計成形導電片零件翻孔模具畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　2012年06月01日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題是拉手的沖壓模具的設計。根據設計零件的尺寸、材料、生產批量等要求，分析零件的工藝性，確定沖裁工藝路線方案，從而設計一套多工序模具，在保證工件的尺寸和形狀位置精

2、度要求的同時，盡量的提高材料的利用率和生產效率。本文主要是介紹說明了鋼拉手零件成形的各個工序及其模具的設計及尺寸計算，在結構設計的同時，對主要零件的設計和裝配要求技術進行了分析。</p><p>　　[關鍵詞] 拉手 沖壓模 工藝路線 設計</p><p>　　Handle die and stamping parts design</p>

3、<p>　　Mold Konstruktion und Herstellung lipanchao</p><p>　　[digest] This topic is the drawer steel handle stamping die design. According to the design of parts size, material, and mass production requi

4、rements, analysis of parts of the process, determine the blanking process route plan, so as to design a number of mold, in ensuring the size and the shape and location accuracy requirements at the same time, to improve t

5、he utilization rate of materials and production efficiency. This paper mainly introduces the steel handle parts forming processes and die </p><p>　　[Key word] Handle、Stamping die、Process route、Design</p&g

6、t;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第 一 章 緒 論3</p><p>　　第 二 章 沖壓工藝過程設計6</p><p>　　2.1 沖裁件工藝性分析7</p>

7、<p>　　2.1.1 沖栽件的結構工藝性7</p><p>　　2.1.2 尺寸精度與斷面粗糙度7</p><p>　　2.2 制定沖栽工藝方案8</p><p>　　2.2.1 擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構8</p><p>　　2.3 沖壓工藝計算、初選設備9</p><p>　

8、　2.3.1 沖裁凸模、凹模刃口尺寸的計算9</p><p>　　2.3.2 沖裁力的計算10</p><p>　　2.1 確定模具類型和結構形式12</p><p>　　第 三 章 翻孔工藝過程設計14</p><p>　　3.1內孔翻孔變形特點與翻孔系數14</p><p>　　3.2 翻孔

9、工藝計算17</p><p>　　3.2.1翻孔工藝計算17</p><p>　　3.2.2翻孔凹凸模尺寸確定17</p><p>　　3.3 總翻孔力確定18</p><p>　　3.3.1翻孔力確定18</p><p>　　3.3.2頂件力確定18</p><p>　　3.3.

10、3整形力確定18</p><p>　　3.4翻孔模具結構確定19</p><p>　　3.5 繪制模具總裝圖（見圖紙）20</p><p>　　3.6 繪制模具非標準件圖（見圖紙）20</p><p><b>　　附錄21</b></p><p>　　1、標準公差表21</p

11、><p>　　2 開式雙柱可傾壓力機主要技術規(guī)格表22</p><p>　　參 考 文 獻23</p><p>　　第 一 章 緒 論</p><p>　　加入世貿組織后，我國機械制造業(yè)迎來了空前的發(fā)展機遇，我國正逐步變成“世界制造中心”。為了增強競爭能力，中國制造業(yè)開始廣泛使用先進的數控技術、模具技術，21世紀機械制造業(yè)的

12、競爭，其實是數控技術的競爭。隨著數控技術、模具技術的迅速發(fā)展及數控機床的急劇增長，我國機械企業(yè)急需大批數控機床編輯、操作、維修技術人才及模具設計與制造技術人才，而目前勞動力市場這種技術應用型人才嚴重短缺。為此，教育部會同勞動和社會保障部、國防科工委、信息產業(yè)部、交通部、衛(wèi)生部聯(lián)合啟動了“職業(yè)院校制造業(yè)和現代服務業(yè)技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓工程”，明確高等職業(yè)教育的根本任務就是要從勞動力市場的實際需要出發(fā)，堅持以就業(yè)沒導向，以全面素質為基礎，

13、以能力為本位，努力造就數以千萬計的制造業(yè)和現代服務業(yè)一線迫切需要的高素質技能型人才，以緩解勞動力市場技能型人才緊缺的現狀。</p><p>　　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。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

14、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。一方面，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CAD/CAM

15、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。</p><p>　　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

16、達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3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。</p><p>　　隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，模具技術的發(fā)展呈現以下趨勢。模具CAD/CAE/CAM正

