蕪湖職業技術學院WuhuInstituteofTechnology畢業設計說明書全套圖紙加V信153893706或扣3346389411論文題目學院專業畢業生學號及姓名指導教師姓名202X年4月PAGEPAGE26摘要本次設計是對菱形墊片進行模具設計，本產品包括沖孔和落料兩個工序，初步選擇復合模具生產，從產品工藝分析到到排樣設計再到結構設計，尺寸計算等等進行全方位的計算。關鍵詞：復合模具，排樣，計算目錄摘要 2緒論 41.沖壓技術的現狀 42.沖壓技術的發展趨勢 53.復合模的特點和概況 54．國內模具CAD技術的未來 5第一章 設計任務書及產品圖 7第二章 零件的工藝分析 8第三章 沖壓工藝方安的制定 9第四章 模具結構形式的論證和確定 9第五章坯料形狀和尺寸的確定 95.1毛胚尺寸的計算 95.2條料寬度的確定: 95.3毛胚排樣圖 11第六章模具工作零件刃口尺寸計算 11第七章壓力計算及壓力中心的計算 137.1沖裁力的計算 137.2壓力中心的計算 14第八章沖壓設備的選擇及核 15第九章彈性元件的設計計算 15第十章模具零件的選用、設計及必要的設計 1610.1凸模外形結構、尺寸確定 1610.2凹模外型尺寸的定 1810.3定位零件 1810.3.1送料導向零件 1810.3.2送料定距零件 1910.4卸料裝置和推件裝置 2010.5導向零件 2010.6導向零件 2110.6.1模架設計 2110.6.2模座 22主要參考文獻 24緒論1.沖壓技術的現狀沖壓技術的真正發展，始于汽車的工業化生產。20世紀初，美國福特汽車的工業化生產大大推動了沖術的研究和發展。研究工作基本上在板料成形技術和成形性兩方面同時展開，關鍵問題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預估、成形方法的創新，以及成形過程的分析與控制。但在20世紀的大部分時間里，對沖壓技術的掌握基本上是經驗型的。分析工具是經典的成形力學理論，能求解的問題十分有限。研究的重點是板材沖壓性能及成形力學，60年代是沖壓技術發展的重要時期，各種新的成形技術相繼出現。尤其是成形極限圖（FLD）的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質量控制的協調發展，成為沖壓技術發展史上的一個里程碑。隨著對發展先進制造技術的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高新技術結合，在方法和體系上開始發生很大變化。計算機技術、信息技術、現代測控技術等沖壓領域的滲透與交叉融合，推動了先進沖壓成形技術的形成和發展。工業發達國家對冷沖壓生產工工藝的發展是很重視的.不少國家(如美國、日本等)模具工業產值己超過機床工業。從這些國家鋼材構成可以看出冷沖壓的發展趨勢。鋼帶和鋼板占全部品種的67%，充分說明沖壓這種加工方法己成為現代工業生產的重要手段和發展方向。2.沖壓技術的發展趨勢隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業的生存空間。近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD，并陸續開始使用UG、PRO/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。模具技術的發展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發展，模具企業向著技術集成化、設備精良化、產批品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發展。3.復合模的特點和概況復合模是沖壓模具的一種，它在提高生產效率、降低成本、提高質量和實現沖壓自動化有非常重要的意義。復合?？蓪σ恍┬螤钍謴碗s的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深、成形加工。對大批量生產的沖壓零件尤其應該選用復合模。它的特點是：沖壓生產效率高；操作安全；沖件質量高；模具壽命長；沖壓生產總成本較低4．國內模具CAD技術的未來計算機輔助設計制造(CAD/CAM)系統是利用計算機進行數字和圖形信息處理，以實現產品設計、造型和數控加工的自動編程軟件，具有知識密集、綜合性強、初始投入大的特點。它的普及應用將使產品設計制造和生產的傳統模式發生深刻的變化，從而帶動制造業技術的快速發展。在我國，CAD/CAM研究普遍存在著科研水平較高，商品化程度低的特點，很多科研成果不能及時轉換為生產力，這樣，長期以來進口軟件便成為唯一的選擇。許多企業上了CAD/CAM項目，有的投資額高達數百萬元，購置了當時較為先進的工作站、小型機系統，但現在絕大多數都已束之高閣，造成了大量人力、物力的浪費。究其原因：一是國外CAD/CAM軟件和工作站等硬件產品價格昂貴，動輒幾萬、幾十萬美金，給企業造成沉重的經濟負擔；二是軟硬件操作復雜，不但要求使用者具有較高的數控加工經驗，而且要求具有較高的計算機水平和英語基礎，這樣的人才十分難得且培訓周期長，這些因素使得CAD/CAM技術成為國內制造企業的一塊心病。