彎曲板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)論文題目：彎曲板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程名稱：沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)學(xué) 院材料及能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)材料成型及控制工程專業(yè)14(4)學(xué) 號(hào)姓 名聯(lián)系方式任課教師2015 年 6 月 21 H廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱彎曲板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院材料及能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)材料成型及控制工程專業(yè)14 (4)班姓名學(xué)號(hào)一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容根據(jù)給定的沖壓零件圖進(jìn)行產(chǎn)品的沖壓工藝分析和比較，制定合 理的沖壓工藝方案，進(jìn)行有關(guān)工藝計(jì)算，確定沖壓模具的類型和結(jié)構(gòu), 選擇沖壓設(shè)備，繪制模具的裝配圖及零件圖，編制沖壓工藝卡，并撰 寫設(shè)計(jì)說明書。二、課程設(shè)計(jì)的要求及數(shù)據(jù)1. 課程設(shè)計(jì)時(shí)間共2周，按時(shí)獨(dú)

2、立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，符合學(xué)校 對(duì)課程設(shè)計(jì)的規(guī)范化要求；2. 繪制所設(shè)計(jì)模具的裝配圖和非標(biāo)件零件圖：圖紙整潔，布局合 理，圖樣和標(biāo)注符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；3. 編制沖壓工藝卡，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書：要求公式使用準(zhǔn)確， 計(jì)算正確，語言流暢，書寫工整，插圖清晰整齊；4. 設(shè)計(jì)說明書及圖紙按學(xué)校規(guī)定裝訂成冊(cè)。三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1. 沖壓工藝設(shè)計(jì)：包括分析零件的沖壓工藝性，擬訂沖壓件的工 藝方案，確定合理的排樣形式、裁板方法，并計(jì)算材料的利用 率；確定模具結(jié)構(gòu)及尺寸等；2. 根據(jù)總沖壓力及考慮模具的結(jié)構(gòu)尺寸選擇成形設(shè)備的型號(hào)；3. 模具結(jié)構(gòu)及其零部件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一道工序的沖模，繪制沖?？傃b配圖及主要零件圖；4

3、. 沖壓工藝過程卡片；5設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1布置題目，工藝分析及工藝計(jì)算教 1-2106. 12-6. 132工藝方案比較及模具結(jié)構(gòu)草圖教 1-2106-14-6-153繪制模具總裝配圖教 1-2106-16-6-204繪制零件圖，編沖壓工藝卡教 1-2106-215編寫設(shè)計(jì)說明書教 1-2106-226答辯，提交所有資料教 1-2106-23五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 自編.沖模設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.廣東工業(yè)大學(xué)，2011.2 薛啟翔編.沖壓模具設(shè)計(jì)1結(jié)構(gòu)圖冊(cè)M.北京工業(yè)出版社,2009.3 王孝培主編.沖壓手冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社，198

4、84 柯旭貴 張榮清 主編.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版 社，2012.發(fā)出任務(wù)書日期：2016年6月12日指導(dǎo)教師簽名：計(jì)劃完成日期： 2016年6月22日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長(zhǎng)簽章：29 / 27目錄一、引言5二、彎曲件工藝分三、沖裁工藝方案的確四、排樣形式和各道工序的計(jì)算8五、工序壓力計(jì)算及選擇壓機(jī)101819設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說明結(jié)果六、模具刃口尺寸及公差計(jì)算13七、裝配圖為級(jí)進(jìn)模14八、模具材料的選取16九、確定裝配基準(zhǔn) 16十、模具零件的加工 17卜一、結(jié)束十二、工藝一、引言零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計(jì)的依據(jù)，而良好的 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是實(shí)現(xiàn)工藝過程的可靠保證，若沖 壓工藝有

