優(yōu)秀論文由小旦畢業(yè)設計說明書

沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 摘 要 隨著制造業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在模具設計應滿足自動化、精密化等要求。級進模 比單工序模具和復合模更有利于實現(xiàn)沖壓件生產(chǎn)的自動化，大大的提高了生產(chǎn) 率。而級進模的好壞依然取決于模具的結構。多工位級進模要求具有高精度、 長壽命，模具的主要工作零件常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質合 金等材料。模具的精加工常采用慢走絲線切割加工或成形磨削。在多工位級進 模中，常有很精細的小凸模，必須對這些小凸模進行精確導向和保護。因此要 求卸料板能對小凸模提供導向和保護功能。卸料板上相應的孔必須采用高精度 加工，其尺寸及相互位置應準確無誤。 本模具的細小沖頭采用了快換結構，凹模采用鑲拼式結構，更有利于模具 的維護和維修；模具采用導料板導料，用側刃及側刃擋塊進行粗定位，導正銷 進行精定位，有效的保證了制件的精度。采用彈壓卸料板，以此保證制件的平 整度。如此設計出的結構可確保模具工作運行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要 求。 關鍵詞：級進模；排樣；導正銷；沖孔；彎曲 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 I Abstract Summary with the development of manufacturing, mold now design automation, precision requirements to be met. Than a single process of progressive die mold and more conducive to the realization of the compound die stamping production automation, significantly increases productivity. Is good or bad depending on the mould of the progressive die structure. Multi- position progressive die for requiring high precision, long life, major parts of the mold usually made of high alloy tool steel, high-speed steel or carbide material. Finishing often used wire cutting processing of mold or mold grinding. Multi-position progressive die, there is often a fine little punch must be precise guidance and protection for these small punch. Therefore asked the small punch stripper plate to provide guidance and protection. Corresponding holes on the stripper plate must be in high precision machining, its size and their location should be accurate This small punch using the quick change mold structure, die insert-type structure, more conducive to mold maintenance and repair; mould plate Guide material, with a side blade and rough position of side blade block, pilot punches for precision positioning, effectively guarantee the precision of parts. Flick-pressure reposition stripper plate, in order to ensure that flatness of the products. So design the structure ensures die working requirements for reliable operation and stamping products in large quantities. Keywords: