石英表墊片多工位級進模設計【沖孔落料級進模】【說明書+CAD】

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南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 干瑞彬 學 號： 05010116 外文出處：Journal of Materials Processing Technology 171 (2006) 259—267 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導教師評語： 譯文語句通順，專業(yè)詞匯較準確，基本符合規(guī)范和畢業(yè)設計相關(guān)要求。 簽名： 年 月 日 附件1：外文資料翻譯譯文 注塑模具的設計及其熱分析 S.H. Tang ?, Y.M. Kong, S.M. Sapuan, R. Samin, S. Sulaiman 摘要：本文介紹注塑模具設計生產(chǎn)翹曲測試樣本以及為了獲得殘余熱應力的影響在模具中執(zhí)行熱分析。這項技術(shù)、理論、方法在注射模具設計中必須被考慮運用。在商業(yè)計算機上使用13.0版本的計算機輔助設計軟件UG進行模具的設計。使用商用有限元分析軟件LUSAS分析家分析發(fā)現(xiàn)并揭示由于試樣的冷卻不均勻使塑件存在殘余熱應力的分析報告。該軟件提供模型的溫度等高線分布圖并通過注塑周期時間響應曲線繪制溫度變化曲線。結(jié)果表明與其它區(qū)域相比收縮更可能會發(fā)生在冷卻渠道附近。模具這種不平衡的冷卻效果有助于不同區(qū)域翹曲的產(chǎn)生。 關(guān)鍵詞：注塑模具 設計 熱分析 1． 引言 塑料工業(yè)被列為一個數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，是世界上增長最快的行業(yè)之一。在日常生活中幾乎所有的用品都離不開塑料，而大多數(shù)這些塑料都可以用注塑的方法生[ 1 ]。 眾所周知注塑成型加工是以較低的成本生產(chǎn)各種形狀復雜的幾何體產(chǎn)品 [ 2 ]。 注塑成型加工是一個循環(huán)過程。在注塑過程中有四個重要的階段。這四個階段是加料階段、保壓階段、冷卻階段和頂出頂出。塑料注塑成型加工首先是往注射機料斗中添加樹脂和適當?shù)奶砑觿?，并加熱塑料注射機的料斗到噴嘴部分[ 3 ]。在注射溫度下模具型腔充滿熱聚合物熔體，在模具型腔填滿后的保壓階段，更高壓力下更多的聚合物熔體裝入型腔，以補償前期聚合物凝固引起的收縮。接下來是模具的冷卻階段，塑件在排出前被冷卻到足夠的強度。最后一步是頂出階段，模具開模同時頂出塑件， 然后模具再次合上并開始下一個周期。 事實證明設計和制造理想性能的高分子注塑成型零件是一個昂貴的工程，包括反復修改加工，在模具設計任務中，設計模具明確附加幾何結(jié)構(gòu)，核心方面通常包括相當復雜的凸凹面[5]。 為了設計模具必須考慮許多重要的設計因素。這些因素分別是模具的尺寸、型腔數(shù)、型腔的布局、澆注系統(tǒng)、澆口系統(tǒng)、收縮和頂出機構(gòu)[ 6 ]。 在模具的熱分析中，其主要目的是分析影響殘余熱應力或壓力對產(chǎn)品尺寸的影響。熱誘導應力主要發(fā)生在注塑成型的冷卻階段，主要是因為其熱傳導性低以及熔融樹脂與模具之間的溫差。在冷卻期間產(chǎn)品的冷卻腔周圍溫度存在不均衡 [ 7 ]。 在冷卻時，冷卻管道附近的冷卻效果比遠離冷卻管道區(qū)域的冷卻效果好。不同的溫度導致不同的收縮，不同的收縮導致熱應力而顯著的熱應力可能會導致翹曲問題。因此，在冷卻階段對注射工件進行殘余熱應力模擬分析是非常重要的[ 8 ] 。通過了解熱應力的分布特點，可以預測殘余熱應力引起的變形。 本文介紹了注塑模具設計生產(chǎn)翹曲試樣以及為了獲得殘余熱應力影響而在模具中執(zhí)行熱分析。 2. 方法 2.1 設計翹曲測試樣本 本節(jié)說明了用于注塑模具的翹曲測試樣品的設計。很顯然翹曲的主要問題存在于產(chǎn)品的薄殼特征。因此，產(chǎn)品開發(fā)的主要目的是設計一個塑件，以確定注塑工件薄殼翹曲問題的有效因素。 翹曲測試樣本是薄殼塑料。樣本的總體尺寸長120mm，寬50mm,厚1mm. 用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）作為材料，在注射溫度為210℃，壓力為60MPa,持續(xù)3s時間生產(chǎn)翹曲測試樣本。圖1顯示了翹曲測試樣本的制作 圖1 翹曲測試樣本制作 2.2 翹曲測試樣本注塑模具的設計 本節(jié)介紹了設計生產(chǎn)翹曲測試標本時，在模具的設計方面和其他方面的考慮因素。用于生產(chǎn)翹曲測試樣本注塑模具的材料是AISI1050碳鋼。在模具設計時考慮了四個構(gòu)思，其中包括： i. 三板式模具（構(gòu)思1 ）有一個型腔兩個分型面。由于成本高，所以不適用。 ii. 兩板式模具（構(gòu)思2 ）有一個型腔一個分型面但無澆注系統(tǒng)。由于單位時間內(nèi)注射生產(chǎn)量低，不適用。 iii. 雙板模具（構(gòu)思3 ）有一個分型面和兩個型腔，帶澆注和頂出系統(tǒng)。由于塑件的是薄殼的，頂桿可能破壞工件，所以不適用。 iv. 雙板模具（構(gòu)思4 ）有一個分型面和兩個型腔帶澆注系統(tǒng)，只用拉料桿為頂出機構(gòu)，避免頂出時破壞塑件。 翹曲測試樣本模具設計的第四個構(gòu)思被應用。在模具設計中，還有許多因素需要考慮。 首先，根據(jù)注塑機使用的壓板尺寸設計模具。注塑機行程是有限的，通過兩個拉桿間的距離確定注射機的最大行程。注射機兩個拉桿間的距離為254mm，因此，最大模板寬度不應超過254mm這個距離。此外在模具和兩連桿中留出4mm的間隙便于模具的拆裝。這最終使模具最大寬度250mm。250X250的標準模架最終被使用。其他有關(guān)模板的尺寸則列于表1 成分 規(guī)格（ mm ）寬×高度×厚度 頂端夾緊板 定模座板 動模座板 支承板 推桿固定板 推板 夾緊板底 250 × 250 × 25 200 × 250 × 40 200 × 250 × 40 37 × 250 × 70 120 × 250 × 15 120 × 250 × 20 250 × 250 × 25 模具已設計了夾緊壓力，鎖模力應高于內(nèi)部腔力（反作用力）以避免飛邊的發(fā)生。 以提供的標準模架尺寸為根據(jù)，凹模的寬度和高度的分別是200和250毫米，使得模板上的這些尺寸有足夠的空間設計兩個水平的型腔，而凸模只需留有固定澆口套的空間以便注入溶融塑料。因此，在產(chǎn)品的表面只設計了一個分型面。在開模的時候，塑件和流道在分型面上被分開。 模具設計了直接澆口或側(cè)澆口。澆口位于流道和塑件之間。為了便于注入塑料澆口底部設計了一個20°的錐角斜度和0.5mm的壁厚。為了熔融塑料的流入，還設計了4mm寬，0.5mm厚的澆口。 在模具設計時，選定了拋物面類型的流道。在這種情況下，它的優(yōu)點是僅需簡單的加工模具凸模部分。然與圓形截面類型相比，這種類型的流道有不利之處，如更多的熱量損耗和廢料。這可能會導致熔融塑料更容易固化。所以在設計時應縮短流道長度并增大流道直徑至少有6mm。 材料或熔融塑料在同一溫度同一壓力下同時被送到個模腔對于流道設計來說是很重要的一點。基于這點，模腔的布局一般都是對稱的。 另一個設計方面是考慮到了氣孔設計。凹模和凸模配合面之間有非常好的修整，以防止飛邊的發(fā)生。然而當模具閉合時，可能會導致空氣閉于型腔內(nèi)，導致塑件注射不足或不完整。設計足夠多的通風孔以確保型腔內(nèi)的空氣可以被釋放，避免不完整的塑件發(fā)生。 為了讓冷卻更均勻，冷卻系統(tǒng)沿著模具型腔水平設置。在紊流的情況下，冷卻渠道提供了足夠的冷卻水冷卻模具。圖2顯示了在凸模上氣孔和冷卻管道的布局。 圖2 凸模上氣孔和冷卻管道的布局 在此模具設計中，頂出系統(tǒng)只由推桿固定板、拉料桿，澆口套組成。拉料桿設置與凸模的中心位置，在模具打開時不僅承擔拉著塑件到適當?shù)奈恢?，而且在頂出階段，作為推桿從模具中推出塑件。因為生產(chǎn)的產(chǎn)品僅有1毫米非常薄的，所以沒有額外推桿被使用或設置。在頂出階段額外的推桿可能會造成塑件產(chǎn)生孔或破壞塑件。 最后，為補償材料的收縮足夠的尺寸偏差被考慮。 圖3顯示三維實體造型，以及利用UG開發(fā)的模具的線框模型 圖3 三維實體造型以及利用UG開發(fā)的模具的線框模型 3．