冷沖模課程設(shè)計---沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計

1、<p>　　本科課程設(shè)計（ 說明書）</p><p>　　院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 </p><p>　　班 級： 09機(jī)自A4 </p><p>　　學(xué) 號： 094812998 </p>&l

2、t;p>　　姓 名： 丁維佳 </p><p>　　指導(dǎo)老師： 田浩彬 </p><p>　　完成日期： 2012年6月21日 </p><p>　　沖孔落料級進(jìn)模具課程設(shè)計說明書</p><p><b>　　目錄</b></p><p&

3、gt;　　一、 零件工藝性分析3</p><p>　　1.結(jié)構(gòu)工藝性分析4</p><p>　　2. 確定工藝方案5</p><p>　?。?）計算毛坯尺寸5</p><p>　?。?） 沖壓工藝方案的確定5</p><p>　　二、主要設(shè)計計算6</p><p>　　1. 排樣

4、方式的確定及計算6</p><p>　　2. 沖壓力的計算6</p><p>　　3. 壓力中心的確定7</p><p>　　4. 工作零件刃口尺寸計算8</p><p>　　5. 卸料橡膠的設(shè)計10</p><p>　　三、模具總體設(shè)計11</p><p>　　1. 模具類型的選擇

5、11</p><p>　　2.定位方式的選擇11</p><p>　　3.卸料、出件方式的選擇12</p><p>　　4.導(dǎo)向方式的選擇12</p><p>　　四、主要零部件的設(shè)計12</p><p>　　1. 確定凸模尺寸：12</p><p>　　2. 確定凹模板的外形

6、尺寸14</p><p>　　3. 確定卸料板的外形尺寸15</p><p>　　4. 模架及其他零部件的確定15</p><p>　　5. 固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計16</p><p>　　6. 導(dǎo)料銷的設(shè)計16</p><p>　　7. 卸料部件的設(shè)計16</p><p>　?。?） 卸料

7、板的設(shè)計16</p><p>　?。?） 卸料螺釘?shù)倪x用16</p><p>　　8. 模柄的選擇17</p><p>　　五、模具總裝圖17</p><p>　　1. 三維開?？傃b圖17</p><p>　　2. 三維閉模總裝圖18</p><p>　　3. 三維零件爆炸圖18&

8、lt;/p><p>　　4. 二維閉模總裝19</p><p>　　5. 模具的工作原理19</p><p><b>　　六、設(shè)計小結(jié)20</b></p><p>　　七、參考文獻(xiàn)：20</p><p><b>　　零件工藝性分析</b></p><p

9、>　　如圖所示為需要加工成型的零件三維圖</p><p>　　如圖所示為零件二維圖</p><p>　　該零件的材料為10鋼，厚度為1.0mm，屬于大批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)工藝性分析 </b></p><p>　　該零件外形對稱、無尖角，凹陷或者其他形狀突變，屬于典型的板料沖壓件。零件的外形尺

10、寸無公差要求，零件上Φ12和Φ6的孔分別均布在零件的兩個表面上，孔距沒有位置要求，且孔徑無公差配合。由于材料為10鋼，則查表的最小相對彎曲半徑為0.4mm,由于圖中未注彎曲半徑，則視為很小，幾乎為零，則由于該半徑小于0.4，則不能一次彎曲成形，需要彎曲后進(jìn)行校正。且彎曲角為900.</p><p><b>　　2. 確定工藝方案</b></p><p><b&g

11、t;　　計算毛坯尺寸</b></p><p>　　該零件的毛坯展開尺寸可按下面公式計算</p><p>　　L=l1+l2+1.57（r+x0t）</p><p>　　上式中，圓角半徑為零。板料厚度為1mm；X 0為中性層系數(shù)。由查表 可得X 0=0.37；l1、l2為直邊尺寸，將這些數(shù)值代入可得毛坯寬度方向 的尺寸L=16+22+1.57x（0.3

