護罩殼沖壓模具的設計與制造[含CAD圖紙工藝卡說明書],含CAD圖紙工藝卡說明書,護罩,沖壓,模具,設計,制造,cad,圖紙,工藝,說明書,仿單 摘 要 隨著我國國民經濟的迅猛發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。在中國，人們已經越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發(fā)能力。作為機械類畢業(yè)設計說明書它包含了設計者的整個設計過程以及設計的最終結果，而且還簡要介紹了模具零件的加工工藝方法和模具的裝配、試模。本份設計說明書步驟清晰明了，設計理念新穎，具有一定的創(chuàng)新成分，設計過程中較多的參考了相關資料和一些設計技術人員的制造經驗，并且大量采用CAD繪圖軟件來提高設計效率，具有一定的指導性和實用性。 關鍵詞：冷沖壓模具，落料，沖孔，加工工藝，裝配工藝 長沙學院畢業(yè)設計(論文) ABSTRACT The rapid development of China's national economy in recent years the industry of mold by the increasing demands, but also for its development has provided great impetus. In China, people have to die in the growing awareness of the important manufacturing base and technical knowledge to mold the level of high or low, has become the manufacturing sector of a country's level of the important signs and to a large extent determine the quality of products, benefits and new product development capability. As a graduate mechanical design specification which includes designers throughout the design process and to design the final outcome, but also gave a briefing on the mold parts processing methods and mold assembly, Test mode. Design manual steps part clarity, the new design concept, have a certain element of innovation, the design process more information and the information technology staff and some design experience in the manufacture and use of large CAD drawing software designed to improve efficiency, a certain Guidance and practical. Keywords: Cold stamping die, blangking, piercing, Processing Technology, Assembly Process 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 沖壓行業(yè)的近況 1 1.1.1 沖壓技術的應用領域 1 1.1.2 中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展前景 1 1.1.3 沖壓模具的發(fā)展現狀 2 1.1.4 沖壓設備的特點 3 1.2 沖壓行業(yè)所面臨的機遇和挑戰(zhàn) 3 1.2.1 產品的發(fā)展 3 1.2.2 模具行業(yè)發(fā)展新特點 4 1.3 畢業(yè)設計的目的性和重要性 5 第2章 工件的分析與計算 6 2.1 罩殼的工藝分析 6 2.1.1 零件圖 6 2.1.2 零件圖的工藝分析 6 2.2 沖裁力、卸料力、頂出力的計算 7 2.2.1 沖裁力的計算 7 2.2.2 卸料力的計算 8 2.2.3 頂件力的計算 9 2.2.4 計算總沖裁力 9 第3章 初選壓力機 11 3.1 壓力機的選取原則 11 3.1 選取壓力機 11 第4章 整體設計部分 12 4.1 凸模的結構設計 12 4.1.1 凸模選取的原則 12 4.1.1.1 精確定位 12 4.1.1.2 防止拔出 12 4.1.1.3 防止轉動 12 4.1.2 凸模的結構 12 4.1.3 計算凸模長度 13 4.1.4 凸模強度校核 13 4.1.4.1 凸?？