墊片（BS11-F106） 鈑金成形工藝及模具設(shè)計.doc

目 錄1 摘要1 關(guān)鍵詞1 前言2 零件圖的分析2.1 零件的功用與經(jīng)濟性分析2.2 零件的沖壓工藝性分析2.2.1 結(jié)構(gòu)形狀與尺寸2.2.2 精度與表面粗糙度2.2.3 材料3 沖壓工藝設(shè)計3.1 沖壓工藝方案的確定3.1.1 沖壓工序性質(zhì)與數(shù)量的確定3.1.2 沖壓工藝方案的分析與確定3.2 沖壓工藝參數(shù)的計算3.2.1 工序尺寸的計算3.2.2 排樣設(shè)計與下料方式的確定3.2.3 各工序沖壓力的計算與沖壓設(shè)備的選擇3.3 沖壓工藝規(guī)程的編制4 沖壓模具設(shè)計4.1 模具類型和結(jié)構(gòu)形式的確定4.1.1 模具結(jié)構(gòu)類型的確定4.1.2 工件的定位方式的確定4.1.3 卸料與出件方式的確定4.1.4 模架類型及模具組合形式的確定4.2 模具零件的設(shè)計與選用4.2.1 工作零件的設(shè)計（1）凸、凹模間隙的確定（2）凸、凹模工作尺寸的計算（3）模具壓力中心的確定（4）凸模結(jié)構(gòu)型式及尺寸的確定（5）凹模結(jié)構(gòu)型式及尺寸的確定4.2.2 定位零件的設(shè)計與選用4.2.3 卸料與出件裝置的設(shè)計 （1）卸料裝置設(shè)計 （2）推件裝置設(shè)計 （3）頂件裝置設(shè)計4.2.4 支承固定零件的設(shè)計與選用 （1）凸（凹）模固定板 （2）墊板 （3）模柄4.2.5 模架及其零件的選用4.2.6 緊固件的選用4.3 模具圖樣的繪制及壓力機校核4.3.1 模具裝配圖的繪制4.3.2 模具零件圖的繪制4.3.3 壓力機技術(shù)參數(shù)的校核5 模具的工作原理與使用維護6 設(shè)計總結(jié)（設(shè)計的優(yōu)缺點及其他需說明的問題，收獲與體會）參考資料致 謝墊片（bs11-f106） 鈑金成形工藝及模具設(shè)計摘 要：本說明書以設(shè)計鐵芯片零件模具為主線，主要闡述了沖裁零件的模具設(shè)計，模具各零件的加工工藝性及模具的總裝配。此制件為墊片，主要設(shè)計該件的沖孔落料模，材料為10號鋼，其材料的力學性能比較好，經(jīng)計算，此制件適合用沖孔、落料沖裁工藝生產(chǎn)。設(shè)計這套模具首先分析材料是不是適合沖裁，選用沖裁工藝是否經(jīng)濟，是不是需要后續(xù)工序，如校平、整形等，然后計算沖壓力選定壓力機，最后確定模具的結(jié)構(gòu)和工作零件的結(jié)構(gòu)，并計算其工作零件的尺寸，其他的一些零件則在設(shè)計的時候盡量選用標準件，節(jié)約模具的制造成本，這些前提條件做好后,繪制模具總裝圖和零件圖，編寫總裝過程和零件的加工工藝規(guī)程。關(guān)鍵詞：墊片；沖孔；落料；沖裁；沖壓力；壓力機；模具結(jié)構(gòu)；標準件；工藝規(guī)程；總裝過程；1 前言 模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)部門極其重要的工藝裝備。模具作為現(xiàn)代制造工業(yè)的基本工藝裝備之一，對產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量有著非常重要的作用，其制造技術(shù)水平可衡量一個國家的產(chǎn)品制造水平。沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具不是一般的工藝裝備，而是技術(shù)密集型的產(chǎn)品，工業(yè)發(fā)達國家把模具作為機械制造方面的高科技產(chǎn)品來對待。他們認為：“模具是發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“模具是一個企業(yè)的心臟”；“模具是富裕社會的一種動力”。 隨著我國與世貿(mào)組織的進一步合作，經(jīng)濟的全球化，模具工業(yè)的地位也越來越重要。要發(fā)展我國模具工業(yè)，模具技術(shù)可以引進，但模具技能人才難以引進。近年來，由于工業(yè)發(fā)達國家的人工費用增加模具生產(chǎn)有向東南亞國家轉(zhuǎn)移的趨勢。本國的生產(chǎn)以高、精模具為主，需要人工勞動量大的模具則依靠進口解決。以模具出口大國日本為例，其1980年模具進口額為24.98億日元，至1989年已上升到133.32億日元，十年間提高了5.3倍。由此可見,中低檔模具的國際市場潛力十分巨大，只要我國模具的質(zhì)量能有提高，交貨期能有保證,模具出口的前景是十分樂觀的。