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机械毕业设计全套

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MJC01-069@大功率三极管管脚级进模毕业设计,机械毕业设计全套

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Page 1 of 25 摘要 冲压制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用 ,特别是在机械业中则为突出。机械产品的外壳大部分是冲压制品，产品性能的提高要求高素质的冲压模具和冲压性能，成型工艺和制品的设计。 冲压制品的成型方法很多。其主要用于是冲孔，落料，弯曲，拉伸等。而冲压模，约占成型总数的 60%以上。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。 冷冲冲裁模主要用于金属制品的成型，它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。冲压模的基本组成是：上下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉 、导料板、卸料板 ,导柱导套、卸料板弹钉、卸料板等。 冲裁模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。 关键词 ：冲孔、落料 nts Page 2 of 25 Abstract Stamping products has been extensively applied in the industry, agriculture, national defense and in the daily lives of area, especially in the machinery industry. Mechanical products is the most pressing housing products, and the improvement of product performance requires of high-quality performance stamping molds ,stamping,process and product design. There are many ways of molding products of stamping. Piercing is mainly used for blanking, bending, stretching, etc. And Stamping molds almost form more than 60 percent of the total number. For example ,Electrical Control can be realized as semi-automatic or automatic operation. Cold-metal stamping die mainly used for the molding products, and it is very important in the production of stamping technology devices. The basic component of stamping molds is block model from top to bottom, mould plate, fixed-plate of mould plate, die inserts, raising nails, I. plate , plate unloading I. Introduction sets column, unloading bombs nail plate, plate Discharge and so on. The widely application of blanking moulding is exactly the basic perpose of my design. Key wards： Piercing、 Blanking nts Page 3 of 25 前 言 模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。 随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。这次毕业设计是在学习完所有机械课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。 本次设计是在 指导 老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命 、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此 , 我表示衷心的感谢他们对我的教诲 . 冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲 压 模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲 压 模具的爱好。 但因本人经验有限，因此很难避免的存在一些不合理之处，望各位老师批评和指正，以使我的毕业设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。 绪论 nts Page 4 of 25 1.1 模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位 。