progressive die; layout; pilot punches; punches; bend 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 II 目 錄 摘 要.I ABSTRACT.II 目 錄.III 1 零件的工藝性分析.1 1.1 公差.1 1.2 結構.2 1.3 材料.2 2 確定工藝方案.3 3 工藝設計與計算.5 3.1 搭邊值的確定.5 3.2 送料步距.5 3.3 彎曲展開尺寸計算.5 3.4 排樣圖.6 3.5 排樣的利用率.7 3.6 刃口尺寸計算.8 4 沖裁力的計算.10 4.1 沖裁力分析.10 4.2 卸料力.11 4.3 推料力.11 4.4 彎曲力.11 4.5 總沖裁力的大小.12 5 壓力機選擇.12 6 模具整體結構的確定.13 6.1 模架的選擇.13 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 III 6.2 固定零件.15 6.3 工作零件.16 6.4 定位零件.18 7 模具結構簡圖.21 致謝.23 參考文獻.24 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 0 1 零件的工藝性分析 工件圖如圖 1.1 所示。 圖 1.1 工件圖 該制件為收音機上零件，形狀較為復雜，尺寸較小，材料為 45 鋼，料厚為 0.7mm，相對較薄，零件尺寸公差按 IT11 制造，工件成形部分為彎曲成形，在 模具設計應注意以下幾點： （1）應盡量避免產(chǎn)生過多的毛刺，及彎曲回彈。 （2）模具的設計也有利于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。 （3）有一定的批量，應重視模具材料和結構的選擇，保證一定的模具壽命。 1.1 公差 該制件上未注尺寸公差按 IT11 級計算，所有工序需保證尺寸精度都為 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 1 IT11 級，其中凸模，凹模精度等級分別為 IT6,IT7 進行計算，以保證工件的精 度。 經(jīng)分析，此工件的加工工序的基本步驟為：a.沖裁搭邊及側刃 b.彎曲 c. 沖孔 d.切斷。 1.2 結構 1）該制件為條形板料，涉及的沖壓工藝為沖孔、切斷和彎曲； 2）制件尺寸較小，且單側有彎曲成形，采用中間載體結構； 3）為保證制件上彎曲部位兩孔的精度，所以在彎曲后再沖孔； 4) 制件料厚較小，有利于彎曲成形。 1.3 材料 該制件材料為 45 鋼，查沖壓工藝與模具設計P24 表 1.4.1 得材料抗剪 強度 =440-450Mpa, ,抗拉強度 b=550-700Mpa，伸長率 =16%，屈服強度 s=360 Mpa。 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 2 2 確定工藝方案 該制件工藝復雜程度一般，需要沖孔側刃切邊、彎曲等工序?？紤]采用級 進模方案；由于該制件為大批量生產(chǎn)，若采用單工序模具會降低生產(chǎn)效率達不 到生產(chǎn)要求，不僅會增加模具成本，還不能保證制件的精度，所以否定單工序 模方案。采用復合模生產(chǎn)方案，由于該制件較小，凹模大徑不滿足要求，且工 件上有彎曲，所以雖然復合模方案符合大批量生產(chǎn)要求，但由于設計加工難度 大而屏棄；相對單工序模和復合模的弊端而采用級進模設計思想，采用級進模 可解決以上兩種方案的弊端。 本制件涉及的工藝有：沖裁搭邊、沖孔、彎曲、切斷等工序 現(xiàn)考慮以下兩種方案： 方案 1： 第一步 沖裁側刃、搭邊及沖導正孔 第二步 空工位（導正銷） 第三步 沖裁搭邊 第四步 沖裁搭邊 第五步 空工位（導正銷） 第六步 彎曲 第七步 沖孔（導正銷） 第八步 切斷 方案 2： 第一步 沖裁側刃、搭邊及沖導正孔 第二步 空工位（導正銷） 第三步 沖裁搭邊 第四步 沖裁搭邊 第五步 沖孔（導正銷） 第六步 彎曲 第七步 切斷 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 3 比較以上兩個方案，可以看出第二個方案比第一個方案省了一個工位。它 們的主要區(qū)別在于彎曲和沖孔的次序。第二個方案，是在彎曲前沖出制件上的 孔，這樣雖然可以減少一個工位，但這樣很難保證制件上孔的位置，所以選用 第一套方案。 在這兩個方案中，排樣的形式均為分次裁搭邊形式。這種形式使模具刃口 分解和重組，把復雜的內外形輪廓分解為若干簡單的幾何單元，以簡化凸模和 凹模的形式，便于加工，縮短模具制造周期。通過刃口的分解還能改善凸模和 凹模的受力狀態(tài)，提高模具的強度和壽命，并可滿足特殊的工藝需求，便于制 件在模具中的級進成形。分段沖切的分割原則： （1）刃口的分段應有利于簡化模具結構，形成的凸模外形要簡單、規(guī)則、 要便于加工，并要有足夠的強度。 （2）內外形輪廓分解后，各段間的連接應平直或圓滑 （3）分段搭接點應盡量少，搭接點位置要避開產(chǎn)品的薄弱部位和外形的重 要部位。 （4）復雜外形以及有窄槽或細長臂的部位最好分解，復雜內形最好分解。 （5）刃口分解要考慮加工設備條件和加工方法，便于加工。 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 4 3 工藝設計與計算 3.1搭邊值的確定 搭邊值與制件的形狀尺寸、料厚、排樣的形式等有關，通常由經(jīng)驗所得。 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料 方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊太小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增 大沖件毛刺，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或 影響送料工作。 查沖壓工藝與沖裁模設計P48 表 2.5.2 經(jīng)驗數(shù)據(jù)，取 a=2.0 a1=1.5。 3.2送料步距 S=D+a1=9.8+1.5=11.3mm 式中 D平行于送料方向工件寬度； a1沖件間搭邊值。 3.3彎曲展開尺寸計算 零件圖如圖 3.1 所示。 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 5 圖 3.1 零件圖 毛坯展開長度為： L=L +（2/360） 0 式中。xtr r/t=0.5/0.7=0.71 查沖壓工藝與模具設計 P124，表 3.3.3 得：x=0.4 =0.787 . 04 . 05 . 0 所以 L=24.2+0.3+4.1+（2X3.14X0.78X90 /360） 00 32mm 3.4排樣圖 排樣圖如圖 3.2 所示。 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 6 圖 3.2 排樣圖 從圖中可以看出，該模具分為八個工位，第一工位沖出側刃（側刃參與 成形，所以對稱布置） 及 3 導正銷孔；為滿足凹模強度要求所以第二工位為 空工位，設有導正銷；第三工位及第四工位為沖裁搭邊；第五工位為空工位； 第六工位為彎曲成形；第七工位沖 1.5 孔；第八工位切斷，在下模對應位置 上開有漏料孔。 由于工件尺寸較小，且單側有彎曲成形，所以該模具采用中間載體結構。 3.5 排樣的利用率 N=F/F0 x100% 式中 F一個步距內零件的實際面積 F0一個步距內毛坯面積 N=（179/7711.3）100% =45% 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 7 所以該方案的有效利用率是 45%，經(jīng)綜合分析，材料利用率雖不高 但生 產(chǎn)效率比較高，精度易保證，所 以方案可行。 3.6 刃口尺寸計算 沖壓件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也 要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差， 是設計沖裁模的主要任務之一。 凸模及凹模的加工方法主要有兩類：分別加工法、配作加工法。分別加工 法是指凸模和凹模分別按圖紙標注的尺寸和公差進行加工。沖裁間隙由凸模、 凹模刃口尺寸和公差來保證。要分別標注凸模和凹模刃口尺寸和制造公差，其 優(yōu)點是具有互換性，但受沖裁間隙-的限制，適應于圓形和簡單形狀的沖壓件。 配作加工法是先做好其中的一件作為基準件，然后以此基準件的實際尺寸來配 加工另一件。其優(yōu)點是凸模凹模的間隙容易保證且標注較為簡單。 由于該工件成型工藝多樣，工件公差等級為 IT11 級。為保證凸模和凹模有 一定的間隙值，所以凸模和凹模采用配作法加工。 查沖壓工藝與模具設計P36 表 2.2.4 得，mmc1 . 02 min 。mmc14 . 0 2 max 沖孔部分以凸模為基準，x 值查沖壓工藝與模具設計P39 表 2.3.1 1、磨損后減小的尺寸：(11.4) x=1；（20.7）x=1；（7.3） 0 11 . 0 0 13 . 0 0 09 . 0 x=1； （6） x=1； （9） x=1； （8）x=1； 0 09 . 0 0 09 . 0 0 09 . 0 （5.3） x=1；（3.3） x=1；1.5 0 075 . 0 0 075 . 0 0 06 . 0 x=1； (12.5) x=1 0 11 . 0 (11.4) b1=( bmin +x) 0 11. 0 0 25. 0 =(11.29+10.11) 0 11 . 0 25 . 0 =11.4mm 0 028 . 0 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 8 （20.7） b2=(20.57+10.13) 0 13. 0 0 13 . 