鐵鏈墊片沖壓模具設計說明書

I1前言中國模具工業(yè)協會的統(tǒng)計，中國的模具產值為世界之最。模具制造水平是一個國家制造業(yè)水平重要標志。足以證明模具在工制造和日常生活中的重要作用。模具料成型加工中的重要的一種工藝裝備。我們也可以在日常生活感覺到無論是航空、航天、輕工、軍工、還是機械、汽車、信息、交通、建材、醫(yī)療、生物、能源、電子通訊、家電等工業(yè)產品中都能看到模具所起到的作用。他們中有將近80%的零部件都是需要借助模具才能加工成型的?？梢院敛豢鋸埖恼f模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。由于我們所見到的都是生產后的成品，但其實他們都是運用到模具進行沖壓制件，批量話進行工業(yè)化生產。最終流入市場，成為能夠足夠滿足我們需求的產品。這個時候我們見到的成品的價值是遠遠超過模具本身的價值的。2005-2015年全球模具行業(yè)處于穩(wěn)步上升階段，到2015年，市場規(guī)模已達到1,150億美元。其中需求量最大的模具行業(yè)是汽車行業(yè)占到了總行業(yè)的34%；其次是電子行業(yè)的約28%；產品最具有競爭力的國家德國、日本、韓國、美國、中國。斌企鵝隨著是隨著各國工業(yè)升級戰(zhàn)略的實施，世界模具行業(yè)必將繼續(xù)保持其良好的發(fā)展態(tài)勢。我國作為模具產業(yè)最大的國家，有將近30,000模具制造廠點，約100萬人從業(yè)人員，約100萬人，2017年全國模具總銷售額達到1890億元.沖壓模具約占總銷售額的37%。相比國外，我國模具工業(yè)起步較晚，從一開始的模具生產單一化，供需不合理的起步階段，遇到改革開放的契機，積極引進國外先進技術理念，進行學習模仿到和本國情況進行很好的結合，成功的自主研發(fā)新的鋼種的快速發(fā)展的階段，在這一階段模具發(fā)展逐步成型；隨著國民經濟的不斷發(fā)展，綜合國力的日益增強，對于工業(yè)產品需求的增加，已經逐步成型的模具行業(yè)正式進入產品之間的競爭和品牌之間的競爭，一些具有技術優(yōu)勢的國外模具行業(yè)進軍中國模具市場，隨著競爭階段的深入，愈來愈多的模具行業(yè)也開始在品牌和服務上做更多的投入，為開拓更高階段的模具市場奠定基礎。1.1設計研究的內容根據鐵鏈墊片的產品圖紙，進行了分析，成型設備的選擇和模具的設計。良好的工藝分析將減少材料消耗，確保產品質量，并促進模具的整體設計。模具設計：在設計之初，應分析材料的整體結構，并應選擇適當的方案來確定材料是否適合零件的生產。1.2課題研究思路鐵鏈墊片模具一般的研究思路：分析工件的沖壓過程，并通過分析確定材料是否適合生產產品（2）通過分析，我們可以確定我們需要使用哪種模具來生產這種產品，以及需要采用哪種結構來進行設計。（3）因為該產品需要沖孔、落料2個步驟，所以要先對該產品進行分析，然后計算出生產該產品所需要的數據。（4）根據計算得到的結果選用合適的沖壓設備。（5）計算完工藝參數后，就要把模具的整體結構設計出來了，首先，我們需要計算工作零件的一些相關尺寸，然后根據這些尺寸確定標準零件的選擇。（6）用繪圖軟件繪出模具的整體裝配圖以及重要零部件的設計圖，并提交指導老師審閱。（7）將計算結果和繪制的圖紙打印裝訂，完成設計。1.3課題研究應注意的問題設計中常見的問題：生產率，如何使用更少的材料來生產更多的產品，解決方案是通過合理的布局實現最完美的效果。沖壓力的計算，通過一系列計算選擇合適的壓力，確保壓力機的壓力在允許的范圍內，并確保封閉模具的尺寸精度滿足模具設計的要求。