撥禾輪中軸小皮帶輪的沖孔落料復合模設計

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撥禾輪中軸小皮帶輪的沖孔落料復合模設計摘要通過零件圖，分析零件的結構工藝性，從而選擇壓力機，設計模具結構，并通過選用標準模架等標準撥禾輪中軸小皮帶輪在生產中需要用到多種沖壓工藝，需要落料、沖孔，在沖壓生產中比較具有代表性。在生產中，保證生產效率，其沖壓模具結構應采用倒裝復合模。關鍵詞：倒裝復合模 落料 沖孔 前言在現(xiàn)代工業(yè)生產中，模具是生產各種產品的重要工藝裝備。80 年代以來，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。采用模具生產零部件，具有生產效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列有點，在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產行業(yè)中得到了廣泛的應用，成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展，起著越來越重要的作用。模具制造水平的高低，也成為了衡量一個國家機械制造水平的作用標志之一。 在模具工業(yè)中，沖壓模具占有重要的比重。從模具角度看，模具是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的裝備，發(fā)達國家的模具總產值，早已超過了工作母機（機床）的總產值，其中為沖壓工藝服務的沖模約占模具總量的 40％。據有關文獻介紹，沖壓方法的增值率達到原材料的 3～12 倍，具有明顯的綜合技術經濟優(yōu)勢。以沖壓方法為主制造的零件，比較有代表性且與人們日常生活密切相關的有汽車覆蓋件、搪瓷和不銹鋼器皿、各種家用電器的外殼等，它們帶來了產品層出不窮的外觀變化。沖壓方法也能制造不少產品內部的某些零件，甚至是關鍵零件，如鏈輪、汽車大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件復雜程度、等方面，沖壓方法都有非常大的適用范圍。沖模在很大范圍內涵蓋了其它模具（冷鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模等）的共同內容，所以掌握沖模技術，對了解其他類模具很有幫助。目錄1 零件沖壓件工藝分析 ..............................................................................................................61.1 零件的工藝分析 .................................................................................................................61.2 材料的分析 .........................................................................................................................62 零件沖壓工藝方案的確定 .....................................................................................................72.1 沖壓方案 ..........................................................................................................................72.2 工藝方案的確定 .................................................................................................................73 排樣及工藝的計算 ...................................................................................................................73.1 排樣 .....................................................................................................................................74 沖壓力及壓力中心的計算 .....................................................................................................84.1 沖裁力 .................................................................................................................................84.2 推件力 ................................................................................................................................94.3 卸料力 ................................................................................................................................94.4 壓力機的總壓力 .................................................................................................................94.5 壓力中心的計算 ..............................................................................................................105 