止動件沖壓工藝與模具設計

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1、 本科生畢業(yè)設計 題 目： 止動件沖壓工藝與模具設計 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 07級材控 （1）班 學 號： 姓 名： 指導教師： 填表日期： 2011 年 5 月 10 日 目 錄 1、前言 2、沖壓件的工藝分析與設計 2.1 產品結構工藝分析 2.2 沖裁工藝方案的確定 3、沖裁件的排樣 3.1 排樣方案 3.2 選擇搭邊值 3.3 送料步距與條料的寬度 3.

2、4 確定排樣圖 4、沖裁間隙的選用 5、沖壓力的計算 5.1 沖裁力的計算 5.2 卸料力、頂料力的計算 5.3 壓力機公稱壓力的計算及選取壓力機 6、確定模具壓力中心 6.1 計算第一套模具壓力中心 6.2計算第一套模具壓力中心 6.3 計算整套模具壓力中心 7、計算凸凹模具的刃口尺寸 7.1 對凸凹模分別加工進行分析 Ⅰ 7.2 第一套沖孔模具刃口尺寸的計算 7.3 第二套沖孔模具刃口尺寸的計算 8、沖裁部分及零件的設計 8.1 工作零件的設計 8.1.1 凸凹模的設計 8.1.2 凸凹模的固定形式及凹

3、模具的刃口形式 8.2 定位零件的設計 8.3 卸料板和推料件的設計 8.4 橡膠的選用與設計 8.5模架及其他零件的選用 8.6模柄的選用 9、繪制總裝配圖 10、沖壓設備的選擇及校正 11、模具經濟和技術上的分析 12、設計小結 13、參考書目 Ⅱ 題目：止動件的沖壓工藝與模具設 中文摘要： 論文是由沖孔模設計、落料模設計組成，沖壓模具主要是將板料分離或成形而得到制件的加工方法。因為模具的生產主要是大批量的生產，而且模具可以保證沖壓產品的尺寸精度和產品質量，模具的設計與制造主要考慮到模具的設計能否滿足工件的工藝性設計，能否

4、加工出合格的零件，以及后來的維修和存放是否合理等。本次設計的止動件，不僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求，還要保證它的使用壽命。 本次設計是由由沖孔模設計、落料模設計組成，通過對（止動件）的工藝特點進行分析，提出了沖孔、落料、等成形工藝，給出了多工位級進模的沖壓方案，介紹了（止動件）多工位級進模的結構特點和設計要點。對同類零件的模具設計有一定的借鑒作用 。由于多工位級進模能夠將復雜的零件采用一副級進?？焖贈_壓完成, 因而在工業(yè)生產中得到廣泛的應用。本文在分析彈簧卡零件沖壓工藝的基礎上, 介紹了沖孔、彎曲、切斷級進模的排樣設計、模具總體結構設計和主要零部件設計, 確定了級進模模具設計方案。

5、該模具充分利用工件本身的結構特點, 采用了自動卸料、出料、少廢料沖裁, 有效提高了材料利用率和生產效率。 關鍵詞 ：級進模 沖孔 落料 排樣設計 工藝性 學生署名：張萬忠 指導老師署名：盧振華 Ⅲ Abstract Paper is designed by the punching mould, blanking mould design, sheet metal stamping is mainly will get separated or forming parts processing

6、 methods. Because the mold production mainly mass production, and mould can ensure the precision stamping products and product quality, the mold design and manufacture of the main consideration of mould design can meet the design, can processing manufaturability qualified parts, and then repair and

7、storage whether reasonable, etc. In the design of the止動件, （connect heater to ）make the parts can satisfy the requirements, it also ensures that its service life. This designing is designed by the punching mould, blanking mould design, Through analyzing the technological characteristics of 止動件, the

8、forming processes of this part were put forward, in which punching, blanking, were included. The stamping scheme, the structural characteristics and the key design points of the multiposition progressive die for the 止動件 were introduced. It has a certain reference function for die design of the sim

