插片沖壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、江蘇理工學(xué)院沖壓模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄第一章 概述 31.1沖壓的概念 31.2沖壓工序的分類(lèi) 31.3沖壓工藝的特點(diǎn)及發(fā)展方向 31.4沖壓模具發(fā)展方向 3第二章 零件工藝性分析 42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 42.2 沖壓材料 42.3 工序性質(zhì) 42.4 結(jié)構(gòu)形狀 42.5 尺寸精度和粗糙度 4第三章 生產(chǎn)工藝方案制定 53.1 工藝方案 53.2 工藝方案的比較 5第四章 模具結(jié)構(gòu)的選擇 64.1 模具形式 64.2 送料方式 64.3 卸料級(jí)出件方式 64.4 定位方式 64.5 導(dǎo)向方式 6第五章 排樣設(shè)計(jì) 75.1 排樣方式 75.2 步距S 85.3 材料利用率 8第六章 壓力中心的

2、確定和刃口的計(jì)算 96.1 壓力中心的確定 96.2 刃口尺寸的計(jì)算 9 6.2.1 沖裁剪的結(jié)構(gòu)分析 9 6.2.2 刃口計(jì)算原則 9 6.2.3 落料凸凹模刃口計(jì)算10 6.2.4 凸模刃口計(jì)算12第七章 沖壓力的計(jì)算與壓力機(jī)的選擇 137.1 沖裁力137.2 沖裁力的計(jì)算137.3 卸料力137.4 推件力137.5 頂件力137.6 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定137.7 壓力機(jī)的選擇14總 結(jié)15參考文獻(xiàn)16附表I 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（摘要GB/T 1800.3-1998）17第一章 概述1.1沖壓的概念沖壓就是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定形狀和尺

3、寸零件的一種加工方法。因?yàn)槌Ｔ谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱(chēng)為冷沖壓。1.2沖壓工序的分類(lèi)沖壓工藝按其變形性質(zhì)概括起來(lái)可分為分兩大類(lèi)，即離工序和成形工序。分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩大類(lèi)按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形(脹形、翻邊、縮口和旋壓)四種基本工序，還有其他爆炸、電水、電磁、激光沖擊和超塑性的成形方式。生產(chǎn)中不能以一種工序獨(dú)立作業(yè)，有時(shí)候要多工序組合加工，靈活運(yùn)用。1.3沖壓工藝的特點(diǎn)及發(fā)展方向沖壓生產(chǎn)靠壓力機(jī)和模具完成加工過(guò)

4、程，與其他加工方法相比，在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面具有下列特點(diǎn)：（1）冷沖壓是少、無(wú)切屑加工方法之一，所獲得的沖壓件一般無(wú)需再加工。（2）普通壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾十件，高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)千件以上，是一種高效率的加工方法。（3）沖壓件的尺寸精度由模具保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。另外，冷沖壓加工不需加熱、無(wú)氧化皮，表面質(zhì)量好，操作方便，費(fèi)用較低。1.4沖壓模具發(fā)展方向隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，主要以以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主，像CAD和PRO/E等繪圖軟件，CAE/CAM的計(jì)算機(jī)輔助模擬軟件與計(jì)算機(jī)輔助制造軟件。技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與軟件

5、模擬是未來(lái)模具發(fā)展的趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具制造技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，模具設(shè)計(jì)制造向著現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化和專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲線切割技術(shù)和磨削及拋光加工技術(shù)等等，必將成為模具制造技術(shù)的主流。第二章 零件工藝性分析2.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)如下圖2-1所示，該零件為插片，材料為08F鋼的板材，厚度為1.5mm，大批量生產(chǎn)。圖2-1 插片2.2沖壓材料該沖壓件的材料為08F鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼，塑性好，易成形，具有良好的可沖裁性能。其抗剪強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度。2.3工序性質(zhì)該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需沖孔和落料兩個(gè)基本工序即可。2.4結(jié)構(gòu)形狀工件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為一孔的類(lèi)長(zhǎng)方形，長(zhǎng)寬分別為20和5；

6、零件上下軸對(duì)稱(chēng)分布，零件中心為一邊長(zhǎng)3mm的方孔。2.5尺寸精度和粗糙度該工件只有沖孔個(gè)落料兩個(gè)工序，材料08F鋼為軟料鋼，在沖孔是應(yīng)有一定的凸凹模間隙。工件的尺寸全部為自由公差,可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁就能滿(mǎn)足要求，不需要采用精沖或修整等特殊沖裁方式。第三章 工藝方案制定3.1工藝方案根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔兩種。按其先后順序組合，可得如下幾種方案：（1）先沖孔，后落料，單工序沖壓；（2）沖孔落料，單件復(fù)合沖壓（3）沖孔落料級(jí)進(jìn)沖模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。3.2工藝方案的比較（1）單工序模：?jiǎn)喂ば蚰Ｊ侵钢挥幸粋€(gè)工位，只完成一道工序的沖模，它可分為沖裁模、彎曲模、拉

