模具畢業(yè)設計1

1、安徽國防科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）論文（設計）題目 開關零件沖壓模具設計 專 業(yè) 名 稱 模具設計與制造 班 級 名 稱 學 生 姓 名  指 導 教 師 完 成 時 間  機械工程系制目錄一 前言2二 沖壓件進行工藝分析7三 工藝方案的分析和確定7四 模具壓力中心的確定10五 模具主要零件尺寸的確定10六 模具凸凹模的校核141.凹模高度的校核142.凸模的長度校核15七 選擇沖壓設備15八 沖壓工藝單17九 設計小節(jié)18十 參考資料191 前言1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要

2、的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中

3、6090的產品的零件，組件和部件的生產加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號

4、。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.2 各種模具的分類和占有量模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，

5、玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數(shù)的50以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用

6、鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑

7、料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀自20世紀80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260270億元人民幣。今后預計每年仍會以1015的速度快速增長。目前，我國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和

8、私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50（中國臺灣：40），塑料模具約占33（中國臺灣

9、：48），壓鑄模具約占6（中國臺灣：5），其他各類模具約占11（中國臺灣：7）。中國臺灣模具產業(yè)的成長，分為萌芽期（19611981），成長期（19811991），成熟期（19912001）三個階段。萌芽期，工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。1981年1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具

10、產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年

11、11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。1.4 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15的增長

12、速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。（

13、1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制

14、模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。電器開關網芯零件的沖壓工藝規(guī)程及模具設計制件如圖1所示，材料為黃銅H62（軟），厚度1.2mm，制件精度為IT14，形狀簡單，尺寸也不大，大批量生產，屬于普通沖壓件。圖1 電器開關網芯零件圖1沖壓件進行工藝分析根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在進行沖壓工藝設計和模具設計時，應特別注意以下幾點：1該制件為圓形拉深件，因此在設計時，毛坯尺寸的計算是一個重點。2要確定落料、拉深、沖孔各工序的順序。3制件不大，可能需要經過多次拉深。如果需要經過多次拉深，則拉深工序的確定以及拉深工序件尺寸的計算是正確進行工藝和模具設計的關

15、鍵。4沖裁間隙、拉深凸凹模間隙以及每道拉深工序的高度的確定，應符合制件的要求。5各工序凸凹模動作行程的確定應保證各工序運動穩(wěn)妥、連貫。2工藝方案的分析和確定（1） 工藝方案分析 根據(jù)該零件的形狀特征，該產品屬于拉伸件，需要進行落料、沖孔、拉伸三道工序。根據(jù)落料、拉深、沖孔各工序三道基本工序，可以對它們作不同的組合，排出順序，即得出工藝方案，具體可排出一下五中方案：方案一：落料與拉伸復合，沖孔獨立完成。方案二：先落料，拉伸與沖孔復合。方案三：先落料，再拉伸，最后沖孔，即單工序模。方案四：落料、拉伸、沖孔復合，組成復合模。方案五：拉伸、沖孔、落料組成級進模。方案一中，形位精度相對較底，但是模具結構

16、較簡單，制造周期較短，生產成本不高，對精度要求不太高，中小批量生產比較合適，對于模具的磨損修復也比較容易。方案二中，形位精度相對方案二高，但是模具結構較復雜，制造周期較長，生產成本較高，由于拉伸和沖孔磨損速度不一樣，修復較困難。方案三中，由于是單工序模，模具結構簡單，生產成本底，但是生產效率底，生產批量不大，產品的形位精度不高，生產不太安全。方案四中，落料、拉伸、沖孔組成復合模，形位精度較高，但是模具結構復雜，制造周期較長，生產成本較高，落料、拉伸、沖孔中凸凹模的磨損速度不一樣，修模比較困難，適合大批量生產，生產比較安全。方案五中，采用級進，模具結構復雜，制造周期長，生產成本高，因此只有在大量

17、生產中才較合適。根據(jù)現(xiàn)有條件和技術水平，產量及經濟方面考慮，選擇方案一。（2）主要工藝參數(shù)計算計算拉深工序間尺寸：為了計算拉深工序間尺寸必須先確定拉深次數(shù)從而確定計算方法。 圖 21毛坯尺寸零件的相對高度h/d(16-0.6)/(45-1.2)0.352，而高度h>1020mm，根據(jù)文獻1查表43可知，修邊余量1.2，因而毛坯直徑為 Dd145-(4.5+1.2) ×233.6，d245-1.243.8，1.2，h16-4.5-1.210.3，rg4.5+0.65.1D68.94取D702 確定是否用壓邊圈毛坯的相對厚度t/d×1021.2/70×1021.