9、ilar parts. The multi position progressive die can be used to process complex parts quickly through a progressive die ,so it is widely used in industrial production. Based on the analysis of stamping process of typical spring clinch , the design of the multi posit ion progressive die for spring cli

10、nch was introduced from the aspects of the lay out for punching ,bending , cuting, the over all structure of the die and the design of the main parts of the die. Design scheme of the progressive die was determinated. The molds took full advantage of the structural characteristics of the workpiece it

11、self and adopted less waste material blanking , material giving out and discharging auto maticly process, which availably improved material utilizat ion and production efficiency. Key words: progressive die punching blanking process lay out design; Ⅳ 前 言 　　一、模具工業(yè)的的概況 　　模具

12、工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視，發(fā)達國家“模具工業(yè)是進入富裕社會的源動力”之說，可見其重視的程度。當今，“模具就是經濟效益”的觀念，已被越來越多的人所接受。模具技術水平在很大程度上決定于人才的整體水平，而模具技術水平的高低，又決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。 二 、沖壓模的發(fā)展方向 　　冷沖壓加工是利用模具使板料分離成形的一種無切削加工，廣泛用于汽劃車、拖拉機、電機、儀器儀表等制造部門。：隨著市場的發(fā)展，新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也一定會越來越高。為了滿足市場的

13、需要，未來的模具無論是品種、結構、性能還是加工技術都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢預計會在行業(yè)中得到較快應用和推廣。當然，這是需要開拓、創(chuàng)新和做出艱苦努力的。 三、級進模制造技術發(fā)展現狀 通過運用模具CAD／CAM技術，模具設計品質得以提高，模具設計時間進一步縮短，推動了模具結構的優(yōu)化，促進形成規(guī)范化、典型化、系列化，標準化的體系。模具制造技術實現了數控化，通過對數控銑床、數控加工中心、數控低速走絲線切割機、數控電火花加工機、數控平面磨床、數控內外圓磨床、數控坐標磨床、數控光學曲線磨床等精密數控設備的靈活運用，構健形成了加工精密多

14、工位級進模零件的主要手段和技術，這不僅保證了模具制造精度和品質，同時也縮短了模具制造周期。 　四、多工位級進模的發(fā)展 標志著沖模技術先進水平的精密多工位級進模，具有結構復雜、制造難度大、精度高、壽命長和生產效率高等特點，是我國重點發(fā)展的精密沖模。從精密多工位級進模的沖制件來看，包括電機鐵芯片級進模、空調器翅片級進模、集成電路引線框架級進模、電子連接器級進模、彩管電子槍零件級進模、汽車零件級進模、家電零件級進模等?？梢哉f，沖制件覆蓋了電子、汽車、通訊、機械、電機電器、儀器儀表和家電等產品范疇。從當前國內制造的精密多工位級進模的水平分析在模具的技術含量、制造精度、使用壽命和制造周期等方面

15、均獲得了明顯進步。其中部分高檔優(yōu)質模具的總體水平與國際同類模具水平相當。 五、.總結 模具設計是關鍵，設計雖然只占其成本的1O％左右，卻決定了整個模具成本的70％一80％。在設計時一定要詳盡地考慮模具結構、提高生產率以及如何方便維修等，但又不能完全依賴于設計，在實際生產中要具體問題具體分析，根據實際狀況進行模具調整也是必需的，連續(xù)模的設計與制造都有一定的難度，特別是一些高精度、形狀復雜的立體形件，多彎角多彎向件、薄料超薄料高精度復雜形狀沖裁件所用多工位連續(xù)模，不僅結構復雜、制造精度要求高，而且要求壽命高，能適應大批量生產，其設計與制造難度更大。 2、 沖壓件的工藝分析與計算 2

