落料丶沖孔倒裝復(fù)合模

1、 課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書 題 目: 沖壓工藝及模具設(shè)計 學(xué)院(直屬系): 年級 、專業(yè): 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 指 導(dǎo) 教 師: 開 題 時 間: 2015 年 11 月 23 日完 成 時 間: 2015 年 12 月 11 日學(xué)習(xí)態(tài)度（15）技術(shù)水平與實際能力（25）創(chuàng)新（10）說明書（報告書、圖紙）質(zhì)量（50）總評摘要 本次設(shè)計為沖壓工藝及模具設(shè)計，要求在設(shè)計模具之前對工件進行必要的數(shù)據(jù)分析，確保設(shè)計出來的模具具備在外形丶尺寸丶材料等方面符合沖壓模具工藝設(shè)計的要求。首先通過計算，確定落料和沖孔的沖壓工序，接著制定相對應(yīng)的落料-沖孔工藝方案，并且利用計算的數(shù)值選取合適的壓力機，

2、相對應(yīng)的模架，以及模柄類型。在對工件進行充分的計算和分析之后確定落料-沖孔的方案是： 利用落料沖孔倒裝復(fù)合模來完成該工件的制造。最后利用CAD繪圖工具繪制出模具裝配圖和工件圖以及排樣圖，按照設(shè)計時所計算的數(shù)據(jù)以及設(shè)計思路編寫設(shè)計說明書。 【關(guān)鍵詞】：落料-沖孔；工藝設(shè)計；AutoCAD；模具設(shè)計。 目 錄摘要1引言31零件的工藝分析41.1 沖裁剪的形狀和尺寸41.2 沖裁件的精度和表面粗度41.3 沖裁件的料42.沖裁工藝的方案確定 53.沖裁件的排樣 5 3.1沖裁件的排樣方式 5 3.2材料的利用率 6 3.3 排樣圖 74.壓力機的計算及壓力機的選擇8 4.1 沖壓力的計算 8 4.2

3、 壓力機的選擇 8 4.3 壓力中心 95.模具類型及結(jié)構(gòu)類型的選擇9 5.1 模具類型 9 5.2 結(jié)構(gòu)形式 106.刃口尺寸的計算 10 6.1 凸凹模間隙 10 6.2 計算凸丶凹模刃口尺寸及公差107.模具部件的設(shè)計丶計算及選用 12 7.1 凹模設(shè)計 12 7.2 凸模設(shè)計 14 7.3 凸凹模的設(shè)計 16 7.4 定位零件 17 7.5 卸料與推件零件 17 7.6 模架 18 7.7 校核壓力機 19總結(jié) 19致謝 20參考文獻 21引言 沖壓加工是金屬塑性成形方法之一，具有優(yōu)質(zhì)丶高效丶節(jié)能丶節(jié)材丶成本低的顯著優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于機械丶汽車丶電子和家電等國民經(jīng)濟多個領(lǐng)域，成為材料成形

4、的重要手段，具有不可替代的作用，它是利用安裝在壓力機上的模具，在常溫下對材料施加外力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得具有一定尺寸丶形狀丶和性能的工件。其加工對象一般為金屬板料，故又稱為板料沖壓；又由于在常溫下加工，所以也成為冷沖壓。它是壓力加工的的方法，是機械制造中先進的加工方法之一。在冷沖模加工中，冷沖模就是沖壓加工所用的工藝裝備。沒有先進的冷沖模，先進的沖壓工藝無法實現(xiàn)。由于沖壓加工的零件形狀尺寸精度要求批量大小原材料性能等不同，其沖壓方法多樣，但概括起來可分為分離工序和變形工序兩大類分離工序，其原理是將沖壓件或毛坯沿一定的輪廓互相分離；變形工序是材料不生產(chǎn)破壞的前提下使毛坯發(fā)生塑性變形，形

