銅片沖壓成形工藝及沖孔落料級進(jìn)模模具設(shè)計【接觸環(huán)】【焊片】【墊片】【說明書+CAD】
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河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)說明書
1緒 論
從現(xiàn)在的發(fā)展形式可以看出,我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?,主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)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(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距,導(dǎo)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(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計,2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家,從業(yè)人員約50多萬人,2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭,模具企業(yè)總體上訂單充足,任務(wù)飽滿,2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元,出口模具4.91億美元,分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1,進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元,為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點中,有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中,產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè)。?近年來,?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快,主要表現(xiàn)為:大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品;專業(yè)模具廠數(shù)量增加,能力提高較快;"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速;國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一,體制不順,基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快,國企改革也在進(jìn)行之中,但總體來看,體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì),再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,因此,行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二,開發(fā)能力較差,經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元,國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15~20萬美元,有的高達(dá)25~30萬美元,與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理,真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三,工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低.雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因,引進(jìn)設(shè)備不配套,設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低,帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四,專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差. 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響,許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低,專業(yè)化分工不細(xì),商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占45%左右,其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù),與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低,標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響,對模具制造周期影響尤甚。
第五,模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后.模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格,都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1) 模具日趨大型化;???
? 2)在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù);??
? 3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng);???
? 4)在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);?
?? 5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率;???
6)發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù);???
7)模具的精度將越來越高;?
? 8)模具研磨拋光將自動化、智能化;??
?? 9)研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程;??
?10)開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備,在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性,是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年,全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,世界模具市場年交易總額為600~650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上;國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時,從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(VDMA)工模具協(xié)會了解到,德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中(VDMA)會員模具企業(yè)有90家,這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%,可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才,他們的技術(shù)水平比較高.故人均產(chǎn)值也較高.我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右,而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15~20萬美元,有的達(dá)到 25~30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上,而我國才達(dá)到45%.