近年來，情況有了轉機。隨著改革開放的深入，沿海和內地的一些地區經濟活動日益活躍，特別是廣東沿海和江南地區產生了一大批中、小型制造企業。由于面對激烈的市場競爭，產品生命周期不斷縮短，多品種、小批量生產比例增加，如何縮短產品的設計、制造周期成為這些企業生存的關鍵。這一批中小型制造企業迫切要求配備功能完備、價格廉宜、學習簡便和技術支持良好的CAD/CAM軟件，形成了強大的市場需求。看來，繼國產繪圖軟件全面占領市場之后，高品質、低價位、自主版權的CAD/CAM軟件即將大行其道。設計任務書及產品圖零件名稱棱形墊片復合模具生產批量：大批量材料：材料厚度：1mm零件的工藝分析如上圖所示，此制件為簡單型冷沖件，形狀比較簡單。需要落料和沖孔兩道工序完成加工。首先定義沖裁：沖裁是利用安裝在壓力機上的沖裁模，使材料產生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、剖切、切斷等。1）、分析零件的結構工藝性1、該零件形狀較為簡單，規則。2、該零件底面的平面度要求比較高在進行模具設計的同時需要注意在這方面把好關。3、沖件有尺寸要求4、該產品中間有孔。制件的材料為10鋼，沖裁性能好。在整個模具的設計工程中，模具的結構設計安排的是否合理將極大的影響整副模具的使用性能。此工件需要落料和沖孔兩個工序。材料為10鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構相對簡單，工件尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求2）、分析公差和表面粗糙度1、公差該零件上的尺寸公差均有要求，按照其公差要求進行計算。2、表面粗糙度此制件未作特殊要求。3）被沖材料為10鋼，沖裁性能比較好。材料的厚度在1mm，具有足夠的塑性、較低的屈服極限和較高的彈性模量。根據以上分析的結果。此件的沖裁工藝性良好，適合沖裁。工件結構相對簡單，工件尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求.沖壓工藝方安的制定方案一、先沖孔，后落料，采用一副級進模。方案二、先落料，在沖孔采用兩副單工序膜。方案三、先落料然后沖孔采用一副復合模。方案一、方案二、的模具結構復雜，生產率高，即不能能滿足要求又不經濟。模具結構形式的論證和確定方案一，生產這個整體效能有所提升，但是制件的沖裁精度底。若按長度方向送進，零件尺寸可以保證，但料窄，送料步距大，不方便，生產效率沒有最大化。方案二采用兩幅但工序模，生產效率底下不滿足要求，方案三落料然后拉伸再沖孔采用三副模具，制件的尺寸精度有所保證，而且從模具結構不算復雜，成本也高，生產效率為提高。既能滿足制件的精度要求，且模具的數量少，操作方便，生產效率高，非常具有經濟性。分析該制件的結構特征后，初步確定沖壓工序：采用一幅模具加工。足以滿足制件的精度要求。因為級進模因為成本偏高，難度加大，所以不考慮。第五章坯料形狀和尺寸的確定5.1毛胚尺寸的計算產品無折彎拉伸等工藝所以毛坯尺寸就為其原始尺寸5.2條料寬度的確定:排樣圖既要在冷沖壓工藝規程中反映出來，以指導沖壓生產，又要在模具裝配的右邊反映出來，在模具加工和裝配中起參考作用，所以畫排樣圖是冷沖壓工藝和模具設計中極為重要，且技術性很強的設計工作。排樣的方法有很多，如：直排、斜排、直對排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特點和加工工藝要求，和經濟性的考慮，采用直排較為可行。條料寬度的確定:查表2－6得，a=1.2=1.5,考慮此制件的特殊性，實際都取1.5mm=（40+2X1.5）=43mm式中：B=料寬基本尺寸=條料寬度方向制件輪廓最大尺寸n=側刃個數b=側刃切料寬度=條料剪切公差，見表2-7，2-8此處查表得=0.5附表5.3毛胚排樣圖 第六章模具工作零件刃口尺寸計算沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙。選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2-3級。若工件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件一般可按IT10級精度來處理，工件尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注，即：落料件正公差為零，只標注負公差；沖孔件負公差為零，只標注正公差。1凸、凹模刃口尺寸的計算凸、凹模采用配作加工，這種加工方法的特點是間隙由配作保證，工藝比較簡單，不必校核條件，并且還可以放大基準件的制造公差（一般可取沖件公差的1/4），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法，特別適用于沖裁薄板件（因其很小）和復雜形狀的沖模加工。采用凸、凹模配作加工時，只需計算基準件的刃口尺寸及公差，并詳細標注在設計圖樣上。而另一非基準件不需計算，且設計圖樣上只標注基本尺寸（與基準件基本尺寸對應一致），不注公差，但要在技術要求中注明：“凹（凸）模刃口尺寸按凹（凸）模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值為—”。