5、狀所需要的形狀及尺寸的制件。 沖壓方法多種多樣，但根據(jù)成形特點，沖壓工藝可分為分離和成形工序兩大類。分離工序是將沖壓件沿一定的輪廓線相互分離，沖壓時板料所受應(yīng)力超過強度極限，從而導(dǎo)致一部分與另一部分分開，如落料丶沖孔丶切斷丶切邊等。成形工序是在不破壞材料的前提下，施加外力使其產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀尺寸與形狀如拉深丶彎曲丶翻邊等。與其他加工方法相比，冷沖壓工藝有以下特點：沖壓制品具有良好的質(zhì)量，如表面光潔，精度較高，尺寸穩(wěn)定，互換性好；質(zhì)量好，剛性好，強度高；沖壓工藝還可以加工其他加工方法難以加工的工件，如薄殼零件，帶有翻邊丶起伏丶加強筋的工件等。沖壓制品不需要或僅需要少量的切削加工，材料利

6、用率高，工件的材料成本較低。 生產(chǎn)效率高，操作簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化。裝備先進的生產(chǎn)線，可實現(xiàn)送料丶沖壓丶取件丶廢料清除的全自動化操作，勞動強度低。沖壓加工所用的模具，結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長丶成本較高。因此沖壓工藝多用于成批丶大量的生產(chǎn)，單件丶小批量生產(chǎn)受到一定限制。沖壓加工中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長丶成本較高?？紤]到成本以及利潤的問題，在單件丶小批量生產(chǎn)中采用沖壓工藝受到一定限制，沖壓工藝多用于大批量生產(chǎn)。但是近年來發(fā)展的簡易沖模丶組合沖模丶鋅基合金沖模等為單件丶小批量生產(chǎn)采用沖壓工藝創(chuàng)造了快速發(fā)展的條件。由于冷沖壓有許多突出的優(yōu)點，因此在機械制造丶電子丶電器丶等各

7、個行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。此次沖壓工藝及模具的課題設(shè)計真正目的在于，利用理論知識聯(lián)系實際生活，根據(jù)指導(dǎo)老師提供的工件制定相應(yīng)的設(shè)計方案并繪制出模具零件丶模具裝配圖，熟練掌握設(shè)計模具的方法與技巧，要求在繪制裝配圖的過程中認真丶仔細，嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度才得以達到本次設(shè)計的目的。 1. 零件的工藝性分析1.1 沖裁件的形狀和尺寸.該零件形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，料厚t=2mm。如圖1所示： 圖1 沖裁件 1.2 沖裁件的材料沖裁件外形的精度不高于GB1800-79IT11級，故此沖裁件的精度選IT14。根據(jù)沖壓手冊表2-6丶2-10丶2-11查得各尺寸的公差，公差標注按“入體原則”，即：對被包容尺寸（軸的外徑，

8、實體長、寬、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差為零；對包容尺寸（孔徑、槽寬），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差為零。 分別如下：工件外形： 28.7 20 工件內(nèi)形： 61.3沖裁件的材料 沖裁件的材料為 08鋼，標準：GB/T600-1998 ,為極軟碳素鋼，強度丶硬度很低，而且其塑性和韌性極高，具有良好的沖裁丶拉深丶墩粗丶彎曲丶拉延等冷加工性能。其抗拉強度=450Mpa，抗剪強度=300Mpa ，其沖裁加工性 能好，實用性好。 綜上本次設(shè)計所用的工件材料工藝性較好，可以進行沖裁加工。2. 沖裁工藝的方案制定。該工件包括落料丶沖孔兩個基本工序，可以采用以下幾種方案：方案一： 先落料丶

9、在沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；方案二： 用沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用急進模生產(chǎn)；方案三： 采用落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。分析方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，容易加工和模具的維修，但是需要落料和沖孔兩道工序，兩套模具來完成，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，成本增加，能以實現(xiàn)零件大量生產(chǎn)的要求。分析方案二：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造相對困難，且誤差較大，成本相對增加，并且對壓力機要求很高。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)簡單，所以本次模具設(shè)計采用落料-沖孔倒裝復(fù)合模，即方案三，提高了生產(chǎn)效率，同時降低總成本。并且沖出的零件精度和平直度好，操作方便，通過設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達到較好的零件質(zhì)量。根據(jù)以上分析，該零件采用復(fù)合沖裁工藝方案三

