墊圈的沖孔落料級進模設(shè)計

1、目 錄前言-2第一章：緒論1.1沖壓模具的發(fā)展-31.2模具產(chǎn)品的介紹-4第二章：沖壓工藝分析2.1沖裁件的形狀和尺寸-52.2沖裁件的工藝方案-52.3沖裁件的排樣-62.4沖裁的壓力中心-82.5沖裁力的確定-92.6沖壓設(shè)備的選擇-10第三章：沖壓模具的設(shè)計3.1凸、凹模的尺寸與公差-113.2固定與支承零件-143.3導(dǎo)向零件-153.4確定模具的閉合高度-163.5落料模具零件材料的選擇-17畢業(yè)設(shè)計小結(jié)-18附表-19致謝-23參考文獻-24前言畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)三年的綜合性實踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設(shè)計研究，培養(yǎng)綜合運用各門課程知識的能力，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。在指導(dǎo)老師

2、的安排和精心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計這次畢業(yè)設(shè)計從確定設(shè)計課題，擬定設(shè)計方案，設(shè)計過程到畢業(yè)答辯都是按照畢業(yè)設(shè)計工作計劃進行。該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但是要使設(shè)計圖紙能直接用于生產(chǎn)，去造出零件，裝配成機器，并能滿足使用要求，也不是容易的。要做好設(shè)計工作，減少失誤，就需要在設(shè)計中主動向老師請教，查閱技術(shù)資料和其他專業(yè)文獻，充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新，這樣，我們的畢業(yè)設(shè)計才有亮點，而且對自己以后的工作有莫大的幫助。并且要認(rèn)真修改圖紙錯誤，修改設(shè)計說明說，讓畢業(yè)設(shè)計的錯誤之處達到最少值。應(yīng)該說，我基本完成了這套沖裁模的設(shè)計工作，通過這次設(shè)計，我學(xué)到了很多知識和技術(shù)。這次設(shè)計中，分

3、析了墊圈的3種工藝方案：單工序模生產(chǎn)，復(fù)合模生產(chǎn)以及級進模生產(chǎn)。采用級進模，減少模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。介紹了毛坯的排樣圖，計算數(shù)據(jù)以及設(shè)計了墊圈沖孔落料級進模的模具結(jié)構(gòu)。由于本人的設(shè)計水平有限，必然在設(shè)計中仍然有很多缺點和錯誤，敬請老師們批評和指正。江西藍天學(xué)院機械工程與自動化07統(tǒng)本（1）班：張昪2011年4月1日第一章 緒論一、沖壓模具的發(fā)展隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國具體情況，學(xué)習(xí)國外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進模具技術(shù)的進步。 全面推行模

4、具標(biāo)準(zhǔn)化：模具標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ)。推行模具標(biāo)準(zhǔn)化上實現(xiàn)模具合理化生產(chǎn)必備條件。美國、德國進行模具標(biāo)準(zhǔn)化工作已有100年的歷史。而中國由于模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，造成生產(chǎn)供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件品種、規(guī)格不齊，質(zhì)量不高，不能滿足互換性要求。為此，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，針對模具生產(chǎn)特點，組織行業(yè)力量，進行快捷、適時地對模具生產(chǎn)企業(yè)進行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，以便全面推行模具標(biāo)準(zhǔn)化工作。 推行模具設(shè)計與制造一體化：由于模具和制造之間的關(guān)系密切，可以說，制造是設(shè)計的延續(xù)。而采用人工設(shè)計方法比較遲緩，不可能實現(xiàn)模具設(shè)計與制造一體化，也不可達到優(yōu)化設(shè)計的要求。實踐證明，模具cad/cam技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方式。推行

5、模上具專業(yè)化生產(chǎn)：模具生產(chǎn)將可以實現(xiàn)高度標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系統(tǒng)化，有利于采用先進設(shè)計與制造技術(shù)，使模具越做越精，同進，有利于縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)費用。制造工藝規(guī)范化和生產(chǎn)過程控制與管理：模具制造是模具設(shè)計的延續(xù)，是驗證設(shè)計正確性的過程。重視模具制造的規(guī)范化有利于使模具生產(chǎn)過程趨于科學(xué)化、合理化。在模具企業(yè)中，對模具生產(chǎn)過程進行計算機控制與管理，是實現(xiàn)合理化生產(chǎn)的保證和條件。從模具設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工與裝配、試模的全過程始終處于控制與管理之中，因此，推進模具生產(chǎn)過程控制與管理有利于提高模具制造精度與質(zhì)量，減小生產(chǎn)周期與生產(chǎn)費用。二、產(chǎn)品的介紹墊圈：形狀呈扁圓環(huán)形的一類緊固件。置于螺栓、螺釘或螺母

