模具設計與制造 課程設計--金屬壓圈復合模具設計

1、<p><b>　　模具設計與制造基礎(chǔ)</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　設計題目：金屬壓圈復合模具設計</p><p><b>　　系別：機電工程系</b></p><p>　　專業(yè)：機械制造與自動化</p>

2、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　第一節(jié) 沖裁工藝方案分析4</p><p><b>　　1．1設計任務4</b>&l

3、t;/p><p>　　1．2工藝性分析4</p><p><b>　　1．3工藝方案5</b></p><p>　　第二節(jié) 工藝計算及結(jié)構(gòu)設計5</p><p><b>　　2．1排樣 5</b></p><p><b>　　2．2 沖壓力6</b>

4、;</p><p>　　2．3 沖壓中心7</p><p>　　2．4 凸、凹模刃口尺寸計算7</p><p>　　2．5 凸模、凹模、凹凸模的結(jié)構(gòu)設計8</p><p>　　第三節(jié) 模具結(jié)構(gòu)設計9</p><p>　　3．1 模具總體設計11</p><p>　　3．2 卸料彈簧的

5、設計11</p><p>　　3．3 定位方式12</p><p>　　3．4 卸料、頂件方式12</p><p>　　3．5模架及模柄13</p><p>　　3．6送料方式14</p><p>　　3．7 模架的選用14</p><p>　　3．8 沖壓設備的選擇 14<

6、/p><p><b>　　致 謝16</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p>　　金屬壓圈復合模具設計</p><p>　　[摘要]：本設計進行了落料、沖孔連續(xù)模的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產(chǎn)品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓

7、模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導尺、擋料銷、導正銷等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。落料凸模內(nèi)裝有導正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準確，提高了加工精度。如此設計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要求。</p><p

8、>　　關(guān)鍵詞： 沖壓成型 </p><p><b>　　落料</b></p><p><b>　　沖孔</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　21世紀，我國經(jīng)濟將從真正意義上溶入全球經(jīng)濟一體化，中國的市場將不再只屬于中國企業(yè)。產(chǎn)品，不僅

9、僅是性能與價格的較量，從外觀、實用性到環(huán)保，哪一點輸給別人那只能堆放在倉庫或賤賣，不會創(chuàng)造效益的企業(yè)只好關(guān)門。手抄書式的靠機床和操作工來實現(xiàn)工程師設計產(chǎn)品化的老機械制造已成為歷史，現(xiàn)代制造業(yè)駕馭著微電子和新材料，敲擊著鍵盤，在加工中心與模具組成的流水線上精密的復制著工程師在計算機輔助下設計的從市場捕捉來的最新產(chǎn)品。進入21世紀，先進制造技術(shù)將全面擔負起快速、精確的生產(chǎn)更多門類的產(chǎn)品，以保障和提高人類現(xiàn)代化生活的質(zhì)量。</p>

10、<p>　　模具已不僅僅是人類用來澆鑄錢幣和內(nèi)燃機殼的砂箱。今天，它凝聚了各類高技術(shù)，能快速精密的直接把材料成型、焊接、裝配成零部件、組件或產(chǎn)品，其效率、精度、流線、超微型化、節(jié)能、環(huán)保，以及產(chǎn)品的性能、外觀等，都是傳統(tǒng)工藝所無與倫比的。展望21世紀，無論電子、生物、材料、汽車、家電等哪個行業(yè)，不裝備由計算機、模具和加工中心砌成的生產(chǎn)線，都不可能在制造業(yè)中擔綱支柱產(chǎn)業(yè)。模具是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要裝備，其水平標志著一個國家或企

