畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-單耳墊片-單耳止動(dòng)墊圈的沖孔落料模具設(shè)計(jì)（全套圖紙）

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1、 摘要 模具是大批量生產(chǎn)同型產(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(jì)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。而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零件可以采用冶金廠大量的廉價(jià)的軋制鋼板或鋼帶為材料，而且在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，重量輕，成本低節(jié)約能源和原材料等一系列的優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已經(jīng)成為當(dāng)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。 全套圖紙加153893706 本設(shè)計(jì)進(jìn)行了沖壓模具的設(shè)計(jì)。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。

2、對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)工藝分析和工藝方案的確定。進(jìn)行了凹、凸模的閉合高度的計(jì)算并確定了模具的結(jié)構(gòu)。計(jì)算并設(shè)計(jì)了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導(dǎo)板、擋料銷等。選定了合理的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。此外，本模具采用擋料銷擋料。模具的沖壓凸模用固定板固定，便于調(diào)整間隙；沖壓凹模則采用整體固定板固定。 關(guān)鍵詞：凹模；凸模；設(shè)計(jì)計(jì)算；校核。 Abstract Molds to form a mass production of industrial production facilit

3、ies, is the main techniques and equipment。Mold industry is the foundation of the national economy industry。 Tool to ensure accuracy of the ram of the product sizes, and make products quality。And the process of the surface of the product。Die in the production of parts of the metallurgical factory of

4、 rolled steel plates or with a material，And in production don't need, with high efficiency, quality, light weight and low cost to save energy and raw materials for a range of advantages，is Other process could compare with。Use of molds has become an important means of industry and technology developm

5、ent. modern industrial development and technical level, much depends on industrial development of the mold。 This design has been blanking, punching, progressive die design. This paper briefly outlines the current development of stamping die situation and trends. Carried out a detailed process of pr

6、oduct analysis and identification technology program. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the mold of this set of key components, such as: punch, die, punch retainers, plate, fixed die plate, stripper plate, guide plate, block material or marketing. Mold

7、using standard mold, use a suitable stamping device. Design specifications of the working parts and the press were carried out the necessary checking calculation. In addition, the mold used beginning with the gauge pin gauge. Die punching and blanking punch were fixed with different fixation plate,

8、easy to adjust the gap; punching die is fixed by the overall fixed plate. Blanking punch that has the lead is sold, guaranteeing her appearance on the hole and the relative position accuracy, improved precision. Key words: Gang dies; punch; die; Blanking; calculate and design; Checking. 目錄

9、 摘要 1 Abstract 2 第1章 緒論 5 第2章 零件的分析 7 2.1 零件的工藝性分析 7 2.1.1 材料 8 2.1.2 結(jié)構(gòu)形狀 8 2.1.3 尺寸精度 8 2.2 工藝方案分析 8 2.2.1 方案的確定 8 2.2.2 方案比較 9 第3章 模具間隙和凸凹模尺寸的確定 10 3.1 模具間隙的確定 10 3.2 凸凹模尺寸 11 第4章 沖載力和壓力中心的計(jì)算 15 4.1 沖壓力的計(jì)算 15 4.1.1 沖裁力的計(jì)算 15 4.1.2 卸料力的計(jì)算 16 4.1.3 推件力的計(jì)算 16 4.1.4 總沖壓力 16 4.2 壓

10、力中心的計(jì)算 16 4.3 設(shè)備的選擇 17 第5章 排樣設(shè)計(jì) 19 5.2確定搭邊和條料寬度 20 5.2.1搭邊 20 5.2.2條料寬度的確定 20 5.3材料的經(jīng)濟(jì)利用率 21 第6章 模具總體設(shè)計(jì) 22 6.1 墊板的設(shè)計(jì) 22 6.2 定位零件的設(shè)計(jì) 22 6.3 模柄的選擇 22 6.4 連接件與緊固件的選取 22 6.5 下模板的確定 22 6.6 擋料螺釘 23 6.7 卸料板 23 第7章 模具的壽命 24 7.1 模具的失效形式 24 7.2 提高模具壽命的途徑 26 結(jié)論與展望 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31

11、 第1章 緒論 1、沖壓成型的特點(diǎn) 沖壓成形是指在壓力機(jī)上通過模具對(duì)板料金屬（或非金屬）加壓，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到具有一定形狀、尺寸和性能要求的零件的加工方法，它屬于塑性成形的加工方法之一，見圖1.1。這種加工方法又稱冷沖壓或板料沖壓，所使用的成形工具為冷沖壓模具，簡稱沖模。沖模設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)冷沖工藝的核心，一個(gè)沖壓零件往往需要幾個(gè)工序甚至幾副模具才能加工成形。 沖壓成形是一種先進(jìn)的金屬加工方法，和其他的加工方法（如機(jī)械加工）相比具有以下特點(diǎn)： 1. 可以獲得其他加工方法不能或難以加工的形狀復(fù)雜的零件，如汽車覆蓋件、車門等 2. 由于尺寸精度主要有模具來保證

