電動機主極沖片倒裝沖裁模設計論文

吉林化工學院 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 中文題目 外文題目 性 質 : 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文 教 學 院 專業(yè)班級 學生姓名 學生學號 指導教師 年 月 日 II 電動機主極沖片倒裝沖裁模設計 A motor-flip-stamping die design 學生學號： 04410233 學生姓名： 專業(yè)班級： 機自 0402 指導教師： 起止日期： 2008.3.21 2008.6.25 吉 林 化 工 學 院 Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 1 目 錄 目 錄 摘 要 ABSTRACT . 1.緒論 .4 1.1沖壓模具發(fā)展 現 狀 .4 1.2當前沖壓模具發(fā)展呈現的三大特點 . .5 1.3本次設計的意義 .6 2.模具的結構形式的確定 .8 2.1沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 8 2.1.1材料分析 .8 2.1.2沖裁件的結構工藝性 .8 2.2 模具簡圖 .11 2.3 排樣圖的設計及材料利用率的計算 11 2.3搭邊的選取 .12 2.3.4 材料利用率計算 .17 2.4 沖裁工藝力的計算 .18 2.4.1沖裁力的計算 .18 2.4.2沖壓壓力中心 .21 2.5沖壓設備類型的選 擇 .21 2.6確定設備的規(guī)格 .19 3.沖裁模工作部分設計計算 .24 3.1沖裁間隙 .24 3.1.1對沖裁件質量的響 .24 3.1.2 對模具壽命的影響 .25 3.1.3 對沖裁力、卸料力的影響 .26 3.2合理間隙的選用 .26 3.3 模具刃口尺寸的計算 .28 3.3.1沖孔部分刃口設計計算 .29 3.3.2落料部分刃口設計計算 . .30 4.主要零部件設計 .32 4.1凹模的設計 .32 4.1.1凹模的選擇 .32 4.1.2落料凹模外形和尺寸的確定 .33 4.1.3落料凹模強度校驗 . .34 4.1.4凸凹模外形和尺寸的確定 . . .34 4.1.5孔心距的計算 . . 33 4.2沖孔凸模 . . 36 4.2.1沖孔凸模的固定形式 . .36 4.2.2沖孔凸模長度的確定 . .36 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 2 4.2.3沖小孔凸模強度校核 .36 4.2.4 沖孔凸模的結構 .38 5.標準件的選擇 .36 5.1模架及模柄的選擇 .36 5.2凸模固定板及墊板的選擇 .37 5.3 導料銷的選擇 .38 5.4模具閉合高度的校核 .38 5.5 導柱、導套的選擇 . 39 5.6推桿的選擇 .39 5.7擋料銷的選擇 .40 5.8螺釘及銷釘的選擇 .40 6.模具圖的繪制 .41 結 論 .42 參考文獻 . 4 3 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 3 摘 要 本次設計了一套沖孔落料的模具。經過查閱資料，首先要對零件進行工藝分析，經過工藝分析和對比，采用沖孔落料工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定壓力機的型號。分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設計的模具。 獲 得 要 設計的模具類型后將模具的各工作零部件設計過程表達出來。在 設計說明書 中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展狀況，說明了沖壓模具的重要性與本次設計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。 第二部分，對零件排樣圖的設計，完成了材料利用率的計算。再進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設計計算，對選擇沖壓設備提供依據。最后 是 主要零部件的設計和標準件的選擇，為本次設計模具的繪制和模具的成形提供依據，以及為裝配圖各尺寸提供依據。通過前面的設計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 本次設計闡述了沖壓倒裝 沖裁 模的結構設計及工作過程。本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，提高了產品質量和生產效率，降低勞動強度和生產成本。 關鍵字 ： 沖壓； 倒裝沖裁 ；復合模；模具結構 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 4 ABSTRACT This design carries on blanking , the piercing progressive dies design.The article has briefly outlined the press die at present development condition and the tendency.It has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product.According to general step which the press die designs, calculated and has designed on this set of mold main spare part, for example: The punch, the matrix, the punch plate, the backing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on.The