卡墊沖壓工藝及復(fù)合模具設(shè)計(jì)

卡墊沖壓工藝及復(fù)合模具設(shè)計(jì),沖壓,工藝,復(fù)合,模具設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 緒論2第二章 沖壓件工藝分析32.1 材料分析32.2 零件結(jié)構(gòu)32.3 尺寸精度3第三章 沖裁方案的確定43.1 沖裁工藝方案的確定43.2 沖裁工藝方法的選擇43.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取4第四章 模具總體結(jié)構(gòu)的確定64.1 模具類型的選擇64.2 送料方式的選擇64.3 定位方式的選擇64.4 卸料、出件方式的選擇64.5 導(dǎo)向方式的選擇6第五章 工藝參數(shù)計(jì)算85.1 排樣方式的選擇85.1.1 搭邊值的確定85.1.2 材料利用率的計(jì)算95.2 沖壓力的計(jì)算95.3 初選壓力機(jī)11第六章 刃口尺寸計(jì)算126.1 沖裁間隙的確定126.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則12結(jié) 論14參考文獻(xiàn)15第一章 緒論近年來，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進(jìn)行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進(jìn)行復(fù)雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對厚度為58mm以下的中板或薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達(dá)25mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁，并可對b900MPa的高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精沖。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來的對應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以對排樣或壓延毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點(diǎn)合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強(qiáng)度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。接線端子零件是沖壓生產(chǎn)的一個(gè)典型零件，在客車生產(chǎn)中有很強(qiáng)的作用，其模具設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用價(jià)值。對于該制件我們利用先進(jìn)的模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。15第二章 沖壓件工藝分析圖2-1 零件圖材料：08鋼材料厚度：2mm；未注公差：IT14。2.1 材料分析表2-1 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）屈服點(diǎn)（Mpa）伸長率（%）沸騰鋼08已淬火32029517535由上表2-1可知：08是沸騰鋼，具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。2.2 零件結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，無尖角，對沖裁加工較為有利。根據(jù)該零件形狀來分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。2.3 尺寸精度該零件上尺寸除長度尺寸為外，其余都未注尺寸公差，所以尺寸公差由公差等級表查得：對于未注公差尺寸，屬于自由尺寸，按IT14級。通過查公差等級表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。第三章 沖裁方案的確定3.1 沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。3.2 沖裁工藝方法的選擇沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種。單工序沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機(jī)的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。其三種工序的性能見表3-1：表3-1 單工序沖裁、級進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能比較項(xiàng)目單工序模復(fù)合模級進(jìn)模生產(chǎn)批量小批量中批量和大批量中批量和大批量沖壓精度較低較高較高沖壓生產(chǎn)率低，壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成二個(gè)以上工序高，壓力機(jī)在一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化的可能性較易，尤其適合于多工位壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)通用性通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)沖模制造的復(fù)雜性和價(jià)格結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價(jià)格低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級進(jìn)模低沖裁較簡單零件時(shí)低于復(fù)合模復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸較小。由于零件的生產(chǎn)要求的是大批量生產(chǎn)、零件的尺寸較小，制造相對比較難，為提高生產(chǎn)率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復(fù)合模沖裁。3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見表3-2：表3-2 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍比較項(xiàng)目正裝（順裝）式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模優(yōu)點(diǎn)沖出的沖件平直度較高結(jié)構(gòu)較簡單缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件適用范圍沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛通過對正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍的分析比較，正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡單，可以直接利用壓力機(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，宜采用倒裝式復(fù)合模。第四章 模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1 模具類型的選擇由以上沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，模具類型為倒裝式復(fù)合模。4.2 送料方式的選擇由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動(dòng)送料方式。4.3 定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用定位螺釘，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。4.4 卸料、出件方式的選擇剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度不高工件沖裁后卸料。彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。又因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。4.5 導(dǎo)向方式的選擇方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作。但是不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：采用四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。方案四：采用中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個(gè)方向送料。 （a） （b） （c） （d）圖4-1 導(dǎo)柱模架根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案四最佳。第五章 工藝參數(shù)計(jì)算5.1 排樣方式的選擇分析零件形狀，應(yīng)采用直排的排樣方式，零件可能的排樣方式如圖5-1所示。