計和制造時 必須預(yù) 先考慮材料的回彈 通常是先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值和簡單的計算初步確定模具工作部分尺寸 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 24 然后再試模修正相應(yīng)部分的形狀和尺寸 小變形程度 r t 10 時 回彈比較大 先 計算凸模圓角半徑 再計算凸模角度 大變形程度 r t 5 時 卸載后圓角半徑變化 小 僅考慮彎曲中心角的回彈變化 彎曲此工件時 其彎曲中心角為 90 故而結(jié)合 制件材料為 20 鋼以及其相對彎曲半徑為 r t 3 材料厚度為 0 5mm 經(jīng)查表 3 2 可以 取該制件的彎曲回彈角為 5 2 彎曲力的計算 彎曲力指的是壓力機完成預(yù)定的彎曲工序所需施加的壓力 是選擇壓力機和設(shè)計 模具的重要依據(jù)之一 所以必須進(jìn)行計算 但要從理論上計算彎曲力是很復(fù)雜的 并 且計算的值還不是十分的準(zhǔn)確 因此 在生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算 對于該工件 按 U 形件彎曲計算 其公式為 F 自 0 7Kbt2 b r t 式中 F 自 沖壓行程結(jié)束時自由彎曲的彎曲力 KN K 安全系數(shù) 一般取 K 1 3 b 彎曲件寬度 mm t 彎曲件材料厚度 mm b 彎曲件材料的抗拉強度 Mpa r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 mm 所以經(jīng)查詢相關(guān)各值后代入上式可得 F 自 0 7Kbt2 b r t 0 7 1 3 68 0 25 450 1 5 0 5 N 3480 75N 3 48KN 頂件力 Fd 可近似取自由彎曲力的 30 80 即 Fd 0 3 0 8 Fz 0 3 0 8 3 48KN 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 25 1 044 2 784 KN 取 Fd 2 5KN 校正彎曲時 校正彎曲力最大值是在壓力機工作到下死點的位置 且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于自由彎曲力 或接觸彎曲力 而在彎曲工作的過程中 二者又不是同時存在的 因此 查表 3 7 得 P 40Mpa 所以校正力為 F 校 AP 36 68 40 N 97920N 97 92KN 式中 F 校 校正彎曲力 KN A 校正部分投影面積 mm P 單位面積校正力 Mpa 其值見表 3 7 3 2 初選壓力機 選擇壓力機時 要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定 當(dāng)施力行程較大時 50 60 F0 F 即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的 50 60 校正彎曲時 更要使額定壓力有足夠的富裕量 對于校正彎曲 由于校正彎曲力比頂件力大得多 故頂件力或壓料力可以忽略不 計 但這里為了保險起見 在計算公稱壓力時還是將頂件力 Fd 考慮進(jìn)去 F 壓機 1 2 1 3 F 校 Fd 1 2 1 3 97 92 2 5 KN 1 2 1 3 100 42KN 120 5 130 55KN 初選彎曲模對應(yīng)壓力機的公稱壓力為160KN 即J23 16型 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 26 3 3 壓力中心的確定和沖壓力的計算 1 沖壓力的計算 該制件首先是采用沖孔落料正裝復(fù)合模 擬選用彈性卸料上出料 沖壓力的相關(guān) 計算如下 沖裁力 F F KLt b 式中 F 沖裁力 KN L 沖裁周邊長度 mm t 沖裁件材料厚度 被沖材料的抗剪強度 MPa b K 系數(shù) 一般取 1 3 在一般情況下 材料的抗剪強度 1 3 為方便計算 也可按下式進(jìn)行估算沖裁力 b b F 1 3Lt Ltb 式中 被沖裁材料抗拉強度 MPa b 查手冊 3 得 20 鋼的 為 355 500Mpa 取 450Mpa b b F 落 Lt 68 44 2 0 5 450N 50 4KN F 沖 3Lt 3 2 3 14 2 8 8 0 5 450N 19 28KNb 由于此處采用的是彈性卸料裝置和上出料的沖孔 落料正裝復(fù)合模 所以其沖裁工序 總力的計算公式為 F 總 F F 卸 F 頂 查表 2 7 取 K 卸 0 05 K 頂 0 08 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 27 故落料時的卸料力和頂出沖孔廢料時的頂件力分別為 F 卸 K 卸 F 落 0 05 