die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipment.In the design has carries on the essential examination computation to the working elements and the press specification.In addition, this die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin.The mold piercing and blanking punch are fixed with the different plates separately in order to coordinate the gap cenveniently； The piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.Fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.This structure may guarantee the die move reliably and the request of mass production. Key Words: dies； inverted blanking dies ； compound dies ； mold structure spress mold； standard die sets； press equipment； examinatton； piercing ； blanking 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 5 第一章 緒 論 汽車舉升機是現代汽車維修作業(yè)中必不可少的設備，它的主要作用就是為發(fā)動機、底盤、變速器等養(yǎng)護和維修提供方便。舉升機的從上世紀 20 年代開始使用，發(fā)展至今經歷了許多的變化改進，種 類也比較多，一般有柱式、剪式，其驅動方式有鏈條傳動，液壓傳動，氣壓傳動等。本章就從舉升機的產生、發(fā)展以及制造工藝等方面進行簡單的介紹。 1.1 沖壓模具的發(fā)展現狀 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現和發(fā)展方向如下。 (1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯 料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（ FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展 方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達 IT1617 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意 義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE 技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。 (2.)沖模 是實現沖壓生產的基本條件 .在沖模的設計制造上 ,目前正朝著以下兩方面發(fā)展 :一方面 ,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 6 CAD/CAM 技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 精密、高效的多工位及多 功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前， 50 個工位以上的級進模進距精度可達到 2 微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達 2 5 微米，進距精度 23 微米，總壽命達 1 億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、 制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為 1500040000r/min） ,加工精度一般可達 10微米，最好的表面粗糙度 Ra 1 微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工 件只升高 3 攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現硬材料（ 60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、 CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程 度，目前切割速度已達到300mm 2 /min,加工精度可達 1.5 微米，表面粗糙度達 Ra=010.2 微米 ；精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術 ；模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展 ,現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外 ,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（ RPM）與樹脂澆注技術在快速經 濟制模技術中得到了成功的應用。