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(jī)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(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機(jī)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(jī)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(jī)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(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(jī)床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機(jī)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)。
如今,我國模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系,越來越多的新技術(shù),新工藝,新材料誕生,并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中,這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時,我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國家相比還有一定差距,還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步,開展新技術(shù),新材料研究開發(fā),并進(jìn)一步加強(qiáng)對模具工業(yè)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng),使之可持續(xù)發(fā)展,為我國模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié),是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí),我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識,對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解,達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強(qiáng)的設(shè)計課題,我們進(jìn)行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí),我對于模具特別是沖壓模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識,豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識,而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)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(guān)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(guān)手冊和書籍,設(shè)計中,將充分利用和查閱各種資料,并與同學(xué)進(jìn)行充分討論,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。
在設(shè)計的過程中,將有一定的困難,但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力,相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗,設(shè)計中不妥之處在所難免,肯請各位老師指正。
2 制件的工藝性分析
工件名稱 :接觸環(huán)
生產(chǎn)批量:大批量
材料:QSn4-4-2.5
厚度:0.3mm
工件簡圖見圖
圖1-工件簡圖
1.1制件的工藝性分析
該制件為接觸環(huán),所用材料為錫磷青銅QSn4-4-2.5,且為軟態(tài),帶料,抗剪強(qiáng)度斷后伸長率。因此,該材料有良好的彈性和良好的塑性,沖裁結(jié)構(gòu)較好,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。
1.2制件的外形分析
制件形較為簡單,形狀對稱,尺寸較小。只有落料和沖孔兩個工序,但是工件較小有1個φ1.9mm的橢圓孔,一個φ2.5mm的半橢圓孔,孔與邊緣之間的距離也滿足要求。工件的尺寸精度較低,只需要采用普通沖裁。
為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度,孔邊距和孔間距不能過小,其最小許可值當(dāng)?。篊≥(1~1.5) t根據(jù)已知工件的尺寸可得:C1=1.2 C2=1.35 t=0.3 所以工件的尺寸符合上述要求。
沖孔時因受凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小,否則凸模易折斷或壓彎,查表2.7.3而知工件上孔的直徑當(dāng)大于或等于0.35倍的料厚,即d≥0.35t,由任務(wù)書零件圖易于看出工件尺寸符合要求。R2.1、R0.9mm、5.2mm、2.5mm、20.4mm、4.2mm、1.8mm均為自由公差可看作IT14級,尺寸精度較低??仔木嗟墓顬?2.10.2屬于T11級精度,可以通過模具結(jié)構(gòu)的正確性設(shè)計來實現(xiàn)。
3 工藝方案的確定
該零件包括:沖孔、落料兩個基本工序,可有以下三種工藝方案供選擇:
方案一、先落料后沖孔,采用單工序模生產(chǎn)。
方案二、落料-沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三、沖孔-落料連續(xù)沖壓,采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
對各種方案的分析方案一、模具結(jié)構(gòu)簡單,但需要兩道工序,兩副模具,生產(chǎn)效率低,難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二、只需一副模具,沖壓件的料較薄邊距也小,考慮到凸凹模強(qiáng)度的影響圖一采用復(fù)合模。方案三、只需要一副模具,生產(chǎn)率也很高,且零件較小,錫銅板較薄,出件和廢料清除也較易,工作安全性和生產(chǎn)率較高。通過以上三種方案的分析比較,并根據(jù)設(shè)計要求確定該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳,并選擇級進(jìn)模。
4 確定模具總體結(jié)構(gòu)方案
4.1 模具類型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用級進(jìn)沖裁模。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。
4.2 操作與定位方式
因是大批量生產(chǎn),但工件簡單,所以采用手動送料方式比較好,能夠使模具制造簡單。由于零件尺寸較小且厚度較薄,可采用雙側(cè)刃前后對角布置的導(dǎo)料板導(dǎo)向,以及側(cè)刃定距的定位方式。
4.3 卸料與出件方式
本模具采用正裝結(jié)構(gòu),沖孔廢料和工件留在凹??锥粗校瑸榱撕喕>呓Y(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??紤]到零件的厚度較薄,可以采用有卸料螺釘卸料板,彈簧組成的彈性卸料裝置卸搭邊條料,并采用由凸模直接從凹模洞口推出的方式以提高工作效率。
4.4模架類型及精度
考慮到零件的工藝特點,可以采用導(dǎo)向平穩(wěn)的對角導(dǎo)柱模架。由于零件的精度要求不高可以采用I級模架精度。
5 工藝與設(shè)計計算
5.1 排樣設(shè)計與計算
設(shè)計級進(jìn)模時,首先要設(shè)計條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣,且為直排的形式,雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣,但工件的精度高,且易于保證工件外形的圓角。采用45°的斜對排,如下圖所示。
根據(jù)排樣圖的幾何關(guān)系可以算出兩排的中心距為18mm查表得:因采用IC型側(cè)刃,所以料寬沒邊要增加燕尾形切入深度。故條料長度為
沖裁后廢料寬度為:
進(jìn)距為:
導(dǎo)板間距為
由零件圖可以近似算出一個零件的面積為,因為一次進(jìn)距內(nèi)沖料兩件。一個進(jìn)距內(nèi)的坯料面積為。因此材料的利用率為
排樣圖如下所示:
圖2-排樣圖
5.2 計算沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī)
沖裁力: 根據(jù)零件圖可算出一個零件的內(nèi)外周長之和為L1=77mm,側(cè)刃沖切長度L2=13.8mm,根據(jù)排樣圖一模沖兩件和雙側(cè)刃的布置,可以算出沖裁長度為:
。則
卸料力:查表得取則
推件力:根據(jù)材料厚度取凹模刃口直臂高度好h=5mm,故n=h/t=5/0.5=16. 查表得取則
所以,總沖裁力
應(yīng)選的壓力機(jī)公稱壓力,因此可選壓力機(jī)型號為J23-6.3.
