墊板沖壓模具設計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢</b></p><p><b>　　業(yè)</b></p><p><b>　　論</b></p><p><b>　　文</b></p><p>　　標題:矩形墊板沖壓模具設計</p><p>　　系

2、 別 機械系 </p><p>　　專 業(yè) 機 電 一 體 化 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　2

3、012年3月26日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　引言3</b></p><p>　?。ㄒ唬_裁加工題目4</p><p>　　（二）零件工藝分析5</

4、p><p>　?。ㄈ┐_定沖裁方案5</p><p>　　（四）確定模具總體結構方案5</p><p>　?。ㄎ澹┕に囋O計方案6</p><p><b>　　總結9</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><

5、;b>　　致謝12</b></p><p>　　矩形墊板沖壓磨具設計</p><p>　　摘 要 本設計為一墊板的冷沖壓模具設計，根據(jù)設計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結構方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪

6、制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中在結構設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結構設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。 </p><p>　　關鍵詞：模具；沖裁件；凸模；凹模；凸凹模；</p><p>　　引言 沖壓是利用

7、安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。</p><p>　　沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖

8、模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。</p><p>　　(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。</p>&l

9、t;p>　　（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。</p><p>　?。?）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。</p><p>　?。?）沖壓一般沒有切屑碎料

10、生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。</p><p>　　由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得

11、一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。</p><p>　　上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。</p><p>　　在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法

12、不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。</p><p>　　復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。</p><p>　　級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。</p><p>　　復合-級進——在一

13、副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。</p><p>　　沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或

14、塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。</p><p>　　此設計針對所給的零件進行了一套冷沖壓模具的設計，其中設計內容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結構形狀、尺寸精度），擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構，排樣，裁板，計算沖壓工序壓力，選用壓力機及確定壓力中心，計算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結構設計和加工工

15、藝編制，壓力機的校核。</p><p><b>　　一 沖裁模設計題目</b></p><p>　　如圖1所示零件：墊扳</p><p><b>　　生產(chǎn)批量：大批量</b></p><p>　　材料：08F t=2mm</p><p>　　設計該零件的沖壓工藝與模具

16、 二 零件的工藝分析 </p><p><b>　　1 結構與尺寸</b></p><p>　　該零件結構簡單,形狀對稱。

17、

18、 </p><p>　　硬鋼材料被自由凸模沖圓形孔,查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-8,可知該工件沖孔的最小尺寸為1.3t,該工

19、件的孔徑為:Φ6>1.3t=1.3×2=2.6。</p><p>　　由于該沖裁件的沖孔邊緣與工件的外形的邊緣不平行,故最小孔邊距不應小于材料厚度t,該工件的空邊距(20)>t=2,(10)>t=2,均適宜于沖裁加工。</p><p><b>　　2 精度</b></p><p>　　零件內、外形尺寸均未標注公差,

20、屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經(jīng)查表得,各尺寸公差分別為：</p><p>　　零件外形:58， 38, 30, 16, 8 </p><p><b>　　零件內形:6 </b></p><p>　　孔心距:18±0.215, </p><p>　　利用普通沖裁方式可以達

21、到零件圖樣要求。</p><p><b>　　3 材料</b></p><p>　　08F，屬于碳素結構鋼,查《冷沖壓工藝及模具設計》附表1可知抗剪強度τ=260MPa,斷后伸長率=32％。此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。</p><p>　　根據(jù)以上分析,該零件的工藝性較好,可以進行沖裁加工。</p>&l

22、t;p>　　三 確定沖裁工藝方案</p><p>　　該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下幾種工藝方案：</p><p>　　(a)先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；</p><p>　　(b)采用落料——沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；</p><p>　　(c)用沖孔——落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。</p>