利用 RPM 技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“ M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造 SSM和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。 (3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 7 向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子 沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達 97%；公稱壓力為250KN 的高速壓力機的滑塊行程次數已達 2000 次 /min 以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的 2000KN“沖壓中心”采用 CNC 控制，只需 5min 時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作；美國惠特尼公司生產的 CNC 金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數量為普通壓力機的 410 倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品 質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、 CNC 萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（ FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。 FMS 系統(tǒng)以數控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現 24 小時無人控制生產。同時 ，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。 (4)沖壓標準化及專業(yè)化生產方面 模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達 70%80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均 從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現在標準化程度還不高（一般在 40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數標準件廠家未形成規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。 另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 8 第 2章 模具的結構形式的確定 2.1 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 2.1.1 工藝分析 圖 2-1 零件圖 如圖 2.1 所示工件只有落料和沖孔兩道工序。材料為 10#鋼板，厚度為 1.5mm，工件的結構看似復雜，其實外形關于 y軸基本對稱。有一個長為 38.88 1.00高為25.8 084.00的矩形孔，最小壁厚為 7mm，完全可以以滿足設計要求。工件要求毛刺高度不大于 0.05mm，精度可取 IT9 級 ,采用普通沖裁即可。 2.1.2 方案確定 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以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。 方案二：沖孔 -落料級進沖壓。采用級近模生產。 方案三：落料 -沖孔復合沖壓。采用復合模生產。 方案一模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生 產效率低，難以滿足大批量生產的要求。方案二只需一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。但是比簡單你模具制造麻煩。成本也高。方案三也只需一副模具，工件的精吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 9 度及生產效率都較高，且由工件最小壁厚為 7mm遠大于凹凸模許用最小壁厚 3.2mm。該模具與級進模具相比制造簡單；與簡單工序模具相比可以滿足精度及大批量生產的要求。 通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案三為佳。 零件結構的工藝性分析：該零件形狀簡單，結構符合沖裁工藝性要求。只需要一次落料即可，故采用復合倒裝模具進行加工。 2.2 模具 結構形式的確定 復合模有兩種結構形式，正裝式和倒裝式復合模。考慮到工件成形后，如何脫模方便。正裝式復合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，給取出工件帶來不變。倒裝式復合模成形后工件留在上模，只需在上模裝一推出裝置，借助模具的復合力就可以輕松的將工件給卸下來。這樣即能提高生產率又能保證安全。如凸凹模較大，可直接將凹凸模固定在底座上從而省去固定板。綜上考慮，該套模具采用倒裝式復合模更加合理。即凹模在上、下面采用一凸凹模與之配合。 2.3 定位方式的選擇 由于該套模具設計的是工人送料，所以必須采用擋料裝置用以保 持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。采用圓柱擋料銷因為其結構簡單，使用方便。 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷；控制條料的送進步距。