保證刃口尺寸，一個好的刃口尺寸可以極大的減少產品的不良率。2分析零件的工藝性2.1沖裁件造型圖2-1零件簡圖如圖2-1所示鐵鏈墊片零件，它的材質為08F鋼，制裁件的厚度是0.6mm。要求毛邊高度不超過0.03mm，生產的制件是需要大量的生產，所以制件的時候要考慮它的加工效率。2.2工藝分析2.2.1分析沖壓材料的性能表2-2沖壓材料的強度材料名稱抗剪強度（Mpa）抗拉強度（Mpa）伸長率（%）08F23025035如圖2-1所示為本次設計模具的產品，選用的材料是08F，厚度為0.6毫米，要求毛邊高度不超過0.03mm，要求需要大批量生產，設計的時候需要考慮生產效率和生產精度的問題。2.2.2分析產品結構通過圖2-1可以看出此類產品結構簡單，屬于小型橢圓左右對稱零件，為了保證產品零件的尺寸要求跟精度可以大致分為三步，第一步先沖2mm的定位孔保證零件的精度，第二步沖9.95mm×4.2mm的橢圓內孔，第三步沖裁外型落料，產品加工難度簡單，適合大批量生產。2.2.3尺寸精度在設計的過程中，模具零件的加個精度跟尺寸的控制對與產品加工出來后的合格率至關重要，零件的精度高，相對的生產出的產品質量就好；模具的零件精度低，則生產的產品質量也會隨之下降，未注公差一般選用IT14級，未注粗糙度，一般按Ra6.3來分析和考慮，重要尺寸的公差都要求在0.01mm以內。2.2.4沖裁方案的確定該零件所需的基本沖壓工序為沖定位孔、切廢料和落料等，可以擬訂出如下三種方案：方案一：采用簡單模進行加工，即落料使用單工序落料模，沖孔使用單工序沖孔模；方案二：采用復合模進行加工，即沖孔做一套模，切廢料跟落料一套模；方案三：采用級進模沖裁。方案分析比較方案一中的模具結構簡單，但需要多道工序，多副模具，生產率較低，生產成本高，難以滿足大量生產時對效率的要求。方案二中需2副模具，沖裁件的幾何精度和尺寸精度較高，生產率比方案一高，但模具結構較方案一復雜，操作比較繁瑣。方案三只需一副，操作方便安全，生產率最高，模具結構較方案一復雜，沖出的零件精度介于方案一和方案二之間，但增加了定位孔精度能達到產品要求的精度，因此能滿足產品的精度要求，滿足使用要求。對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案三為佳。3沖壓工藝參數計算3.1排樣的設計1.設計時，有以下幾種排樣方式：（1）有廢料的方式顧名思義，就是在生產工件時有廢料產生，所以設計的時候要考慮工件之間和側邊的廢料搭邊值。（2）少廢料的方式在工件之間才有搭邊值，所以在沖切的過程中，可以保證搭邊只會出現在工件之間或者側搭邊，所以就避免了一部分廢料，達到廢料較少的目的。（3）無廢料的方式排樣過程中，工件和工件之間采用無縫對接，這樣就避免了所有廢料的產生，不過工藝廢料除外，由于工件之間直接連接，工件的質量得不到保證，所以這種排樣只適合于精度不高的工件生產。2.確定搭邊值搭邊值表格由于需要確保精度，工件厚度不算很大，所以利用彈性卸料，通過搭邊值表格查詢已知工件板厚0.6mm最小搭邊值為a=1mm、側面a=0.8mm，因為工件設計為多工位級進模，免不了需要切邊，最終搭邊值確定為a=1.7mm、側面a=2.2mm。3.步距選用與寬度計算步距就是每一步的距離，就是沖壓過程中，每沖一個工件，所往前的距離。這個距離一般是指定位板沿著送料進給上，工件的外輪廓數值與產品之間的間隙搭邊的總和。