落料-沖孔沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)說明書.doc

落料-沖孔沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)目錄第一章 零件設(shè)計(jì)任務(wù)第二章 沖裁件的工藝分析2.1工件材料2.2工件結(jié)構(gòu)形狀2.3工件尺寸精度第三章 沖裁工藝方案第四章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇4.1模具的類型的選擇4.2卸料裝置4.2.1條料的卸除4.2.2卸料方式4.3定位裝置4.3.1送料形式4.3.2定位零件：4.4.模架類型及精度4.4.1模架4.4.2.精度第五章 沖壓工藝計(jì)算：5.1排樣5.1.1排樣方案分析5.12計(jì)算條料寬度5.1.3確定布距：5.1.4計(jì)算材料利用率52沖壓力計(jì)算5.2.1沖裁力計(jì)算5.2.2卸料力、頂件力的計(jì)算5.3壓力中心的計(jì)算5.4模具工作部分尺寸及公差5.4.1落料凸凹模尺寸5.4.2沖孔凸凹模尺寸第六章 主要零部件設(shè)計(jì)6.1凹模的設(shè)計(jì)6.2凸模的設(shè)計(jì)6.2.1.沖孔凸模：6.2.2.落料凸模6.2.3凸模的校核：6.3固定板的設(shè)計(jì)6.3.1.凸模固定板:6.4模架以及其他零部件的選用第7章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度7.2 沖壓設(shè)備的選定第8章 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件第9章 結(jié)論第10章 參考資料 第1章 零件設(shè)計(jì)任務(wù) 材料為ST12，材料厚度為2mm，大批生產(chǎn)。 根據(jù)拉深-翻邊件毛坯展開計(jì)算公式，得到落料-沖孔的工件平面圖。 材料：ST12 材料厚度：2mm 未標(biāo)注尺寸按照IT14級處理.第二章 沖裁件的工藝分析2.1工件材料 ST12是普通冷軋鋼，與q195、SPCC、DC01牌號材質(zhì)基本相同。 ST12力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度a MPa280；抗拉強(qiáng)度 MPa270410；斷后伸長率（L0=80mm，b=20mm）%28；表面質(zhì)量：FC-高級的精整表面，F(xiàn)B-較高級的精整表面。 適合沖裁加工。2.2工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)相對簡單且對稱，外形為直徑為128.20mm的圓，有一個(gè)直徑為38.32mm中心大孔。滿足沖裁的加工要求?？着c孔、孔與工件邊緣之間的最小壁厚大于7mm，普通沖裁即可滿足要求。2.3工件尺寸精度 零件內(nèi)、外形尺寸均未標(biāo)注公差,屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經(jīng)查表得,各尺寸公差分別為：零件外形: 128.20；零件內(nèi)形:36.32； 利用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖樣要求。第3章 沖裁工藝方案3.工藝方案沖裁工藝方案的確定零件為一落料沖孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。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較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。所以，比較三個(gè)方案采用方案二生產(chǎn)。第四章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定4.1模具的類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模方式?jīng)_壓。 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式：正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。 考慮到各種原因，所以本設(shè)計(jì)采用倒裝式復(fù)合模。4.2卸料裝置根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動特點(diǎn)，該模具采用彈性卸料方式比較好，因而在此選用橡膠。采用推件塊，利用模具的開模力來推工件，既安全有可靠。即采用剛性裝置取出工件。4.3定位裝置4.3.1送料形式雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)，可用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。采用縱向送料方式，即由前向后送料。4.3.2定位零件：控制條料的卷進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷來定步距。4.4.模架類型及精度4.4.1模架方案1若采用四導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，能承受級進(jìn)模高速沖壓次數(shù)。但送料方向只允許一方向。方案2. 若采用對角導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料;方案3. 若采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)柱模架，可三方送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊。但穩(wěn)定性不強(qiáng)。綜上，結(jié)合本沖孔、落料復(fù)合模的特點(diǎn)，另外考慮到送料與操作的方便性以及尺寸的穩(wěn)定性。模架采用對角導(dǎo)柱模架，用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。選用方案2。第五章 沖壓工藝計(jì)算：5.1排樣5.1.1.排樣方案分析方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。5.1.2.計(jì)算條料寬度根據(jù)零件形狀，查<<模具結(jié)構(gòu)圖解>>表2-2得工件之間搭邊值a=1.5mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=1.8mm,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值 公式（5-1）式中：Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1-沖裁件之間的搭邊值；=1.8mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=1.00mm。B0=128.2021.8+0.2=132故條料寬度為132，所以條料寬度在128.20132mm。5.1.3.確定布距：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。送料步距S128.20mm1.5mm 129.70(mm） 排樣圖 5.1.4.