采用彈簧彈頂的活動擋料銷來定步距。而第一件的沖壓位置因為條料有一定的余量，可以操作工人目測來確定。 2.4 卸料 .出件方式的選擇 根據模具沖裁的運動特點，該模具采用彈性卸料方式比較方便 .因為工件料厚為1.5mm，推件力不是太大，用彈性裝置取出工件完全滿足要求。因此，采用彈性卸料方式。 2.5 導向方式的選擇 為了提高模具的壽命和工件的質量，方便安裝調試，模具須使用 導向裝置。常用導向裝置有導板式和導柱式。導向模要比無導向模的精度，壽命，使用安裝，操作安全方面要好一些。一般適用于形狀較簡單尺寸不大的沖壓件。 沖壓加工零件形狀復雜時，導板加工困難，為了避免熱處理變形，現場不進行熱處理，所以其耐磨性能差，實際上很難達到和保持可靠與穩(wěn)定的導向精度。因此，實際生產中常采用導柱，導套的方式導向。 2.6 材料分析 由 表 1-3可得 ， 10#鋼板，抗剪強度 =255Mpa，斷后伸長率 35%，此材料具有良好的塑性級較高的彈性，沖裁性較好，可以沖裁加工 。 2.7 沖裁件的結構工藝性 零件結 構的工藝性分析：該零件形狀簡單，結構符合沖裁工藝性要求。 沖孔的最小尺寸與孔的形狀，板材力學性能有關，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 10 應太小。沖孔的最小尺寸取決于材料性能，凸模的強度和模具結構等。根據沖壓模具 設計簡明手冊 P7 表 2-2 可 查得圓形孔最小值為： d=1.3t=1.3X1.5=1.95mm 4所以滿足工藝性要求。 沖裁件孔與孔之間 :孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質量的制約 ,其值不應過小 ,一般要求 a 2t，但不得小于 3-4mm 必要時可取a=(1-5)t。 所以由沖件圖可知 :A=7.5 2x1.5=3 滿足要求 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 11 第三章 主要設計計算 3.1 排樣圖的設計及計算 3.1.1 排樣方法的確定 排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。根據工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到的；但能夠采用有廢料和少廢料的排樣方法 .。經過多次排樣計算粗畫排樣圖，如圖 3-1 所示： 圖 3-1 排樣草圖 3.1.2 確定搭邊值 根據料厚 1.5 mm，查表可得最小的搭邊值： 工件間： mm 側面 ： 2.5mm 由于工件在沖壓過程中，必須兩邊設置壓邊值。故工件側面可取 3mm。由此可確定條料步距： 步距： 67.7 mm 寬度： 266.7+3+3=272.7mm 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 12 3.1.3 畫出排樣圖 圖 3-2 排樣圖 3.2 沖裁壓力的計算 3.2.1 沖壓力的計算 該倒裝復合沖裁模具，采用彈性卸料和下料方式。沖裁力的大小，主要與材料的性質，厚度和沖件分離的輪廓長度有關。工件圖及其 尺寸見圖 3-3: 材料的抗剪強度 ，可查表得出 :2380 mmN。 1.落料力 1F = 1L t =680.06 1.5 380 =387.6 N310 1L =(23+9.1+9.8) 06.6 8 02 0 042.5184.572262 3 52 2.沖孔力 2F = 2L t =128.36 N3102.733805.1 2L = 38.38( +25.8) 36.1282 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 3-3 工件圖 3.2.2 落料時卸料力 缷F=缷K 1F 查表得 : 缷K=0.025 故 缷F= N33 109 . 7)N106.387025.0( 3.2.3 沖孔時的推件力 圖 3-4 柱形刃口 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 14 2n FKF 推推 取如圖 3-4 所示的凹模刃口尺寸， h=10mm，則 n=h/t=10/1.5 7 個 查表得： 05.0推K 故 NNF 33 106.25)102.7305.07( 推 總沖壓力：推缷總 FFFFF 21= NN 33 101.49610)6.257.92.736.387( 3.3 沖裁壓力中心的確定 沖裁模的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。沖壓時，模具的壓力中心一定要與沖床滑塊的中心線重合。否則滑塊就會承受偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導致沖床滑塊與導軌和模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以在設計模具時，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑塊中心重合。 零件如圖 3-3 所示，左右對稱 (即 X 方向 )。要 解決的是 Y 軸法相的壓力中心的問題。根據與牽引電機廠工程師的論證，針對此零件得出完全可以避免繁瑣的計算壓力中心的過程?？梢詰{借經驗法找到壓力中心，經驗證 ,完全是切實可行的，尋找壓力中心的經驗法現述如下： 如圖 3-5 壓力中心示圖 如圖 3-5 所示，此零件關于 X 軸對稱， Y 軸方向可以把零件下沿的 A.B 兩點連接起來可以測得從零件上沿至此直線的垂直距離為 72.17mm，因此可以近似得到 水平吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 15 中心線距離零件上沿 36mm，由此，零件中心可以確定。 3.4 刃口尺寸的計算 3.4.1 沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊間隙用 Z/2 表示，雙邊間隙用 Z 表示。