彎曲板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)論文題目：彎曲板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)：沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)學(xué) 院 材料與能源學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)14(4)學(xué) 號(hào) 姓 名 聯(lián)系方式 任課教師 2015 年 6月 21日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱(chēng)彎曲板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)14（4）班姓 名 學(xué) 號(hào) 一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容根據(jù)給定的沖壓零件圖進(jìn)行產(chǎn)品的沖壓工藝分析和比較，制定合理的沖壓工藝方案，進(jìn)行有關(guān)工藝計(jì)算，確定沖壓模具的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)，選擇沖壓設(shè)備，繪制模具的裝配圖及零件圖，編制沖壓工藝卡，并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1. 課程設(shè)計(jì)時(shí)間共2

2、周，按時(shí)獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，符合學(xué)校對(duì)課程設(shè)計(jì)的規(guī)范化要求；2. 繪制所設(shè)計(jì)模具的裝配圖和非標(biāo)件零件圖：圖紙整潔，布局合理，圖樣和標(biāo)注符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；3. 編制沖壓工藝卡，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)：要求公式使用準(zhǔn)確，計(jì)算正確，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)工整，插圖清晰整齊；4. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)與圖紙按學(xué)校規(guī)定裝訂成冊(cè)。三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1. 沖壓工藝設(shè)計(jì)：包括分析零件的沖壓工藝性，擬訂沖壓件的工藝方案，確定合理的排樣形式、裁板方法，并計(jì)算材料的利用率；確定模具結(jié)構(gòu)及尺寸等；2. 根據(jù)總沖壓力及考慮模具的結(jié)構(gòu)尺寸選擇成形設(shè)備的型號(hào)；3. 模具結(jié)構(gòu)及其零部件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一道工序的沖模，繪制沖模總裝配圖及主要零件圖；4

3、. 沖壓工藝過(guò)程卡片；5. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1布置題目，工藝分析與工藝計(jì)算教1-2106.12-6.132工藝方案比較與模具結(jié)構(gòu)草圖教1-2106-14-6-153繪制模具總裝配圖教1-2106-16-6-204繪制零件圖，編沖壓工藝卡教1-2106-215編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)教1-2106-226答辯，提交所有資料教1-2106-23五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 自編. 沖模設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)M. 廣東工業(yè)大學(xué)，2011.2 薛啟翔 編. 沖壓模具設(shè)計(jì)1結(jié)構(gòu)圖冊(cè)M. 北京工業(yè)出版社，2009.3 王孝培 主編. 沖壓手冊(cè)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,

4、19884 柯旭貴 張榮清 主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2012.發(fā)出任務(wù)書(shū)日期： 2016 年 6 月 12 日 指導(dǎo)教師簽名：計(jì)劃完成日期： 2016 年 6 月 22 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長(zhǎng)簽章：目錄一、引言 5二、彎曲件工藝分析 6三、沖裁工藝方案的確定 7四、排樣形式和各道工序的計(jì)算 8五、工序壓力計(jì)算及選擇壓機(jī) 10六、模具刃口尺寸及公差計(jì)算 13七、裝配圖為級(jí)進(jìn)模 14八、模具材料的選取 169、 確定裝配基準(zhǔn) 1610、 模具零件的加工 17十一、結(jié)束語(yǔ) 18十二、工藝卡 19設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果一、引言 零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計(jì)的依據(jù),而

5、良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的可靠保證,若沖壓工藝有所改動(dòng),往往會(huì)造成模具的返工,甚至報(bào)廢,沖裁同樣的零件,通?？梢圆捎脦追N不同方法,工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn),經(jīng)濟(jì)上合理,生產(chǎn)上高效,使用上安全可靠的原則,使用上安全可靠的原則,使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程要從分析產(chǎn)品的零件圖入手，分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面：（1） 沖壓加工方法的經(jīng)濟(jì)性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用，由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。批量越

6、大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時(shí)，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí)采用其他方法制作 該零件可能會(huì)更有效果。（2） 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度，在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求，良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且壽命長(zhǎng)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便等。 不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何，其生產(chǎn)過(guò)程一般都是從原材料剪切下料開(kāi)始，經(jīng)過(guò)各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件。對(duì)于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過(guò)切削焊接或鉚接等加工才能完成。二