17、向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發(fā)展。</p><p>　　模具CAD/CAE/CAM技術是模具設計、制造技術的發(fā)展方向，模具和工件的檢測數字、模具軟件功能集成化、模具設計、分析及制造的三維化、模具產業(yè)的逆向工程以及模具軟件應用的網絡化是主趨勢。</p><p>　　新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數字化模型能方便地用于產品結構的分析、模具可制造性評價和數控加

18、工、成形過程模擬（CAE）及信息的管理與共享。值得強調的是，模具數字化不是孤立的計算機輔助功能或數控技術的集合，其關鍵是它們與人工智能的有機集成，不僅可以整理知識、保存知識，還可以挖掘知識、繁衍知識。新一代的模具數字化將是一個集工程師的智慧和經驗、計算機的硬件和軟件、數值模擬和數控技術、工藝及工程管理為一體的模具優(yōu)化的開發(fā)、設計和認證的系統(tǒng)工程。</p><p>　　模具是現代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不

19、斷進步，它在國民經濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。</p><p>　　第 二 章 沖壓工藝過程設計</p><p>　　設計要求:設計成形導電片零件翻孔模具</p><p><b>　　零件圖如下圖所示：</b></p><p>　　2.1 沖裁件工藝性分析</p><p>

20、;　　2.1.1 沖栽件的結構工藝性</p><p>　　該零件結構簡單，尺寸相對較小，厚度1.0mm，中批量生產，適合總裁。該零件材料為Q235鋼板屬于普通碳素鋼，查表可知，其屈強比小，延伸性能好，，具有良好的沖壓性能。</p><p>　　2.1.2 尺寸精度與斷面粗糙度</p><p>　　該零件均未標注公差，屬于自由尺寸，按IT13級確定工件尺寸的公差。

21、經查公差表，各尺寸公差分別為：</p><p>　　零件外形：63mm、30mm、20mm、8mm</p><p>　　零件內形：¢3mm、¢6mm</p><p><b>　　孔心距：43mm</b></p><p>　　結論：該零件沖栽工藝性較好，適合沖裁。</p><p>

22、;　　2.2 制定沖栽工藝方案</p><p>　　2.2.1 擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構</p><p>　　該沖栽零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種方案：</p><p>　　方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產。</p><p>　　方案二：落料－沖孔復合沖壓，采用復合模生產。</p><

23、p>　　方案三：落料－沖孔連續(xù)沖壓，采用級進模生產。</p><p>　　分析：方案一模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率低，難以滿足零件大批量生產的要求，且零件精度不高。方案二和三零件精度高，平直度較好，生產效率也高。方案二模具結構較為簡單，綜合考慮確定采用復合沖栽方式進行生產。</p><p>　　為便于操作，復合模結構采用倒裝式復合模及彈性卸料和定

24、位釘定位方式。</p><p>　　2.3 沖壓工藝計算、初選設備</p><p>　　2.3.1 沖裁凸模、凹模刃口尺寸的計算</p><p>　　式中 D——落料凹模刃口尺寸</p><p>　　d——沖孔凸模刃口尺寸</p><p>　　D——落料件的最大極限尺寸</p><p>

25、　　d——沖孔件的最小極限尺寸</p><p>　　Z、Z——最大、最小初始雙面間隙</p><p>　　△——沖栽件的制造工差</p><p>　　2.3.2 沖裁力的計算</p><p>　　(1) 根據零件圖算得零件內外周邊之和,落料時的周邊長度為：</p><p>　　L=60+30+2x20+10</

26、p><p><b>　　=140（mm）</b></p><p>　　沖孔時的周邊長度為：</p><p>　　L=(3+6)×3.14</p><p>　　=28.25（mm）</p><p>　　根據金屬沖壓材料的力學性能設計手冊查出Q235的抗剪強度為τ=304～373(MPa ) 取

27、τ=343(MPa)</p><p>　　普通平刃口凸、凹沖裁模，其沖裁力F 按F=KtLτ 式計算：</p><p><b>　　F=KLτ</b></p><p><b>　　=62426(N)</b></p><p><b>　　F= KLτ</b></p>

28、<p><b>　　=12597(N)</b></p><p>　　式中: F---- 沖裁力（N） </p><p>　　τ——材料抗剪強度，見附表（MPa）；</p><p>　　L——沖裁輪廓周邊總長（mm）；</p><p>　　t——材料厚度（mm）;</p><p>　　K

29、——全系數，一般取1.3</p><p>　　(2) 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力</p><p>　　由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式。總的沖裁力包括</p><p><b>　　F——總沖壓力</b></p><p><b>　　F——總沖裁力</b></p