如圖 3-6 所示。 圖 3-6 沖裁間隙 1. 間隙對沖裁力的影響 ： 試驗證實，隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但當單面間隙介于材料厚度的 5一 20范圍內時沖裁力的降低不超過 5一 l0。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不 是 很大。 2. 間隙對卸料力、推件力的影響 ： 間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著 。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當單面間隙增大到材料厚度的 15一 25時，卸料力幾乎降到零。但間隙繼續(xù)增大會時毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大 。 3. 合理間隙值的確定： 間隙的選取要使沖裁達到較好的斷面質量、較高的尺寸精度，較小的沖裁力，較高的模具壽命。合理間隙指一個范圍值，最大合理間隙，最小合理間隙。間隙的確定是綜合考慮上述各個因素的影響，選擇一個適當的問隙范圍作為合理間隙。其上限為最大合理聞隙，下限為最小合理間隙 ，即合理間隙指的是一個范圍值。在其體設計模具時 ，根據工件和生產上的 具體要求可按下列原則進行選?。?(l)當工件的斷面質量沒有嚴格要求時，為了提高模具壽命和減小沖裁力，可以選擇較大間隙值。 (2)當工件斷面質量及制造公差要求較高時應選擇較小間隙值。 (3)計算沖裁模刃口尺寸時 ,考慮到模具在使用過程中的磨損會使刃口間隙增大 ,應當按 Zmin 值來計算。 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 16 4. 確定合理間隙的方法： 常用的方法：計算法、經驗法、查表法。 3.4.2 刃口加工方法的確定 1. 凹凸模刃口尺寸計算原則： 在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需考慮下列原則： （ 1） 落料件尺寸由凹模尺寸決定。故設計 落料精度時，以凹模為基準，間隙取 在 凸模上；考慮到沖裁中凸、凹模的磨損，設計時，凹?；境叽鐟≈萍叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔時，凸?；境叽鐒t應取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣，在凸、凹磨損到一定的程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 （ 2） 確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口尺寸精度要求過高（即制造公差過?。瑫鼓＞咧圃炖щy，增加成本，延長生產周期；如果對刃口尺寸精度要求過低（即制造精度公差過大），則生產出來的制件可能不合格，會使模具 的壽命降低。若制件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準 “ 非配合尺寸的公差數值 ” IT14 級處理 ， 沖模則可按 IT11 級制造；對于圓形件，一般可按 IT7IT6J級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按 “ 入體 ” 原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 b 載荷 Q 的作用線到上平板左鉸支點 M 的水平距離。 2. 凸模與凹模配合加工 凸、凹模制造有兩種方法：分開加工和配合加工。因配合加工容易保證間隙，還可放大模具的制造公差，故目前工廠一般使用這種方法。采用配合加工法，必須對沖裁件的尺寸磨 損類型加以判斷，以選擇相應的計算公式進行計算。模具刃口尺寸磨損后變化有 3 種情況：減小、增大或不變。要自動地判斷出模具刃口尺寸的磨損類型，就需要對沖裁件幾何形狀進行分析。在沖裁模中，一般落料尺寸以凹模為準、沖孔尺寸以凸模為準，根據凹模磨損后向外擴展，凸模磨損后向內縮小的特點，計算出凹模外等距線、凸模內等距線，可得到偏移后的幾何圖形 。 配合加工方法是：先按零件的尺寸和公差，計算出沖孔凸?；蚵淞习寄５某叽?，并制造出來，然后以此為基準件，配置沖孔熬凹模或落料凸模，只需要保證最小間隙即可。其計算方法如下： 1) 落料 :設計 零件尺寸為_D，則 凹凹 )( XDD 式中： 凹D -落料凹模刃口尺寸 (mm)； 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 17 凸D-凸模刃口尺寸 (mm)，按凹模尺寸配置 ,留雙邊間隙 minZ； 凹-落料凹模制造公差 ,取值 /4； -零件公差 (mm)； X-磨損系數。 2)沖孔 :設零件尺寸為 d,則凹凹凸 )X(dd 式中： 凸d- -落料凹模刃口尺寸 (mm)； 凹d-凸模刃口尺寸 (mm),按凹模尺寸配置 ,留雙邊間隙 minZ ； 凸-落料凹模制造公差 ,取值 /4； -零件公差 (mm)； X-磨損系數。 配制法的特點是：模具的最小間隙在配制中得到保證，因此不需要用公式凸+凹 maxZ- minZ 來進行校核，從而可以放寬基準件的制造公差，使其加工簡單容易。由此，圖紙上只需標注基準件的尺寸及其公差，配合件僅注基本尺寸，并注明與基準件配制及應保證的間隙值。 3.4.3 刃口尺寸的確定 根據零件形狀，為保證沖裁間隙及模具加工制造的方便，須采用配合加工法。把模具尺寸劃分成三種并分別計算。 圖 3-7 零件圖 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 18 如圖所示，可分別以沖孔和落料兩種情況考慮。 1. 