凸模、凹模刃口尺寸的計算 ..............................................................................................106 工作零件的結構尺寸 ............................................................................................................116.1 凹模外形尺寸 ...................................................................................................................116.2 凸凹模固定板的厚度 .......................................................................................................126.3 凸模尺寸 ..........................................................................................................................126.4 卸料彈簧的選用 ...............................................................................................................126.5 凸凹模的計算 ...................................................................................................................127 模架及其他零部件的選用 ...................................................................................................137.1 定位零件的設計 ...............................................................................................................137.2 推件裝置 ...........................................................................................................................147.3 標準模架的選用 ...............................................................................................................157.4 導柱導套的選用 ...............................................................................................................157.5 模柄的選擇 .......................................................................................................................167.6 螺釘的選擇 .......................................................................................................................168 模具總裝配圖 ..........................................................................................................................17總結致謝參考文獻第 0 頁 共 18 頁1 零件沖壓件工藝分析1.1 零件的工藝分析上圖產品為撥禾輪中軸小皮帶輪，其外表面粗糙度要求光滑，要求壁厚1.5mm，不表面不得有皺折、裂紋、銹蝕等缺陷，未注圓角半徑按 R1，未注偏差為±0.25。工件結構相對于簡單，有 6 個 、8 個 、1 個09.5??2.4的孔，最大直徑尺寸為 。孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足16.04??.15要求。該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。 產品在斷面質量沒有嚴格的要求，所以只要模具精度達到一定要求，沖裁件的斷面質量可以保證。對于沖裁件材料一般要求的力學性能是強度低，塑性高，表面質量和厚度公差符合國家標準。1.2 材料的分析材料為 Q235 鋼，具有良好的沖壓性能，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能較好，適合沖裁。另外產品對于厚度和表面質量沒有嚴格要求，所以采用國家標準的板材，其沖裁出的產品的表面質量和厚度公差就可以保證。第 1 頁 共 18 頁2 零件沖壓工藝方案的確定2.1 沖壓方案 完成此工件需要落料、沖孔兩道工序。其加工方案分為以下 4 種： （1）方案一：落料、沖孔，單工序模生產； （2）方案二：落料沖孔；正裝復合模生產；（3）方案三：落料沖孔；倒裝復合模生產；（4）方案四：沖孔、落料；級進模生產。2.2 工藝方案的確定單工序模的結構比較簡單，但是需要兩道工序兩套模具才能加工完成，同時，生產效率比較低，零件質量差。難以滿足該零件的生產要求。正裝復合模只需要一副模具，適用于沖裁材質較軟或板料較薄的、平直度要求較高的沖裁件，工件和沖孔廢料都將落在凹模表面，必須清除后才能進行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全。