擋片 沖壓模具課程設(shè)計(jì)

一、沖裁工藝設(shè)計(jì)1.1沖裁件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。硅鋼的強(qiáng)度硬度高，彈性好，塑性韌性較低，但零件尺寸要求不高，厚度小，具有一定的沖壓性能。孔邊距遠(yuǎn)大于凸、凹模所允許的最小壁厚，如零件圖所示，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序；零件上的尺寸都是自由公差，按IT14級(jí)，一般沖裁均能滿足1.2沖壓工藝方案的確定該工件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，可以有以下三種方案：方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)；方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需一套模具，沖壓件的形位精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但零件的沖壓精度較差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。二、沖裁排樣設(shè)計(jì)2.1排樣方案的確定排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術(shù)指標(biāo)之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件，甚至數(shù)百萬(wàn)件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效益更為突出。保證在最低的材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件，同時(shí)要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)等情況，以選擇較為合理的排樣方案。2.2搭邊的選取排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：=1\*GB3①材料的力學(xué)性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。=2\*GB3②工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。=3\*GB3③材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。=4\*GB3④送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些由表2.1確定搭邊值根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值=2.5，側(cè)邊取搭邊值=2.2。2.3送料步距、條料寬度及板料間距計(jì)算2.3.1送料步距送料步距是指兩次沖裁間板料在送料方向移動(dòng)的距離，用S表示，其值等于沖裁件相應(yīng)部分寬度加上工件間搭邊值，即=45.5+2.5=482.3.2條料寬度及板料間距的計(jì)算條料寬度按下式：（2-1）其中為沖裁件寬度方向的最大尺寸；為導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙查表取。2.4排樣圖2.5沖裁力和壓力中心的計(jì)算2.5.1沖裁力沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：F=KLtτb（2-2）=1.3×371.56×0.35×600=101435.9N式中F-------沖裁力L-------沖裁周邊長(zhǎng)度t-----材料厚度τb----材料抗剪強(qiáng)度（τb=600MPa）K-----系數(shù)（一般取K=1.3）卸料力Fx=KxF（2-3）推件力Ft=nKtF（2-4）頂件力Fd=KdF（2-5）式中Kx、Kt、Kd-----卸料力、推件力、頂件力,如表2.3所示n-----同時(shí)卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)量式中h-----凹模內(nèi)的直刃壁高度t-----板料厚度查表2.3總沖壓力Fz總沖壓力是各種沖壓工藝的總和，根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)計(jì)算，由于本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，則：Fz=F+Fx+Ft=101435.9+0.05×101435.9+4×0.06×101435.9=130852.3N2.5.2壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。對(duì)于級(jí)進(jìn)模以及輪廓形狀復(fù)雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點(diǎn)即壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)與模柄的軸線重合，否則會(huì)影響模具及壓力機(jī)的精度和壽命。壓力中心的計(jì)算其計(jì)算方法為各個(gè)邊的長(zhǎng)度與其中點(diǎn)對(duì)應(yīng)X、Y的坐標(biāo)值積相加再除以各邊長(zhǎng)度之和：X=L1×x1+L2×x2+L3×x3+…+L14×x14/L1+L2+L3+…Ll14=43.Y=L1×y1+L2×y2+L3×y3+…+L14×y14/L1+L2+L3+…+L14=28.5所以壓力中心坐標(biāo)為（33.5，18.5）三、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類：（1）按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，所以采用分別加工。（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不必校核的條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。表3.1初始雙面間隙、由表3.1確定初始雙面間隙、的值：3.1沖孔刃口尺寸計(jì)算對(duì)于沖小孔轉(zhuǎn)換為利用公式（3-1）（3-2）其中——磨損系數(shù)的選取查下表3.2△——是工件的公差值表3.2磨損系數(shù)表因孔的公差等級(jí)為IT13級(jí)，所以查上表得=0.5則