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進展和突破，技術(shù)的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟增長的重要因素。市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn)品越來越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展。為了保持和加強產(chǎn)品在市場上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期，生產(chǎn)周期越來越短，于是對制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝設(shè)備-模具的要求越來越苛刻。模具是一種技術(shù)密集，資金密集型的產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟中的地位非常重要。此畢業(yè)設(shè)計說明書內(nèi)容共5章，主要為零件圖的分析沖壓工藝設(shè)計、沖壓模具設(shè)計、沖壓模具制造、模具的工作原理與使用維護、設(shè)計總結(jié)等內(nèi)容，在完成這些任務的過程中，我們會翻閱很多有關(guān)此類書籍，如：公差與配合、沖壓模具典型結(jié)構(gòu)圖例、課程設(shè)計指導書、冷沖壓工藝及模具設(shè)計、模具工手冊、模具制造工藝學、模具制造技能、制圖基礎(chǔ)等內(nèi)容。從中我們進一步系統(tǒng)的學習和溫習了大學三年所學的專業(yè)知識和理論與實踐相結(jié)合的內(nèi)容。此次畢業(yè)設(shè)計的目的如下：（1） 綜合運用和鞏固本課程及有關(guān)課程的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，培養(yǎng)學生從事沖壓模具設(shè)計與制造的初步能力，為以后實際工作打下良好的基礎(chǔ)。（2） 培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，學生能全面理解和掌握沖壓工藝、模具設(shè)計、模具制造等內(nèi)容；能夠掌握沖壓工藝與模具設(shè)計的基本方法和步驟，模具零件的常用加工方法及工藝規(guī)程編制，模具裝配工藝制造；能夠獨立解決在制定沖壓工藝規(guī)程，設(shè)計沖模結(jié)構(gòu)，編制模具零件加工工藝規(guī)程中出現(xiàn)的問題；而且會查閱技術(shù)文獻和資料，以完成從事沖壓技術(shù)工作的人員在模具設(shè)計與制造方面所必須具備的基本技能訓練。（3） 培養(yǎng)我們認真負責，踏實細致的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，強化質(zhì)量意識和時間觀念，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。由于本人設(shè)計水平有限，必然在設(shè)計中仍有很多缺點和錯誤，敬請老師們批評指正。2 零件圖的分析2.1零件的工功用與經(jīng)濟性分析 功用 ：墊片通常用于電子儀器,模具制造,精密機械,五金零件,機械零件,沖壓件,小五金制造,電機調(diào)整。模具維修,模具測量間隙和因機械老化時出現(xiàn)晃動,搖擺及不穩(wěn)定現(xiàn)象時,可采用本產(chǎn)品來解決機臺維修問題。經(jīng)濟性：價格便宜、通用性廣泛、易加工、互換性好2.2零件沖壓工藝性分析2.2.1 結(jié)構(gòu)形狀與尺寸零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，對沖裁加工較為有利。零件中有兩個圓孔，孔的最小尺寸為16mm，滿足沖裁最小孔徑1.0t=1.5mm的要求。另外，經(jīng)計算孔距零件外形之間的最小孔邊距為8mm，滿足沖裁件最小孔邊距1.5t=2.25mm的要求。所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。尺寸精度：零件圖上未標注公差的尺寸屬于自由尺寸，可按it14級確定工件尺寸的公差。查公差表1-2可得各尺寸公差為：零件外形：960-0.87mm 外半圓：r160-0.43圓孔：mm孔心距：960.87mm2.2.2 精度與表面粗糙度此零件沒有嚴格的尺寸精度及表面粗糙度要求，所以加工此零件時，模具結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。