沖孔 : 沖孔時應以凸 模為基準件 配作凹模， 分析凸模 刃口尺寸得 到兩尺寸084.001.00 8.2538 和 均為在刃口磨損后減小的尺寸，記作 凸凸 和 21 BB ，以公式： 04)( XBB凸進行計算 .其中： -工件的制造公差 (mm) X-因數 ,由表查出此處均取 1. 故 041)( XBB 凸= 0025.038 0 02.004288.25)( XBB 凸 2. 落料 落料以凹模為基準件配做凹模，未標注公差的尺寸按 IT9 級精度選取，此凹模尺寸分類如圖 3-8 所示： C2A4C1A 2A 1A5A 1c 3 圖 3-8 落料凹模尺寸分類 1) 凹模磨損后，尺寸51 AA增大，可以按公式 40)( XAA凹 計算凹模尺寸，其中： -工件的制造公差 (mm) X-因數 ,由表查出此處均取 1. 未標注公差的尺寸可由標準公差數值表選配公差 ,尺寸整理如下： 0 0 6 3.050 0 4 3.040 13.030 1 1 5.020 2.01 20,5.9,7.266,1.238,200 AAAAA 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 19 故，凹模尺寸計算如下： 4011 )( XAA 凹 = 05.004 2.00 85.199)2.01200( , 4022 )( XAA 凹 = 028.004115.00 238)115.011.238( 4033 )( XAA 凹 = 03.004043.00 6.266)13.017.266( ， 4042 )( XAA 凹 = 01.0040 4 3.00 5.9)043.015.9( , 4052 )( XAA 凹 = 0 1 5.0040 6 3.00 20)063.0120( . 2) 凹模磨損后 ,尺寸 B 減小 .由標準公差數值表為尺寸 B 配公差后為 13.0064.269 可按公式04)( XBB 凹計算凹模尺寸 (其中 :X,可取值 1)。 04)( XBB 凹 0 03.00472.269)13.0164.269( 3) 凹模磨損后，尺寸31 CC 不變，尺寸公差化作 C 的形式 ,，則可按公式4 CC凹計算此類凹模尺寸，其中： -工件的制造公差 (mm)； 未標注公差的尺寸可由標注公差數值表選配公差 ,尺寸整理如下： 115.0201,073.03.42,063.020 321 ACC 故 ,凹模尺寸計算如下： 015.0204063.0204 11 CC 凹 018.03.424072.03.424 22 CC 凹 028.02014115.02014 33 CC 凹 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 20 第四章 主要零部件的設計 4.1 工作零部件的結構設計 4.1.1 落料凹模 凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數控線切割機床即可一次成型，安排凹模在模架上的位置時，要依據壓力中心的數據，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸計算如下： 1. 凹模厚度 : 凹模厚度可按經驗公式 H=KB 進行計算，其中： b-凹?？椎淖畲髮挾?(mm),此處為 266.7mm； K-因數 ,由料厚及孔寬度 b 決定 ,由表查得此處 K 取 0.13； H-凹模厚度 (mm)； c-凹模壁厚 ,由公式 c=1.3H 計算 . H=KB=0.13 mmmm 356.347.2 6 6 c=1.3H= 406.343.1 由以上計算 ,取凹模厚度 H=35mm壁厚 c=40mm 3. 凹模長度 ,寬度 : 由以上計算得到的凹模壁厚及零件尺寸可確定模具寬度和長度 ,其計算結果如下 :凹模長度 : mmcbB 7.3464027.2662 凹模寬度 : mmcL 17.15280217.7221 (送料方向 ) 根據工件圖樣 ,在分析受力情況及保證壁厚強度的前提下 ,取凹模長度為350mm,寬度為 150mm,所以凹模輪廓尺寸為 mmmmmm 35150350 詳見下圖4-1 所示 : 4. 卸料板 卸料板在無特殊要求的情況下 ,壁厚可取 10-20mm,針對此模具此處取厚度為15mm.上卸料板的外形尺寸與沖裁件相同 ,下卸料板外形尺寸為 : mmmmmm 35150350 . 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 21 圖 4-1 凹模大體尺寸 4.1.2 沖孔凸模 沖孔凸模采用固定板固定于上托 ,其結構如圖 4-2 所示 ,凸模與固定板緊密配合 ,上端帶臺肩 ,以防拉下 .上托的厚度根據經驗公式 H托=0.7H mm25357.0 凹 凸模的長度是固定板厚度與凹模厚度之和 ,凸模在沖裁時進入凸凹不的深度由安裝模具的工人能由需求適當調配 .因此凸模長度為 : mm603525 凸L 由于該凸模不屬于細長類型且為卸料板導向凸模 ,不易變形彎曲 .由此判定凸模強度足夠 ,不須進行強度計算 . 圖 4-2 凸模的固定形式 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 22 4.2 定位零件的設計 結合本套模具的具體結構 ,考慮到工件的形狀 ,設置三組 8 的回帶式檔料銷其分布如圖 4-4 所示 ,位于下卸料板上面的一組檔料銷起定距作用 ；位于左側 圖 的兩組檔料銷起定位作用 .檔料銷采用壓縮彈簧的結構 ,在開模時 ,彈簧恢復彈力把檔料銷頂起 ,使它處于工作狀態(tài) ,三組相配合起到準確定位的作用 . 4.3 卸料部件的設計 凹模內卸料板 主要作用使 :沖裁時夾緊材料 ,時間反壓力 ；提供沖孔凸模的導向保護 ；頂出工件 .卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同 ,尺寸前邊已計算 ,厚度取 15mm,材料為 Q235A,它采用 4 個打料銷釘固定 ,其分布如圖 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 23 圖 4-5 上卸料板結構 4-5 所示 .