5、所改動(dòng)，往往會(huì)造成模具的返工,甚至報(bào) 廢，沖裁同樣的零件，通?？梢圆捎脦追N不同方法， 工藝過程設(shè)計(jì)的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上 合理，生產(chǎn)上高效，使用上安全可靠的原則,使用上 安全可靠的原則，使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的 各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì) 效益。設(shè)計(jì)沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖入 手，分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面：(1) 沖壓加工方法的經(jīng)濟(jì)性分析沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工工藝方法，因 其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡(jiǎn)單等一系 列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用，由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批 量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作 用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低， 批量小

6、時(shí)，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí) 采用其他方法制作該零件可能會(huì)更有效果。(2) 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度，在技術(shù)方而，主要分析該零件的形狀 特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素 是否符合沖壓工藝的要求，良好的工藝性應(yīng)保 證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 而且壽命長(zhǎng)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便等。不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何， 其生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始， 經(jīng)過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加工 出圖紙所要求的零件。對(duì)于某些組合沖壓件或 精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過切削焊接 或釧接等加工才能完成。二、彎曲件工藝分析本設(shè)

7、計(jì)的零件為彎曲板、零件外形對(duì)稱，無尖 角、凹陷或其他形狀突變，材料比較厚，系典型的 板料沖壓件。主要生產(chǎn)工序?yàn)槁淞?、彎曲、沖孔， 其外形尺寸精度無特別公差要求。彎曲件內(nèi)側(cè)圓角 半徑r2,相對(duì)彎曲圓角半徑r/t=0.5,大于表相關(guān) 資料所示的最小許可彎曲圓角半徑，因此可以一次 彎曲成型。該零件沖裁時(shí)，采用剛性卸料裝置。通過上述工藝分析，該零件為薄板沖裁彎曲件， 尺寸精度要求不高，屬于沖裁彎曲成形問題。零件草圖：如下圖示。602- 1零件草圖名稱：彎曲板生產(chǎn)批量：大批量材料:H62材料厚度：4mm三、沖裁工 藝方案的確 定方案一，采用單工序模。單工序模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、制造費(fèi)用低，但工序復(fù)合程度

8、低、生產(chǎn)效率低， 適合大、中、小批量生產(chǎn)。方案二，采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率 叮，沖裁件的內(nèi)孔及外緣的相對(duì)位置精度高，沖裁 的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要 求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大精度要 求高的沖裁件。方案三，采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比簡(jiǎn)單工序模生 產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高， 便于操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊 距離較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難 時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大， 制造較復(fù)雜，成本較高，一般適于大批量生產(chǎn)小型 沖壓件。比較如圖：模具種類比較Q單工序模Q復(fù)合模9連續(xù)模Q沖件精度F較低卩咼。般

9、卩生產(chǎn)效率卩較低卩較高卩咼卩生產(chǎn)批壘Q適合大、中、小 批霽適合大批壘Q適合大批暑模具復(fù)雜程度Q較易Q較珈復(fù)雜Q模具成本Q較低Q較高Q咼Q模具制造稽度Q較低Q較矗模具生產(chǎn)周期Q較快2較長(zhǎng)衛(wèi)模具外形尺寸心較小2中等心較大2沖壓設(shè)備能力&較Z中等心較尢4工作條件Q般Q較好卩好&3- 1加工方案比較圖通過比較三個(gè)方案，對(duì)于所給出的零件，精度要求 比較高，且要求大批量生產(chǎn)，在模具結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度方 而得到實(shí)現(xiàn)和保證的條件下，故采用級(jí)進(jìn)模。四、排樣形 式和各道工 序的計(jì)算1、毛坯尺寸展開彎曲部分毛坯尺寸:式中圓角半徑r=2mm材料厚度t=4mm彎曲部分展開的尺寸L二100mmr=2二t/2,即圓角半徑r=t/2