結(jié)果和討論 3.1塑件的制作生產(chǎn)及調(diào)整 從模具設計和制作的角度看，在試運行階段制作的翹曲測試樣本存在缺陷。該缺陷是注射不足，飛邊和翹曲。飛邊后來通過在型腔角上銑削額外的氣孔讓空氣排除的方法解決。同時，通過減小注塑機壓力減少了飛邊的產(chǎn)生。通過控制注射時間、注射溫度、熔融溫度等不同參數(shù)，控制翹曲變形。 經(jīng)過這些修改，模具在低成本的情況下生產(chǎn)出了高質(zhì)量的翹曲測試樣本，這些試樣還需要修整。圖4顯示修整后的模具，這是加工額外的排氣孔可以消去注射不足。 圖4 加工額外的排氣孔可以消去注射不足 3.2.模具和產(chǎn)品詳細分析 在塑料注射成型過程中，熔融ABS在210 ? C溫度下通過凹模上的澆口襯套直接注射到模具型腔，經(jīng)過冷卻，塑件就成型了。塑件的生產(chǎn)周期需要花35秒，包括20秒冷卻時間。 用于生產(chǎn)翹曲測試樣本材料的是ABS在注射溫度、時間、壓力分別為210℃，3秒和60MPa。用于生產(chǎn)翹曲測試樣本注塑模具的材料是AISI1050碳鋼。 運用有限元軟件分析材料性能在決定溫度上非常重要。表2列出了ABS以及AISI 1050碳鋼的性能。 模具分析主要是凹模和凸模，因為他們是形成塑件的地方。因此，使用13.5版本的商用有限元分析軟件LUSAS分析家研究不同時段溫度的分布。使用二維熱分析研究殘余熱應力在不同區(qū)域?qū)δ＞叩挠绊憽? 由于對稱性，只要通過凸模的垂直斷面或在注射階段當凸凹模合在一起時的側(cè)面圖建立模型執(zhí)行熱分析。圖5所示的是模板的熱分析模型。 圖5 模具熱分析 建立模型包括分配各部分的性能以及模型的循環(huán)周期。這樣可以用有限元分析軟件用造型模擬模具模型進行分析，還可以繪制時間響應曲線顯示再某段時間內(nèi)特定區(qū)域的溫差變化。 對試樣分析，使用13.5版本的LUSAS分析家進行雙向拉伸應力分析。一般只需在試樣的一端施加拉力另一端則固定住，然后慢慢增加拉力一直到達塑性極限。圖6所示的是分析的負載模型。 圖6 負載模型分析的產(chǎn)品。 3.3. 模具及試樣分析的結(jié)果及討論 模具分析過程對不同時間段的熱量分布作了觀測。圖7所示是在一個完整的注塑周期中不同時間段的二維等高線熱量分布圖。 圖7 不同時段溫度分布圖 對模具進行二維分析后，可繪制出時間響應曲線以分析殘余熱應力對制件的影響。圖8所示是繪制時間響應曲線所選的節(jié)點。 圖8 繪制時間響應曲線所選的節(jié)點 圖9到圖17顯示了在圖8中被標注的不同節(jié)點的溫度分布曲線 圖9節(jié)點284溫度分布 圖10 節(jié)點213溫度分 圖11 節(jié)點302溫度分布 圖12 節(jié)點290溫度分布 圖13 節(jié)點278溫度分布 圖14 節(jié)點1838溫度分布 圖15 節(jié)點1904溫度分布 圖16 節(jié)點1853溫度分布 圖17 節(jié)點1866溫度分布 從圖9—17中很顯然被選擇用來繪制曲線的每一個節(jié)點的溫度都是遞增的,也從室溫到高于室溫，然后再次溫度下保持一段時間。這些溫度上升是由于塑料溶液注入到了塑件的型腔內(nèi)造成的。 經(jīng)過一段時間后，溫度進一步上升直至達到最高溫度，然后保持在最高溫度下。由于保壓階段涉及高壓導致溫度上升。溫度保持不變直到冷卻階段開始，從而導致模具溫度減小到一個低值，然后保持該低值。繪制的曲線是不平滑的，因為注入熔融塑料的速率和冷卻速率是相應的。繪制的曲線圖僅僅顯示了在周期內(nèi)溫度能達到的最大值。 冷卻階段是決定殘余熱應力的最關(guān)鍵階段。這是因為冷卻階段，材料冷卻從上面到下面玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。物質(zhì)的不均勻收縮可能產(chǎn)生熱應力從而引起翹曲。 如圖9-17中所示冷卻階段后的溫度，很明顯在冷卻管道附近的塑件由于溫度減小的更多，塑件獲得了更好的冷卻而遠離冷卻管道區(qū)域的塑件冷卻效果差。冷卻效果好、冷卻速度快意味著在該區(qū)域發(fā)生更多的收縮。最遠的區(qū)域節(jié)點284，雖然遠離冷卻管道，但由于向空氣中散熱冷卻更快。 因此，冷卻通道設在產(chǎn)品型腔的中心，造成冷卻管道附近和其他區(qū)域間產(chǎn)生溫差。由于發(fā)生收縮使得在塑件的中心區(qū)域產(chǎn)生壓應力以及由于發(fā)生不均衡的收縮導致翹曲。然而，在冷卻后不同節(jié)點的溫差很小，翹曲變形也不是很明顯。對設計師來說設計一副殘余熱應力效果小和高效的冷卻系統(tǒng)是非常重要的。 對于產(chǎn)品分析,從被實行開始到分析塑料產(chǎn)品,在產(chǎn)品上不同載荷因素的狀態(tài)下的應力分配情況可以通過觀察生成的二維曲進行線分析。圖18—21顯示了不同荷載增量下的等效應力圖。 圖18 荷載增量1下的等效應力圖 圖19 荷載增量14下的等效應力圖 圖20 荷載增量16下的等效應力圖 圖21 荷載增量23下的等效應力圖 在關(guān)鍵的127節(jié)點，選定產(chǎn)品的最大拉應力進行分析。應力應變曲線和應力負載增量曲線。如圖22和23 圖22 應力應變曲線 圖23 應力與負載增量曲線 參考負載應力曲線如圖23,它很清楚表明產(chǎn)品在增加拉力載荷，直到它達到了23的負載因數(shù),這意謂產(chǎn)品能抵抗的1150 N的拉力。由圖23可知,對產(chǎn)品的固定端以施加最大應力3.27 ×107 Pa時損壞可能發(fā)生在其附近區(qū)域。 該產(chǎn)品應力分析資料十分有限，因為生產(chǎn)產(chǎn)品的目的是為了翹曲測試，所以沒必要進行拉伸負載分析。但是在未來，應當確定產(chǎn)品情況，以便在其他各種負載情況下執(zhí)行進一步的分析。 4．結(jié)論 經(jīng)過翹曲測試試樣的分析確定影響翹曲的參數(shù)來設計的模具已經(jīng)使產(chǎn)品質(zhì)量達到最高。生產(chǎn)測試試樣所需的成本很低而且只需經(jīng)過很少的表面處理。 通過注塑模的熱分析得出殘余熱應力對試樣的影響，對加載拉應力的分析也可以預測到翹曲測試試樣所能承受的最大拉力。 鳴謝 作者要感謝馬來西亞博特拉大學工學部發(fā)行出版了本文。 參考文獻 附件2：外文原文（復印件） 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 選題情況 課題名稱 石英表多工位級進模設計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 √ 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 √ 差 工作進度 快 按計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 √ 中 差 中期成績評定：中 所在專業(yè)意見： 設計選題合理，查閱的文獻豐富，開題報告內(nèi)容詳實，格式規(guī)范，能嚴格按照設計進度按時完成設計工作，有利于后續(xù)設計工作的開展。 負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計（論文）任務書 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名: 學 號: 設計(論文)題目： 石英表墊片多工位級進模設計 起 迄 日 期: 2006 年 3 月10 日~ 5 月15 日 指 導 教 師: 發(fā)任務書日期: 2006 年 3 月 10 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 通過本次畢業(yè)設計，應學會能全面科學合理 地對零件進行工藝分析，并能合理地選擇加 工方式，掌握多工位級進模的設計與制造， 并能將沖壓加工原理、沖壓設備，沖壓工藝、 沖模設計與沖模制造有機的結(jié)合，能正確分 析與解決生產(chǎn)實際中的常見問題。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 內(nèi)容：（1）石英表墊片級進模工藝性分析； （2）級進模的排樣與步距的確定； （3）模具成型零件結(jié)構(gòu)設計及計算； （4）繪制模具總裝配圖和非標準零件工作圖； （5）編寫設計說明書。 