壓圈零件的沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)說明書莫星星.doc

1、 成型1122 課程設(shè)計(jì)第1章沖壓零件的工藝性分析該零件形狀簡單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT13IT14。凡產(chǎn)品圖樣上沒有標(biāo)注公差等級(jí)或者公差的尺寸，其極限偏差數(shù)值通常按IT14級(jí)處理。將以上精度與零件的精度要求相比較，可以為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： 60-00.62mm 32+00.52mm 35+00.52mm 6+00.3mm第2章.確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式該工件所需的沖壓工序包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以擬定出以下三種工

2、藝方案：方案一：先落料，后沖孔,采用單工序模分兩次加工。方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模加工。方案三：落料-沖孔級(jí)進(jìn)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模加工。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足顧客的要求，而且工件的累積誤差大，操作不方便。由于該工件大批量生產(chǎn)，所以方案二和方案三更具優(yōu)越性。該零件32mm35mm的孔與60mm的最小距離為25mm，大于此零件要求的最小壁厚（1.2mm），可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料級(jí)進(jìn)模，復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對(duì)稱，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高，但

3、零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模為佳。第3章模具設(shè)計(jì)計(jì)算3.1排樣方式的確定及其計(jì)算設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料的排樣圖，因該零件外形為圓形，可采用有廢料排樣的直排比較合適。參考沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.8確定其排樣方式為直排畫出排樣圖排 樣 圖由于R=3022查表2.9最小搭邊值可知：最小工藝搭邊值a(側(cè)面)=1.5mm a1(工件間)=1.2mm 分別取a=2 a1 =2計(jì)算條料的寬度： B=60+22=64mm步距：S=60+2=62mm材料利用率的計(jì)算：計(jì)

4、算沖壓件毛坯的面積：A=R2 =302 =2826mm 2一個(gè)步距的材料利用率：=2826/(6462)=61.213.2計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.4得間隙值Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm。1）沖孔32mm35mm凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.5得32mm凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.025mm校核： Zmax-Zmin =（0.360-0.246）=0.114mm 而凸+凹 =（0.020+0.02

5、5）=0.045mm滿足 Zmax-Zmin凸+凹的條件查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.6得：IT14級(jí)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)公差=0.52，因?yàn)?.520.20所以磨損系數(shù)X=0.5,按式（2.5） d凸=（32+0.50.52）-00.020=mm D凹=mm查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.5得2.2mm4mm的矩形凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.020mm 凸+凹 =0.020+0.020=0.040mm滿足 Zmax-Zmin凸+凹的條件3.3外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于外形形狀簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查沖壓

6、工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.5得凸、凹模制作公差 凸=0.020mm 凹 =0.030mm校核：Zmax-Zmin =0.360-0.246=0.114mm而T+A =0.050mm滿足 Zmax-Zmin凸+凹的條件查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.6得：IT14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)X=0.5,按式（2.5） d凸=64.26-00.020mm d凹=64.506+00.030mm3.4沖壓力的計(jì)算落料力 F落 = Ltb=（2R2450）N=169.56KN沖孔力 F沖 = Ltb=（336.910/180+4+22.2）2 450=60.453KN沖孔時(shí)的推件力F推=n K推F孔由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中

7、表2.21得h=6mm 則n=h/t=6mm/2=3個(gè)查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.7得K推=0.05 F推=n K推F孔=30.0560.453=9.068KN落料時(shí)的卸料力 F卸=K卸F落查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.7取K卸=0.04故 F卸=K卸F落=0.04169.56=6.7824KN總沖壓力為：F總=F落+F孔+F推+F卸=（169.56+60.453+9.068+4.748）KN=243.829KN為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖F總=1.3F總=1.3243.829=316.9777KN3.5壓力中心的計(jì)算用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)，建立如下圖所示的坐

8、標(biāo)系XOY. 由圖可知工件上下對(duì)稱，將工件 沖裁周邊分成L1、L2、L3、L4、 L5基本線段，求出各段 長度的重心位置： 因工件相對(duì)x軸對(duì)稱，所以Yc =0,只需計(jì)算XCL1=2R=188.4 X1=0L2=58.77mm X2=-0.68L3=L5=2.2mm X3=X5=10.9L4=4mm X4=12將以上數(shù)據(jù)代入壓力中心坐標(biāo)公式 X=(L1 X1 +L2 X2+ L5 X5 )/ L1+ L2+ L5 X=188.40+58.77(-0.68)+2.210.9+412+2.210.9/(188.4+58.77+2.2+4+22.2)=0.28mm第4章.模具的總體設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，本

9、零件的沖壓包括沖壓和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模空洞中，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊，卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板卸下條料。因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從前往后送料。因該零件采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。第5章.