步距公式為：式中D—產品寬度a—產品寬度搭邊值S=9.3+1.7=11mm寬度計算公式如下：式中L—產品長度a—產品長度搭邊值B=（56.1+2*2.2）=60.5mm圖3-1排樣圖3.2計算材料利用率材料利用率定義為：式中η—材料利用率A—沖壓制件所需要的測量面積，由二維軟件測得：183.28mm2B—排樣板料的總寬度S—排樣工件和工件的兩點的距離3.3各工位沖裁力的計算常用的沖壓力計算經驗公式：或式中——沖壓制件所需要的測量周長（mm）；——生產的厚度（mm）;——材料選擇的抗剪性能（）；——公式中的系數，在平常的設計中都是取為1.3。——材料選擇的抗拉強度（），一般情況下，材料的，取。計算結果如下：制裁件第一步需要沖導正孔的總周長是：25.2mm制裁件第二步需要切口的總周長是：158mm制裁件第三步需要落料的總周長是：724mm制裁件需要多大的沖壓力總和：3.4計算卸料力以及推件力制裁件其他兩種生產力的計算：式中——沖裁力（）；、、——卸料力、推件力、頂件力的系數。通過查表得所需的兩種生產力計算結果是：3.5沖壓力的總和經過上面幾種生產力的計算，我們把沖裁力,卸料力跟推件力,相加就是本次生產產品所需要的總的生產力：4設計選用模具零部件確定凸凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸。根據凸凹模的刃口形狀，尺寸大小及加工條件等確定凸凹模結構形式，進而計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸。凹模輪廓尺寸應保證使模板中心與壓力中心重合，并盡量選用標準系列尺寸。對于細長凸模，應進行強度與剛度校核。4.1確定凸、凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸4.1.1沖裁間隙的選擇根據沖裁模初始雙邊間隙選取材料間隙為0.1、0.14?！稕_壓模具設計使用手冊》如下表4-1所示：表4-1材料間隙表4.1.2凹模尺寸的計算凹模可以通過計算最小尺寸進行設計，正常情況下我們先將最小尺寸計算出來，然后通過最小尺寸結合實際情況完成最終的設計。最小尺寸計算如下：凹模邊的壁厚（7-1）凹模板型孔和邊的距離尺寸（7-2）凹模板的邊長（7-3）凹模板的邊寬（7-4）式中：b1-生產制件的最大長度；b2-生產制件的最大寬度；K-生產系數，查表7-1。表4-1系數K值查表4-1得：K=0.3。根據公式（4-1）可計算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：根據公式（4-1）可計算凹模邊壁厚：計算的結果一定要取合適的，根據計算最終確定凹模板的壁厚取20mm。結合模具結構選擇矩形凹模，取整后?。簣D4-2凹模板4.1.3凹模刃口形式的選擇圖4-3凹模刃口結構形式根據加工方便我們選用C型。4.1.4凹模精度與材料的確定凹模作為其中比較重要的工作零件，在材料選用方面一般選擇SKD11、Cr12等等，在本次設計中分析后選用了SKD11，精度為IT7級。4.2凸模的設計4.2.1凸模結構示意圖如下所示：圖4-4凸模高度示意圖凸模高度為：L=h1+h2+H式中:h1-取固定板的尺寸，選?。篽1=20mm；h2-卸料板厚度，如果有彈性元件也要包含其高度：23mm，。H-附加長度。由公式(7-5)得：L=20+23+2.6=45.6(mm)凸模結構圖如圖7-4所示：圖4-5沖孔凸模4.2.2材料的確定凸模作為一個重要零件，強度和耐磨性都要求比較高，所以選擇比較耐磨的SKD11。4.2.3精度的確定凸模在沖模中為比較重要的零件，它對強度和耐磨性要求是非常高的，所以一定要選用那種特別耐磨的材料，精度的話選用IT7就行。5.3其他板尺寸的確定5.3.1卸料板設計為了確保沖頭或沖模的平穩(wěn)運動，需要排出板的接觸部分的間隙。