10、的彎曲件，根據(jù)沖 壓手冊(cè)P135可知毛坯的尺寸是根據(jù)彎曲前后材料 體積不變的原則進(jìn)行計(jì)算的。L二L1+L2+L3+I. 57 (ri+xot) +1. 57 (rz+xot)Li=10mmL2=7mmL3=48mni:th 二 r：=2mmX。二0. 25所以 L=100. 84mm,取 100mm2、排樣、計(jì)算條料尺寸、步距以及材料利用率查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表2-13得到搭邊值：零 件之間的搭邊值ax=3. 6mm,取處二4；側(cè)邊的搭邊值 3=4. 2mm,取滬5mm；工件的面積 A二20* 100二2000mm 查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表2-14得條料寬度公差 =-1. 0零件輪廓尺寸比較簡(jiǎn)單

11、，考慮操作方便，采用單排 沖壓。如圖1中的排樣所示。條料寬度:B二110mm步距：S二24mm材料的利用率：n 二74. 7%4- 1排樣工件圖則條料寬度：B=(D+2a+A)-A=110mm步距：S=20+4=24mm五、工序壓力計(jì)算及選擇壓力機(jī)材料的利用率：H 二A/BS二(2000-/110*24) =74. 7%1、工序壓力計(jì)算工件材料為H62,查沖壓手冊(cè)力學(xué)性質(zhì)：(1)第一道工序一一第一次沖裁平刃口模具沖裁時(shí)，卸料力按下式計(jì)算：F卸查沖壓手冊(cè)公式F卸嚴(yán)K MLt t=3. 0KN被加工余料的周長(zhǎng)L=58mm系數(shù) K=0. 02-0. 06,取 K=0. 04厚度t=4mmH62材料的

12、抗剪強(qiáng)度t =330MPa得：F 卸】二0. 04*240*4*330二3062. 4N=3. 0KX求沖裁時(shí)的推件力：F 推 i=K 頂 Lt t查沖壓手冊(cè)表2-37得：K頂二0.03-0. 09,取K頂二0. 05得：F 推產(chǎn)0. 05*58*4*330二3828N二3. 8KN（2）第二道工序第二次沖裁 求沖裁時(shí)的卸料力：被加工余料的周長(zhǎng)L=106. 56mm系數(shù) 00.02-0.06,取 K二0.04厚度t=4mmH62材料的抗剪強(qiáng)度t =330MPa得：F 卸2 =0. 04*1. 6. 56*4*330二5626. 37N=5. 6KN 求沖裁時(shí)的推件力：F推2二K 頂 Lt I

13、=0. 05*106. 56*4*330二7032. 96N=7. 0KN（3）第三道工序一一沖孔沖壓1個(gè)46孔 求沖孔力F 卸尸0. 04Lt t =0. 04*37. 68*4*330=1989. 50N=2. OKX 求推件力F推】=3. 8KXF知2二5. 6KXF 推2二7. OKNF卸3=2. OKXF推3=2. 5KNF 推尸0. 05*37. 68*4*330二2486. 88N=2. 5KN(4) 第四道工序一一首次彎曲成型 求曲件的最大自由彎曲力：F 自 i=0. 7kbt2 o b/ (r+t)安全系數(shù)k=l. 3料寬b二20mm料厚t=4mm彎曲半徑r=2mm材料強(qiáng)度極

14、限o b二330MPa則 F 自 i=16016N=16. 0KN 求曲件的校正彎曲力：F校產(chǎn)Ap彎曲的投影而積A二60*20二1200mm：?jiǎn)挝恍Ｕ=40-60,取p二50則 F 校訐1200*50二60000N=60KN 求曲件的壓料力：F 恥二(0. 3-0.8) F 自 1，取系數(shù) 0.5則 F JR1=8008N=8KN(5) 第五道工序一一落料、二次彎曲成型求曲件的最大自由彎曲力：F自i=16. 0KNFK1=60KNF 秋=8KXF 自 2=2*0. 6kbt： o b/ (r+t)安全系數(shù)k=l. 3料寬b二20mm料厚t=4mm彎曲半徑r=2mm材料強(qiáng)度極限o b二330