箟耗芰π：?13 4.1.4.2 凸模縱向抗彎能力校核 13 4.2 凹模的結構設計 14 4.2.1 凹模結構 14 4.2.2 計算凹模厚度 15 4.3 刃口的尺寸計算 15 4.3.1 配作法制模刃口尺寸計算 15 4.3.1.1 凸模刃口尺寸 16 4.3.1.2 凹模刃口尺寸 16 4.4 壓力中心的計算 17 4.5 定位裝置的設計 17 4.5.1 擋料銷 17 4.5.2 彈性定位銷 18 4.5.2.1 彈簧的選取 19 4.6 卸料裝置的設計 19 4.6.1 卸料板的選取 19 4.6.2 彈性元件的選取及計算 19 4.6.2.1 彈性元件選取 19 4.6.2.2 確定橡膠參數 20 4.6.3 卸料螺釘的選取 22 4.6.3.1 卸料螺釘長L的確定 22 4.7 頂料裝置的設計 23 4.7.1 頂料裝置的選取 23 4.7.2 圓柱彈簧參數的選取 23 4.8 沖模的導向選用 24 4.9 其他零件的設計 25 4.10 模架及其零件選用 26 4.10.1 模架 26 4.10.2 導向零件 26 4.10.3 模座 27 4.10.4 模柄的選擇 27 4.10.5 固定板的選擇 28 4.10.6 墊板的選擇 28 4.10.7 緊固件的選擇 28 4.10.8 限位圈的選擇 29 4.10.9 模具主要零件的尺寸規(guī)格及閉合高度 29 第5章 加工工藝 30 5．1 模具制造工藝設計 30 5.2 凸模、凹模的加工工藝過程 30 5.2.1 凸模加工工藝 30 5.2.2 凹模加工工藝 31 5.2.3 凸模固定板加工工藝 26 5.2.4 凹模固定板加工工藝 32 第6章 裝配 34 6.1 模具的裝配 34 6.1.1 模具部件裝配 34 6.1.1.1 模具零件的固定 34 6.1.1.2 緊固螺釘的選用 34 6.1.1.3 部件的裝配 34 6.1.2 模具的總裝 34 6.1.2.1 使用模具裝配機 34 6.1.2.2 模具的試沖和調整 35 6.2 沖模的安裝和安全技術 35 6.3 整個模具的動作分析 36 結論 37 致謝 39 參考文獻 40 第一章緒 論 1.1 沖壓行業(yè)的近況 1.1.1 沖壓技術的應用領域 沖壓技術所覆蓋的領域主要有以下幾個方面： 1）.國防方面:如飛機、導彈、槍彈、炮彈等產品中 。 2）.汽車行業(yè)的沖壓。以拉伸為主。在我國這部份主要集中在汽車廠、拖拉機廠、飛機制造廠等大廠，獨立的大型沖壓拉伸廠還不多見。 　　 3）.汽車等行業(yè)零部件類沖壓。主要是沖剪成形。這部分的企業(yè)有許多都歸在標準件廠，也有一些獨立的沖壓廠，目前一些汽車廠或拖拉機廠的周圍都有許多這樣的小廠。 　 4）.電器件沖壓廠。這類廠是一個新的產業(yè)，隨著電器的發(fā)展而發(fā)展起來，這部分廠主要集中在南方。此次我們設計的課題就屬于此類。 5）.生活日用品沖壓廠。做一些工藝品，餐具等，這些廠近幾年也有大的發(fā)展。 　　 6）.家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在我國家用電器發(fā)展起來后才出現的，大部分分布在家電企業(yè)內。 7）.特種沖壓企業(yè)。如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè)，但這些工廠也都歸在一些大廠。 據統(tǒng)計，2003年我國生產汽車沖壓件約240萬噸/8億件，摩托車沖壓件約28萬噸/19億件，拖拉機、農用車沖壓件約96萬噸/7.1億件，家用空調和冰箱沖壓件100萬噸/12.8億件。業(yè)內專家預計，隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶市場——汽車行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展，中國沖壓行業(yè)已迎來了一個快速發(fā)展機遇期。 1.1.2 中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展前景 1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內模具市場的一半左右。1999年，國內汽車年產量為183萬輛，。保有量為1500萬輛，預計到2005年汽車年產量將達300萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車行業(yè)將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。 家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調等，在國內的市場很大。目前，我國的彩電的年產量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過了1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。 其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展產生巨大的推動作用。早在1989年，在國務院頌布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術和設備列入《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產業(yè)目錄》。經國務院批準，從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持。 雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括： ①提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平； ②在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術； ③大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術； ④在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； ⑤提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； ⑥發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術； ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應用； ⑧進一步研究開發(fā)模具的拋光技術和設備； ⑨研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； ⑩開發(fā)新的成形工藝和模具。 1.1.3 沖壓模具的發(fā)展現狀 2003年我國（不包括港、澳、臺）沖壓模具總需求約為219.7億元，其中國內總供應（總產值）約為180億元，進口39.7億元。在進口模具中，大部分是技術含量高的大形精密模具，相對應的出口模具中占大部分的是技術含量低的中低檔模具。標準沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種，該品種目前已有一些有代表性的產品，如集機電一體化的鐵芯，精密自動疊片多功能模具等。 在我國，沖壓行業(yè)大而分散，其中，大規(guī)模的沖壓生產企業(yè)又大多集中在汽車生產領域。所以汽車沖壓在沖壓行業(yè)中居于重要地位。2003年，我國汽車沖壓模具總產值約180億元，另又進口沖壓模具約4.78億美元（進口模具中大部分是大形覆蓋件模具）。 目前我國技術含量低的沖壓模具已供過于求，市場利潤空間狹小。而技術含量較高的中、高檔模具還不能適應國民經濟發(fā)展的需要，精密、復雜的沖壓模具，覆蓋件模具等仍有很大部分依靠進口，這表明我國沖壓模具發(fā)展存在有巨大潛力。 1.1.4 沖壓設備的特點 近年來鍛壓機床的發(fā)展已經逐漸步入數控化、高速化、高性能化。 數控化如濟南捷邁數控公司的PS31250數控沖剪復合機將數控轉塔沖床與直角剪于一身，減少加工時間約60%，節(jié)材達10%。 高速高性能化如廈門鍛壓機床有限公司的J21M系列高性能開式固定臺壓力機，機身采用鋼板焊接結構；主傳動采用曲軸縱放，閉式齒輪傳動；采用組合式氣動摩擦離合器制動器；滑塊采用六面矩形導軌，設置液壓過載保護裝置；行程次數可調（無級調速）；氣路系統(tǒng)采用進口安全雙聯閥控制，電氣系統(tǒng)采用PC控制。大規(guī)格壓力機設置裝模高度機動調節(jié)裝置；設有多種功能顯示、監(jiān)控裝置。可配置光電人身安全保護裝置，自動送料裝置、拉伸氣墊及其它附屬裝置和周邊設備。 2003年我國的鍛壓設備共誕生了約70種新產品，其中更有一批具有國際先進的水平。如齊齊哈爾二機床研制的E2S400-MF、E2S630-MF、E2S800大形機械壓力機，濟南二機廠研制的LD4-1000/600A閉式四點雙動多連桿壓力機等。在車身覆蓋件沖壓設備方面，世界上近幾年沖壓的自動化程度不斷提高，車身覆蓋件沖壓正向單聯線自動化，特別是大型多工位級方向發(fā)展。我國目前汽車企業(yè)的實際情況是，約有90%的沖壓線采用一臺雙動拉伸壓力機（或多連桿單動拉伸壓力機）和4-6臺單動壓力機組成沖壓生產線。手工上下料完成大型覆蓋件的沖壓生產，生產效率低，生產節(jié)拍最高只有3-5SPM，沖壓件制造成本比國外高2-3倍。另有10%的沖壓線實現了單機聯線自動化，生產節(jié)拍最高6-8SPM。大型多工位壓力機在我國工業(yè)應用幾乎是空白，這也是我國沖壓行業(yè)與西方發(fā)達國家的主要差距所在。 1．2 沖壓行業(yè)所面臨的機遇和挑戰(zhàn) 1．2．1 產品的發(fā)展 1）.汽車、飛機發(fā)展和環(huán)保要求的提高，對沖壓帶來了壓力。產品集約化生產、個性化發(fā)展、節(jié)能性要求、環(huán)保性要求，將促使沖壓行業(yè)出現新一輪的技術革新和改造，給沖壓產品帶來新的發(fā)展。 　　 2）.自動化和靈活性要求是沖壓發(fā)展必須考慮的因素，仿真技術的發(fā)展和應用是沖壓產品發(fā)展必須借助的手段，我國在這一方面的產品發(fā)展有很大的潛力。 　　 3）.新工藝的出現，復合材料應用將推動沖壓產品向前進步。 1．2．2 模具行業(yè)發(fā)展新特點 相關專家認為，中國模具行業(yè)將出現新的發(fā)展特點。 其一，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料。隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。 其二，模具標準件的應用將日漸廣泛，模具標準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。 其三，快速經濟模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產周期越短越好，因此開發(fā)快速經濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強物制作簡易模具。 其四，隨著以塑料代鋼、以塑代模的發(fā)展和產品零件的精度和復雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復雜程度也將隨著相應提高。 當前沖壓模具技術發(fā)展呈現三大特點 模具與壓力機是決定沖壓質量、精度和生產效率的兩個關鍵因素。