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1、連接板落料、沖孔復合?！井厴I(yè)設計】摘要本論文應用所學專業(yè)理論課程和生產實際知識進行了冷沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容。通過本次設計，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了相應工程設計規(guī)范和標準，同時對相關的課程進行了全面的復習，使獨立思考能力有了提高。本設計采用落料沖孔復合模，模具設計制造簡便易行。落料沖裁效果好，能極大地提高生產效率。本設計主要工序包括：沖孔和落料。本設計分別論述了產品工藝分析，沖壓
2、方案的確定，工藝計算，模板及主要零件設計，模具裝配等問題。本設計的內容是確定復合模內型和結構形式以及工藝性，繪制模具總圖和非標準件零件圖。關鍵詞：冷沖壓；沖裁；落料 目錄前言11 設計課題及設計任務書 21.1 設計課題 21.2 設計任務書 32 工藝方案分析及確定 32.1 零件的工藝分析 32.2 工藝方案的確定 32.3 排樣的確定 43 工藝設計與計算 63.1 沖壓力與壓力中心的計算 63.2 工作零件刃口尺寸計算 73.3 工作零件結構設計與其他模具結構零件 83.4 沖壓設備的選用 10致謝11參 考 文 獻 12前言隨著科學技術的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，
3、模具設計是模具專業(yè)一個最重要的教學環(huán)節(jié),是一門實踐性很強的學科，是我們對所學知識的綜合運用，通過對專業(yè)知識的綜合運用，使學生對模具從設計到制造的過程有了一個基本的了解和認識，為以后的工作及進一步學習深造打下了堅實的基礎。畢業(yè)設計的主要目的有兩個：一是讓學生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用工程軟件進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。本文是連接板落料、沖孔復合模設計說明書，結合模具的設計，廣泛聽取各位人士的意見，經過多次修改和驗證編制而成。為了達到設計的規(guī)范化，標準化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內容簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。文中附
4、有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明。1 設計課題及設計任務書11 設計課題連接板落料、沖孔復合模1.1.1課題來源與系部相關人員及指導教師探討，設計一套連接板復合模。1.1.2課題研究的目的與基本要求(1)目的用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識，進行一項冷沖模設計的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。擴充“冷沖模設計”課程所學內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。掌握冷沖壓模具設計的基本知識。如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。(2)基本要求達到課題研究的目的所提的要求。以生產者的身份來設計模具，為求所設計模具適合在所在設備條件下生產，即要綜合生產實際，又要滿足生產要求，更要提高
5、生產效率和經濟效益。1.2 設計任務書本設計為連接板落料、沖孔復合模具，設計工件如圖1.1所示：圖1.1技術要求：1.零件名稱：連接板2.生產批量：大批3.材料：A34材料厚度：t=1.6mm 2 工藝方案分析及確定2.1 零件的工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計是否合理。一般來講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結構，形狀，尺寸等是確定沖裁件工藝實應性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進行工藝分析
6、如下：1材料:該沖裁材料為A3鋼是普通碳素鋼,具有良好的可沖壓性。2零件結構：該沖裁件結構簡單，比較適合沖裁。3尺寸精度：只有孔心距精度要求較高故采用IT11級，其余均采用14級。2.2 工藝方案的確定確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案，應進行全面的工藝分析分析與研究，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個最佳的合理沖壓工藝方案。該零件包括落料、沖孔兩個基本工序,可以采用以下3種工藝方案：(1)先落料，后沖孔，采用單工序模生產。(2)落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產。(3)沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。方案（1）模具結構簡單，但