0 25 . 0 =20.7mm 0 033 . 0 （7.3） b3=(7.21+10.09) 0 09. 0 0 09 . 0 25 . 0 =7.3mm 0 022 . 0 （6） b4=（b1min+ x） 0 09. 0 0 25. 0 =（5.91+10.09） 0 09 . 0 25 . 0 =6mm 0 022 . 0 （9） b5=（8.91+10.09） 0 09. 0 0 09 . 0 25 . 0 =9mm 0 022 . 0 （8） b6=（7.91+10.09） 0 09. 0 0 09 . 0 25 . 0 =8mm 0 022 . 0 （5.3）b7=（5.23+10.075） 0 075 . 0 0 075 . 0 25 . 0 =5.3mm 0 019 . 0 （3.3）b8=（3.23+10.075） 0 075 . 0 0 075 . 0 25 . 0 =3.3mm 0 019 . 0 （1.5）b9=（1.44+10.06） 0 06. 0 0 06 . 0 25 . 0 =1.5mm 0 015 . 0 (12.5) b10=( bmin +x) 0 11. 0 0 25. 0 =(12.39+10.11) 0 11 . 0 25 . 0 =12.5mm 0 028 . 0 2、磨損后不變的尺寸：(12.3) ；(4.7) 0 11 . 0 0 075 . 0 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 9 （12.3） c1=（c1min+ 0.5）0.125 0 11. 0 =（12.19+0.50.11）0.1250.11 =12.250.013mm (4.7) c2=（4.63+0.50.075）0.1250.075 0 075 . 0 =4.670.009mm 沖孔凹模刃口尺寸按凸模相應部位的尺寸配制，保證雙邊最小間隙為 0.1mm。 4 沖裁力的計算 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 10 4.1 沖裁力分析 沖裁力的大小主要與材料的力學性能、厚度和工件將要實施沖裁的周邊強 度有關。沖裁力一般按下式計算： Fp= KptL 式中 材料抗剪強度，MPa； L沖裁周長總長，mm； t材料厚度，mm； Kp安全系數(shù)，取 1.3。 查表 = =500Mpa Fp =1.30.7309.2500=140kN 4.2 卸料力 當上模完成一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在 凹模內，模面上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上。為了使沖裁工作繼續(xù)進行， 必須將箍在凸模上的材料刮下；將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上 頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力。 卸料力的計算 FQ =kFp =0.05140=7kN 4.3 推料力 從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。推料力與料厚和 凹模刃口厚度有關。 F =Fp =0.005140 =70kN 4.4 彎曲力 彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機噸位的重要依據(jù)。特別是在彎曲板料較 厚、彎曲變形程度較大，材料強度較大時，必須對彎曲力進行計算。由于影響 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 11 彎曲力的因素較多，如材料性能、零件形狀 、彎曲方法、模具結構、模具間隙 和模具工作表面質量等。因此，用理論分析的方法很難準確計算彎曲力。生產(chǎn) 中常用經(jīng)驗公式概略計算彎曲力，作為設計彎曲工藝過程和選擇沖壓設備的依 據(jù)。 F 彎=（0.7kbtb）/（r+t） 2 =0.71.360.7 600/（0.5+0.7） 2 =1.3 kN 4.5 總沖裁力的大小 F= Fp + FQ +F+ F 彎 =140+7+70+1.3 =218.3 kN =21.8t 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 12 5 壓力機選擇 沖壓工作是將沖壓模具安裝在沖壓設備上進行的，因而模具的設計與壓力 機的類型和主要規(guī)格相匹配，否則不能工作。正確選擇壓力機，關系的壓力機 的安全使用、沖壓工藝的順利實施及沖壓件的質量、生產(chǎn)效率和模具壽命等一 系列重要問題。 沖壓設備類型主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大 小和精度要求等來選擇。 