2.2.3 材料： 零件材料為10鋼屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，其化學成分:c%:0.07-0.13;si%:0.17-0.37;mn：0.35-0.65；p0.035；s0.035；cr0.3；ni0.25；cu0.25；抗拉強度rm335mpa；屈服強度rel205mpa；延伸a31%，面縮z55%綜上所述，此件適合沖裁。3沖壓工藝設(shè)計3.1沖壓工藝方案的確定3.1.1沖壓工序性質(zhì)與數(shù)量的確定：該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比制造更加復雜。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導i，模具制造、裝配較復合模略復雜。所以，比較三個方案欲采用方案二生產(chǎn)。現(xiàn)對復合模中凸凹模壁厚進行校核，當材料厚度為1.5mm時，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表2-48，得凸凹模最小壁厚為2.3mm，現(xiàn)零件上的最小孔邊距為8mm，所以可以采用復合模生產(chǎn)，即采用方案二。3.2 沖壓工藝參數(shù)的計算3.2.1工序尺寸的計算： 坯料尺寸計算： 如零件圖所得，坯料展開尺寸就是如圖樣所示的坯料尺寸，所以坯料總尺寸的長乘寬等于128mm32mm。3.2.2排樣設(shè)計與下料方式的確定：有零件圖可知，坯料形狀為矩形，所以采用單排最合適。查表313可得取搭邊a=3.0mm,a1=3.0mm。條料寬度b=128+23.0=134mm。查表315得：步距s=32+2.0=34mm。方案一：對比橫縱裁的利用率： b=134mm ；a=34mm下料方法條料數(shù)或沒條件數(shù)板料長度a/m條料數(shù)或沒條件數(shù)板料寬度b/m22.533.50.811.21.5橫裁條料數(shù)a/b14.9218.6622.3926.12每條件數(shù)b/a23.5329.4135.2944.11縱裁每條件數(shù)a/a58.8273.5388.23102.94條料數(shù)b/b5.977.468.9611.19由上表可得：3.5m1.5m橫裁；3m1.5m縱裁。橫=2644（13434）/35001500=99.28縱=8811（13434）/30001500=98.01由上計算可得：最佳方法是橫裁；即：n=2644=1144件方案二：聯(lián)合裁選取3.5m1.5m的板材；先橫裁20條后再縱裁：縱裁部分m=11 每條件數(shù)為3500-20134/34=24件故縱裁部分的件數(shù)為：n1=1124=264件橫裁部分：n=44，m=20n2=4420=880件n= n1+n2=880+264=1144件橫裁與聯(lián)合裁的成品總件數(shù)相同，經(jīng)方案一與方案二相對比，簡易可行的方案為：橫裁。3.2.3 各工序沖壓力的計算與沖壓設(shè)備的選擇 （1） 沖壓力計算可知沖裁力基本計算公式為此例中零件的外形周長為296.48mm，內(nèi)形周長為50.24mm.材料厚度1.5mm，10鋼的抗剪強度t=245mpa343mpa,取t=300mpa，則沖裁該零件所需沖裁力為落料力為 沖孔力為 沖裁力 p=pl + pc = 156kn模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以所需卸料力p1和推件力p2為卸料力：由查表可知k1=0.04 推件力：由查表可知k2=0.055頂件力：由查表可知k3=0.06 p3=k3p=0.06156kn=9.36kn則零件所需的沖壓力為（ 2 ）沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)沖壓力的大小，選取開式固定臺壓力機jh2145，其中主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：160kn滑塊行程：70mm最大閉合高度：220mm閉合高度調(diào)節(jié)量：60mm滑塊中心線到床身距離：160mm工作臺尺寸：450mm300mm工作臺孔尺寸：220mm110mm 模柄孔尺寸：40mm60mm臺板厚度：60mm3.3沖壓工藝規(guī)程的編制該沖件鈑金沖壓工藝卡片見表2-3。