11、業(yè)的制造水平和生產(chǎn)能力。今后一段時期內(nèi)，我國五大支柱產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、批量化成本和包括產(chǎn)業(yè)更新在內(nèi)的技術(shù)進步的關(guān)鍵是模具?，F(xiàn)在全球模具總產(chǎn)值早已超過傳統(tǒng)機械工業(yè)機床與工具類產(chǎn)值的總和。</p><p>　　該零件在汽車，機械，家電，飛機，火車等方面都有廣泛的應用。該零件在生活中到處都可以看到，它具有使兩個零件連在一起從而減少之間的磨損。到處都可以買到，價格便宜，制造簡單，方便等。</p><p&

12、gt;　　第一節(jié) 沖裁工藝方案分析</p><p><b>　　1．1設計任務</b></p><p>　　零件尺寸如下圖1.1：</p><p><b>　　圖1.1 零件圖</b></p><p>　　如圖1.1為厚2mm的A號鋼片，生產(chǎn)批量為大批量。這次畢業(yè)設計的任務是設計該零件的模具尺寸并繪

13、制模具零件圖和總裝配圖。</p><p><b>　　1．2工藝性分析</b></p><p>　　設計模具時，首先應根據(jù)生產(chǎn)批量、零件圖紙及零件的技術(shù)要求進行工藝性分析，來判斷該沖裁件進行沖裁加工的難易程度，對不適合沖裁或較難由沖裁來完成加工的部位，提出改進方案，與設計者協(xié)商。</p><p>　　根據(jù)圖1.1所示零件，對沖裁件工藝性的分析，

14、從零件形狀、要達到經(jīng)濟精度以及尺寸幾個方面來看，與零件簡圖中幾個方面相比較，可認為零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標注、生產(chǎn)符合批量等情況，也符合沖裁工藝的要求。</p><p>　　1．3工藝方案的確定</p><p>　　該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案。</p><p>　　方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。<

15、;/p><p>　　方案二：落料—沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。</p><p>　　方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。</p><p>　　方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，在模具同一位置時可完成數(shù)道分離工序的模

16、具，成本低、操作方便、工件精度也能滿足要求。</p><p>　　方案三也只需一道模具，生產(chǎn)效率高，但不在同一個位置就可以完成，操作不方便，精度要求不能滿足，成本高。</p><p>　　因此從零件加工精度和經(jīng)濟性角度綜合考慮，選則方案二是較為合適的，即選擇復合模作為本設計的模具方案。</p><p>　　第二節(jié) 工藝計算及結(jié)構(gòu)設計</p><p

17、><b>　　2．1 排樣</b></p><p><b>　　圖2-1 排樣圖</b></p><p>　　為了提高材料利用率，采用直對排的排樣方案，如圖2-1所示。</p><p>　　由查表可得的搭邊值，并取整得a=3mm</p><p><b>　　1．計算</b&

18、gt;</p><p>　　步距： h = 42 + 3 = 45mm</p><p>　　條料寬度：b = 42 + 3 2 =48mm</p><p>　　2．一個步距的材料利用率</p><p><b>　　沖壓件毛坯面積：</b></p><p><b>　　= = <

19、;/b></p><p><b>　　2.2沖壓力</b></p><p>　　該模具采用彈性卸料和下出料方式</p><p><b>　　1.沖裁力</b></p><p>　　F1=Ltσb=198.68x2x300=119208N</p><p><b>

20、;　　2.卸料力</b></p><p>　　查表得： 。</p><p>　　所以 </p><p><b>　　3.堆件力</b></p><p>　　查表得到凹模刃口形式，h = 8mm , 則 </p><p>　　查表得

21、 </p><p>　　所以 </p><p><b>　　沖壓總力為：</b></p><p><b>　　2.3沖壓中心 </b></p><p>　　按比例畫出零件形狀，選定坐標系xoy ,如圖2-2所示。由于零件左右對稱，即, 這里只需計

22、算。將工件沖裁周邊分成 、 、 、 基本段，求出各段長度及各段的重心位置。</p><p>　　圖 2-2 壓力中心</p><p>　　= 131.88 , = 21 ；</p><p>　　= 58.8, = 19.5；</p><p>　　= 4, =32 ；</p><p>　　