6、的支撐面與連接零件表面之間，起著增大被連接零件接觸表面面積，降低單位面積壓力和保護被連接零件表面不被損壞的作用；另一類彈性墊圈，還能起著阻止螺母回松的作用。墊圈是機械裝置中關(guān)鍵零件之一,隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展,其中墊圈零件的數(shù)量日益增加,過去,采用復(fù)合模進行生產(chǎn),雖然生產(chǎn)率高,但是制造周期長,生產(chǎn)成本高,現(xiàn)把導(dǎo)柱模架的設(shè)計進行簡易化,這樣可以降低制造模具生產(chǎn)成本,縮短制造周期,同時又能保證零件的質(zhì)量和尺寸,現(xiàn)采用一種行之有效的工藝方法,即沖孔-落料連續(xù)模沖壓工藝。第二章 沖壓工藝分析一、沖裁件的形狀和尺寸：由圖可見，該零件形狀簡單、對稱，是由圓組成的，料厚為1mm。有一個直徑9mm和一個直徑6

7、1mm的圓組成；孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為52mm。因為對于沖壓件的外形尺寸為自由公差，因此，沖裁件內(nèi)外所能達到的經(jīng)濟精度為IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.2mm，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導(dǎo)正銷進行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的沖孔落料模進行加工。圖2-1二、沖裁件的工藝方案在分析了沖壓件的工藝性之后，通常在對工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序及組合方式的分析基礎(chǔ)上，制定幾種不同的沖壓工藝方案。從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造的難易程度和模具壽命高低、工藝成本、操

8、作方便和安全程度等方面，進行綜合分析、比較，確定適合于工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可用以下3種工藝方案方案一：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，采用級進模生產(chǎn)。方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，生產(chǎn)效率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二：用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。方案三：采用級進模加工。級進模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了

9、模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。通過以上3種方案的分析比較，對該零件沖壓生產(chǎn)以采用方案3為佳。三、沖裁件的排樣3.1、排樣的確定1）有廢料排樣 有廢料排樣的材料的利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于制件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。2）少廢料排樣 這種排樣方法，材料利用率較高，常用于某些尺寸要求不高的制件排樣。3）無廢料排樣 這種排樣方法，材料利用率最高，但對于制件的形狀結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，所以，其應(yīng)用

10、范圍有一定的局限性，制件設(shè)計時要考慮這方面的工藝性能。3.2、搭邊排樣時制件與制件之間、制件與條料邊緣之間留下的余料叫搭邊.合理的搭邊值選擇應(yīng)在保證制件質(zhì)量的前提下,越小越省料.據(jù)搭邊的經(jīng)驗數(shù)表,得零件的排樣圖為下圖所示: 圖 2-2 根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值a1=1.5mm，側(cè)邊取搭邊值a=1.5mm。則 進距： h=61+1.562.5mm63mm 條料寬度： 由附表一 查得=0.6mm B=D+2a+ 所以 B=61+2*1.5+0.6=64.6mm65mm其中：B條料寬度的公稱尺寸(mm) D制件在寬度方向的尺寸(mm) a側(cè)搭邊的最小值（mm） 條料寬度的單向（負(fù)向）公差（

11、mm）3.3材料利用率衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。材料的利用率是指零件的實際面積A0與所用材料面積A的百分比,即:= A0/A100% =84.7%1） 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心2） 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3） 形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。 圖2-3根據(jù)圖形分析：因為工件圖形對稱，故落料時F落的壓力中心在上O1；沖孔時F孔1、F孔2的壓力中心在O2上四、沖裁力的確定計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機，設(shè)計模具以及檢驗?zāi)＞叩膹姸?。壓力機的噸位必須大于所計

12、算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。1） 落料力 F落=KLt 式中 F沖裁力（N） L沖裁周長（mm） t 板材厚度（mm） 材料的抗剪強度（MPa） K系數(shù) F落=1.3X234.18X3X350=319655.7N=320 KN2) 沖孔力 1、中心孔 F1= KLt=1.3X（X33）X 3 X 350=141441.3N=141 KN2、兩個小孔 F2=2 KLt=2X1.3X（X12.3）X 3 X 350=35146.02N=35 KN3) 沖裁時候的推件力由附表二 得 Kt=0.045凹模為直筒形刃口 其h取510mm 則卡在凹模內(nèi)的數(shù)量為 n=h/t=6/3=2 F推落 =nK

13、tF落=2 X 0.045 X 3X320=86KNF推孔1 =nKtF1=2 X 0.045 X 3 X 141=38 KNF推孔2=nKtF2=2 X 0.045 X 3 X 35=10KN則總的沖壓力為 F總=F落+F1+F2+F推落+F推孔1+F推孔2 =320+141+35+86+38+9 =630 KN五、沖壓設(shè)備的選擇（1） 壓力機的選擇，必須滿足以下要求：Hmax5HmHmin10式中 Hmax, Hmin分別為壓力機的最大、最小裝模高度， Hm模具閉合高度，當(dāng)多副模具聯(lián)合安裝到一臺壓力機上時，多副模具應(yīng)有同一個閉合高度。（2） 壓力機的公稱壓力Fg必須大于沖壓計算的總壓力F總

