畢業(yè)設(shè)計(jì)-墊片的級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)

墊片的級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【摘要】墊片在機(jī)器的各部位之間起著連接時(shí)的穩(wěn)定、密封等作用。墊片的種類繁多、大小薄厚有別、材質(zhì)各異，所起的作用又各有不同。按材質(zhì)可分為非金屬、半金屬和金屬墊片三種。本論文以墊片的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，其中包含沖壓件工藝分析、及模具類型確實(shí)定、排樣設(shè)計(jì)、沖壓力與壓力中心計(jì)算、工作零件刃口尺寸計(jì)算、工作零件結(jié)構(gòu)尺寸、其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸、沖床的選用。該畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠使我對(duì)于學(xué)校所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有一個(gè)全面的復(fù)習(xí)和進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。同時(shí)鍛煉了我自行設(shè)計(jì)這一方面的能力。【關(guān)鍵詞】：墊片；級(jí)進(jìn)模；模具設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u引言1一、沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析2二、沖壓工藝方案的選定2三、零件的排樣設(shè)計(jì)3〔一〕搭邊值、條料寬度與導(dǎo)料板間距離確實(shí)定31.排樣方式確實(shí)定。32.搭邊值得確定33.條料寬度確實(shí)定44.導(dǎo)料板間距離確實(shí)定5〔二〕材料利用率6四、模具總體設(shè)計(jì)8〔一〕模具類型確定8〔二〕定位方式的選擇8〔三〕卸料和出件裝置8〔四〕導(dǎo)向方式的選擇8五、沖裁力的計(jì)算8〔一〕計(jì)算沖裁力8〔二〕計(jì)算總沖裁力9六、模具壓力中心確實(shí)定與計(jì)算9七、沖裁間隙確實(shí)定10八、凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算12〔一〕刃口尺寸的計(jì)算方法12〔三〕計(jì)算凸凹模刃口的尺寸121.凸模與凹模配合加工的方法計(jì)算落料凸凹模的刃口尺寸12九、主要零部件的設(shè)計(jì)14〔一〕工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)141.外形凸模的設(shè)計(jì)142.內(nèi)孔凸模的設(shè)計(jì)153.凹模的設(shè)計(jì)15〔二〕導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)17〔三〕卸料板的設(shè)計(jì)18〔四〕定位零件的設(shè)計(jì)181.零件的定位182.固定擋料銷的設(shè)計(jì)183.導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)18〔五〕模架及其他零件的設(shè)計(jì)19〔六〕模柄尺寸確實(shí)認(rèn)20〔七〕其他螺釘與銷釘?shù)倪x擇20十、壓力機(jī)的選擇20十一、附圖22〔一〕附圖一凹模22〔二〕附圖二凸模22〔三)附圖三裝配總圖23總結(jié)24參考文獻(xiàn)25引言現(xiàn)如今國內(nèi)的冷沖壓模具開展越來越來普遍，并逐漸對(duì)我國向模具制造業(yè)起到非常大的作用。模具，生產(chǎn)效率高，在工業(yè)生產(chǎn)中起到非常大作用。采用模具可以進(jìn)行快速大批量生產(chǎn)；產(chǎn)品質(zhì)量高；利用模具進(jìn)行大批量生產(chǎn)的零件的加工費(fèi)用廉價(jià)；能制造出比擬復(fù)雜的零件；容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等的特點(diǎn)。冷沖壓模具，是在冷沖壓加工中，將材料通過施加壓力使其產(chǎn)生別離或塑性變形而形成所需零件的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具〔又稱冷沖?！硾_壓模具是沖壓生產(chǎn)中起到必不可少的作用。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)本錢等都與模具密切相關(guān)。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平大上下與國家模具制造業(yè)的強(qiáng)弱密切相關(guān)。