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点， 已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求 ，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 1.2 各种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 nts Page 5 of 25 （ 1）冲模： 冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 （ 2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预 锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 （ 3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 （ 4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 （ 5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇 注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 1.3 我国模具工业的现状 自 20世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20世纪 90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990 年仅 60 亿元人民币， 1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到 245 亿元人民币， 2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 10 15 的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “ 模具之乡 ” 和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力 等知名集团都建立了nts Page 6 of 25 自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50 （中国台湾： 40 ），塑料模具约占 33（中国台湾： 48 ），压铸模具约占 6 （中国台湾： 5 ），其他各类模具约占11（中国台湾： 7 ）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（ 1961 1981），成长期（ 19811991），成熟期（ 1991 2001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备 与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入 “ 策略性工业适用范围 ” ，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业， 汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行 “ 工业用模具技术研究与发展五年计划 ” 与 “ 工业用模具技术应用与发展计划 ” ，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界 模具协会（ ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 1.4 世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料 (原料 )的产量多年来一直雄居各国之首。早在 80 年代前期，美国塑料产量就已达 2000 万吨之多， 1986 年增至 23l0 万吨，占全 球总产量 8100 吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势， 1988 年、 1990 年、 1992 年、1994 年、 1996 年和 1998 年分别增加到 2710 万吨、 2810 万吨、 3010 万吨、 3410 万吨、 4000 万吨和 4360 万吨，占世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30以上。2001 年美国塑料产量为 4170 万吨，其中以聚乙烯为最多，达 1500 多万吨。其次分nts Page 7 of 25 别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯280 万吨。国内塑料消费量 (产量 +进口量一出口量 )，美国也是全球最多的 。美国的全部塑料消费量 2001 年为 4280 万吨。美国人均塑料消费量也是很高的， 2000 年为159 公斤， 2001 年略减为 155 公斤 ，居全球第 3 位。美国现有各种大小塑料企事业单位 1万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53， 50l00 人的占 21，100500 人的占 23，超过 500 人的占近 4，职工总数近 90 万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达 110 万， 2001 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为 195 美元。 德国是世界最大的塑料 (原料 )生产国之一，上世纪 90 年代初的 1991 年、 1992年和 1993 年，德国塑料产量都为 990 多万吨， 1994 年增达超过 1000 万吨的 1110万吨 1998 年达近 1300 万吨， 1999 年为近 1400 万吨， 2000 年增至 1550 万吨，超过日本为世界第 2大塑料生产国， 2001 年上升为 1580 万吨， 2002 年已过 1600 万吨。 2001 年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为 285 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 125 万吨 )，氯乙烯 175 万吨，聚丙烯 160 万吨。德国 2001 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其中聚乙烯 265 万吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152万吨。