16、.1 工藝分析。產品零件圖如下所示 1）此工件只有落料和沖孔兩個工序。工件結構相對簡單，有2個Φ10的孔，孔與孔，孔與邊緣之間的最小C距離滿足C>1.5t要求，最小壁厚為7mm，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 2）正方形部分清角（不帶圓角R），異形凸模加工困難，且容易折斷，所以應分步沖裁；正方形部分有尖叫，查（《沖壓工藝與模具制造》表2.13）夾角部分應設計R0.4。 3）沖裁件質量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應該保證在圖紙規(guī)定的公差范圍之內。零件外形應該滿足圖紙要求；表面盡可能平直，即拱彎小。本產品在斷面粗糙度和毛刺高度沒有嚴

17、格要求，所以要模具達到一定要求，沖裁件的斷面質量可以保證。 4) 本產品的材料為Q235（普通碳素鋼，未退火），具有良好的沖壓性能，適合沖裁?？辜魪姸葹?10~380 t/MPa，抗拉強度為380~470 бb/MPa，屈服強度為240 бs/MPa，可見產品材料性能符合沖壓加工要求。 5）產品批量為大批量，很適合采用沖壓加工，最后采用連續(xù)模或復合模，加上自動送料裝置，會提高生產率。 經上述分析，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標準、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料級進沖裁模進行加工，且兩沖裁次成形。 2.2 沖裁工藝方案的確定 該工

18、件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一:先落料，后沖孔。采用單工序模生產。如下圖1所示. 特點：結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高生產效率低，難以滿足大批量生產的要求。 方案二：落料—沖孔復合沖模。采用復合模生產。 特點：只需要一副模具，工件精度及生產效率都教高，工件最小壁厚為7MM模具強度較好。但模具制造比較復雜，調整維修較麻煩。見下圖。 方案三：沖孔—落料級進沖模。采用級進模生產。見下圖。 特點：也只需要一副模具，生產效率高，操作方便，但是制造精度不如復合模，模具制造比較復雜，調整維修較麻煩。 通過對上述三種方案的

19、分析比較，根據本零件的設計要求以及各方案的特點，采用方案三（級進模）比較合理，確定模具形式應以沖裁工件的要求、生產批量、模具加工條件為主要依據。此工件時是大批量生產，制造精度不高，沖￠10的孔與落料分步進行，凸模制造簡單，且不易折斷，即選用級進模具結構。 3、 沖裁件的排樣 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質量及模具壽命的有效措施。 3.1 排樣方案的確定 按零件的尺寸關系，可以有三種排樣方案，單排橫放有廢料排列圖（1）、單排直放有廢料排列圖（2）和交叉有廢料排列圖（3）。 分析得到：止動片的形狀為上下

20、對稱，下端水平，采用直對排效率較高。 3.2 選擇搭邊值 表2.10沖裁金屬材料的搭邊值 料厚 手送料 圓形 非圓形 a a a a >1~2 2 1.5 2.5 2 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值是由經驗確定的查 （《沖壓工藝與模具設計》表2.10 ）所得，工件間a1=2mm，沿邊a=2.2mm。3.3 送料步距與條料寬度 制件步

21、距的計算公式為： S=D+ a1 式中D max—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a ——側搭邊值 條料寬度的計算公式為： B=(D+2a+△)0/-△(注：整個式子上偏差為0，下偏差為-△)。 △——條料寬度的單向（負向）偏差。 C——導料板與最寬條料之間的間隙。 查（《沖壓工藝與模具設計》表2.11）的 △=0.6 有側壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送 進，如右圖所示 采用直排，a1=2mm，a=2.2mm。 步距：S=30+2=32mm, 寬度：B=(65+2.22+0.6)

22、0/-0.6=(70)0/-0.6mm 3.4 計算材料的利用率η 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經濟性指標。利用率計算公式為： η=A/BSx100% 式中：A--------一個步距內沖裁件的實際面積 B--------條料寬度 S--------步距 若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料(或帶料、條料)上總的材料的利用率η總為η總=(nA1/LB)x100% 式中 n----一張板料（或帶料、條料）上沖裁件的總數目 A1---一個沖裁件的實際面積