12、7x1）=38.58mm，考慮到彎曲時板料纖維 的伸長，經(jīng)過試壓修正，實際毛坯尺寸取L=38.5mm。同理，可以計算 其他部位的尺寸。</p><p>　?。?） 沖壓工藝方案的確定</p><p>　　該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：</p><p>　　方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。</p><p&g

13、t;　　方案二：沖孔—落料級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：沖孔—落料復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。</p><p>　　方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二也只需要一副模具，在模具上可以設(shè)置導(dǎo)正銷，保證沖壓件形位精度，生產(chǎn)效率高，操作方便，工作精度也能滿足要求。方案三也只需要一套模具，但是由于上下凸凹模設(shè)計較為復(fù)

14、雜，所以不宜采用。</p><p>　　通過對上述兩種方案的比較分析，該零件的沖壓方案采用方案二為佳。</p><p><b>　　二、主要設(shè)計計算</b></p><p>　　1. 排樣方式的確定及計算</p><p>　　通過查表比較分析，且由經(jīng)驗得搭邊值為1.5mm和5mm,步距s=27mm，條料寬度B=42mm

15、。排樣圖如圖所示，材料利用率最高。</p><p>　　一個步距的材料利用率η=（nA/BS）x100%</p><p><b>　　A=490mm2</b></p><p>　　S0=BS=42x27=1134(m㎡) n=1</p><p>　　所以η=490/1134x100%=43.2%</p>

16、<p><b>　　2. 沖壓力的計算</b></p><p>　　該模具采用級進(jìn)模，選擇彈性卸料、下出件。</p><p><b>　　由F=KLtτb</b></p><p>　　F-沖裁力 L-沖減周邊長度 t-材料厚度 τb-抗剪強(qiáng)度</p>&

17、lt;p>　　K-考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料力學(xué)性能與厚度的波動等因素引入的修正系數(shù)，一般取K=1.3</p><p>　　F總=F+F卸+F推 F壓=1.3F總</p><p><b>　　t=1mm</b></p><p>　　查表得τb=400MPa</p><p>　　

18、所以沖裁力F=F沖+F落=1.3x56.52x400x1+1.3x78.69x</p><p>　　400=70.30KN</p><p>　　由卸料力F卸=K卸F落 F推=nK推F沖</p><p>　　K卸、 K推—卸料力系數(shù)、推件力系數(shù) 查表得 K卸取0.04，K推取0.06</p><p>　　n-同時卡在凹

19、?？卓诘臎_件數(shù)取n=3，</p><p>　　所以有F卸=0.04x78.69=3.15kN F推=3x0.06x56.52=10.17kN</p><p>　　所以有F總=F+F卸+F推=70.30+3.15+10.17=83.62KN</p><p>　　F壓=1.3xF總=1.3x83.62=108.7KN</p><p>　

20、　初選壓力機(jī)，如下表所示：</p><p>　　3. 壓力中心的確定</p><p>　　根據(jù)排樣圖選擇坐標(biāo)軸。如圖所示 </p><p>　　由于落料凸模是不規(guī)則的所以需要先單獨(dú)計算其壓力中心：</p><p><b>　　X落</b></p><p>　　=(0.5x3.14x11+2x(23

21、.5x10+5x17.5+12.5x11)+1.5x3.14x6)/78.69=29.61</p><p><b>　　y落</b></p><p>　　=(3.14x11x40+10x51+5x48.5+11c46+40x3.14x6+11x34+5x31.5+10x29)/78.69=53.56</p><p>　　之后由于沖孔的凸模為圓，

22、那么其壓力中心為幾何中心，即可以開始計算總的壓力中心</p><p><b>　　X落</b></p><p>　　=(29.61x78.69+2x3.14x6x7.5+2x3.14x12x29.5)/(78.69+2x3.14x6+2x3.14x12)=22.4</p><p><b>　　y落</b></p>

23、;<p>　　=(53.56x78.69+2x3.14x6x13+2x3.14x12x13)/(78.69+2x3.14x6+2x3.14x12)=31.5</p><p>　　4. 工作零件刃口尺寸計算</p><p>　　在刃口尺寸計算時需注意：設(shè)計落料模時應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過減小凸模尺寸獲得。設(shè)計沖孔模時應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上