德国人均塑料消费量 2001 年为 160 公斤，在世界上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人， 2001 年的出货金额为 360 亿美元，人均 126 美元。德国塑料制品加工企业中职工少于 50 人的占 44， 50100 人的占 28， 100500 人的占 25， 500 人以上的占 4。 中国塑料工业多年持续高速增长， 1991 年产量仅为 250 万吨， 1995 年增为 350万吨， 1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过 2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用塑料制品需求量将在500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80 万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2大塑料生产国。一直到 1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在 70 年代中期就已达 500 多万吨，1987 年突破 1000 万吨， 1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至 1258 和 1225 万吨。从 1994 年起产量再度增长， 1994 年、 1995 年和 1996 年分别回升到 1300 万吨、 1400 万吨和 1470 万吨，1997 年的产量又比上年增长 3.7，达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到遏制，产量大幅度减少。 1998 年，日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 8.7。 1999 年和 2000 年日本塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445nts Page 8 of 25 万吨，但仍 远未恢复到 1997 年的水平。 2001 年和 2002 年日本塑料产量再度下降至1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。 2002 年日本塑料 (原料 )产量减为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第 4位。 韩国塑料产量增长十分迅速， 1986 年超过 200 万吨， 1990 年增达 300 万吨，1992 年突破 500 万吨， 1994 年、 1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、 700 多万吨和 800 多万吨， 1998 年产量增至 850 万吨， 1999 年突破 900 万吨， 2001 年达1200 万吨，跻身于世界 5大塑料生 产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001 年产量为 340 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨 )，聚丙烯以 238 万吨排在第 2位，其次分别是聚酯 161 万吨、氯乙烯 124 万吨、 ABSAS 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。韩国国内塑料消费量 2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106 公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数 2001 年为 3.1 万人，出货金额为 85 亿美元，人均 276 美元。 塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600 万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨 (均为 2001 年产量 )。 1.5 我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为 世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具， 6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新 型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 nts Page 9 of 25 （ 1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和 精密化。 （ 2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动 研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 工件名称：大功率三极管管脚 (Frame) 生产批量：大批大量 材 料：纯铜，厚度为 0.5mm 工件简图：如图 1-1所示 一零件的工艺性分析 此工件是大功率三极管中的管脚工件。由电功电子学原理考虑，所采用的 材 料为纯铜，在生产和包装的整个过程都不可直接用手接触条料和工件，防止工件氧化，并且在生产和运输过程中不能使条料和工件弯曲变形。 工件的形状比较复杂，要求精度较高，整个工件整体上有四处弯曲。零件尺寸公差无特殊要求，按 IT10级选取。主要工序有冲孔、冲 裁、成形、弯曲。而工序中缺少了落料工序，是因为考虑到三极管的芯片粘片、焊接和模封等后工序的加工。模具若采用单工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位难以达到要求，质量难以保证。若采用复合模，不能同时完成工件的冲裁和弯曲。而且该工件属于定型产品中的零件，大批量生产，因而适宜采用多工位级进模生产。由于工件的异形孔比较多，在级进模的结构设计和加工制造上都有一定的难度，并且级进模是双件生产，试模失败后很难修改，因此要精心设计，各种问题都应考虑周全。 