沖壓成型技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　沖 壓 模 具 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </p&g

2、t;<p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　2011年12月16日</p><p><b>　　一：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　材料：20F</b>&

3、lt;/p><p><b>　　厚度：0.5mm</b></p><p><b>　　生產(chǎn)量：大批量</b></p><p><b>　　二：原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　數(shù)據(jù)如圖所示，大批量生產(chǎn)，材料為20F，t=0.5mm。</p><p>&l

4、t;b>　　公差值查表9-13</b></p><p><b>　　三：工藝分析</b></p><p>　　此工件有沖孔和落料兩道工序。材料為20F、t=0.5mm的鋼，屬于軟鋼系列，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，工件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，有兩個(gè)φ10圓孔?？着c材料邊緣距離滿(mǎn)足要求。工件落料尺寸及沖孔尺寸均按照IT12級(jí)計(jì)算。精度要求不高，普通沖裁即可滿(mǎn)足要

5、求。</p><p><b>　　四：沖裁方案確定</b></p><p><b>　　方案種類(lèi) </b></p><p>　　該工件包括沖孔和落料兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工</p><p><b>　　藝方案。</b></p><p>　　方案一

6、：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)。</p><p>　　方案二：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：采用落料-沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模生產(chǎn)。</p><p><b>　　方案的比較 </b></p><p><b>　　各方案的特點(diǎn)比較：</b></p>

7、<p>　　方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對(duì)較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。故不選此方案。</p><p>　　方案二：級(jí)進(jìn)模是一種多工位、效率高的加工方法。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量、小型沖壓件。而本工件尺寸輪廓較大，采用此方案，

8、勢(shì)必增大模具尺寸，使加工難度提高，因而排除此方案。</p><p>　　方案三：只需一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿(mǎn)足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。故此方案較優(yōu)。</p><p><b>　　方案的確定 </b></p><p>　　綜上所述，本套模具采用沖孔-落料復(fù)合模。</p><p>　　五：模

9、具結(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　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。分析該工件成型后脫模方便性，正裝式復(fù)合模成型后工件留在下模，徐向上推出工件，取件不方便。倒裝式復(fù)合模成型后工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模。</p><p><b>　　六：工藝尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　

10、　1. 排樣設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）排樣方法的確定 根據(jù)工件的形狀，確定采用無(wú)廢料排樣的方法不可能做到，但能采取有廢料的排樣。經(jīng)排樣計(jì)算采用L形排法，初畫(huà)圖如下</p><p>　　（2）確定搭邊值 查表2-15，取工件間a1 =2.0；側(cè)面a=2.0。考慮到工件尺寸不大，不需要設(shè)置壓邊值。</p><p>　?。?）確定條料步距

11、 由圖可知步距:52mm，寬度:100+2 。</p><p>　?。?）條料的利用率：</p><p>　　η=S工 /S總 = A/hB=61.0%</p><p>　　畫(huà)出排樣圖，即是上圖。</p><p><b>　　2. 沖裁力計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）

12、沖裁力F</b></p><p>　　查表9-1取材料20F的抗拉強(qiáng)度σb=400MP </p><p>　　由 F≈Ltσb</p><p>　　已知：L為工件形狀周長(zhǎng)，t為材料厚度</p><p>　　所以 F＝386.8×0.5×400＝77.36K

13、N</p><p><b>　?。?）卸料力Fx</b></p><p>　　由Fx=KxF，已知Kx：0.045~0.055取0.055 （查表2-17）</p><p>　　則： Fx=K×F=4.25KN</p><p><b>　?。?）推件力FT</b><

14、;/p><p>　　由FT=nKTF，已知n=4 KT=0.063（查表2-17）</p><p>　　則： FT=nKTF=19.49KN</p><p><b>　　（4）頂件力FD</b></p><p>　　由FD=kDF，已知kD=0.08（查表2-17）</p><p&g

15、t;　　則： FD=kDF=6.19KN</p><p>　　3. 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定 </p><p>　　本模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，所以</p><p>　　FZ=F+ FT≈96.85KN</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選擇JA21-35型壓力機(jī)。</p><p&g