23、<p>　　方案(a)模具結構簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結構簡單，為了提高生產(chǎn)效率，主要采用復合沖裁或級進沖裁方式。采用復合沖裁時，沖出的零件精度和平直度好，生產(chǎn)效率高，操作方便，通過設計合理的模具結構和排樣方案可以達到較好的零件質量。</p><p>　　根據(jù)以上分析，該零件采用復合沖裁工藝方案。</p><

24、p>　　四 確定模具總體結構方案</p><p><b>　　1 模具類型</b></p><p>　　根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用復合沖裁模。復合模的主要結構特點是存在有雙重作用的結構零件——凸凹模，凸凹模裝在下模稱為倒裝式復合模。采用倒裝式復合模省去了頂出裝置，結構簡單，便于操作，因此采用倒裝式復合沖裁模。</p><p>　　2

25、 操作與定位方式</p><p>　　雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)，可用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考慮到零件尺寸大小，材料厚度，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向，固定擋料銷擋料，并與導正銷配合使用以保證送料位置的準確性，進而保證零件精度。為了保證首件沖裁的正確定距，采用始用擋料銷，采用使用擋料銷的目的是為了提高材料利用率。</p>

26、<p>　　3 卸料與出件方式</p><p>　　采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝配依靠橡皮的彈力來卸料，卸料力不大，但沖壓時可兼起壓料作用，可以保證沖裁件表面的平面度。為了方便操作，提高零件生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。</p><p>　　4 模架類型及精度</p><p>　　考慮到送料與操作的方便性，模架采用后

27、側式導柱的模架，用導柱導套導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。</p><p><b>　　5 凸模設計</b></p><p>　　凸模的結構形式與固定方法：</p><p>　　落料凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模與固定板的加工，可設計成固定臺階式，中間臺階和凸模固定板以H7/m6過渡配合，凸模頂端的最大

28、臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于凸模固定板中拉出。并將安裝部分設計成便于加工的長圓形，通過接方式與凸模固定板固定。</p><p><b>　　五 工藝設計計算</b></p><p>　　1 排樣設計與計算</p><p>　　零件外形近似矩形，輪廓尺寸為58×30?？紤]操作方便并為了保證零件精度，采用直排有廢料排樣。如圖1

29、所示：</p><p>　　查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-13，工件的搭邊值a=2，沿邊的搭邊值a1=2.2。級進模送料步距為S=30+2=32mm</p><p>　　條料寬度按表3-14中公式計算：</p><p>　　B -0△=(Dmax+2a1)-△0 查表3-15得：△=0.6</p><p>　　B=（58+2×

30、2.2）=62.4 （㎜）</p><p>　　由零件圖近似算得一個零件的面積為1354.8㎜2，一個進距內的壞料面積</p><p>　　B×S=62.4×32=1996.8㎜2　。因此一個進距內的材料利用率為：</p><p>　　=（A/BS）×100﹪=67.8﹪</p><p>　　查《冷沖壓工藝及模具

31、設計》附表3選用板料規(guī)格為710×2000×2。</p><p>　　采用橫裁時，剪切條料尺寸為62.4。一塊板可裁的條料為32，每間條可沖零件個數(shù)22個零件。則一塊板材的材料利用率為：</p><p>　　=（n×A0/A）×100﹪</p><p>　　=（22×32×1354.8/710×2

32、000）×100﹪=67.2﹪</p><p>　　采用縱裁時，剪切條料尺寸為62.4。一塊板可裁的條料為11，每條可沖零件個數(shù)62個零件，則一塊板材的材料利用率為：</p><p>　　=（n×A0/A）×100﹪</p><p>　　=（11×62×1354.8/710×2000）×100﹪=

33、59.2﹪</p><p>　　根據(jù)以上分析，橫裁時比縱裁時的板材的材料利用率高，因此采用橫裁。</p><p>　　2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機</p><p>　　沖裁力：根據(jù)零件圖可算得一個零件外周邊長度：</p><p>　　L1=16π+8+28+38×2</p><p>　　=162.2