nts Page 10 of 25 二排样图设计 大功率三极管管脚是大批量生产，冲压材料使用纯 铜卷料，料宽 为 54mm,误差为 0.02mm。采用自动送料器，自动送料装置送料和收 料架，其送料精度可达 0.05mm。 通过分析单工件形状 (如图 2-2所示 )和工件形状 ,其单工件两管 脚之间的间距为 1.88mm,而管脚的宽度为 0.8mm,长度为 10.4mm。利 用这一特点可减少废料。所以排样图如图 3-3所示 ,排样图分为 14 个 工位，各个工位的工序内容如下： 第 1 工位：冲 A区斜脚对称侧刃 ;冲一个 2.3mm 圆孔和两个 0.8mm 圆。 第 2 工位和第 3工位：冲 工件 B区两侧外形。 第 4 工位：冲四个 0.4mm圆孔 ;四个 0.8mm圆孔和两个直径为 1.5 的孔。 第 5 工位和第 6工位：冲工件 C区斜脚对称高度为 1.85mm 的梯 形孔 ; 冲工件 D 区斜脚对称外形。 第 7 工位：冲工件 E区和 F区斜脚对称外形。 第 8 工位：冲工件 G区斜脚对称外形和两个 4.5mm 圆孔。 第 9 工位：冲工件 H区三条条状外形。 第 10 工位：冲工件 J区四条条状外形。 第 11 工位和第 12工位：冲工件 K区斜脚对称外形。 第 13 工位：弯曲 A部和 B部 (如图 1-1所示 )。 第 14 工位：弯曲 C部和 D部 (如图 1-1所示 )。 三 . 工艺与设计计算 1.冲裁力 模具一共有 14 个冲裁区 ,冲床冲裁力由下式计算 : F1.25tL 各冲裁区只是冲裁线的长度不同 ,材料剪切强度极限 =157Mpa, 板料的厚度 t=0.5mm,用上式可分别计算出各冲裁区的冲裁线长度和 冲裁力 ,见下表 : nts Page 11 of 25 2.弯曲力 四个部位的弯曲均属于自由弯曲 ,弯曲力由下式计算 : F=trKbt b26.0 式中安全因数 K=1.3,抗拉强度b=196MP,圆角半径 r(如图 1-1) 所示 , A、 B、 C、 D四个部位的圆角半径分别是 1mm、 1mm、 0.5mm、 1mm, 板料的宽度分别是 1.2mm、 3mm、 8mm、 8.5mm。 由上式可计算出 A、 B、 C、 D四个部位的弯曲力 ,分别为 30.6N、76.5N、 305.8N、 216.6N, 弯曲力总合为 629.5N。 以上两项冲压力的总合为 : 总F=49200N + 629.5N = 49829.5N =49.8295KN 50KN 3.计算压力中心 压力中心的坐标定在第 1工位的中心。从排样图可以看出 , 图中图形以 x 轴的每个中心孔为原点对称 , 所以 y 方向压力中心坐标为零。 用公式计算 : 0 =nnnLLL LLL . .212211 = 90.29mm 部位 L/mm F/N 部位 L/mm F/N A 区对称侧刃 27 2649.4 F 和 G 区外形冲裁 15.2 1491.5 2.3mm圆孔 7.22 708.5 2 个 4.5mm 圆孔 28.26 2773.1 2 个 1.5mm 圆孔 9.42 924.4 H 区外形冲裁 86.4 8478 2 个 0.8mm 圆孔 5.024 493 J 区外形冲裁 64.8 6358.5 B 区两侧外形 21 2060.6 K 区外形冲裁 168 15700 4 个 0.4mm 圆孔 5.024 493 4 个 0.8mm 圆孔 10.048 986 C 区梯形孔 40 3925 D 和 E 区外形冲裁 22 2158.8 总 计 49200 nts Page 12 of 25 0y=nnnLLL yLyLyL . .212211 = 0mm 计算 x 方向的压力中心。计算结果为 : X = 90.29mm 将压力中心的位置标注在排样图上。 4.计算各主要零件的尺寸 (1).凹模厚度 按公式 : KbH (15mm)计算 ,其中 b =40mm,查表得 K =0.30,故 KbH = 0.340mm= 12mm(15mm) 但该工件上还需冲很多较小的小孔和切边弯曲 ,且均在同一凹模上进行 ,所以凹模厚度应适当增加 ,故取 H = 30mm。 按公式 :C=(1.52)H = 4560mm,综合考虑取 C=45mm。 根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸 ; 长度 宽度为 280mm140mm。 (2).凸模固定板的厚度 1H =0.8H = 0.830mm= 24mm,取整数为 25mm。 (3).垫板的采用与厚度 是否采用垫板 ,以承压面较小的凸模进行计算 ,冲最小圆孔的凸模承压面的尺寸如图 4-4所示。按公式 ,其承压应力 04.014.3 256.15.015725.1 AFMpa=981.125MPa 查表 2-39(冷冲压模具设计指导 P51)得铸铁模板的 P 为90140MP。 故 P 因此须采用垫板，垫板厚度取 12mm。 (4).卸料零件的计算 该模具采用弹性卸料装置。 卸料力按公式 2-11(冷模设计应用实例 P41): FKF卸卸 公式中卸K 卸料力因数 ,其值由表 2-15(冷模设计应用实例P41)查得卸K=0.07,则 : FKF 卸卸 = 49200N0.06= 2952N 卸料装置初定 6 根弹簧 ,则每根弹簧分担的卸料力为 : nts Page 13 of 25 nFF 卸预 = 492N 根据预压力预F和模具结构尺寸 ,由 冷模设计应用实例 P367附录C1 中可选序号 5156的弹簧 ,其1F= 530N 492N。 检验是否满足1s总s: 其中工作s= 0.5mm+1mm= 1.5mm,预s= 10%20%H ,由冷模设计应用实例 P367附录 C1及负荷 行程曲线 ,可得 下列有关数据。 弹簧序号 H 1H 1s=H 1H预s 总s=工作s+ 预s+磨修s(=5) 51 40 31.1 8.9 5 11.5 52 50 37 13 7 13.5 53 60 44.2 15.8 9 15.5 54 70 51.2 18.8 11 17.5 55 80 58.2 21.8 12.5 19 56 90 65.3 24.7 14 20.5 其中 H 表 示弹簧自由高度 ; 1H 表示弹簧受 F 冲裁力时的高度 ,以上单位都是 mm。 故选取 53号弹簧 ,外径 D=25mm,钢丝直径 d=4mm,自由状态下高度H =60mm。