開瓶器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝分析-說明書

宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：開瓶器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝分析系部_______________________專業(yè)名稱_______________________班級(jí)_______________________姓名_______________________學(xué)號(hào)_______________________指導(dǎo)教師_______________________2024年10月12日

開瓶器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝分析指導(dǎo)教師：XXXX2010級(jí)數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)號(hào)201012323姓名XXXXX摘要隨著科技不斷發(fā)展，工業(yè)不斷進(jìn)步，模具設(shè)計(jì)作為醫(yī)療領(lǐng)域、航空航天、物流運(yùn)輸、機(jī)械加工、汽車領(lǐng)域等行業(yè)，具有諸多跨領(lǐng)域應(yīng)用范圍。隨著中國(guó)制造2025年的目標(biāo)是踏入世界強(qiáng)國(guó)的制造水平，在2035年的目標(biāo)是達(dá)到世界中等水平，當(dāng)2050年時(shí)的目標(biāo)為進(jìn)入世界制造業(yè)第一梯隊(duì)。所以模具行業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。啤酒開瓶器作為日常消費(fèi)品，它具有非常大的需求量，其生產(chǎn)加工過程中對(duì)效率和質(zhì)量的把控有著嚴(yán)格的要求。而模具沖壓技術(shù)正是滿足此類開瓶器的最佳加工方式?？梢詫?shí)現(xiàn)產(chǎn)品的的大規(guī)模生產(chǎn)，保證質(zhì)量的合理性。在模具沖壓啤酒開瓶器過程中，選擇合適的材料、合理的模具結(jié)構(gòu)以及精確的工藝參數(shù)是至關(guān)重要的。對(duì)于啤酒開瓶器而言，材料的選擇不僅要考慮其強(qiáng)度和硬度，還要兼顧其耐腐蝕性和美觀性。模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)則需要根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸進(jìn)行定制，以確保沖壓出的產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。并且加工工參數(shù)設(shè)置也影響著啤酒開瓶器的質(zhì)量，包括沖壓速度、壓力大小、溫度控制等。關(guān)鍵詞：開瓶器；模具沖壓；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工藝分析

ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,industrycontinuestoprogress,molddesignasthemedicalfield,aerospace,logisticsandtransportation,machining,automotivefieldandotherindustries,withmanycross-fieldapplications.WithChina'smanufacturing2025goalistostepintotheworld'smanufacturinglevelofpower,in2035thegoalistoreachtheworld'smediumlevel,when2050whenthegoalistoentertheworld'sfirstechelonofmanufacturing.Sothemoldindustrywillusherinabroaderdevelopmentprospects.Beerbottleopenerasadailyconsumergoods,ithasaverylargedemand,itsproductionandprocessingofefficiencyandqualitycontrolhasstrictrequirements.Themoldstampingtechnologyisthebestwaytomeettheprocessingofsuchbottleopeners.Itcanrealizethemassproductionoftheproductandensurethereasonablenessofthequality.Intheprocessofmoldstampingbeerbottleopeners,theselectionofsuitablematerials,reasonablemoldstructureandpreciseprocessparametersiscrucial.Forbeerbottleopeners,thechoiceofmaterialshouldnotonlyconsideritsstrengthandhardness,butalsotakeintoaccountitscorrosionresistanceandaesthetics.Thedesignofthemoldstructureneedstobecustomizedaccordingtotheshapeandsizeoftheproducttoensurethatthestampedproductmeetsthedesignrequirements.Andtheprocessingparametersalsoaffectthequalityofthebeerbottleopener,includingstampingspeed,pressure,temperaturecontrolandsoon.Keywords:bottleopener;MoldStamping;structuraldesign;processanalysis