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計（論文）評語 學生姓名：吳永鵬 班級: 模具035 學號：0212622 題 目： 石英表墊片多工位級進模設計 綜合成績： 指導者評語： 指導者(簽字)： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評語 評閱者評語： 評閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計論文 論文題目： 石英表墊片多工位級進模設計 系 部 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 2006年 5 月 16 日 模具典型零件機械加工工序卡 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零(部)件圖號 產(chǎn)品名稱 石英表 墊片 零(部)件名稱 凹 模 共( 1 )頁 第( 1 )頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 成型 8 電火花 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每個毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 板材 270*220*30 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 電火花 成型機 MAKINO 20050610 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 20050100 EROWA 煤油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速 r·minˉ1 切削速度 m·minˉ1 進給量 mm·rˉ1 切削深度 mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 1 毛坯準備 2 粗銑六面 快捷銑床 900 10 100 4 4 2H 3 加工孔 快捷銑床 2400 0.50 10 1 0.5H 4 鉸孔 5 成型電極 電火花 6 模床加工 大型水磨 1800 0.001 0.002 0.005 4 2H 7 電火花加工 Sodick機床 8 檢測 設 計 (日期) 審 核 (日期) 標準化 (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 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名：學 號： 專 業(yè)： 模具設計與制造 設計(論文)題目： 石英表墊片級進模設計 指導教師： 2006年 4 月6日  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))： 文 獻 綜 述 在進行畢業(yè)設計之前，必須做好一切準備工作，而收集有關(guān)設計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設計工作開始時，只有對課題研究的內(nèi)容有了，充分地了解，才會有設計目的和方向；所以收集、查閱有關(guān)文獻資料是必要的。 在設計之前首先應該對國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解，以便在設計過程中能夠正確、合理地設計出一套模具。下面就先分析一下國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀。 1.隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具也正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場的變化，隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術(shù)正在由手工設計、依靠工人的經(jīng)驗和常規(guī)的機械加工技術(shù)向計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控加工中心進行切削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花等為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術(shù)方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢如下詳述： 1）.CAD/CAM技術(shù)的應用：CAD/CAM是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設計與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應用與模具的設計與制造加工的過程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。 2）.模具標準件：模具的標準化對縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國的模具標準化程度達到30%以下，而國外先進國家達到70%—80%左右。這樣，不僅有利于國內(nèi)的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國際化發(fā)展。 3）.模具的制造精度：國外的制造水平能夠是制造公差達到0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達到Ra 0.0002 mm以下（花10以上）；我國的制造水平可以是制造公差達到0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達到Ra0.00160.0008 mm（花7—8）。由此可見，如今模具技術(shù)的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國在這方面的技術(shù)與國外先進國家還有很大的差距。 4）.模具的使用壽命：國外的沖壓模具的使用壽命，（合金鋼制模）500—1000萬次，（硬質(zhì)合金制模）2億次；我國的沖壓模具的使用壽命分別為：100—400萬次，6000—1億次。模具的使用壽命的加長就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產(chǎn)效益。 5）.模具的加工制造設備：國外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線切割，電火花，化學腐蝕等先進的設備，大大地提高了模具的制造周期。 2.我國的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進入21世紀，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設計與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復雜，高效，長壽命的模具，并且能夠出口到國外，打開國外的市場。但是，目前我國的沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝，模具標準化，模具設計，模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國的模具在壽命，效率，加工精度，生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。因此這就需要我們努力去研究，推動我國模具業(yè)的發(fā)展。 3.