弹簧的装配高度 2H =H -预s = 51mm。 (5).计算凸凹模工作部分尺寸 1).冲 A区对称侧刃凸模 工件孔尺寸 :长 11.5mm,宽 8mm。 由表 2-12(冷冲压模具设计指导 P16)查得： 尺寸为 11.5mm和尺寸为 8mm 时 P =0.02mm。 查表 2-13(冷冲压模具设计指导 P16)， X=0.5。 根据表 2-14(冷冲压模具设计指导 P17)， PB = (B+X )0P。 根据表 2-16(冷冲压模具设计指导 P18)，尺寸为 11.5mm和尺寸为 8mm 时的公差分别 为 1 =0.06mm， 2 =0.055mm。 则 1PB = (11.5+0.50.06)002.0mm= 11.53002.0mm 2PB = (8+0.50.055)002.0mm= 8.028002.0mm 2).冲圆孔凸模 工件孔尺寸 : 2.3mm、 1.5mm、 0.8mm、 0.4mm、 4.5mm。 由表 2-12 查得：以上尺寸时 P =0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 nts Page 14 of 25 根据表 2-16，尺寸为 2.3mm、 1.5mm、 0.8mm、 0.4mm 时的公差都为1=0.040mm； 尺寸为 4.5mm的公差为2=0.048mm。 根据表 2-14公式 11PB= (2.3+0.50.040)002.0mm= 2.32002.0mm 12PB= (1.5+0.50.040)002.0mm= 1.52002.0mm 13PB= (0.8+0.50.040)002.0mm= 0.82002.0mm 14PB= (0.4+0.50.040)002.0mm= 0.42002.0mm 2PB= (4.5+0.50.048)002.0mm= 4.524002.0mm 3).冲 B区两侧外形凸模 工件孔尺寸 :长 12mm、 3mm、 1.75mm、 1.5mm,宽 9mm、 0.5mm,斜长1.13mm, 0.425mm。 根据表 2-12 查得：以上尺寸时 P=0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 根据表 2-16，尺寸为 0.5mm、 1.13mm、 1.75mm 、 1.5mm、 0.425mm时的公差都为 1 =0.040mm； 尺寸为 3mm的公差为 2 =0.048mm；尺寸为 12mm的公差为3=0.070mm；尺寸为 9mm 的公差为 4 =0.058mm。 根据表 2-14公式 11PB = (0.5+0.50.040)002.0mm= 0.52002.0mm 12PB = (1.13+0.50.040)002.0mm= 1.15002.0mm 13PB= (1.75+0.50.040)002.0mm= 1.77002.0mm 14PB = (1.5+0.50.040)002.0mm= 1.52002.0mm 15PB= (0.425+0.50.040)002.0mm= 0.445002.0mm 2PB = (3+0.50.048)002.0mm= 3.024002.0mm 3PB= (12+0.50.070)002.0mm= 12.035002.0mm 4PB = (9+0.50.058)002.0mm= 9.029002.0mm 4).冲 C区梯形孔凸模 工件孔尺寸 :长 8.5mm、 9.58mm,斜宽 1.93mm。 根据表 2-12查得：以上尺寸时 P =0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 根据 表 2-16，尺寸为 8.5mm、 9.58mm时的公差为 1 =0.058mm； 尺寸为 1.93mm的公差为 2 =0.040mm。 根据表 2-14公式 11PB = (8.5+0.50.058)002.0 mm= 8.529002.0 mm nts Page 15 of 25 12PB= (9.58+0.50.058)002.0mm= 9.609002.0mm 2PB= (1.93+0.50.040)002.0mm= 1.95002.0mm 5).冲 D和 E区外形冲裁凸模 工件孔尺寸 :长 2.9mm、 1.5mm、 1.4mm、 0.3mm；宽 0.5mm、 0.43mm、 0.175mm、 1.5mm；斜宽 1.62mm、 1.52mm。 根据表 2-12查得：以上尺寸时 P=0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 根据表 2-16，尺寸为 1.5mm、 1.4mm、 0.3mm 、 0.5mm、 0.43mm、 0.175mm、 1.62mm、 1.52mm时的公差都为1=0.040mm； 尺寸为 2.9mm的公差为2=0.048mm。 根据表 2-14 公式 11PB= (1.5+0.50.040)002.0mm= 1.52002.0mm 12PB= (1.4+0.50.040)002.0mm= 1.42002.0mm 13PB= (0.3+0.50.040)002.0mm= 0.32002.0mm 14PB = (0.5+0.50.040)002.0 mm= 0.52002.0 mm 15PB= (0.43+0.50.040)002.0mm= 0.45002.0mm 16PB= (0.175+0.50.040)002.0mm= 0.195002.0mm 17PB= (1.62+0.50.040)002.0mm= 1.64002.0mm 18PB= (1.52+0.50.040)002.0mm= 1.54002.0mm 2PB = (2.9+0.50.048)002.0 mm= 2.924002.0 mm 6).冲 F和 G区外形冲裁凸模 工件孔尺寸 :长 2.4mm、 1.5mm、 0.9mm,宽 1.08mm、 0.6mm、 0.5mm。 根据表 2-12查得：以上尺寸时 P =0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 根据表 2-16，以上尺寸的公差都为 =0.040mm。 