16、t;　　4. 沖裁壓力中心的確定</p><p>　?。?）按比例畫(huà)出每一個(gè)凸模刃口輪廓的位置，并確定坐標(biāo)系，標(biāo)注各段壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)，如下圖所示： </p><p>　　（2）畫(huà)出坐標(biāo)軸x，y。</p><p>　?。?）分別計(jì)算出各段壓力中點(diǎn)幾各段壓力中點(diǎn)的坐標(biāo)值，并標(biāo)注如下圖示。</p><p>　　沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于直線段的

17、中心。</p><p>　　沖裁圓孔時(shí)，其壓力中心位于圓心。</p><p>　?。?）分別計(jì)算出凸模刃口輪廓的周長(zhǎng)。</p><p>　　沖裁壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)下表</p><p>　?。?）根據(jù)力學(xué)原理，分力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的代數(shù)和，則可求得壓力中心坐標(biāo)（X0，Y0）</p><p><b&g

18、t;　　X0==23.37</b></p><p><b>　　Y0==39.09</b></p><p>　　5. 刃口尺寸計(jì)算</p><p>　?。?）加工方法的確定。結(jié)合模具及工件的形狀特點(diǎn)，此模具制造宜采用配作法，落料時(shí)，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，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)際尺寸按要求配作；沖孔

19、時(shí)，則只需計(jì)算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模</p><p>　　實(shí)際尺寸配作；只是需要在配作時(shí)保證最小雙面間隙Zmin=0.025（查表2-8）。凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結(jié)合完成。</p><p>　　（2）采用配作法，先判斷模具各個(gè)尺寸在模具磨損后的變化情況，分三種情況，分別統(tǒng)計(jì)如下</p><p>　　第一類(lèi)尺寸（增大）：90,

20、44,72,44,10,22</p><p>　　第二類(lèi)尺寸（減?。?0</p><p>　　第三類(lèi)尺寸（不變）：12,20</p><p>　?。?）按入體原則查表確定沖裁件內(nèi)形與內(nèi)形尺寸公差，工作零件刃口尺寸計(jì)算入下表：</p><p>　?。?）畫(huà)出落料凹模、凸凹模尺寸，如下圖：</p><p>　?。?）卸料

21、裝置的設(shè)計(jì)。采用下圖所示的卸料裝置，已知沖裁板厚</p><p>　　t=0.5mm，沖裁卸料力Fx=4.25KN。根據(jù)模具安裝位置擬選4個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的預(yù)壓力</p><p>　　F0≥Fx/N=1.06KN</p><p>　　查表9-32圓柱螺旋彈壓縮簧，初選彈簧規(guī)格為（使所選彈簧的工作極限負(fù)荷Fj≥F預(yù)）Fj=1200，D=25,d=5,h0=55,t=

22、6.6，hj=11.7，f=1.57，n=7.5，其中，d為材料直徑，D為彈簧大徑，F(xiàn)j為工作極限負(fù)荷，h0為自由高度，hj為工作極限負(fù)荷下變形量，n為有效圈數(shù)，t為節(jié)距。</p><p><b>　　彈簧的總壓縮量</b></p><p>　　ΔH=× =5.53mm</p><p>　　七：模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p>

23、<p><b>　　模具的類(lèi)型選擇 </b></p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以本套模具類(lèi)型為復(fù)合模。</p><p><b>　　定位方式的選擇 </b></p><p>　　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(xiāo)；控制條料的送進(jìn)步距采用彈簧頂?shù)幕顒?dòng)擋料銷(xiāo)來(lái)定步距。而

24、第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料有一定的余量，可以靠操作工人目測(cè)來(lái)確定。</p><p><b>　　出件方式的選擇 </b></p><p>　　根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，該模具采用剛性出件方式比較方便。因?yàn)楣ぜ螤畋容^復(fù)雜，彈性裝置取出不太容易，不宜使用。采用推件塊，利用模具的開(kāi)模力來(lái)推出工件，安全可靠。故采用剛性裝置取出工件。結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p

25、>　　導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 </p><p>　　為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。</p><p>　　八：主要零部件的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　落料凹模 凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)<