23、= 4 , =33；</p><p>　　2.4凸模、凹模刃口部分尺寸計算</p><p>　　查表得間隙 0.26 ， 0.38。</p><p>　　對沖孔22mm采用凸模、凹模分開的加工方法，其凸模、凹模刃口部分尺寸計算如下：</p><p>　　查表得凸模、凹模制造公差為</p><p>　　校核：

24、— = 0.12 ， </p><p>　　滿足—≥ 的條件</p><p>　　查表得因數(shù) x = 0.5</p><p><b>　　按式 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　對外輪廓的落料，由于形狀比較復雜，采用配

25、合加工的方法，其凸模、凹模刃口部分尺寸計算如下：</p><p>　　以凹模為基準件，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大 ，因此都屬于A類尺寸。零件圖中未注公差的尺寸， 按自由公差，其極限偏差為 ： ， 。</p><p>　　查表得因數(shù)x為：當 0.50 時 ，x = 0.5 ;</p><p>　　當< 0.50 時， x = 0.75 。</p&

26、gt;<p><b>　　按式 ： </b></p><p>　　2.5確定模具凸模、凹模 、凸凹模的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　沖孔22mm的圓形凸模 ，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設計成直柱的形狀，尺寸如圖2.4 所示。</p><p>　　圖2-3 凸模 圖

27、2-4凹模</p><p>　　凹模的刃口形式，鑒于該產(chǎn)品生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，即圖2-4 所示的刃口形式。凹模的外形尺寸為：H = Kb = 0.2442 mm=10mm C=1.5h=15。尺寸標注如圖 2-4所示 。</p><p>　　模具為復合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，必須還有 一個凹凸模，凹凸模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖圖2-5所示，凹凸模的外刃口尺按凸模尺

28、寸配制，并保證雙面間隙2.26-0.38。凹凸模上孔中心與邊緣距離尺寸為11的公差應比零件圖所標精度高3-4級，即定為。</p><p><b>　　圖2-5 凹凸模</b></p><p>　　第三節(jié) 模具結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　3.1.模具總體設計</p><p>　　圖3-1所示為本文設計對象的模具總裝配圖

29、，該復合沖裁模將凹模及小凸模裝在上，模上，是典型的倒裝結(jié)構(gòu)，導料銷控制條料送進的導向，固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板，卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由推桿，推板，推銷和推件板組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凹凸模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏出。</p><p>　　圖3-1 模具總裝配圖</p><p>　　3.2.卸料彈簧的設計 </p>

30、;<p>　　（1）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定4根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為：</p><p>　?。?）根據(jù)預壓力（〉894N）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由資料給出的彈簧參數(shù)，其最大工作負荷。</p><p>　?。?)校驗是否滿足，又書（2）中可見序號70-72的彈簧滿足 ，但選序號70的彈簧合適，因為其他彈簧太長，會使模具高度增大。70號彈簧的規(guī)格如下：</p><p

31、><b>　　外徑D=42</b></p><p><b>　　鋼絲直徑 d=6</b></p><p><b>　　自由高度：</b></p><p><b>　　裝配高度：</b></p><p><b>　　3.3定位方式</b

32、></p><p>　　定位方式采用側(cè)刃加導正銷定距的方式。</p><p>　　用側(cè)刃定距時，使側(cè)刃的實際長度和凹模型孔間步距一致，可提高送料精度。但采用側(cè)刃定距時，送料操作時的人為因素，會產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對于工位較多的級進模，送料的累積誤差，會使送料精度降低，對尺寸精度要求高、形狀復雜的沖件尤為明顯，因此，在側(cè)刃定距的同時增設導正銷的方式，在多工位級進模中得到廣泛的應用