根据表 2-14 公式 1PB = (2.4+0.50.040)002.0mm= 2.42002.0mm 2PB = (1.5+0.50.040)002.0mm= 1.52002.0mm 3PB = (0.9+0.50.040)002.0mm= 0.92002.0mm 4PB = (1.08+0.50.040)002.0 mm= 1.1002.0 mm 5PB = (0.6+0.50.040)002.0mm= 0.62002.0mm 6PB = (0.5+0.50.040)002.0 mm= 0.52002.0 mm nts Page 16 of 25 7).冲 H和 J区外形冲裁凸模 工件孔尺寸 :长 10mm、 9mm、 0.4mm、 1.5mm,宽 0.45mm。 根据表 2-12查得：以上尺寸时 P=0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 根据表 2-16，尺寸为 1.5mm、 0.4mm、 0.45mm 时的公差都为 1=0.040mm； 尺寸为 9mm的公差为2=0.058mm；尺寸为 10mm的公差为3=0.070mm。 根据表 2-14 公式 11PB= (1.5+0.50.040)002.0mm= 1.52002.0mm 12PB= (0.4+0.50.040)002.0mm= 0.42002.0mm 13PB= (0.45+0.50.040)002.0mm= 0.47002.0mm 2PB= (9+0.50.058)002.0mm= 9.029002.0mm 3PB= (10+0.50.070)002.0mm= 10.035002.0mm 8).冲 K区外形冲裁凸模 工件孔尺寸 :长 2.4mm、 5.1mm、 6.5mm、 3.5mm,宽 3mm、 4.7mm、 0.85mm,斜宽 0.35mm。 根据表 2-12查得：以上尺寸时 P =0.02mm。 查表 2-13， X=0.5。 根据表 2-16，尺寸为 2.4mm、 0.85mm、 0.35mm 时的公差都为 1 =0.040mm； 尺寸为 5.1mm、 3.5mm、 3mm、 4.7mm的公差为 2 =0.048mm；尺寸为 6.5mm的公差为3=0.058mm。 11PB = (2.4+0.50.040)002.0mm= 2.42002.0mm 12PB = (0.85+0.50.040)002.0mm= 0.87002.0mm 13PB= (0.35+0.50.040)002.0mm= 0.37002.0mm 21PB = (5.1+0.50.048)002.0mm= 5.124002.0mm 22PB = (3.5+0.50.048)002.0mm= 3.524002.0mm 23PB= (3+0.50.048)002.0mm= 3.024002.0mm 24PB = (4.7+0.50.048)002.0mm= 4.724002.0mm 3PB= (6.5+0.50.058)002.0mm= 6.529002.0mm (6). 冲裁间隙 冲裁间隙值的选取对工件质量 ,冲裁力的大小 ,模具的寿命都有显著影响。冲裁间隙较大时会出现废料穿过板料而随凸模上升nts Page 17 of 25 的现象 , 也会使脆性材料从凹模孔中高速穿出 , 以至工件报废 , 甚至危及操作者的安全。由表 2-10(冲模具设计应用实例 P34)选择间隙。凹模工作部分尺寸均按凸模研配 , 保证两侧共有0.025mm0.045mm的均匀间隙。 四 .模具总体设计 有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案 ,便可以对模具 进行总体设计 ,如图装配图所示。 从结构图初算出闭合高度 : 模H=(50+12+44.2+3+15+0.5+30+10+60) mm= 224.7mm 根据凹模的外形尺寸 ,确定下模板的外形尺寸为 :315mm250mm。 五 .模具主要零部件的设计 模具为 14 工位级进模 ,步距为 11.5mm,模具长 315mm,模具结构 如装配图所示 ,采用四导柱滚珠导向钢板模架。上模部分由上模座、 垫板、凸模固定板 ,卸料板和各个凸模组成 ,卸料板与上模之间安装 有滚珠导向小导柱导套。下模部分由下模座、凹模基体以及凹模垫 板和导料板组成。 1.模架 多工位级进模选择模架精度 ,主要根据模具的冲裁间隙、配合精 度和模具复杂程度。模具冲裁间隙小于 0.05mm 时 ,采用滚珠过盈导 向模架。本模具采用上述模架。 所以 上模座 : 310mm 250mm 50mm 材质为 HT200 下模座 : 310mm 250mm 60mm 材质为 HT200 导 柱 : 25h5 190mm 材质为 20 钢 导 套 : 25H6 125mm 38mm 材质为 20 钢 保持圈 : 25mm 32.5mm 76mm 材质为 45 钢 淬火硬度 4045HRC。 弹 簧 : 1.6mm 30mm 65mm 材质为 60Si2MnA 淬火硬度 4348HRC。 压 板 : 16mm 20mm 材质为 45 钢 淬火硬度 4045HRC。 螺 钉 : M6mm16mm GB70-58 材质为 45 钢 淬火硬度 4045HRC。 模 柄 : A50mm95mm GB2862.1-81 材质为 Q235钢 导柱、导套渗碳深度 0.81.2mm,硬度 5862HRC。 nts Page 18 of 25 设计时 ,滚柱与导柱 ,导套之间应保持 0.010.02mm 的过盈量 。 为保证均匀接触 , 滚珠尺寸必须严格控制 。 滚柱直径一般取 35mm。本模具为高精度模具 , 滚柱精度取 IT5。 滚柱排列对称 , 分布均匀 , 与中心线斜角一般取 510, 使每个滚柱在 上下运动时都有其各自的滚道而减少磨损 。 滚珠夹持的长度 , 应保证上模回程至止点时 , 仍有 23 圈滚柱与导柱 , 导套配合 , 起导向作用 。 2.冲裁凸、凹模 由排样图可看出 ,冲裁部位共有 38 个 ,其中属于外形冲裁的部位有36 个。为避免冲切连体外形接刀处因步距误差而产生连丝和毛刺，故冲裁连体外形的接刀设计如图排样图中的 I、 II 所示。 凹模设计为整体结构，冲裁型孔均采用线切割机床加工。除圆形凸模外，各异型凸模设计成直通式外形，主要采用线切割加工。 由于冲裁凸模中具有较多的细小凸模 ,因此需要利用凸模护套对细小凸 模进行保护 ,防止细小凸模损坏，设计时要认真计算它的强度，并选择合适的安装方法。 细小凸模的损坏形式主要是受压失穏而折断 ,在材料力学中属于“压杆稳定 ” 的问题。凸模分为带导向装置和无导向装置两种，如图5-5 所示。凸模损坏不是其压应力达到破坏值被压碎 , 而是产生弯曲变形而折