墊圈的沖孔落料級進模設計

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1、目 錄 前言---------------------------------------------------2 第一章：緒論 1.1沖壓模具的發(fā)展------------------------------------------------3 1.2模具產品的介紹------------------------------------------------4 第二章：沖壓工藝分析 2.1沖裁件的形狀和尺寸--------------------------------------------5 2.2沖裁件的工藝方案-----------------------

2、-----------------------5 2.3沖裁件的排樣--------------------------------------------------6 2.4沖裁的壓力中心------------------------------------------------8 2.5沖裁力的確定--------------------------------------------------9 2.6沖壓設備的選擇------------------------------------------------10 第三章：沖壓模具的設計 3.1凸、凹模的尺寸與公差-

3、-----------------------------------------11 3.2固定與支承零件------------------------------------------------14 3.3導向零件------------------------------------------------------15 3.4確定模具的閉合高度--------------------------------------------16 3.5落料模具零件材料的選擇----------------------------------------17 畢業(yè)設計小結----

4、------------------------------------------18 附表------------------------------------------------------19 致謝------------------------------------------------------23 參考文獻--------------------------------------------------24 前言 畢業(yè)設計是大學三年的綜合性實踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設計研究，培養(yǎng)綜合運用各門課程知識的能力，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。 在指

5、導老師的安排和精心指導下，這次畢業(yè)設計這次畢業(yè)設計從確定設計課題，擬定設計方案，設計過程到畢業(yè)答辯都是按照畢業(yè)設計工作計劃進行。 該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但是要使設計圖紙能直接用于生產，去造出零件，裝配成機器，并能滿足使用要求，也不是容易的。要做好設計工作，減少失誤，就需要在設計中主動向老師請教，查閱技術資料和其他專業(yè)文獻，充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新，這樣，我們的畢業(yè)設計才有亮點，而且對自己以后的工作有莫大的幫助。并且要認真修改圖紙錯誤，修改設計說明說，讓畢業(yè)設計的錯誤之處達到最少值。 應該說，我基本完成了這套沖裁模的設計工作，通過這次設計，我學到了很多知識和技術。

6、這次設計中，分析了墊圈的3種工藝方案：單工序模生產，復合模生產以及級進模生產。采用級進模，減少模具和設備的數(shù)量，工件精度高，便于操作和實現(xiàn)生產自動化。介紹了毛坯的排樣圖，計算數(shù)據(jù)以及設計了墊圈沖孔落料級進模的模具結構。 由于本人的設計水平有限，必然在設計中仍然有很多缺點和錯誤，敬請老師們批評和指正。 江西藍天學院 機械工程與自動化07統(tǒng)本（1）班：張昪 2011年4月1日 第一章 緒論 一、沖壓模具的發(fā)展 隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產品的品種、數(shù)量越來越多；對產品質量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結合中國具體情況，學習國外模具工業(yè)建設和模具生產的經

7、驗，宣傳、推行科學合理化的模具生產，才能推進模具技術的進步。 全面推行模具標準化：模具標準化是現(xiàn)代模具設計與制造的基礎。推行模具標準化上實現(xiàn)模具合理化生產必備條件。美國、德國進行模具標準化工作已有100年的歷史。而中國由于模具標準化程度不高，造成生產供應的標準件品種、規(guī)格不齊，質量不高，不能滿足互換性要求。為此，應當采取相應措施，針對模具生產特點，組織行業(yè)力量，進行快捷、適時地對模具生產企業(yè)進行標準化生產，以便全面推行模具標準化工作。 推行模具設計與制造一體化：由于模具和制造之間的關系密切，可以說，制造是設計的延續(xù)。而采用人工設計方法比較遲緩，不可能實現(xiàn)模具設計與制造一體化，也不可達到

8、優(yōu)化設計的要求。實踐證明，模具cad/cam技術是當代最合理的模具生產方式。 推行模上具專業(yè)化生產：模具生產將可以實現(xiàn)高度標準化、通用化和系統(tǒng)化，有利于采用先進設計與制造技術，使模具越做越精，同進，有利于縮短生產周期，降低生產費用。 制造工藝規(guī)范化和生產過程控制與管理：模具制造是模具設計的延續(xù)，是驗證設計正確性的過程。重視模具制造的規(guī)范化有利于使模具生產過程趨于科學化、合理化。在模具企業(yè)中，對模具生產過程進行計算機控制與管理，是實現(xiàn)合理化生產的保證和條件。從模具設計、生產準備、加工與裝配、試模的全過程始終處于控制與管理之中，因此，推進模具生產過程控制與管理有利于提高模具制造精度與質量，減小