計(jì)算材料利用率 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 /BS100% 式中A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距；=A/BS=（64.1 -18.16）/（132*129.70）=69.35%5.2.沖壓力計(jì)算5.2.1.用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：F=KLtb ( 公式5-3)式中F沖裁力； L沖裁內(nèi)周邊長度之和；t材料厚度；b材料抗剪強(qiáng)度； K系數(shù)，系數(shù)是考慮到實(shí)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(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。查表取b=250Mpa F=KLtb =1.3*3.14*(36.32+128.20)*250*2=335.78KN 5.2.2卸料力、推料力的計(jì)算 n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n=h/t=3)；h直刃口部分的高(mm)； t 材料厚度(mm) （KX、KT為卸料力、推件力系數(shù)，其值查表可得）KX=0.05；KT=0.06卸料力FX=KXF =0.05*335.78=16.79KN 推料力FT=nKTF =30.06335.78=60.44KN 所以總沖壓力FZ=F+FX+FT=335.78+16.79+60.44=413.01KN根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為：根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機(jī)JH2335，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：350kN滑塊行程：80mm最大閉合高度：280 mm閉合高度調(diào)節(jié)量：60 mm滑塊中心線到床身距離：205mm工作臺尺寸：380 mm610 mm工作臺孔尺寸：200 mm290 mm模柄孔尺寸：50 mm70 mm墊板厚度：60 mm5.3.壓力中心的計(jì)算模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。該零件為中心對稱圖形，其幾何中心即為壓力中心。5.4.模具工作部分尺寸及公差5.4.1落料凸凹?；境叽缬?jì)算 1.刃口尺寸計(jì)算根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。（1）落料件尺寸的基本計(jì)算公式為尺寸128.20，可查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.246mm，最大間隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上各值代入校驗(yàn)是否成立，經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立，所以可按上式計(jì)算工作零件刃口尺寸。 即 （2）沖孔基本公式為尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗(yàn)算，滿足不等式，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計(jì)算時(shí)沖裁間隙減半，得 尺寸36.32；，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗(yàn)算，滿足不等式，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計(jì)算時(shí)沖裁間隙減半，得 第六章 主要零部件設(shè)計(jì)6.1工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1落料凹模落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式計(jì)算：K=0.2零件外形: 凹模厚度： H=KB=0.2*128.20=25.64mm取凹模厚度H=27mm凹模壁厚 c=(1.52)H=(75100)mm取凹模壁厚c=46.152mm凹模寬度 B=b2c =128.2046.1522=220.504(mm) 取凹模寬度B=250mm凹模長度L=S12S2 =128.20246.152=220.504(mm) 取凹模長度L=250mm凹模整體輪廓尺寸LBH=250mm250mm27mm6.2卸料部件的設(shè)計(jì)6.2.1卸料板的設(shè)計(jì)卸料板采用45鋼制造，淬火硬度4045HRC，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，卸料板的厚度一般為1020mm,查沖壓簡明設(shè)計(jì)手冊表15.31，取卸料板的厚度為18mm6.1.2落料凸模與沖孔凸模所沖孔為圓形孔，為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度將沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯式，采用數(shù)控銑床、線切割加工。其總長按相關(guān)公式計(jì)算：Lh1hh 18352780(mm)（h3為卸料板厚度，h1為凸模固定板厚度，h2為中間行程厚度。）與之相對應(yīng)卸料凸模長度也為80mm。6.2.2卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為8mm,螺紋部分為M620mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運(yùn)動。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料螺板超出凹模端面1mm,有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。6.3模架及其他零部件的選用以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。選兩組相同導(dǎo)套、導(dǎo)柱。導(dǎo)柱d/mmL/mm為28mm125mm,導(dǎo)套d/mmL/mmD/mm為28mm85mm 42mm。 上模座厚度H1取45mm,墊板厚度取15mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取20mm,凹模厚60mm，下模坐厚度取50mm。模具閉合高度H H4515802520+60+20 265(mm)6.3.1.凸模固定板:1、凸模固定板的厚度：其厚度取25mm。2、凸模固定板的外形尺寸根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為：3、材料：選用45#鋼。4、配合及連接件：凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個(gè)銷釘定位,6個(gè)螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凸模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。