14、。即FgF總（3） 壓力機的滑塊行程必須滿足沖壓件的成形要求。對于拉深工藝，為了便于放料和取件，其行程必須大于拉深件高度的2-2.5倍（4） 為了便于安裝模具，壓力機的工作臺面尺寸應(yīng)大于模具尺寸，一般每邊大50-70。工作臺墊板孔應(yīng)保證沖壓件或廢料能漏下。從滿足沖壓工藝力的要求來看,可選用JG23-80開式雙柱可傾式壓力機其壓力機規(guī)格見附表三第三部分 沖壓模具的設(shè)計3.1、凸、凹模工作部分尺寸確定凸、凹模間隙及制造公差。對于沖孔部分，采用凸、凹模分開加工的方法由附表四 查得：凸凹模間隙Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm.Zmax Zmin = 0.6400.460=0.18mm

15、由附表五查得：對沖33孔時 T= - 0.020mm A = + 0.030mm對沖12.3孔時 T= - 0.020mm A= + 0.025mm所以滿足分開加工時 T+A Zmax Zmin 的要求。dT=(dmin+x)0-T =(33+0.5*0.05)0-0.020=33.0250-0.020mmdA=( dT +Zmin)+A0=(33.025+0.460)+0.030=33.4850+0.03mm對于沖12.3的孔dT=(dmin+x)0-T =（12.3+0.5*0.2）0-0.020=12.40-0.020mmdA=( dT +Zmin)+A0=(12.4+0.460) 0+

16、0.250=12.860+0.25mm對于落料部分因制件的外形較復(fù)雜，為了保證凸、凹模具之間的間隙，采用凸模與凹模配合加工的方法。由于落料時以凹模為基準(zhǔn)件，因此先做好基準(zhǔn)件，然后配加工凸模。根據(jù)凸模或凹模上尺寸性質(zhì)的不同分別計算如下：A類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會增大的尺寸；B類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會減小的尺寸；C類：凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。由圖可知：尺寸R12，R30，930-0.5，59.40-0.2 為A類尺寸對于未注公差取IT14級。由標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表查得：即120-0.36 29.70-0.52 由上附表六 查得磨損系數(shù) X=0.5AA1=(12-0.5X0.36)+0.36/4

17、0=11.82+0.090 mmAA2=(29.7-0.5X0.52)+0.52/40=29.44+0.130 mmAA3=(93-0.5X0.5)+0.5/40=92.75+0.1250 mmAA4=(59.4-0.5X0.2)+0.2/40=59.3+0.050 mm 落料凸模按凹模實際尺寸配作，保證最小間隙為0.460mm。凹模外形尺寸的確定凹模厚度：H=Kb(15mm) 據(jù)下表K取0.18=93.74X0.35=33mm所以故凹模最終尺寸為230mm160mm33mm 如下圖所示：圖3-1沖孔凸模的設(shè)計： 凸模的型式有兩種：圓形凸模和非圓形凸模。圓形凸模的結(jié)構(gòu)又分沖小圓孔凸模、沖中型圓

18、孔凸模、沖大圓孔或落料用的凸模等等，由于本產(chǎn)品所沖的孔很小，所以選擇沖小圓孔凸模和沖中型圓孔凸。 凸模的長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的。該零件的凸模它是凸模固定板和凹模板厚度之和凸模長度：L=H1+H2+H3+H式中 H1 -固定板厚度（mm） H2 -墊板厚度（mm）H3 -導(dǎo)料板厚度（mm）H-附加長度（mm） 所以：L=70mm如圖所示圖3-23.2 固定與支撐零件(1)模架的選擇上、下模座要承受和傳遞沖壓力，所以應(yīng)有足夠強度和剛度。剛度不足，將影響沖模壽命。因此模座應(yīng)有足夠厚度，鑄造模座需經(jīng)時效處理，下模座外形尺寸沒邊應(yīng)至少超過壓力機臺面孔約50mm。本套模座選應(yīng)矩形模座，模座外形