9、生產周期與生產費用。 二、產品的介紹 墊圈：形狀呈扁圓環(huán)形的一類緊固件。置于螺栓、螺釘或螺母的支撐面與連接零件表面之間，起著增大被連接零件接觸表面面積，降低單位面積壓力和保護被連接零件表面不被損壞的作用；另一類彈性墊圈，還能起著阻止螺母回松的作用。墊圈是機械裝置中關鍵零件之一,隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展,其中墊圈零件的數(shù)量日益增加,過去,采用復合模進行生產,雖然生產率高,但是制造周期長,生產成本高,現(xiàn)把導柱模架的設計進行簡易化,這樣可以降低制造模具生產成本,縮短制造周期,同時又能保證零件的質量和尺寸,現(xiàn)采用一種行之有效的工藝方法,即沖孔-落料連續(xù)模沖壓工藝。 第二章 沖壓工藝分析

10、 一、沖裁件的形狀和尺寸： 由圖可見，該零件形狀簡單、對稱，是由圓組成的，料厚為1mm。有一個直徑9mm和一個直徑61mm的圓組成；孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為52mm。因為對于沖壓件的外形尺寸為自由公差，因此，沖裁件內外所能達到的經濟精度為IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.2mm，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標注、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導正銷進行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的沖孔落料模進行加工。 圖2-1 二、沖裁件的工藝方案 在分析了沖壓件的工藝性之后，通常在對工序性質、工序數(shù)目、工

11、序順序及組合方式的分析基礎上，制定幾種不同的沖壓工藝方案。從產品質量、生產效率、設備占用情況、模具制造的難易程度和模具壽命高低、工藝成本、操作方便和安全程度等方面，進行綜合分析、比較，確定適合于工廠具體生產條件的最經濟合理該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可用以下3種工藝方案 方案一：先落料、后沖孔，采用單工序模生產。 方案二：落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產。 方案三：沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。 方案一：模具結構簡單，但需要兩道工序兩套模具，生產效率較低，難以滿足該零件的年產量要求。 方案二：用復合模加工。復合模的特點是生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，

12、沖模的輪廓尺寸較小。但復合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。復合模主要用于生產批量大、精度要求高的沖裁件。 方案三：采用級進模加工。級進模比單工序模生產率高，減少了模具和設備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產自動化。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈秃夏_制有困難時，可用級進模逐步沖出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高，一般適用于大批量生產小型沖壓件。 通過以上3種方案的分析比較，對該零件沖壓生產以采用方案3為佳。 三、沖裁件的排樣 3.1、排樣的確定 1）有廢料排樣 有廢料排樣的材料的利用率較低，但制件的質量和沖模壽命較高，常用于制件形狀復雜、

13、尺寸精度要求較高的排樣。 2）少廢料排樣 這種排樣方法，材料利用率較高，常用于某些尺寸要求不高的制件排樣。 3）無廢料排樣 這種排樣方法，材料利用率最高，但對于制件的形狀結構要求嚴格，所以，其應用范圍有一定的局限性，制件設計時要考慮這方面的工藝性能。 3.2、搭邊 排樣時制件與制件之間、制件與條料邊緣之間留下的余料叫搭邊. 合理的搭邊值選擇應在保證制件質量的前提下,越小越省料.據(jù)搭邊的經驗數(shù)表,得零件的排樣圖為下圖所示: 圖 2-2 根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值a1=1.5mm

14、，側邊取搭邊值a=1.5mm。 則 進距： h=61+1.5＝62.5mm≈63mm 條料寬度： 由附表一 查得?=0.6mm B=D+2a+△ 所以 B=61+2*1.5+0.6=64.6mm?≈65mm 其中：B——條料寬度的公稱尺寸(mm) D——制件在寬度方向的尺寸(mm) a——側搭邊的最小值（mm） ?——條料寬度的單向（負向）公差（mm） 3.3材料利用率 衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料的利用率。材料的利用率η是指零件的實際面積A0與所用材料面積A的百分比

15、,即: η= A0/A×100% =84.7% 1） 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 2） 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3） 形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。 圖2-3 根據(jù)圖形分析： 因為工件圖形對稱，故落料時F落的壓力中心在上O1； 沖孔時F孔1、F孔2的壓力中心在O2上 四、沖裁力的確定 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機，設計模

16、具以及檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需求。 1） 落料力 F落=KLtζ 式中 F——沖裁力（N） L——沖裁周長（mm） t ——板材厚度（mm） ζ——材料的抗剪強度（MPa） K——系數(shù) ∴ F落=1.3X234.18X3X350=319655.7N=320 KN 2) 沖孔力 1、中心孔 F1= KLtζ=1.3X（∏X33）X 3 X 350=141441.3N=141 KN 2、兩個小孔 F2=2 KLtζ=2X1.3X（∏X12.3