圖5-1 排樣示意圖5.1.1 搭邊值的確定排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)和查表來確定的，該制件的搭邊值采用查表取得。如表5-1所示：根據(jù)此表和工件外形可知L50mm，可確定最小搭邊值a和a1，a取1.5mm，a1取2.0mm。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理表5-1 搭邊a和a1數(shù)值（低碳鋼） mm材料厚度t矩形件邊長L50mm或圓角r2t的工件工件間a1沿邊a0.25以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.21.51.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.8寬度的確定：根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)不同，可分為有側(cè)壓裝置的模具和無側(cè)壓裝置的模具，側(cè)壓裝置的作用是用于壓緊送進(jìn)模具的條料（從料帶側(cè)面壓緊），使條料不至于側(cè)向竄動(dòng)，以利于穩(wěn)定地加工生產(chǎn)。本套模具無導(dǎo)料板為無側(cè)壓裝置。故按下式計(jì)算： B=（Dmax+2a） (5-1)式中: B-條料寬度； Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a-側(cè)搭邊值，可參考表5-1； -條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表5-2；表5-2 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙 mm條料寬度B/mm材料厚度t/mm0112233550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3所以根據(jù)以上理論數(shù)據(jù)由公式（5-1）得出：條料寬度 B=（Dmax+2a）=5.1.2 材料利用率的計(jì)算沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比就叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。關(guān)于材料利用率，可用下式表示： =A/BS100% (5-2)式中: A-一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面； B-條料寬度； S-步距。由圖5-1和圖5-2；公式（5-2）得： =A/BS100% 91.2()5.2 沖壓力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(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，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算：式中 FP-沖裁力（N）； L-沖裁周邊長度（mm）； t-沖裁料厚(mm)； b- 抗剪強(qiáng)度（MPa）；（1）落料力計(jì)算 按下式：式中： F落落料力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=1.5mm； 材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。材料為08，由查表，。 則：（2）沖孔力式中 沖孔力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=2mm； 材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。則：2. 落料時(shí)的卸料力的計(jì)算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N） KX -卸料系數(shù)，查沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊表3-11，P57其值為0.030.04，取K=0.04。則=KX =0.03230.21=6.9（KN）3. 沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 =nkT 式中 -推料力（N）； K1-推料系數(shù)，查沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊表3-11，其值為0.05；n- 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），則 =nkT=2.07KN沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 =+式中：沖裁力 =230.21KN，=19.42KN，卸料力=6.9KN，推料力=2.07KN，則:= + +=258.6kN5.3 初選壓力機(jī)壓力機(jī)可分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式分為摩擦壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)、高速?zèng)_床，液壓式分為油壓機(jī)、水壓機(jī)，而在生產(chǎn)中一般常選用曲柄壓力機(jī)，曲柄壓力機(jī)分有開式和閉式兩種，開式機(jī)身形狀似英文字母C，其機(jī)身前端及左右均敞開，操作可見大，但機(jī)身剛度差，壓力機(jī)在工作負(fù)荷作用下會(huì)產(chǎn)生變形，一般壓力機(jī)噸位不超過2000KW。閉式機(jī)左右兩側(cè)封閉，操作不方便，但機(jī)身剛度好，壓力機(jī)精度高?？紤]到經(jīng)濟(jì)性能、加工要求和操作方便在此選開式壓力機(jī)。根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，查下表5-3初選壓力機(jī)為J23-35型壓力機(jī)。表5-3 開式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù)型號(hào)J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公稱壓力/KN100160250350400滑塊行程/mm455565100100最大閉合高度/mm180220270290330閉合高度調(diào)節(jié)/mm3545556065滑塊中心線至床身距離/mm130160200200250滑塊底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作臺(tái)板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直徑3040404050深度3560606070第六章 刃口尺寸計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。6.1 沖裁間隙的確定根據(jù)實(shí)用間隙表 6-1查得材料08的最小雙面間隙Zmin=0.132mm，最大雙面間隙Zmax=0.240m。 表6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 mm材料厚度 08F、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙（或無間隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.03.54.04.55.56.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則凸模與凹模配作法。（1）凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸-第一類尺寸AAj=(Amax-x)（2）凸?；虬寄Ｄp后會(huì)減小的尺寸-第一類尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸-第一類尺寸CCj=(Cmin+)其中，x為磨損系數(shù)。在所有的尺寸中，屬于A類尺寸的有：R53、168； 屬于B類尺寸的有：42、； 屬于C類尺寸的有：54。注：凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)增大的尺寸第一類尺寸A。 凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)減小的尺寸第二類尺寸B。 凸模或凹模磨損后會(huì)基本不變的尺寸第三類尺寸C。具體計(jì)算如表5.1。表 5-1 工作零件刃口尺寸計(jì)算尺寸類型公稱尺寸公式計(jì)算后尺寸備注A類53保證雙邊間隙為0.132-0.240。168B類42C類54結(jié) 論課程設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整、全面的給模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決機(jī)械問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對自己提出了新的要求，參考文獻(xiàn)1 任海東、蘇君. 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社20072 王麗霞、愈佳芝.計(jì)算機(jī)繪圖.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社20063 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