機(jī)械專業(yè)綜合 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書-板材復(fù)合沖裁模設(shè)計(jì)

機(jī)械專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書板材復(fù)合沖裁模設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化目錄1沖裁任務(wù)書 12零件工藝分析 22.1沖壓材料 22.2工序性質(zhì) 22.3結(jié)構(gòu)形狀 32.4尺寸精度 33工藝方案的確定及制定 43.1工序比較 44模具結(jié)構(gòu)的選擇 54.1模具形式 54.2送料方式 54.3卸料以及出件方式 54.4定位方式的選擇 54.5模架及導(dǎo)向零件的選擇 65工藝計(jì)算 65.1排樣設(shè)計(jì) 65.1.1無(wú)搭邊排樣形式 65.1.2無(wú)搭邊排樣形式 65.1.3材料利用率 65.2落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 85.2.1沖裁的結(jié)構(gòu)分析 85.2.2刃口計(jì)算原則 85.2.3落料凸凹模刃口計(jì)算 95.3沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 106沖裁力計(jì)算與壓力機(jī)選擇及壓力中心確定 116.1沖裁力計(jì)算 116.2壓力機(jī)的選擇 116.3壓力中心的確定 127凹模設(shè)計(jì) 137.1凹模孔口結(jié)構(gòu)形式確定。 137.2凹模精度與材料的確定。 137.3凹模外形尺寸計(jì)算。 138凸凹模設(shè)計(jì)計(jì)算 148.1凸凹模精度和材料確定 148.2凸模長(zhǎng)度確定 158.3模架形式以及上下模座的選擇 158.4模具總裝配圖以及工作原理 16總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 18PAGE2–PAGE18–1沖裁任務(wù)書

2零件工藝分析圖1.1零件圖2.1沖壓材料該沖壓件板件，厚度為3mm，大批量生產(chǎn)。材料為Q235鋼，低碳鋼，塑性好，易成形，具有良好的可沖裁性能。其抗剪強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度2.2工序性質(zhì)由零件圖可知該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需落料、沖孔2個(gè)工序即可。2.3結(jié)構(gòu)形狀零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單為一矩形，長(zhǎng)和寬分別為50和31。零件中心為一直徑為8的圓孔，左上方和右下方各有一個(gè)直徑為5的圓孔。沖裁件外形應(yīng)避免尖銳清角。建議將所有90°清角改為R2的圓角過度。2.4尺寸精度由零件圖可知，工件尺寸精度可按照IT14級(jí)制造，不需精沖或者其他特殊沖裁。沖孔時(shí)應(yīng)該有一定的凸凹模間隙。3工藝方案的確定及制定 根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔兩種。按其先后順序組合，可得如下幾種方案：（1）先沖孔，后落料，單工序沖壓；（2）沖孔——落料，單件復(fù)合沖壓（3）沖孔——落料級(jí)進(jìn)沖模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。3.1工序比較（1）單工序模：?jiǎn)喂ば蚰Ｊ侵钢挥幸粋€(gè)工位，只完成一道工序的沖模，它可分為沖裁模、彎曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等。由于采用單工序模，模具制造簡(jiǎn)單，維修方便。但生產(chǎn)率低，工件精度低，不適合大批量生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模：級(jí)進(jìn)模又叫連續(xù)模，壓力機(jī)的一次行程中，在模具的不同位置完成兩道或兩道以上的工序。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，但模具制復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩工作精度低。復(fù)合模：壓力機(jī)的一次行程中，在模具的相同位置完成兩道或兩道以上的工序。采用復(fù)合模加工成形，生產(chǎn)率較高，工件精度高。但模具制造較復(fù)雜，調(diào)整維修較麻煩，使用壽命低。綜上所訴：由于任務(wù)書要求和此工件有落料有沖孔，單工序不易于實(shí)現(xiàn)，而工件精度要求不高，在沖孔和落料之間有足夠的距離，由于該工件較簡(jiǎn)單，復(fù)合模的制造不是很復(fù)雜，所以應(yīng)該選擇容易實(shí)現(xiàn)且符合工件工藝條件的復(fù)合模。利用復(fù)合模能夠在模具的同一部位上同時(shí)完成制建的落料和沖孔工序，從而保證沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度和平整性、成產(chǎn)效率高，且適合于大批量成產(chǎn)。4模具結(jié)構(gòu)的選擇4.1模具形式復(fù)合模又可分為正裝式和倒裝式。正裝式特點(diǎn)。工件和沖孔廢料都落在凹?？?，必須加以清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，因此操作不方便，也不安全，對(duì)多孔工件不宜采用，但沖出的工件表面比較平直。倒裝式特點(diǎn)。沖料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大，因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。經(jīng)分析，此工件有三個(gè)孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便，另外，此工件無(wú)較高的平直度要求，工件精度要求也低，所以從操作方便、模具制造簡(jiǎn)單等方便考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。4.2送料方式送料裝置有手動(dòng)送料和自動(dòng)送料兩種；自動(dòng)送料裝置是獨(dú)立完整的控制機(jī)構(gòu)，在一定時(shí)間內(nèi)不需要人工進(jìn)行操作而自動(dòng)完成沖壓工作適合零件的大批量生產(chǎn)。