34、7

35、

36、 </p><p><b>　　內周邊長度之和：</b></p><p>　　L=2π×3=18.84㎜</p><p>　　查《冷沖壓工藝及模具設計》附表1可知：MPa;</p><p>　　查《冷沖壓工

37、藝及模具設計》附表3可知：Kx=0.05, KT=0.055.</p><p><b>　　落料力：</b></p><p>　　F落=KL1 t T </p><p>　　=1.3×162.27×2×260</p><p>　　=109.69KN </p><p>

38、;<b>　　沖孔力：</b></p><p>　　F孔=KL2 t T </p><p>　　=1.3×6×2×260</p><p><b>　　=12.74</b></p><p><b>　　KN</b></p><p&

39、gt;<b>　　卸料力：</b></p><p><b>　　Fx=KxF落 </b></p><p>　　=0.05×109.69</p><p><b>　　=5.48KN</b></p><p><b>　　推件力：</b></p&

40、gt;<p>　　根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6, </p><p>　　故:n=h/t=3 </p><p><b>　　FT=nKtF孔</b></p><p>　　=3×0.055×25.47</p><p><b>　　=4.20KN</b>

41、</p><p><b>　　總沖壓力：</b></p><p>　　FЁ= F落+ F孔+Fx+ FT</p><p>　　則FЁ=109.69+12.74+5.48+4.20</p><p><b>　　=132.11KN</b></p><p>　　應選取的壓力機公稱壓

42、力：25t.</p><p>　　因此可初選壓力機型號為J23-25。</p><p>　　當模具結構及尺寸確定之后，可對壓力機的閉合高度，模具安裝尺寸進行校核，從而最終確定壓力機的規(guī)格。</p><p>　　確定壓力中心：畫出凹模刃口，建立如圖所示的坐標系：</p><p>　　由圖可知，該形狀關于X軸上下對稱，關于Y軸左右對稱，則壓力中心

43、為該圖形的幾何中心。即坐標原點O。該點坐標為（0，0）。</p><p>　　3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差</p><p>　　由于模具間隙較小，固凸、凹模采用配作加工為宜，由于凸、凹模之間存在著間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固計算凸模與凹模刃口尺寸時，應按落料與沖孔兩種情況分別進行。由此，在確定模具刃口尺寸及其

44、制造公差時，需遵循以下原則：</p><p>　?。↖）落料時以凹模尺寸為基準，即先確定凹模刃口尺寸；考慮到凹模刃口尺寸在使用過程中因磨損而增大，固落料件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙；</p><p>　　（II）沖孔時以凸模尺寸為基準，即先確定凸模刃口尺寸，考慮到凸模尺寸在使用過程中因磨損而減小，固沖孔件的基本尺寸應取工件尺寸

45、公差范圍內的較大尺寸，而沖孔凹模的基本尺寸則按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙；</p><p>　　（III）凸模與凹模的制造公差，根據(jù)工件的要求而定，一般取比工件精度高2~3級的精度，考慮到凹模比凸模的加工稍難，凹模比凸模低一級。</p><p>　　a): 落料凹模刃口尺寸。按磨損情況分類計算：</p><p>　　i)凹模磨損后增大的尺寸，按《冷沖壓工藝及模具設計

46、》公式：DA=(Dmax-X△);計算，取 δA=△/4，制件精度為IT14級，故X=0.5</p><p>　　58: DA1 =(58-0.5×0.74 )=57.63 （㎜） </p><p>　　38: DA2=（38-0.5×0.62）=37.69 （㎜）</p><p>　　30: DA3=（30-0.5

47、15;0.52）=29.74 （㎜）</p><p>　　16: DA4=（16-0.5×0.43）=15.785（㎜）</p><p>　　8: DA5=（8-0.5×0.36）=7.18（㎜）</p><p>　　ii)凹模磨損后不變的尺寸，按《冷沖壓工藝及模具設計》公式：CA=（Cmin+X△）±0.5δA:

48、 計算，取δA=△/4 ，制件精度為IT14級，故X=0.5</p><p>　　18±0.215: Cd1=(17.785+0.5×0.43)±0.43/8=18±0.05375（㎜） </p><p>　　沖裁間隙影響沖裁件質量，在正常沖裁情況下，間隙對沖裁力的影響并不大，但間隙對卸力、推件力的影響卻較大。間隙是

49、影響模具壽命的主要因素。間隙的大小則直接影響到摩擦的大小，在滿足沖裁件質量的前提下，間隙一般取偏大值，這樣可以降低沖裁力和提高模具壽命。</p><p>　　查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-3可知Zmax=0.360㎜ , Zmin=0.246㎜</p><p>　　相應凸模按凹模實際尺寸配作，保證最小合理間隙為0.246mm</p><p>　　沖孔凸模刃口尺寸

50、。沖孔凸模為圓形，可按《冷沖壓工藝及模具設計》公式dT=(dmin+x△) 計算，取δT=△/4，制件精度為IT14級，故X=0.5</p><p>　　12: dT1=(6+0.5×0.30)=6.15</p><p>　　結束語 經(jīng)過一段時間的論文設計，至此已基本完成了任務書所規(guī)定的任務。本設計涉及的課程很多，涉及到機械制圖、冷沖壓工藝及模具設計、模具制造工藝學

51、、金屬學與熱處理、成型設備、CAD繪圖等相關課程的知識。在校期間的我還進行了金工實習、和兩次課程設計。這些課程的學習，以及課程設計的演練都為這次畢業(yè)設計做了很好的準備。基礎課和專業(yè)課，它們?yōu)槲业脑O計做了前提，它們是我設計的理論基礎和知識基點；金工實習讓我深入而清楚的看到了在實際生產(chǎn)中機械產(chǎn)品的結構和工作運轉情況；而兩次課程設計則是和這次畢業(yè)設計設計最接近，最有相似之處的，它們?yōu)槲疫@次的設計的順利進行起到了很好的鋪墊作用。</p&g

52、t;<p>　　畢業(yè)設計收獲很多，比如學會了查找相關資料相關標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結果。 但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實踐是對自己大學三年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，努力使自己 成為一個對社會有所貢

53、獻的人。</p><p>　　也許，我的學生生涯從此就會結束，但是學習的道路卻還將持續(xù)下去，畢竟“學無止境”。通過這次設計，我懂得了“凡事必親躬”,唯有自己親自去做的事，才懂得其過程的艱辛。未來的人生路途中難免會遇到各種各樣的困難和挫折，也正是這次設計讓我有了迎接新挑戰(zhàn)，戰(zhàn)勝困難的勇氣。</p><p><b>　　致 謝</b></p><

54、;p>　　本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。沒有他們的幫助和支持是沒有辦法完成我的畢業(yè)論文的，同窗之間的友誼永遠長存，在學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本論文能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。同時我在網(wǎng)上也搜集了不少資料，才使我的畢業(yè)論文工作順

55、利完成。在此向學校機械系的全體老師表示由衷的謝意。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 曾霞文 徐政坤主編.冷沖壓工藝及模具設計.長沙：中南大學出版社，2006</p><p>　　[2] 王 芳主編.冷沖壓模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[3]

56、 付宏生主編.冷沖壓成形工藝與模具設計制造.北京：化學工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 肖景容 姜奎華主編.沖壓工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[5] 徐茂功 桂定一主編.公差配合與技術測量.北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[6] 王孝培主編.沖壓手冊（修訂本）.北京：機械工業(yè)出版社，1988</

57、p><p>　　[7] 催忠圻主編.金屬學與熱處理.北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[8] 譚海林 陳勇主編.模具制造工藝學.長沙：中南大學出版社，2006</p><p>　　[9] 廖念釗 莫雨松等主編.互換性與技術測量.北京：中國計量出版社，2000</p><p>　　[10] 張定華主編.工程力學.北京：高等教育出版