型號為J23-6.3的壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格:
滑塊行程(mm)
35
工作臺尺寸(mm)
前后
200
左右
310
最大閉合高度(mm)
150
工作臺孔尺寸(mm)
前后
110
左右
160
閉合高度調(diào)節(jié)量(mm)
35
墊板尺寸(mm)
厚度
30
直徑
滑塊中心線距床身距離(mm)
110
模柄孔尺寸(mm)
直徑
30
深度
55
立柱距離(mm)
150
床身最大可傾角度
角度
45
表1-壓力機(jī)參數(shù)
因沖裁尺寸較小,沖裁力不大,且選用的是對角導(dǎo)柱模架,使其受力平穩(wěn),壓力中心不會超出模柄端面積之外,故不必詳細(xì)計算壓力中心的位置。
5.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差
由于材料薄,模具間隙小,故采用配作加工。加工時一凹模為制造基準(zhǔn),只需要計算凹模刃口尺寸及公差,并將尺寸標(biāo)注在凹模圖樣上即可。各凸模僅按凹模對應(yīng)的尺寸標(biāo)注其基本尺寸,并說明按凹模的實際刃口尺寸配雙邊間隙0.03mm。側(cè)刃則按側(cè)刃孔配單邊間隙0.015mm。
5.3.1 落料凹模刃口尺寸
落料凹模刃口尺寸計算需按磨損情況分類計算。
(1)凹模磨損后增大的尺寸,按公式計算
(2) 凹模磨損后減小的尺寸,按公式計算
(3) 凹模磨損后不變的尺寸,按公式計算
5.3.2 沖孔凹模刃口尺寸
沖孔凹模為長圓形,故可按公式計算
5.3.3 側(cè)刃孔尺寸
可按公式計算,取則
6 設(shè)計選用模具零件、部件
6.1 凹模設(shè)計
凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接用螺釘、銷釘與下模座固定板的固定方式。凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu),刃壁高度取5mm,漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大。凹模輪廓尺寸計算如下。
沿送料方向的凹模型孔壁間的最大距離為
垂直于沿送料方向的凹模型孔壁間的最大距離為
(取側(cè)刃厚度為6mm)
沿送料方向的凹模長度為
(取c=20mm)
垂直于沿送料方向的凹模寬度為
凹模厚度為
根據(jù)算出的凹模輪廓尺寸,選取于計算值向接近的標(biāo)準(zhǔn)凹模板輪廓尺寸,其大小為
凹模的材料選用 CrWMn,工作部分熱處理淬硬為。凹模如下圖所示:
圖3-凹模板
6.2 凸模設(shè)計
落料凸模刃口部分設(shè)計成階梯型結(jié)構(gòu),安裝部分設(shè)計成便于安裝的長圓形,通過鉚接方式于固定板固定。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸、卸料裝置和安裝固定要求來確定。凹模的材料選用 CrWMn,工作部分熱處理淬硬為。
圖4-落料凸模
沖孔凸模刃口部分為長圓形,結(jié)構(gòu)簡單。因沖孔凸模尺寸很小,所以要對其進(jìn)行強(qiáng)度校核和剛度校核。
(1)凸模最小直徑校核(強(qiáng)度校核)
孔徑遠(yuǎn)大于材料厚度,故凸模的強(qiáng)度和剛度足夠。取凸模于卸料板的雙邊間隙為0.2mm(不起導(dǎo)向作用)。
查表得,凸模的最小直徑的d應(yīng)滿足
(取,而因故凸模強(qiáng)度足夠。
(2)凸模最大自由強(qiáng)度的校核(剛度校核)
查表得,凸模最大自由強(qiáng)度L應(yīng)滿足
所以小沖孔凸模的工作部分的長度不能超過13.6mm。取小沖孔凸模的工作部分的長度12mm。
圖5-沖孔凸模
6.3 準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架凹模周界L=125mm,B=80mm材料GB/T281.3-1990
導(dǎo)柱導(dǎo)套H6/h5配合導(dǎo)柱標(biāo)記:20×110 GB/T 22×110 GB/T2861.1—9
導(dǎo)套標(biāo)記:20×70×28 GB/T2861.6—9022×70×28 GB/T2861.6—90
上模座標(biāo)記:125×80×25 GB/T2855.1—90
下模座標(biāo)記:125×80×30 GB/T2855.2—90 該模具的閉合高度由(4)為
H閉=H上模+H墊+L+H+H下模-h(huán)2=130mm
模柄壓入式的結(jié)構(gòu)如圖所示。其主要參數(shù)為:
圖6-模柄
6.4 卸料部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘,公稱直徑為8mm,螺紋部分為M8×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定,具體講
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記:35鋼M8×45 GB70—85
螺釘標(biāo)記:35鋼M6×20 GB68—76
圓柱銷釘標(biāo)記:35鋼8×50 GB 119—86
d(m6)
6
C=
1.2
產(chǎn)品長度
50
沖裁度
Ra≤0.8μm
表2-圓柱銷釘參數(shù)
止動圓柱銷標(biāo)記:35鋼8×20 GB119—86
6.5卸料板的設(shè)計
彈性卸料板具有卸料和壓料雙重作用,多用于沖裁薄料,使平面度提高。其平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸,厚度取凹模厚度的0.6-0.8倍。卸料板與凸模的雙邊間隙取0.3mm。當(dāng)卸料板對凸模起導(dǎo)向作用時,卸料板與凸模間按H7/h6配合,但其間隙應(yīng)比凸、凹模間隙小,而凸模與固定板按H7/h6配合。為了便于卸料,在模具開啟狀態(tài)時,卸料板工作平面應(yīng)高出凸模刃口端0.3-0.5mm
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同,厚度為12mm。在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板,設(shè)計卸料板為一整體板。
卸料板采用Q45鋼制造,淬火硬度為40~45HRC。如圖所示:
圖7-卸料板
6.6 側(cè)刃的實際
側(cè)刃用于控制條料的不進(jìn)距離,其定距準(zhǔn)確、效率高,但是增加了材料消耗、沖裁力和模具的制造難度。側(cè)刃主要用于連續(xù)?;虿贿m宜采用其他定位方式的沖裁,選用對角布置的側(cè)刃。
圖8-側(cè)刃固定圖
6.7 彈簧的選用
沖裁中常用的圓柱壓縮彈簧是用60Si3MnA、60Si2Mn或碳素彈簧鋼絲卷制而成,熱處理硬度為43-48HRC,彈簧兩端拼緊并磨平。根據(jù)卸料力估算出彈簧的個數(shù)算出每個彈簧所承受的負(fù)荷,初選出彈簧的規(guī)格,進(jìn)行校核檢查彈簧最大允許壓縮量,滿足下列條件后合適。即
根據(jù)計算可選用的彈簧。
材料直徑d(mm)
彈簧中徑D(mm)
許應(yīng)壓力τp(Mpa)
試驗載荷Fs(N)
長度(mm)
2.5
12
710
198.0
40
表3-彈簧主要參數(shù)
6.8 承料板的選擇
承料板與一導(dǎo)料板用螺釘固定,在條料送進(jìn)過程中起到支撐平衡作用,選用45鋼加工,其尺寸為42mm×20mm×6mm。
圖9-承料板
6.9 導(dǎo)料板的選用
此模具用兩個導(dǎo)料板其導(dǎo)向作用,并且有側(cè)刃槽為側(cè)刃步距下落其定位作用,其一導(dǎo)料板還為承料板其固定作用。其上有固定承料板的兩個螺釘孔。在導(dǎo)料板上開有側(cè)刃定距槽,如下圖:
圖10-導(dǎo)料板
7 總裝配圖
