磁芯簧沖壓模具設計（全套含CAD圖紙）

磁芯簧沖壓模具設計（全套含CAD圖紙）,磁芯簧,沖壓,模具設計,全套,cad,圖紙 摘要 本課題主要設計了一套沖孔、落料、彎曲的模具。經過查閱資料，首先,對零件進行工藝分析，經過工藝分析和對比，采用沖孔、落料、彎曲工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定壓力機的型號。再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設計的模具。得出設計的模具類型后將模具的各工作零件設計過程表達出來。 在文檔的第一部分是對沖壓件的工藝分析，完成了方案的確定。第二部分，對零件的排樣圖的設計，完成了材料利用率的計算。再進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設計計算，對選擇沖壓設備提供依據。最后對主要零部件的設計和標準件的選擇，為本次選擇設計模具的繪制和模具的成形提供依據，以及為裝配圖各尺寸提供依據。通過前面的設計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 本次設計闡述了沖壓正裝級進模的結構設計及工作過程。本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，提高了產品的質量和生產效率，降低了勞動強度和生產成本。 關鍵詞：沖孔，落料，彎曲，模具 目 錄 摘要 I 前言 1 1成型工藝分析 2 1.1結構分析 2 1.2材料分析 2 1.3尺寸精度分析 2 2工藝方案的確定 4 3 排樣 5 3.1排樣圖 5 3.1.1條料的定位 6 3.1.2制件的取出和廢料的處理 6 3.1.3條料的卸料 6 3.2材料的搭邊 7 3.3步距長度的確定 8 3.4條料寬度的確定 8 3.5材料利用率 9 3.6條料排樣圖 9 4沖裁力計算、壓力中心的確定、壓力機的選擇 9 4.1 設計沖裁力 10 4.1.1沖裁力的計算 10 4.2壓力機的選擇 10 5模具結構設計 11 5.1凸、凹模結構形式 12 5.2導料方式的選擇 12 5.3卸料方式 13 6模具尺寸計算 13 6.1凸、凹模刃口尺寸的確定 14 6.2基本尺寸計算 14 6.3沖壓模閉合高度 14 7模具圖紙繪制 15 7.1裝配圖繪制 16 7.2零件圖繪制 16 總結 17 致 謝 18 參考文獻 19 I 前言 沖壓模具是模具制造業(yè)中最重要的一部分。改革開放以來，市場經濟飛速發(fā)展，市場對模具的需求量在不斷增長。近年來，模具工業(yè)企業(yè)的所有制元素也發(fā)生了變化，除了國有模具企業(yè)外，合資、集體、獨資和私營也有了飛速的發(fā)展。如今隨著與國際市場的接軌，市場競爭日益激烈，人們認識到產品的質量、成本和新產品的開發(fā)的重要性。模具制造是整個模具鏈條中最基礎的一個要素。 目前，大部分中小型企業(yè)還不具備購買高檔的數控沖床的經濟能力，數控單元沖壓模具可直接裝在普通的沖床上作為簡易數控沖床使用。 冷沖壓是用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其部分產生分離或塑性變形，進而獲得所需零件的一種加工方法。沖壓模具是將材料加工成所需沖壓零件的一種工藝裝備，沖壓模具在冷沖壓中至關重要。一般說，不具備符合要求的模具，冷沖壓就無法進行，先進的沖壓工藝也必須依靠對應的沖模來實現。 1成型工藝分析 1.1結構分析 工件名稱：磁芯簧 生產批量：大批量 厚度：0.4mm 圖1-1產品圖 1.2材料分析 材料及板厚：材料為QSn6.5-0.1錫青銅，厚度0.4mm。錫青銅具有較好的穩(wěn)定性，穩(wěn)較高的強度，適合沖裁。工件結構相對簡單，壁厚為0.4mm,級進模完全能滿足要求。 1.3尺寸精度分析 零件圖上的所有尺寸均未注公差，屬于自由尺寸。按IT12級確定工件尺寸的偏差計算。 