10、模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在落料凹模內(nèi)部，由于要放置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口，并查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.21，取得刃口高度h=6mm,該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.22，得k=0.40即 凹模高度H=ks=0.4060mm=24mm 凹模壁厚C=1.5H=1.5=36mm凹模外形尺寸的確定：凹模外形長度：L=(30+162)=62凹模外形寬度：B=(30+162)=62凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為80mm80mm40mm凹模的工藝路線工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1下料將毛坯鍛成平行六面體。尺寸為：

11、160mm160mm30mm2熱處理退火3銑平面銑各平面，厚度留磨削余量0.8mm，側(cè)面留磨削余量0.5mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相鄰兩側(cè)面，保證垂直5鉗工劃線劃出對(duì)稱中心線，固定孔及銷孔線6型空粗加工在仿銑床上加工型孔，留單邊加工余量0.15mm7加工余孔加工固定孔及小孔8熱處理淬火回火，保證5862HRC9磨平面磨上下面及基準(zhǔn)面達(dá)要求10型孔精加工在坐標(biāo)磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm11研磨型孔鉗工研磨型孔達(dá)規(guī)定技術(shù)要求沖孔凸模的設(shè)計(jì)為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模固定板厚度取25mm,因凸模比較長，所以選用帶肩的臺(tái)階式凸模，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上需要來確定。L=

12、 h凸模固定板+h落料凹模=（25+24）mm=49mm (取50mm)凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。校核凸凹模的強(qiáng)度：查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書中表2.23得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，而實(shí)際最小壁厚為9mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙間隙為0.246mm0.360mm.5.2卸料彈簧的設(shè)計(jì) 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初選6根彈簧，每根彈簧的預(yù)壓力F卸/n=(4.75103/6)N=7

13、91.7N根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選序號(hào)6267的彈簧，其最大工作負(fù)荷F1=1120N 791.7N雖彈簧的最大工作負(fù)荷符合要求，但其彈簧太長，會(huì)使模具的高度增加，所以選用最大工作負(fù)荷為1550N范圍內(nèi)的彈簧。試選6872號(hào)中69號(hào)彈簧，校驗(yàn)彈簧最大許可壓縮量Lmax大于彈簧實(shí)際總壓縮量L總。69號(hào)彈簧的具體參數(shù)是：彈簧外徑D=45mm，材料直徑d=9mm，自由高度H0=80mm,節(jié)距t=11.5mm，F(xiàn)1=1550N,極限載荷時(shí)彈簧高度H1=58.2mm。彈簧的最大的最大許可壓縮量Lmax=（80-58.2）mm=21.8mm彈簧預(yù)壓縮量L/=LmaxF0/F1=791.721.8/15

14、50=11.13mm校核：卸料板工作行程t+h1+h2=2+1+0.5=3.5mm 凸模刃磨量和調(diào)節(jié)量 h3=6mm 彈簧實(shí)際總壓縮量 L總=L/+t+h1+h2+h3=（11.13+3.5+6）mm =24.23mm由于25.6524.23，即LmaxL總,所以所選彈簧是合適的。69號(hào)彈簧規(guī)格為：外 徑: D=50mm鋼絲直徑： d=9mm自由高度： H0=80mm 裝配高度： H2= H0- L/=(90-11.13)=78.87mm彈簧的窩座深度：h= H0-Lmax+ h卸料板+ t +1- h凸凹模- h修模=（90-24.23+14+2+1-58-6）mm=18.77mm彈簧外露高