7、、彎曲件工藝分析本設(shè)計(jì)的零件為彎曲板零件外形對(duì)稱(chēng)，無(wú)尖角、凹陷或其他形狀突變，材料比較厚，系典型的板料沖壓件。主要生產(chǎn)工序?yàn)槁淞?、彎曲、沖孔，其外形尺寸精度無(wú)特別公差要求。彎曲件內(nèi)側(cè)圓角半徑r2，相對(duì)彎曲圓角半徑r/t=0.5，大于表相關(guān)資料所示的最小許可彎曲圓角半徑，因此可以一次彎曲成型。該零件沖裁時(shí)，采用剛性卸料裝置。通過(guò)上述工藝分析，該零件為薄板沖裁彎曲件，尺寸精度要求不高，屬于沖裁彎曲成形問(wèn)題。零件草圖：如下圖示。2-1 零件草圖名稱(chēng)：彎曲板生產(chǎn)批量：大批量材料:H62材料厚度：4mm三、沖裁工藝方案的確定方案一，采用單工序模。單工序模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造費(fèi)用低，但工序復(fù)合程度低、生

8、產(chǎn)效率低，適合大、中、小批量生產(chǎn)。方案二，采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，沖裁的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大精度要求高的沖裁件。方案三，采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比簡(jiǎn)單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距離較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單模或復(fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。比較如圖：3-1 加工方案比較圖通過(guò)比較三個(gè)方案，對(duì)于所給出的零件，精度要求比較高，且要求大批量生產(chǎn)

9、，在模具結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度方面得到實(shí)現(xiàn)和保證的條件下，故采用級(jí)進(jìn)模。四、排樣形式和各道工序的計(jì)算1、 毛坯尺寸展開(kāi)彎曲部分毛坯尺寸：式中圓角半徑r=2mm材料厚度t=4mmr=2=t/2，即圓角半徑r=t/2的彎曲件，根據(jù)沖壓手冊(cè)P135可知毛坯的尺寸是根據(jù)彎曲前后材料體積不變的原則進(jìn)行計(jì)算的。L=L1+L2+L3+1.57（r1+x0t）+1.57（r2+x0t）L1=10mmL2=7mmL3=48mmr1=r2=2mmX0=0.25所以L(fǎng)=100.84mm，取100mm2、排樣計(jì)算條料尺寸、步距以及材料利用率查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-13得到搭邊值：零件之間的搭邊值a1=3.6mm，取a1=4；側(cè)

10、邊的搭邊值a=4.2mm，取a=5mm；工件的面積A=20*100=2000mm2查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-14得條料寬度公差=-1.0零件輪廓尺寸比較簡(jiǎn)單，考慮操作方便，采用單排沖壓。如圖1中的排樣所示。4-1 排樣工件圖則條料寬度：B=(D+2a+)-=110mm步距：S=20+4=24mm材料的利用率：=A/BS=（2000-/110*24）=74.7%彎曲部分展開(kāi)的尺寸L=100mm條料寬度：B=110mm步距：S=24mm材料的利用率： =74.7%五、工序壓力計(jì)算及選擇壓力機(jī)1、 工序壓力計(jì)算工件材料為H62，查沖壓手冊(cè)力學(xué)性質(zhì)：（1）第一道工序第一次沖裁平刃口模具沖裁時(shí)，卸料力按

11、下式計(jì)算：查沖壓手冊(cè)公式F卸1=K卸Lt被加工余料的周長(zhǎng)L=58mm系數(shù)K=0.02-0.06，取K=0.04厚度t=4mmH62材料的抗剪強(qiáng)度=330MPa得： F卸1 =0.04*240*4*330=3062.4N=3.0KN求沖裁時(shí)的推件力：F推1=K頂 Lt查沖壓手冊(cè)表2-37得：K頂=0.03-0.09，取K頂=0.05得：F推1=0.05*58*4*330=3828N=3.8KN（2）第二道工序第二次沖裁求沖裁時(shí)的卸料力：被加工余料的周長(zhǎng)L=106.56mm系數(shù)K=0.02-0.06，取K=0.04厚度t=4mmH62材料的抗剪強(qiáng)度=330MPa得： F卸2 =0.04*1.6.5