50 4KN 2 52KN F 頂 K 頂 F 沖 0 08 19 28KN 1 54KN 所以 F 總 F F 卸 F 頂 F 落 F 沖 F 卸 F 頂 73 74KN 2 壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓 力機滑塊的中心線重合 否則 沖壓時滑塊就會承受偏心載荷 導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具 導(dǎo)向部分不正常的磨損 還會使合理間隙得不到保證 從而影響制件質(zhì)量和降低模具 壽命甚至破壞模具 選用坐標(biāo)系 XOY 如圖 5 所示 由于該制件為對稱結(jié)構(gòu) 所以制件中心坐標(biāo)即為模具的壓力中心 所以 X0 34mm Y0 22mm 圖 3 1 壓力中心 3 4 一次彎曲成形模的設(shè)計 由前面沖壓工藝分析可知 對于該 形彎曲件采用的模具類型為一次復(fù)合彎曲成 形模 且為標(biāo)準(zhǔn)后座模架 上模部分由上模座 凸凹模 凸凹模固定板 墊板等零件 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 28 組成 下模主要由定位塊 凹模 襯板 凸模 頂桿 螺釘和下模座等零件組成 彎 曲工件主要由下面頂板頂出 1 定位方法的選擇 因為該模具坯料采用的是長條料 控制條料的送進(jìn)方向采用定位塊和凸模外形定 位 因為零件的尺寸精度要求不是很嚴(yán)格 此定位方法就可以滿足要求 2 頂件及出料方式的選擇 因為工件的厚度為 0 5mm 相對較薄 頂件力也比較小 故可以采用彈性卸料裝置 即下模部分由頂板及彈頂器等組成頂出裝置 且設(shè)計時應(yīng)注意下模彈頂器的彈頂力必 須大于毛坯件第一次彎曲的彎曲力 才有利于工件的全部成形 另外根據(jù)制件及模具的結(jié)構(gòu)形式及特點分析 我們選擇采用前后送進(jìn)坯料的后出 料方式 可以提高生產(chǎn)效率 3 導(dǎo)向方式的選擇 為提高模具壽命和工件質(zhì)量 方便安裝調(diào)整 選用導(dǎo)柱 導(dǎo)套導(dǎo)向 由于該零件 導(dǎo)向尺寸較小 且精度要求不是太高 所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采 用間隙配合 根據(jù)沖壓工序性質(zhì) 沖壓的精度及材料厚度等的不同 其配合間隙也稍 微不同 因為本制件的厚度為 0 5mm 所以導(dǎo)柱 導(dǎo)套之間的配合采用 H7 h6 結(jié)合制件形狀及結(jié)構(gòu)要求 可將其工作部分零件設(shè)計為一個凸模 和一個凹模安 裝于下模部分 另外設(shè)計一個凸凹模安裝于上模部分 模具各主要零部件的設(shè)計如下 彎曲凸模 凹模及凸凹模的設(shè)計 結(jié)合工件外形并考慮加工 將彎曲凸模設(shè)計成簡單的形式用線切割進(jìn)行加工成形 將其安裝于下模座上的襯板中且與凹模中心孔配作加工 故而凹模也要用線切割進(jìn)行 成型加工 同時還應(yīng)注意與制件下表面接觸處的凹模上表面精度要保證 在此取其表 面粗糙度 Ra 0 8 且應(yīng)保證其上下表面平行度要求 對于成形制件外表面的凸凹模的 加工也同樣采用線切割進(jìn)行成型加工 保證其加工精度 最終更好的保證制件的成型 要求 另外 將其各部分尺寸確定如下 凸模高度 Lt 53 5mm 凹模板厚度 La 26mm 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 29 凸凹模高度 Lta 65 5mm 定位及緊固零件的設(shè)計 該 形件彎曲模上模部分對于凸凹模的固定采用兩個定位銷定位及兩個螺釘緊固 定位銷以尺寸為 8 0mm 的孔作導(dǎo)正孔 定位銷采用 H7 h6 與凹模板配合 其中此定 位銷在此可以采用 8 40 的銷釘 同時緊固螺釘選 M8 的尺寸 公稱直徑為 d 8mm 公稱長度為 l 40mm 性能等級為 8 8 級 表面氧化 A 級的六角頭螺栓 而對于下模 座的緊固及固定也采用相同規(guī)格的螺釘及定位銷 但在數(shù)量上 這樣便于整套模具的 加工及制造 但在數(shù)量上 下模部分用到了四個螺釘和兩個銷釘對其進(jìn)行緊固及固定 另外 在凹模上表面我們又采用了兩個定位塊來對坯料進(jìn)行定位 注意兩定位塊之間 距離要滿足坯料長度方向尺寸要求 而且兩定位塊高度尺寸要在高于工作前凸模伸出 凹模表面高度的基礎(chǔ)上再加上一個板料厚度 從而可靠保證坯料的定位 對于定位塊 的定位我們在此采用四個尺寸為 M5 的螺釘將其固定于凹模兩側(cè) 彈頂器的設(shè)計 彈頂器用橡膠作彈性元件 安裝于頂板下部 其結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖 3 2 