18、71，根據(jù)文獻1查表418得,采用壓邊裝置。3 確定拉伸次數(shù)采用查表法，當t/d×1021.71，h/d16.6/43.80.379時，根據(jù)文獻1查表48得n1。4 確定各次拉伸的直徑根據(jù)文獻1由表46查得m10.5,d10.5×7035<43.8,調整到m10.626，d10.626×7043.8（3）計算各工序沖壓力1 落料拉深工序根據(jù)文獻2查表4-12 H62的b294MPa，根據(jù)文獻1查表22得K卸0.04,K頂0.06，K推0.06落料力計算：F落Ltb3.14×70×1.2×29478KN卸料力計算：F卸K卸F落0.

19、04×783 KN拉伸力計算：F拉深KLtb0.79×3.14×70×1.2×29462KN根據(jù)文獻1查表420得修正系數(shù)K0.792 拉深時的壓邊力：F壓Ap2257×25KN根據(jù)文獻1查表4-19得p=2。3 總壓力計算 F總F落F卸F拉深F壓783625148 KN4 沖孔沖裁力 落料力計算：F孔Ltb3.14×30×1.2×29433KN卸料力計算：F卸K卸F落0.04×332 KN推件力計算：F推K推F落0.06×332KN總的沖壓力：F總沖F落F卸F推332237KN3模具

20、壓力中心的確定由于該制件的毛坯及各工序件均為軸對稱圖形，而且只有一個工位，因此壓力中心必定與制件的幾何中心重合。4模具主要零件尺寸的確定根據(jù)確定的沖壓工藝方案和制件的形狀特點、要求等因素確定沖模的類型及結構形式。（1）模具結構形式的選擇 只有拉深件高度比較高時才能采用落料、拉深復合模具。這是因為淺拉深件若采用復合模，則落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚會太薄，造成模具的強度不足。這里凸凹模的最小壁厚為bmin=12.5mm,零件的材料強度不是很大，能夠保證足夠的強度，故采用用復合模的結構形式是合理的（2）模具工作部分的尺寸和公差的確定1計算落料凸、凹模刃口尺寸本制件為簡單軸對稱圖形，故按配合法計算凸

21、、凹模忍口尺寸。根據(jù)文獻1查表2-11得：x1=0.5由公式得凹模尺寸：Dd=（70-0.5×0.74）=68.76根據(jù)文獻1查表2-6得Zmin=0.072mm Zmax=0.096mm則凸模尺寸為Dp=682 計算拉深凸、凹模工作部分尺寸根據(jù)文獻1查表4-23得p=0.03mm d= 0.05mm凸模尺寸：Dp=（43.8+0.4×0.52）=44凹模尺寸：Dd=（43.8+0.4×0.52+2×1.3）=46.6（3）模具結構的設計模具根據(jù)凹模尺寸，擋料裝置、定位銷、螺釘?shù)炔贾?，根?jù)文獻3查表22.4-30選用后側導柱模架，凹模周界200×

22、;200，上模座GB/T 2855.5,下模座GB/T 2855.6,導柱GB/T 2861.1,導套GB/T 2861.6。其他模板按國家標準選用。（4）卸料、壓邊彈性元件的確定1 確定卸料彈簧計算的卸料力F卸3 KN，選用四根彈簧，則每根彈簧的受力為F=750N，選用的彈簧直徑為3.0mm,中徑為16mm，節(jié)距為6.64mm，每圈最大工作負荷為110.65N，每圈最大變形為4.317mm，選用十圈。H自=6.64×10=66.4mm取預緊高度為L預=2.4mm安裝高度為H裝= H自- L預=(66.4-2.4)mm=64mm卸料力為F=25.63×30.4=780N&g