四個銷釘分布于卸料板的邊緣 ,在開模時 ,使頂桿的卸料力均勻傳遞到零件上 ,使其順利脫離凹模 . 4-4 模架及其它零部件的設計 本套模具采用標準模架結構 ,其中標準件由模架 ,上模座 ,下模座 ,導柱 ,導套 ,模柄等 .現列出其中有必要的說明的標準件 . B 圖 4-6 上托剖試圖 圖 4-7 底座俯視圖 上托和底座均是鑄造件且大體尺寸相仿 ,如圖 4-7 表示他們的大體輪廓尺寸 .區(qū)別有兩點 :其一 ,厚度不 同 ,上托由于有打 料機構和安裝有 模柄 ,要比底座后一些 ,其內部結構及具體尺寸如圖 4-6 所示 .其二 ,在沖壓過程中 ,會長生大量氣體 ,上托比底座多了吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 24 一條排氣的溝槽位置與結構如圖 4-7 所示 A 向 .其目的是為了排除氣體 ,延長模具使用壽命 . A 圖 4-8 導柱與導套 模具的上下兩部分利用導柱 ,導套的滑動配合導向 .雖然導柱會加大模具輪廓尺寸 ,使模具變重 ,制造工藝復雜 ,增加模具成本 .但用導柱導向提高了模具的精度 ,壽命 ,可靠性 ,并且安裝方便 .導柱 ,導套的具體尺寸如圖 4-8 所示 : 導柱 :d/mm L/mm 為 18540 導套 :d/mm L/mm D/mm 為 5510041 A 本模具是小型模具 ,故應采用模柄固定 .這種固定方法工作可靠 ,裝換沖模方便 ,但必須保證 上模座頂面與壓力機滑塊下平面緊貼 .模柄采用固定式 ,大體尺寸如圖 4-9 所吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 25 示 .采用四個 M10 的內角螺栓固定 ,而并非均布 ,按圖 4-9 所示螺釘分布 ,可以保證模柄固定到上托且不會影響與之相距較近的推板 . 4.5 模具總裝圖 4-10 裝配圖圖 由上述各步計算得的數據及確定的工藝方案 ,便可得到模具的轉配草圖 .如圖 4-10所示 ,模具分上下兩部分 .上部分主要由凹模 8,凸模 13,固定板 9,上托 10,模柄 15 組成 ；下部分主要由凸凹模 3,下缷料板 7,底座 1 組成 .上下兩部分通過導柱 ,導套滑動配合導向 .復合模結構上的特點是既 是落料凸模又是沖孔凹模的所謂凸凹模 .利用復合模能夠在模具的同一部位上同時完成制件的落料和沖孔工序 ,從而保證沖裁件的內空與外徑的相對位置精度和平整性 ；生產效率也高 ；而且條料定位精度的要求比連續(xù)模低 .模具輪廓尺寸也比連續(xù)模小 . 模具的上模采用剛性推件裝置 ,通過推桿 16,推板 17,打料銷釘 18,推動上卸料板 12,頂出制件 .另外 ,該模具采用 3 組固定檔料銷 4 控制條料的送進方向及步進距離 . 4.5.1 模具的閉合高度 模具閉合高度 H 可結合上圖 4-10 由下式算出 : H hHHHHH 109831 =65+40+35+25+80+1.5=246.5mm 其中各參數如圖 4-10 所示部分 : 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 26 1H-底座厚度 ,65mm 3H-凹凸模厚度 ,40mm 8H-凹模厚度 ,35mm 9H-固定板厚度 ,25mm 10H-上托厚度 ,1,5mm 4.5.2 沖壓設備的選擇 壓力機的選擇 ,應從零件 沖裁力 ,模具的最大閉合高度 ,模柄外徑 ,上托和底座的輪廓尺寸綜合考慮 .考慮到凸凹模刃口的磨損 ,模具間隙的波動 ,材料力學性能的變化以及材料厚度偏差等因素 ,實際所須的沖壓力 F還需增加 30%,故選擇機床時的沖壓力為 : NNFF 33 10645)101.496(3.13.1 總 模柄外徑 ,如圖 4-9 所示 , mm51 ； 上托和底座的輪廓尺寸見圖 4-7 所示 :471mm 310mm； 由淄博牽引電機廠提供的沖壓設備的實際 規(guī)格，既沖壓力從 150KN-4000KN 不等的沖床中，根據上述數據選擇沖壓力為 1600KN 的沖床，其主要規(guī)格如下： 沖床噸位： 1600KN 行程： 160 最大閉合高度： 375mm 打料桿孔高： 100mm 模柄孔徑： mm51 下漏料孔： mm260 下床面積： 710mm mm790 上床面積： 550mm mm550 4.6 模具的安裝 沖模的使用壽命、工作安全和沖件質量等與沖模的正確安裝有著極密切的關系。著手安裝沖模之前，必須對壓力機和沖模相接觸的面擦拭干凈，并認真檢查壓力機工作部分的運轉是否正常。 4.6.1 上模固定方法 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 27 固定上模的方法有壓板壓緊、螺栓緊固、燕尾槽固定和模柄固定等。 本套模具屬于小型模具，因此采用的模柄固定。這種固定方法工作可靠，裝換沖模方便，但必須保證確保上模座頂面與壓力機滑塊下面緊貼。采用模柄固定的壓力機滑塊下部有一專用夾持塊。夾持塊可在兩平行螺栓上移動。夾緊 模柄時，旋緊壓在夾持塊上的兩螺母，在用方頭螺釘頂緊模柄，如圖 4-11 所示。 4.6.2 下模固定方法 下模座可采用螺釘固定和壓板固定兩種形式。用螺釘固定下模座需開平底孔或螺紋孔，增加模具制造成本。因此，此處采用生產中常見的壓板固定方法，如圖 4-12 所示。這種方法既方便又經濟。 采用壓板固定要做到：壓板要有足夠的剛度；支撐、墊鐵的高度要等于下模座被壓處高度；不允許采用其他鐵塊、鐵板等雜物代替墊鐵；圖 4-12 還表示出防止螺母松動的方法，即可采用雙螺母結構。 4.6.3 模具安裝順序 1.擦凈壓力機滑塊底面、工作臺 或墊塊平面以及沖模上下模座的頂面和底面。 2.將沖模置于壓力機工作臺或墊板上，移至近似工作位置。 3.觀察廢料能否漏下。 4.用于搬動飛輪或利用壓力機的寸動裝置，使壓力機滑塊逐步降至下極點。 5.調節(jié)壓力機到近似閉合的高度。 6.安裝固定下模的壓板、墊塊和螺栓，但不擰緊。 7.緊固上摸，確保上摸座頂面與滑塊底部緊貼無隙。 