表2-3 墊片鈑金沖壓工藝卡（廠名）鈑金沖壓工藝卡產(chǎn)品型號零部件名稱墊片共 1 頁產(chǎn)品名稱零部件型號第 1 頁材料牌號及規(guī)格材料技術(shù)要求坯料尺寸每個坯料可制零件數(shù)毛坯重量輔助材料10鋼35001500條料1.513415001144件工序號工序名稱工序內(nèi)容加工簡圖設(shè)備工藝裝備工時0下料剪板13415001沖孔落料沖2-16孔160kn落料沖孔復合模2檢驗按零件圖樣檢驗繪制（日期）審核（日期）會簽（日期）標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期4、沖壓模具設(shè)計4.1 模具類型和結(jié)構(gòu)形式的確定4.1.1 模具結(jié)構(gòu)類型的確定該模采用復合模結(jié)構(gòu)，采用倒裝式復合模，則沖孔廢料在凹模下面、制件、落料廢料均落在凹模表面，同時，由制件功能可知，其平直度要求不是非常高，無需采用上、下壓料機構(gòu)。4.1.2 工件的定位方式的確定為保證制件較高的位置公差，上、下模之間采用后側(cè)導柱，導套的精確導向定位（標準模架），各個工作零件的安裝位置要求較高，主要靠加工精度保證。 4.1.3 卸料與出件方式的確定 條料采用手動送料，進入模具內(nèi)靠導料銷保證送進方向，擋料銷保證定距精度。沖裁完成后，沖孔廢料由漏料孔從下模漏出，制件則由上模的剛性頂件裝置頂出落在下模表面。落料廢料再由安裝于下模的彈性卸料裝置從凸凹模剝落。另外，通過設(shè)計夾板來解決由于凸模過長而導致的強度不夠的問題，落料凹模以銷釘、螺釘緊固的方式安裝在夾板上。4.1.4 模架類型及模具組合形式的確定準模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應首先計算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的計算公式得，凹模高度，凹模壁。所以，凹模的長為，凹模的寬度為。因此選用后側(cè)導柱窄型模座， （gb/t2851.3-1990）。凹模周邊 l=250mm b=80 mm閉合高度 ：170-240mm上模座：2508045mm gb/t2855.7下模座：2508050mm gb/t2855.8導柱：a 32160mm (左) gb/t2861.1 a 32160mm (右) gb/t2681.1導套：b 3210543 (左) gb/t2861.6 b 3210543 (右) gb/t2861.6模柄：本裝置采用壓入式模柄，a32x95 材料 q235 標準 jb/t7646.1模具組合形式的確定: 采用倒裝式復合模4.2 模具零件的設(shè)計與選用4.2.1 工作零件的設(shè)計（1）凸、凹模間隙的確定根據(jù)材料厚度，查沖裁模初始雙面間隙z，得到凸、凹模最小間隙zmin=0.075mm，最大間隙zmax=0.105mm 。2）凸、凹模工作尺寸的計算根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。（1）落料件尺寸的基本計算公式為尺寸1280-0.87mm，可查得凸、凹模最小間隙zmin=0.075mm，最大間隙zmax=0.105mm，凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。將以上各值代入校驗是否成立，經(jīng)校驗，不等式成立，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。即 （2）沖孔基本公式為尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗算，滿足不等式，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計算時沖裁間隙減半，得 （4） 中心距： 尺寸940.1mm3）模具壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點，為了制件能被模具平穩(wěn)的沖裁，減少導向件的磨損，提高模具及壓力機壽命，應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合。根據(jù)制件的外形結(jié)構(gòu)及尺寸可知，之間左右、前后對稱，所以模具壓力中心定為沖件輪廓圓形幾何中心，但如果壓力機中心與模柄中心線不重合，壓力中心的偏離不能超出所選壓力機模柄半徑的允許范圍。4）凸模結(jié)構(gòu)型式及尺寸的確定 通過前面的工藝分析，我們知道，該制件上包括2個r16圓孔,通過標準圓凸模和凸模組合體來完成本工序的設(shè)計。由于沖裁形狀較為復雜，所以采用，淬硬hrc5862.標準圓凸模下圖為r1.7的標準圓凸模。圖為 標準圓凸模凸模尺寸:凸模長度:l凸=h1+h2+h=65其中:hl-凸模固定板厚 h2一凹模厚 h附加長度（14）5）凹模結(jié)構(gòu)型式及尺寸的確定根據(jù)零件圖形，采用整體式凹模凹模高度和壁厚的計算公式得，凹模高度，凹模壁。所以，凹模的總長為（取250mm），凹模的寬度為根據(jù)設(shè)計尺寸，按沖模標準確定凹模外形尺寸為：25080264.2.2 定位零件的設(shè)計與選用該零件用兩個導料銷，一個擋料銷定位，都可用標準件gb/t2866-811-28，規(guī)格為820。