一般間隙為0.1mm。設計卸料的時候模具的外形一般都已經成形，所以卸料板的外形可以根據凹模的外形進行選擇。卸料板的厚度一般都是根據經驗選擇。這里可以選擇23mm，最終確定卸料板的外形尺寸為：圖4-5卸料板4.3.2凸模固定板設計沖孔板正如其名稱所暗示的那樣，即修復沖孔。它可以固定沖頭，然后在上模或下模上完成模具加工。在工作過程中，沖頭不會被打破，沖孔板和沖頭的選擇尤為重要。常見的組合是H7/m6，經驗表面用于最大程度地保護模具壽命。厚度計算如下：（7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根據公式（7-6）得凸模固定板厚度為：取凸模固定板的厚度為20mm。圖4-6凸模固定板4.3.3墊板設計選擇墊板外形的時候由于模具設計已經基本規(guī)范化，所以長度可以直接按凹模的長度來設計，同樣寬度也是按凹模的寬度。選擇高度一般是根據經驗選擇的，最終確定墊板的外形為165mm×130mm×20mm。圖4-7墊板4.4上、下模座的選用中間導柱能夠節(jié)省材料（省成本）,比較適合對稱的零件；后側導柱模架是最常用的一種模架，設計時候比較零活多變，而且容易送料和取出工件。對角導柱模架的優(yōu)點在于對中性良好，有利于導向，主要用于大型的沖壓件。四角導柱對于沖壓件來說比較少見，但是四角導柱能增加產品的尺寸質量，所以我們選用四角導柱模架。表4-8模架組合名稱數量材料規(guī)格標準上模座1下模架1導柱420導套4204.5模柄的類型及選QUOTE.模柄的類型及選擇中小型的這種模具呢，連接方式基本都是用模柄這種零件，連接上模與壓力機滑塊。我們在從事模具相關產品的設QUOTE關產品的設計時，一定要根據零件的生產類型和結構特點來選擇模具上QUOTE擇模具，模模具上相對應的相關尺寸應與所選定的壓力機滑塊的孔孔的尺寸大小，制造公差以及相互位置保QUOTE互位置精度保持一致。常見的標準模柄形式：（a）旋入式模柄QUOTE旋入式模柄這種模柄的結構特點主要體現在螺紋與上模座的連接。與此同時，騎縫螺釘的應用主要是為了限制模柄的轉動。（b）壓入式模柄這種結構形式在機械制造加工中所采用的標準配合制主要為過渡配合，常常采用H7/h6。裝配的要求主要是直線度QUOTE是，直線度要更好。（C）凸緣式模柄這種結構形式的模柄的結構特點主要是形面上面開有沉孔，與凸緣為H7/h6配合，采用六角頭螺栓進行裝配。(d)浮動模柄模柄與上模座之間的連接主要是撓性連接，我們可以允許在制造中產生少許傾斜。（e）通用模柄該模型的制造標準的選擇主要按入體原則標注，配合為H7/H6此時無法固緊。如下圖所示，簡單介紹下壓入式的模柄的結構：4.5結構示意圖4.6模架的類型及應用模架的劃分形式是多種多樣的，根據不同的劃分方法可以得到不同的種類，如果要按照導柱位置區(qū)分，則可分為四種：1.中間導柱模架在安裝上下模具的時候呢，經常會出現一個影響加工精度的缺陷，即模具的咬合。所以，在機械制造領域常常在設計導柱時，要確保兩個導柱處于相互平行的形面的對稱中心線上。這樣一來，我們設計出的模架就可以用來完成單工序模和少工位級進模。2.后側導柱模架導柱模架導柱分布在模座的一側與此同時，直徑相同也是相同的。但是這種導柱模架，只適用于橫向送料的方式。當然，優(yōu)點也很突出，即工作面開敞，非常適合在大件邊緣沖裁。然而其也有非常大的缺點，即剛性與安全性很差，工作不夠平穩(wěn)，所以應盡量避免使用。3.對角導柱模架導柱的公布方式QUOTE導柱的分布方式為矩形對角線分布。這種分布既可以橫向送料，與此同時，縱向送料功能效果也很突出。