10、。3.沖裁件的排樣3.1沖裁件的排樣 沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。合理排樣是降低成本丶保證制件質(zhì)量和提高模具壽命的有效措施。由于工件較為簡單所以排樣主要分為兩種方案。方案1：直排。從1500x1000mm的鋼板，剪成寬33.5mm的條料30條，每沖75件，一共可以沖出2250件。方案2，橫排。從1500X1000mm的鋼板裁剪，剪成寬20mm的條料50條，沒沖44件，一共可以沖出2200件。所以沖裁件在條料上的布置方式為直排式，排樣方法為有廢料排樣法，盡管這樣鋼材的材料利用率相對較低，但是為了保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命長度，且方便工人操作，和考慮到工人的安全問題直排式為比較合適的排樣。沖

11、裁件是手工送料，根據(jù)課本沖壓工藝及模具設(shè)計表2.10，查得材料的搭邊值：工件為矩形件，且邊長L50mm。故：工件間的搭邊值：a=1.8mm；工件與條料側(cè)邊的搭邊值：a=2.15mm3.2材料的利用率計算。 每次只沖一個零件的步距： A=D+a式中 D-平行與送料方向的沖裁件寬度，mm： a-沖裁件之間的搭邊值，mm；所以平行與送料步距方向的沖裁件寬度D=20 mm根據(jù)計算送料步距 A=D+a=20+1.8mm=21.8 mm當導(dǎo)板之間有側(cè)壓裝置時，或用手將條料緊貼單邊導(dǎo)料板（或者兩個單邊導(dǎo)料銷時），設(shè)計沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸為D，條料寬度按下式計算，即： B=(D+2a+) 式中 D-

12、沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸 a-工件與條料側(cè)邊的搭邊值（取2.15）mm 板料剪裁時的下偏差，mm 根據(jù)沖壓手冊查表 2-19 =0.5mm故條料寬度 b=（28.7+22.15+0.5）=33.5mm 一個零件步距零件的實際面積S=574-93.14=545.74mm 一個步距內(nèi)所需要的毛坯面積S=AB=21.833.5=730.3mm故材料的利用率 =100=100=74.83.3 排樣圖。排樣圖如圖2所示：圖2 排樣圖4.壓力機的計算及壓力機的選擇。4.1 壓力機的計算 已知：工件材料：08鋼 材料厚度：2mm 查表7-13，=450MPa =300MPa 查表2-38，K=0.04

13、50.055 取0.05 對于普通平刃口的沖裁,其沖裁里F的計算可按公式：F=Lt 式中L-沖裁件的周長，mm； t板料的厚度，mm；沖裁件外周長 L=97.4mm沖孔件內(nèi)周長L=18.84mm沖圓孔力 F=Lt=Lt13 =18.421.3300 =14.695 kN落料力 F=Lt=97.421.3300 =75.972 kN卸料力 F= KF=0.0575.972=3.7986 kN推件力 F=KFn (n= h查沖壓課本223頁取6mm，故n為3)所以推件力F=KFn =0.0514.6953 =2.204 kN 此模具采用的是彈壓卸料裝置和上出件模具，所以壓力機的總沖力是 F= F+

14、 F+ F+ F=96.67 kN4.2 壓力機的選擇 根據(jù)總沖裁力為 96.67 KN，故查沖壓手冊表9-3得選取壓力機為：開式雙柱可傾壓力機 J23-10 ，其工藝參數(shù)如下： 公稱壓力為： 10t 滑塊行程為： 60mm 行程次數(shù)為： 145次/min 最大閉合高度：180mm 滑塊中心線至床身距離：130 工作臺尺寸： 360mm240mm 模柄孔尺寸：30mm50mm 傾斜角： 30 4.3壓力中心位置。由于工件形狀是對稱結(jié)構(gòu)，故壓力中心在沖孔圓心。如圖所示： 圖35.1模具類型模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定 根據(jù)對定子沖片的工藝分析，擬采用落料丶沖孔倒裝復(fù)合模，倒裝復(fù)合模的優(yōu)點是廢料能直接