選用一個短定位銷，可用標準件gb/t119-1986,規(guī)格為850。 4.2.3 卸料與出件裝置的設(shè)計 1）卸料裝置設(shè)計卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為18mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045hrc。彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下：（1）確定橡膠的自由高.卸料裝置中彈性元件的計算模具采用彈性卸料裝置，度 由以上兩個公式，取。（2）確定橡膠的橫截面積查得矩形橡膠在預壓量為10%15%時的單位壓力為0.78mpa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸根據(jù)零件的形狀特點，橡膠墊的外形應為矩形，中間開有矩形孔以避讓凸模。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為101 mm73mm，外形暫定一邊長為175mm，則另一邊長b為（4）校核橡膠的自由高度橡膠墊的預壓縮量是自由高度的（0.10.15）倍，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為460.15x46 =39mm。2）推件裝置設(shè)計選用推件塊和帶螺紋的推桿。推件塊的周界尺寸與凹模內(nèi)部的周界尺寸相同，厚度為12mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為5055hrc。帶肩推桿查表gb/t2870-81材料為45號鋼，淬火硬度為4348hrc推桿查表gb/t119-1986材料為45號鋼，淬火硬度為4348hrc 3）頂件裝置設(shè)計 根據(jù)設(shè)計指導，該模具需要頂件裝置 ，選用10mm130 mm 的帶肩打桿4.2.4 支承固定零件的設(shè)計與選用 （1）凸（凹）模固定板凸模固定板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為25mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045hrc。凸凹模固定板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為20 mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045hrc。（2）墊板墊板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為6mm。采用45鋼制造，淬火硬度為5065hrc。 （4）模柄根據(jù)沖壓設(shè)備的模柄孔尺寸：40 mm60 mm。查表jb/t7646.3。得到模柄的尺寸為40 mm100 mm。 模柄的材料為：q2354.2.5 模架及其零件的選用該模具采用滑動導向后側(cè)導柱模架，這種模架的導柱在模具后側(cè)位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇 模架規(guī)格。導柱d/mml/mm分別為32x160，32x160（gb/t2861.1）；導套d/mml/mmd/mm分別為3210543（gb/t2861.6），3210543。上模座厚度h上模取45mm(gb/t2855.7)，上模墊板厚度h墊取6mm，下模座厚度h下模取50mm(gb/t gb/t2855.8) 。4.2.6 緊固件的選用1）.卸料螺釘?shù)倪x用查jb/t7650.6-1994得，卸料板上設(shè)置4個內(nèi)六角螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為m885mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。查gb/t70.1-2000得，上模座設(shè)置4個內(nèi)六角螺釘，選擇m8x80mm查gb/t70.1-2000得，下模座設(shè)置4個內(nèi)六角螺釘，選擇m8x50mm查gb/t70.1-2000得，模柄設(shè)置4個內(nèi)六角螺釘，選擇m8x30mm4.3 模具圖樣的繪制及壓力機校核4.3.1 模具裝配圖的繪制4.3.2 模具零件圖的繪制4.3.3 壓力機技術(shù)參數(shù)的校核（1） 模具閉合高度的校核： h閉=h上模h墊h凸固定h凹th卸h橡膠h凸凹h下模=（456252