8.緊固下模，逐次交替擰緊。 9調整閉合高度，使凸模進入凹模。 10.回升滑塊，在各滑塊部分加潤滑劑。確保導套上部出氣槽暢通。 11.刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質量。 12.安裝、調試送料和出料裝置。 13.再次試沖。 表 6-3 卸料板加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成 350mm 150mm 15 mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面 ,厚度留單邊磨量 0.20.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸 ,磨側基面保證互相垂直 平面磨床 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 28 5 鉗工 劃各型孔 ,螺孔 ,銷孔位置劃漏孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔 ,保證雙面間隙 0.5mm 線切割機 床 7 鉗工 鉆鉸 8-M12,鉆沉孔 鉆床 8 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床 9 鉗工 研光各型孔達要求 10 檢驗 6.4 凸模固定板 加工工藝 過程 如表 6-4 所示 表 6-4 凸模固定板加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成 350mm 150mm 25mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面 ,厚度留單邊磨量 0.20.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸 ,磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔 ,螺孔 ,銷孔位置劃漏孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔 ,保證配合尺寸 線切割機 床 7 鉗工 鉆鉸 018.00132 ,鉆攻 1314 鉆床 8 鉗工 鉚接處倒角 9 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床 10 鉗工 研光各型孔達要求 11 檢驗 6.5 上模座 加工工藝 過程 如表 6-5 所示 表 6-5 上模座 加工工藝過 程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準上模座 2 熱處理 退火 4 平磨 平磨上下平面達要求 平面磨床 5 鉗工 劃螺孔 ,銷孔位置劃模柄孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔 ,保證配合尺寸 線切割機 床 7 鉗工 鉆鉸 2 018.0013 ,鉆攻 6-M12,配鉆模柄防轉孔 鉆床 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 29 8 鉗工 研光各型孔達要求 9 檢驗 6.6 下模座 加工工藝 過程 如表 6-6 所示 表 6-6 下模座 加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準上模座 2 熱處理 退火 4 平磨 平磨上下平面達要求 平面磨床 5 鉗工 劃螺孔 ,銷孔位置劃模柄孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔 線切割機 床 7 鉗工 鉆鉸 2 018.0013 ,鉆沉孔 鉆床 8 鉗工 研光各型孔達要求 9 檢驗 6.7 導料板 加工工藝 過程 如表 6-7 所示 表 6-7 導料板加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準導料板 2 熱處理 退火 3 鉗工 劃螺孔 ,銷孔位置 4 鉗工 鉆鉸 4X 10 015.00 ,鉆攻 4XM12,2XM5 鉆床 5 鉗工 按圖加工與始用擋料銷的配合處達要求 6 檢驗 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 30 結 論 經過這最后一個學期的畢業(yè)設計，使我真正懂得了學以致用的道理，本設計的題目 是物流液壓升降臺的設計，本設計是在原有的剪叉式液壓液壓升降臺的基礎上，增強其通用性、靈活性、安全性、經濟性等指標；結構以能夠滿足靈活性要求較高的汽車維修需要為前提，通過不同型號和相應附件達到滿足物流、制造系統(tǒng)、汽車維修等性能要求。 通過對雙 鉸接剪叉式升降平臺機構位置參數和動力參數的簡單計算，結合具體實例，對機構中兩種液壓缸布置方式分析比較，最終確定液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵，前者實現直線運動，后者完成回轉運動，而對于實現單純并且簡單直線及回轉運動的機構，可以采用齒輪式液壓泵及雙活塞桿液壓缸。 在設計的過程中，系統(tǒng)主要參數的計算最為重要，直接關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定和性能。 最后對叉桿的結構材料及尺寸進行簡要的說明，從而完成簡單液壓升降臺的設計。 由于設計時間倉促，資料缺乏，整個設計還存在一些小問題，一些尺寸的精度不夠。在實際應用是要經過多次調 整才能達到預期效果，望各位老師批評指正。 吉林化工學院畢業(yè)設計（論文） 31 致 謝 經過四個月的畢業(yè)設計，使我們真正懂得了理論聯(lián)系實際的重要性。在整個設計過程中，充分運用大學所學的專業(yè)知識，查找相關資料，讓我們體會到理論與實際還有很大差別。這次