先進的壓力機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向為： 1).充分運用IT技術發(fā)展模具設計、制造。 用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動機是汽車的兩個關鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，其技術密集，體現當代模具技術水平，是車身制造技術的重要組成部分。車身模具設計和制造約占汽車開發(fā)周期三之二的時間、成為汽車換型的主要制約因素。目前，世界上汽車的改型換代—般約需48個月，而美國僅需30個月，這車要得益于在模具業(yè)中應用了CAD/CAE/CAM技術和三維實體汽年覆蓋件模具結構設計軟件。另外，網絡技術的廣泛應用提供了可靠的信息載體、實現了異地設計和異地制造。同時，虛擬制造等IT技術的應用，也將推動模具工業(yè)的發(fā)展。 . 2).縮短金屬成形模具的試模時間。 當前，主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機和拉伸機械壓力機，特別是在機械壓力機上的模具試驗時間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，它配備數控液壓拉伸墊，具有參數設置和狀態(tài)記憶功能。j 3).車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速。 在自動沖床上用級進沖裁?；蚪M合沖模加工轉子、定子板，或者應用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術，近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸等后續(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應用，其優(yōu)點是生產率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是級進組合沖模技術的應用受拉伸深度、導向和傳輸的帶材邊緣材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比較淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數零件應優(yōu)生考慮在多工位壓力機上加工。 1．3 畢業(yè)設計的目的性和重要性 畢業(yè)設計是教學和工程實踐的重要結合點，是我們畢業(yè)前進行全面、綜合、實踐訓練的教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)我們的實踐能力、創(chuàng)新能力、全面提高教學質量有著重要意義。我們通過幾年的系統(tǒng)學習，已具備必需的基礎理論知識，畢業(yè)設計選擇專業(yè)范圍內相關課題，通過畢業(yè)實習、市場調查、收集資料，綜合運用所學過的基礎知識、專業(yè)知識和基本技能，用設計、計算、繪圖、實驗、安裝調試、操作等基本手段，做出解決一般工程技術問題的畢業(yè)設計，并撰寫畢業(yè)論文。通過畢業(yè)設計，訓練我們建立正確的設計思想和實事求是的工作作風，培養(yǎng)我們綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識、基本技能去分析和解決工程技術實際問題的能力，提高我們的綜合素質水平，使我們成為合格的工程應用性人材。 第2章 工件的分析與計算 2.1護罩殼的工藝分析 2.1.1零件圖 圖2.1 護罩殼 2.1.2零件圖的工藝分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由于生產單位的生產條件、工藝裝備情況及生產的傳統(tǒng)習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結構工藝性。 首先，我們必須清楚沖裁件的結構要素，其要素包括：（選自《沖壓工藝與模具設計》P45） (1)、沖裁件的內、外形轉角處應避免尖銳的轉角，應有適當的圓角。一般應有R > 0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具壽命將明顯降低。 (2)、沖裁件上應盡量避免窄長的懸臂和凹槽。最好b > 2t、l < 3t。對于高碳鋼、合金鋼等硬質材料，允許值應增大30%～50%；對于黃銅、純銅和鋁等軟材料，可減少20%～25%。 (3)、沖裁件上孔與孔之間，孔到零件邊緣的距離，受模具強度和制件質量的限制，其值不能太小，一般要求 b ≥ 2t (4)、因受凸模強度和穩(wěn)定性的限制，沖裁件的孔不能太小 結合實際圖紙得出如下工藝分析： 零件是在已拉抻完成了的圓形體上小沖孔，筒形長為，要求沖出8個的小孔，兩上一列，共4列，各自分布在的角方向上，從結構上分析來看，兩側孔的要求同心度較高，因此模具結構設計采取上下孔同時沖出的工藝方案。 但是一次沖孔只能完成對稱的兩列及4個孔，所以要分兩次沖孔才能完成，側壁上的8個孔，那么就需要高置一個定位裝置來控制第二次沖孔的定位。 其次如果采用一般的單懸臂式沖孔模，沖裁時模具體做法受偏載，工作不平穩(wěn)，將加速刃口的磨損，降低模具的壽命，該模具一次對稱沖兩件，工作平穩(wěn)，同時也能減小刃口的磨損。 考慮到取放工件的方便采用后側導柱模架導向沖裁。 