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1、啤酒开瓶器模具设计前 言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有了基本的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本文是落料冲裁级进模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查
2、阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。本文在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，说明书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师批评指正。目录摘要 1设计课题及任务书511 设计课题512 设计任务书 62 工艺方案分析及确定 621 工件的工艺分析 722 工艺方案的确定 723 排样图的确定 83 工艺设计与计算 1031 冲裁的方式与冲压力的计算 1032 计算各主要零件的尺寸 124附录 1741非标准件明细表 1742标准件明细表 175图纸参考
3、文献 致谢1设计课题及设计任务书11设 计 课 题啤酒瓶开瓶器级进模1.1.1课题来源： 与系部相关人员及指导教师探讨，设计一套开瓶器级进模并制造出实物，将啤酒瓶开瓶器用以系部给参观人员发放礼品之用功。1.1.2课题研究的目的与基本要求：目的：1）用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计与制造的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。2）扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。3）掌握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。基本要求：1）达到课题研究的目的所提的要求。2）重点放在实际生产中，即亲自参与模具的跟踪生
4、产，熟悉自己所设计模具的工艺和生产全过程。3）以生产者的身份来设计模具；为求所设计模具适合在所在设备条件下生产，即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。4）在生产实际中，能熟悉掌握制造模具的设备的使用。课题研究已具备的条件（包括实验室，主要仪器设备）1.1.3加工设备：1电火花线切割机床 2 铣床 3磨床4数控加工中心 5钻床 6划线尺、平台、半规尺、游标卡尺以上设备主要参照本系现有加工设备，对于一些需外发加工的工艺设备，未标注在内。1.2设计任务书 本设计为啤酒瓶开瓶器的落料-冲孔模具，未提供工件图，设计数据需经实体测绘得出。因此测绘数据的准确度将直接影响模具的设计精
5、度及工件制造质量。为保证工件及模具设计质量，测绘应严格选用合适的测量器具及测量方法，设计工件如图1.1所示：图1.1技术要求：1.产品为落料件，材料选用冷轧钢板，厚度为2mm。2.工件对公差要求不高，公差按IT14级制造。3.工件外观必须平顺，毛边等均需去除。2.工艺方案分析及确定2.1零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般来讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等是
6、确定冲裁件工艺实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件无尺寸公差要求，故按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为冷轧钢板，厚度为2mm 。不再需对零件进行结构改进。 2.2工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案，应进行全面的工艺分析分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个最佳的合理冲压工艺方案。根据本零件的工艺分析，按IT14级尺寸公差制造，生产纲领为每日加工2万。为提高加工效率，故采用级进模或复合模。分析：方案一：级进模比单工序模生产率高，减
7、少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。当小孔比较接近边缘，复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较难实现和保证，所以根据零件性质故采用级进模加工。方案二：复合模也比单工序模生产率高，复合模可在压力机的一次行程内，完成落料，冲孔两道工序，并且在这两道工序过程中不需进给材料。由于不受送料误差的影响，内外形相对位置及各件尺寸的一致性非常好，制件精度可达IT级，冲模结构紧凑，面积较小。但加工成本较高。本设
8、计产品材料厚2mm，冲裁力大，对模具结构和冲压过程有很高的要求，并且复合模制造过程复杂，不适合在现有条件下进行制造。工艺方案的确定：该零件属于中小批量生产，工艺性较好，冲压件尺寸精度较高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用级进模。该方案，模具制造周期短，性格比较高，工人操作安全，方便可靠。2.3 排样的确定在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。2.3.1冲裁件的排样排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可
9、得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。考虑到该制件的生产纲领与加工条件，采用条料加工有余料的排样。排样图见下图：2.3.2材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为= （2.1）式中A冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm2）；n一个进距内的冲件数目；B条料宽度（mm）；h进距（mm）.一张板料上总的材料利用率为： =式中N一张板料上的冲件总数目； L板料长度（mm）；A板料宽度（mm）；A板料宽度（mm）； =81.8%2.3.3搭边排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误
10、差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：工件的尺寸和形状。材料的硬度和厚度。排样的形式（直排、斜排、对排等）。条料的送料方法（是否有侧压板）。挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表218得搭边值： a=8mm a1=10mm （冷冲模具设计指导）取搭边值为：a=8mm a1=10mm3.1 冲裁方式与冲压力的计算3.1.1冲裁方式与冲压力的计算：当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同
11、。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。3.1.2. 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=A (3.1)式中，A为剪切断面面积，为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1.3，并取抗剪强度为抗拉强度b的0.8倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=LTb （3.2）式中 L -冲裁轮廓的总长度(mm);T_板料厚度(mm);b _板料的抗拉强度(MPa)。经查资料取b=300 （冲压工艺与模具设计）将相应数据代入，得冲裁力为：F=31
12、7.162300=190296N 3.1.3卸料力、推料力和顶件力的计算由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算： FQ1=K1F (N) （3.3） FQ2=K2nF (N) （3.4） FQ3=K3F (N) （3.5）式中 FQ1、FQ2、FQ3分别为卸料力、推加力和顶件力； K1 、K2 、K3分别为卸料力系数、推加力系数和顶件力系数，其值见表1-1 n同时卡在凹模孔内的工件或废料数，n=h/t h为凹模直刃高度，t为板厚； F冲裁力（N），按式（3.1）计算。如表3.1查得K1=0.04 K2=0.05 K3=0.06卸料力FQ1=K1F=1902960.04=7611.84N推件力FQ2=K2nF=1902960.050n=9900n=118935NFQ3=K3F=0.06190296=11417.76N表3.1材料种类板料厚度/mmK1