在查閱、收集有關(guān)資料的時候，不僅使我對模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、模具的設計與制造技術(shù)等有了更多，更全面地了解；而且收集到了許多有關(guān)本課題的研究，與本課題相關(guān)、相似的東西，查找各種有關(guān)模具設計與制造方面的經(jīng)驗公式，和經(jīng)驗數(shù)據(jù)；通過查閱資料和文獻能夠?qū)⒄n堂上所學習到的理論知識，與實際生產(chǎn)當中的實例相結(jié)合去更好地成設計任務；并且使我在課程設計上有了更多的設計思路，也有了更多的考慮空間，同時也使我在設計的過程中能夠從多方面地去考慮問題——模具設計的合理性及對設計好的模具在工作過程中可能會出現(xiàn)的問題及解決辦法。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 1. 先通過收集和查閱各種文獻資料和與同學老師的交流、指導，對目前國內(nèi)外的模具（沖壓模具）的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢進行深入的了解，預計用時間三天； 2. 拿到工件的結(jié)構(gòu)簡圖，對工件進行結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細地分析，并查閱相關(guān)資料看是否符合常規(guī)零件結(jié)構(gòu)設計，預計用時兩天； 3. 經(jīng)過對工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，擬訂可行的沖壓工藝方案，并經(jīng)過分析，研究、比較，選擇一種最為合理的沖壓工藝作為生產(chǎn)應用，估計用時間兩天； 4. 分析和優(yōu)化級進模的排樣方式，全理安排各個工位，確定和選擇載體的形式，預計用時二天； 5. 進行主要的設計計算，利用各種經(jīng)驗公式或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)對沖壓力（沖裁力、卸料力、總沖壓工藝力），壓力中心的位置，工作零部件的刃口尺寸的設計計算以及彈性卸料元件橡膠的設計，預計需用時間四天； 6. 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，材料，生產(chǎn)批量來進行模具的總體設計，包括模具的類型，定位方式，卸料方式，導向方式等方面的設計；在設計中，應該綜合考慮模具的安裝，維修，生產(chǎn)效率等，預計用時間兩天； 7. 對模具的主要零部件進行設計，主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和導柱導套等零件，根據(jù)工作需要的強度來設計尺寸，包括各零件的圖紙，預計需用時間五天； 8. 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡圖）需要用時間兩天； 9. 模具主要零部件的加工工藝過程（凸模、凹模、定位板、卸料板）分析與設計，預計用時間兩天； 10. 模具的裝配與調(diào)試，預計用時兩天；  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 插圖清單 圖1、產(chǎn)品圖……………………………………………………………………………3 圖2、排樣圖……………………………………………………………………………4 圖3、工位與步距的確定………………………………………………………………6 圖4、凹模型口圖………………………………………………………………………7 圖5、沖孔凸?！?0 圖6、凹?！?2 圖7、導正銷……………………………………………………………………………12 圖8、自動送料裝置……………………………………………………………………14 表格清單 表1、兩種排樣方式的材料利用率比較……………………………………………5 表2、壓力中心數(shù)據(jù)表………………………………………………………………6 表3、工件零件刃口尺寸的計算……………………………………………………8 表4、卸料橡膠的設計計算…………………………………………………………9 石英表墊片多工位級進模設計 摘 要 通過對石英表墊片的沖壓工藝性分析，詳細介紹了其級進模的總體結(jié)構(gòu)設計和主要成形零件的設計與制造，并介紹了其定位設計，沖裁力的計算，壓力中心的計算，對排樣設計方案作了比較與選擇，論證了全理的排樣方案，確定了條料的送進與導料方式及定距結(jié)構(gòu)形式等。理論證明，該模具結(jié)構(gòu)可靠，能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，對此類零件的級進模設計有重要參考價值。 關(guān)鍵詞：石英表墊片；級進模；工藝分析；工位排樣 石英表墊片多工位級進模設計 Abstract: Keywords: ;progressive die;technological analysis; service position layout. 目 錄 緒論……………………………………………………………………………………1 第一章 零件的工藝性分析……………………………………………………3 1．1 沖壓件的工藝性分析………………………………………………………3 1．2 沖壓工藝方案的確定………………………………………………………3 第二章 主要設計計算…………………………………………………………4 2． 1 排樣方式的確定及其計算…………………………………………………4 2． 2 步距尺寸的計算……………………………………………………………6 2．3 沖壓力的計算………………………………………………………………6 2．4 壓力中心的確定及其相關(guān)計算……………………………………………7 2．5 工作零件刃口尺寸計算……………………………………………………8 2．6 卸料橡膠的設計……………………………………………………………9 第三章 模具總體設計…………………………………………………………10 3． 1 模具類型的選擇……………………………………………………………10 3．2 定位方式的選擇……………………………………………………………10 3．3 卸料、出件方式的選擇……………………………………………………10 3．4 導向方式的選擇……………………………………………………………10 3．5 主要零部件的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………10 第四章 模具總裝圖 ……………………………………………………………14 第五章 沖壓設備的選定………………………………………………………15 第六章 模具零件加工工藝……………………………………………………15 第七章 模具的裝配 ……………………………………………………………16 7．1 凸模、凹模預配……………………………………………………………16 7．2 凸模裝配……………………………………………………………………16 7．3 裝配下?！?6 7．4 裝配上模……………………………………………………………………16 7．5 沖壓模具的試沖與調(diào)整……………………………………………………17 總結(jié) …………………………………………………………………………………20 致謝 …………………………………………………………………………………21 參考文獻……………………………………………………………………………22 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書/論文 石英表墊片多工位級進模設計 緒 論 　模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎工藝裝備，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，作為基礎工業(yè)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上稱為“工業(yè)之母”。 一、冷沖壓的特點和應用 　　冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。由于冷沖壓所用的原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料，沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好，冷沖壓產(chǎn)品壁薄，質(zhì)量輕，剛度好，可以加工成形狀復雜的零件，小到鐘表的秒針，大到汽車的縱梁、覆蓋件等。 　　冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機械制造，車輛生產(chǎn)，航天航空，電子，電器，輕工，儀表用日用品等行業(yè)。 　　多工位自動模是精密、高效、壽命長的模具，它適用于沖壓小尺寸，薄料，形狀復雜和大批量生產(chǎn)的沖壓零件。多工位自動級進模的工位數(shù)可高達幾十個，其模具能自動送料，自動檢測出送料誤差等。多工位自動級進模的結(jié)構(gòu)比較復雜，制造技術(shù)和制造要求、模具的成本相對也高，同時對沖壓設備，原材料也有相應的要求，對模具設計的合理性也提出了較高的要求。多工位自動級進模排樣的設計是多工位自動級進模設計的關(guān)鍵，排樣圖的優(yōu)化與否，不僅關(guān)系到材料的利用率，制件的精度，模具制造的難易程度和使用壽命等，而且直接關(guān)系到模具各工位的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定，當帶料排樣圖設計完成后，也就確定了以下內(nèi)容： 　?。?）模具的工位數(shù)用各工位的內(nèi)容； 　?。?）被沖制工件各工序的安排及先后順序，工件的排列方式； 　?。?）模具的送料步距，條料的寬度和材料的利用率；　 　?。?）導料方式，彈頂器的設置和導正銷的安排； 　　（5）模具的基本結(jié)構(gòu)。 二、冷沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 　　1、冷沖壓工藝方面 　　研究和推廣應用旨在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍和務種沖壓新工藝是沖壓技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。目前，國內(nèi)外涌現(xiàn)并迅速運用于生產(chǎn)的沖壓先進工藝有精密沖壓，柔性模（軟模）成形，超塑性成形，無模多點成形，爆炸和電磁等高能成形，高效精密沖壓技術(shù)以及冷擠壓技術(shù)等。這些沖壓先進技術(shù)在實際生產(chǎn)中已經(jīng)取得并將進一步取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。 　　2、沖模設計與制造方面 　?。?）模具結(jié)構(gòu)與精密度正朝著兩方面發(fā)展　　一方面為了適應高速、自動、精密、安全等大批量自動生產(chǎn)的需要，沖模正向高效、精密、長壽命、多工位、多功能方向發(fā)展；另一方面，為適應市場上產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速的要求，各種快速成形方法和簡易經(jīng)濟沖模的設計與制造也得到了迅速發(fā)展。 　　高效、精密、多功能、長壽命、多工位級進模和汽車覆蓋件沖模的設計制造水平代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。我國能夠設計制造出機電一體化的達到國際先進水平的高效、精密、長壽命、多工位級進模，工件零件精度達到2～5μm，步距精度達到2～3μm，總壽命達到1億模次以上；我國汽車行業(yè)，已具備中檔轎車成套覆蓋件沖模的生產(chǎn)能力，并在汽車試制和小批量生產(chǎn)中應用高強度樹脂澆注成形覆蓋件沖模，縮短試制周期，降低成本，加速了新車型的開發(fā)。 　?。?）模具設計與制造的現(xiàn)代化　　計算機技術(shù)，信息技術(shù)等先進技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣泛的應用，使模具設計與制造水平發(fā)生了深刻的革命性的變化，目前最為突出的是模具CAD/CAE/CAM。 　　模具的加工方法迅速現(xiàn)代化，各種工中心，高速銑削、精密磨削、電火花銑削加工、慢走絲線切割、現(xiàn)代檢測技術(shù)等已全面走向數(shù)控（NC)或計算機數(shù)控(CNC)化，電火化銑削加工是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工，類似數(shù)控銑削加工；現(xiàn)代電火花加工機床還可根據(jù)加工程序，自動從電極庫更換電極；慢走絲線切割機的功能及自動化程度已相當高，目前切割速度已達300mm2/min，加工精度可達±1.5μm，表面粗糙度Ra可達0.1～0.2μm。 　　在模具材料及熱處理，模具表面處理等方面，國內(nèi)外都進行了不少研制工作，并取得了很好的實際效果，沖模材料的發(fā)展方向是研制高強韌性冷作模具鋼，如65Nb、LD1、012Al、CG2、LM1、LM2等就是我國研制的性能優(yōu)良的沖模材料?！?2】 三、本課題的主要內(nèi)容與任務 本課題對石英表墊片進行了工藝性分析，詳細介紹了級進模的總體結(jié)構(gòu)設計，主要成形零件的設計與制造，沖裁力的計算，壓力中心的確定，定位方式的設計，并對排樣方案作了比較與分析，確定了條料的送進與導料方式及定距結(jié)構(gòu)形式。將沖壓成形加工原理、沖壓設備、沖壓工藝、沖模設計與沖模制造有機融合，實現(xiàn)重組和優(yōu)化，以通俗易懂的文字和豐富的圖表，系統(tǒng)地分析了石英表墊片的沖壓成形規(guī)律、成形工藝設計與模具設計及其級進模的裝配方法。 第１章　零件的工藝性分析 １．１　沖壓件的工藝性分析 該工件是石英表墊片，材料選用1Cr18Ni9， 工件上有三個孔φ、和選用， 精度等級為IT9級，孔與孔，孔與邊緣之間的 距離也滿足要求，最小壁厚為4mm。所有的孔 可以用高精度沖模沖出，因此，該工件可以用 冷沖壓加工完成。 １．２　沖壓工藝方案的確定 圖1 產(chǎn)品圖 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種方案： 方案一：先沖孔，再落料。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔——落料復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔——落料級進模沖壓。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，成本高，生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量的生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度用生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚４mm，接近凸、凹模許用最小壁厚3.2mm，模具強度較差，制造難度較大，且沖外輪廓時孔可能會發(fā)生變形。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對以上三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 第二章　主要設計計算 ２．１　排樣方式的確定及其計算 該工件的形狀具有一頭大一頭小的特點，但相差不大，可以采用直排也可以采用直對排兩種排樣方式，經(jīng)計算（見下表），采用直排時一個步距的材料利用率為67%，而采用直結(jié)排時為71%。設計成直對排時需要設計成隔位沖壓（隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)180°，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件），由于工件兩頭相差大不，一個步距的材料利用率也相差不大，為了保證工件精度及降低模具制造成本，故選擇直排的排樣方式。 　　設計級進模時必須考慮載體的 形式,載體是運送坯件的物體,全理 選擇載體既能提高材料的利用率, 又能保證工件精度,載體形式一般分 為如下幾種:(1)邊料載體,邊料載體 是利用材料搭邊或余料沖出導正孔 而形成的載體,此種載體送料剛性較 好,省料,簡單.(2)雙邊載體,雙邊載 實質(zhì)是一種增大了條料兩側(cè)搭邊的 寬度,以便沖導正工藝孔需要的載體, 這種載體主要用于t<0.2mm的薄料，工件精度較高的場合,但材料的利用率有所降低.