26、/p><p>　　床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸計(jì)算如下：</p><p>　　凹模厚度：H=kb=18mm;</p><p>　　凹模壁厚：C=(1.5~2)H=27~36mm;</p><p>　　取凹模厚度 H=30mm，壁厚C取30mm</p>&l

27、t;p>　　凹模寬度：B=b+2c=132mm;</p><p>　　凹模長(zhǎng)度：L=150mm;</p><p>　　根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長(zhǎng)度為160mm，寬度為160mm，所以凹模輪廓尺寸為160×160×30。</p><p>　　沖孔凸模 根據(jù)圖樣：工件中有兩個(gè)Φ10的孔，只需設(shè)計(jì)一</p

28、><p>　　支凸模為了方便固定，采用階梯式，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=凹模+固定板+t=30+20+0.5=50.5mm。</p><p>　　凸凹模 當(dāng)采用倒裝復(fù)合模時(shí)，凸凹模尺寸計(jì)算如下：</p><p>　　HTA=h1+h2+t+h=12+20+0.5+8=40.5mm</p><p>　　式中，h1為卸料板厚度，h2為凸凹模固定板厚度；t為材料的厚

29、度，取0.5mm；h為卸料板與固定板之間的安全高度。因凸凹模為模具設(shè)計(jì)中的配作件，所以應(yīng)保證與沖孔凸模和落料凹模的雙邊合理間隙Zmin=0.025mm。</p><p><b>　　定位零件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　結(jié)合本套模具的具體結(jié)構(gòu)，考慮到工件的形狀，設(shè)置一個(gè)Φ6的</p><p>　　活動(dòng)擋料銷(xiāo)和兩個(gè)Φ8的固定導(dǎo)料銷(xiāo)。擋料銷(xiāo)和

30、導(dǎo)料銷(xiāo)的下面分別采用壓縮彈簧，，在開(kāi)模時(shí)，彈簧恢復(fù)彈力把擋料銷(xiāo)頂起，使它處于工作狀態(tài)，旁邊的導(dǎo)料銷(xiāo)也一起工作，具體結(jié)構(gòu)如圖7-8所示</p><p>　　卸料板設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度</p><p>　　為12mm，材料為45號(hào)鋼，淬火硬度為40~45HRC。</p><p>　　卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板采用四個(gè)M8的螺釘固定，長(zhǎng)度L=h1

31、+h2+a=50mm</p><p>　　（其中h1為彈簧的安裝高度；h2為卸料板工作行程；a為凸凹模固定板厚度）。</p><p>　　模架及其他零部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后面位置，沖壓前面的操作空間比較大。以凹模周界尺寸為依據(jù)，查表9-48選擇模架規(guī)格如下。</p><p>　　導(dǎo)柱：Φ

32、28×150</p><p>　　導(dǎo)套：Φ28×100×38</p><p>　　上模座厚度H上取40mm，下模座厚度H下取45mm，上墊板厚度H墊取10mm，則該模具的閉合高度H高為</p><p>　　H高=H上+H下+H墊+L+H-h=184.5mm</p><p>　　式中 L——凸模高度，50.5mm

33、；</p><p>　　H——凸凹模高度，42.5mm；</p><p>　　h——凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度，3.5mm。</p><p>　　可見(jiàn)該模具的閉合高度小雨所選JA21-35壓力機(jī)的最大裝模高度280mm，因此該壓力機(jī)可以滿(mǎn)足使用要求。</p><p><b>　　九：模具總裝圖</b></p>

34、<p>　　通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到模具的裝配圖。模具上模部分主要由上模座、墊板、沖孔凸模、沖孔凸模固定板、凹模板等組成。下模由下模板座、固定板、卸料板等組成。出件是由打桿、推板、連接推桿、推件塊組成的剛性推件裝置，利用開(kāi)模力取出工件。卸料是由在開(kāi)模時(shí)，彈簧恢復(fù)彈力，推動(dòng)卸料板向上運(yùn)動(dòng)，從而推出條料。在這中間沖出的廢料由漏料孔直接漏出。</p><p>　　條料送進(jìn)時(shí)利用活動(dòng)擋料銷(xiāo)定步距，側(cè)邊的兩個(gè)導(dǎo)料