30、><p><b>　　F——卸料力</b></p><p><b>　　F——推料力</b></p><p><b>　　F——頂件力</b></p><p>　　總沖裁力：F=F+F </p><p><b>　　=75025(N)</b&

31、gt;</p><p>　　卸料力計算，根據公式：F =K F ，K為卸料力系數</p><p>　　查表得 K＝0.04～0.05，取 ＝0.05</p><p>　　F=0.05×75025</p><p>　　=3751.25(N)</p><p>　　推件力計算，根據公式：F=nKF ， K 為推

32、料力系數 </p><p>　　查表得 K ＝0.055</p><p><b>　　F=nKF</b></p><p>　　=3×0.055×12597</p><p><b>　　=2079(

33、N)</b></p><p>　　頂件力計算，F=K F ，K為頂件力系數</p><p>　　查表得 K=0.06, </p><p>　　F=0.06×12597</p><p><b>　　=756(N)</b></p><p>　　總的沖壓力計算，根據模具結構采

34、用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時，模具沖壓力： F=F+F+F</p><p>　　F=Fp+FX+FT</p><p>　　=75025+3751.25+2079 </p><p><b>　　=80855（N）</b></p><p>　　根據總的沖壓力及沖壓設備的參數，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23—1

35、0</p><p>　?。?） 模具壓力中心與計算</p><p>　　模具的壓力中心，可安以下原則來確定：</p><p>　　1>、對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。</p><p>　　2>、工件形狀 相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。</p><p>　　

36、3>、各分力對某坐標軸的力矩之代數和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。</p><p>　　由于該零件是一個不規(guī)則矩形圖形，借助軟件測出該零件的壓力中心位置為 2.037，0.964。</p><p>　　2.1 確定模具類型和結構形式</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用復合沖壓，

37、所以模具類型為：落料——沖孔復合模。</p><p>　　為使操作方便安全，要求沖孔廢料不出現在模具工作區(qū)域，提高工作效率，采用倒裝式復合模結構。</p><p>　　零件的生產批量屬于中批量生產，年產10萬件，合理安排生產可采用手工送料方式能夠達到要求，且能夠降低模具成本，因此采用手工送料方式，采用定位釘定位。</p><p>　　考慮到工序件的結構，為保證工件質

38、量，采用彈性卸料方式，并能起壓料作用。沖孔廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下料方式?？紤]到零件精度不高，從裝模方便的角度考慮，采用后側導柱導向模架。模架精度等級為Ⅱ2級。</p><p>　　第 三 章 翻孔工藝過程設計</p><p>　　3.1內孔翻孔變形特點與翻孔系數</p><p>　　如圖1所示為內孔翻孔簡圖。翻孔時，在把板材內孔邊緣向凹模彎曲的

39、同時，通過將內孔沿圓周方向擴大而形成側壁。</p><p>　　伸長類翻孔的共同特點是毛坯在切向拉應力的作用下產生切向伸長變形。內孔翻孔前毛坯孔徑d，翻孔時，板料在凸模作用下孔徑d不斷擴大，亦即板料沿圓周方向被拉長，直到孔徑尺寸增大到等于凸模直徑D，形成豎邊，翻孔結束。翻孔變形區(qū)域只限于內徑為d、外徑為D的環(huán)形部份。變形區(qū)應力－應變狀態(tài)如圖2所示。變形區(qū)材料處于雙向拉應力狀態(tài)，其中切向應力σ自孔邊緣向彎曲方向逐漸

40、變小，亦即在孔邊緣σ最大，而徑向應力σ近乎等于零。變形區(qū)域的應變是切向為拉伸，徑向與軸向為壓縮，切向應變σ自孔邊緣向彎曲方向逐漸變小，故厚度愈接近邊緣處愈薄。正因如此，翻孔時的主要危險是邊緣破裂，而邊緣是否破裂與翻孔變形程度有關。</p><p>　　內孔翻孔時的變形程度用翻孔系數K表示</p><p><b>　　K ＝ d/d</b></p><

41、;p>　　式中 d——毛坯上圓孔的初始直徑;</p><p>　　d——翻孔后 邊的中徑。</p><p><b>　　內孔翻孔（圖1）</b></p><p>　　內孔翻孔件尺寸（圖2）</p><p>　　內孔翻孔的成形極限可根據口部是否發(fā)生破裂來確定。所以，在內孔翻孔時應保證毛坯邊緣的金屬伸長變形小于材料

