【正文】 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書 作 者： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 材料 科學(xué)與工程 專 業(yè) ： 材料科學(xué)與工程 專業(yè)方向 ： 模具設(shè)計 及 制造 題 目： T 形件沖裁模設(shè)計及其模具加工工藝設(shè)計 1 畢業(yè) 設(shè)計 中文摘要 T 形件沖裁模設(shè)計及 其模具加工工藝設(shè)計 摘要： 本課題以 UG軟件為模具設(shè)計的基本工具，對 T 形件的沖裁模具進行計算機輔助設(shè)計，脫離了原始的手工設(shè)計方法，對培養(yǎng)現(xiàn)代化模具設(shè)計理念、增強設(shè)計水平具有重要幫助。在對 T形件進行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定了該產(chǎn)品的沖壓工序，對模具的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、零部件和沖壓設(shè)備等進行了設(shè)計、計算或選用，并采用 UG 軟件進行模具零件圖和裝配圖繪制，充分發(fā)揮了 CAD/CAE 技術(shù)在模具設(shè)計中的優(yōu)勢，對該產(chǎn)品的實際生產(chǎn)具有一定的參考價值。美國工業(yè)界認(rèn)為 “ 模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石 ” ；日本稱模具工業(yè)為 “ 進入富裕社會的原動力 ” ；德國給模具工業(yè)冠之以 “ 金屬加工業(yè)中的帝王 ” 稱號；歐盟一些國家稱 “ 模具就是黃金 ” ；新加坡則把模具工業(yè)作為 “ 磁力工業(yè) ” ；中國模具權(quán)威稱 “ 模具是印鈔機 ” 。 模具技術(shù)的現(xiàn)狀 模具的主要類型有：沖模、鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡膠模等。從起步到現(xiàn)在，我國模具工業(yè)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的發(fā)展，已有了較大的提高，與國外的差距正在進一步縮小。 模具產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為大類 ，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。 模具產(chǎn)業(yè)有技術(shù)含量較高、投資較大、有訂單沒批量、模具的設(shè)計制造周期要求比較短等特征。 模具的精度 當(dāng)代模具要求的精度比傳統(tǒng)模具高出一個數(shù)量級。多工位的級進模設(shè)計和制造技術(shù)已日趨成 2 熟，在引進技術(shù)及設(shè)備情況下，部分企業(yè)的此類模具已達到或接近國外先進水平；照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具均已形成規(guī)模化生產(chǎn)；子午線輪胎橡膠活絡(luò)模國產(chǎn)化率已大為提高。 模具 C A D / C A M 模具 CAD/CAE/CAM 是以計算機軟件的形式，使工程技術(shù)人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設(shè)計和優(yōu)化。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：提高模具質(zhì)量、縮短模具設(shè)計制造周期、降低成本、增強市場競爭力、提高企業(yè)的管理水平等方面 [6]。大多數(shù)的 CAD 系統(tǒng)不含有標(biāo)準(zhǔn)件庫，尤其是對特定行業(yè)的專用標(biāo)準(zhǔn)件庫，不能滿足設(shè)計人員的需求，因此相關(guān)的設(shè)計部門和科研機構(gòu)采用不同的方法開發(fā)了行業(yè)內(nèi)適用的標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng) ，很大程度上提高了設(shè)計效率 [7]。同時，常規(guī)彈性元件占有的模具空間太大，增加了模具制造成本。 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用 模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具的重要組成部分 ，是模具的基礎(chǔ)構(gòu)件。目前，國內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其主要是模架、導(dǎo)向件、推桿、推管、彈性元件等。 沖壓模具技術(shù)發(fā)展趨勢 目前，模具日趨大型化模具，模具的精度越來越高，多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展 [9]， CAD\CAE\CAM 正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，模具檢測、 3 加 工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 [10]。 本次畢業(yè)設(shè)計的主要工作 本次的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容為 T 形件沖裁模設(shè)計及其模具加工工藝設(shè)計 ，主要是通過對給定的具體零件，結(jié)合所學(xué)知 識，借助圖書館文獻及網(wǎng)絡(luò)平臺，對工件進行合理分析，確定合理的模具結(jié)構(gòu)，計算出合理的幾何尺寸，選擇適當(dāng)?shù)哪＞吡悴考⒆罱K用UG 來進行三維造型，并繪制模具的裝配圖和各個主要成型零件圖。 本次畢業(yè)設(shè)計的 意義 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我可以將平時自己所學(xué)的知識進行合理應(yīng)用，并鍛煉自己查閱文獻的能力，通過完成一整套模具的設(shè)計，使自己對模具的設(shè)計過程有進一步的認(rèn)識，包括各種參數(shù)和應(yīng)力的計算，模具結(jié)構(gòu)的確定，模具主要零部件的選用， UG 三維造型和二維圖繪制等等。 