4.3卸料以及出件方式因?yàn)闂l料的厚度不是很厚，可采用彈性卸料裝置；由于固定卸料方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但調(diào)整不太方便，廢料切刀裝置適合尺寸大、厚度大的條料，而彈性卸料裝置既能起卸料作用又能起壓料作用，所得工件質(zhì)量較好，平直度較高；故綜合考慮選擇彈性卸料裝置比較合適，采用彈性卸料版。該模具采用倒裝式復(fù)合模，其推件裝置一般是剛性的，由打桿、推板、連接桿和推件塊組成；由于剛性推件裝置的推件力大，工作可靠，適合條料較厚的條料。該推件裝置是安裝在上模座上，把工件向下從凹模內(nèi)推出，故為下出件方式。4.4定位方式的選擇為保證沖裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中應(yīng)該有正確的位置，正確位置是依靠定位零件來(lái)保證的。由于毛坯形式和模具結(jié)構(gòu)不同，所以定位零件的種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進(jìn)行選擇。因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷。4.5模架及導(dǎo)向零件的選擇模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受沖壓過程的全部載荷。上下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)。由于模具沒有什么特殊要求以及送料方式，最終選擇中間導(dǎo)柱模架。中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個(gè)方向送料。5工藝計(jì)算5.1排樣設(shè)計(jì)排樣方法很多，有直排、斜排、直對(duì)排、混合排、多排和沖裁搭邊。對(duì)于簡(jiǎn)單幾何形狀，如矩形的沖件宜采用直排排樣形式。直排可采取無(wú)搭邊和有搭邊的兩種方式。5.1.1無(wú)搭邊排樣形式無(wú)搭邊排樣其產(chǎn)生的廢料極少，此種排樣方法是沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無(wú)任何搭邊。沖件的質(zhì)量和模具的壽命更差一些，但材料的利用率最高。5.1.2無(wú)搭邊排樣形式此種排樣方式是沿沖件全部外形沖裁，在沖裁周邊都留有搭邊，因此材料的利用率低，但沖件的尺寸完全有沖模來(lái)保證，因此精度高，模具壽命也高，生產(chǎn)中絕大多數(shù)沖裁件都是采用這種有廢料排樣。a.搭邊。查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》表3-12，確定搭邊值a，a1。當(dāng)t=3mm時(shí)，a=2.2,a1=2.5。b.條料寬度。采用無(wú)測(cè)壓裝置。所以B=D+2a+Z（5-1）式中D—條料的寬度，Z—導(dǎo)尺與最寬條料之間的最小間隙，查《冷沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》表3－15得Z=0.5mm。所以B=（50+2.2×2+0.5）=54.9（mm）步距：對(duì)于無(wú)搭邊排樣S=31mm，對(duì)于有搭邊排樣S1=(31+2.2)mm=33.2mm。5.1.3材料利用率=n×A1L式中n—板料上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量；A1—一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，;L—條料長(zhǎng)度，；A—條料寬度，。若取工件數(shù)n=10件，則料長(zhǎng)為L(zhǎng)=10D1+9b+2b=10×31+9×2.2+2×2.5=334.8（mm）（5-3）所以條料規(guī)格為334.8×55.5×3所以材料利用率為：=n×A=10×(31×50-3.14×824-2×3.14×5對(duì)于無(wú)搭邊的材料利用率：=n×A1L×A=87%綜合以上兩種排樣方法的材料利用率相差不大。且無(wú)搭邊排樣對(duì)模具精度要求高，一般模具無(wú)法滿足。故此次設(shè)計(jì)采用有搭邊直排排樣方式。圖5.1排樣圖5.2落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算5.2.1沖裁的結(jié)構(gòu)分析如工件零件圖所示，外形長(zhǎng)度50和寬度31屬于落料件，內(nèi)形Φ8和Φ5屬于沖孔件。工件公差如零件圖所示圖5.2零件圖5.2.2刃口計(jì)算原則落料落料件光面尺寸與凹模尺寸基本一致，故應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)；又因落料件的尺寸會(huì)隨凹模尺寸的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，則落料凹模尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸模基本尺寸，則按凹模基本尺寸減去最小初始間隙。沖孔沖孔件光面的孔徑與凸模尺寸基本一致，故應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會(huì)隨凸模尺寸的磨損而減小，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂由献钚〕跏奸g隙。5.2.3落料凸凹模刃口計(jì)算a.外形長(zhǎng)度為50的刃口尺寸計(jì)算查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》表3-6和表3-5得，δT=0.02，δA=0.03，Zmin校核間隙δT+所取凸凹模公差滿足間隙校核DA=(DDT=(Db.外形長(zhǎng)度為31的刃口尺寸計(jì)算查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》表3-6和表3-5得，δT=0.02，δA=0.03，Zmin校核間隙δT所取凸凹模公差滿足間隙校核DA1=(Dmax-x?)0δDT1=(Dmax-x?-式中DADTδTδA—凸凹模最小初始雙面間隙；—凸凹模最大初始雙面間隙；—沖裁件制造公差。5.3沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算a.內(nèi)形Φ8的刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7計(jì)算。查《沖壓工藝和沖模設(shè)計(jì)》表3-5、3-6得，δT=0.02，δA=0.02，Zmin校核間隙δT+所取凸凹模公差滿足間隙校核dA=(dmin+x?)-δdT=(dmin+x?+b.內(nèi)形Φ5的刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7計(jì)算。