導柱間的誤差，與送料方向存在著夾角，所以一般可以認為導向精度是高于以前QUOTE精度是高于前者的。這種模架適和各種裁模，特別是級進沖裁模的使用。在制造時，要盡量避免上、下模的方向裝錯。解決方法是將兩導柱直徑區(qū)別開來。4.四導柱模架這種與此同時導向性也相比于其他結構要穩(wěn)定。缺點是制造價格較高，當然呢，這種沖壓加工是不需要四導柱模架的。一般用在要求模具壽命很高的多工位自動級進模的工況下。在裝配時，最重要的步驟是保證零件實際運作時的穩(wěn)定性和安全性，設計安裝時還要注意這些重要的事項和原則：導柱導套滾動導向模架他們之間有許多的鋼球，這種結構最為突出的優(yōu)點是鋼球與套鎖之間的間隙小到可以忽略不計。因此其導向精度非常高。在使用時，我們要注意零件的磨損，目前避免零件磨損的最有效形式是保證鋼球在保持圈內的排列；鋼球在保持圈橫向的排列同樣為了避免滾動軌跡不重合，也同樣應該錯開，從而保證縱向線與橫向線之間的夾角成8度角。滾動導向裝置屬于無間隙導向，這種刀向裝置的優(yōu)點在于裝配方便，結構簡單，而且其間隙十分的小，最小可達0.5mm標準模架有如下特點：（1）標準模架具有更多種類的型號。（2）標準模架都是由國立專業(yè)廠成批制造的，真實性最高，而且價格低廉。（3）模架不同于模具的優(yōu)點是，模架可以批量生產，而模具卻不可以批量生產。這樣就滿足了產品在數量上的供應。（4）標準模架按照DB2854-81生產，校核。綜上所述，標準模架相對于模具具有較高的質量保障，所以我們在實際生產中應該優(yōu)先考慮使用標準模架。第五章模具的裝配與檢測5.1模具的裝配本模具的結構特點為落料沖孔復合模，綜合分析其加工工藝以及使用要求，其裝配一般按下面的工序進行：工序一先裝模柄QUOTE先裝模柄，行位公差要求為垂直上端面，同樣要求裝后大端面齊平。工序二安裝凸模QUOTE安裝凸模，同樣要求保證相同的行為公差工序三安裝固定板QUOTE安裝固定板，要求保證固定板與端面的相互位置要垂直，同樣保證端面齊平。工序四確定每個零件的位置，用兩塊互相平行的夾板加QUOTE塊相互平行的夾板夾緊，使得各個孔位保持一致。工序五按照技術圖紙，將相關孔的尺寸向外維擴展。工序六在孔上安裝QUOTE上安裝螺絲。工序七安裝余下未完成QUOTE裝余下未完成的零件。5.2模具的檢測裝配工序進行前需要檢查和查驗的內容有:1.根據相關機械技術規(guī)程，沖裁模的刃口部分要盡量做的鋒利一些。對于拉伸模來說，它彎曲的工作型面應可以平滑的過度。2加工后要添加熱處理工序。3.零件外圍的非工作形面加工倒角同時要加工導圓4.零件加工后應有光整加工工序，從而避免加工后的零件產生沙眼、縮空、裂紋、磨削退火或機械損傷。5.3常見的試沖缺陷和調整方法常見彌補方法如表5.1所示表5.1常見的試沖缺陷和調整方法試沖誤差出現現象原因彌補方法送料不通暢或料被卡死①兩導料板之間的尺寸過小或有斜度?②凸模與卸料板之間的間隙過大，使搭邊翻扭?③用側刃定距的沖裁模導料板的工作面和側刃不平行形成毛刺使條料卡死?④側刃與側刃擋塊不密合形成毛刺，使條料卡死①根據情況修整或重裝卸料板?②根據情況采取措施減小凸模與卸料板的間隙?③重裝導料板?④修整側刃擋塊，消除間隙凸、凹模的刃口相碰①上模座、下模座、固定板、凹模、墊板等零件安裝面不平行?②凸、凹模錯位?③凸模、導柱等零件安裝不垂直?④導柱與導套配合間隙過大，使導向不準⑤卸料板的孔位不正確或歪斜，使沖孔凸模位移①修整有關零件，重裝上?；蛳履?②重新安裝凸、凹模，使之對正。?③重裝凸模或導柱?④更換導柱或導套?⑤修理或更換卸料板凸模折斷沖裁時產生的側向力未抵消?②卸料板傾斜①在模具上設置靠塊來抵消側向力?