12、，所以加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定、一致性好，具有“一模一樣”的特征。 3. 材料利用率高，屬少、無切屑加工。 4. 可以利用金屬板料的塑性變形提高工件的強(qiáng)度、剛度。 5. 生產(chǎn)率高、操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 圖0.1 沖壓原理結(jié)構(gòu)簡圖 2、沖壓工序的分類 沖壓工序按變形性質(zhì)可分為分離工序和成形工序兩大類。 1. 分離工序 被加工材料在外力作用下因剪切而發(fā)生分離，從而形成具有一定形狀和一定尺寸的零件，如剪切、沖孔、落料、切邊等。 2. 成形工序 被加工材料在外力作用下，發(fā)生塑性變形，從而得到具有一定形狀和尺寸的零件，如彎曲、拉伸、翻邊等。 3、模具發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 標(biāo)志沖

13、模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。復(fù)合模能夠在一副模具的一次沖壓完成復(fù)雜零件的沖裁，彎曲，拉深，立體成型以及裝配等復(fù)雜工藝，具有生產(chǎn)效率高，操作安全可靠，可以加工復(fù)雜零件等特點(diǎn)而受到普遍的重視，應(yīng)用也日益廣泛。有代表性的是電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子疊片復(fù)合模，已達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到R

14、a1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 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(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： 1. 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 2. 高速銑削加工 3. 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4. 電火花銑削加工 5. 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 6. 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 第2章 零件的分析 2.1 零件的工藝性分析 零件圖及相關(guān)尺寸見圖 2.1.1 材料 墊片零件材質(zhì)為：Q235-A，厚度為1mm；屬于普通碳素綱，具有良好的沖壓性能。 由資料[1

15、]查表得抗拉強(qiáng)度=375～500Mpa，屈服極限=235MPa，彈性模數(shù)E=MP，伸長率=25%，抗剪強(qiáng)度為τ=310～380Mpa。 2.1.2 結(jié)構(gòu)形狀 該零件的結(jié)構(gòu)相對(duì)有些復(fù)雜，但其屬于薄板件，對(duì)稱結(jié)構(gòu)，比較規(guī)則，結(jié)構(gòu)相對(duì)而言不算太大，適合沖壓加工。 2.1.3 尺寸精度 由于本零件給定的尺寸精度一般，所以未標(biāo)注公差的尺寸都按生產(chǎn)所需經(jīng)濟(jì)精度要求的IT12級(jí)查[2]得各尺寸的公差 結(jié)論：該沖裁件的材料Q235-A，是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的沖壓性能，年生產(chǎn)10萬件，為大批量生產(chǎn)，故比較適合沖裁加工。 2.2 工藝方案分析 2.2.1 方案的確定 該零件包括沖孔、落料兩個(gè)

16、基本工序，可以采用以下四種工藝方案： 方案一：直接落料獲得產(chǎn)品，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：先沖孔，再落料，采用單工序復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：采用形狀倒置的復(fù)合模具獲得落料產(chǎn)品。 方案四：采用先沖孔，再落料的級(jí)進(jìn)模。 2.2.2 方案比較 方案一:模具結(jié)構(gòu)相對(duì)而言比較簡單，經(jīng)濟(jì)性高，但相對(duì)精度較低，不能很好的保證產(chǎn)品的允許公差尺寸。 方案二:先采用沖孔來定位工件毛坯料，然后再落下成品。既能很好的保證工件有一定的定位精度，又能減少一次沖壓的合力，并且保證機(jī)構(gòu)能在相對(duì)小的載荷下工作。 方案三：采用此種生產(chǎn)方式可以大大的提高工作效率，而且可以提高毛坯料的利用效率，但是該種方式會(huì)大大增加

17、壓力機(jī)的噸位，在實(shí)際生產(chǎn)中還得考慮減噪、安全、靈活等。況且該零件墊片本來就已經(jīng)屬于尺寸較大的工件了，采用一次落兩個(gè)會(huì)使模具的體積擴(kuò)大，不便于裝卸等。 方案四：供需相對(duì)分散，兩次沖裁對(duì)精度具有一定的影響，且同樣具有方案三的問題，且不適合實(shí)際生產(chǎn)，工作效率也沒有什么實(shí)質(zhì)性的提高，而且模具規(guī)模也大大加大，同時(shí)模具的結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜。 綜上所述以及實(shí)際生產(chǎn)的相關(guān)條件和要求，我決定選擇第二種方案。 第3章 模具間隙和凸凹模尺寸的確定 3.1 模具間隙的確定 在模具設(shè)計(jì)時(shí)確定一個(gè)合理的間隙值，能同時(shí)滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模壽命最長、沖裁力最小等各方面的要