24、，沖裁間隙通過減小凹模尺寸獲得。</p><p>　　落料件各個尺寸的計算：</p><p>　　落料計算時以凹模為基準(zhǔn)</p><p>　　A類尺寸：A1、A2、A3、A4.</p><p>　　由表可查得：X1=0.5， X2=0.75， X3=0.5， X4=0.75</p><p>　　A1d=（6-0.5x0

25、.16）0+1/4X0.16</p><p>　　=5.920+0.04mm</p><p>　　A2d=（10-0.75x0.22）0+1/4X0.22</p><p>　　=9.840+0.06mm</p><p>　　A3d=（11-0.5x0.21）0+1/4X0.21</p><p>　　=10.900+0.

26、06mm</p><p>　　A4d=（10-0.75x0.22）0+1/4X0.22</p><p>　　=9.840+0.06mm</p><p>　　B類尺寸：B1, B2。 查表得： X1=0.75</p><p>　　B1d=(11+0.75x0.27)0-1/4X0.27</p><p>　　=11.2

27、00-0.07</p><p>　　B2d=(11+0.75 x0.27)0-1/4X0.27</p><p>　　=11.200-0.07</p><p>　　C類尺寸： C1. C2</p><p>　　C1d=（5+0.5x0.32）+1/8X0.32-1/8X0.32</p><p>　　=5.16+0.04

28、-0.04mm</p><p>　　C2d=（5+0.5x0.32）+1/8X0.32-1/8X0.32</p><p>　　=5.16+0.04-0.04mm</p><p>　　相應(yīng)地落料凸模應(yīng)保證雙邊間隙值Zmin~Zmax=0.05-0.07mm.</p><p>　　對于沖孔件的尺寸計算，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)</p><

29、;p>　　查表得X1=0.5 </p><p><b>　　凸模1尺寸計算：</b></p><p>　　dp=（d+xΔ）0-δp</p><p>　　=(6+0.5x0.16)0-0.02</p><p>　　=6.080-0.02mm</p><p><b>　　相對應(yīng)的凹

30、模</b></p><p>　　dd=( dp+Zmin)0+δd</p><p>　　=(6.08+0.05)0+0.02</p><p>　　=6.130+0.02mm</p><p><b>　　凸模2的尺寸計算：</b></p><p>　　dp=（d+xΔ）0-δp</

31、p><p>　　=(12+0.5x0.27)0-0.02</p><p>　　=12.140-0.02mm</p><p><b>　　相對應(yīng)的凹模尺寸：</b></p><p>　　dd=( dp+Zmin)0+δd</p><p>　　=(12.14+0.05)0+0.02</p>

32、<p>　　=12.190+0.02mm</p><p>　　5. 卸料橡膠的設(shè)計</p><p>　　由于準(zhǔn)備采用彈性卸料的方式，所以需要彈簧或者橡膠。最后選定橡膠作為彈性卸料元件。查表得橡膠墊的形式以及 計算項目與公式</p><p>　　取得H自由=15mm 則按照公式 H預(yù)=14mm H工作=5mm 如圖所示</p><p&g

33、t;<b>　　橡皮 </b></p><p><b>　　三、模具總體設(shè)計</b></p><p>　　1. 模具類型的選擇</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)沖壓，所以模具類型為級進(jìn)模。</p><p>　　該套模具的工作原理分析：該模具設(shè)兩個工位：第一個工位完成φ6圓

34、孔和φ12圓孔，第二個工位落工件外形的料，第一個零件加工完成從漏料孔中落下；之后連續(xù)送料，連續(xù)沖裁，此后壓力機(jī)每沖裁一次，完成一個工件的沖裁加工。</p><p><b>　　定位方式的選擇</b></p><p>　　因為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料釘，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用彈簧擋料銷以及導(dǎo)正銷</p><p>