具體情況和計算方法如下：落料落料時以凹模為基準，配作凸模。第一類是凹模磨損后增大尺寸第二類是凹模磨損后變小尺寸（公式3-1）第三類是凹模磨損后尺寸不變其中、、為落料凹模刃口尺寸；、、為落料件的基本尺寸；、、為落料件的極限尺寸；為落料件的公差；為磨損系數。沖孔沖孔時以凸模為基準，配作凹模。第一類是凸模磨損后增大尺寸第二類是凸模磨損后變小尺寸（公式3-2）第三類是凸模磨損后尺寸不變其中、、為沖孔凸模刃口尺寸；、、為沖孔件的基本尺寸；、、為沖孔件的基本尺寸；為沖孔件的公差；為磨損系數。在這里只需要以凸模為基準來計算，具體計算過程如下：查《沖壓模具設計與制造》P94表3-14知，椐圖3-1計算圖3-1=凸模按照合理間隙配置mm凹模按照合理間隙配置查《沖壓模具設計與制造》P91表3-10知，故沖孔凹模刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.100—0.140mm。第七章壓力計算及壓力中心的計算落料周邊總廠L1=153.8mm中間沖孔總長L2=62.8mm7.1沖裁力的計算沖壓力是沖裁力、缷料力、推件力、和頂料力的總稱。（1）沖裁力F=KLtτ(2—8)式中F──沖裁力，單位N；L──沖裁件周邊長度，單位mm；K──系數，取K=1.3；τ──材料抗剪強度，單位MPa；t──材料厚度，單位mm。（2）卸料力、推料力、頂料力的計算卸料力是將箍在凸模上的材料卸下時所需的力；推料力是將落料件順著沖裁方向從凹模洞口推出時所需的力；頂料力是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模洞口時所需的力，如圖2-3所示。F缷=K卸F（2—9）F推=nK推F（2—10）F頂=K頂F（2—11）式中K卸──卸料力系數；K推──推料力系數；K頂──頂料力系數。卸料力、推料力、頂料力系數，其值見表2-8采用鋼性卸料和下出料方式時，總沖壓力為圖2-3卸料力推料力頂料力F∑=F+F推(2—12)表2-8卸料力、推料力、頂料力通過以上的計算方式可以得出表2-9從排樣圖中可知，零件展開后的外形尺寸，計算出將和10鋼鋼，厚度1mmM的板材沖出一個合格零件所需的沖裁力。L=264落料F=klTt=1.3*350*1*153.8=70KN沖孔F=klTt=1.3*350*1*62.8=28.6KNF缷=K卸F=0.05*70=3.5KN（2—9）F推=nK推F=4*0.04*28.6=4.6KN（2—10）7.2壓力中心的計算該模具是但工序模所以壓力中心可以看作在壓力機的主軸的中心。第八章沖壓設備的選擇及核為使壓力機能安全工作，選擇壓力機型號為JC23-45的開式壓力機，其主要參數為:公稱壓力：450KN滑塊行程：120mm最大封閉高度：330mm最大封閉高度調節量:80mm工作臺墊板孔尺寸：250模柄孔尺寸：4080mm墊板厚度：90mm第九章彈性元件的設計計算為了得到平整的工件，模具采用彈壓式卸料結構，使條料在沖孔后可以脫離凸模，所以用彈簧為彈性元件。卸料力由聚酯彈簧提供。聚酯彈簧的自由高度取1沖孔落料模第十章模具零件的選用、設計及必要的設計各種結構的沖裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括擋料銷、導尺等)、卸料零件(如卸料板)、導向零件(如導柱、導套)和安裝固定零件(包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷)等5種基本零件組成。10.1凸模外形結構、尺寸確定采用彈性卸料板的沖裁模，其凸模的長度應根據模具的具體結構確定。采用線切割機床加工，為了使模具裝配方便將落料凸模設計成直通式，。采用彈性卸料板的沖裁模，基本結構如圖3-1所示。凸模的長度按式(3—2)計算L＝l1＋l2＋l3＋(15～20)mm(3—2)式中l1──凸模固定板厚度，單位mm；l2──缷料板的厚度，單位mm；l3──導尺的厚度，單位mm。圖3-1凸模長度式中的15~20mm包括凸模進入凹模的深度、凸模修磨量、沖模在閉合狀態下缷料板到凸模固定板間的距離。一般應根據具體結構再加以修正。這里設計的凸模長度按式(3—3)計算L=l1+l2+h(3—3)式中l1──凸模固定板厚度，單位mm；l2──缷料板的厚度，單位mm；t──材料厚度，單位mm；h──式中h取15~20mm凸模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙在0.0凸模固定板厚度取11mmm。中墊板厚度為11mmm，凹模板的厚度為11mmm，，緩沖長度1.5mm.則凸模長度根據公式L＝l1＋l2+h，即L=(12＋12＋12－1.5)mm＝3結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切割機床加工，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口3mm凸模10.2凹模外型尺寸的定凹模類型很多，凹模的外形有圓形和板形；結構有整體式和鑲嵌式；刃口也有平刃和斜刃。