33、。</p><p><b>　　側(cè)刃</b></p><p>　　導正銷的定距方式是將側(cè)刃做粗定位，導正銷做精定位。用于導正的導正孔，可以是沖件上的孔，也可在條料上沖出輔助工藝孔。為保證送料精度，一般應設置兩個導正孔，并在第一工位上沖出。</p><p>　　1、側(cè)刃和導正銷定距方式時，側(cè)刃、側(cè)刃當塊、側(cè)導板和導正銷的裝配與調(diào)整方法，與單獨裝側(cè)

34、刃、導料銷基本相同。</p><p>　　2、側(cè)刃和導正銷定距方式中，側(cè)刃長度與凹模型孔間隙步距c的關(guān)系應為： =c+(0.1~0.2)mm。</p><p>　　側(cè)刃長度增大（0.1~0.2）mm,是為了補償導正銷插入型孔時，條料可向后移動的補償量。</p><p>　　3.4卸料、頂件方式</p><p>　　卸料裝置分固定卸料裝置、彈性

35、卸料裝置。卸料板用與卸料卡在凸?；蛲?、凹模上的沖裁件或廢料。</p><p>　　當卸料板僅起卸料作用時，凸模與卸料板的雙邊間隙取決與板料厚度，一般在0.2~0.5mm之間，卸料薄時取小值：板料厚時取大值。當固定板兼起導板作用時，一般按H7/ h6配合制造，但應該保證導板與凸模之間間隙小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。</p><p>　　固定卸料板的卸料力大，卸料可靠

36、。因此，當沖裁板較厚（大于0.5mm）、卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件時，一般采用固定卸料裝置。</p><p>　　彈性卸料裝置是由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料的作用，所得沖裁件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。</p><p>　　彈性卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁板料厚度查表。在級進模中，特別小的

37、沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表列數(shù)值適當加大。當卸料板起導向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應比凸、凹模隙小。此時，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具工件零件刃口0.3~0.5mm,以便順利卸料。</p><p>　　由于此零件很薄，只有0.5mm，在沖壓前需先壓平，故采用彈性卸料。</p><p><b>　　3

38、.5模架及模柄</b></p><p><b>　　1．模架類型</b></p><p>　　如采用縱向送料方式，適宜采用中間導柱導套模架(對角導柱導套模架也可)；橫向送料適宜采用對角導柱導套模架：而后側(cè)導柱導套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢)，但工作時受力均衡性和對稱性比中間導柱導套模架及對角導柱導套模架差一些，四角導柱導套模架則常用于大型模具，

39、而精密模具還須采用滾珠導柱導套。本模具采用對角導柱導套模架。</p><p><b>　　2．模柄類型</b></p><p>　　模柄是連接上模與壓力機的零件，常用于 1000KN以下的壓力機的模具安裝。模柄的結(jié)構(gòu)型式比較多，重載的模具可直接用鏍釘、壓板將上模壓在滑塊端面。</p><p><b>　　3.6送料方式</b&g

40、t;</p><p>　　條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導料板，沿著設計的送料方向?qū)蛩瓦M。標準的導料板結(jié)構(gòu)見國標 (GB2865－81)。而采用導料銷時，要選用兩個。導料銷的結(jié)構(gòu)與擋料銷相同。</p><p>　　 為了保證送料精度，使條料緊靠一側(cè)的導料板送進，可采用側(cè)壓裝置?；善接糜诹虾裥∮?mm，側(cè)壓力要求不大的情況。 彈簧壓塊式和彈簧板式用于側(cè)壓力較大的場合。彈簧壓板式側(cè)壓力

41、均勻，它安裝在進料口，常用于側(cè)刃定距的級進模。簧片式和彈簧壓塊式使用時，一般設置 2—3個。</p><p><b>　　3.7.模架的選用</b></p><p>　　模架選用適用于中等精度，中、小尺寸沖壓的后側(cè)導柱模架，從右向左送料，操作方便。</p><p>　　上模座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*50</p>

42、;<p>　　下摸座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*65</p><p>　　導柱： d/mm*L/mm=35*200</p><p>　　導套：d/mm*L/mm*D/mm=35*125*48</p><p><b>　　墊板厚度?。?2</b></p><p>　　凸模國定板厚度?。?&