橡膠彈頂器 1 頂板 2 橡膠 3 托板 4 螺桿 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 30 模架的設(shè)計 該模具采用后座導(dǎo)柱模架結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單 以制件對應(yīng)凸 凹模周界尺寸為依據(jù) 選擇模架規(guī)格 綜上所述 由于此 形件彎曲模不是標(biāo)準(zhǔn)模架 因此需自行設(shè)計 取模柄高度為 85mm 上模座高度為 40mm 墊板厚度為 6mm 凸凹模高度為 65 5mm 凹模板厚度為 26mm 凸模安裝運行對應(yīng)的襯板厚度為 22mm 下模座的厚度 H 取 40mm 彎曲模閉合高 度是指沖床運行到下止點時 模具工作狀態(tài)的高度 模具閉合后剩余空間部分即為制 件厚度為 0 5mm 故該模具的閉合高度為 H 閉合 H 上模座 H 墊板高度 H 凸凹模高度 H 凹模 H 襯板 H 下模座 H 制件厚度 40 6 65 5 26 22 40 0 5 mm 200mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機 J23 16 型的最大裝模高度 220mm 可以滿足其 使用要求 3 5 一次彎曲成形模沖壓設(shè)備的選定及安裝 由上面的設(shè)計過程及計算數(shù)據(jù)可知 初選壓力機的公稱壓力為 160KN 即 J23 16 型壓力機 J23 16 型壓力機的滑塊行程為 55mm 大于工件高度的兩倍 滿足支撐板彎曲時 的沖壓行程 其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 表 3 1 J23 16 型壓力機主要技術(shù)參數(shù) 公稱壓力 KN 160 滑塊行程 mm 55 滑塊行程次數(shù) 次 min 120 最大封閉高度 mm 220 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 45 滑塊中心線至床身距離 mm 160 立柱距離 mm 220 工作臺尺寸 mm 前后 左右 300 450 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 31 工作臺孔尺寸 mm 前后 左右 直徑 160 240 210 墊板尺寸 mm 厚度 40 模柄孔尺寸 mm 直徑 深度 40 60 床身最大傾斜角 35 模具安裝之前要切斷壓力機總電源開關(guān) 檢查壓力機打料裝置的位置是否合適 應(yīng)將其暫時調(diào)整到最高位置 以免調(diào)整壓力機裝模高度時被折彎 檢查壓力機的裝模 高度與模具的閉合高度是否合理 檢查下模的頂桿和上模的打料裝置是否符合壓力機 打料裝置的要求 由上面對制件模具的設(shè)計以及壓力機的選用可以確定其安裝程序如下 1 根據(jù)模具的閉合高度調(diào)整壓力機的裝模高度 使壓力機的裝模高度略大于模具的 閉合高度 2 將滑塊升至上止點 將模具放于工作位置狀態(tài) 再將滑塊逐步下降使模具模柄安 裝到滑塊的模柄孔內(nèi) 使滑塊下平面與上模座上平面接觸 再用壓塊或壓緊螺釘將模 柄 上模 固緊 3 下模安放于壓力機工作臺墊板上 并與上模對正 用壓板和壓緊螺栓將下模固緊 在工作臺墊板上 4 用手搬動飛輪 或者選擇 點動 然后切斷壓力機總電源 使滑塊移至最下位 置 放松調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)緊螺母 轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿 按照模具閉合高度及上下刃口接觸要 求 調(diào)節(jié)滑塊至適當(dāng)高度 然后鎖緊螺桿 5 調(diào)節(jié)壓力機打料裝置的擋頭螺釘 使推料動作在行程終了時進(jìn)行 6 接通壓力機電源 空行程運轉(zhuǎn)數(shù)次 然后進(jìn)行試沖 3 6 模具的總裝圖 一次彎曲成形模的總裝圖如下所示 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 32 圖 3 3 一次彎曲成形復(fù)合模 1 打桿 2 模柄 3 上模座 4 止轉(zhuǎn)銷 5 緊固螺釘 6 墊板 7 推桿 8 定位塊 9 緊固螺釘 10 凸模 11 緊固螺釘 12 頂桿 13 頂板 14 下模座 15 襯板 16 銷釘 17 凹模 18 導(dǎo)柱 19 導(dǎo)套 20 凸凹模 21 凸凹模固定板 22 銷釘 其工作原理為 坯料送進(jìn)時毛坯用定位塊 8 和凸模 10 定位 工作時 上模下行時 凸凹模 21 與凸模 10 首先將毛坯壓彎成 形件 上模繼續(xù)下行時 迫使毛坯及凸 模 10 向下運動 使工件在凸模 10 與凹模 17 