7、需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率低，難以滿足大批量的生產要求。方案（2）和方案（3）對于該零件都可以采用，但由于孔心距尺寸精度要求高，為更好地保證尺寸精度，最后確定用復合沖裁的方式進行生產。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以采用倒裝復合模結構及彈性卸料方式。2.3 排樣的確定在沖壓生產中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。2.3.1沖裁件的排樣排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經濟利用），與沖件的外形有很大關系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與
8、其相適應的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種?？紤]到該制件的生產綱領與加工條件，采用條料加工有余料的排樣。排樣圖見右圖2.1：圖2.12.3.2材料利用率衡量材料經濟利用的指標是材料利用率。一個進距內的材料利用率為= （2.1）式中：A沖裁件面積（包括沖出小孔在內）（mm2）；B條料寬度（mm）；H進距（mm）.=3342/4410=75.8%一張板料上總的材料利用率為： =式中：N張條料上的沖件總數(shù)目； L板料長度（mm）；B板料寬度（mm）；A沖裁件面積（mm2）；查板材標準.選600mmx2000mm的鋼材,每張鋼板可剪裁為5張條料(5mmx2
9、000mm),每張條料可沖47個工件: =65.4%2.3.3搭邊排樣時，沖件之間以及沖件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：（1）工件的尺寸和形狀。（2）材料的硬度和厚度。（3）排樣的形式（直排、斜排、對排等）。（4）條料的送料方法（是否有側壓板）。（5）擋料裝置的形式（包括擋料銷、導料銷和定距側刃等的形式）。搭邊值一般是由經驗再經過簡單計算確定的。查表2得搭邊值：a=2.5mm，a1=2mm ，故取搭邊值為：a=2.5mm，a1=2mm。3 工藝設計與計算3.1 沖壓力與壓力中心的計算3.1.
10、1沖裁方式與沖壓力的計算：當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結構形式，并影響沖裁件的質量。3.1.2沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計算：F=A &(3.1) 式中：A為剪切斷面面積，為板料的抗剪強度?？紤]到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，于是在生產中沖裁力便可按下式計算：F=1.3LT （3.2）式中 ：L 沖裁輪廓的總長度(
11、mm);T板料厚度(mm);板料的抗剪強度(MPa)。經查資料取=450，按非退火A3鋼板計算將相應數(shù)據(jù)代入，得沖裁力為：落料 F=1.3(23.1420+602)1.6450=330KN沖孔 F1=1.323.141021.6450=117.6KN3.1.3卸料力、推件力的計算由于影響卸料力、推件力的因素很多，無法準確計算。在生產中均采用下列經驗公式計算：FQ1=K1F (N) （3.3）FQ2=K2nF (N) （3.4）式中： FQ1、FQ2分別為卸料力、推件力；K1、K2分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)，其值見表3.1n同時卡在凹?？變鹊墓ぜ驈U料數(shù)，F(xiàn)沖裁力（N），按式（3.1）計算。表
12、3.1卸料力、推件力系數(shù)表材料種類板料厚度/mmK1K2鋼0.10.060.090.10.10.50.0450.070.0650.52.50.0250.060.0502.56.50.020.050.0456.50.150.040.025查表3.1得K1=0.05 K2=0.05。代入公式得：卸料力FQ1=K1F=3300.05=16.5KN推件力FQ2=K2nF=20.05117.6=11.76KN3.1.4總沖裁力的計算根據(jù)工件的要求已及對模具的要求，故選總沖壓力為：F總=330+117.6+16.5+11.76=475.86KN3.1.5壓力中心的計算該零件是對稱的，所以壓力中心在該零件的
13、幾何中心。3.2 工作零件刃口尺寸計算落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配置。沖孔部分以沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。既已落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。具體刃口尺寸計算見下表：基本尺寸及分類沖裁間隙磨損系數(shù)計算公式制造公差計算結果落料凹模工件公差為IT14級,故X=0.5沖孔凸模同上同上同上孔心距同上X=0.753.3 工作零件結構設計與其他模具結構零件3.3.1凹模尺寸凹模厚度 H=Kb(15mm)=0.26100=26mm其中K查表3.2，利用插值法得K=0.26。凹模邊緣壁厚 C(1.5-2)HC=(1.5-2)26=(39-52),實取C=50m