該畢業(yè)綜合實(shí)踐主要是對(duì)墊片的級(jí)進(jìn)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過大學(xué)兩年的學(xué)習(xí)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)里的一些知識(shí)點(diǎn)也有了深刻的認(rèn)識(shí)，但是對(duì)于自己單獨(dú)對(duì)模具的設(shè)計(jì)來說，我們的知識(shí)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這一次的綜合實(shí)踐就是通過將書本上的學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，使自己對(duì)所學(xué)的知識(shí)能夠有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。對(duì)于該課題，我認(rèn)為，應(yīng)該有一個(gè)初步的設(shè)計(jì)流程，在遇到難題時(shí)通過網(wǎng)上或書本上查閱相關(guān)問題的解決方法。我認(rèn)為最主要就是要有一個(gè)清晰的設(shè)計(jì)思路。然后再針對(duì)所遇到的一個(gè)個(gè)問題一一解決。一、沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1、由零件圖1—1可知，該沖壓件有落料和沖孔兩個(gè)工序組成，該零件外形簡單且精度要求并不高。圖1-1零件圖材料：45鋼t=1mm2、該墊片的材料為45鋼；45號(hào)鋼為

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼

，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。3、尺寸精度：、、、,〔根據(jù)沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差〕，零件尺寸精度不高，滿足要求。二、沖壓工藝方案的選定單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。該模具結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，然而需要兩副模具，一是本錢較高，二是生產(chǎn)效率低，不能夠符合大批量生產(chǎn)這一要求。復(fù)合模是指在一次工作行程中完成多道沖壓工序的模具。該模具只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都很高但是模具強(qiáng)度較差而且制造比擬麻煩。沖壓完成后零件會(huì)卡在模具上，自行清理，這樣不僅將會(huì)降低沖壓速度而且操作繁瑣。級(jí)進(jìn)模：它只需要在一副模具內(nèi)可以完成多道不同的工序，生產(chǎn)效率高。它的制件和廢料均無需人工自行清理，所以降低勞動(dòng)而且操作平安、方便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。應(yīng)選擇級(jí)進(jìn)模。三、零件的排樣設(shè)計(jì)〔一〕搭邊值、條料寬度與導(dǎo)料板間距離確實(shí)定1.排樣方式確實(shí)定。排樣方式可分為有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣。按照沖件排列方式的不用又可分為直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多排、及沖裁搭邊六種。直排：用于幾何形狀簡單的沖件〔如：方形、矩形、圓形〕斜排：用于T形、L形、S形、十字形等直對(duì)排：用于T形、山形、梯形、半圓形的沖件斜對(duì)排：用于材料利用率比直對(duì)排高的情況混合排:用于材料及厚度都相同的兩種以上沖件多排：用于大批生產(chǎn)中尺寸不大的圓形、六角形、方形、矩形沖件沖裁搭邊：大批生產(chǎn)中用于小的窄沖件根據(jù)沖裁件的形狀尺寸及排樣遵循的原那么所以采用下面的排樣方式：圖3-1沖裁件的排樣方式(一)2.搭邊值得確定沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和送料誤差，從而可以保證零件質(zhì)量。根據(jù)材料厚度及排樣方式通過查表3-1確定a=0.8b=1圖3-2普通沖裁排樣方式表3-1最小搭邊值(mm)材料厚度t 圓形或圓角r＞2t的工件矩形件邊長L≤50mm矩形工件邊長L＞50mm或圓角r≤2t的工件工件間b側(cè)邊a工件間b側(cè)邊a工件間b側(cè)邊a 0.25以下0.25~0.50.5~0.80.8~1.21.2~1.61.6~2.02.0~2.52.5~3.03.0~3.53.5~4.04.0~5.05.0~121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.0t0.