目錄緒論 11開瓶器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述 21.1研究目的和意義 21.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3主要研究?jī)?nèi)容 32沖壓件工藝分析總體設(shè)計(jì)方案 42.1總體設(shè)計(jì)方案論證 42.1.1加工內(nèi)容及要求 42.1.2加工工藝方案的確定 52.2加工方式的選擇 62.3模具類型的選擇 62.4定位方式的選擇 72.5卸料、出件方式的選擇 72.6標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選擇 73加工工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 83.1搭邊值的確定 83.2排樣方式的選擇 93.3壓力機(jī)的選擇 104零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 114.1凸模結(jié)構(gòu)的確定 114.2卸料裝置的選用 12結(jié)論 15參考文獻(xiàn) 16致謝 17緒論1開瓶器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述1.1研究目的和意義1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3主要研究?jī)?nèi)容本文首先，針對(duì)開瓶器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)工藝分析；其次，進(jìn)行沖壓工藝分析方案的總體設(shè)計(jì)；然后，進(jìn)行工藝計(jì)算；最后，進(jìn)行沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2沖壓件工藝分析總體設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)方案論證本文設(shè)計(jì)所選擇的材料為45鋼，生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)，材料厚度大小為1.5mm；毛坯精度為IT12級(jí)。啤酒開瓶器具體規(guī)格如圖2.1所示。圖2.1啤酒開瓶器尺寸圖2.1.1加工內(nèi)容及要求依據(jù)規(guī)定的加工過程設(shè)計(jì)原則，選取的材料屬于碳素鋼，其品質(zhì)優(yōu)良，并且具有非常好的物理性能，適合用于固定工件和防撞擊工件等范圍，例如彈簧墊片、緊固圈等。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公差的設(shè)定選取開瓶器的公差等級(jí)為IT12級(jí)，符合設(shè)計(jì)要求，如表2-1所示。表2-1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值公差等級(jí)IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3>3～6>6～10>10～18>18～30>30～50>50～80>80～120>120～180>180～250>250～315>315～400>400～5001.21.51.522.52.53457891022.52.534456810121315344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.552.1.2加工工藝方案的確定該模塊化的設(shè)計(jì)用在指定的零件或零件指定的過程。如何正確選擇的加工方式是確保加工精度是必要條件，有助于最大實(shí)現(xiàn)工藝集中度。而完成開瓶器加工需要沖孔步驟和落料步驟兩道的工序。所以開瓶器的加工工藝方案可分為：方案一：進(jìn)行單個(gè)工序的生產(chǎn)模式，落料放到最后面。方案二：進(jìn)行逐級(jí)工序的生產(chǎn)模式，沖孔，落料然后進(jìn)行沖壓。方案三：進(jìn)行復(fù)合式工序生產(chǎn)模式，沖孔，落料然后進(jìn)行復(fù)合沖壓。表2-2加工工藝方案比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級(jí)進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級(jí)低一般可達(dá)IT13～I(xiàn)T10級(jí)可達(dá)IT10～I(xiàn)T8級(jí)零件特點(diǎn)尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.2～6mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)3mm生產(chǎn)效率低較低工序間自動(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低適用場(chǎng)合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)經(jīng)過上述分析，由表2-2可知方案三優(yōu)于前兩者，因?yàn)槠渚容^好，強(qiáng)度滿足要求，并且生產(chǎn)效率好，故選擇方案三。2.2加工方式的選擇由表2-3可知，對(duì)于復(fù)合式工序生產(chǎn)模式的情況，可以根據(jù)其不同安裝位置，可分為兩種。正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件；倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求較低。故選擇加工方式為倒裝式冷沖模。表2-3性能比較比較項(xiàng)目正裝(順裝)式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模優(yōu)點(diǎn)沖出的沖件平直度較高結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件適用范圍沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛2.3模具類型的選擇模具是一種用于將工件穩(wěn)定固定在具體位置的加工沖壓裝置。對(duì)于制造業(yè)的加工和生產(chǎn)而言，模具是非常重要的加工設(shè)備。工廠利用模具的生產(chǎn)效率高、成本低廉進(jìn)行產(chǎn)品的加工生產(chǎn)活動(dòng)。因?yàn)榈寡b式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作和易于維修，所以本章所設(shè)計(jì)的模具為為倒裝式復(fù)合模。2.4定位方式的選擇為確保滿足加工所需的精度要求，沖裁出外形完整的合格零件，應(yīng)每次將成批的工件放置在正確的位置上，保持一致性。正確位置是依靠定位零件決定了加工的位置條件。因?yàn)殚_瓶器的形狀結(jié)構(gòu)不同，故其定位的零件也有不同，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷。2.5卸料、出件方式的選擇彈壓卸料板同時(shí)具備卸料和施加壓力的功能，主要用于厚度不超過1.5mm的沖裁板材。由于其具備施加壓力的作用，因此沖裁后的工件表面相對(duì)平整。彈壓卸料板由彈性元件（如彈簧或橡膠）和卸料螺釘組成，形成完整的卸料裝置。鑒于工件厚度為1.5mm，屬于較薄材料，其卸料力要求不高，因此選擇彈性卸料裝置進(jìn)行卸料是合適的。2.6標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選擇模架是作為模具的主要框架，所有零部件均固定在其上，并承受沖壓過程中的全部載荷。上下模之間的精確定位主要依賴于導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向。由圖2.2可知模架分為對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架和中間導(dǎo)柱模架。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特性，為達(dá)到開瓶器的生產(chǎn)質(zhì)量和加工效率，選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架設(shè)計(jì)方式。圖2.2模架類型圖