2 模具設(shè)計 沖裁件的工藝分析 產(chǎn)品介紹 零件名稱： T 型件 材料： 10 鋼 料厚： 生產(chǎn)批量：大量 產(chǎn)品零件圖如圖所示 21 所示： 4 圖 21 零件圖 沖裁件的工藝分析 制品為最大外型尺寸為 120mm，中間帶有 Φ26mm 圓孔的 T 型零件，板料厚度為 t=。 確定沖裁工藝方案 確定工藝方案的主要原則： a) 保證沖裁件質(zhì)量 用復(fù)合模沖出的工件精度高于連續(xù)模，而連續(xù)模又高于單工序模。復(fù)合模是在同一位置一次沖出，不存在定位誤差。 b) 經(jīng)濟性原則 在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟效益。 c) 安全性原則 確定工藝方案時，也要考慮工人操作是否方便、安全這個十分重要的問題。 工藝方案的確 定 本沖裁件的生產(chǎn)批量為大量，尺寸精度較低，尺寸較小，形狀簡單，材料較薄，沖模制造條件較好，沖壓設(shè)備易選。 若采用連續(xù)模，由于工件不是中心對稱的，故最佳排樣為對排，這樣則需制作兩個沖孔凸模，兩個落料凹模，模具制造復(fù)雜。 若采用復(fù)合模，一是能保證孔與外形的位置精度，二是模具加工容易，三是沖裁時在推件板上落料，沖出件較平整，四是復(fù)合模最小壁厚滿足 （ ） 的要求。 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 采用中間導(dǎo)柱模架，其具有導(dǎo)向精度高、上模座在導(dǎo)柱上運動平穩(wěn)的特點。 由于板料 厚度較薄， 采用彈性卸料方式，推件板方式出件。考慮到此件為大量生產(chǎn)，雖精度不是太高，但為保證模具壽命，避免模具單面受力而降低壽命，采用有廢料排樣 ，排樣圖如圖 22 所示 。 圖 23 搭邊值 計算材料利用率 ： a) 選擇板料 I） 若采用 500mm1500mm的板料 縱裁（沿長邊）時，能得到 2 塊條料，每塊條料能得到 62 件，共得到 124 件 ,橫裁（沿短邊）時，能得到 8 塊條料，每塊條料能得到 20 件，共得到 160 件。 II）若采用 900mm1800mm 的板料 縱裁時，能得到 5 塊條料，每塊條料能得到 75 件，共得到 375 件 ,橫裁時，能得到 10 塊條料，每塊條料能得到 37 件，共得到 370 件。 III）若采用 1000mm20xxmm的板料 縱裁時，能得到 5 塊條料，每塊條料能得到 83 件，共得到 415 件 ,橫裁時，能得到 11 塊條料，每塊條料能得到 41 件，共得到 451 件。 經(jīng)對比，采用 900mm1800mm的板料，縱裁成條料。 卸料力公式為： F 卸 = k 卸 F 式（ 22） 由 《冷沖模設(shè)計》 [14]表 38 查得 卸料力系數(shù) k卸 =， 故 F卸 ? 。 從而可算得總的沖壓力為 = + + 25 3 10 .1 2 25 .3 28 8. 42F F F F k N? ? ? ?總 卸 推 。 計算過程如下： 1）選定坐標(biāo)軸 X 和 Y 軸 ，如圖 24 所示。由 《冷沖模設(shè)計》 [14]表 13 得選用 J2340 型壓力機可滿足沖壓力的要求，其主要技術(shù)參數(shù)見 表 21。分別加工法是分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差，分別進行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。 由 《冷沖模設(shè)計》 [14]表 33 得沖裁間隙 Zmax=， Zmin＝ ， Zmax － Zmin＝ 。 b） 尺寸計算 先計算出凸凹模工作部分的尺寸，然后沖孔凸模以及落料凹模以一定的間隙與凸凹模進行單配加工。 由《冷沖模設(shè)計》 [14]表 33 查得沖裁模初始雙面間隙為 m in m a 8m m 0 m mZZ??。 同理 落料 凸模尺寸計算過程如下 ： ? ? 0 01 0 . 1 4 = 4 5 + 0 . 5 0 . 5 6 = 4 5 . 2 8 m ma ??凸 ? ? 0 01 0 . 1 3 5 = 4 4 + 0 . 5 0 . 5 4 = 4 4 . 2 7 m mb ??凸 ? ?12 0 0 0 12 0 m mc ? ? ? ?凸 ? ?10 0 0 10 m md ? ? ? ?凸 10 落料 凹 模的基本尺寸與 凸 模相同， 保證 以 ～ 。 圖 25 凸凹模 三維圖 b）落料凹模的外形確定 凹模厚度 計算公式為： H=kb 式（ 28） 其中 k 為系數(shù)， 由 《冷沖模設(shè)計》 [14]表 43 查得 k=； b 為沖裁件的最大外形尺寸，b=120mm；故凹模厚度 H=120=； 凹模最小壁厚 c=2H=2=。 圖 26 落料凹模 三維圖 11 c）沖孔凸模的外形確定 選用臺階式圓形凸模，凸模長度 L＝ 凸模固定板厚度 +落料凹 模厚度，其中，凸模固定板厚度為 20mm，落料凹模厚度為 ， 根據(jù)凸 模形狀及尺寸采用 UG 建立了凸模的三維模型，如圖 27 所示。 CrWMn 鋼制成的刃具的崩刀現(xiàn)象較少，并能較好地保持刀刃形狀和尺寸。 模架選擇 在模具設(shè)計過程中模架質(zhì)量的好壞至關(guān)重要，合理地選用模架可以提高模具使用壽命、保證產(chǎn)品精度。由表 22 可知，壓力機最大裝模高度為 330mm、最小裝模高度 Hmin 為 Hmax－ M[14]（裝模高度調(diào)節(jié)量） =275mm，而模具閉合高度應(yīng)滿足 Hmin+10mm≤ H 模具 ≤ Hmax5mm[14]， 即 285mm≤ H 模具 ≤ 325mm。 具體參數(shù)如 表 22 所示， 模架三維圖如圖 28所示。 導(dǎo)柱采用 A 型導(dǎo)柱，導(dǎo)柱及導(dǎo)套采用滑動導(dǎo)向的形式，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合關(guān)系采用 H6/h5， 導(dǎo)套與上模座配合 采用 H7/h6，導(dǎo)柱與下模座配合采用 R7/h6。 圖 29 導(dǎo)套 模架形式 L B H h h1 h2 S R