35、　　導(dǎo)正銷1 導(dǎo)正銷2</p><p><b>　　擋料銷 彈簧</b></p><p>　　卸料、出件方式的選擇</p><p>　　因為工料厚度為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因為是級進(jìn)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。</p><p><b>　　導(dǎo)向方式的

36、選擇</b></p><p>　　為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進(jìn)模采用對角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。導(dǎo)向方式如圖</p><p>　　四、主要零部件的設(shè)計</p><p>　　1. 確定凸模尺寸：</p><p>　　凸模包括一個落料凸模和兩個沖孔凸模。對于落料凸模和沖孔凸模都應(yīng)做成臺階式。</p><

37、p>　　該模具采用彈性卸料板卸料，因此，凸模長度L：</p><p>　　L=h1+h2+t+h</p><p><b>　　h1凸模固定板厚度</b></p><p><b>　　h2卸料板厚度</b></p><p><b>　　h附加長度</b></p>

38、<p>　　所以 1. 沖壓凸模1：</p><p>　　L=h1+h2+t+h=20+30+10=60mm</p><p><b>　　2. 沖壓凸模2：</b></p><p>　　L=20+30+10=60mm</p><p><b>　　3. 落料凹模： </b></p&

39、gt;<p>　　L=20+30+10=60mm</p><p><b>　　沖孔凸模1如圖所示</b></p><p><b>　　沖孔凸模2如圖所示</b></p><p><b>　　落料凸模如圖所示</b></p><p>　　2. 確定凹模板的外形尺寸&

40、lt;/p><p>　　凹模采用正式凹模，安排凹模在模具上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。</p><p>　　1. 確定凹模外形尺寸</p><p>　　凹模厚度：H=ks（不小于15mm）</p><p>　　查表得k=0.35 s=44 </p><p>　　H=0.3x4

41、4=20（圓整）</p><p>　　垂直于送料方向的凹模寬度B：</p><p>　　B=s+（2.5~4）H=44+(2.5~4)x20=100（圓整）</p><p>　　送料方向上的凹模長度L：</p><p>　　L=s1+ks2=40.5+2x40.5=125（圓整）</p><p>　　凹模整體標(biāo)準(zhǔn)化，取

42、為125mmX100mmX25mm</p><p>　　3. 確定卸料板的外形尺寸</p><p>　　根據(jù)凹模以及排樣圖的條料設(shè)計的卸料板如下圖所示</p><p>　　4. 模架及其他零部件的確定</p><p>　　以凹模周界尺寸為依據(jù)，再結(jié)合壓力機(jī)最大閉合高度，選擇模架規(guī)格。</p><p>　　所以有導(dǎo)柱dx

43、L為別為22x150、25x150；導(dǎo)套dxL分別為A22H685X33、A25H6x85x333.</p><p>　　取上模座厚度H=35mm，上模墊板厚度H=8mm，固定板厚度H=20mm，下模座厚度H=35mm，所以有，該模具的閉合高度為H=35+8+20+30+25+35+10=163mm</p><p>　　，根據(jù)公式H大 -5mm》H?！稨小 +10mm符合所選用的壓力機(jī)&l

44、t;/p><p>　　所以有上模座尺寸：125x100x35 下模座尺寸：125x100x35 墊板：125x100x8</p><p>　　凹模板：125x100x25 凸模固定板：125x100x20 卸料板：125x100x30</p><p>　　5. 固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　上模采用2x直徑為8的銷釘和4

45、個卸料螺釘緊固和定位，下模采用4XM8的螺釘緊固，和2x直徑為8的銷釘定位。</p><p><b>　　6. 導(dǎo)料銷的設(shè)計</b></p><p>　　導(dǎo)料銷的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊導(dǎo)料銷采用45鋼制作，熱處理硬度為40HRC~45HRC，通過過渡配合緊固在凹模上。</p><p>　　7. 卸料部件的設(shè)計</p>&l