15、度：H3= H2-h- h卸料板窩深=（78.87-18.77.-10）mm=50.1mm5.3 模具主要零件尺寸 1.模柄 2.上模座 3.墊板 4.凹模 5.凸模 6.凹模卸料板 7.墊板 8.下模板 9. 凸凹模 10.凸模固定板 5.4模架的設(shè)計(jì) 模架各零件標(biāo)記如下： 上模座：140mm140mm35mm 下模座：140mm140mm35mm 導(dǎo) 柱: 116mm22mm 導(dǎo) 套：22mm65mm33mm模 柄：42mm52mm墊板厚度：140mm140mm16mm卸料板厚度：140mm140mm24mm凸模固定板厚度：140mm140mm20mm模具的閉合高度：H閉= h上模座+h墊

16、板+h凸模固定板+h落料凹模+t+ h卸料板+h橡膠墊+h下模座 =（25+10+28+24+2+14+50+30）（mm） =183mm第6章.沖壓設(shè)備的選擇6.1壓力機(jī)類型的選擇(1)中、小型沖壓件選用開式機(jī)械壓力機(jī)。(2)大、中型沖壓件選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī)。(3)導(dǎo)板?；蛞髮?dǎo)套不離開導(dǎo)柱的模具，選用偏心壓力機(jī)。(4)大量生產(chǎn)的沖壓件選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。(5)校平、整形和溫?zé)釘D壓工序選用摩擦壓力機(jī)。(6)薄板沖裁、精度沖裁選用剛度高的精密壓力機(jī)。(7)大型、形狀復(fù)雜的拉伸件選用雙動(dòng)或三動(dòng)壓力機(jī)。(8)小批量生產(chǎn)中大型厚板件的成形工序多采用液壓壓力機(jī)。6.2壓力機(jī)規(guī)格的選擇

17、(1)工稱壓力拉深時(shí)壓力機(jī)噸位比計(jì)算出的拉伸力大60%100%。(2)滑塊行程長度成形拉伸件和彎曲件應(yīng)使滑行塊長度大于制件高度的2.53.0倍。(3)行程次數(shù)應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)率來考慮。(4)工作臺(tái)面尺寸當(dāng)制件或廢料需下落時(shí)，工作臺(tái)面尺寸必須大于下落件的尺寸。對(duì)有彈定裝置的模具，工作臺(tái)面孔尺寸還應(yīng)大于彈頂裝置的外形尺寸。(5)滑塊模柄尺寸模柄孔直徑要與模柄直徑相符合，模柄孔的深度應(yīng)大于模柄的長度。(6)閉合高度。(7)電動(dòng)機(jī)功率的選擇必須保證壓力機(jī)的電機(jī)功率大于沖壓時(shí)所需要的功率。通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表。公稱壓力/KN 250滑

18、塊行程/mm 60行程次數(shù)(不小于)(次/min) 100封閉高度/mm 300最大封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 70滑塊中心至機(jī)身距離/mm 180(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右前后)/mm 500350(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(直徑)/mm 150(標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于)/mm 240模柄孔尺寸(直徑深度)/mm 4260工作臺(tái)板厚度/mm 55傾斜角(不小于)() 20電動(dòng)機(jī)/kw 2.2外形尺寸（前后左右高）/mm 11008002000總重量/公斤 1300第7章.繪制模具總裝圖工作原理：條料送進(jìn)時(shí)采用固定擋料銷進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料銷保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時(shí)，上模在壓力機(jī)的作用下下行，卸料板首先接觸條料。上模部分繼續(xù)下行，即可完成沖孔落料復(fù)合工序。當(dāng)沖壓完成時(shí)，在壓力機(jī)的作用下上模上行回程，卡在凸凹模上的條料由彈性卸料板卸下，當(dāng)模具上的打料桿碰到壓力機(jī)上的打料橫梁時(shí)，打料橫梁給模具打料桿一個(gè)作用力，在此作用力的作用下，將沖孔廢料推出來。而制件則有下模座的推件裝置推出，此時(shí)即完成一次沖裁。然后，把條料抬起，越過擋料銷，在送進(jìn)一個(gè)步距的距離，即可進(jìn)行下一次沖裁。 （另附頁）第8章. 拆畫