17、）X 3 X 350=35146.02N=35 KN 3) 沖裁時候的推件力 由附表二 得 Kt=0.045 凹模為直筒形刃口 其h取5~10mm 則卡在凹模內的數(shù)量為 n=h/t=6/3=2 F推落 =nKtF落=2 X 0.045 X 3X320=86KN F推孔1 =nKtF1=2 X 0.045 X 3 X 141=38 KN F推孔2=nKtF2=2 X 0.045 X 3 X 35=10KN 則總的沖壓力為 F總=F落+F1+F2+F推落+F推孔1+F推孔2 =320+141

18、+35+86+38+9 =630 KN 五、沖壓設備的選擇 （1） 壓力機的選擇，必須滿足以下要求： Hmax﹣5㎜≥Hm≥Hmin﹢10㎜ 式中 Hmax, Hmin—分別為壓力機的最大、最小裝模高度，㎜ Hm—模具閉合高度，㎜ 當多副模具聯(lián)合安裝到一臺壓力機上時，多副模具應有同一個閉合高度。 （2） 壓力機的公稱壓力Fg必須大于沖壓計算的總壓力F總。即Fg＞F總 （3） 壓力機的滑塊行程必須滿足沖壓件的成形要求。對于拉深工藝，為了便于放料和取件，其行程必須大于拉深件高度的 2-2.5倍 （4） 為了便于安裝模具，壓力機

19、的工作臺面尺寸應大于模具尺寸，一般每邊大50-70㎜。工作臺墊板孔應保證沖壓件或廢料能漏下。 從滿足沖壓工藝力的要求來看,可選用JG23-80開式雙柱可傾式壓力機 其壓力機規(guī)格見附表三 第三部分 沖壓模具的設計 3.1、凸、凹模工作部分尺寸 確定凸、凹模間隙及制造公差。 對于沖孔部分，采用凸、凹模分開加工的方法 由附表四 查得：凸凹模間隙Zmin=0.460mm,Zmax=0.640mm. Zmax —Zmin = 0.640—0.460=0.18mm 由附表五查得： 對沖Φ33孔時 δT= - 0.020mm δA = + 0.030m

20、m 對沖Φ12.3孔時 δT= - 0.020mm δ A= + 0.025mm 所以滿足分開加工時 │δT│+│δA│ ≤Zmax —Zmin 的要求。 dT=(dmin+x?)0-δT =(33+0.5*0.05)0-0.020=33.0250-0.020mm dA=( dT +Zmin)+δA0=(33.025+0.460)+0.030=33.4850+0.03mm 對于沖Φ12.3的孔 dT=(dmin+x?)0-δT =（12.3+0.5*0.2）0-0.020=12.40-0.020mm dA=( dT +Zmin)+δA0=(12.4+0.46

21、0) 0+0.250=12.860+0.25mm 對于落料部分因制件的外形較復雜，為了保證凸、凹模具之間的間隙，采用凸模與凹模配合加工的方法。由于落料時以凹模為基準件，因此先做好基準件，然后配加工凸模。根據(jù)凸?；虬寄Ｉ铣叽缧再|的不同分別計算如下： A類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會增大的尺寸； B類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會減小的尺寸； C類：凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。 由圖可知：尺寸R12，R30，930-0.5，59.40-0.2 為A類尺寸 對于未注公差取IT14級。 由標準公差數(shù)值表查得：即120-0.36 29.70-0.52 由上附表六 查得磨損系

22、數(shù) X=0.5 AA1=(12-0.5X0.36)+0.36/40=11.82+0.090 mm AA2=(29.7-0.5X0.52)+0.52/40=29.44+0.130 mm AA3=(93-0.5X0.5)+0.5/40=92.75+0.1250 mm AA4=(59.4-0.5X0.2)+0.2/40=59.3+0.050 mm 落料凸模按凹模實際尺寸配作，保證最小間隙為0.460mm。 凹模外形尺寸的確定 凹模厚度：H=Kb(≥15mm) 據(jù)下表K取0.18 =93.74X0.35 =33mm 所以故凹模最終尺寸為230mm×160m