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.52.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t注：表列搭邊值適用于低碳鋼，對(duì)于其它材料，應(yīng)將表中數(shù)值乘以以下系數(shù)：P(107)中等硬鋼0.9軟黃銅1.2硬鋼0.8鋁1.3~1.4硬黃銅1~1.1非金屬1.5~2硬鋁1~1.23.條料寬度確實(shí)定確定條料的寬度時(shí)不但保證沖裁時(shí)沖件周圍應(yīng)有一定的余量,而且條料要保證在導(dǎo)料板中能夠送進(jìn)的同時(shí)需要與導(dǎo)料板之間留有間隙。因此條料寬度的計(jì)算方式有以下幾種：一、用導(dǎo)料板導(dǎo)向且有側(cè)壓裝置；二、用導(dǎo)料板導(dǎo)向但無側(cè)壓裝置；三、用側(cè)刃定距；有側(cè)壓裝置的模具的條料寬度的計(jì)算公式如下：。條料寬度：Beq\o(\s\up6(0),\s\do2(-△))=(Dmax+2a)eq\o(\s\up6(0),\s\do2(-△))(3-1)導(dǎo)料板之間距離B0=B+Z=Dmax+2a+Z(3-2)式中Dmax——條料寬度方向沖件的最大尺寸：a——搭邊值，見圖3-2△——條料寬度的單向偏差〔負(fù)向〕；見表3-2Z——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙表3-2條料寬度偏差△(mm)條料寬度B/mm材料厚度t/mm~0.50.5~11~22~33~5~2020~3030~50~5050~100100~150150~220220~3000.050．080.100.080.10.150.40.50.60.70.80.10.150.20.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3Dmax值為條料寬度方向沖件的最大尺寸，因此Dmax為50mm。a取值為1mm(見圖3-2)△取值為0.5mm〔查表3-2〕所以帶入公式Beq\o(\s\up6(0),\s\do2(-△))=(Dmax+2a)eq\o(\s\up6(0),\s\do2(-△))==〔mm〕4.導(dǎo)料板間距離確實(shí)定通過中對(duì)條料板寬度確實(shí)定，現(xiàn)在可以確定導(dǎo)料板間距。表3-3導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin〔mm〕材料厚度t/mm無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度B/mm條料寬度B/mm100以下100-200200-300100以上100以下~11~50.50.50.51.01.01.05.05.08.08.0導(dǎo)料板間距離由公式〔3-2〕得：B0=B+Z=Dmax+2a+ZZ為導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙等于5.0mm查表3-3帶入公式B0=B+Z=Dmax+2a+Z=50+2×1+5=57mm〔二〕材料利用率材料利用率：零件的面積與所用板料面積的百分比，通常用η來表示。它是衡量材料合理利用的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率η為：η=A/Bs×100%(式3-3)式中A——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積〔mm2〕；B——條料寬度〔mm〕；s——進(jìn)距〔沖裁時(shí)條料在模具上每次送進(jìn)的距離，其值為兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖件間對(duì)應(yīng)點(diǎn)的間距，mm〕；一張板料上的總的材料利用率為：η0=nA1/BL×100%〔3-4〕式中n——一張板料上沖裁件的總數(shù)目；圖3-3材料利用率計(jì)算A1——一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積〔mm2〕；L——板料的長度〔mm〕；B——板料的寬度〔mm〕根據(jù)公式〔3-3〕η=A/Bs×100%算出一個(gè)進(jìn)距內(nèi)材料的利用率，那么需算出A1、B、L等值。A沖裁件的面積：A1=50×18-〔3×3×4-3.14×9〕=892.26mm2B條料寬度：B=18+2×1=20mms進(jìn)距：s=50+0.8=50.8mm一個(gè)進(jìn)距內(nèi)材料利用率：η=892.26/20×50.8×100%=87.82%η值越大,材料的利用率就越高.要提高材料的利用率,主要通過減少廢料.所以需要采用合理的排樣方法和合理裁板方法。所選的板料規(guī)格：1×1000×2000.