7、伸模、翻孔模和整形模等 。由于采用單工序模，模具制造簡(jiǎn)單，維修方便。但生產(chǎn)率低，工件精度低，不適合大批量生產(chǎn)。（2）級(jí)進(jìn)模：級(jí)進(jìn)模又叫連續(xù)模，壓力機(jī)的一次行程中，在模具的不同位置完成兩道或兩道以上的工序。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，但模具制復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩工作精度低。（3）復(fù)合模：壓力機(jī)的一次行程中，在模具的相同位置完成兩道或兩道以上的工序。采用復(fù)合模加工成形，生產(chǎn)率較高，工件精度高。但模具制造較復(fù)雜，調(diào)整維修較麻煩，使用壽命低。綜上所訴：由于此工件有落料有沖孔，單工序不易于實(shí)現(xiàn)，而工件精度要求不高，在沖孔和落料之間有足夠的距離，由于該工件較簡(jiǎn)單，復(fù)合模的制造不是很復(fù)雜，所以應(yīng)該

8、選擇容易實(shí)現(xiàn)且符合工件工藝條件的復(fù)合模。利用復(fù)合模能夠在模具的同一部位上同時(shí)完成制建的落料和沖孔工序，從而保證沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度和平整性、成產(chǎn)效率高，且適合于大批量成產(chǎn)。第四章 模具結(jié)構(gòu)的選擇4.1模具形式復(fù)合模又可分為正裝式和倒裝式。正裝式特點(diǎn)。工件和沖孔廢料都落在凹模孔，必須加以清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，因此操作不方便，也不安全，對(duì)多孔工件不宜采用，但沖出的工件表面比較平直。倒裝式特點(diǎn)。沖料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大，因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。經(jīng)分析決

9、定采用倒裝式復(fù)合模。4.2送料方式送料裝置有手動(dòng)送料和自動(dòng)送料兩種；自動(dòng)送料裝置是獨(dú)立完整的控制機(jī)構(gòu)，在一定時(shí)間內(nèi)不需要人工進(jìn)行操作而自動(dòng)完成沖壓工作適合零件的大批量生產(chǎn)。4.3卸料及出件方式因?yàn)闂l料厚度不是很厚，可采用彈性卸料裝置；由于固定卸料方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但調(diào)整不太方便，廢料切刀裝置適合尺寸大、厚度大的條料，而彈性卸料裝置既能起卸料作用，所得工件質(zhì)量較好；故綜合考慮選擇彈性卸料裝置比較合適，采用彈性卸料版。該模具采用倒裝式復(fù)合模，其推件裝置一般是剛性的，由打桿、推板、連接桿和推件塊組成；由于剛性推件裝置的推件力大，工作可靠，適合條料較厚的條料。該推件裝置是安裝在上模座上，把工件向下從凹模內(nèi)推

10、出，故為下出件方式。4.4定位方式定位方式分為橫向和縱向兩種，橫向定位只能保證條料有正確的送進(jìn)方向，而縱向定位能控制條料一次送進(jìn)步距，可保證縱向搭邊值，故選擇縱向定位方式，選擇彈頂式擋料銷(xiāo)縱向定位，安裝在復(fù)合模的彈壓卸料板上，工作可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)，工作很方便。4.5導(dǎo)向方式導(dǎo)向裝置有許多，分為導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置、導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置和滾珠式導(dǎo)向裝置；如用導(dǎo)板導(dǎo)向，則在模具上安裝不方便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以也不采用；針對(duì)這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且零件在壓力機(jī)上的安裝比較簡(jiǎn)單

11、，操作又方便，還可降低成本。第五章 排樣設(shè)計(jì)5.1排樣方式排樣方法很多，有直排、斜排、直對(duì)排、混合排、多排和沖裁搭邊。對(duì)于簡(jiǎn)單幾何形狀，如矩形的沖件宜采用直排排樣形式。有搭邊的排樣。此種排樣方式是沿沖件全部外形沖裁，在沖裁周邊都留有搭邊，因此材料的利用率低，但沖件的尺寸完全有沖模來(lái)保證，因此精度高，模具壽命也高，生產(chǎn)中絕大多數(shù)沖裁件都是采用這種有廢料排樣。a.搭邊。查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)確定搭邊值a，a1。當(dāng)t=1.5mm時(shí)，則a=1.8,a1=1.5。表5-1 最小工藝搭邊值材料厚度 t圓件r>2t的圓角矩形件邊長(zhǎng)l50矩形件邊長(zhǎng)l50或r2taa1aa1aa11.21.61.21.