12、6*4*330=5626.37N=5.6KN求沖裁時(shí)的推件力：F推2=K頂 Lt=0.05*106.56*4*330=7032.96N=7.0KN（3）第三道工序沖孔沖壓1個(gè)6孔求沖孔力F卸3=0.04Lt=0.04*37.68*4*330=1989.50N=2.0KN求推件力F推3=0.05*37.68*4*330=2486.88N=2.5KN（4）第四道工序首次彎曲成型求曲件的最大自由彎曲力：F自1=0.7kbt2b/（r+t）安全系數(shù)k=1.3料寬b=20mm料厚t=4mm 彎曲半徑r=2mm材料強(qiáng)度極限b= 330MPa 則F自1=16016N=16.0KN求曲件的校正彎曲力：F校1=

13、Ap彎曲的投影面積A=60*20=1200mm2單位校正力p=40-60，取p=50則F校1=1200*50=60000N=60KN求曲件的壓料力：F壓1=（0.3-0.8）F自1，取系數(shù)0.5則F壓1=8008N=8KN（5）第五道工序落料、二次彎曲成型求曲件的最大自由彎曲力：F自2=2*0.6kbt2b/（r+t）安全系數(shù)k=1.3料寬b=20mm料厚t=4mm 彎曲半徑r=2mm材料強(qiáng)度極限b= 330MPa 則F自2=40128N=40.1KN求曲件的校正彎曲力：F校2=Ap彎曲的投影面積A=60*20=1200mm2單位校正力p=40-60，取p=50則F校2=1200*50=600

14、00N=60KN求曲件的落料力：F落=K落Lt，取系數(shù)K落=0.04則F落=0.04*45.12*4*330=2382.34N=2.4KN2、 選擇壓力機(jī)壓力機(jī)公稱(chēng)壓力：F總=F卸1+F卸2+F卸3+1.2(F自1+F壓)+1.2F自2+F推總+F落 =3.0+5.6+2.0+1.2（16+8）+1.2*40+2.4+13.3=103.1KN從總壓力出發(fā)，應(yīng)選擇160KN開(kāi)式壓力機(jī)查沖壓手冊(cè)表9-3，落料工序壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：JC2316公稱(chēng)壓力：160KN滑塊行程：70mm最大閉合高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：60 mm工作臺(tái)尺寸(前后mm左右mm)：300450墊板厚度：40mm模柄

15、孔尺寸（直徑mm深度mm）：3050最大可傾角：30F卸1 =3.0KNF推1=3.8KNF卸2 =5.6KNF推2= 7.0KNF卸3=2.0KNF推3=2.5KNF自1=16.0KNF校1=60KNF壓1=8KNF自2=40.1KNF校2=60KNF落=2.4KN壓力機(jī)公稱(chēng)壓力：F總=103.1KN六、模具刃口尺寸及公差計(jì)算 七、裝配圖為級(jí)進(jìn)模1、沖裁模刃口雙面間隙沖廢料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)件，該零件凸模刃口部分尺寸按上述凹模相應(yīng)部分尺寸配制。對(duì)于未標(biāo)注公差按IT14級(jí)計(jì)算。查沖壓手冊(cè)表2-25，雙面間隙值：Zmin-Zmax=0.40-0.32mm。第一次沖裁時(shí)：凹模最大極限尺寸D=68mm

16、查沖壓手冊(cè)表2-28，凹模制造公差=+0.030凹模刃口尺寸：D凹=(D-x)+ =68+0.030mm第二次沖裁時(shí)：凹模最大極限尺寸D=106.56mm查沖壓手冊(cè)表2-28，凹模制造公差=+0.035凹模刃口尺寸：D凹=(D-x)+ =106.56+0.035mm沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)件，該零件凸模刃口部分尺寸按上述凸模相應(yīng)部分尺寸配制孔徑最小極限尺寸d=6mm查沖壓手冊(cè)表2-28，凹模制造公差=-0.020凸模刃口尺寸：d凸=(d-x)- =6-0.020mm2、彎曲模工件部分尺寸計(jì)算凹凸模的圓角半徑凸模的圓角半徑r凸應(yīng)該等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，r凸=r=2mm查表3-20得凹模的圓角半

