沖壓課程設計的答案

1、 JIU JIANG UNIVERSITY課程設計題 目 “墊板”零件沖壓工藝及模具設計院 系 機械與材料工程學院 專 業(yè) 模具設計與制造 姓 名 彭清輝 年 級 2012級(B1252) 指導教師 謝玉敏 2014年 5月目 錄第一章 緒 論···························1第二章 沖壓件工藝性分析及工藝

2、方案的確定··············3 2.1 沖壓件工藝分析························ 3 2.2 沖壓工藝方案的確定······&#

3、183;···············3 2.2.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定····················4第三章 沖壓工藝計算·········

4、3;·············· 5 3.1 排樣設計與計算························5 3.1.1 搭邊值的確定·······

5、················53.1.2 排樣方案的選擇······················6 3.2 沖壓力的計算·······

6、3;·················73.2.1 落料力··························73.2.2 沖孔力···&#

7、183;······················73.2.3 卸料力·························

8、3;73.2.4 推件力··························83.2.5 壓力機的初步選定···················

9、83;·8 3.3 壓力中心的確定························8 3.4 工作零件刃口尺寸計算···················

10、3;·83.4.1 間隙值的確定·······················93.4.2 工作零件刃口尺寸的計算··················10第四章 模具總體設計及部分

11、零件設計················11 4.1工作零件的結(jié)構(gòu)設計······················11 4.1.1 凸模的結(jié)構(gòu)設計······&

12、#183;··············11 4.1.2 凹模的結(jié)構(gòu)設計·····················11 4.1.3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設計········

13、3;···········12 4.2 卸料零件的設計························13 4.3 模架的選用··········&#

14、183;···············14 4.4 沖裁模閉合高度的校核·····················15 4.5 定位零件的設計········&

15、#183;···············15 4.6 模柄的選用··························16第五章 結(jié) 束 語····&#

16、183;····················17致謝 參考文獻···························18 緒論

17、 沖壓是在室溫下利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。而我們把在沖壓加工中將材料金屬或非金屬加 工成零件或半成品的一種特殊工藝設備稱為沖壓模具俗稱沖模。沖?？筛鶕?jù)工藝性質(zhì) 和工序組合程度分類其中按照工藝性質(zhì)可分為:沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模根據(jù)工 序組合又可分為單工序模、復合模、級進模。 模具作為高效率的生產(chǎn)工具的一種是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用 模具生產(chǎn)制品和零件具有生產(chǎn)效率高可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)節(jié)約原材料實現(xiàn)無切屑 加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定具有良好的互換性操作簡單對操作人員沒有很高的技術(shù)要求利用 模具批量生產(chǎn)的零件

18、加工費用低所加工出的零件與制件可以一次成形不需進行再加工能 制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復雜的零件制品容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化的特點。 設計出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、 生產(chǎn)率、具使用壽命還可以提高產(chǎn)品經(jīng) 濟效益。在進行模具設計時必須清楚零件的加工工藝設計出的零件要能加工、 易加工。充 分了解模具各部件作用是設計者進行模具設計的前提新的設計思路必然帶來新的模具結(jié)構(gòu)。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨 特的優(yōu)點。 主要表現(xiàn)如下: 1 沖壓加工的生產(chǎn)效率高且操作方便易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和 沖壓設備來完成加工

19、普通壓機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 2沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量而模具的 壽命一般較長所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定互換性好具有quot一模一樣quot的特征。 3沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件如小到鐘表的秒表大到汽車縱梁、覆蓋件 等加上沖壓時材料的冷變形硬化效應沖壓的強度和剛度均較高。 4沖壓一般沒有切屑碎料生成材料的消耗較少且不需其它加熱設備因而是一種省料節(jié)能 的加工方法沖壓件的成本較低。 但是沖壓加工所使用的模具一般具有專用性有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形 且

20、模具 制造的精度高技術(shù)要求高是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況 下沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)沖模零件既具的一定的復雜性和精密性又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此只有實現(xiàn)了沖模的標準化 才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化從而降低模具的成本提高模具的質(zhì)量和縮短 制造周期。目前國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達 7080模具廠只需設計制造工作 零件大部分模具零件均從標準件廠購買使生產(chǎn)率大幅度提高。 模具制造廠專業(yè)化程度越不定期 越高分工越來越細如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠

21、等甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類 產(chǎn)品的沖裁?；驈澢＿@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專 化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外標準件品種也有擴展 精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求主要體現(xiàn)在標準化程度還不高一般 在40以下標準件的品種和規(guī)格較少大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)標準件質(zhì)量也還存 在較多問題。另外標準件生產(chǎn)的銷售、 供貨、服務等都還有待于進一步提高。 第二章 沖壓件工藝性分析 2.1 沖壓件工藝性分析 該材料形狀簡單只有落料和沖孔兩個工序。 材料為10號鋼具有良好的塑性和沖壓性能適 合沖裁。 由文獻3表9-1

22、3 查出沖裁件內(nèi)外形所能達到的精度為IT8IT10。工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡 單長方體形狀的并且存在尖角其中還有兩個大小相等直徑為 18的孔，孔中心與孔中心的距離公差為0.08mm可以沖裁。將以上度與工件簡圖中標注的尺寸公差相比較可認為 該工件的精度要求能夠在沖裁加工過程中得到保證其他的尺寸標注等情況也符合沖裁的工藝要求。 2.2 沖壓工藝方案的確定 方案一:先沖孔后落料。單工序模生產(chǎn)。 方案二:沖孔-落料復合沖壓。復合模生產(chǎn)。 方案三:沖孔-落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單制造周期短制造簡單但需要兩副模具成本高而生產(chǎn)效率低難以 滿足大批量生產(chǎn)的要求。 方案三只需一副模具生產(chǎn)效率高操作

23、方便精度也能滿足要求但模具輪廓尺寸較大制 造復雜成本較高。 方案二也只需一副模具制件精度和生產(chǎn)效率都較高且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁 厚模具強度也能滿足要求。 沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高板料的定位精度比方案三低 模具輪廓尺寸較小制造比方案三簡單。 通過對上述三種方案的分析比較該工件的沖 壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 2.2.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件還可以沖制孔邊距 較小的沖裁件。 倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件但倒裝式復合模結(jié)構(gòu)簡單又可以直接利用壓力 機的打桿裝置進行推件卸件可靠便于操作并為機械化出件提供了有利條

24、件所以應用十分廣泛。 根據(jù)零件分析制件的精度要求較低孔邊距較大為提高經(jīng)濟效益和簡化模具結(jié)構(gòu)適宜采用倒裝復合模產(chǎn)。 根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復合模具生產(chǎn)。 第三章 零件工藝計算3.1排樣設計與計算 沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣設計包括選擇排樣方法、確定搭邊值、計算條料寬 度和送料步距計算材料利用率畫排樣圖。 3.1.1 搭邊值的確定 搭邊的作用是補償定位誤差保持條料有一定的剛度以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大 浪費材料。搭邊過小沖裁時容易翹曲或被拉斷不僅會增大沖件毛刺有時還有拉入凸、凹模間 隙中損壞模具刃口降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。 根據(jù)零件形狀查沖壓模具設計與制造

25、表2.5.2 可知:工件之間搭邊值a=2.0mm工件與 側(cè)邊之間搭邊值a=12.2mm。 3.1.2 排樣方案的選擇 根據(jù)對所給零件的分析綜合各方面因素權(quán)衡利弊采用直排有廢料排樣方式這樣可以保 證沖件質(zhì)量提高模具壽命。 可以補償送料誤差以保證沖出合格工件保持條料剛度利于送料 避免廢料絲進入模具間隙損壞模具。 根據(jù)直排的排樣方式可以將排樣分為橫排和豎排。 圖3-1 豎排排樣圖(1) .計算沖壓件的毛坯面積: A=(8864)-2×3.14×8 mm =5230.08 3-1 (2).條料寬度: B=(L+2a)=(88+22.2)= 92.4mm (3-2)(3).進距: h

26、=(64+2)mm=66mm (3-3) (4).一個進距的材料利用率: =84.05%(3-4) 橫排排樣圖如圖3-2 所示: 圖3-2 橫排排樣圖(1).計算沖壓件的毛坯面積: A=5230.08 mm (3-5) (2).條料寬度: B= （L +2a）=(88+22.2)=92.4 mm (3-6) (3).步距: h=88+2mm=90mm (3-7)(4).一個步距的材料利用率:=83.28% (3-8 ) 通過兩種方案的比較方案一的材料利用率比方案二的材料利用率高所以我們選擇第一種豎 排排樣方案。 3.2 沖裁力的計算 用平刃沖裁時其沖裁力F 一般按下式計算: F=KL(3-9)