18、求。因此在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命的三個(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)合理的范圍值。只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個(gè)間隙范圍就稱為合理間隙，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。 考慮到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙。確定合理間隙值有理論法和經(jīng)驗(yàn)法兩種。 1、理論確定法 主要是根據(jù)凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋相互重合進(jìn)行計(jì)算。 查[1]得凸、凹模的合理間隙： Z=2(t-b)tanβ （2.1） =2t(t-t/b)tanβ 式中：Z——雙面間隙值（mm）；

19、 t——材料厚度（mm）； b——產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入的材料深度（mm）； b/t ——產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入材料的相對(duì)深度； β——剪切裂紋與垂線間的夾角。 由上式可見，影響間隙值的主要因素是材料性質(zhì)和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，所需間隙Z值就越大；材料厚度越薄，塑性越好的材料，所需間隙Z值就越小。由于理論計(jì)算法在生產(chǎn)中計(jì)算不方便，故目前廣泛采用的是經(jīng)驗(yàn)法確定間隙。 2、經(jīng)驗(yàn)確定法 根據(jù)研究與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，間隙值可按要求分類查表確定。 對(duì)于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高的沖裁件應(yīng)選用較小間隙值，這時(shí)沖裁力與模具壽命作為次要因素考慮。 對(duì)于對(duì)于尺寸精度和斷面質(zhì)量要求

20、不高的沖裁件，在滿足沖裁件要求都前提下，應(yīng)以降低沖裁力，提高模具壽命為主，選用較大的雙面間隙值。查[2]得表2.1。 表2.1 沖裁模初始用間隙2c mm 材料厚度 t（mm） 65Mn、45、T7 30、硅鋼片 08、10、15、 H62、Q235 H62、H68、LF21 2Cmin 2Cmax 2Cmin Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 0.2 0.008 0.012 0.01 0.014 0.012 0.016 0.014 0.018 0.3 0.012 0.018 0.015 0.

21、021 0.018 0.024 0.021 0.027 0.4 0.016 0.024 0.02 0.028 0.024 0.032 0.028 0.036 注：當(dāng)模具采用線切割加工，若直接從凹模中制取凸模，此時(shí)凸凹模間隙決定于電極絲直徑，放電間隙和研磨量，但其總和不能超過最大單面初始間隙值。 本設(shè)計(jì)選用經(jīng)驗(yàn)確定法，零件厚度為1mm，材料型號(hào)為Q235-A.故查表2.1得： 2Cmin=0.012mm 2Cmax=0.016mm 3.2 凸凹模尺寸 凸模與凹模刃口尺寸的確定 凸模與凹模刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模

22、刃口尺寸及公差來保證。因此正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 沖裁時(shí)凸、凹模的制造公差由[2]得表2.2，如下： 表2.2 凸、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 0.020 0.020 ＞180～260 0.030 0.045 ＞18～30 0.020 0.025 ＞260～360 0.036 0.050 ＞30～80 0.020 0.030 ＞360～500 0.040 0.060 ＞80～120 0.025 0.035 ＞500 0.050 0.0

23、70 ＞120～180 0.030 0.040 零件的沖孔基本尺寸為≤18之間，故取凸模偏差為0.020mm，凹模偏差為0.020mm。 凸、凹模刃口尺寸確定的原則 由于凸凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都帶有錐度，而在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用中，都以光亮帶的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光亮帶處于大端尺寸，沖孔件的光亮帶處于小端尺寸。落料件的光亮帶是因凹模刃口擠切材料而產(chǎn)生的，而沖孔件的光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凹模尺寸。沖裁過程中，凸凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凹模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大，因此確定凸凹

24、模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔，并遵循如下原則： 1、根據(jù)沖孔落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸取決于凹模的尺寸，故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先確定凹模的尺寸，再按照間隙值確定凸模刃口尺寸；沖孔時(shí)孔徑的尺寸取決于凸模的尺寸，故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2、先考慮凹、凸模的磨損 凹、凸模在沖裁過程中有磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模尺寸磨損使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具使用壽命，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。 3、刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凹、

25、凸模刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn)，保證合理的凹、凸模間隙值，保證模具的一定使用壽命。 刃口尺寸的計(jì)算方法 由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類。 沖孔： 凸模刃口尺寸：（2.5） 凹模刃口尺寸： （2.6） 式中：d——沖孔件豁孔的最大極限尺寸（mm）； ——沖孔凸模基本尺寸（mm）； ——凸模刃口制造公差，可按IT8選用（mm）； △——制件公差（mm）； K——系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。查[2]得，詳見上表2.3； ——沖孔凹模基本尺寸（mm）； ——最小合理間