的作用下成形 另外 該模具結(jié)構(gòu)特點為 下模彈頂器的彈頂力必須大于毛坯件第一次彎曲的彎 曲力 才有利于工件的順利全部成形 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 33 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 34 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分 是衡量一個學(xué)生專業(yè)課水平的 重要標(biāo)志 畢業(yè)設(shè)計是我們所學(xué)課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí) 是一次理 論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練 也是我們步入工作前的一次檢驗 就我個人而言 通過這次畢業(yè)設(shè)計 使我學(xué)習(xí)到了許多知識 對模具的設(shè)計與制 造有了極為深刻的認(rèn)識 是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍 回顧一個多月的設(shè)計生活 讓 我感慨頗深 主要體會有以下幾點 1 扎實的基礎(chǔ)課 專業(yè)課是模具設(shè)計的基礎(chǔ) 由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深 遺忘等 而本次設(shè)計又或多或少的用到 了這些知識 從而迫使我認(rèn)真扎實的學(xué)習(xí)了以前的課程 并加深了對這些課程的理解 真正有一種溫故而知新的感覺 如機械制圖中的各種線型的特點應(yīng)用 材料力學(xué)中的 應(yīng)力校核 熱處理中各種材料與熱處理性能 公差配合與測量技術(shù)中公差的正確選用 模具的加工與制造技術(shù) 塑料模具的設(shè)計與制造步驟 模具材料的正確選用等 2 理論與實踐相結(jié)合的重要性 以前的學(xué)習(xí)中 基本上是純理論的學(xué)習(xí) 雖然有金工實習(xí) 畢業(yè)實習(xí)等實踐的體 味 但卻停留在表面上 沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計 從而使理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié) 而現(xiàn) 在我們是在經(jīng)歷了金工實習(xí) 畢業(yè)實習(xí)后的一次真正的練兵 我認(rèn)真回顧了以前所見 所學(xué)的塑料模知識 在腦海里反復(fù)了思考了塑料模的步驟 然后開始到圖書館查資料 作設(shè)計 在作設(shè)計的過程中 我才真正感覺到眼高手低的含義 同時也 窺一斑而知 全豹 自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺 但是在老師們的幫助下以及自己的 努力下 我終于克服了重重困難 使設(shè)計得以順利的進(jìn)行 通過向老師們請教 我了 解到設(shè)計要面向企業(yè) 面向市場的原則 畢業(yè)設(shè)計正是對實踐能力的一次強有力的訓(xùn) 練 是我們獨立工作的前湊 將對我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響 3 對模具設(shè)計中的安全性 經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識 在設(shè)計工作中 要不斷對安全性進(jìn)行分析 從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計 在設(shè)計中 需要考慮到模具的成本問題 經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提 成本的高直接決定了產(chǎn)品 的競爭力 故在設(shè)計中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件 4 電腦成為設(shè)計中重要的輔助工具 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 35 由于工件形狀復(fù)雜 在設(shè)計中計算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度 后經(jīng)程老師指 點迷津 通過 Pro E 繪圖和計算才得以解決 另外在繪零件和裝配圖時采用電腦也更 方便快捷 采用電腦處理 精度高 方便快捷 在本次設(shè)計時 要求機械繪圖 電子 文檔文本 從而對 AUTOCAD 