35、銷(xiāo)來(lái)頂調(diào)料的寬度位置。操作時(shí)完成第一步后，把條料向上抬起向前移動(dòng)，移到剛沖過(guò)的料口里，再利用側(cè)邊的導(dǎo)料銷(xiāo)繼續(xù)下一個(gè)工件的沖裁。重復(fù)以上動(dòng)作來(lái)完成所需工件的沖裁。</p><p><b>　　十：沖壓設(shè)備的選取</b></p><p>　　通過(guò)校核，選擇開(kāi)式雙柱固定臺(tái)式壓力機(jī)JA21-35能滿(mǎn)足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。</p><p>　　

36、公稱(chēng)壓力：350mm 滑塊行程：130mm</p><p>　　滑塊行程次數(shù)：50次·min 最大封閉高度：280mm </p><p>　　封閉高度調(diào)節(jié)量：60mm 滑塊中心線至床身距離：205mm</p><p>　　立柱距離：428mm 工作臺(tái)尺寸（前后左右）:200×290

37、</p><p>　　墊板尺寸（厚度）：60mm 模柄尺寸（直徑深度）：50×70mm</p><p>　　滑塊地面尺寸（前后左右）：210×270mm</p><p>　　十一：模具零件加工工藝</p><p>　　模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單

38、。</p><p>　　沖孔凸模的加工工藝如下表所示：</p><p>　　落料凹模加工工藝過(guò)程。</p><p><b>　　十二：模具的裝配</b></p><p>　　根據(jù)復(fù)合模的特點(diǎn)，先裝上模，再裝下模較為合理，并調(diào)整間隙，試沖，返修。具體過(guò)程如下。</p><p><b>　　

39、上模裝配</b></p><p>　　仔細(xì)檢查每個(gè)將要裝配零件是否符合圖紙要求，并作好劃線</p><p><b>　　定位等準(zhǔn)備工作。</b></p><p>　　先將凸模與凸模固定板裝配，再裝入推件塊，后與落料凹模裝配，并調(diào)整間隙。</p><p>　　把已裝配好的凸模及凹模與上模座連接，并再次檢查間隙是

40、</p><p>　　否合理后，擰入螺絲。</p><p><b>　　下模裝配</b></p><p>　　仔細(xì)檢查將要裝配的各零件是否符合圖紙要求，并作好劃線、</p><p><b>　　定位等準(zhǔn)備工作。</b></p><p>　　先將凸凹模放在下模座上，接著依次按順

41、序裝入銷(xiāo)釘、活動(dòng)擋料銷(xiāo)、導(dǎo)料銷(xiāo)及卸料板，檢查間隙合理后擰入卸料螺釘并配裝彈簧，再擰入緊固螺釘，并再次檢查調(diào)整。</p><p>　　將經(jīng)過(guò)調(diào)整的上下模按導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝，檢查間隙</p><p>　　及其他裝配合理后進(jìn)行試沖。并根據(jù)試沖結(jié)果做出相應(yīng)調(diào)整，直到生產(chǎn)出合格制件。</p><p><b>　　十三：課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></

42、p><p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，還將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，極大的加深了對(duì)沖壓成型技術(shù)課程的理解。</p><p>　　通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓

43、模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。</p><p>　　在此感謝我們的xx老師，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師的引導(dǎo)式教導(dǎo)和新穎的思路給予我很大的啟迪；這次模具設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，都離不開(kāi)老師您

44、的悉心指導(dǎo)！</p><p>　　同時(shí)感謝幫助過(guò)我的同學(xué)們，感謝你們對(duì)我設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題的獨(dú)到見(jiàn)解和建議，你們讓我感到孤軍奮戰(zhàn)是抵不過(guò)集體的強(qiáng)大的！ </p><p>　　由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分樂(lè)意接受你們的批評(píng)與指正，不勝感激！</p><p><b>　　十四：參考文獻(xiàn)</b>

45、</p><p>　　[1]林承全. 沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]鄭家賢. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[3]薛啟祥. 沖壓模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4]郝濱海. 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手