46、t;p>　?。?） 卸料板的設(shè)計</p><p>　　卸料板的周界尺寸與凹模板的周界尺寸相同，厚度為35mm 即尺寸為：125x100x30</p><p>　　卸料板采用45鋼制作，淬火硬度為40HRC~45HRC。</p><p>　　（2） 卸料螺釘?shù)倪x用</p><p>　　卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10，螺紋部分

47、為M8.卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面至少1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。如圖為設(shè)計的卸料螺釘</p><p><b>　　卸料螺釘</b></p><p><b>　　8. 模柄的選擇</b></p><p>　　壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/h6的過

48、渡配合，并加上騎縫銷防止轉(zhuǎn)動。裝配后模柄軸線與上模座垂直度比旋入式模柄好。由下圖中兩種結(jié)構(gòu)中左側(cè)的結(jié)構(gòu)簡單，在設(shè)計過程中選用左側(cè)的模柄。</p><p><b>　　模柄</b></p><p><b>　　五、模具總裝圖</b></p><p>　　通過以上設(shè)計，可得到如圖所示的模具總裝圖。模具上部分主要由上模板、墊板、

49、凸模（3個）、凸模固定板及卸料板組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡皮為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板組成。沖孔廢料和工件均由漏料孔漏出。</p><p>　　1. 三維開?？傃b圖</p><p>　　2. 三維閉?？傃b圖</p><p>　　3. 三維零件爆炸圖</p><p><b>　　4. 二維閉?？傃b</b&

50、gt;</p><p>　　5. 模具的工作原理</p><p>　　該模具為沖孔落料級進(jìn)模，模具通過模柄和壓力機(jī)連接在一起，開始工作時，壓力機(jī)傳遞壓力給曲柄，曲柄將壓力傳遞到?jīng)_孔凸模1和沖孔凸模2和落料凸模，使得沖孔凸模和落料凸模下行，當(dāng)兩個沖孔凸模和落料凸模以及卸料板下行至與板料接觸時，收到橡皮的彈性作用，繼續(xù)下行，沖孔凸模與沖孔凹模將實現(xiàn)沖孔功能，同時，由于橡皮被壓縮，導(dǎo)致落料凸模相

51、對向上運(yùn)動，它將于下面的落料凹模配合實現(xiàn)落料功能，當(dāng)沖孔落料完成后，壓力機(jī)將帶動沖孔凸模和落料凸模復(fù)位，同時沖壓件將由推料板推出，將板料向前運(yùn)送，當(dāng)彈性擋料銷嵌入板料時進(jìn)行下一次沖裁。</p><p>　　該模具為沖孔落料級進(jìn)模，易于自動化;可以采用高速沖床生產(chǎn);可以減少沖床,場地面積,減少半成品的運(yùn)輸和倉庫占用; 但是對于尺寸要求機(jī)高的零件,不宜使用級進(jìn)模生產(chǎn). </p>&l

52、t;p><b>　　六、設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計中我通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，以及請教極具經(jīng)驗的模具設(shè)計人員和老師有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍。使我對冷沖模具設(shè)計的各種制造方法，成型零件的設(shè)計，成型零件的加工工藝，主要工藝參數(shù)的計算，產(chǎn)品缺陷及其解決辦法，模具的總體結(jié)構(gòu)

53、設(shè)計及零部件的設(shè)計等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。</p><p>　　從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。我相信這次課程設(shè)計一定能為這第三年大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　在這次設(shè)計過程中得到

54、了老師和許多同學(xué)的幫助。在此，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)表示衷心的感謝!</p><p>　　模具市場對高速加工有強(qiáng)烈需求，但是技術(shù)跟不上，起步晚，基礎(chǔ)較差，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合利用各個方面力量推動高速生產(chǎn)制造。我們希望，通過各方面的努力，在市場需求的推動下，通過技術(shù)進(jìn)步，像汽車、機(jī)床、家電一樣。在不遠(yuǎn)的將來，我國不但要成為模具生產(chǎn)大國，而且要

55、成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1、沖壓工藝與模具設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版社 原紅玲主編</p><p>　　2、模具制造技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 翟德梅主編</p><p>　　3. 沖