23、m×33mm 如下圖所示： 圖3-1 沖孔凸模的設計： 凸模的型式有兩種：圓形凸模和非圓形凸模。圓形凸模的結構又分沖小圓孔凸模、沖中型圓孔凸模、沖大圓孔或落料用的凸模等等，由于本產品所沖的孔很小，所以選擇沖小圓孔凸模和沖中型圓孔凸。 凸模的長度一般是根據(jù)結構上的需要而確定的。該零件的凸模它是凸模固定板和凹模板厚度之和 凸模長度：L=H1+H2+H3+H 式中 H1 ------固定板厚度（mm） H2 ------墊板厚度（mm） H3 ------導料板厚度（mm） H-------附加長度（mm） 所以：L=70m

24、m 如圖所示 圖3-2 3.2 固定與支撐零件 (1)模架的選擇 上、下模座要承受和傳遞沖壓力，所以應有足夠強度和剛度。剛度不足，將影響沖模壽命。因此模座應有足夠厚度，鑄造模座需經時效處理，下模座外形尺寸沒邊應至少超過壓力機臺面孔約50mm。 本套模座選應矩形模座，模座外形尺寸應比凹模相應尺寸大40—100mm。模座厚度一般取凹模厚度的1—1.5倍。 因此上下模座的尺寸基本可以確定： 上模板：350×300×40 下模板：350×300×40 (2)固定板 固定板外形有圓形和矩形兩種，主要用于固定小型凸模和凹模，由于本套模具的外形基本為矩形，綜合節(jié)約材

25、料等方面因素的影響，選用矩形固定板。 如圖所示： 圖3-3 （3）模柄 模柄的形式較多，主要有： （1） 旋入式 （2） 壓入式 （3） 凸緣式 （4） 浮動式 本套模具采用的是旋入式模柄。 3.3 導向零件 導向零件是為了保證模具沖壓時，上下模有一精確的位置關系。在中小型模具中最廣泛采用的導向零件是導柱和導套。 本套模具采用兩個導柱（導套），導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座。 導套選擇A型導套 A25×95×38 GB2861.6-81 如圖所示 圖3-4 導柱選擇A型導柱 A25x180 GB2861

26、.1-81 如圖所示 圖3-5 3.4導正銷 沖裁中，先進入已沖孔中，導正條料位置，保證孔與外形的位置，消除送料誤差的銷件稱為導正銷。導正銷主要用于連續(xù)模，一般安裝在第二工位以后的落料凸模工作端面上或凸模固定板上。導正銷由導入和定位兩部分組成，導入部分一般用圓弧或圓錐過渡，定位部分為圓柱面。 設計有導正銷的連續(xù)模時，擋料銷的位置應保證導正銷導正條料過程中條料活動的可能。 次套模具的擋料銷的位置為e=40.19mm 如圖所示： 3.5 模具的閉合高度 模具閉合高度一般通過下式確定 H模=上模座厚度+沖頭長度+凸凹模厚度+下模座 =40+65+75+

27、40 =220 查開式可傾壓力機規(guī)格知,800KN壓力機最大閉合高度為300mm(封閉高度調節(jié)量80mm),故所設計的模具閉合高度H模=220mm滿足要求,閉合高度設計合理。 五、落料模具零件材料的選擇 沖模經常在頻繁沖擊狀態(tài)下工作，因此沖模零件應具有足夠的強度和韌性；而沖模工作部分零件，不但要求有足夠的強度和韌性，還要有高度的硬度、耐模性、耐沖擊性和淬火后變形小等特性。正確地選用沖模材料，對于產品質量，沖模壽命和成本都有直接影響。在選用沖模材料時，應考慮下列因素： （1）沖壓制件生產批量的大小 （2）沖壓材料的性能、工序種類及沖模零件的工作條件。 （3）我國沖模生產和供

28、應情況以及本廠現(xiàn)有的條件，力求減少材料牌號和規(guī)格。 ? 零件名稱 常用材料 一般熱處理要求 凸模 CrWMn;Cr12;Cr12Mov HRC60-62 凹模 CrWMn;Cr12;Cr12Mov HRC60-62 側刃 CrWMn;Cr12;Cr12Mov HRC60-62 固定板 Q235 ? 墊板 45 HRC43-48 卸料板 Q235 、 (45) HRC43-48 上、下模座 HT20-40 ? 導柱、導套 20 滲碳淬火 HRC60-64 擋料銷（釘） 45 HR

29、C43-48 導料板 Q235 , 45 ? 始用擋塊 45 HRC43-48 承料板 Q235 ? 推板 45 HRC43-48 頂桿 45 HRC43-48 打桿 45 HRC43-48 模柄 Q235 Q235 總 結 到今天為止,兩個多月的畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號。在自己努力和指導老師的指導下，我比較好地完成了這次畢業(yè)設計的任務，通過這次畢業(yè)設計，我對機械設計過程有了一定了解，學到了很好有用的本領。畢業(yè)設計不僅是對前面揚學知識檢驗，而且也是對自己能力提高。主要收獲和體會如下