26、隙（mm）。 落料： 凹模刃口尺寸：（2.7） 凸模刃口尺寸：（2.8） 式中：——落料件的最小極限尺寸（mm）； ——落料凹?；境叽纾╩m）； —落料凸?；境叽纾╩m）。 凸模與凹模配作法 采用凸凹模分開加工時(shí)，為了保證凹凸模間一定的間隙值，必須嚴(yán)格限制沖模制造公差。因此，造成沖裁制造困難。 為了保證凹、凸模間一定的合理間隙，必須滿足關(guān)系式，這對(duì)于、差值很小時(shí)，將使凹、凸模刃口尺寸公差值更小，給凹、凸模的制造帶來困難。這種情況必須采用配合加工 配合加工就是先按設(shè)計(jì)尺寸制造一個(gè)基準(zhǔn)件，然后再根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，按要求的間隙值配制另一件。對(duì)于沖制薄材料的沖裁，或沖制復(fù)

27、雜形狀的工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配作的方法加工。 落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，根據(jù)凹模的實(shí)際尺寸按最小合理間隙配置凸模。沖孔時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件配制凹模。 第4章 沖載力和壓力中心的計(jì)算 4.1 沖壓力的計(jì)算 4.1.1 沖裁力的計(jì)算 沖孔力 由[2]得沖裁力的計(jì)算公式 F沖孔孔=KLtτ （3.1） 式中： K—系數(shù)，K=1.3； L—沖裁周邊長度（mm）； t—沖裁件的厚度（mm）； τ—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。 F沖孔孔=KLtτ =1.3×59.69×350×1 = 27

28、.15895（kN） 落料力 =KLtτ （3.2） 式中： K—系數(shù)，K=1.3； L—沖裁周邊長度（mm）； t—沖裁件的厚度（mm）； τ—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。 =KLtτ =1.3×166.8×350×1 =75.894（kN） 4.1.2 卸料力的計(jì)算 由[2]得卸料力的計(jì)算公式 F卸料=K卸料F落料 （3.3） 式中： K卸料—卸料力系數(shù)，查表3.1。 F卸料=K卸料F落料 =0.034×75.894 =2.58（kN） 4.1.3 推件力的計(jì)算 由[2]中推件力的計(jì)算公式 F推件=nK推件F沖孔（3.4）

29、式中： K推件—推件力系數(shù)，查表3.1。 n—同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)（廢料數(shù)）； F推件=nK推件F沖孔 =1×0.045×27.15895 =1.222（kN） 4.1.4 總沖壓力 F= F落料+F卸料+F推件 （3.6） =27.15895+75.894+2.58+1.222 =106.85（kN） 4.2 壓力中心的計(jì)算 因?yàn)樵摿慵菍?duì)稱圖形，并按照如下式進(jìn)行計(jì)算得： 沖孔：（3.8） （3.9） 沖裁邊：（3.10） （4.11） 式中：——沖孔時(shí)指各種孔的中心位置； 沖裁邊時(shí)指各線段中心坐標(biāo)； ——沖各孔時(shí)所用壓力；

30、 ——各線段長度； ——壓力中心坐標(biāo)。 4.3 設(shè)備的選擇 計(jì)算得總沖壓力是106.85KN，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力。所以選用公稱壓力為100噸的壓力機(jī)。壓力機(jī)主要參數(shù)經(jīng)查[2]、[10]、[14]得表3.2。 表 3.2壓力機(jī)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù)值 單位 1 沖壓設(shè)備型號(hào) J23-100 2 公 稱 壓 力 100 噸 3 滑 塊 行 程 130 毫米 4 滑塊每分鐘行程次數(shù) 38 次 5 最大閉合高度 480 毫米 6 閉合高度調(diào)節(jié)量 400 毫米 7 滑塊中心線至床身距離 380 毫米 8

31、 立柱距離 530 毫米 9 工作臺(tái)尺寸 前 后 710 毫米 左 右 1080 毫米 10 工作臺(tái)孔尺寸 前 后 380 毫米 左 右 560 毫米 直 徑 500 毫米 11 墊板尺寸 厚 度 100 毫米 直 徑 — 12 模柄孔尺寸 直 徑 φ60 毫米 深 度 75 毫米 13 滑塊底面尺寸 前 后 360 毫米 左 右 430 毫米 14 機(jī)床最大可傾角 30 度 第5章 排樣設(shè)計(jì) 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種 （1）有廢料排樣。沿沖件全部外形沖裁，沖件與沖件