27、 式中: F-沖裁力 L-沖裁周邊長度 t-材料厚度 -材料抗剪強度K-系數(shù)系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中模具間隙值的波動和不均勻刃口磨損、板料 力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)。3.2.1 落料力:F=(280)N=2.1 ( 3-10) 3.2.2 沖孔力:=(55.242375)=3.8N (3-11) 3.2.3 落料時的卸料力: (3-12) 查表取 =0.55 ,故F3.2.4 沖孔時的推件力: (3-13)查表取=0.55,故1.5 總壓力:=3.6 (3-14) 3.2.5 沖壓設備的初步選定 根據(jù)總壓力,查 沖壓模具課程設計指導與范例表9-9 可選用:開式雙柱可傾壓力機

28、JC23-35公稱壓力:350KN滑塊行程:80mm最大閉合高度:280mm工作臺尺寸:380mm610mm(前后左右)滑塊中心到床身距離/mm:205mm模柄孔尺寸:50mm70mm(直徑孔深 ) 3.3 沖裁壓力中心的確定 (1)按比例畫出零件的輪廓形狀并確定坐標系標注如圖3-3 所示 (2)分別看坐標軸x, y (3)計算出該沖裁件的壓力中心:因為該工件是一個對稱工件故其壓力中心為工件的中心。綜上所述沖裁件的壓力中心坐標為(44， 32)。3.4 工作零件刃口尺寸計算3.4.1 間隙值的確定由沖壓模具設計與制造表2.3.3 可得:間隙值 =0.246 ,=0.360mm3.4.2 凸凹模

29、刃口尺寸的計算.加工方法的確定在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。因該工作零件的形狀相對較簡單適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸 料板這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸 計算就按分開加工的方法來計算。 (2).沖孔部分對沖孔 16 采用凸凹模分開的加工方法其凸凹模刃口部分尺寸分別按IT6 和IT7 制造計算如下: 由 互換性與測量技術(shù)第二版 表3-2 可得凸凹模制造公差: 查 沖壓模具設計與制造 P63 可得磨損系數(shù):X=1 尺寸 16: =16.060mm (3-15) =16.30

30、6mm (3-16) 校核:0.360-0.246=0.114mm 0.029 滿足: (3-17) 的條件 孔距:(400.12520.008)mm=(400.002)mm (3-18) (3).落料部分對外輪廓的落料采用分開加工方法其凸凹模刃口部分尺寸計算如下: 由公差表查得880.07mm為IT10級,640.05為IT10級,故分別取 X=1 ,則其中: 落料1(長): (88.07-0.14)mm=87.93 mm (3-19) =(87.93-0.246)mm (3-20) 校核: (3-21) 即:0.049<0.114(滿足間隙公差） 落料2（寬）: (64.05-0.1

31、)mm=63.95 mm (3-22) =(63.95-0.246)mm=63.704 mm (3-33) 第四章 模具總體設計及部分零件設計 本設計使用復合沖模將凹及凸模固定在上模上是典型的倒裝結(jié)構(gòu)。兩個導料銷控制條料送進的導向固定卸料板控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置彈性卸料裝置由卸料板、卸料板 螺釘和彈簧組成。沖制的工件有推桿和推件塊組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凸凹模 的內(nèi)孔從壓力機臺面孔漏下。 4.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設計 4.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設計 凹模的刃口形式考慮到實際生產(chǎn)中的應用所以采用刃口強度較高的凹模即如圖 4-2 所示 的刃口形式。 由凹模厚度H=kb凹模壁

32、后C=(1.52)H 可得: 由沖壓模具課程設計指導與范例 表可知:k=0.28 H=kb0.28×80=22.4mm (4-1) 因為凹模的高度要為一個整數(shù)值故取H=24mm C=1.5H=1.5×24mm=36mm (4-2) 凹模寬度: B=b+2c=(64+233.6)mm=131.2mm (4-3) 凹模長度: L=(88+233.6)mm=155.2mm (4-4) 查沖壓模具課程設計指導與范例表選模架規(guī)格 L×B:160mm×135mm。所以最終確定 凹模的寬度B=135mm長度L=160mm。 圖4-2凹模 4.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設計 沖

33、 18 孔的圓形凸模由于模具需要在凸模外面裝推件塊因此設計成直立的形狀。尺寸標注 如圖4-1 所示。 根據(jù)工件圖樣工件中有2個孔因此要需設計2 個凸模為了方便固定都采用階梯式 長度為: L=凹模+(0.60.8)H+t+h=24+0.6×24+2+14.6=55 (4-5 ) 凸模直徑取27mm。 圖4-1 凸模4.1.3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設計 本模具為復合沖裁模因此除沖孔凸模和落料凹模外必須還有一個凸凹模。 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖。 校核該凸凹模的強度: 按 沖壓模具設計與制造表可得凸凹模的最小壁厚為4.9mm而實際最小壁厚為16mm 故復合設計的強度要求。 凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制