倒裝復合模也只需要一副模具，宜沖裁孔邊距離較大的沖裁件，但它結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作。沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料。級進模也只需要一副模具，生產效率也很高，但是零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形狀公差，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上面所訴的四種方案的分析比較，該零件的沖壓生產采用方案 3 為佳。3 排樣及工藝的計算3.1 排樣零件外形為圓形，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為大批生第 2 頁 共 18 頁產，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結構就會相應增大，從而增加模具生產成本，所以本設計決定采用單排結構。如圖所示查《模具設計與制造》表 1-8 確定搭邊值：兩工件間的搭邊: =1.0mm；工1a件側邊的搭邊ａ=1.2mm。步距為：A=D+ =156.6+1.0=157.6mm；條料寬度：1a；材料的利用率：m62.6.157)a2( 0.0.0 ??? ??????）（△△DB。9%.894%1?AS?4 沖壓力及壓力中心的計算4.1 沖裁力沖裁力的計算公式為 （1-8）?tKLF?式中 F—沖裁力，KN；L—沖裁件的周長， mm；4923.78.12r???t—板料厚度，1.5mm；τ—材料的抗剪強度，查表得 188 ；aMPK—系數，它是考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學性能與厚度波動等因素而增加的安全系數，系數常取 。3.1?K所以 NLF805.4923.1t???第 3 頁 共 18 頁4.2 推件力推件力的計算公式為 （1-12）沖推推 FKn?式中 n—堵塞在凹模內的沖件數， （件）；165.24th?—推件力系數，查表 1-13 可知 。推K0推所以 。KNF4.8105.6??推推4.3 卸料力卸料力的計算公式為 （1-11）式中卸推 ?F—沖裁力，KN；—卸料力系數，查表 1-13 可知 。卸K06.?卸K所以 。N8.106.??推卸4.4 壓力機的總壓力采用彈性卸料裝置和下出件模具時： （1-14）則總沖壓力推卸總 F??F 總為： ；所以計算的沖壓工藝KNF2.3498.1058????卸推總總力為 349.2KN，而在沖裁時的壓力機的噸位應比計算時的沖壓力大 30%左右，所以 349.2×130%=454KN，因此由表 1-15 可知初選壓力機為 J23-63，其主要技術參數如下所示。公稱壓力：630KN；滑塊行程：130mm；壓力機工作臺面尺寸：480×710mm；滑塊模柄孔尺寸：Φ50×70mm；壓力機最大閉合高度：360mm；連杠調節(jié)量：80mm。第 4 頁 共 18 頁4.5 壓力中心的計算因為該工件結構簡單，形狀對稱，毛坯板料為圓形，所以其重心在中間圓圓心點位置，即壓力中心點，如圖所示：5 凸模、凹模刃口尺寸的計算外形 Φ156.6mm 由落料獲得， Φ6.5 mm、8 Φ4.2mm、Φ40 由沖?609.??16.0?孔同時獲得。由表 1-19 可得：=0.132mm； =0.240mm； 0.240-0.132=0.108mm；由表 1-21minZmaxZ??minaxZ可得： Φ6.5 mm，取 χ=0.75；?609.?8 Φ4.2mm，取 χ=0.75；Φ40 mm，取 χ=0.75；Φ156.6mm，取 χ=0.75。16.0?凸模和凹模的制造偏差可由表 1-22 得，也可按凸模和凹模的制造精度等級確定。設凸、凹模分別按 IT8 和 IT9 級加工制造，則有一下結論。沖孔：沖 6-Φ6.5 孔：；）（）（△ ）（ 凸凸 m34.709.75.6d 02.2.0min ??? ????????；）（）（）（ 凹凸凹 13.4.0.0i ?Z沖 8-Φ4.2 孔：；）（）（△ ）（ 凸凸 45..752.d 02.02.min ??? ????????；）（）（）（ 凹凸凹 m31..0.00i ?Z沖 Φ40 孔：；）（）（△ ）（ 凸凸 12.6.75d 0.02.min ??? ????????；）（）（）（ 凹凸凹 513.2403.0.0i ??Z第 5 頁 共 18 頁校核：（滿足間隙公差條件）108.4.02..minax ???????Z凸凹 ?由上所述滿足要求，因此 ， 。m3.7d.?凸 m7.d20.?凹（滿足間隙公差條件）.minax凸凹由上所述滿足要求，因此 ， 。45.02.??凸 3.502.??凹（滿足間隙公差條件）183.minax ?????Z凸凹 ?由上所述滿足要求，因此 ； 。m1.0d20.?凸 m2.40d3.?凹孔距尺寸： ）（△ 65.5.21.0658d ?????L ）（△ 021落料：落外形尺寸 156.6mm 時：；）（）（△ ）（ 凹凹 m5.65.76.504.04.0max ??? ????????D）（）（凸凹凸 91321)( 03.0.in ???Z校核：<0.108（滿足間隙公差條件）..04.minax ?????凸凹?由上所述滿足要求，因此 ， 。m251604.?凹Dm09.1563.??凸D6 工作零件的結構尺寸6.1 凹模外形尺寸凹模厚度 （≥15mm）（1-34）；凹模壁厚bKH?（≥30～40mm ）（1-35）。）（ 2~5.1c?式中 b—沖裁件的最大外形尺寸；K—凹模厚度系數，考慮板料厚度的影響，查表 1-26 得 K=0.18。因此凹模厚度為 ；凹模壁厚為m271508.??H。取凹模厚度 H=27mm，凹模壁厚 c=48mm。凹模4~27~5.1c??）（第 6 頁 共 18 頁寬度 ；由矩形和圓形凹模的外形尺寸（GB2858-m2468150c2b????B81）可知凹模長度 L 取 250mm（送料方向）。故求得凹模輪廓尺寸為 250mm×246mm×27mm。由于直壁式凹模洞口適用于沖件形狀簡單、材料較薄的復合模，因此在選用凹模洞口時選用直壁式凹模洞口。6.2 凸凹模固定板的厚度凹模固定板厚度 h 一般取凹模的 0.6～0.8 倍確定，因此 h=（0.6～0.8）H=（0.6～0.8）×27 取 h=16mm。卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 =12mm。