32、之間、沖件與條料之間都存在有搭邊廢料。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 （2）少廢料排樣。沿沖件部分外形切斷或沖裁，只在沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時(shí)邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率較高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 (3）無廢料排樣。沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。另外，當(dāng)送進(jìn)步距為兩倍零件寬度時(shí)，一次切斷便能獲得兩個(gè)沖件，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，

33、減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。 由于零件為大批量生產(chǎn)，為了提高模具的壽命，所以選用少廢料排樣。排樣圖如圖4.1所示。 圖4.1 排樣圖 5.2確定搭邊和條料寬度 5.2.1搭邊 搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。 搭邊通常有經(jīng)驗(yàn)確定，由參考文獻(xiàn)[1]根據(jù)材料的性能、厚度和形狀可確定搭邊值 5.2.2條料寬度的確定 由于上節(jié)確定的a值已經(jīng)考慮了剪料公差所引起

34、的減小值，所以條料寬度的計(jì)算一般采用下列的簡化公式。 （1）有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)，故按下式計(jì)算： 條料寬度：（4.1） 導(dǎo)料板間距： （4.2） 式中： b——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a ——側(cè)搭邊值； ——條料寬度的單向（負(fù)向）偏差；?? Z——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙； （2）無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離 側(cè)壓裝置的模具，應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動(dòng)而使側(cè)面搭邊減少。為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊的減少，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料可能的擺動(dòng)量，應(yīng)按下式計(jì)算： 條料寬度：（4.3） 導(dǎo)料板間距

35、： （4.4） 式中： b——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值； ——條料寬度的單向（負(fù)向）偏差；?? Z——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙； （2）無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離 由于模具設(shè)計(jì)時(shí)有沖孔凸模起定位作用,落料尺寸要求不高，所以選用無側(cè)壓裝置。同時(shí)用無測(cè)壓裝置公式（4.3、4.4）來計(jì)算。 條料寬度： 5.3材料的經(jīng)濟(jì)利用率 ?參考文獻(xiàn)[1]中公式 η=×100%（4.5） =1740/（64×40） =68% 式中：η——材料利用率 n——張板料（或帯料、條料）上沖件的數(shù)目 A——整個(gè)沖裁件的實(shí)際面積 L——板料長度

36、 B——板料寬度 第6章 模具總體設(shè)計(jì) 6.1 墊板的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)沖模時(shí)，由模板所承受壓力的大小來判斷是否加裝墊板。因?yàn)槟０宄惺艿膲簯?yīng)力大于模板材料所承受壓力大小，所以使用墊板。在沖壓凸模固定板和模板之間加置一淬硬的墊板，從而提高了沖模耐用度。其外形與固定板相同。材料采用45號(hào)鋼。如下圖所示: 6.2 定位零件的設(shè)計(jì) 定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是送進(jìn)導(dǎo)向；二是送料定距。 送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；送料定距的定位零件有用擋料銷、側(cè)刃等；在本次設(shè)計(jì)中使用的是定位銷。如下圖所示: 6.3 模

37、柄的選擇 模柄的直徑根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔徑確定,模柄根據(jù)此次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選取B型模柄，如下圖所示: 6.4 連接件與緊固件的選取 下模座與下凸模固定板的固定選用內(nèi)六角螺釘，定位銷選用圓柱銷。 上模座與彎曲凸模的固定選用內(nèi)六角螺釘，定位銷選用公稱直徑圓柱銷。 卸料板用圓柱頭卸料螺釘連接。 6.5 下模板的確定 在上文中模架的尺寸已經(jīng)確定，下面來確定下模板的尺寸。 上模座的尺寸與形狀與下模座基本相同。在導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合方面有細(xì)微差別。差別在與上模座厚,下模座與導(dǎo)柱配合，上模座與導(dǎo)套配合。如下圖所示: 6.6 擋料螺釘 擋料銷的選用查[6]中表2-7-5，查得具體尺寸如圖

38、所示。相關(guān)精度根據(jù)[12]確定。 圖6.5 擋料螺釘 6.7 卸料板 外形尺寸及螺釘、銷釘位置與下模固定板相同，由于卸料只是起頂出條了的作用，所以對(duì)其強(qiáng)度和剛度不做要求。但要保證一定的周邊精度以及一定的強(qiáng)度。根據(jù)[13]確定其形狀見如下圖所示: 第7章 模具的壽命 模具的壽命是指模具能夠生產(chǎn)合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量來表示。 模具在使用過程中，其零件將由于磨損或損壞而失效。如果磨損或損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致模具無法修復(fù)時(shí)，模具就應(yīng)報(bào)廢。如果模具的零件都具有互換性，零件失效后能夠得到更換，那么模具的壽命在理論上將是無限的。但是，模具在長