34、并保證雙面間隙為0.2460.360mm 之間。凸凹模上的孔 心距尺寸為42mm 的公差應比零件圖所標精度高34 級通過上述凸凹模刃口尺寸的計算可得: 孔中心距尺寸公差為:400.002mm。 凸凹模的高度為: H=14+2+2+14=50mm (4-6) 式中為卸料板厚度取14mm ,為凸凹模固定板厚度取20mm,t為材料的厚度取2mm,h為卸料 板與固定板之間的安全高度取14mm。 4.2 卸料零件的設計計算 (1)根據(jù)分析采用橡膠塊卸料用四塊聚氨酯橡膠塊卸料每塊橡膠分擔的卸料力為: =N=2625N (2)考慮橡膠塊的工作壓縮量較大取壓縮率=10%, 并由表4-1 差得單位壓力的 =1.

35、1MPa 。按公式: A=Fy/F (4-8) 式中:A-橡膠塊的面積(mm) Fy-橡膠塊所受的壓力(N ) F橡膠塊受壓時的單位壓力MP。 那么:A2625/1.1mm =2386.36mm (3)選取直徑為16mm 的卸料螺釘查沖壓模具課程設計指導與范例表9-40 選取彈性體卸料螺 釘孔的直徑為d=16.5mm則彈性體的外徑D可按下式求得: (4-9) 代入數(shù)據(jù),計算得D=57.5mm。 為了保證足夠的卸料力以獲得整的工件需要加大壓料力故取D=60mm。 (4)計算預壓力Fy=AF ( 4-10) 代入數(shù)據(jù)計算得Fy=2763.2N (5)求橡膠塊的自由高度: (4-11) 式中: -工

36、作行程 -橡膠塊的極限壓縮率對于硬度為邵氏7080A 的聚氨酯橡膠則應取 35%硬度越高值越小這里取=30% -橡膠塊預壓縮率,聚氨酯橡膠= 10 那么: ; 查沖壓模具課程設計指導與范例表選H50mm。 橡膠塊高度的校核:0.5H/D1.5即0.550/601.5。 經(jīng)校核合格。 (6)求極限壓縮量: （4-12） 則: =30×50mm=15mm （7）求預壓縮量: ( 4-13) 則：h=10%50=5mm（8）橡膠塊工作極限下的壓縮量：h=H-h=50-15=35mm 橡膠塊預壓下的高度：h=H-=50-5=45mm工作行程的校核： （4-14） 即915-5=10，經(jīng)校核合

37、格。 4.3 模架的選用 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，我們模架選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側(cè)導柱模架，從右向左送料，操作方便。 由文獻查表可得：上模座：L/mmB/mmH/mm=16013535 下模座：L/mmB/mmH/mm=16013540墊板厚度查表可取得412之間，所以我們?nèi)|板厚度為12mm。凸模固定板的厚度：查沖壓模具簡明設計手冊表選H=20mm 凹模的厚度已定為：24mm卸料板的厚度為：查沖壓模具簡明設計手冊表可得：14mm 模具的閉合高度：H模=（35+12+20+24+14+2+40）mm=147mm (4-15)導柱：d/mmL/mm=25130導套：d/mmL/mmD/

38、mm=258533 4.4 沖裁模閉合高度的校核： 前面有沖壓力初選350KN的壓力機，最大閉合高度為280mm。 校核： （4-16）其中h為墊板的厚度，H為模具的閉合高度，H、H分為壓力機的最大、最小閉合高度。 經(jīng)校核不難發(fā)現(xiàn)所算的閉合高度滿足上述式子要求。 4.5 定位零件的選用 結(jié)合本套模具的具體結(jié)構(gòu)，考慮到工件的形狀，設置一個6的活動擋料（起定距作用）和兩個直徑為8的活動導料銷。擋料銷和導料銷的下面分別采用壓縮彈簧，在開模時，彈簧恢復彈力把擋料銷頂起，使它處于工作狀態(tài)，旁邊的導料銷也一 起工作。 4.6 模柄 沖模通過模柄將上模固定在沖床滑塊上，在安裝時應注意模柄直徑和壓力機模柄孔直徑要一致。本設計采用壓入式模柄結(jié)構(gòu)，可以保證較高精度的同軸度和垂直度，其結(jié)構(gòu)形勢如下圖：此模柄與上模座的連接，采用過度配合(H7/m6)。查沖壓模具課程設計指導與范例表得模柄尺寸為： 直徑：50mm 高度：70mm 第五章 結(jié)束語 通過這次模具設計，本人在多方面都有所提高。通過這次畢