條料送進(jìn)時采用固定雙側(cè)刃進(jìn)行定位,而有導(dǎo)料板保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時,上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時,上模上行回程,卡在凸模上的廢料由彈性卸料板卸下,沖孔廢料和落料制件被凸模直接從凹??谥型讼隆H缓?,上?;爻虠l料再次送進(jìn)由側(cè)刃定距為下次沖壓做準(zhǔn)備。然后,上模下行再開始下一個行程。
圖11-模具總裝圖
結(jié)論
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié),是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí),我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識,對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解,達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強(qiáng)的設(shè)計課題,我們進(jìn)行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實習(xí),我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識,豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識,而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下,我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料,通過這些實踐,我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍,更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
設(shè)計中,將充分利用和查閱各種資料,并與同學(xué)進(jìn)行充分討論,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。 在設(shè)計的過程中,將有一定的困難,但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力,相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗,設(shè)計中不妥之處在所難免,肯請各位老師指正!
致謝
首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師,他對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識,誠懇的為人,使我受益匪淺,在畢業(yè)設(shè)計的過程中,特別是遇到困難時,他給了我鼓勵和幫助,在這里我向他表示真誠的感謝!
畢業(yè)設(shè)計是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的,它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過這次畢業(yè)設(shè)計使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識,對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課:如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解,使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題,如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料,保證工件的經(jīng)濟(jì)性,加工工藝的合理性。
感謝母?!幽蠙C(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩!感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境,使我學(xué)到了許多新的知識,掌握了一定的操作技能。
在學(xué)校中,我們主要學(xué)的是理論性的知識,而實踐性很欠缺,而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來,使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識;這不但提高了我們解決問題的能力,開闊了我們的視野,在一定程度上彌補(bǔ)我們實踐經(jīng)驗的不足,為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。
通過對沖孔落料冷沖模的設(shè)計,我對沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識,特別是這種沖孔落料模具的設(shè)計。沖裁模的主要零件的加工一般比較復(fù)雜,多采用線切割進(jìn)行加工,彎曲回彈的影響因素多,不容易從純理論的角度精確的計算出來,多需要在試模后再進(jìn)行調(diào)整。在模具的設(shè)計過程中也遇到了一些難以處理的問題,雖然設(shè)計中對它們做出了解決 ,但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意,如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件機(jī)構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整,都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善,使生產(chǎn)效率提高。
歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束,敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料,請教各位老師有關(guān)模具方面的問題,并且和同學(xué)的探討,模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題,使我在這短暫的時間里,對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸,從了解到熟悉,這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程,我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力,我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號,為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。
最后,我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué),并感激師友的教誨和幫助!
在這次設(shè)計過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助,使我受益匪淺。在此,再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師原紅玲老師在這一段時間給予我無私的幫助和指導(dǎo),并向他們致以深深的敬意,同時也對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝!
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