最后是關于是否要確定排樣方案，根據排樣概念分析如下： 加工此零件為大批大量生產，沖壓件的材料費用約占總成本的60%~80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 由于材料的經濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標。 同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質量，沖制出合格的工件。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產率。搭邊值得大小要合理選取。（選自《沖壓工藝與模具設計》P55） 根據零件具有對稱性以及裝料的特點分析得出，排樣方案沒有必要。 2.2 沖裁力、卸料力、頂出力的計算 2.2.1沖裁力的計算 根據教材知識，采用沖裁力公式：( 《沖壓工藝與模具設計實用手冊》P175 ) (2.1) 式中： ——沖裁輪廓的總長度 ——析料厚度 ——板料的抗拉強度 沖裁件為20號鋼，抗拉強度=353~500取=400 那么： =3.14161.5400 =30144 2.2.2卸料力的計算 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模內，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經驗公式計算： 根據選自《沖壓工藝與模具設計》知識，采用經驗公式： = (2.2) 式中：——為卸料力 ——為卸料系數，其值查表（2-1） ——為沖裁力 表2-1 卸料力、推件力、頂件力系數、、 材料種類 板料厚度/ 鋼 ~0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 >6.5 0.06~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0. 1 0.065 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 黃銅、紫銅 0.02~0.06 0.03~0.09 鋁、鋁合金 0.025~0.08 0.03~0.07 那么： =0.0430144 =1205.76 (此卸料力為單孔卸料力) 2.2.3頂件力的計算 根據選自《沖壓工藝與模具設計》知識，采用經驗公式； = (2.3) 式中: ——為頂件力 ——為頂件力系數，其值見表（2-1） ——為沖裁力 那么； =0.0630144 =1808.64 2.2.4 計算總沖裁力 根據選自《沖壓工藝與模具設計》知識，采用總沖壓力的計算公式： =++ (2.4) 式中： ——為總沖裁力 =4=301444=120576 ——為總卸料力 =4=1205.764=4823.04 ——為總頂件力 =4=1808.644=7234.56 那么： =120576+4823.04+7234.56 =132633.6 第3章 初選壓力機 3.1 壓力機的選取原則 根據總的沖壓力選取大于總沖壓力的壓力機沖裁。選擇合適的壓力機型號，使之與模具行成合理的配置關系，可提高模具使用過程中的安裝可靠性，從而提高產品質量、生產率和模具壽命。選擇壓力機型號主要是使其技術規(guī)格能符合模具成型工藝的要求，主要考慮公稱壓力、閉合高度、滑塊行程以及工作臺墊板尺寸等。 根據所要完成的沖壓工藝性質，生產批量的大小，沖壓的集合尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。對于中小型的修邊件主要采用開式機械壓力機。雖然開式沖床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能破壞修邊模的間隙分布，降低模具的壽命和修邊件的表面質量。可是它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝的機械化附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設備的主要形式。 根據沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定沖壓設備的規(guī)格。 1、壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力，即：> 2、機的行程大小應適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，對于修邊等模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導板分離（導板模）或滾珠導向裝置脫開的不良后果。 3、沖模的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。 4、壓力機工作臺的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。 3.2 選取壓力機 根據上述原則，我們查表選用開式壓力機(≤沖模設計手冊≥表C-1) 開式沖壓機的重要參數如下: 噸位: 行程： 模柄孔： 第4章 整體設計部分 4.1凸模的結構設計 4.1.1凸模選取原則 為了保證凸模能夠正常工作，設計任何結構形式的凸模都必須滿足如下三原則。 4.1.1.1精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何的移位，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴重時造成啃模。 