39、時(shí)間使用后，零件趨于老化，故障概率大大增加，修理費(fèi)用隨之增加，同時(shí)模具經(jīng)常需要修理會(huì)直接影響制件的生產(chǎn)。因此，當(dāng)修理模具在經(jīng)濟(jì)上并不合理時(shí)，也應(yīng)考慮將其報(bào)廢。模具在報(bào)廢前所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量稱為模具的總壽命。除此以外，還應(yīng)考慮模具在兩次修理之間的壽命，如沖裁模的刃磨壽命。 在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，作為用戶都會(huì)提出關(guān)于模具壽命的要求，這種要求稱為模具的期望壽命。確定模具的期望壽命應(yīng)綜合考慮兩方面的因素：一是技術(shù)上的可能性；二是經(jīng)濟(jì)上的合理性。一般而言，當(dāng)制件生產(chǎn)批量較小時(shí)，模具壽命只需滿足制件生產(chǎn)量的要求就足夠了，此時(shí)在保證模具壽命的前提下應(yīng)盡量降低模具的成本；當(dāng)制件為大批大量生

40、產(chǎn)時(shí)，即使需要很高的模具成本，也應(yīng)盡可能地提高模具的使用壽命和使用效率。 7.1 模具的失效形式 模具失效的基本形式有五種，即磨損失效、疲勞失效、熱疲勞失效、塑性變形失效和斷裂失效。 磨損失效 模具在使用時(shí)的磨損是不可避免的，使用時(shí)間越長，則磨損量也越大，磨損就越嚴(yán)重。磨損的形式有磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。判斷模具是否因磨損而失效的主要標(biāo)準(zhǔn)是制件的尺寸精度，當(dāng)制件的尺寸超出允許的公差范圍時(shí)即宣告模具失效。如果模具的磨損導(dǎo)致制件的表面質(zhì)量嚴(yán)重下降，那么制件的表面質(zhì)量要求也是判斷模具是否失效的依據(jù)。沖裁模的凸、凹模刃口由于磨損而逐漸鈍化，嚴(yán)重時(shí)將顯著地劣化模具的工作條件和制

41、件的質(zhì)量。制件的毛刺高度隨著凸、凹模刃口的鈍化而逐漸增高，因而可以作為判斷凸、凹模刃口鈍化程度的標(biāo)志，當(dāng)毛刺高度超過規(guī)定值時(shí)，表明刃口鈍化嚴(yán)重，需要重新刃磨刃口后模具才能繼續(xù)使用。 疲勞失效 模具一般都以間歇工作的方式進(jìn)行工作，頻繁的反復(fù)加載和卸載使模具受力零件處于交變應(yīng)力作用下。模具使用一段時(shí)間后，由于交變應(yīng)力的作用，在零件表面或內(nèi)部存在微觀缺陷及應(yīng)力集中的部位將會(huì)萌生許多微裂紋。模具繼續(xù)使用時(shí)，這些微裂紋將逐漸擴(kuò)展，當(dāng)微裂紋擴(kuò)展到一定程度時(shí)，模具零件的承載能力被嚴(yán)重削弱，最終導(dǎo)致模具開裂或破損。 熱疲勞失效 熱加工模具一般都在急冷急熱條件下工作。當(dāng)模具零件急劇受熱時(shí)，溫度較高的表層

42、材料的受熱膨脹受到溫度較低的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)模具零件急劇冷卻時(shí)，溫度較低的表層材料的冷卻收縮又受到溫度較高的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生拉應(yīng)力。在工作一段時(shí)間后，這種循環(huán)熱應(yīng)力將使模具零件表層材料出現(xiàn)許多細(xì)小的裂紋，導(dǎo)致模具失效。熱疲勞裂紋的形狀有網(wǎng)狀、放射狀、平行狀等。 塑性變形失效 當(dāng)模具零件承受的載荷使零件內(nèi)部的應(yīng)力超過其自身材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，零件就會(huì)產(chǎn)生塑性變形。常見的塑性變形失效有工作零件出現(xiàn)表面皺紋、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、型芯出現(xiàn)鐓粗、縱向彎曲，型腔、型孔出現(xiàn)脹大等。 斷裂失效 模具在正常工作時(shí)，因?yàn)槟撤N原因而突然出現(xiàn)較大的裂紋，甚至分裂成幾個(gè)