12、01.81.52.01.8b.條料寬度。采用無(wú)測(cè)壓裝置。所以 B=D+2a+C （5-1）式中 D條料的寬度（mm）；C導(dǎo)尺與最寬條料之間的最小間隙（mm）； a側(cè)面搭邊（mm）查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表得C=0.5mm。所以 B=（20+2×1.8+0.5）=24.1（mm） 表5-2最小雙面導(dǎo)料間隙C材料厚度t板料厚度 t1>12>23>340.10.20.40.6>1002000.20.30.50.7>2003000.30.40.60.8C.有搭邊排樣圖，如下圖5-3；圖5-3 有搭邊排樣5.3步距S S=(5+1.5)mm=6.5mm。 （5-2

13、）5.4 材料利用率=×100% （5-3）式中 n板料上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量； F1一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，; L條料長(zhǎng)度，； A條料寬度，。 查沖壓模具設(shè)計(jì)快速手冊(cè) 條料規(guī)格為600×1200×1.5所以材料利用率為： =×100% = =47.4% 第六章 壓力中心的確定刃口的計(jì)算6.1壓力中心的確定通過(guò)壓力中心計(jì)算公式 （6-1） （6-2）計(jì)算得出： 壓力中心如圖6-1所示： 圖6-1 插片壓力中心圖6.2刃口尺寸的計(jì)算6.2.1沖裁剪的結(jié)構(gòu)分析如上圖6-1所示，外形長(zhǎng)度20和寬度為5屬于落料件，內(nèi)形3屬于沖方型件，工件的尺寸全部為自由公差，即公差

14、等級(jí)IT14。6.2.2刃口計(jì)算原則a. 落料 落料件光面尺寸與凹模尺寸基本一致，故應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)；又因落料件的尺寸會(huì)隨凹模尺寸的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，則落料凹模尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽?，則按凹?；境叽鐪p去最小初始間隙。b. 沖孔 沖孔件光面的孔徑與凸模尺寸基本一致，故應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會(huì)隨凸模尺寸的磨損而減小，故沖孔凸模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。而沖孔凹模基本尺寸則按凸?；境叽缂由献钚〕跏奸g隙。6.2.3落料凸凹模刃口計(jì)算1. 外形長(zhǎng)度為20的刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7

15、計(jì)算。查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)制造公差表得和附表I標(biāo)注公差值得： 校核間隙：>說(shuō)明所取的凸凹模公差不能滿(mǎn)足條件，但相差不大，可調(diào)整如下： （6-3） （6-4）將已知的數(shù)據(jù)和查表的數(shù)據(jù)代入以下公式中，即得： （6-5） （6-6）2. 外形長(zhǎng)度為2的刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7計(jì)算。查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)制造公差表得： 校核間隙：<說(shuō)明所取的凸、凹模公差滿(mǎn)足條件：將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式，即得 3.尺寸為5的矩形凹模刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7計(jì)算。查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)制造公差表得： 校核間隙：說(shuō)明所取的凸、凹模公差滿(mǎn)足條件，將已知和查表的數(shù)

16、據(jù)代入公式，即得： （6-7） (6-8)4.尺寸為6的矩形凹模刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7計(jì)算。查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)制造公差表得： 校核間隙：說(shuō)明所取的凸、凹模公差滿(mǎn)足條件，將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式，即得： （6-9） 6-10)式中 落料凹模刃口尺寸，mm； 落料凸模刃口尺寸，mm； 凸模刃口尺寸制造偏差，mm； 凹模刃口尺寸制造偏差，mm； 凸凹模最小初始雙面間隙，mm； 凸凹模最大初始雙面間隙，mm； 沖裁件制造公差。6.2.4凸模刃口計(jì)算1.內(nèi)形邊長(zhǎng)3mm的刃口，其凸凹模的公差等級(jí)分別按IT6和IT7計(jì)算。查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)制造公差表得： 校核間隙：說(shuō)明所

17、取的凸、凹模公差滿(mǎn)足條件，將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式，即得 (6-11) 6-12)式中 落料凹模刃口尺寸，mm； 落料凸模刃口尺寸，mm；圖6-2 外形62 的矩形凹模示意圖第七章 沖裁力的計(jì)算與壓力機(jī)的選擇7.1沖裁力沖裁力就是凸模對(duì)條料施加的壓力；通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。7.2沖裁力的計(jì)算沖裁力F一般按下式計(jì)算： (7-1)式中 F沖裁力，N； L沖裁周邊長(zhǎng)度，mm； t材料厚度，mm； 材料抗剪強(qiáng)度，MPa，取490MPa； K系數(shù)，一般取K =1.3。由題意，L=50mm 7.3卸料力卸料力是將箍在凸模上的材料卸下所需的力，即： (7

18、-2)式中 Fx卸料力系數(shù)，一般取0.05。7.4推件力推件力是落料件順著沖裁方向從凹?？淄瞥鏊璧牧?，即： (7-3)式中 推件力系數(shù)，一般取0.055； n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)，。查沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)得 所以，n取8則7.5頂件力頂件力是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模孔所需的力，即：Fk=KeF=0.06×47.775×103 (7-4)式中 Ke頂件力系數(shù)，一般取0.06；7.6壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力須大于或等于沖壓力。計(jì)算總沖壓力，原則上只計(jì)算同時(shí)發(fā)生的力，并根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待。由于該零件采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，所以： Fz=F+Fk+ (7-5) Fz=F+Fk+=47.775+2.389+2.866+21.021×103=47.0515×103N 7.7壓力機(jī)的選擇因?yàn)?，即公稱(chēng)壓力不是很大，故可選公稱(chēng)壓力相對(duì)中等類(lèi)型的壓力機(jī)，可查簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-32如下： 表7-1 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)型 號(hào)J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63J23-1