15、MPa則 F g2=40128N=40. 1KN 求曲件的校正彎曲力：F tn=Ap彎曲的投影而積A二60*20二1200mm：?jiǎn)挝恍Ｕ=40-60,取p二50則 F 校 2=1200*50二60000N=60KN 求曲件的落料力：F滬K落Lt t ,取系數(shù)K落二0.04則 F落=0. 04*45. 12*4*330二2382. 34N二2. 4KN2、選擇壓力機(jī)壓力機(jī)公稱壓力：F 總二F 卸 i+F W2+F 卸 3+1. 2 (F 自 i+F 壓)+1. 2F 自？+F 推總+F 落=3.0+5.6+2.0+1.2(16+8)+1. 2*40+2. 4+13. 3=103. 1KN從總

16、壓力出發(fā)，應(yīng)選擇160KN開式壓力機(jī)F自2=40. 1KNFK2=60KNF 落=2. 4KN壓力機(jī)公稱壓力：F &=103. 1KN查沖壓手冊(cè)表9-3,落料工序壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：JC23-16公稱壓力：160KN滑塊行程：70mm最大閉合高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：60 mm工作臺(tái)尺寸（前后mmX左右mm）： 300X450墊板厚度：40mm模柄孔尺寸（直徑mmX深度mm）： 4）30 X 50最大可傾角：30六、模具刃口尺寸及公差計(jì)算1、沖裁模刃口雙面間隙沖廢料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)件，該零件凸模刃口部分 尺寸按上述凹模相應(yīng)部分尺寸配制。對(duì)于未標(biāo)注公 差按IT14級(jí)計(jì)算。查沖壓手冊(cè)表2-

17、25,雙而間隙值：Zmin-Zmax=0. 40-0. 32mm。第一次沖裁時(shí)：凹模最大極限尺寸D=68mm查沖壓手冊(cè)表2-28,凹模制造公差務(wù)二+0.030 凹模刃口尺寸：Dpf（D-xA） + 久二68gmm七、裝配圖為級(jí)進(jìn)模第二次沖裁時(shí)：凹模最大極限尺寸D二106. 56mm查沖壓手冊(cè)表2-28,凹模制造公差務(wù)二+0.035 凹模刃口尺寸：DM=(D-xA) + j,=106. 56-0 035mm沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)件，該零件凸模刃口部分尺 寸按上述凸模相應(yīng)部分尺寸配制孔徑最小極限尺寸d=6mm查沖壓手冊(cè)表2-28,凹模制造公差久產(chǎn)-0.020凸模刃口 尺寸：d 凸二(d-x ) 一=

18、6-o. ozoinm2、彎曲模工件部分尺寸計(jì)算 凹凸模的圓角半徑凸模的圓角半徑r凸應(yīng)該等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半 徑r,r 凸二r二2mm查表3-20得凹模的圓角半徑r(3=5mm凹模的深度l=15mm, 凹凸模的單邊間隙c=t+A+Kt料厚t=4mm根據(jù)彎曲件高度h和彎曲曲線長(zhǎng)度b而決定的系數(shù)K,查表 3-18 得 K=0. 08得 c-4. 32mm當(dāng)工件精度要求咼時(shí)，可取c就二4mm可得：凸模寬度尺寸 b 凸=(b m-2c) =52-o.oisnim辦為凸模制造公差，按IT8級(jí)公差查靳二0.018mm1、模具類形的選擇由沖壓工藝分析可知，采用簡(jiǎn)單的彎曲模按 己確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖

19、模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo) 準(zhǔn)模架。按GB2855.5-81選對(duì)角導(dǎo)柱模架上模座：L X B X t = 250mm X 220mm X 50mm下模座：L X B X t=250mm X 220mm X 60mm2、定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤羌?jí)進(jìn)模，需要完成沖裁、沖孔、 彎曲、落料工藝，在沖裁部分，采用導(dǎo)尺定位，在 彎曲成形部分，采用楔緊塊定位3、卸料、出件方式的選擇根據(jù)模具的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，該模具手動(dòng)取岀工件比 較方便。因?yàn)楣ぜ虾駷?mm,采用彈壓卸料。4、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、 維修模具，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱導(dǎo)套：按GB2861. 1-81選d = 3

20、2mm導(dǎo)柱，其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度選L = 195mm按 GB2861. 6-81 選 d = 32m 導(dǎo)柱，導(dǎo)套 D二55 mm, L =120mm5、彎曲凹模、凸模如尺寸如上計(jì)算所確定，表示圖 如下：7-1第一次彎曲凹模命527-2第一次彎曲凸模7-3第二次彎曲凹模J7-4第二次彎曲、落料凸模7、模柄d二30mm, D二75mm, h二64mm8、卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的形狀設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體形，其工作部分的 尺寸由工件部分的凸凹模來決定，并且及凸凹模保 持lmm的間隙。9、凸模的固定本模具采用凸臺(tái)式凸模，凸臺(tái)鑲嵌在凸模固定 板上，而凸模固定板用螺栓及銷釘緊固在下模座上10、凹模的固定凹模及下模座用螺釘、銷釘

21、緊固八、模具材料的選取凸模的材料為Crl2,凹模的材料為Crl2,熱處 理硬度為56-60HRC,墊板、下固定板、上固定板的 材料的45號(hào)鋼，熱處理硬度為HRC43-48九、確定裝配基準(zhǔn)模具的常用配合：1、H7/h6的間隙定位配合，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。2、H7/r6的過度配合，用于較高的定位，凸模及固 定板的配合，導(dǎo)套及模座，導(dǎo)套及固定板，模柄及 模座的配合。3、H7/m6的過度配合，能以最好的定位精度滿足零 件的剛性和定位要求，凸模的固定導(dǎo)套及模座的固 定、導(dǎo)柱及固定板的固定。其余未在此給出的零件，均按裝配圖及零件圖上所 示1. 刃口配合尺寸要均勻。2. 工件毛刺高度不得大于0. 5mm3.

22、卸料板的定位而及凹模平而平行度0. 025mm4. 模柄裝入上模座后模柄的軸心線對(duì)上模座上平 而的垂直度公差在全長(zhǎng)范圍不大于0. 05mm。5. 零件未注明倒角尺寸（刃口除外）均應(yīng)倒角，倒角尺寸為2X45十、模具零 件的加工普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工 完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能 按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整 模組裝時(shí)修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和 尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配 方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時(shí)，零件圖上 的導(dǎo)柱孔在零件加工時(shí)就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套 作型腔，凸模相對(duì)位置控制基準(zhǔn)時(shí)，則凹模及凸模 固定板的導(dǎo)柱

23、孔應(yīng)及凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟?板之上同時(shí)加工出來。使用銃床加工一個(gè)零件時(shí)，必須先把零件的相 關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保 證加工能順利完成，同時(shí)，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加 工的難易程度，以減少加工的困難，例如這次我們 在設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮到材料對(duì)加工帶來的問題， 導(dǎo)致加工使用Crl2材料的零件很困難，刀具無法加 工這么硬的材料，所以在加工前要慎重考慮各種細(xì) 節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)， 哪些面是基準(zhǔn)而，這一般在訂購(gòu)模板時(shí)會(huì)標(biāo)明哪幾個(gè)面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來，當(dāng) 然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工 方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定 出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工 件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊， 然后打表，在打表時(shí)要非常小心，當(dāng)表很靠近工件 時(shí)，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在 校平行度時(shí)，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向， 然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍 就行了，把兩個(gè)基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用 分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時(shí)要將分中器的 半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對(duì)應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y 平面的坐標(biāo)定下來后，就要把