43、部分，使模具立即喪失工作能力的失效形式稱為斷裂失效。常見的斷裂失效有開裂、破裂、崩刃、折斷等。 模具失效的五種基本形式中，熱疲勞失效一般只出現(xiàn)于冷熱溫差較大的熱加工模具，其他的四種形式在各類模具上都有可能出現(xiàn)。不同的失效形式之間常常有密切的聯(lián)系和交互促進(jìn)作用。磨損產(chǎn)生的溝痕往往成為萌生疲勞裂紋和熱疲勞裂紋的發(fā)源地，同時(shí)深而尖銳的溝痕本身就可成為一次性斷裂的起裂點(diǎn)。零件表面出現(xiàn)疲勞裂紋和熱疲勞裂紋后，表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化，將使磨損加劇，裂紋的尖端出現(xiàn)應(yīng)力集中，將成為斷裂源，促進(jìn)一次性斷裂的產(chǎn)生。磨損雖然會(huì)導(dǎo)致模具失效，但在正常的工作條件下，模具在失效前都能在較長的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定有效地工作。大部分模具的

44、有效壽命決定于磨損失效，對(duì)于這些模具，磨損失效是它們的正常失效形式，其有效磨損壽命是確定模具期望壽命的依據(jù)。部分重載模具如冷擠壓模的有效壽命主要決定于疲勞失效，部分冷、熱溫差很大的模具如壓鑄模的有效壽命主要決定于熱疲勞失效。在疲勞和熱疲勞失效前，模具一般也有較長的使用壽命，但習(xí)慣上仍將它們看作是模具的早期失效。如果模具質(zhì)量存在問題，或者使用不當(dāng)，塑性變形和斷裂失效在模具使用的各個(gè)時(shí)期都有可能產(chǎn)生，而且一旦發(fā)生的話，其后果很可能是致命的，它們是造成模具早期失效的主要形式。 保證和提高模具的壽命，一方面要通過各種途徑保證和提高模具的耐磨性，使模具具有足夠的有效磨損壽命，另一方面要采取各種措施，預(yù)

45、防早期失效的出現(xiàn)，保證模具在有效壽命期內(nèi)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。 7.2 提高模具壽命的途徑 模具磨損的根本原因是模具零件與制件（或坯料）之間或模具零件與零件之間的相互摩擦作用。能夠降低這種摩擦作用，或者能夠提高模具零件的耐磨性的途徑，都是降低模具的磨損速度、提高模具有效磨損壽命的有效途徑。 合理選擇模具材料 材料的耐磨性是決定模具零件磨損速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要決定于材料的種類和熱處理狀態(tài)。常用模具材料中，以冷作模具用鋼為例，硬質(zhì)合金的耐磨性最高，其次是高碳高鉻工具鋼，再次是低合金工具鋼，碳素工具鋼的耐磨性最低。一般情況下，需要耐磨的模具零件都應(yīng)通過淬火或其他熱處理方法提高材

46、料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。 提高模具零件表面質(zhì)量 首先，要提高零件表面的精加工質(zhì)量。零件加工越精細(xì)，表面粗糙度值越小，則磨損速度就越慢，使用壽命就越高。其次，要盡力避免零件表層材料在加工過程發(fā)生軟化現(xiàn)象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工時(shí)，如果工藝條件選擇不當(dāng)，就會(huì)會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷，使表層材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨性。 潤滑處理 模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位應(yīng)經(jīng)常加注潤滑油。沖壓加工時(shí)一般應(yīng)在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆潤滑油或潤滑劑。變形抗力大的沖壓加工，如冷擠壓、厚料拉深、變薄拉深等，應(yīng)對(duì)坯料進(jìn)行表面潤滑處理，例如：對(duì)碳鋼坯料進(jìn)行磷化皂化處理；對(duì)不銹

47、鋼坯料進(jìn)行草酸鹽處理。鍛模、塑料模和壓鑄模等模具在成形前都應(yīng)將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。 防止粘模 如果制件材料與模具材料之間有較強(qiáng)的親和力，兩者之間會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用，甚至相互間在高壓作用下產(chǎn)生冷焊，這就是所謂的粘?，F(xiàn)象。粘?，F(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，將在起模時(shí)導(dǎo)致制件和模具零件表面的材料撕裂脫落，一方面影響制件的表面質(zhì)量，另一方面將使模具零件產(chǎn)生劇烈的粘著磨損，同時(shí)脫落的材料顆粒還會(huì)加劇模具零件的磨損。因此，無論是對(duì)于制件質(zhì)量，還是對(duì)于模具壽命，粘模現(xiàn)象都是極為有害的，都應(yīng)采取措施加以預(yù)防。 預(yù)防粘模的方法有：采用與制件材料親和力較小的模具材料；采用可靠的潤滑措施，防止?jié)櫥ぴ诟邏合卤粩D