43、lt;/p><p>　　凹模的厚度已定為：10</p><p><b>　　卸料板厚度取：14</b></p><p>　　彈簧的外露高度：14</p><p>　　模具的閉合高度：=（50+12+8+10+2+14+54+65）mm=215.2mm</p><p>　　3-8. 沖壓設備的選擇&l

44、t;/p><p>　　選用雙柱可傾壓力機 J23-40</p><p>　　公稱壓力：400KN</p><p>　　滑塊行程：100mm</p><p>　　最大閉合高度 330mm</p><p>　　連桿調(diào)節(jié)量:65mm</p><p>　　工作臺尺寸:(前后mm×左右mm) ：46

45、0×700</p><p>　　墊板尺寸:(厚度mm×孔徑mm）：65×220</p><p>　　模柄孔尺寸：（直徑mm×深度mm) ：450×7</p><p><b>　　最大傾斜角度：</b></p><p><b>　　總 結(jié)</b>&l

46、t;/p><p>　　這次的主要任務是金屬壓圈復合模具設計，首先是進行工藝方案的分析，從而確定工藝方案，然后進行工藝計算及結(jié)構(gòu)的設計確定排樣，計算凸模、凹模刃口部分尺寸，確定模具凸模、凹模 、凸凹模的結(jié)構(gòu)設計，最后進行模具結(jié)構(gòu)總體的設計。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計是在全組同學共同努力和討論下完成

47、的。在這三個多星期的設計過程中，全組同學每天都會積極討論，每個人解答問題的幽默和對待問題的嚴謹使我在設計過程中對專業(yè)知識更加深入的了解，也極大地激起了我求知的欲望。同學們學知識不但努力，更重要的是他們在工作和事業(yè)上的那種孜孜不倦的精神潛移默化地影響著我，成為鞭策我不斷前進的動力。在這畢業(yè)設計即將結(jié)束之前，特此向辛勤培育我的老師表示誠摯的感謝！ </p><p>　　我認為這次的畢業(yè)設計工作對我個人來說意義是非?？?/p>

48、貴的。雖然是我在大學生活的終點，但同樣也是我將來生活和工作的起點。我將以我未來的學習和工作回報我的祖國和授藝恩師們！大學三年以及在畢業(yè)設計階段給我最大支持和鼓勵的還有我的父母，在此，我向您們說聲——辛苦了，我會用行動來報答你們！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．馬慧，劉宏軍 ,主編，機械制圖(第2版)，北京，機械工業(yè)出版社 200

49、6；</p><p>　　2．劉越 ,主編,劉興國,胡學梅副主編,公差配合與技術(shù)測量，北京，化學工業(yè)出版社 2006；</p><p>　　3. 楊占堯 ,主編, 沖壓模具典型結(jié)構(gòu)圖例,北京; 化學工業(yè)出版社 2008；</p><p>　　4. 史鐵梁 ,主編,冷沖模具設計指導,北京; 機械工業(yè)出版社 2001；</p><p>　　5.

50、王一梅 ,主編,典型實用模具圖冊,南京; 江蘇科學技術(shù)出版社 1991；</p><p>　　6. 劉建超,張寶忠,主編,沖壓模具設計與制造,北京；高等教育出版社 2004 ;</p><p>　　7．成虹。沖壓工藝與模具設計。北京：高等教育出版社，2003</p><p>　　8．郭鐵良。模具制造工藝學。北京：高等教育出版社，2003</p>&l

51、t;p>　　9．黃藝宏，李明輝。模具制造工藝。北京：機械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　10．劉建超，張寶忠。沖壓模具設計與制造。北京：高等教育出版社，2004： </p><p>　　11．鄧石城，陳恒清。袖珍模具工手冊。北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　12．李集仁，高級沖壓模具工技術(shù)與事例。江蘇科學技術(shù)出版社，2004<