4.1.1.2防止拔出 回程時，卸料力對凸模產生拉伸作用。凸模結構應能防止凸模從固定板中拔出來。 4.1.1.3防止轉動 對于一些截面比較簡單的凸模，例如長圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡化圓形。這時就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉動，否則將出現啃?，F象。 4.1.2凸模的結構 圖4.1 4.1.3計算凸模長度 根據選自《沖壓工藝與模具設計》知識可得公式 ++－ (4.1) 式中： ——凸模固定板厚度 ——彈壓卸料析厚度 ——預壓狀態(tài)下橡膠的高度 是凸模端面縮進卸料板的距離 那么: 30+20+31.5－0.2 =81.3 4.1.4凸模強度校核 根據選自《沖壓工藝與模具設計》知識可以得到以下： 4.1.4.1凸?？箟耗芰π：? 凸模能正常工作其最小截面承受的壓應力必須小于凸模材料允許的壓應力[] = (4.2) 式中： ——凸模最小截面的壓應力 ——沖裁力 ——凸模最小截面積 []——凸模材料許用應力 則：==150 4.1.4.2凸?？v向抗彎能力校核 由歐拉公式可解得凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最小長度為： (4.3) 式中： ——凸模材料的彈性模量，一般模具鋼可取 =2.2 ——凸模最小截面慣性矩 ——彎曲安全系數，淬火鋼 ——沖裁力 則： 83.1所以合格 4.2凹模的結構設計 4.2.1凹模結構 根據零件圖形，凹模的外形尺寸與護罩殼的內部尺寸穩(wěn)合，并且一端要壓入在凹模體內，凹模的中心部位為空心，為了便于廢料的排出，應將制成一定的錐度，圖形如下： 圖4.2凹模 根據零件圖的尺寸要求，不能以凹模的端面定位，那么定位基準設在凹模體側面上。 4.2.2計算凹模厚度 按以下經驗公式計算： (4.4) 式中： ——沖裁力 ——凹模材料修正系數，見表3-1 ——凹模刃口周邊長度修正系數，見表4-1 那么:確 表4-1凹模厚度按刃口長度修正系數 刃口長度/mm <50 50~75 75~150 150~300 300~500 >500 修正系數 1 1.12 1.25 1.37 1.50 1.60 4.3刃口的尺寸計算 4.3.1配作法制模刃口尺寸計算 采用配作法制模時,刃口尺寸的計算與處理基本作法如下：落料時，只計算凹模刃口尺寸，制造公差取工件相應尺寸公差的1/4。凸模刃口尺寸不需計算，在凸模的工作圖上只注凹模相應刃口尺寸的基本尺寸，不注公差。在技術要求中注寫“刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，保證單邊間隙為”。沖孔時則只計算凸模刃口尺寸并取工件相應尺寸公差的1/4為其制造公差，不計算凹模刃口尺寸，在凹模工作圖上只注相應凸模刃口的基本尺寸，不注公差。并在技術要求中注寫“刃口尺寸按凸模實際尺寸配作，保證單邊間隙為”。 對于非規(guī)則形狀的沖裁，落料凹模刃口尺寸隨刃口磨損量增大的變化情況，沒有圓形落料凹模刃口尺寸磨損后只增大那樣單一的變化規(guī)律；沖孔凸模沒有圓形沒有圓形沖孔凹模刃口尺寸磨損后只減小那樣單一的變化規(guī)律；無論是落料凹模還是沖孔凸模，磨損后刃口尺寸的變化均有可能有三種情況：磨損后尺寸增大，簡稱A類尺寸；磨損后尺寸減小，簡稱B類尺寸；磨損后尺寸不變，簡稱C類尺寸。 A類尺寸： (4.5) B類尺寸： (4.6) C類尺寸： (4.7) 式中 ——與A類尺寸對應的工件尺寸允許的最大值（mm） ——與B類尺寸對應的工件尺寸允許的最小值（mm） ——與C類尺寸對應的工件尺寸允許的最小值（mm） 4.3.1.1凸模刃口尺寸 根據選自《沖壓工藝與模具設計》知識，采用B類尺寸用圓形沖孔凸模刃口尺寸計算公式： (4.8) 式中： 與B類尺寸對應的工作尺寸允許的最小值 ——補償刃口磨損量系數，見表3-2； ——為工作公差數值 表4-2補償刃口磨損量系數x 工件尺寸公差等級 X IT10級以上 1 IT11~13級 0.75 IT14級以下 0.5 材料為20號鋼，料厚t=1.5mm未注公差尺寸為IT14級，凸模屬于軸類尺寸，查標準公差數值表（GB1800-70）確定的公差尺寸偏差值如下： 那么利用上面公式計算： = 4.3.1.2凹模刃口尺寸 刃口尺寸按凸模實際尺寸配作，取,保證單邊間隙為0.045值 查《沖壓工藝與模具設計》，表1-3金屬材料沖裁間隙 20號鋼 4.4壓力中心的計算 為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將會使沖模和壓力機滑塊承受側向力，產生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機精度，嚴重時會損壞模具和設備，造成沖壓事故。 任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對于復雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計算法求得，即分力對某坐標軸力矩之和等于其合力對該坐標軸的力矩。 在實際生產中，可能出現沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生沖壓變形的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結構考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時應注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機所允許范圍。 