(3)單邊載體,單邊載體主要用于彎曲件.(4)中間載體,中間載體常用于一些對稱彎曲成形件,利用材料不變形的區(qū)域與載體連接,成形結(jié)束后切除載體.【2】由于該制件具有一頭大一頭小的特點,且搭邊值又小,　　　　　　　　　圖2　排樣圖 厚度較大,為了提高材料的利用率,綜合以上分析,采用中間載體,先沖出兩端外輪廓,在成形結(jié)束后切斷載體,由于該工件沖切工藝力較大,所以沖切工藝力較大的工位應安排在中間工位,以利于使壓力中心與模具幾何中心重合?！?0】 　　從上圖可以看出該工件有兩種排樣圖:排樣圖1有4個工位,第一工位沖出工件上的三個孔,第二工位沖出工件兩端的一側(cè)外輪廓,第三個工位為沖出工件兩端的另一側(cè)外輪廓,第四工位切斷中間載體,完成落料;排樣圖2有5個工位,第一工位沖中間孔,做為導正孔,第二工位沖出工件兩端的一側(cè)外輪廓,第三工位為沖出工件兩端另一側(cè)外輪廓,第四工位沖出工件上兩端孔,第五工位切斷中間載體,完成落料.由于該工件精度要求比較高,且本身需要沖出三個孔,所以可以利用零件本身的孔直接導正,這樣材料的利用率較高,外形與孔的相對精度容易保證,模具加工也比較容易,因為孔到邊緣的距離較小,而孔的精度又要求較高,沖外輪廓時孔可能會發(fā)生變形,所以本工件應先沖出導正用孔,再沖外輪廓,然后沖工件兩端孔,采用排樣圖2. 表1：兩種排樣方式的材料利用率比較 項目 分類 項目 公 式 結(jié) 果 直 排 排 樣 沖裁件面積A 977.48 mm2 條料 寬度B B=40+8+10+2×2.8+1 64.6mm 步距S S=20+2.5 22.5mm 一個步距材料的利用率η 67% 直 對 排 排 樣 沖裁件面積A 977.48 mm2 條料 寬度B B=40+10×2+2×2.8+1 66.6mm 步距S S=20+16+2×2.5 41mm 一個步距材料的利用率η 71% 　　 　　 ２．２　步距尺寸的標注 ①——沖導正銷孔 ?、凇獩_切一側(cè)外輪廓 ?、邸獩_切另一側(cè)外輪廓 ?、堋獩_兩端孔 ?、荨d體切斷，零件與條料分離 　　查表19.1-17知搭邊a=2.8 a1=2.5 ２．３　沖壓力的計算　　　　　　圖3　工位與步距的確定 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　本模具共有6個沖裁區(qū)，沖裁力由下式計算：F＝2.5τtL 　　各沖裁區(qū)只是沖裁線的長度不同，材料剪切強度極限τ=500MPa,【1】材料厚度t=2.5mm，用上式可分別計算出各沖裁區(qū)的沖裁線長度和沖裁力，見下表： 表2：壓力中心數(shù)據(jù)表 部　位 L／mm F/N 部　位 L／mm F/N 中間導正 釘孔φ8 25.12 40820 工件上 φ8的孔 25.12 40820 上端外輪廓 37.22 60482.5 工件上 φ6的孔 18.84 30615 下端外輪廓 39.5 64187.5 落料切 斷部分 89.1 144787.5 總計 234.9 381712.5 　　由上表計算可知： 　　沖裁力F＝2.5τtL=381712.5N 查表19.1-4知1Cr18Ni9的τb≥420-560 　　卸料力Fx＝KXF=19085.6N　　　　 查表2.6.1知　KX=0.05 　　沖壓工藝總力F總=F+Fx=400798N ２．４　壓力中心的確定及相關(guān)計算 　　　　　　　　　　　圖4　凹模型口圖 　　①任取一坐標系XOY 　?、谟嬎愀鲌D形之分力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6及其坐標（x1，y1……x6，y6) 　?、墼O壓力中心在Ｏ＇點，其坐標為xo'，yo' 　　④壓力中心Ｏ＇的坐標通式為： 　　將上表計算各圖形沖裁力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6之值代入上式，可得壓力中心的坐標xo'與yo'之值為：　　　xo'=82.2 　yo'=82 　　由以上計算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力較大，壓力中心向第四位向左偏移5mm ２．５　工作零件刃口尺寸計算 　　在確定工件零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工伯零件的加工方法及模具裝配方法。由于該工件的特點，工件的分離采用切接的切除方式，它是在分斷切除過程中，工件的圓弧與圓弧相切的切點的連接方式，但容量出現(xiàn)不圓滑等質(zhì)量問題，解決辦法是在第二次切除的連接處，最好修出一個微小的斜角，一般為3~5度?！?】綜合該模具的特點，工作零件的形狀相對復雜，適宜采用線切割機床和成形電極電火花加工落料凸模、凹模、凸模固定板及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的精度，使裝配工作簡化，因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算，見下表： 表3：工件零件刃口尺寸的計算 尺寸及分類 計算公式 結(jié)果 備注 沖孔 查表19.1-6得沖裁雙面間隙Zmax=0.500 Zmin=0.360 落料 查表19.1-10得磨損系數(shù)X=1，模具按IT7級制造校核滿足δA+δT≤Zmax－Zmin 孔心距 LA=L±Δ／８ Ld=40±0.0075 ２．６　卸料橡膠的設計 　　卸料橡膠的設計計算見下表，選用的4塊橡膠板的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作?！?2】 表4：卸料橡膠的設計計算 項　　目 公　　式 結(jié)　果 備　　注 卸料板工作 行程hI hI=h1+t+h2 5.5mm h1為凸模凹進卸料板的 高度1mm 橡膠工作 行程HI HI=hI+h修 10.5mm h修為凸模修磨量，取5mm 橡膠自由 高度H自由 H自由＝4HI 40mm 取HI為H自由的25%~30% 橡膠的預 壓縮量H預 H預=15%H自由 6mm 一般H預＝(10%~15%)H自由 每個橡膠承 受的載荷F1 F預＝F卸/4 4771.4N 選用4個圓筒形橡膠 橡膠的外徑D 45mm d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑， 取d=12.5mm;p=4MPa 校核橡膠自由高度H自由 0.5≤H自由/D=0.9＜1.5 滿足要求 橡膠的安裝 高度H安 H安=H自由-H預 34mm 第三章　模具總體設計 ３．１　模具類型的選擇 　　由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 ３．２　定位方式的選擇 　　因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用送料機構(gòu)初定距，導正銷精定距。 ３．３　卸料、出件方式的選擇 　　因為工件料厚為2.5mm，制件總長58mm，相對較小，故可以采用彈性卸料裝置。又因為是級進模生產(chǎn)，在條料的送進過程中，工件自動落下，便于生產(chǎn)操作和提高生產(chǎn)效率。 ３．４　導向方式的選擇 　　為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用對角導柱的導向方式。 ３．５　主要零部件的結(jié)構(gòu)設計 3.5.1　工作零件的結(jié)構(gòu)設計 3.5.1.1　沖孔凸模 　　因為所沖的孔均為圓形， 而且都不屬于需要特別保護的　　　　　　　　　圖5　沖孔凸模 小凸模，所以沖孔凸模采用臺 階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換?！　　　　　? 3.5.1.2　 落料凸模 　　由于本模具落料工藝力較大，沖壓零件的形狀較復雜，采用分段沖切的形式成形出零件的外輪廓，分段切除的連接方式采用切接的方式，在圓弧與直線的切點處分為兩部分，所以相應的落料凸模也應沿兩端外緣圓弧切點處分為兩個凸模，結(jié)合工件外形并考慮加工方便，將落料凸模設計成臺階式，采用成形電極的方法加工完成。 　　