17、徑r凹=5mm凹模的深度l=15mm,凹凸模的單邊間隙c=t+Kt料厚t=4mm根據(jù)彎曲件高度h和彎曲曲線(xiàn)長(zhǎng)度b而決定的系數(shù)K，查表3-18得K=0.08得c=4.32mm當(dāng)工件精度要求高時(shí)，可取c=t=4mm可得：凸模寬度尺寸b凸=（b凹-2c）=52-0.018mm為凸模制造公差，按IT8級(jí)公差查=0.018mm1、模具類(lèi)形的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用簡(jiǎn)單的彎曲模 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)模架。按GB2855.581選對(duì)角導(dǎo)柱模架上模座：LBt250mm220mm50mm 下模座：LBt=250mm220mm60mm2、定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞呤羌?jí)進(jìn)模，需要完

18、成沖裁、沖孔、彎曲、落料工藝，在沖裁部分，采用導(dǎo)尺定位，在彎曲成形部分，采用楔緊塊定位3、卸料、出件方式的選擇 根據(jù)模具的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),該模具手動(dòng)取出工件比較方便。因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，采用彈壓卸料。4、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定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)柱模架導(dǎo)柱導(dǎo)套：按GB2861.181選d32mm導(dǎo)柱，其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度選 L195mm按GB2861.681選d32m導(dǎo)柱，導(dǎo)套D=55 mm，L120mm 5、彎曲凹模、凸模如尺寸如上計(jì)算所確定，表示圖如下：7-1 第一次彎曲凹模7-2 第一次彎曲凸模7-3 第二次彎曲凹模7-4 第二次彎曲、落料凸模7、

19、模柄d=30mm，D=75mm，h=64mm8、卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的形狀設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體形，其工作部分的尺寸由工件部分的凸凹模來(lái)決定，并且與凸凹模保持1mm的間隙。9、凸模的固定本模具采用凸臺(tái)式凸模，凸臺(tái)鑲嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓與銷(xiāo)釘緊固在下模座上10、凹模的固定凹模與下模座用螺釘、銷(xiāo)釘緊固八、模具材料的選取凸模的材料為Cr12，凹模的材料為Cr12，熱處理硬度為56-60HRC，墊板、下固定板、上固定板的材料的45號(hào)鋼，熱處理硬度為HRC43-48九、確定裝配基準(zhǔn)模具的常用配合：1、 H7/h6的間隙定位配合，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。2、H7/r6的過(guò)度配合，用于較高的定位，凸模與固定板

20、的配合，導(dǎo)套與模座，導(dǎo)套與固定板，模柄與模座的配合。3、H7/m6的過(guò)度配合，能以最好的定位精度滿(mǎn)足零件的剛性和定位要求，凸模的固定導(dǎo)套與模座的固定、導(dǎo)柱與固定板的固定。其余未在此給出的零件，均按裝配圖及零件圖上所示1 刃口配合尺寸要均勻。2 工件毛刺高度不得大于0.5mm3 卸料板的定位面與凹模平面平行度0.025mm4 模柄裝入上模座后模柄的軸心線(xiàn)對(duì)上模座上平面的垂直度公差在全長(zhǎng)范圍不大于0.05mm。5 零件未注明倒角尺寸（刃口除外）均應(yīng)倒角，倒角尺寸為245十、模具零件的加工普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，

21、要待部件組裝或整模組裝時(shí)修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來(lái)，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時(shí)，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時(shí)就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對(duì)位置控制基準(zhǔn)時(shí)，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r(shí)加工出來(lái)。使用銑床加工一個(gè)零件時(shí)，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來(lái)，保證加工能順利完成，同時(shí)，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，例如這次我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮到材料對(duì)加工帶來(lái)的問(wèn)題，導(dǎo)致加工使用Cr12材料的零件很困難，刀具無(wú)法加工這么硬的材料，所以在加工前要慎重考

22、慮各種細(xì)節(jié)。在買(mǎi)回來(lái)的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購(gòu)模板時(shí)會(huì)標(biāo)明哪幾個(gè)面是經(jīng)過(guò)打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來(lái)，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來(lái)定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定出來(lái)。定好加工方案后，就可以開(kāi)始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時(shí)要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時(shí)，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時(shí)，最好先來(lái)回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個(gè)基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時(shí)要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對(duì)應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y平面的坐標(biāo)定下來(lái)后，就要把刀具裝到銑床