===校核間隙：查表得=0.020=0.020+=0.020+0.020=0.040＜0.114所以滿足+≤的條件，制造公差合適。3.2落料刃口尺寸計(jì)算對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，。只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作圖3.1查表得=0.02 =0.03,對(duì)應(yīng)各尺寸公差確定x=0.5一磨損后增大的尺寸(凹模)屬于A類尺寸，它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式其中——模具基準(zhǔn)尺寸()——工件極限尺寸()△——工件公差()其落料精度為IT14級(jí)，查公差表將尺寸、、12、19分別轉(zhuǎn)化為、、、,查表3.3取x=0.5則a=b=c=f=二磨損后減小的尺寸(凹模)屬于B類尺寸，它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式其中B——模具基準(zhǔn)尺寸()——工件極限尺寸()△——工件公差()e=三磨損后基本不變的尺寸(凹模)屬于C類尺寸，它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式其中C——模具基準(zhǔn)尺寸()——工件極限尺寸()△——工件公差()d=落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是66.63，45.19，11.79，18.74，11.79，33.19不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中說明：凸模刃口尺寸與落料凹模實(shí)際尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值`3.3孔心距尺寸計(jì)算孔心距55查公差表將尺寸轉(zhuǎn)化為，磨損后尺寸基本不變，不必考慮磨損的影響，可直接按公式計(jì)算：（3-4）其中——工件孔心距；——凹?？仔木嗟墓Q尺寸；△——工件制造公差。則計(jì)算結(jié)果如下：四沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)4.1模具類型的選擇該沖件屬于普通沖裁，精度要求不高又屬于大批量生產(chǎn)，采用倒裝比正裝操作方便簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率較高，因此選用倒裝復(fù)合模。4.2定位方式的選擇定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置，以保證沖制出合格的零件。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與條料方向垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)成為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）。4.2.1導(dǎo)料裝置的選擇屬于送料導(dǎo)向的定位零件又導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。導(dǎo)料板及側(cè)壓板多用于級(jí)進(jìn)模和單工序模中。導(dǎo)料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。但考慮到零件厚度為0.35，為了加工設(shè)計(jì)的方便的方便且不影響其工藝要求，采用導(dǎo)料板導(dǎo)料且與卸料板制成整體式。4.3卸料裝置和推件裝置的選擇4.3.1卸料裝置的選擇常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板。前者式剛性結(jié)構(gòu)主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性結(jié)構(gòu)，兼有壓料和卸料兩個(gè)作用。其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件。主要用于沖制薄料和要求制件平整的充模中，長(zhǎng)用在倒裝復(fù)合模中，因此選取彈壓卸料板。彈壓卸料板與凸模配合間隙值查表的=0.15在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應(yīng)高出凸模刃口0.1～0.3。卸料板的厚度查表4.4。查上表得卸料板厚度4.3.2推件裝置的選擇推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種，一般剛性用的較多，它由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。其工作原理是在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r(shí)，利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿，撞擊上模內(nèi)的打桿與推件板，將凹模內(nèi)的工件推出，其推件力大，工作可靠。4.4工作零件的設(shè)計(jì)4.4.1凹模的設(shè)計(jì)凹模厚度的確定：——為系數(shù)——為凹模刃口的最大尺寸()查表4.6選取系數(shù)=0.30。凹模壁厚;C≥（1.5～2）H=30～40凹模外形尺寸為，將凹模板作成薄壁形式并加空心墊板后實(shí)際凹模尺寸為。凹模的刃口形式選用直筒式刃口。該凹模的厚度的全部為有效刃口高度，刃壁無斜度，刃磨后刃口尺寸不變，適用于制件或廢料逆沖壓方向推出的沖裁模如復(fù)合模、薄料落料模。4.2凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的結(jié)構(gòu)大到分為整體式和鑲拼式的兩種，鑲拼式結(jié)構(gòu)適合于大，中型和形狀復(fù)雜，局部容易損壞的整體凸模式或凹模，而此處所需的凸凹模形狀較簡(jiǎn)單，所以選用整體式來加工凸凹模。它的內(nèi)外圓均為刃口，凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。查表選取。該凸凹模的長(zhǎng)度。4.4.3凸模的設(shè)計(jì)凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、與上模板直接固定和采用低溶點(diǎn)合金或環(huán)氧樹脂澆注固定三種，各自的特點(diǎn)的比較如下表。由于本工件是大批量的生產(chǎn)，且內(nèi)孔有一定的精度要求，模具采用的是復(fù)合模，則從上表的比較中可選用凸模固定板固定的形式固定凸模，并以H7/p6過渡配合。沖孔凸模為圓形，采取臺(tái)階式凸模，它的強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直徑的作用是形式臺(tái)肩，以便固定，保證工作時(shí)凸模不配拉出，材料選取,熱處理硬度為58～62。其凸模長(zhǎng)度計(jì)算公式：其中1—凸模固定板厚度—材料厚度0.35—推件塊厚度17—增加長(zhǎng)度，一般選取0～104.4.4模架及組成零件的設(shè)計(jì)該模架選用中間導(dǎo)柱模架，導(dǎo)向裝置安裝在模具的對(duì)稱線上，滑動(dòng)平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠。由標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2851.5-1990）中選取,從而確定以下材和尺寸：模架材料選取鑄鐵200模架上模板的長(zhǎng)度為250、寬度190、厚度35。下模板的長(zhǎng)度為250、寬度190、厚度40；最大高度為190、最小高度為160。模柄選取壓入式模柄，壓入模柄部位應(yīng)與安裝孔成7/6配合；材料選取45鋼，尺寸。螺釘選用標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)六角螺釘，規(guī)格為10；導(dǎo)柱的直徑為25，長(zhǎng)度170；導(dǎo)套的直徑為38，長(zhǎng)度85；應(yīng)按6/5配合；柱間的距離150；材料為20鋼。五壓力機(jī)的選取及校核5.1壓力機(jī)的選擇由以上的設(shè)計(jì)、計(jì)算，確定壓力機(jī)的規(guī)格尺寸如下：查表選取國(guó)產(chǎn)200開式壓力機(jī) 其最大裝模高度為200最小裝模高度為130模柄孔尺寸為直徑30，深度為50工作臺(tái)尺寸左右為315、前后200，厚度40工作臺(tái)孔尺寸：左右150、前后70、直徑110立柱間距離：150傾斜角3005.2裝模高度的校核為了保證模具和壓力機(jī)相適應(yīng)，沖模的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間，其關(guān)系式為：（5-1）式中——沖模的閉模高度;——最大閉模高度;——最小閉模高度;——墊板高度；——最大裝模高度；——最小裝模高度。則=40+35+8+42+40-15=150有此可知,則所選則的壓力機(jī)符合要求。1.圓柱銷2.內(nèi)六角螺釘3.下模板4.下墊板5.凸凹模固定板6.橡膠7.卸料板8.導(dǎo)料銷9.凹模10.空心墊板11.凸模固定板12.上墊板13.上模板14.螺釘15.模柄16.騎縫銷17.圓柱銷18.凸模19.頂桿20.導(dǎo)套21.導(dǎo)柱22.推件塊23.凸凹模24.卸料螺釘25.緊固螺釘26.擋料銷工作原理：工作時(shí)，板料以導(dǎo)料銷8和擋料銷26定位，上模下壓，凸凹模23外形與推薦塊22配合，在凹模腔9內(nèi)落料，同時(shí)沖孔凸模18與凸凹模內(nèi)控進(jìn)行沖孔，沖孔廢料直接落下；然后上模上行，當(dāng)滑塊碰到上死點(diǎn)時(shí)，推桿開始工作，將工件從凹模內(nèi)推出落六總結(jié)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)三年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)的知識(shí)一個(gè)匯總和概括，使我們每個(gè)人都能總合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。就我個(gè)人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了極為深刻的認(rèn)識(shí)，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，讓我感慨頗深，主要體會(huì)有以下幾點(diǎn)：1、扎實(shí)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計(jì)又或多或少的用到了這些知識(shí)，從而迫使我再次回顧以前的課程，并加深了對(duì)這些課程的理解，如機(jī)械制圖中的各種線型的特點(diǎn)應(yīng)用，材料力學(xué)中的應(yīng)力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測(cè)量技術(shù)中公差的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計(jì)與制造步驟，模具材料的正確選用等。2理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性以前的學(xué)習(xí)中，基本上是純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計(jì)，從而使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，在作設(shè)計(jì)的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時(shí)也“窺一斑而知全豹”，自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺，但是在老師們的幫助下以及自己的努力下，我終于克服了重重困難，使設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。通過向老師們請(qǐng)教，我了解到設(shè)計(jì)要面向企業(yè)，面向市場(chǎng)的原則，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是對(duì)實(shí)踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練，是我們獨(dú)立工作的前湊，將對(duì)我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。3、對(duì)模具設(shè)計(jì)中的安全性，經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識(shí)在設(shè)計(jì)工作中，要不斷對(duì)安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中，需要考慮到模具的成本問題，經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提，成本的高直接決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，故在設(shè)計(jì)中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。4、電腦成為設(shè)計(jì)中重要的輔助工具。由于工件形狀復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中計(jì)算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，通過計(jì)算機(jī)輔助繪圖和計(jì)算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時(shí)采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設(shè)計(jì)時(shí)，要求計(jì)算機(jī)繪圖，從而對(duì)AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展，