14、m凹模邊長 L=b+2C=100+250=200mm查標準JB/T 6743.1-94；凹模寬160mm。因此確定凹模外形尺寸為20016026mm，將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實際凹模尺寸為20016020mm。表3.2凹模厚度系數(shù)K tb12500.350.4250-1000.220.283.3.2凸凹模尺寸凸凹模長度：L=h1+h2+h =20+20+16.6=56.6mm其中h1：凸凹模固定板厚度； h2：卸料板厚度 h：增加高度（包括凸凹模進入凹模的深度，彈性元件安裝高度）。3.3.3沖孔凸模尺寸沖孔凸模尺寸：L凸 馬棚網 =h1+h2+h3 =20+10+20=50mm式中：
15、h1凸模固定板厚度，h2空心墊板厚度，h3凹模板厚度。3.3.4其他模具結構零件根據(jù)凹模零件尺寸，結合倒裝式復合模結構特點，查JB/T 2885.1-94，確定其他模具結構零件，如下表所示：序號名稱長寬厚材料數(shù)量1上墊板2001608T8A12凸模固定板200160204513空心墊板200160104514卸料板200160204515凸凹模固定板200160204516下墊板2001608T8A1根據(jù)模具零件結構尺寸,結合倒裝式復合模結構特點，查JB/T 2855.5-94選取后側導柱200160標準模架一副。3.3.5典型零件加工工藝方案如下以凹模板的加工為例，典型零件的加工工藝為：備料
16、熱處理磨平面鉗工磨平面熱處理線切割。工藝過程如表3.3 。表3.3 凹模板加工工藝序號工序名稱工序的主要內容1備料根據(jù)圖紙下適合的毛胚料2熱處理退火3磨平面銑(刨)六平面4鉗工劃線、打螺紋孔、銷釘孔和穿絲孔5磨平面光上下平面至圖紙要求6熱處理淬火、回火達到硬度要求7線切割線割內型,保證間隙達到要求3.4 沖壓設備的選用壓力機對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。當壓力機的動精度不好時，就等于用精度不好的壓力機進行沖壓加工。由于測量動精度很困難，目前還沒有壓力機動精度的標準，生產廠家也只保證壓力機的靜精度。因此壓力機的動精度一般只能根據(jù)其
17、靜精度的好壞、框架結構形式和尺寸以及對壓力機生產廠家的信任程度來推斷。根據(jù)總的沖裁力、模具閉合高度、沖床工作臺面尺寸等,故選壓力機型號為J23-63開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制墊塊。其技術規(guī)格如下:公稱壓力： 630KN滑塊行程 : 150mm滑塊行程次數(shù): 50次/分最大的封閉高度為: 360mm連桿調節(jié)長度: 80mm工作臺尺寸前后: 前后480mm左右710mm致謝本文是在論文指導老師精心指導和大力支持下完成的。老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產生重要影響。在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多有關設計方面的知識，對其現(xiàn)
18、狀和未來發(fā)展趨勢有了很大的了解。通過這次模具設計，本人在多方面能力都得到了提高。通過這次畢業(yè)設計，綜合運用了本專業(yè)所學課程的理論知識和結合生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計，通過實際設計從而培養(yǎng)和提高了自己的獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能，懂得了從分析零件的工藝性入手，確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了相應規(guī)范和標準，同時對各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。并提高了查閱設計資料和手冊的能力，熟悉了設計中的標準和規(guī)范等。在這次設計過程中，體現(xiàn)出自
19、己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。感謝各位老師與同學們的幫助。由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分的樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。參 考 文 獻1楊關全.模具設計與制造基礎M.第2版.北京:北京師范大學出版社，2008.2李澄,吳天生,聞百橋.機械制圖M.第2版.北京:高等教育出版社，2003.3楊關全,熊良猛.冷沖模設計資料與指導M.第1版.大連:大連理工大學出版社，2007.4高祥芷,王孝培.中國模具工程大典M.第2版.北京:電子工業(yè)出版社，2007.5劉建超,張寶忠.沖壓模具設計與制造M.第2版.北京:高等教育出版社，2004.6郝濱海.沖壓模具簡明設計手冊M.第2版.北京:化學工業(yè)出版社，2005.7王運炎,葉尚川.機械工程材料M.第2版.北京: 機械工業(yè)出版社，2000.2010-9-2617
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