壓圈-沖壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目： 壓圈的設(shè)計(jì) 內(nèi) 容：（一）沖壓件的工藝性分析 （二）確定工藝方案及模具機(jī)構(gòu)形式（三）模具設(shè)計(jì)計(jì)算 （四）模具總體設(shè)計(jì)（五）模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（六）沖壓設(shè)備的選擇（七）繪制模具總裝圖（八）拆畫(huà)零件圖（九）設(shè)計(jì)總結(jié)（十）參考文獻(xiàn)目 錄（一）.沖壓件的工藝性分析4（二）.確定工藝方案模具機(jī)構(gòu)形式4（三）.模具設(shè)計(jì)計(jì)算5 （1）排樣方式的確定及其計(jì)算 ( 2) 計(jì)算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 （4）沖壓力的計(jì)算 （5）壓力中心的計(jì)算（四）.模具總體設(shè)計(jì)8（五）.模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9 （1）落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （2）彈

2、性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）模架的設(shè)計(jì)（六）.沖壓設(shè)備的選擇12（七）.繪制模具總裝圖13（八）.拆畫(huà)零件圖13（九）.參考文獻(xiàn)14沖裁模具設(shè)計(jì)工件名稱(chēng)：壓圈生產(chǎn)批量：大批量材 料：Q235 厚 度：2mm工件簡(jiǎn)圖：如右圖所示(一)沖壓件的工藝性分析該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，是由圓弧和直線(xiàn)組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11IT14。凡產(chǎn)品圖樣上沒(méi)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

3、寸公差為： 42-00.62mm 20+00.52mm 22+00.52mm 4+00.3mm(二)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(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)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20mm22mm的孔與42mm的最小距離為9mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm）

4、，可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、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(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高，但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(xiāo)導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過(guò)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。(三)模具設(shè)計(jì)計(jì)算（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(huà)出排樣圖排 樣 圖由于R=2122查表2.9最小

5、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=42+22=46mm步距：S=42+2=44mm材料利用率的計(jì)算：計(jì)算沖壓件毛坯的面積：A=R2 =212 =1384.74mm 2一個(gè)步距的材料利用率：=1384.74/4644=68.4(2)計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書(shū)中表2.4得間隙值Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm。1）沖孔20mm22mm凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分開(kāi)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

6、具設(shè)計(jì)書(shū)中表2.5得20mm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+0.025）=0.045mm滿(mǎn)足 Zmax-Zmin凸+凹的條件查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書(shū)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=（20+0.50.52）-00.020=mm D凹=mm查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書(shū)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

7、.040mm滿(mǎn)足 Zmax-Zmin凸+凹的條件(3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于外形形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)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(shū)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(mǎn)足 Zmax-Zmin凸+凹的條件查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書(shū)中表2.6得：IT14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)X=0.5,按式（2.5） d凸=42.26-00.020mm d凹=42.506+00.030mm(4)沖壓力的計(jì)算落料力 F落 =

8、 Ltb=（2R2450）N=118.692KN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(shū)中表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(shū)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(shū)中表2.7取K卸=0.04故 F卸=K卸F落=0.04118.692=4.748KN總沖壓力為：F總=F落+F孔+F推+F卸=（118.692+60.453+9.068+4.748）KN

9、=192.961KN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=1.3192.961=250.8KN(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標(biāo)系XOY. 由圖可知工件上下對(duì)稱(chēng)，將工件 沖裁周邊分成L1、L2、L3、L4、 L5基本線(xiàn)段，求出各段 長(zhǎng)度的重心位置： 因工件相對(duì)x軸對(duì)稱(chēng)，所以Yc =0,只需計(jì)算XCL1=2r=131.88 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+

10、L2+ L5 X=131.880+58.77(-0.68)+2.210.9+412+2.210.9/(131.88+58.77+2.2+4+22.2)=0.28mm（四）.模具的總體設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，本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?？斩粗校瑧?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(kāi)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(lái)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

11、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(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)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。（五）.模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括一下幾個(gè)方面：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(shū)中表2.21，取得刃口高度h=6mm,該凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書(shū)中表2.22，得k=0.40即 凹模高度H=ks=0.4042mm=16.8mm 凹模壁厚C=1.5H=1.516.

12、8mm=25.2mm凹模外形尺寸的確定：凹模外形長(zhǎng)度：L=(42+25.22)=92.4凹模外形寬度：B=(42+25.22)=92.4凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為100mm100mm16mm凹模的工藝路線(xiàn)工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容1下料將毛坯鍛成平行六面體。尺寸為：155mm155mm35mm2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(xiàn)劃出對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)，固定孔及銷(xiāo)孔線(xiàn)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

13、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24mm,因凸模比較長(zhǎng)，所以選用帶肩的臺(tái)階式凸模，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上需要來(lái)確定。L= h凸模固定板+h落料凹模=（24+16.8）mm=40.8mm (取40mm)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(jiǎn)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(shū)

14、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.（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)壓力為F0F卸/n=(4.75103/6)N=791.7N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(zhǎng)，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

15、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=791.721.8/1550=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 =20.63mm由于21.820.63，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=45mm鋼絲直

16、徑： d=9mm自由高度： H0=80mm 裝配高度： H2= H0- L/=(80-11.13)=68.87mm彈簧的窩座深度：h= H0-Lmax+ h卸料板+ t +1- h凸凹模- h修模=（80-21.8+14+2+1-58-6）mm=11.2mm彈簧外露高度：H3= H2-h- h卸料板窩深=（68.87-11.2-7）mm=50.67mm.(3)模架的設(shè)計(jì) 模架各零件標(biāo)記如下： 上模座：100mm100mm20mm 下模座：100mm100mm25mm 導(dǎo) 柱：B32h5120mm35mm 導(dǎo) 套：B32H665mm23mm模 柄：38mm60mm墊板厚度：100mm100mm2

17、4mm卸料板厚度：100mm100mm14mm凸模固定板厚度：100mm100mm24mm模具的閉合高度：H閉= h上模座+h墊板+h凸模固定板+h落料凹模+t+ h卸料板+h橡膠墊+h下模座 =（20+6+24+16+2+14+50+25）（mm） =157mm（六）.沖壓設(shè)備的選擇通過(guò)校核，選擇開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿(mǎn)足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表。公稱(chēng)壓力/KN 250滑塊行程/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

18、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 3860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（七）.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(xiāo)進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料銷(xiāo)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