23、t;750N，符合要求。2 確定壓邊彈性元件選擇壓邊元件為橡膠。確定橡膠的自由高度H自，根據(jù)文獻2表3-9得：H自=L工/0.3+h修模式中，L工為模具的工作形成再加13mm，本模具的行程高度為L工=21mm，h修模的取值范圍為46mm，這里取中間值5mm。H自=(21/0.3+5)mm=75mm確定橡膠的橫截面積AA=F/qF由前可知為F=5KN，q=0.260.5MPa，這里取q=0.4 MPa。則 A=5000/0.4=12500mm2取橡膠的的直徑為160mm，因為壓力機的工作臺的孔為180mm。（5）沖裁件的排樣以有廢料排樣為依據(jù)：圖 3根據(jù)文獻4查表3-20得a0.8，B1.0。對

24、于軟黃銅要取大點，則a=2mm,b=2mm。圖 4表1-1落料拉深復合模零件序號名稱數(shù)量材料規(guī)格/mm熱處理1內六角圓柱螺釘435鋼M12×1002A型滑動導柱220鋼32×210滲碳5862HRC3A型圓柱銷235鋼12×1004頂桿345鋼12×1004550HRC5壓邊環(huán)145鋼89×255658HRC6固定擋料銷345鋼A10×67A型滑動導套220鋼45×110滲碳58628凸凹模1T10A70×125×565658HRC9墊板1T7A200×5010開槽錐端緊定螺釘145鋼M4

25、15;1011壓入式模柄1Q23550×11012內六角圓柱螺釘445鋼M12×6013卸料螺釘440鋼M8×553035HRC14上模板1HT250290×280×50燜火15打料桿245鋼14×2004550HRC16A型圓柱銷245鋼10×6017彈簧465Mn1.8×1618卸料板1Q275200×70×1219凹模1T10A200×70×206062HRC20打料塊140鋼45×334045HRC21凸模145鋼42.6×676062HRC22墊

26、塊145鋼200×70×5023下模板145鋼290×280×50燜火5模具凸凹模的校核凹模高度的校核根據(jù)文獻3查表20.1-18凹模的強度計算公式：H根據(jù)文獻2查表4-12得s353Mpa，d70mm， d090mm，F(xiàn)=78000NH=12.6mm凹模的厚度20mm>H，符合要求。凸模的長度校核根據(jù)文獻3查表20.1-10凸模的穩(wěn)定能力校核計算公式：LmaxC(f)查表20.1-11得C=0.1根據(jù)文獻2查表4-12得=450MPa，E=200×103MPad090mm，t=1.2mmLmax0.173mm凸模的高度為H67Lmax，

27、符合要求。其它尺寸及銷釘、螺釘?shù)鹊拇_定都是事先按照強度計算來選擇的。6選擇沖壓設備由于該制件是一件小型制件，且精度要求不高，因此選用開式可傾壓力機。它具有工作臺面三面敞開，操作方便，成本低廉的優(yōu)點。由于沖裁、拉深復合模的壓力行程的特點是在開始階段即需要很大的壓力，而在拉深階段所需的反而要小的多。因此若按總的壓力來選取壓力機，很可能出現(xiàn)雖然總的壓力滿足要求，但是在開始階段沖裁時已經超載。同時，選用拉深壓力機還應該對拉深功進行校核，否則會出現(xiàn)壓力機在力的大小滿足要求，但是功率有可能過載，飛輪轉速降低，從而引起電動機轉速降低過大，損壞電動機。因此精確確定壓力機壓力應該根據(jù)壓力機說明書中給出的允許工作負荷曲線，并校核功率。但是在一般條件下，可以根據(jù)生產車間的實際情況，在現(xiàn)有壓力機中選取。在這里根據(jù)總壓力為148 KN，根據(jù)文獻5表2-3提供