48、破；采用滲氮、碳氮共滲等表面處理方法，改變模具零件表層材料的組織結(jié)構(gòu)。 合理選擇模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和成形工藝條件 在保證制件質(zhì)量的前提下，對(duì)于沖裁模適當(dāng)加大凸、凹模間隙，對(duì)于彎曲模、拉深模適當(dāng)加大凸、凹模間隙和凹模口部圓角半徑，對(duì)于冷擠壓模適當(dāng)減小凹模入口角和凸、凹模工作帶高度，以及增加制件的起模斜度，都能提高模具磨損壽命。對(duì)于塑料模、壓鑄模等模具，適當(dāng)減小成形壓力、溫度和速度，提高模具溫度，既能減小熔融塑料或合金液在充模時(shí)對(duì)模具成形表面的沖擊磨損，又能減小制件對(duì)模具的脹模力，從而減小模具在制件起模時(shí)的磨損。 表面強(qiáng)化 表面強(qiáng)化的目的是提高模具零件表面的耐磨性。常用的表面強(qiáng)化方法有表面電火花

49、強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊、滲氮、碳氮共滲、滲硫處理、表面鍍鉻等。表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊常用于沖裁模。滲氮（硬氮化）主要用于熱加工模具鋼零件的表面強(qiáng)化，此方法除能提高零件的耐磨性外，還能提高零件的耐疲勞性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性，主要用于壓鑄模、塑料模等模具。碳氮共滲（氣體軟氮化）不受鋼種的限制，能應(yīng)用于各類模具。滲硫處理能減小摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性，一般只用于拉深模、彎曲模。表面鍍鉻主要用于塑料模及拉深模、彎曲模。除了上述常用方法外、模具的表面強(qiáng)化還有滲硼處理、滲金屬處理、化學(xué)氣相沉積處理、碳氮硼多元共滲等許多方法。 其他事項(xiàng) 妥善處理模具損壞事故，細(xì)致分析事故原因，進(jìn)而采取適當(dāng)措施防止

50、同類事故的再次發(fā)生。 做好預(yù)防性維修工作，防止一個(gè)零件的失效殃及其他零件的安全。對(duì)已經(jīng)失效的零件應(yīng)及時(shí)修理或更換。妥善保管摸具，防止模具生銹，遺失。 在日常生產(chǎn)中模具由于磨損或其他形式而失效，在這之前生產(chǎn)的零件稱為模具的壽命（生產(chǎn)壽命）。 結(jié)論與展望 這次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)生活的總結(jié)。此次設(shè)計(jì)要綜合運(yùn)用到我大學(xué)幾年里所學(xué)到的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并為即將踏入社會(huì)的我奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以下是我對(duì)這次的設(shè)計(jì)的一些體會(huì)和心得： [1]在今次的設(shè)計(jì)過程中，有很多的問題需要獨(dú)立思考，在用常規(guī)的方法解決不了問題時(shí)，還要從反向去思考。從而使我的

51、思維能力得到了很大的提高。設(shè)計(jì)中所涉及到一定的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，給我提供了一個(gè)很好的提高應(yīng)變能力的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。 [2]設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)過不斷的到校圖書館認(rèn)真地查找和借閱相關(guān)的參考資料，不但提高了個(gè)人查閱資料的能力，還擴(kuò)闊了我的知識(shí)視野。 [3]本模具采用CAD等制圖軟件設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)其間對(duì)軟件的理解與熟練程度得到了很好的提升。 經(jīng)過近一學(xué)期的努力終于完成了設(shè)計(jì)，說心里話，作為一個(gè)大學(xué)生，在最初拿到課題進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就好像丈二的和尚，我想最大的難度在于自己對(duì)沖壓模設(shè)計(jì)的思路很迷忙，面對(duì)神秘瑰麗的沖裁模茫然不知從何處下手，幾經(jīng)醞釀思索，最后在指導(dǎo)老師的鼓勵(lì)和幫助下，收集資料，確定方案，最終對(duì)簡單沖壓模設(shè)計(jì)進(jìn)行嘗

52、試性的構(gòu)思，由此才展開設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，沒有實(shí)踐條件，不能根據(jù)實(shí)際的情況來作合適、客觀地修改，加上我自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又不多，這樣做出來的設(shè)計(jì)，難免有不足之處，希望老師能夠本諒。 經(jīng)歷過本次設(shè)計(jì)之后，使我解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題的能力有了很大的提升，對(duì)以后的工作有很大的幫助，更有信心迎接挑戰(zhàn)。 致謝 經(jīng)過幾個(gè)月的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大學(xué)生的設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝老師。雖然老師平日里工作繁多，但在我做設(shè)

53、計(jì)的每個(gè)階段，他每周都要抽出半天不辭辛苦的來學(xué)校對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，每周六老師都上網(wǎng)來和我們和交流指導(dǎo)。這讓我很感動(dòng)。老師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。 然后還要感謝大學(xué)幾年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 參考文獻(xiàn) [1] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)編.鍛壓手冊(cè).[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 [2]《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》.編寫組編.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè).[M].機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 周開勤.機(jī)械零件手冊(cè). (第五版). [M]

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