圖1-2產品展開圖 沖壓技術要求: 1.材料:錫青銅 2.材料厚度:0.4mm 3.生產批量:大批量 4.未注公差:按IT12級確定. 此零件結構簡單，技術要求低，所以適合沖裁。 2工藝方案的確定 磁芯簧所需的基本沖壓工序為沖孔、落料和彎曲，可擬定出以下三種工藝方案: 方案一：用簡單的單工序模分三次加工，即沖孔-落料-彎曲； 方案二：沖孔、落料的復合模和彎曲的單工序模； 方案三：沖孔、落料和彎曲級進模。 方案三生產率較方案二低，精度略低于方案二。但是模具結構不太復雜成本較低，壓力機噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產，精度要求不高，相比較而言方案三更具可行性，更具優(yōu)越性。 選用方案三則又有三個不同的工藝方案 ①先沖銷孔和?24的圓孔，然后落料和彎曲在同一工序 ②沖孔和落料在同一工序，然后再彎曲 ③沖孔、落料和彎曲各分為一個工序 采用①加工工件不易保證R1±1mm的彎曲精度，而且易使沖頭磨損，降低模具壽命。②方案工件易受力不均勻，導致工件受拉扯力而變形。經分析采用③比較合理，③可以保證制件的精度。對于彎曲回彈，可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。終上所述，選擇方案三，級進模生產零件。因為壁厚0.3mm小于倒裝式壁厚，所以采用正裝式級進模生產。 3 排樣 3.1排樣圖 根據零件結構形狀，采用有廢料排樣。如圖所示 圖3-1排樣示意圖 此零件結構簡單，只有沖孔、落料和彎曲工序： 工序一：沖切銷孔和?24的圓孔；條料限位定距； 工序二：沖孔，沖切廢料； 工序三：沖切廢料； 工序四：切斷，彎曲； 3.1.1條料的定位 雖然側刃定距的方式使沖壓材料的送進可以準確可靠，但也增加了材料的消耗，也使模具的制造維修變得更加復雜。銷孔定位即發(fā)揮了定距的優(yōu)點，又使有搭邊排樣的有廢料沖壓中的廢料損耗減少。 3.1.2制件的取出和廢料的處理 模具采用級進模，廢料直接從卸料板掉落，沖壓件用剛性推件裝置推出，采用手動送料的方式推送條料，工作簡單，沖壓件由人工手動取出。 3.1.3條料的卸料 條料的卸料采用剛性卸料的方式剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，常用作落料模、沖孔模、 正裝復合模的卸料裝置。本模具采用剛性卸料經費成本比較低。 3.2材料的搭邊 由于工件需要大量生產，所以不采用單工序模，且工件沖裁要求不高和沖裁部位較為密集，應力較大。所以不宜采用復合模。故采用級進模。 設計模具時條料的排樣很重要，支架零件具有簡單結構的特點單向排列時材料的利用率高，減少了廢料。從展開圖可以看出，落料平毛胚形狀復雜，彎曲成形為R18mm的凸圓弧底U字形工件，彎曲高度達23mm，而其兩端頭寬僅3.0mm，必須采用有搭邊排樣。 排樣時工件之間以及與條料側邊之間留下的余料稱為搭邊。 搭邊雖是廢料，但在沖裁過程中起到很大作用：補償定位誤差，保證沖出合格零件。但是也浪費了一些材料。 因為該零件長72mm，寬24mm，矩形件邊長L>50,并且該零件厚度為0.4mm,所以根據下表可知，工件間搭邊值為a=1.0mm，側搭邊值為a=2mm。 3.3步距長度的確定 表3-1最小搭邊值 為提高工件材料的利用率，該工件的展開毛胚軸線傾斜45°排樣。 盡管搭邊寬度不足a =1mm（理論要求是a=2.0mm），但由于傾斜45°排樣后，平毛胚中間最寬處錯開，充分利用結構廢料，仍可留出足夠寬的中間搭邊(步距a1=1.8) 3.4條料寬度的確定 排樣方式和搭邊值確定后，即可計算出條料寬度，進而確定模具導料板之間的距離。 在有測壓裝置的導料板之間送料，條料一直沿著導料板送進，公式計算為: 條料寬度為60==72mm  3.5材料利用率 提高材料利用率對降低沖壓生產成本至關重要，特別是對大批量生產，好的材料。我們的排樣圖利用了零件的特點，結構，采用了少廢料排樣，從而提高材料利用率。 