19、尺寸應(yīng)比凹模相應(yīng)尺寸大40100mm。模座厚度一般取凹模厚度的11.5倍。因此上下模座的尺寸基本可以確定：上模板：35030040下模板：35030040(2)固定板固定板外形有圓形和矩形兩種，主要用于固定小型凸模和凹模，由于本套模具的外形基本為矩形，綜合節(jié)約材料等方面因素的影響，選用矩形固定板。如圖所示： 圖3-3（3）模柄模柄的形式較多，主要有：（1） 旋入式（2） 壓入式（3） 凸緣式（4） 浮動式本套模具采用的是旋入式模柄。 3.3 導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件是為了保證模具沖壓時，上下模有一精確的位置關(guān)系。在中小型模具中最廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。本套模具采用兩個導(dǎo)柱（導(dǎo)套），導(dǎo)柱安裝在下

20、模座，導(dǎo)套安裝在上模座。導(dǎo)套選擇A型導(dǎo)套 A259538 GB2861.6-81 如圖所示圖3-4導(dǎo)柱選擇A型導(dǎo)柱 A25x180 GB2861.1-81 如圖所示圖3-53.4導(dǎo)正銷 沖裁中，先進入已沖孔中，導(dǎo)正條料位置，保證孔與外形的位置，消除送料誤差的銷件稱為導(dǎo)正銷。導(dǎo)正銷主要用于連續(xù)模，一般安裝在第二工位以后的落料凸模工作端面上或凸模固定板上。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入和定位兩部分組成，導(dǎo)入部分一般用圓弧或圓錐過渡，定位部分為圓柱面。設(shè)計有導(dǎo)正銷的連續(xù)模時，擋料銷的位置應(yīng)保證導(dǎo)正銷導(dǎo)正條料過程中條料活動的可能。 次套模具的擋料銷的位置為e=40.19mm如圖所示：3.5 模具的閉合高度模具閉合高度一

21、般通過下式確定H模=上模座厚度+沖頭長度+凸凹模厚度+下模座=40+65+75+40=220查開式可傾壓力機規(guī)格知,800KN壓力機最大閉合高度為300mm(封閉高度調(diào)節(jié)量80mm),故所設(shè)計的模具閉合高度H模=220mm滿足要求,閉合高度設(shè)計合理。五、落料模具零件材料的選擇沖模經(jīng)常在頻繁沖擊狀態(tài)下工作，因此沖模零件應(yīng)具有足夠的強度和韌性；而沖模工作部分零件，不但要求有足夠的強度和韌性，還要有高度的硬度、耐模性、耐沖擊性和淬火后變形小等特性。正確地選用沖模材料，對于產(chǎn)品質(zhì)量，沖模壽命和成本都有直接影響。在選用沖模材料時，應(yīng)考慮下列因素：（1）沖壓制件生產(chǎn)批量的大小（2）沖壓材料的性能、工序種類

22、及沖模零件的工作條件。（3）我國沖模生產(chǎn)和供應(yīng)情況以及本廠現(xiàn)有的條件，力求減少材料牌號和規(guī)格。 零件名稱 常用材料 一般熱處理要求 凸模 CrWMn;Cr12;Cr12Mov HRC60-62 凹模 CrWMn;Cr12;Cr12Mov HRC60-62 側(cè)刃 CrWMn;Cr12;Cr12Mov HRC60-62 固定板 Q235 墊板 45 HRC43-48 卸料板 Q235 、 (45) HRC43-48 上、下模座 HT20-40 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 20 滲碳淬火 HRC60-64 擋料銷（釘） 45 HRC43-48 導(dǎo)料板 Q235 , 45 始用擋塊 45 HRC43-48 承料板 Q

23、235 推板 45 HRC43-48 頂桿 45 HRC43-48 打桿 45 HRC43-48 模柄 Q235 Q235 總 結(jié) 到今天為止,兩個多月的畢業(yè)設(shè)計終于可以畫上一個句號。在自己努力和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我比較好地完成了這次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對機械設(shè)計過程有了一定了解，學(xué)到了很好有用的本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面揚學(xué)知識檢驗，而且也是對自己能力提高。主要收獲和體會如下：第一 .學(xué)到了產(chǎn)品設(shè)計的方法。產(chǎn)品設(shè)計過程是創(chuàng)造性勞動的過程，產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)按科學(xué)程序進行，一般包括課題調(diào)研、擬定設(shè)計方案，總體設(shè)計，零部件設(shè)計、技術(shù)資料整理、產(chǎn)品試制、改進設(shè)計等過程，一個產(chǎn)品須經(jīng)過多次改進，才能完善和成熟。第二提高了綜合應(yīng)用各門知識的能力。以前課程設(shè)計接觸課程知識比較窄。這次畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計一臺完整的機器。要把機器和每個零件設(shè)計出來,需要制造工藝和電氣方面的知識。 第三鞏固了計算機繪圖能力。以前用CAD繪圖，僅僅是知道主要指令的操作，通過這次繪圖大量的圖樣，更加熟悉了機械制圖中常用指令的操作方法，用簡便快速方法畫出完整正確的零件圖樣。 第四提高了收集資料