修整卸料板或使凸模加導向裝置凹模被脹裂凹?？子械瑰F度現象（上口大、下口?。┬弈グ寄？?消除倒錐現象卸料不正常,退不下料由于裝配不正確,卸料機構不能動作,如卸料板與凸模配合過緊,或因卸料板傾斜而卡緊彈簧或橡膠的彈力不足凹模和下模座的漏料板沒有對正,凹模孔有倒錐度,造成工作堵塞,料不能排出頂出器過短或卸料板行程不夠修整卸料板、頂板等零件②更換彈簧或橡膠③修整漏料孔,修整凹④頂出器的頂出部分加長或加深卸料螺釘沉孔的深度落料外形和沖孔位擋料釘位置不正②落料凸模上導正釘尺修整擋料釘更換導正釘6選擇壓力設備和壓力中心的計算6.1沖壓設備的選擇壓力機一定要選擇合適的，只有合適的壓力機才能滿足正常的生產需要，選擇的方式需要參考上面計算的總的沖壓力。，所以我們首先選取J21G-25型號的高精密沖床，具體參數可以通過表4-1查出：表4-1是壓力機J21G-25的技術參數：（《沖壓模具簡明設計手冊》表13.10，P389）表6-1J21G-25精密壓力機參數6.2壓力中心的計算壓力中心的計算方式為：各分力對某個坐標軸方向的力矩之代數和等于諸力的合力對該軸方向的力矩。求出合力作用點的坐標位置（0，0）（x=0，y=0），即為所求模具的壓力中心。圖5-1壓力中心按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀，選坐標XOY。如圖5-1所示。制件的壓力中心坐標公式計算：故得模具壓力中心的坐標值為（1.03，0），為了設計加工方便，仍然選擇圖中所示的原點為壓力中心。

總結本次的設計過程當中，我有很多的收獲和體會。主要有如下幾點：

(1)我經過自己的努力與同學老師的幫助，完成了這次畢業(yè)設計，我非常開心，它是我大學生活的完美的結尾，也是我步入社會的良好的開端。

(2)我學會了CAD繪圖軟件的基本操作，UG的基本操作，知道如何設計簡單沖壓模，為以后的工作打下基礎。

(3)本次畢業(yè)設計，只是對我的專業(yè)課程進行了總結，這次設計提高我解決實際問題能力的同時，讓我也認識到自己或多或少地存在著一些不足之處，需要通過以后的工作來彌補和改進。在今后的學習和工作中，我會不斷努力，努力學習新的現代設計理論、計算技術，力求做到理論與實踐相結合，不斷完善自己。作為一名即將走向社會并有意于在模具方面發(fā)展的新手來說，我將會努力從以下兩個方面提高自己：第一，在原有的工業(yè)設計思維的基礎之上，繼續(xù)學習模具設計以及產品結構設計的專業(yè)技能。工業(yè)設計一旦脫離了生產實踐，它將永遠只是一個概念，無法產生實際的經濟價值。在學校，我們學習的主要是加工制造的專業(yè)技能，但如果能在日常的學習過程中貫穿一些工業(yè)設計的思想，這對未來中國企業(yè)的轉型將會產生極大的推動作用。因此我將會在以后的工作過程中有意識地接觸工業(yè)設計。第二，不斷提高自身的創(chuàng)新意識。一個缺乏自主創(chuàng)新能力的企業(yè)同樣也缺乏生命力，終將不能可持續(xù)發(fā)展。而企業(yè)的創(chuàng)造力來源于員工的創(chuàng)新意識。因此要讓中國的企業(yè)轉型，就必須在走上工作崗位之前具備一定的創(chuàng)新能力，這就需要我們在學校學習的過程中有意識地拓展自我的知識面提高自我的專業(yè)技能。參考文獻[1]任海東、蘇君.《冷沖壓工藝與模具設計》.鄭州：河南科學技術出版社2007[2]徐政坤.沖壓模具及設備.北京：機械工業(yè)出版社2005.1[3]劉家平.《機械制圖》.鄭州：河南科學技術出版社2006[4]康寶來、于興芝.《機