該模具一次沖裁兩件，對稱沖孔，受力均勻平衡，所以壓力中心取在稱線上，不用再計算。 4.5定位裝置的設計 4.5.1擋料銷 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離。因圓柱頭擋料銷結構簡單，制造容易，故選用圓柱頭固定擋料銷，固定在凹模上。用來整體定位護罩殼的橫向位置，采用凹模體兩側面定位，那么在安裝凹模時，應注意與凹模體上的定位銷之間的尺寸做出相應的要求。擋料銷用45號鋼制造，淬火硬度為，其結構如下圖： 圖4.3擋料銷 4.5.2彈性定位銷 另一個定位裝置是用來定位第二次沖孔時防止護罩殼旋轉的定位，考慮到護罩殼的裝入和取出方便，采用彈性式定位銷，其結構圖如下： 圖4.4彈性定位銷(a、b) 定位銷的尺寸與凸模的尺寸一致，其余尺寸根據具體實體的尺寸而定。 4.5.2.1彈簧的選取 彈簧選用按（GB2089-80）、尺寸參數如下： 材料直徑 彈簧中徑 節(jié)距≈ 工作極限載荷 單圈彈簧工作極限載荷下變形量 單圈彈簧剛度 最大心軸直徑 最小導筒直徑 d mm mm P mm N mm K mm mm 1.4 12.0 5.07 71.49 3.277 21.8 8.6 15.4 1.6 12.0 4.66 101.99 2.730 37.4 8.4 15.6 根據受力情況選用相應的彈簧 導筒的外徑為內直徑以配合定位銷為主。 4.6卸料裝置的設計 4.6.1卸料板的選取 彈性卸料板卸料力小，卸料均勻，工件平整，故采用彈性卸料方式。彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。根據凹模形狀卸料板選用長方形，其平面形狀尺寸等于凹模尺寸，厚度取。卸料板的成形孔形狀基本上與凹?？紫嗤?，加工時與凹模配合加工。卸料螺釘采用標準的圓柱頭內六角卸料螺釘M16，數量為4個，各卸料螺釘的長度一致，以保證裝配后卸料板水平和均勻卸料。 4.6.2彈性元件的選取及計算 4.6.2.1彈性元件選取 根據前面的卸料力計算,卸料力不大,彈性元件可以選用安裝方便的圓柱橡膠塊。 4.6.2.2確定橡膠參數 橡膠參數計算步驟為： 根據分折，采用橡膠塊卸料,用4塊聚氨酯橡膠塊卸料，每塊承受1205.76N. 則：=1205.76N 考慮橡膠塊的工作壓縮量較大，取預壓縮率，并由表3-3查得單位壓力 按公式： (4.9) 式中： ——為橡膠塊截面積 ——為橡膠塊所受的壓力 ——為橡膠塊受壓時的單位壓力 那么：=1205.76/1.1=1096.15 表4-3橡膠壓縮率與單位壓力 橡膠壓縮率（%） 橡膠單位壓力 合成橡膠 聚氨酯彈性體 10 0.26 1.1 15 0.50 20 0.70 2.5 25 1.06 30 1.52 4.2 35 2.10 5.6 選用直徑為16的卸料螺釘，選取彈體穿卸料螺釘孔的直徑，則彈性體的外徑D可按下式求得： (4.10) 為了保證足夠的卸料力,以獲得更平整的工件,需要加大壓料力取 計算預壓力: (4.11) 求橡膠塊的自由高度: (4.12) 式中: ——為工作行程 ——為橡膠塊極限壓縮率，對于硬度為邵氏70~80A的聚氨酯橡膠，則應取35%。硬度越高，值越小。這里取=30%。 ——橡膠塊預壓縮率，聚氨酯橡膠= 那么： 取 橡膠塊高度的校核： 經校核合格。 求極限壓縮量： = (4.13) 則： = = 預壓縮量： (4.14) 則： 橡膠塊工作極限下的壓縮量： (4.15) 橡膠塊預壓下的高度： (4.16) 工作行程的校核： (4.17) 經校核合格。 4.6.3卸料螺釘的選取 4.6.3.1卸料螺釘長L的確定 直徑為16的卸料螺釘經查教材附表27圓柱頭內六角螺釘（GB2867.6-81）可得螺釘的頭高為h=16mm. 模座沉孔深度的計算： (4.18) 式中： ——螺釘頭部高度 ——卸料板工作行程，一般取為板料厚度； ——凸模預計總刃磨量，，板料厚度大時取值。 則： 則剩余高度為 (4.19) 式中: ——固定板厚度 ——墊板厚析 ——預壓后彈性元件的高度 ——螺釘在上模板內的高度。 則： 凸模經刃磨后，在重新安裝彈壓卸料板時，在螺釘頭部應加墊圈，其厚度為刃磨量。 4.7頂料裝置的設計 4.7.1頂料裝置的選取 根據預壓力=3617.28估算極限工作壓力： (4.20) 則： 因此選取圓柱彈簧。 4.7.2圓柱彈簧參數的選取 表4-4圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸及參數(按GB2008-90) 材料直徑 彈簧中徑 節(jié)距≈ 工作極限載荷 單圈彈簧工作極限載荷下變形量 單圈彈簧剛度 最大心軸直徑 最小導筒直徑 d mm mm P mm N mm K mm mm 12 65 21.7 6384 8.619 741 48 82 計算工作行程: 在預壓力作用下的安裝高厚為： 初求彈簧的自由高度：= (4.21) == 初求彈簧的有效圈數：根據 (4.22) 則： 圈 取圈 彈簧的實際高度： (4.23) 最小載荷的計算：最小載荷是兩上凹模和一個凹模體的重量。 凹模： 凹模體： 最小工作載荷下的高度： 在預壓力時的高度： 極限壓縮高度： = (4.24) 彈簧的校核： (4.25) 滿足要求校核合格。 規(guī)格標記為:彈簧. 4.8沖模的導向選用 在前面已提到考慮到取入工件的方便選用后側導柱導向機構， 采用普通型的后側導柱。 