30、： 第一 .學到了產品設計的方法。產品設計過程是創(chuàng)造性勞動的過程，產品的設計應按科學程序進行，一般包括課題調研、擬定設計方案，總體設計，零部件設計、技術資料整理、產品試制、改進設計等過程，一個產品須經過多次改進，才能完善和成熟。 第二．提高了綜合應用各門知識的能力。以前課程設計接觸課程知識比較窄。這次畢業(yè)設計是設計一臺完整的機器。要把機器和每個零件設計出來,需要制造工藝和電氣方面的知識。 第三．鞏固了計算機繪圖能力。以前用CAD繪圖，僅僅是知道主要指令的操作，通過這次繪圖大量的圖樣，更加熟悉了機械制圖中常用指令的操作方法，用簡便快速方法畫出完整正確的零件圖樣。 第四．提

31、高了收集資料和查閱手冊的能力。收集資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作，資料是否全面、可靠，關系到整個畢業(yè)設計的進程。查閱手冊是設計過程中隨時要做的事情。只有廣泛收集有用的資料才能設計出比較好的產品。 第五．明確了設計必須與生產實際相結合，產品才有生命力。因此在設計過程中，一定下企業(yè)調查，要虛心聽取老師和工程技術售貨員的意見，不斷發(fā)行設計，完善設計。 第六．培養(yǎng)了嚴謹?shù)目茖W作風?？茖W工作來不得半點虛假，在設計過程中每一個結構、零件、材料、尺寸、公差都反映在圖紙上，每一個錯誤都會造成經濟損失，因此，在設計過程中必須要有高度的責任心，要有嚴肅認真的工作態(tài)度。 總之，對我們本

32、科畢業(yè)生來說，經歷了這次畢業(yè)設計，為今后從事生產第一線的技術發(fā)行工作、技術管理工作將有非常大的幫助。 附表一：條料寬度公差見表 條料寬度B /mm 材料厚度 t/mm <1 1-2 2-3 3-5 -50 0.4 0.5 0.7 0.9 50-100 0.5 0.6 0.8 1.0 附表二：卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm Kx Kt Kd 鋼 ≤0.1 0.065-0.075 0.1 0.14 ＞0.1-0.5 0.045-0.055 0.063 0.08 ＞0.5-2.5 0.04-0.05 0.05

33、5 0.06 ＞2.5-6.5 0.03-0.04 0.045 0.05 附表三：JG23-80開式雙柱可傾式壓力機規(guī)格 公稱壓力/KN 800 滑塊行程mm 130 行程次數(shù) 次/分 45 最大裝模高度mm 380 裝模高度調節(jié)量mm 90 滑塊中心線至床身距離mm 290 工作臺板 前后mm 540 左右mm 800 工作臺孔 前后mm 320 左右mm 360 直徑mm 280 滑塊底面 前后mm 350 左右mm 370 立柱間的距離mm 380 模柄孔尺寸 直徑mm 60 深度mm 80

34、床身最大可傾角 30 附表四：沖裁模初始雙面間隙Z(mm) 材料厚度 /mm 08,10,35,09Mn，Q235 Zmin Zmax 2.5 0.360 0.500 2.75 0.400 0.560 3.0 0.460 0.640 3.5 0.540 0.740 附表五：規(guī)則形狀沖裁時凸、凹模的制造公差（mm） 公稱尺寸/mm 凸模偏差δT 凹模偏差δA ≤18 >18~30 >30~80 -0.020 +0.020 +0.025 +0.030 80~120 -0.025 +0.035 附

35、表六：摩擦系數(shù)x 料厚t /mm 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差 ?/mm 1 <0.16 0.17~0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.16 1~2 <0.20 0.21~0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.20 2~4 <0.24 0.25~0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24 >4 <0.30 0.31~0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 致謝 整個設計過程中，在吳暐老是的全力指導下，加之老是對課題心里有數(shù)，提供設計參考資料，幫助擬定設計方案，在整個過程中，他做到每一個細節(jié)都一絲不茍。比如，我們設計結果不合理或不會設計，他會講解繪出設計草圖，讓我們弄懂弄清。在畫圖過程中，我們不會的，他都從不同角度為我們講解，告訴我們應該怎么做，等等，在設計完成時，時不時幫我們解決錯誤的地方和提醒我們細節(jié)問題。所以，我非常感謝老師對我的指導，感謝老師給我這樣的機會鍛煉自己。同時，對這次設計過程中幫助和支持的其他老師和同學表示感謝！最后，再次感謝我的母校，藍天學院！ 參考文獻