其總長L可按公式2.9.2計算 　　L=h1+h2+h3+t+h=24+10+10+2.5+16.5=63mm 　　L——凸模長度（mm） 　　h1——凸模固定板厚度（mm） 　　h2——卸料板厚度（mm） 　　h3——導料板厚度（mm） 　　　t ——材料厚度（mm） 　　h ——增加長度，取10~20mm 3.5.1.3　凹模 　　凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎秒娀鸹庸?，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計算 　　凹模厚度　　H=kb=0.2×120=24mm (查表2.9.5得k=0.2) 　　凹模壁厚　　c=(1.5～2)H=36～48mm 　　取凹模厚度　　H=32mm　　凹模壁厚　　c=40mm 　　凹模寬度　　B=b+2c=200mm 　　凹模長度　　L取250mm（送料方向） 　　凹模輪廓尺寸為250mm×200mm×28mm 　　結(jié)構(gòu)如下圖所示： 　　　　　　　　　　　　　　　圖6　凹模 3.5.2　定位零件的設計 　　本模具設置導正銷，借用工件上中間φ8mm孔做導正孔，φ8mm導正孔的導正銷的結(jié)構(gòu)如圖所示： 　　導正應在卸料板壓緊板料之前 完成導正，考慮料厚和裝配后卸料 板下平面超出凸模端面1mm，所以 導正銷直線部分的長度為1.8mm， 導正銷采用H7/r6安裝凸模固定板 上，導正銷導正部分與導正孔采用 H7/h6配合。 圖7 導正銷 3.5.3　導料板的設計 　　導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可以確定了導料板的寬度，導料板的厚度為8mm，導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。 　　導料板的進料端安裝有承料板，規(guī)格為200×60×4(JB/T7648.6-94) 3.5.4　卸料部分的設計 　　(1)卸料板的設計 卸料板的周界尺寸為180×200mm，厚度為12mm，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 　　(2)卸料螺釘?shù)倪x用 　　卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm，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1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 3.5.5　模架及其他零部件設計 　　該模具采用對角導柱模架，導向裝置安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。以凹模周界尺寸為依據(jù)選擇模架規(guī)格為250mm×200mm 　　導柱d/mm×L/mm分別為φ32mm×160mm,φ35mm×160mm; 　　導套d/mm×L/mm分別為φ32mm×105mm×43mm,φ35mm×160mm×43mm 　　上模座厚度H上模取45mm，上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H下模取50mm，那么，該模具的閉合高度為： 　　　　　　H閉=H上模＋H墊＋L+H+H下模-h2 　　　　　　?。?5+10+63+28+50-2 　　　　　　?。?94mm 　　式中L——凸模長度，L＝63mm； 　　　　H——凹模厚度，H＝25mm； 　　　　h2——凸模沖裁后進入凹模的深度，h2＝3mm 　　可見該模具閉合高度小于所選壓力機J11-50的最大裝模高度（200mm)，可以使用。 第四章　模具總裝圖 　　通過以上設計，就可以得到模具的總裝圖（見模具總裝圖），模具部分主要由上模板、墊板、凸模（5個），凸模固定板及卸料板等組成，卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板、墊板等組成，沖孔廢料由漏料孔漏出，成品件在條料的送進過程中沿斜面滑下。 在精密級進模中不采用定位銷定位，因定位銷有礙自動送料且定位精度低。本模具條料的定位與送料進距控制靠導料板，導正銷和送料機構(gòu)來實現(xiàn)。如裝配圖所示，本副模具的自動送料裝置是由裝在上模的斜楔27帶動的鉤式送料裝置。其工作過程是：開始幾個工件用手工送進，當達到送料鉤位置時，上模下降，裝于下模的滑塊26在斜楔27的作用下向左移動，鉸接在滑動塊上的拉料鉤24將材料向左拉移一個步距A，此后料鉤停止不動，上模繼續(xù)下降凸模沖下，當上模回升時，滑動塊26在拉簧23的作用下，向右移動復位，使帶斜面的拉料鉤跳過搭邊進入下一孔位完成一次送料，以此循環(huán)，達到自動送料的目的。當送料裝置出現(xiàn)±0.02mm左右的送進誤差時，采用導正銷作精確定位，由導正銷上圓錐形斜面再將條料作精確定距，從而完成精確定距。 圖8 自動送料裝置 第五章 沖壓設備的選定 　　通過校核，選擇單柱固定臺式壓力機J11-50能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 　　公稱壓力：500KN 　　滑塊行程：10~90mm 　　最大閉合高度：270mm 　　最大裝模高度：200mm 　　連桿調(diào)節(jié)長度：75mm 　　工作臺尺寸（前后×左右）：440mm×650mm 　　墊板尺寸（厚度×孔徑）：70mm 　　模柄孔尺寸：φ50mm×80mm 第六章　模具零件加工工藝 　　本副級進模模具零件的加工關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割與成形電極加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單了。 　　零件的加工工藝見附表工藝卡。 第七章　模具的裝配 　　根據(jù)級進模的裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙，試沖，返修。 7．1　凸模、凹模預配 7.1.1　裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形狀，是否符合圖紙要求，尺寸精度，形狀； 7.1.2　將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻，刃口表面粗糙度應不大于Ra1.6μm,不合適者應重新修磨或更換。 7．2　凸模裝配 　　以凹?？锥ㄎ粚⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板3的形孔中，其中凸模5和12用上墊板1壓緊，凸模4和7分別用螺釘緊固在固定板3上。 7．3　裝配下模 （１） 　　在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模16，導料板20和22； （２） 　　在下模座，導料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； （３） 　　將下模座，導料板，凹模，下墊板裝在一起，并用螺釘緊固。 7．4　裝配上模 （１） 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； （２） 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔，銷孔位置并鉆鉸螺孔，銷孔： （３） 用螺釘將固定板組合，上墊板1連接在一起，但不要擰緊； （４） 將卸料板14套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠13和卸料螺釘11，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm： （５） 復查凸、凹模間隙，并調(diào)整合適后，緊固螺釘： （６） 安裝導正銷10，承料板21： （７） 切紙檢查，合適后打入銷釘。 7．５　沖壓模具的試沖與調(diào)整 7.5.1 調(diào)整凸模進入凹模的深度 　　模具的上下模安裝到壓力機上，要調(diào)整模具閉合高度大小適應設計要求，沖裁模凸凹模間隙合適時，為能沖下合格零件，凸模進入凹模的深度要適當。沖孔，落料等沖裁模具，將凸模調(diào)整進入凹模刃口的深度為其被沖料厚的2/3或略深一些就可以了?！?】 7.5.2 調(diào)整沖裁間隙 　　沖裁間隙在沖裁模設計與制造中是一個很重要的技術(shù)參數(shù)，其大小和調(diào)整的均勻性，不僅會影響到?jīng)_件的質(zhì)量（尺寸精度，毛刺大小和斷面的光亮帶），模具的使用壽命和模具使用經(jīng)濟性等許多問題。