42、塑性伸長所允許的極限值。繪圖翻孔系數K與豎邊邊緣厚度可按正式估算</p><p><b>　　t = t√K</b></p><p>　　由式可知，K越小，堅邊邊緣厚度減薄利害，當翻孔系數減小到使孔的邊緣頻于拉裂時，這種極限狀態(tài)下的翻孔系數為極限翻孔系數，以K表示。如下表所示：</p><p>　　低碳鋼圓孔的極限翻孔系數[K]</p&g

43、t;<p>　　其它材料的翻孔系數[K]</p><p>　　3.2 翻孔工藝計算</p><p>　　3.2.1翻孔工藝計算 </p><p>　　翻孔直徑d的確定公式為</p><p>　　d = D-2(H-0.43r-0.72t）</p><p>　　即 H = (D-d)/2+0.43r+0.

44、72t</p><p>　　由上述可知，當K取[K]時，H達到最大值H。若零件的高度H>H時，一次翻孔成形會導致零件孔口邊緣可能破裂，此時應該采用多次翻孔。</p><p>　　3.2.2翻孔凹凸模尺寸確定</p><p>　　按標注內形尺寸進行計算，工作尺寸為¢5mm。</p><p><b>　　翻孔凸模尺寸&l

45、t;/b></p><p>　　d=（d+0.5Δ)</p><p><b>　　=5.075</b></p><p>　　式中按IT8級確定。</p><p><b>　　翻孔凹模尺寸</b></p><p>　　d=(d+0.5Δ+0.2Z)</p>

46、<p><b>　　=6.245</b></p><p>　　式中δ按IT8級確定，Z = 0.85t</p><p>　　3.3 總翻孔力確定</p><p>　　3.3.1翻孔力確定</p><p>　　F = 1.1π(D-d)t</p><p><b>　　=477&

47、lt;/b></p><p>　　式中 F——翻孔力，N</p><p>　　t——材料的厚度，mm</p><p>　　——材料的屈服極限，查表取169MPa</p><p><b>　　D——翻孔后的直徑</b></p><p>　　D——坯料的預制孔直徑，mm</p>

48、<p>　　3.3.2頂件力確定</p><p>　　頂件力可取翻孔力的10%， 即</p><p><b>　　F=0.1X477</b></p><p><b>　　=47.7</b></p><p>　　3.3.3整形力確定</p><p><b>

49、　　F=pA</b></p><p>　　=80X3.14X(3.5-2.5)</p><p><b>　　=1507</b></p><p>　　故選用壓力機為J23－3.15</p><p>　　3.4翻孔模具結構確定</p><p>　　下模座、2.定位銷、3.凸模、4.卸料版、

50、5.壓塊、6.模柄、7.壓桿</p><p>　　8、10.內六角螺釘、9彈簧、11.卸料彈簧</p><p><b>　　1.模具類型</b></p><p>　　模具類型為單工序翻孔模。</p><p><b>　　操作與定位方式</b></p><p>　　為了保證定位

51、準確，可利用工序內孔7定位，在模具中設置壓料板，壓料板外形尺寸與工序件內孔一致，即可壓料，又起定位作用。</p><p><b>　　卸料與出件方式</b></p><p>　　為了保證可靠卸料和出件，在下模采用彈性頂件裝置，在上模采用鋼性推件裝置。</p><p><b>　　模架類型及精度</b></p>

52、<p>　　從裝置方便的角度考慮，采用后側導柱導向模架。模架精度等級為II級。</p><p>　　3.5 繪制模具總裝圖（見圖紙）</p><p>　　3.6 繪制模具非標準件圖（見圖紙）</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　1、標準公差表</b>

53、</p><p>　　標準公差數值 （μm）</p><p>　　2 開式雙柱可傾壓力機主要技術規(guī)格表</p><p>　　開式雙柱可傾壓力機主要技術規(guī)格表</p><p>　　參 考 文 獻</p><p>　　中國模具設計大典編委會. 中國模具設計大典（第三卷 沖壓模具設計）

54、.</p><p>　　曾霞文、徐政坤主編. 冷沖壓工藝及模具設計. 長沙：中南</p><p>　　大學出版社，2006.1</p><p>　　周理主編. 冷沖模具設計指導教程與簡明手冊. 長沙：中南大學出版社，2010</p><p>　　徐萍、吳景淑主編. 機械制圖. 北京：北京大學出版社，2008.1</p><