的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展 對 WORD WPS 等各種文字處理工 具有了更為熟練的操作 而模具 CAD 技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢 電腦終將成為設(shè) 計的必備工具 這對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義 5 設(shè)計態(tài)度直接決定著設(shè)計質(zhì)量 畢業(yè)設(shè)計一般時間都足夠 但足夠的時間不一定都能設(shè)計出優(yōu)秀的模具 這就除 了能力水平的問題外 極為重要的一點便是態(tài)度問題 作為學(xué)生必須要態(tài)度謙虛 工 作認(rèn)真 勤學(xué)好問 實事求是 才能正確對待設(shè)計 才有可能取得設(shè)計的圓滿成功 總之 通過畢業(yè)設(shè)計使我對模具的設(shè)計與制造有了更深的認(rèn)識 得到了許多有益的啟 示 這對畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響 在以后的工作中 我將繼續(xù)保持謙虛謹(jǐn) 慎的工作作風(fēng) 揚長避短 多與人交流 提高自己的個人素質(zhì)和技能積累經(jīng)驗 誠實 守信 爭取在事業(yè)上更上一層樓 芝麻開花 節(jié)節(jié)高 致 謝 在過去近三年的學(xué)習(xí)中 我學(xué)完了模具專業(yè)中所學(xué)的理論知識 在畢業(yè)前夕 又 通過畢業(yè)設(shè)計的這一實踐性環(huán)節(jié) 進(jìn)行已學(xué)知識的全面總結(jié)和應(yīng)用 鞏固了過去所學(xué) 的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識 通過這次畢業(yè)設(shè)計 使我深深認(rèn)識到理論與實踐相結(jié)合的重 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 36 要性 平時在學(xué)習(xí)中所注意不到的細(xì)節(jié)性問題 往往成為設(shè)計工作中難以克服的難點 在這幾個月的設(shè)計中 不僅促使我重新溫習(xí)了三年來的專業(yè)基礎(chǔ)課 而且也使我掌握 了很多在課本上學(xué)不到的東西 同時提高了我的綜合能力的培訓(xùn)及擴大了對模具領(lǐng)域 的新知識學(xué)習(xí) 這些都為我以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ) 強化了所學(xué)知識 增強了 動手能力 更深切地體會了 溫故而知新 的長遠(yuǎn)意義 還有獨立解決問題的能力的 提高 這些是本次畢業(yè)設(shè)計留給我的最寶貴的財富 本設(shè)計的完成得益于河南機電高等?？茖W(xué)校材料工程系及鄭州信昌部品有限公司 各位老師的指導(dǎo)和幫助 特別是韓老師的親切指導(dǎo)與幫助 在此對各位老師表示我最 崇高的敬意和由衷的感謝 真心的說一聲 你們辛苦了 謝謝 同時 在設(shè)計過程 中也得到了許多同學(xué)的熱心幫助和支持 才使的論文能夠得以順利的完成 在此再一 次向所有給予我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W(xué)表示最衷心的感謝 由于我水平有限和實踐經(jīng)驗的欠缺 在此次設(shè)計中難免會出現(xiàn)錯誤和不妥之處 懇請各位老師批評指正 參考文獻(xiàn) 1 楊占堯 王高平 塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計 M 北京 高等教育出版社 2008 2 李志剛 夏巨諶主編 中國模具設(shè)計大典 M 江西科學(xué)技術(shù)出版社 3 孫鳳勤 閻亞林 沖壓與塑壓成型設(shè)備 M 北京 高等教育出版社 2003 空 氣 開 關(guān) 固 定 卡 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 37 4 吳生緒 塑料成型模具設(shè)計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 5 司乃鈞 許德珠 熱加工工藝基礎(chǔ) M 北京 高等教育出版社 2003 6 葉久新 王群 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 7 齊衛(wèi)動 塑料模具設(shè)計與制造 M 北京 高等教育出版社 2004 8 李學(xué)鋒 模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006