3加工工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1搭邊值的確定表3-1搭邊數(shù)值材料厚度 圓件及或圓角r<2t的工件矩形工件邊長(zhǎng)L<50mm矩形工件邊長(zhǎng)L>50mm或r<2t的工件工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a < 0.250.25~0.50.5~0.80.8~1.21.2~1.61.6~2.02.0~2.52.5~3.03.0~3.53.5~4.04.0~5.05.0~121.81.2010.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t3.2排樣方式的選擇圖3.1縱排、橫排類型圖表3-2條料寬度類型條料寬度B/mm材料厚度t/mm0～11～22～33～5～5050～100100～150150～220220～3000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表3-3不同種類的模具材料厚度t（mm）無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度B（mm）<100≥100～200≥200～300<100≥1000～0.50.5～11～22～33～44～50.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888所以根據(jù)以上理論數(shù)據(jù)由公式得出：=50+1.0×2+0.5=54.5-00.25橫排條料寬度：=44+1.0×2+0.5=46.50-0.253.3壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)在過度負(fù)載條件下會(huì)發(fā)生形變，通常所用的噸位小于2000KKW。根據(jù)操作便捷、易于維修、經(jīng)濟(jì)性能好、剛度強(qiáng)度合適，選擇壓力機(jī)類型為J23-35型。表3-4開式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù)型號(hào)J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公稱壓力/KN100160250350400滑塊行程/mm455565100100最大閉合高度/mm180220270290330閉合高度調(diào)節(jié)/mm3545556065滑塊中心線至床身距離/mm130160200200250滑塊底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作臺(tái)板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直徑3040404050深度3560606070

4零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡管各種沖裁模具的結(jié)構(gòu)形態(tài)各異，但其構(gòu)成部件的類型卻大體一致。依據(jù)這些部件在模具中的性能，我們可將其劃分為工藝性部件與結(jié)構(gòu)性部件兩大類。在設(shè)計(jì)開瓶器模具的核心組件時(shí)，首要任務(wù)是規(guī)劃核心組件的定位方式、固定手段以及整體的裝配流程。本模具方案主要依賴螺釘來實(shí)現(xiàn)模具部件的穩(wěn)固，利用銷釘來確保零件的精確定位，同時(shí)采用擋料銷來確保送料定距，以及導(dǎo)料銷來實(shí)現(xiàn)送料定位，而并未設(shè)置側(cè)壓裝置。4.1凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)澐譃閮煞N類型：鑲拼式類型與整體式類型。在整體式類型中，依據(jù)加工差異又進(jìn)一步細(xì)分為直通式與臺(tái)階式。鑒于本制件的形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，我們選擇了臺(tái)階式凸模來設(shè)計(jì)落料模。這種設(shè)計(jì)使得凸模的工作區(qū)域與固定區(qū)域的形狀保持一致，并且凸模與凸模固定板之間的配合遵循H7/m6的標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足加工開瓶器的模具有著高壽命、高耐磨性以及承受沖裁沖擊力的需求，我們選用了Cr12MoV作為凸模的材料，并進(jìn)行了58～62HRC的熱處理。鑒于凸模作為關(guān)鍵的工作部件，對(duì)其精度有著嚴(yán)格的要求，因此我們選擇了IT7級(jí)的精度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，其表面粗糙度被設(shè)定為Ra1.6μm，同軸度誤差控制在0.02mm以內(nèi)。圖4.1凸模高度尺寸根據(jù)所選設(shè)計(jì)選用a型洞口。圖4.2凸凹模洞口的類型4.2卸料裝置的選用如圖4.3所示，當(dāng)彈性卸料元件承擔(dān)導(dǎo)向功能時(shí)，卸料板與凸模的配合制造需遵循H7/h6的標(biāo)準(zhǔn)，但需注意，其間隙應(yīng)小于凸模與凹模之間的間隙。此時(shí)，凸模與固定板之間的配合也應(yīng)按照H7/h6執(zhí)行。另外，在模具處于開啟狀態(tài)時(shí)，為確保卸料順暢，卸料板需高出模具工件零件的刃口0.3至0.5毫米。圖4.3彈壓卸料示意圖如圖4.4所示，卸料板的外形尺寸與凹模保持一致。參照凹模的具體尺寸，即160mm×125mm×40mm，我們可以精確地確定卸料板的相應(yīng)尺寸。圖4.4卸料板示意圖如圖4.5所示，推件的目的是將制件從凹模中推出。推件塊結(jié)構(gòu)形式分為：（1）彈性推件裝置：通常配置于下模部分，具備材料壓制功能，能有效提升沖裁件的品質(zhì)；但其頂出力相對(duì)較小。該裝置多見于正裝復(fù)合?；蛴糜跊_裁薄板材的落料模。（2）剛性推件裝置：一般安裝在上模，借助壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行頂出，因此頂出力大，頂出過程穩(wěn)定可靠；但不具備材料壓制功能。此裝置常用于倒裝復(fù)合模中。圖4.5推件塊示意圖如圖4.6所示，綜合考量零件的具體尺寸、模具設(shè)計(jì)的實(shí)際需求以及相關(guān)的書本標(biāo)準(zhǔn)，我們最終選定了推板的尺寸為59mm×43mm×5mm。至于推板的材料，我們決定采用45鋼作為基材，并通過熱處理工藝將其硬度調(diào)整至43～48HRC的范圍內(nèi)。圖