其：上模坐的公差配合為： 導套與導柱的公差配合為： 導柱與下模坐的公差配合為： 4.9其它零件的設計 模具的聯接螺釘、卸料螺釘、卡圈、圓柱銷等零件全部采用標準零件，而有的特殊螺釘需要單獨加工，如固定側向定位的銷的螺釘就需要單獨設計加工而得。至于墊板、卸料板、凸模固定板可根據《沖壓工藝與模具設計》知識或經驗方法設計加工而得，其圖分別如下： 圖4.5 上模墊板 圖4.6 上模卸料板 圖4.7 上凸模固定板 4.10模架及其零件選用 4.10.1模架 模架選用后側導柱模架，這種模架的導柱分布在模座的一側，兩個導柱的直徑相同，可避免上模與下模錯裝而發(fā)生啃模事故。該模架滑動平穩(wěn)、導向準確牢靠，可保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃磨壽命，并使模具的調試簡單化。此類模架只適用于橫向送料，其優(yōu)點是工作面開敞，適于大件邊緣沖裁和沖孔。模架的選用參照標準模架選購。 4.10.2導向零件 該工件生產批量大、公差要求較高，為保證模具有較高的精度和壽命，故采用導向零件對上、下模進行導向，以保證上模相對與下模的正確運動。常用的導向零件有導柱、導套和導板，這里選用導柱和導套，其配合精度為，材料選用20號鋼，淬火硬度為。導柱下部長度與下模板導柱孔采用過盈配合，上部長度與導套孔徑間隙配合。導套孔徑有油槽，用以存油潤滑，外徑與上模板采用過盈配合，配合使導套孔徑會收縮，所以導套過盈配合部分的孔徑應比導套和導柱間隙配合部分導套孔徑增大。選擇導柱長度時，應考慮模具閉合時導柱上端面和上模板平面的距離不小于，導套的上端面與上模板上平面的距離應大于，用以排氣和出油。本模具采用的導柱與導套的結構形式初定為滑動導向式，如下圖所示。并且左右兩邊的導柱導套尺寸不同，用以避免上模與下模錯裝而發(fā)生啃模事故，具體尺寸見后述。 圖4.8 導向裝置 4.10.3模座 模座的尺寸規(guī)格根據模架類型、凹模周界尺寸和安裝要求確定。對于矩形模座，其長度應比凹模長度大，寬度等于或略大于凹模寬度，深度取凹模板厚度的倍?？紤]受力情況，上模座厚度可比下模座小。 4.10.4模柄的選擇 中小型模具一般都用模柄將上模與壓力機滑塊相連接，模柄工作段的直徑應與所選的壓力機滑塊孔的直徑相一致。且兩者的下平面垂直度要好。如果垂直度不好，則就不可能得到凸模和凹模正確的相關運動，因而會使模具破損或產生其他的事故。設計模具時，選擇模柄的類型要考慮到模具結構的特點和使用要求，本模具選用的是如下圖所示的壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/m6過渡配合。 圖4.9壓入式模柄 4.10.5固定板的選擇 凸模通常用固定板固定在模板上。凸模固定板有圓形和矩形兩種，其平面尺寸除保證能安裝凸模外，還要考慮到螺釘和銷釘孔的設置。其外形與尺寸通常與凹模板相同，厚度一般取等于凹模厚度的0.8－1倍。固定板與凸模采用過渡配合（H7/m6），壓入后將凸模尾端與固定板一起磨平。 4.10.6墊板的選擇 墊板的作用是直接承受和分散凸模傳來的壓力，以降低模板單位面積上的壓力。在凸模固定板與上模之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現凹陷，致使凸模松動，墊板的形狀與尺寸應與固定板相同，其厚度一般取6~10㎜。 4.10.7緊固件的選擇 沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般采用內六角螺釘，其特點是用45號鋼制造，并淬火35~40HRC，因此可承受較大的拉應力，而且這種螺釘緊固牢靠，且螺釘頭埋在凹模內，使結構緊湊，外形美觀。螺釘的位置盡可能對稱，以使零件受力均勻。銷釘起定位作用，防止零件之間發(fā)生錯移，其本身受剪應力。銷釘一般用兩個，多采用圓柱銷釘，與零件上的銷孔采用過渡配合，若零件受到的錯移力大的時候則選用較大的銷釘。當零件采用窩座定位的時候，則不用銷釘。 4.10.8限位圈的選擇 根據凸模的伸出高度設計，其圖如下： 圖4.10 4.10.9模具主要零件的尺寸規(guī)格及閉合高度 綜上分析，確定本模具的主要零部件的尺寸規(guī)格為： 上模座 下模座 上模墊板 下模墊板 上凸模固定板 下凸模固定板 卸料板 凹模 限位圈 橡膠工作壓縮后高度 模具閉合高度： 第5章 加工工藝 5．1 模具制造工藝設計 在完成該連續(xù)模的結構設計和零件設計后，即投產加工。模具的制造涉及模具非標準零件的加工和模具的裝配，主要說明凸模，凹模，凸模固定板等的加工工藝過程。因為這類零件在連續(xù)模中，不但尺寸精度和位置精度要求高，而且加工過程比較復雜，也是模具中最關鍵的零件，他們的質量直接影響正副模具的質量。另外，這類零件中有的還有一定的互換要求，往往作為易損零件供給用戶。 5．2 凸模、凹模的加工工藝過程 5．2.1 零件圖沖Φ30㎜凸模，其加工工藝過程見表5.1。 表5.1 工序號 工序 名稱 工 藝 說 明 1 鍛 鍛成圓柱體，Φ77 ㎜ ×163 ㎜，要求碳化屋偏析2級 2 熱處理 球化退火 3 粗車 車各個階梯及端面留余量0.5 ㎜ -0.6 ㎜ 4 半精車 磨各個階梯及端面留余量0.35 ㎜ -0.4 ㎜，檢查垂直度 5 精車 車成形，車成形部分留磨余量0.2 ㎜ -0.3 ㎜ 6 熱處理 淬火與回火，58-62HRC 7 半精磨 半精磨Φ30㎜ ×37 ㎜段， 留精磨余量0.10 ㎜-0.15 ㎜ 8 熱處理 時效處理 9 精磨 精磨各面，位置精度達到技術要求 10 光學磨 保證刃口段表面粗糙度Ra0.4um 11 工具磨 保證mm 5.2.2 零件圖整體式凹模，其加