15、從壓力機臺面落下，而沖裁件從上模推下，比較容易引出去，因此操作方便安全，且易于安裝送料裝置，這樣可以保證零件所要求的各項精度指標，工序次數(shù)少，生產(chǎn)效率高。模具主視圖如下圖4所示： 圖45.2結(jié)構(gòu)形式 定位：該模具采用固定鏈接螺釘及圓柱銷釘鏈接和定位。固定：落料凹模由四個內(nèi)六角螺釘連接，沖孔凸模由固定板固定。 卸料：板料采用板料從落料凸模上卸下，板料動力由彈性橡皮提供，制件由落料凹模里的推件塊推出，其動力由打桿提供，沖孔廢料由落料孔排出。6刃口尺寸計算6.1凸凹模間隙 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模工作部分之間的尺寸之差，即 Z=D+ D通常,模具間隙是指凸丶凹模側(cè)壁之間的間隙,即側(cè)邊間隙.單側(cè)的間

16、隙稱 為單邊間隙;兩側(cè)間隙之和稱為雙邊間隙.如無特殊說明,沖裁間隙一般是指 雙邊間隙.而沖裁間隙沖裁間隙是直接關(guān)系沖件斷面質(zhì)量丶尺寸精度丶模具 壽 命和能力消耗的重要工藝參數(shù);而沖裁間隙數(shù)值主要與材料太號,供應(yīng)狀態(tài)和厚度有關(guān).根據(jù)沖壓手冊表2-23，得到材料為08鋼，料厚t=2mm的初始雙面間隙是： Z=0.246mm Z=0.360mm6.2 計算凸丶凹模刃口尺寸及公差 工件落料尺寸的確定 根據(jù)工件的形狀丶厚度及公差,查沖壓工藝及模具設(shè)計表2.6得出磨損系數(shù) 為0.5 計算落料凹模尺寸28.7尺寸 D=(28.7-0.50.52) =28.44mm20 尺寸 D=(20-0.50.52)=1

17、9.74mm落料凸模的基本尺寸與凹模相同,分別為 28.44丶19.74,并且以0.2460.360mm間隙與落料凹模配制. 沖孔凸丶凹模刃口尺寸的確定沖孔部分為圓形,采用分別加工法,根據(jù)料厚t=2mm材料為08鋼,查表得:Z=0.246mm Z=0.360mmZ- Z=0.360mm-0.246mm=0.114mm對于圓孔6,根據(jù)沖壓手冊表2-29得凸丶凹模制造偏差 =+0.017mm=-0.012mm所以 |+|=0.029mm 0.0114mm且孔形簡單,故采用分別加工法.則6沖孔工序的凸丶凹模尺寸分別按下式計算:d=(d+)d=( d+ Z) 式中d-為沖孔凸模的基本尺寸， d-為沖孔

18、凹模的基本尺寸， 沖裁件的公差， -磨損系數(shù)，則6沖孔工序的凸丶凹模尺寸分別為： d=（6+0.50.25） =6.125mm d= (6.125+0.246) =6.371mm7.模具部件的設(shè)計丶計算及選用 7.1凹模的計算7.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定方式凹模洞口形狀的選擇；凹模洞口形狀均為直壁式，孔壁垂直于頂面。刃口尺寸不隨修磨刃口增大，刃壁高度取6mm。故沖件精度比較高，刃口強度也足夠。凹模的固定方式：凹模通過螺釘丶銷釘固定在凹模固定板上。其凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖5所示： 圖5.凹模的結(jié)構(gòu)簡圖7.1.2凹模材料和主要技術(shù)要求 凹模的材料選用是 T10A。為提高模具的壽命與沖裁件的精度，凹模