6.3.2. 凹凸模固定板 凹凸模固定板的外形尺寸與凸模固定板一致，各空位置也保持一致。查表可得厚度H=30.6.6模架以及其他零部件的選用（1）模架：該模具為復(fù)合模，采用對角導(dǎo)柱模架，能使上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。上模座查表可知：厚度取50mm，外形尺寸為：250250墊板厚度取12mm,下模座厚度取60mm，外形尺寸與上模座一致為，250250。根據(jù)上下模座選取導(dǎo)柱為40mm180-260mm,導(dǎo)套為40mm11543。（2）模柄采用凸緣式模柄 D5091 JB/T 7646.3（3）凸模固定板 25025025 45鋼JB/T 7646.3（4）卸料板 h=19 H=20（5）墊板 25020015 45鋼JB/T 7643.3（6）擋料銷 6（7）圓柱銷 10（8）卸料螺釘用M8，凸凹模固定用M12，凹模固定也用M12，模柄固定用M8卸料裝置中彈性元件的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定橡膠的自由高度 由以上兩個(gè)公式，取。（2）確定橡膠的橫截面積查得矩形橡膠在預(yù)壓量為10%15%時(shí)的單位壓力為0.6MPa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，橡膠墊的外形應(yīng)為矩形，中間開有矩形孔以避讓凸模。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為直徑130mm，外形暫定一邊長為205mm，則另一邊長b為（4）校核橡膠的自由高度為滿足橡膠墊的高徑比要求，將橡膠墊分割成四塊裝入模具中，其最大外形尺寸為102.5mm，所以橡膠墊的高徑比在0.51.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.8552 mm =44.2mm。取45mm。第7章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度H=265mm，而選450kN壓力機(jī)最大裝模高度為270mm, 公式（7-1）式中 壓力機(jī)最大閉合高度 330mm 壓力機(jī)最小閉合高度 270mm 墊板厚度為45mm將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得235<H<280.故滿足要求，所以可選。7.2 沖壓設(shè)備的選定通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī)J能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：450KN 滑塊行程：120mm最大閉合高度：270mm 最大裝模高度：330mm工作臺尺寸（前后左右）：440mm810mm 模柄孔尺寸：50mm60mm第8章 其它需要說明的問題8.1沖壓模具制造技術(shù)要求 模具精度是影響沖壓件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：a、組成沖壓模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動自如，并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求.d、為了鑒別沖壓件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進(jìn)行修整，直至試出合格的沖壓件為止。 8.2設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件。繪制模具裝配圖，見附圖。 8.3繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖根據(jù)已確定的零件結(jié)構(gòu)及參數(shù)，按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，見下附圖。第九章 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)是在龔老師和黃老師的悉心指導(dǎo)下完成的。不僅使我樹了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的模具設(shè)計(jì)方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本次模具設(shè)計(jì)過程中的每一步都是在老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 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)制件與零件，具有生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無切削加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員么有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其他加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)出正確合理的模具不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須清楚零件的加工工藝，設(shè)計(jì)出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部分作用是設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的前提，新的設(shè)計(jì)思路必然帶來新的模具結(jié)構(gòu)。第10章 主要參考書目錄1 曾霞文 徐政坤主編.冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì).長沙：中南大學(xué)出版社，20062 王 芳主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19993 付宏生主編.冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 肖景容 姜奎華主編.沖壓工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19995 徐茂功 桂定一主編.公差配合與技術(shù)測量.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20006 王孝培主編.沖壓手冊（修訂本）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19887 催忠圻主編.金屬學(xué)與熱處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20008 譚海林 陳勇主編.模具制造工藝學(xué).長沙：中南大學(xué)出版社，20069 廖念釗 莫雨松等主編.互換性與技術(shù)測量.北京：中國計(jì)量出版社，200010 張定華主編.工程力學(xué).北京：高等教育出版社，200011 梁耀能主編.工程材料及加工工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001