軸承蓋沖壓課程設(shè)計

1、學(xué)號_0910121059_ 課程設(shè)計 課題軸承蓋沖壓工藝設(shè)計學(xué)生姓名萬偉系別機械工程系專業(yè)班級材料成型及控制工程(1班指導(dǎo)教師劉建二0 一二年六月目錄軸承蓋沖壓工藝設(shè)計摘要本次課程設(shè)計的是軸承蓋沖壓設(shè)計,在該次軸承蓋沖壓設(shè)計中,綜合運用和鞏固沖壓工藝以及有關(guān)課程的基本理論和專業(yè)知識,有了對沖壓工藝設(shè)計的實質(zhì)性的認(rèn)識,為以后做畢業(yè)設(shè)計和世紀(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。在此設(shè)計過程中學(xué)習(xí)并掌握了沖壓工藝的設(shè)計過程和計算方法,培養(yǎng)了自己能夠正確設(shè)計思想、計算、分析問題和解決問題的能力,如掌握了運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等基本技能。本次設(shè)計大致按以下步驟設(shè)計:零件的工藝性分析,生產(chǎn)方案的制定,確

2、定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式,排樣設(shè)計,壓力中心計算,沖壓工藝力計算以及沖壓設(shè)備的選擇。本次設(shè)計中,沖裁件按照IT14級計算,圖、凹模按照IT7級計算,沖裁件的剪斷面的,由于軸承蓋要大批量生產(chǎn),故采用級進(jìn)模自動送料方式生產(chǎn),粗糙度可以選擇a R=12.5m卸料方式采用彈壓卸料裝置,出件方式采用向下出件,橫向定位采用測壓裝置,縱向定位采用導(dǎo)正銷,導(dǎo)向方式采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置中角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式,排樣方式采用多排,壓力中心位于(0,8437,沖壓設(shè)備選擇型號為J23-63開式雙柱可傾壓力機。.本設(shè)計中還存在著一些不足,在采用級進(jìn)模沖裁時,多排沖裁時,當(dāng)沖裁完一邊時需將條料翻轉(zhuǎn)180°在進(jìn)行沖裁,

3、也就意味著要重新定位送進(jìn)。關(guān)鍵詞:沖壓;軸承蓋;級進(jìn)模;沖孔;落料;排樣;沖壓力第一章概述1.1沖壓的概念沖壓就是利用沖壓模具(凸模與凹模及結(jié)構(gòu)附件安裝在壓力機(例如:沖床、油壓機等設(shè)備或其他相關(guān)設(shè)備上,對材料(在常溫下施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得一定的形狀和尺寸零件的一種加工方法。沖壓加工的三要素是合理的沖壓工藝、先進(jìn)的模具和高效的沖壓設(shè)備。沖壓加工的三要素是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素,是不可分割的,先進(jìn)的模具是有配備先進(jìn)的壓力機和優(yōu)質(zhì)的材料,才能充分發(fā)揮作用,做出一流產(chǎn)品,取得高的經(jīng)濟效益。1.2沖壓工序的分類沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為分離工序與成形工序兩大類,

4、每一類中又包括許多不同的工序。如沖裁方面的工序、彎曲方面的工序、拉深方面的工序、成形方面的工序等,統(tǒng)稱為基本工序。分離工序是指沖壓成型時,變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過強度極限b,使材料產(chǎn)生斷裂而產(chǎn)生分離,從而成形零件。分離工序主要有裁剪和沖裁等。成形工序是指沖壓成形時,變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過屈服強度s,但未達(dá)到強度極限b,使材料產(chǎn)生塑性變形,從而成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。上述兩類基本工序當(dāng)大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品時,僅靠這些工序,是滿足不了生產(chǎn)需要的,還得采用組合形式的工序,就是把兩個或者兩個以上的單獨基本工序組合起來靈活運用,進(jìn)行設(shè)計。1.3沖壓工藝的特點及應(yīng)用沖壓生產(chǎn)過程的主要特點如下

5、:(1依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工,便于實現(xiàn)自動化,生產(chǎn)效率高,操作簡便。(2沖壓所獲得的零件一般無需要進(jìn)行切削加工,故節(jié)約能源和原材料。(3沖壓所用原材料的表面質(zhì)量好,且沖件尺寸公差由沖模保證,故沖壓產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定。(4沖壓產(chǎn)品壁薄、質(zhì)量輕、剛度好,可以加工形狀復(fù)雜的零件。沖壓與其他加工方法相比,具有獨到的特點,所以在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛,如汽車、拖拉機、電器儀表、電子、國防以及日用品中隨處可見冷沖壓產(chǎn)品,如不銹鋼飯盒,搪瓷盆,高壓鍋,汽車覆蓋件,冰箱門板,電子電器上的金屬零件,槍炮彈殼等。1.4沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向目前,我國的沖壓技術(shù)、沖壓模具與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還

6、是有一定差距的,主要表現(xiàn)在我國的沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝落后、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低、模具設(shè)計方法和手段與模具制造工藝及設(shè)備落后、模具專業(yè)化水平低等。結(jié)果導(dǎo)致我國模具在壽命效率、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。隨著我國計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展,沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)由手工設(shè)計、依靠人得經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)轉(zhuǎn)向以計算機輔助設(shè)計(CAD或三維軟件、數(shù)控加工(CNC的計算機輔助設(shè)計與制造(三維造型/CAM技術(shù)轉(zhuǎn)變。計算機輔助設(shè)計軟件與模具設(shè)計和制造技術(shù)相結(jié)合的模具設(shè)計一迅速發(fā)展,目前,我國已有相當(dāng)多的廠家普及了計算機繪圖。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去十年得到了