查《沖壓工藝和沖模設(shè)計(jì)》表3-5、3-6得，δT=0.02，δA=0.02，Zmin校核間隙δT+所取凸凹模公差滿足間隙校核dA=(dmin+x?)-δdT=(dmin+x?+式中dAdT—落料凸模刃口尺寸6沖裁力計(jì)算與壓力機(jī)選擇及壓力中心確定6.1沖裁力計(jì)算計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F一般可以按下式計(jì)算：(6-1)式中：-系數(shù)查表取K=1.3；-沖孔周長(zhǎng)，-材料厚度,t=3mm；-材料抗剪強(qiáng)度，Q235抗拉強(qiáng)度取188MPa。由任務(wù)書可知：L=2×F=1.3×281.52×3×188=2.064×10卸料力：Fx=kxF=1.032×10式中—卸料力系數(shù)，一般取0.5推件力：(6-3)式中—推件力系數(shù)，一般取0.045；n—同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)，。查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》得h=30.1F=9.14，取n=9（6-4）=9×0.045×2.064×105F總=F+Fx+FT6.2壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)的公稱壓力必須大于總的沖壓力F總表6-1開式可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63J23-100公稱力/631001602504006301000滑塊行程/354565100130130130滑塊行程次數(shù)/170145120105455038最大閉合高度/150180220270330360480最大裝模高度/120145180220265280380連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度/303545556580100工作臺(tái)尺寸/前后200240300370460480710左右3103704505607007101080墊板尺寸/厚度303540506580100孔徑140170210200220250250模柄孔尺寸/直徑30304040505060深度50556060708075最大傾斜角度/(°)453535303030306.3壓力中心的確定應(yīng)用解析法計(jì)算壓力中心，計(jì)算過程如下：F1F2F3F=F1+F2+Fx0Fy0x0=Fy0=F1經(jīng)過計(jì)算可知工件壓力中心在工件的幾何中心。7凹模設(shè)計(jì)7.1凹模孔口結(jié)構(gòu)形式確定。經(jīng)過分析，模具采用下出件方式，且形狀簡(jiǎn)單，要求精度不高所以采用直筒形式的凹?？冢擃惾锌趶?qiáng)度高，修磨后尺寸不變。7.2凹模精度與材料的確定。根據(jù)凹模作為工作零件，其尺寸精度要求較高，外形精度為IT11級(jí)，內(nèi)型腔精度為IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12MoV。7.3凹模外形尺寸計(jì)算。凹模厚度H：H=Ks=20mm(7-1)垂直送料方向的凹模寬度B：B=s+（2.5～4.0）H=109.97mm(7-2)送料方向的凹模長(zhǎng)度L：L=s1+s2式中：s—垂直送料凹模刃壁間最大距離s1—s2—送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，其值查教材《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》表3-22得K—系數(shù)，查教材《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》表3-23得K=0.4最后算得凹模尺寸為L(zhǎng)×B×H=126.97mm×109.97mm×20mm查表7-1得凹模尺寸為140mm×125mm×20mm表7-1矩形和圓形凹模尺寸矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度L×B矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑d63×50、63×6310、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×8012、14、16、18、20、2280、100125×100、125×125、140×80、140×10014、16、18、20、22、25125140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×12516、18、20、22、25、28140160×160、200×140、200×160、200×125、250×14016、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、280×16018、22、25、28、32、35200250×250、280×200、280×250、20、25、28、32、35、40250315×25020、28、32、35、40、45280、3158凸凹模設(shè)計(jì)計(jì)算8.1凸凹模精度和材料確定根據(jù)凸模作為工作零件，其尺寸精度要求較高，外形精度為IT11級(jí)，內(nèi)型腔精度為IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12MoV。8.2凸模長(zhǎng)度確定凸模長(zhǎng)度L：L=h1式中h1—凸模固定板厚度，一般為凹模厚度的0.6～h2—h—增加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度。一般取10～20mm。所以凸模長(zhǎng)度為：L=h18.3模架形式以及上下模座的選擇本模具采用中間導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。中間導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離5mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為14mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/m6的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過盈配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用45鋼，熱處理硬度滲碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱：Φ25×130Φ28×130導(dǎo)套：Φ25×85×33Φ28×85×338.4模具總裝配圖以及工作原理圖8.1模具裝配圖1）打