根據一般的市場供應情況，原材料選用2000mm×720mm×0.4mm的錫青銅。每塊可剪2000mm×72mm規(guī)格條料10條。材料剪切利用率達48%，由一個步距的材料利用率通用計算方式η=nA/Bs×100% A：個步距內的沖裁件面積 A=746.39材料面積A=36x12.8=460.8mm2 N：個步距內的沖裁件數量 n=1 B：條料寬度 B=72mm S：步距 s=25.8mm 3.6條料排樣圖 圖3-2排樣圖 4沖裁力計算、壓力中心的確定、壓力機的選擇 4.1 設計沖裁力 4.1.1沖裁力的計算 公式：P=kLtT 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） T——被沖裁材料的抗剪強度（Mpa） K——系數，一般取1.3 上式中抗剪強度T與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的T= 0.6σb，故沖裁力表達式又可表達為P=1.3LtT≈Ltσb 式中σb——被沖材料抗拉強度（Mpa），查手冊[1]表得青銅的σb=240Mpa P1=1.3×14π×0.4×240=5.486kN P2=1.3×802×0.4×240=100.089kN 推件力Pt=nKtP Kt——推件力系數，Kt=0.055 h——凹模刃部直壁洞口高度（mm）， t——料厚（mm） h=0.4mm，故n=1 P3=3×0.055×14=2.31kN P4=3×0.055×802=132.33kN 卸料力，根據經驗公式得 P卸=0.03p P5=0.03×5486.208≈1.645kN P6=0.03×100.089=3.002kN P=P1+P2+P3+P4=5.486+100.089+2.31+132.33=240.215kN 4.2壓力機的選擇 模具的總沖壓力=P+P5+P6=244.862kN 壓力機的公稱壓力必須大于沖裁時總壓力的1.1到1.3倍，故可以計算壓力機公稱壓力應大于（1.1~1.3)x16=（17.6~20.8）kn, 根據設計指導書查表開式可傾壓力機參數初選壓力機型號為J23-40和J23-35。 圖4 23-40和J23-35開式可傾壓力機參數 由圖4，得此次設計選用J23-35式可傾壓力機 5模具結構設計 5.1凸、凹模結構形式 圖5-1凸模 圖5-2凹模 常見的凹模安裝有鑲嵌式、整體式、壓肩式，這套模具采用的是整體式，便于加工（如圖5-1）；常見的凸模安裝有鑲嵌式、整體式、壓肩式，我選用的是鑲嵌和壓肩混合使用，便于加工和安裝。（如同5-2） 5.2導料方式的選擇 常用的導料方式有導料銷，導料板，等導料方式，此次我們選用的導料方式導料銷導料。因為我們的產品尺寸精度不高，結構簡單，采用導料銷導料節(jié)約材料，所以用導料銷導料。 圖5-3擋料方式 5.3卸料方式 卸料方式有兩大種：剛性卸料和彈性卸料。此次我們采用的方式是剛性卸料，因為本次產品精度要求不高，厚度一般，粗糙度要求不是很高，所以我們選用剛性卸料。 圖5-4卸料方式 6模具尺寸計算 6.1凸、凹模刃口尺寸的確定 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。 沖孔時，間隙取在凹模上，則： 凸模尺寸 Dp=（d+XΔ）-σp0 凹模尺寸 Dd=（d+XΔ+Zmin）0＋σ 式中 Dd Dp: 落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm dp dd: 沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm X:磨損系數，查表2-30[1]得：IT14級時x=0.5 Zmin——雙面間隙，mm △——工件公差，mm δ——凸模和凹模的制造公差，mm 沖裁φ14mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算 凸模尺寸 由表2-10[1]查得△=0.16 