該模具的總壓力為 218.3kN 最大閉合高度 H=190mm 查沖壓模具設計手冊書P298 頁表7-1 選擇壓力機為開式雙柱可傾式壓力 機J23-40 型。 此壓力機的技術規(guī)格： 公稱壓力： 400kN 滑塊行程： 100mm 滑塊行程次數(shù) 80 次/min 最大封閉高度 H： 300mm max 封閉調節(jié)高度量： 80mm 滑塊中心線至床身距離： 220mm 工作臺尺寸：前后為 630mm 左右為 420mm 墊板厚度 H ： 80mm 1 模柄孔尺寸： 直徑為 50mm， 深度為 70mm 壓力機閉合高度校核： H-H -5mmHH- H +10mm max1min1 300-80-5190220-80+10 215mm190150mm 由上式可以看出，J23-40 型號壓力機滿足要求。 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 13 6 模具整體結構的確定 6.1模架的選擇 由于本模具為多工位級進模，所以導向裝置必須準確，以保證模具在工 作過程中導向平穩(wěn)，故采用四角導柱模架，尺寸參考標準（ GB/T 2851.7- 1990） 。導柱直徑為 28mm。 模架的選擇一般根據(jù)凹模，定位和卸料裝置等的平面布置，來選擇模座 的形狀和尺寸。模座外型尺寸應比凹模相應尺寸大 40-70mm。模座厚度一般 取凹模厚度的 1-1.5 倍。下模座外型尺寸每邊至少應該超過壓力機臺面孔約 50mm，同時選擇的模架其閉合高度應與模具設計的閉合高度相適應。如圖所 示 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 14 圖 6.1 上模座二維圖 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 15 圖 6.2 上模座三維圖 圖 6.3 下模座二維圖 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 16 圖 6.4 下模座三維圖 6.2固定零件 模具的固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)取＿@些零件都可以 從標準中查得。模柄是連接上模與壓力機的零件，用于 1000KN 以下的壓力機 模具安裝。 凸、凹模固定板主要用于小型凸模、凹?；蛲拱寄５裙ぷ髁慵墓潭?。固 定板的外形與凹模輪廓尺寸基本上一致，厚度為凹模厚度的（0.6-0.8）倍。材 料可選用 Q235 或 45 鋼。墊板的作用是承受凸模和凹模的軸向壓力，防止過大 的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具正常工作。墊板的厚度根據(jù)壓力大 小一般取 5-12mm，外形尺寸與固定板相同，材料為 45 鋼，熱處理后硬度為 43- 48HRC。 6.3工作零件 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有較 高的硬度和適當?shù)捻g性。形狀簡單且模具壽命要求不高的凸?？蛇x用 T8A、T10A 等材料；形狀復雜且模具有較高壽命的凸模應選 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 17 Cr12、Cr12MoV、CrWMn 等制造。該模具選用的材料為 Cr12MoV。 凸模的結構通常分別為兩大類，一類為鑲拼式，一類為整體式。整體式中， 根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。直通式凸模的工作部分和固定 部分的形狀和尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。臺階式 凸模一般采用機械加工，當形狀復雜時成形部分常采用成形磨削。 平面尺寸比較大的凸模，可以直接用銷釘和螺釘固定。中小型凸模多采用 臺肩、吊裝或鉚接固定。對于有的小的凸模還可以采用澆注粘結固定。對于大 型沖模中沖小孔的易損凸模，可以采用快換凸模的固定方法。在這套模具中， 凸模用臺階或橫銷固定在固定板中，一些沖孔的凸模采用了快換結構，方便了 模具的維修（如圖 6-1 所示） 。 為了方便模具的加工制造凹模采用了鑲拼結構，如圖 6-2 所示。凹模的刃 口采用直筒式，錐度為 2 度。 圖 6.5 凸模固定方式 沈陽工學院畢業(yè)設計說明書 18 圖6.6 凹模鑲塊結構 6.4定位零件 在級進模中，由于產(chǎn)品的加工工序安排在多個工位上順次完成，為了保證 前后兩次沖裁中，工序件的準確匹配和連接，必須保證其在每一工位都能準確 定位。根據(jù)工序件的定位精度，級進模的定位方式可采用擋料銷、側刃、自動 送料機構、導正銷等。前三者使用時只能作為粗定位，級進模的精確定位可采 用導正銷與其他粗定位方式配合使用。 在多工位級進模中一般都不使用擋料銷，常使用自動送料機構，配合沖床 運動，使條料作定時定量送進。但不能單獨靠自動送料機構定距，只有在單獨