23、 L----板料長度 B----板料寬度 值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費用一般占60％以上，可見材料利用率是一項很重要的經濟指標。 一個步距內材料利用率為： η=A/BSx100% A=(38x2/360x3.14x30x30+24x65-2x3.14x5x5-6x6)-sqrt(30x30-18.5x18.5) x37/2 =596.6+1560-157-36-437=1527mm2 BS=70 x32=2240mm2 η=1527/2240 x100%=68.2％ 4、沖裁間隙的選用 沖裁間隙對制件質量及模具壽命有較大影響，所以要合理選

24、擇。間隙的選擇主要與材料的種類、厚度有關，該毛坯制件精度要求不高，應盡可能的選擇較大的間隙，以利于提高模具的壽命、降低沖裁力。在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值。只要間隙在這個范圍內，就能得到質量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（Zmin），最大值稱為最大合理間隙（max）。由查表法由（《沖壓工藝與模具設計》表2-4）查的Zmax=0.240mm Zmin=0.132mm 5、沖壓力的計算 5、1 沖裁力F 的計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨

25、凸模進人材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一。 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算： F=KLtτb 式中 F——沖裁力； L——沖裁周邊長度； t——材料厚度； τ——材料抗剪強度；此設計τ=350MPa K——安全修正系數。一般取K＝1.3。 為計算簡便，也可按下式估算沖裁力： F=KLtτb=1.3x(76/360x2π30+65+2x14.5+ 2x24+2π5x2+18)

26、x1.5x350 =1.3(39.8+65+29+28+62.8+18)525 =165556N 5.2 卸料力F、頂料力F和推料力F的計算 卸料力：從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力。 推件力：將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力。 頂件力：逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力稱頂件力。 卸料力 F卸=K卸F 推件力 F推=nK推F 頂件力 F頂=K頂F 式中 F——沖裁力； K卸、K推、K頂——卸料力、推件力、頂件力系數 表2.3 卸料力、推件力和頂出力因

27、數 料厚/mm K K K 鋼 >0.5～2.5 0.05 0.05 0.06 F卸=K卸F=0.05165556=8227.8N F推=nK推F=0.05165556=8277.8N F頂=K頂F=0.06165556=9933.4N 5.3 壓力機公稱壓力的計算及選取壓力機 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和F。F的計算應根據不同的模具結構分別對待，本次采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時 F總=F+F卸+F+推 = 165556+8227.8+9933.4

28、 =183717.2N 為安全起見，防止設備的超載，一般Fg≥F∑參照《沖壓加工設備與自動化》可選取公稱壓力為25KN的開式雙柱曲柄可傾壓力機JH23～25 該壓力機與模具設計的有關參數為： 公稱壓力： 250KN 滑塊行程： 75mm 最大閉合高度： 260mm 滑塊行程次數： 80mm 連桿調節(jié)量： 55mm 工作臺尺寸： 370560 模柄孔尺寸： ￠4060 滑塊中心到機身距離190MM 工作臺孔尺寸左右260MM 6、確定模具壓力中心 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。

29、為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產中，可能會出現由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。 6.1 計算第一套模具壓力中心 第一套模具是沖孔模，工件為幾何對稱形狀，則該模具的壓力中心定位工件的幾何中心。如下圖所示 6.2計算第一套模具壓力中心 復雜零件的壓

30、力中心用解析法計算，根據此零件的形狀，建立了上圖所示的 坐標系，計算公式為： X0=(L1X1+L2X2+L3+X3L4X4+L5X5+L6X6+L7X7+L8X8+L9X9+L10X10)／(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10) Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6+L7Y7+L8Y8+L9Y9+L10Y10)／(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10) 式中X、Y為與之相應線段的壓力中心。 圓弧的壓力中心計算公式為Y=Rs／b R是半徑，s式弧的弦長，b弧長 6.3 計算整套模具壓力中心 14