19、的底面和型孔的孔壁應(yīng)光滑，表面粗糙度為R=0.80.4m。底面與銷孔的R=1.60.8m。凹模的材料與凸模一樣，目的是保證二者壽命相當，起熱處理硬度略高于凸模，達到6064HRC。7.1.3 凹模的輪廓尺寸 根據(jù)沖壓手冊表2-40得， K=0.42 則 凹模高度：H=kb=0.4228.7=12.054mm 15mm 凹模壁厚：C=(1.52)h=18.08124.108mm 100MPa所以需要加墊板。7.3 凸凹模的設(shè)計7.3.1 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及固定方式凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖7所示：凸凹模采用固定板固定，內(nèi)六角螺釘連接，銷釘定位，與凸凹模固定板采用過渡配合。 圖7.7.3.2凸凹模的強度

20、校核 根據(jù)沖壓工藝及模具設(shè)計表8.3，得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，實際設(shè)計模具最小壁厚是5mm，故符合強度要求。7.3.3凸凹模尺寸的確定凸凹模的外刃口尺寸按凸模尺寸配做并且保證最小間隙為Z=0.246mm，內(nèi)形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保證最小間隙 Z=0.246mm。7.3.4凸凹模的材料和技術(shù)條件 凸凹模材料采用碳素工具鋼T10A，淬硬5660HRC。7.4 定位零件沖模的定位零件是用來控制條料的正確送進以及單個毛柸的正確位置及控制送料方向的步距。用導(dǎo)料銷控制送料方向，采用兩個活動導(dǎo)料銷。其尺寸為其機構(gòu)與擋料銷結(jié)構(gòu)相同。采用從右到左送料，因此導(dǎo)料銷在后側(cè)。根據(jù)沖壓手冊表10-56；選取

21、A型導(dǎo)料銷，材料：T08A GB129386 熱處理：HRC5054基本尺寸是直徑d=6mm，長度L=28mm.同時采用一個固定一個擋料銷控制送料步距。根據(jù)沖壓手冊10-60，得所選擋料銷的尺寸如下：A642 即：D=6mm ，d=4mm，h=2mm。7.5 卸料與推件零件卸料裝置采用的是彈性卸料裝置，由卸料板丶橡皮和卸料螺釘組成。卸料板的基本尺寸是895mm。橡皮采用的是不規(guī)則形狀，材料為聚氨酯橡膠，橡皮允許承受的載荷較大，同時便于安裝。所用的橡皮自由高度為15.4mm。卸料螺釘是根據(jù)沖壓手冊10-64選用M8的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘。其直徑d=8mm，長度60mm。推件裝置采用剛性推件裝置，

22、裝與上模部分，推件力是由壓力機傳遞給打桿丶推件板丶推桿傳給推件板的。推件板是根據(jù)沖壓手冊10-55，選用B型推件板，規(guī)格B25其中R=4mm， GB2867.4 材料：45號鋼 熱處理：HRC4348 .推桿根據(jù)冷沖壓模具設(shè)計實用手冊表5-50，選用直徑為d=4mm。長度L=40mm的推桿。7.6 模架模架是由上丶下模座丶模柄及導(dǎo)柱丶導(dǎo)套組成。模架是整幅模具的骨架，模架的全部零件都固定在模架上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座是用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上，上丶下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，同時引導(dǎo)凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。

23、根據(jù)凹模周界，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，查沖壓手冊表10-30，其基本尺寸如下：凹模周界尺寸：L=100mm， B=80mm閉合最小高度為140mm，閉合最大高度為165m，上模座的基本尺寸為 1008030mm；下模座的基本尺寸為 1008040mm；導(dǎo)柱的基本尺寸為20100mm；導(dǎo)套的基本尺寸為207028模柄根據(jù)已選的壓力機J23-10，查沖壓手冊表10-47選用直徑d=30mm，D=75mm，H=64mm；材料為A3的A型凸緣模柄 即A3075 GB2862.3-81.A37.7 校核壓力機本次設(shè)計的模具在最低工作位置時，上丶下模板二底面間的距離應(yīng)小于壓力機的最大裝模高度；已知設(shè)計的模具閉合高度為 H=160mm。同時得到最小閉合高度為140mm；最大閉合高度為165mm，所設(shè)計的模架閉合高度H應(yīng)滿足的關(guān)系為： H-5 H H+10,即滿足165-5160mm140+10，因此所選用的壓力機滿足要求?？偨Y(jié)模具，作