沖裁間隙的調(diào)整是指沖模裝配時凸、凹模之間間隙如何做到均勻一致，本模具采用切紙法來檢驗?！?】 7.5.3 試模 (1) 驗證所用的設備是否正確，它包括沖壓力是否足夠和模具是否不用任何修改就能順利地裝到設備上使用； (2) 驗證該模具所生產(chǎn)的沖件在形狀，尺寸精度，毛刺等質(zhì)量方面是否符合設計要求； (3) 驗證該模具在卸料、定位、頂出件、排廢料、送出料和安全生產(chǎn)方面是否正?？煽浚芊襁M行生產(chǎn)性使用； (4) 驗證沖壓工藝流程是否合理； (5) 為沖模投入正常生產(chǎn)作準備。 7.5.4 模具在試模過程中出現(xiàn)的問題及調(diào)整方法 7.5.4.1 送料不通暢或卡死 　　產(chǎn)生原因:①兩導料板之間的尺寸過小或有斜度；②板料裁得不規(guī)矩，寬窄不均勻；③導料板間隙不合理。 　　調(diào)整方法：①重新安裝導料板或修大兩導料板之間尺寸，做到兩導料板之間導向面相互平行，送料通暢；②控制裁板寬度；③調(diào)整導料板間隙，重新調(diào)整導料板的安裝位置。 7.5.4.2 卸不下料來 　　產(chǎn)生原因：①卸料裝置該動作沒有動作，卸料螺釘與螺釘孔配合太緊，或卸料螺釘有卡死現(xiàn)象；②卸料彈力不夠；③卸料孔不通暢，廢料卡在排料孔內(nèi)；④凹模有倒錐度。 　　調(diào)整方法：①重新裝配和修整擴大螺釘孔，做到?jīng)]有卡死現(xiàn)象；②更換彈性元件，保證彈力足夠；③加大排料孔，并檢查凹模的排料孔與下模座上相應的排料孔位置是否對正；④修整凹模。 7.5.4.3 制件有毛刺 　　產(chǎn)生原因：①刃口不鋒利，或刃口硬度不夠高；②凸、凹模配合間隙過大或過小，間隙不均勻。 　　調(diào)整方法：①刃口硬度不夠應重新更換淬火硬度夠的凸?；虬寄?；②合理的調(diào)整凸、凹模間隙及刃磨工作部分的刃口，保持刃口鋒利，間隙均勻。 7.5.4.4 制件的形狀和尺寸不正確 　　產(chǎn)生原因是凸模與凹模的形狀尺寸不正確。 　　調(diào)整方法是修整凸模或凹模的形狀和尺寸不正確的部分，再調(diào)整沖模的合理間隙。 7.5.4.5 凹模被漲裂 　　產(chǎn)生原因是凹?？卓谟械瑰F現(xiàn)象，上口大，下孔小；或者是沖裁間隙過小，凹模本身設計強度不夠。 　　調(diào)整方法是修整凹?？祝掀湎瑰F現(xiàn)象，更換強度足夠的凹模。 7.5.4.6 凸模折斷 　　產(chǎn)生原因：①沖裁時產(chǎn)生的側(cè)向力未抵消；②卸料板傾斜；③凸、凹模位置變化。 　　調(diào)整方法：①采用反側(cè)壓塊來抵消側(cè)向力；②修整卸料板或使凸模加導向裝置；③調(diào)整凸、凹模相應位置。 7.5.4.7 外形與內(nèi)孔偏移 　　產(chǎn)生原因是導正銷位置不正確或者是導正銷過小或者導料板與凹模送料中心線不平行使孔偏斜。 　　調(diào)整方法是修正導正銷的位置或者修正導正銷或者修正導料板。 總　　　　　　結(jié) 　　隨著產(chǎn)品向精密化和復雜化的發(fā)展，產(chǎn)品零件也日益復雜，級進模的工位數(shù)隨之增加，精度要求提高，壽命要求更高，這對級進模的設計就提出了新的要求。由于級進模沖壓生產(chǎn)效率高，操作簡單安全，模具壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較低等特點，現(xiàn)國民經(jīng)濟發(fā)展的同時，各種家用電器、儀表儀器、汽車等也越來越多的走進了千家萬戶，而家用電器的生產(chǎn)也隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展越來越多地采用多工位級進模生產(chǎn)。 　　通過對石英表墊片級進模的設計，讓我所學理論知識與實踐得到了有效的結(jié)合，更進一步掌握了級進模成形的基本原理，級進模的沖壓工藝過程設計和沖模設計的基本方法；能夠運用已學習到的知識，分析常見的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝及模具方面的技術(shù)問題；能夠合理選用沖壓設備和設計自動送料和自動出件裝置；了解了沖壓成形的新工藝，新模具及其發(fā)展方向。級進模的設計要用系統(tǒng)的觀點，從沖壓工藝，模具制造等多方面構(gòu)成的系統(tǒng)中確定級進模的結(jié)構(gòu)和零件方案，要重視實踐經(jīng)驗的作用。一方面要切合實際，確立切實可行的模具方案，要考慮現(xiàn)有的模具制造條件，沖壓生產(chǎn)條件；另一方面，要重視新技術(shù)的發(fā)展和應用，要從工程角度開發(fā)相應的軟件系統(tǒng)，以提高效率，降低成本，縮短生產(chǎn)周期?！?1】 　　本副模具的設計關(guān)鍵在于排樣與工位的安排，多工位級進模排樣的設計是多工位級進模設計的重中之重，排樣圖的優(yōu)化與否，不僅關(guān)系到材料的利用率，制件的精度，模具制造的難易程度和使用壽命等，而且直接關(guān)系到模具各工位的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。本副模具采用了中間載體的形式，由于制件孔到邊緣的距離較小，而孔的精度又較高，沖外緣時孔可能會發(fā)生變形，所以本制件上的孔選在沖切工件外輪廓之后完成沖切，而制件外輪廓的成形又需要采用切接的分段分解形式。本副模具的另一特點就是落料凸模設計成異形凸模的形式，而采用現(xiàn)代化的加工方法成形電極就很容易加工出來，并能達到設計要求精度。本副模具主要解決的問題就是送料方式和定距的問題，由于排樣采用了中間載體的方式，無法設置側(cè)刃定距，所以在模具上增加了自動拉料裝置，如何保證拉料機構(gòu)的步距就確定了制件的精度。 　　石英表墊片級進模的設計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合理的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術(shù)，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。 致　　　　　謝 涼風習習，綠樹成蔭，在這大地萬物都吸足了養(yǎng)分拼命抽技成長的季節(jié)，我們也將帶著多年學習所吸取的養(yǎng)分投入到社會實踐中去，去體現(xiàn)自身的人生價值，實現(xiàn)人生的理想。當然，這一切都離不開老師對我們的精心培養(yǎng)和澆灌，而這次的畢業(yè)設計，更系統(tǒng)地把所學專業(yè)知識運用到實踐中去，使我們所學專業(yè)知識更加牢固，更加系統(tǒng)化，能順利地完成畢業(yè)設計，這和指導老師的精心指導和諄諄教誨是分不開的，在這里我衷心地感謝原老師、楊老師、翟老師、程老師、余老師對我的指導和幫助，是你們不辭勞苦地為我們講解了學習中遇到的各種問題，使我掌握了模具設計這個在現(xiàn)代公工業(yè)生產(chǎn)在充當生力軍的技能知識，是你們?yōu)槲覍崿F(xiàn)自身的人生理想插上了堅實的翅膀。我會帶著你們殷切的期望和百倍的熱情投入到以后的工作和生活中去，去實現(xiàn)自身的人生價值，為社會的發(fā)展做出最大的貢獻。 參考文獻 1. 《冷沖模設計及制造》　　中國機械工業(yè)教育協(xié)會　　組編 2. 《中國模具設計大典》　　中國機械工程學會　中國模具設計大典編委會 3. 《沖壓工藝與模具》　　　吳伯杰　　編著 4. 《實用模具設計與制造手冊》　　許發(fā)樾　　主編 5. 《實用模具技術(shù)手冊》　　陳錫棟　周小玉　　主編 6. 《模具標準應用手冊》　　許發(fā)樾　　主編 7. 《模具設計與制造簡明手冊》　　馮炳堯　韓泰榮　蔣文森　　主編 8. 《中國機械工業(yè)標準匯編》（沖壓模具卷下）　　中國標準出版社 9. 《沖壓模具與制造》　　薛啟翔　　編著 10. 《沖壓手冊》　　王孝培　　主編 11. 《現(xiàn)代模具設計、制造、調(diào)試與維修實用手冊》李昂 于成功 聞小芝　主編 12. 《沖壓模具設計與制造》　　劉建超　張寶忠　主編 13. 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