dap=（d+x△）-δp0=(14+0.75×0.16)0-0.02=14.120-0.02 凹模尺寸 由表2-23[1]得Zmin=0.246 dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(14+0.75×0.16+0.246)0+0.02 =14.3660+0.02 6.2基本尺寸計算 卸料板尺寸：13.5x126x88; 凹模尺寸：20x131x88; 凹模墊板：25x165x88; 凸模固定板：20x126x88; 凸模墊板：10x126x88. 6.3沖壓模閉合高度 圖6-1模具閉合高度 經過設計我們可知各板的高度，各板符合沖壓的強度，經計算H=163.5，在壓力機上可以使用。符合要求。 7模具圖紙繪制 7.1裝配圖繪制 模具上模部分由上模版，墊板，凸模，凸模固定板，凹模，卸料板，導柱，導套等組成。卸料方式采用鋼性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模板，卸料板，凹模組成沖孔廢料由漏料孔漏出，該模具采用導料銷代替導料板導正。 條料送進時采用擋料銷作定距，操作時完成第一步沖壓后，把條料抬起向前移動，且兩個導料銷代替導料板，條料緊靠導料銷向前推。 7.2零件圖繪制 本套模具的凸模、凹模采用的是材料Cr12，Cr12屬于高碳高鉻萊氏體鋼，也是應用廣泛的冷作模具鋼。該鋼具有較好的淬透性、耐磨性、熱加工性。碳化物在鋼中分布比較好。其熱處理可采用淬火+回火。 總結 大學三年的學習生活即將結束，畢業(yè)設計是我們最后的一個實踐環(huán)節(jié)。檢驗我們之前所學知識及技能的靈活運用程度。如今我國經濟迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到越來越廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習。在學校，我對機械制圖、模具設計、設計原理等專業(yè)方面的知識有了初步的了解，達到了學習的目標。 對于模具設計，老師對我們進行了大量的實踐訓練。在實訓基地，我們學會了機器的操作。以及作為一位模具人作必須具備的精神。 在設計過程中，我會充分的運用所學知識及掌握的技能，并且查閱各種書籍資料，與同學討論，盡最大的努力做好本次畢業(yè)設計。在設計的過程中，可能會有一些困難，但我相信，有老師的耐心指導，同學的慷慨解囊，再加上自身的努力，我會盡最大努力完成畢業(yè)設計任務。設計作品如果有什么不妥的地方，懇請糾正。 致 謝 首先，要感謝的是的我的老師。在他的悉心指導下，我才能按時完成我的畢業(yè)設計，老師向我指出了正確的設計方向，讓我加深的對模具設計與制造的理解，同時也使我在設計中少走了許多彎路。在設計的過程中，老師非常耐心的幫我改圖，解決我在設計時遇到的問題，這些指導對我的畢業(yè)設計的完成十分重要。我十分感謝他對我的教育和批評。我還要感謝同學對我的幫助。最后，我還要感謝系里領導以及其他老師的幫助。 參考文獻 【1】《沖模設計應用實例》[M]．模具實用技術叢書編委會．北京：機械工業(yè)出版社，2000【2】《機械設計手冊》、《機械設計手冊（第二版）》[M]．聯合編寫組．北京：化學工業(yè)出版社，1987 【3】《沖模設計手冊》[M]．沖模設計手冊編寫組．北京：機械工業(yè)出版社，1988. 【4】《沖壓工藝及模具設計》[M]．北京：中國鐵道出版社，1995. 【5】《沖壓模具設計與制造技術》[M]．陳炎嗣，郭景儀．北京：北京出版社，1993. 【6】《沖壓模具結構與設計圖解》[M]．太田哲編．北京：國防工業(yè)出版社，1982. 【7】《機械制圖》[M]．李紹珍，陳桂英主編．北京：機械工業(yè)出版社，1998. 【8】《機械工程材料性能數據手冊》編委會．機械工程材料性能數據手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1985. 19