這次設計凹模采用板形，結構采用整體式，刃口采用平刃。凹模的固定方法，采用螺釘和銷釘將凹模固定在下模座上，保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，不然會影響模具壽命。10.3定位零件10.3.1送料導向零件該副落料沖壓冷沖模的送料導向零件采用用定位銷，可以很好的起到定位和導向的作用，而且結構簡單實用。猶豫本次設計采用但工序模，所以在卸料板上開有擋料銷的讓孔，可以很好的保證模具的運作。10.3.2送料定距零件標準結構的固定定位銷，其結構簡單，制造容易，廣泛應用于沖值中、小型沖裁件的擋料定距。擋料銷在送進方向帶有斜面，送進時當搭邊碰撞斜面使擋料銷跳越搭邊而進人下一個孔中時，然后將條料后拉，擋料銷便抵住搭邊而定位。每次送料都要先送后拉，做方向相反的兩個動作。適用于厚度大于1mmm的沖壓材料，因為廢料需帶有一定的強度，如料太薄，則頂不起帶有彈簧的擋料銷，所以這里采用活動擋料銷。固定擋料銷分圓形和構形兩種，一般安裝在凹模上。該模具采用固定圓形擋料銷，結構簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃壁較近，削弱了凹模強度。設計時采用標準結構的擋料銷，設計時使擋料銷銷孔與凹模刃壁的距離稍微遠一點，提高凹模強度。10.4卸料裝置和推件裝置卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。彈性卸料板有敞開的工作空間，操作方便，生產效率高，沖壓前可對毛坯有預壓作用，沖壓后也可使沖壓件平穩卸料，所以這里選用彈性卸料裝置。因為沖裁材料較厚，而且有彎曲成型，所以沖壓時需對零件起壓料作用，所以選用彈壓卸料裝置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，所以取為14mm因為在沖壓過程中，凸模自然會將沖件從凹模中卸下，所以這里不需要有推件與頂出裝置。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據沖裁模厚度按表3-1選用，這里工件厚度為1，所以卸料板與凸模間隙取0.1。表3-1彈壓卸料板與凸模間隙值mm材料厚度t＜0.50.5~1＞1單邊間隙Z0.050.10.1510.5導向零件選用滑動導柱和導套，其結構和尺寸都有標注規定。導套內孔有儲油槽，以便儲油潤滑，內孔與導柱滑動配合；導柱的兩端基本尺寸相同，公差不同。按照標注選用時，L應保證導柱的上端面與上模座的上平面之間的距離不小于10～15mm，以保證凸、凹模經多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導柱也不會影響模具正常工作；而下模座的下平面與導柱壓入端的端面之間的距離不應小于2～3mm，以保證下模座在壓力機工作臺上的安裝固定；導套的上端面與上模座上平面之間的距離應大于2～3mm，以便排氣和出油。導套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6）；導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合（H7/r6）。導柱、導套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按照H6/h5配合，沖裁間隙大的一般按照H7/h6配合。緊固零件螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。查表2.27，卸料螺釘M8固定螺釘M8以及φ8銷釘。10.6導向零件10.6.1模架設計根據標準規定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模架；另一類是是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。模架及其組成零件已經標準化，并對其規定了一定的技術條件。導柱模模架按導向結構形式分為滑動導向和滾動導向兩種。滑動導向模架的精度等級分為Ⅰ級和Ⅱ級，滾動導向模架的精度等級分為0Ⅰ級和0Ⅱ級。各級對導柱、導套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規定了一定的公差等級。這些技術條件保證了整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本點保證?；瑒訉蚰＜艿慕Y構形式有4種：對角導柱模架、中間導柱模架、四角導柱模架、后側導柱模架。后側導柱模架的特點是導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向又不精確，就會造成上模歪斜，導向裝置和凸、凹模都容易磨損。從而影響模具壽命。此模具一般用于較小的模架。該模具采用后側導柱模架，這種模架的導柱在模具的一邊。以凹模周界尺寸為依據，選擇模架規格。查《沖壓模具課程設計指導與范例》書第231頁，得到以下數據：402*332*207mm，上模座厚度h上模取30mm，上模墊板厚度h墊取10mm，上固