以下為兩種裁板方式：橫排與縱排如圖3-4〔a〕、(b)圖3-4〔橫排〕、〔縱排〕方案一：如圖〔a〕所示使用橫排當(dāng)使用橫裁板時(shí)，所能裁的條料最多為2000÷50=40個(gè)，由于間隙最多只有39個(gè)，而一個(gè)條料內(nèi)最多能沖出52個(gè)零件，所以整張板料所能沖出的零件最多為39×52=2028個(gè)，那么整張板的利用率：η0=nA1/BL×100%公式〔3-4〕=39×52×892.26/1000×2000×100%=90.27%方案二：如圖〔b〕所示縱排：當(dāng)使用縱裁板時(shí)，所能裁的條料最多為1000÷50=20個(gè)，由于間隙最多只有19個(gè)，而一個(gè)條料內(nèi)最多能沖出106個(gè)零件，所以整張板料所能沖出的零件最多為19×106=2014個(gè)，那么整張板的利用率：η0=nA1/BL×100%公式〔3-4〕=19×106×892.26/1000×2000×100%=89.85%綜合上述計(jì)算方案一利用率更高，應(yīng)選用方案一整板的利用率為：90.27%四、模具總體設(shè)計(jì)〔一〕模具類型確定模具采用級(jí)進(jìn)模?！捕扯ㄎ环绞降倪x擇該模具為條料送進(jìn)，且導(dǎo)料板和導(dǎo)料銷作用相同,且導(dǎo)料板定位時(shí)操作更加方便,所以控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板。采用始用擋料銷初定距。導(dǎo)正銷目的是消除送料時(shí)誤差從而保證工件相對(duì)位置的公差要求所以需要使用導(dǎo)正銷來作精定距?！踩承读虾统黾b置采用下出件的方式比擬便于操作降低勞動(dòng)力而且能夠提高生產(chǎn)效率?！菜摹硨?dǎo)向方式的選擇模具采用四角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。五、沖裁力的計(jì)算〔一〕計(jì)算沖裁力沖裁過程中將板料沖穿的壓力稱為沖裁力。沖裁力許多因素影響〔主要有材料的力學(xué)性能、厚度、沖件輪廓周長及沖裁間隙、刃口的鋒利程度與外表粗糙度值等〕。所以綜合考慮平刃口模具的沖裁力按下面計(jì)算方式計(jì)算： F=KLtτb〔式5-1〕式中F——沖裁力〔N〕；L——沖件周邊長度〔mm〕；t——材料的厚度〔mm〕；τb——材料的抗剪強(qiáng)度〔MPa〕；K——考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料的力學(xué)性能與厚度的波動(dòng)等因素引入的修正系數(shù)，一般取K=1.3。材料45鋼的抗剪強(qiáng)度一般為抗拉強(qiáng)度的0.7-0.8倍，45鋼的抗拉強(qiáng)度σb≈600MPa所以τb=0.8σb=600*0.8=480MPa〔二〕計(jì)算總沖裁力由于沖裁模具采用剛性卸料裝置和自然落料方式。F——總沖裁力；F沖——沖孔時(shí)的沖裁力；F落——落料時(shí)的沖裁力；沖孔周長L1(mm)：L1=2πD=2×3.14×10=62.8mm落料周長L2(mm)：L2=50+50+18+18-6×4+9×3.14=140.26mm沖孔的沖裁力F沖=KL1tτb=1.3×62.8×1×480=39187.2〔N)落料的沖裁力F落=KL2tτb=1.3×140.26×1×480=87522.24〔N)總的沖裁力F=F沖+F落=39187.2+87522.24=126709.44〔N)≈127(KN)應(yīng)選取的壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力：因此可選壓力機(jī)型號(hào)J23-25。六、模具壓力中心確實(shí)定與計(jì)算沖壓力合力的中心稱為模具的壓力中心。對(duì)于小型模具而言，壓力中心應(yīng)與模柄中心線根本要重合；對(duì)于大型模具，模具的壓力中心在壓力機(jī)滑塊中心線附近的允許的范圍內(nèi)，否那么會(huì)影響機(jī)床與模具的精度及壽命。圖6—1壓力中心分析計(jì)算公式：所以：所以計(jì)算得出模具壓力中心的坐標(biāo)〔18.98,25〕七、沖裁間隙確實(shí)定沖裁模中凸、凹模刃口之間的間隙沖裁間隙稱為沖裁間隙。其對(duì)沖裁模和沖裁件有著很大影響。間隙很小時(shí)，沖裁力較大，才容易斷裂別離。為了減少模具的磨損，延長模具的使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下，應(yīng)選用較大的間隙值。假設(shè)采用小間隙，就必須提高模具的硬度和精度，減小模具外表粗糙度值，提供娘好的潤滑，以減小摩擦。通過查表7—1得材料45鋼的最小雙面間隙Zmin=0.100mm,最大雙面間隙Zmax=0.140mm表7—1沖裁模初始雙面間隙Z〔mm〕材料厚度08、10、35、09Mn、Q235Q34540、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1260.1320.2200.2460.2600.3600.400