2h導料板厚度查表 3-21 得 。m4h3?6.3 凸模尺寸凸模長度 （1-32）YH321??L式中 —凸模固定板厚度； 1—卸料板的厚度；2—導料板的厚度；3HY—附加的長度，包括凸模刃口的修磨量、凸模進入凹模的深度（0.5～1mm）、凸模固定板與卸料板的安全距離 A 等，其中 A 取 15～20mm；。176??因此凸模長度 。m49172??L6.4 卸料彈簧的選用卸料力前面已經計算好 F 卸=10.8KN，選用 6 個彈簧，每個彈簧受力是2.7KN。這里沒有考慮到彈簧的壓縮量。為避免這種情況，可以挖深彈簧沉孔，或在凹凸模上面墊以墊片。最后彈簧的規(guī)格為：彈簧 8mmx35mmx85mm6.5 凸凹模的計算因為制件外形簡單，考慮到加工和強度，把凸凹模設計成臺階式。其長度第 7 頁 共 18 頁為 （6-4）YHL??卸式中 Y—凸凹模的修模量；H—卸料彈簧的自由高度；—卸料板的厚度。卸因此 。查表 1-27 可知凸凹模的最小壁厚為 3.8mm。m4635.??L7 模架及其他零部件的選用7.1 定位零件的設計為了保證模具的正常工作和沖出合格的沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。而模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向的送進，稱為送進的導向，二是在送進方向上的限位，控制條料一次送進的距離(步距)稱為送料定距。屬于送料導向的定位零件有導料銷，導料板、側壓板等，屬于送料定距的定位零件有固定擋料銷、始用擋料銷、活動擋料銷、導正銷、側刃等。屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。第 8 頁 共 18 頁由于零件沖壓所用的材料屬于條料，厚度不大，零件精度且采用的是復合模進行沖裁。終上所述定位零件選用導料銷，定位零件采用活動擋料銷。如下圖所示：7.2 推件裝置因為剛性推件裝置是常常用于倒裝復合模的，所以這里使用推件裝置。在模柄的中心位置有沖孔凸模，因此選用有推桿推件。如下圖所示：第 9 頁 共 18 頁7.3 標準模架的選用以凹模的輪廓尺寸為依據，選取后側導柱模架，確定模架的標準尺寸。其中，上模座外形尺寸 280×250×45；下模座形尺寸 280×250×55；導柱 40×190；導套 40×100×50；上模墊板厚度 取 10mm，其他的零件也從標準件中選取。 墊H該模具的閉合度為 （1-39）2h???下 模墊上 模閉 HL式中 L—凸模長度，L=49mm；H—凹模厚度，H=27mm；—凸模沖裁后進入凹模的深度， =2mm。2h2h因此 。m18452749105????閉該模具的閉合高度小于所選壓力機 J23-63 的最大裝模高度（360mm），故可以使用。7.4 導柱導套的選用對于生產批量大，要求模具壽命高，工件精度較高的沖模，一般采用導套和導柱來保證上、下模精確導向。這次的設計精度要求不是很高，所以選用滑動導柱、導套配合。第 10 頁 共 18 頁導柱和導套有國標標準。為了提高效率，所以按國家標準查表選用 B 型導柱（GB/T669-1999）和 A 型導套；導柱直徑 d 根據下模座導柱安裝孔直徑確定，導柱長度 L 應保證在模具最小閉合高度時，導柱上端面與上模座上平面的距離應為 10～15mm，下模座下平面與導柱下端面的距離應為 2～3mm。7.5 模柄的選擇根據壓力機模柄孔尺寸 Φ60mm×70mm，選擇壓入式模柄，其模柄規(guī)格為A60×95（GB285-1990.Q235）。7.6 螺釘的選擇選用螺釘為 M15，其長度尺寸根據模具結構來決定。第 11 頁 共 18 頁8 模具總裝配圖1—上模座 2—導柱 3—彈簧 4—卸料板 5—活動擋料銷 6—導套 7—上模座 8—凸模固定板 9—推件塊 10—連接推桿 11—推桿 12—打桿 13—模柄 14—沖孔凸模 15—墊板 16—落料凹模 17—凸凹模 18—導料銷第 12 頁 共 18 頁19—彈簧 20—卸料螺釘總結通過這次模具設計，本人在多方面都有所提高。通過這次畢業(yè)設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。 在這次設計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。 由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分的樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。第 13 頁 共 18 頁致謝通過最后一學期系統(tǒng)又緊張的畢業(yè)設計，整個過程都是酸甜苦辣的，從收集資料到制定方案，再到之間的設計過程，最后成果的出來，不知有多興奮?；匚哆^去的艱辛，再看到一張張的成果，覺得自己付出的完全是值得的。 本 人 的 動 手 能 力 和 資 料 搜 集 能 力 在 設 計 中 也 得 到 提 升 。 畢 業(yè) 設 計 中 很多 數 值 、 公 式 、 計 算 方 法 都 需 要 我 們 去 耐 心 地 查 閱 書 籍 ， 瀏 覽 資 料 ， 設 計中 需 要 用 到 輔 助 設 計 軟 件 的 地 方 ， 也 需 要 我 們 耐 心 的 學 習 。 掌 握 其 使 用 的要 領 ， 運 用 到 設 計 當 中 去 。 最 后 匯 總 的 時 候 ， 需 要 將 前 期 各 個 階 段 的 工 作認 真 整 理 。畢 業(yè) 設 計 結 束 了 ， 通 過 設 計 ， 本 人 深 刻 領 會 到 基 礎 的 重 要 性 ， 畢 業(yè) 設計 不 僅 僅 能 幫 助 學 生 檢 驗 大 學 三 年 的 學 習 成 果 ， 更 多 的 是 畢 業(yè) 設 計 可 以 幫助 我 們 更 加 清 楚 的 認 識 自 我 ， 磨 練 學 生 的 意 志 與 耐 性 ， 這 會 為 學 生 日 后 的工 作 和 生 活 帶 來 很 大 的 幫 助 。第 14 頁 共 18 頁參考文獻[1]模具標準應用手冊，主編 許發(fā)樾，北京：機械工業(yè)出版社，1980；[2]模具設計與制造，主編 李奇，人民郵電出版社，2012；[3]模具專業(yè)畢業(yè)設計手冊，主編 魏春雷，天津大學出版社，2010 ；[4]沖壓模具設計與制造技術指南，主編 李名望，化學工業(yè)出版社，2008；[5]沖模結構設計要領與范例，主編 周大雋，機械工業(yè)出版社；2005。