7、迅速的發(fā)展,但未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括:(1提高模具的設(shè)計制造水平,使其朝著大型化、精密化、復(fù)雜化、長壽命化發(fā)展。(2在模具設(shè)計制造中更加普及和應(yīng)用國產(chǎn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)。(3發(fā)展快速制造成形和快速制造模具的技術(shù)。(4提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化的使用率。(5研究和發(fā)展優(yōu)質(zhì)的模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)。(6研究和開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備。(7研究和普及模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。(8研究和開發(fā)新的成形工藝和模具。1.5軸承蓋的作用端蓋作為一非常重要的機械零件之一,用途十分廣泛。該零件的主要工作表面為左右端面以及左端面的外圓表面,一般作用:(1軸承外圈的軸

8、向定位;(2防塵和密封,除本身可以防塵和密封外,也常和密封件配合以表達(dá)到密封的作用;(3位于車床電動機和主軸箱之間的端蓋,主要起傳送扭矩和緩沖吸震的作用,使主軸箱的轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。第二章 零件的工藝性分析沖裁件的工藝性分析是指沖裁件的材料、形狀、尺寸精度方面是否適應(yīng)沖裁加工的工藝要求。影響沖裁件的工藝性的因素很多,從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮,主要有以下幾個方面。 2.1 設(shè)計任務(wù)書 從圖2-1可以看出,所沖壓的零件名稱為軸承蓋,材料為Q235鋼,料厚為3mm,大批量生產(chǎn)。2.2 零件材料由上圖分析可知:Q235鋼為普通碳素鋼,具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工型性,主要用于制作沖擊件、緊固件,例如:軸承蓋

9、、墊片、墊圈等零件。適合沖裁加工。 2.3零件結(jié)構(gòu)形狀沖裁間件的精度一般不高于IT11級,最高可達(dá)IT8IT10級,沖孔比落料的精度約高一級。表2-1是沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟精度。由表中數(shù)據(jù)可知由于沒有給出設(shè)計公差,則設(shè)計時可按IT14級選取公差值。材料厚度t/mm基本尺寸/mm336 6101018185001 IT12IT13IT1112 IT14IT12IT13IT11 23 IT14IT12IT1335- IT14IT12IT13圖2-1 軸承蓋示意圖表2-1 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟精度附表是沖裁件公差與配合。由于里料厚t =3mm ,零件的最大尺寸為58mm ,則標(biāo)注+、mm

10、 2252.00+,由表2-2中心圓孔與分布小圓孔間的孔心距標(biāo)注為mm 15.024±。 料厚/mm普通沖模高級沖模 孔距尺寸/mm 孔距尺寸/mm <5050150 150300 <50 50150 150300 <1 ±0.10 ±0.15 ±0.20 ±0.03 ±0.05 ±0.08 12 ±0.12 ±0.20 ±0.30 ±0.04 ±0.06 ±0.10 24 ±0.15 ±0.25 ±0.35 

11、7;0.06 ±0.08 ±0.12 46±0.20±0.30±0.40±0.08±0.10±0.15零件圖正沖孔粗糙度也無要求,由表2-3可知沖裁件的剪斷面的粗糙度可以選擇a R =12.5m 。材料厚度t/mm 1 12 23 34 45 剪斷面表面粗糙度a R /m 3.26.312.52550表2-3 一般沖裁件的剪斷面表面粗糙度表2-2 沖裁件中中心距公差第三章零件生產(chǎn)方案的制定及模具結(jié)構(gòu)的確定3.1生產(chǎn)方案的制定由零件圖可分析出該工件包括沖孔、落料兩個基本工序,可有以下三種工藝方案:方案一:先落料,后沖

12、孔,采用單工序模生產(chǎn);方案二:落料沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn);方案三:沖孔落料級進(jìn)沖壓,采用級進(jìn)模生產(chǎn)。模具種類比較項目單工序模級進(jìn)模復(fù)合模無導(dǎo)向有導(dǎo)向零件公差等級低一般可達(dá)IT13IT10級可達(dá)IT10IT8級特點尺寸不受限制,厚度不受控制中小型,尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm,可加工復(fù)雜零件形狀與尺寸受模具與強度限制,尺寸可以極大,厚度可達(dá)3mm零件平面度低一般中小型不平直,高質(zhì)量制作需較平由于壓料沖件的同時得到了較平。制作平直度好,具有良好的剪切面生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料,自動排除制件,生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?必須手動或機械排除,生產(chǎn)效率低安全性不安全,需采取安全措

13、施比較安全不安全,需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時,比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜時,比級進(jìn)模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖裁件的生產(chǎn)大批量小型沖裁件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜,精度要求較高,平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)多排沖樣法的應(yīng)用不采用很少采用沖件尺寸小時應(yīng)用較多很少采用結(jié)合表3-1綜合分析可得:方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,制造周期短,制造簡單,但需要兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具,制件精度和生產(chǎn)效率都較高,且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高,板料的定位精度比方案三低,

14、模具輪廓尺寸較小。但工件沖壓后成品件留在模具上,在清理模具上的物料時會影響沖壓速度,操作不方便。方案三只需一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,精度也能滿足要求,模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復(fù)合模低。表3-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點的比較綜上可知選擇方案三采用級進(jìn)模生產(chǎn)是最佳選擇。3.2模具結(jié)構(gòu)的確定由于生產(chǎn)方案選擇使用級進(jìn)模,沖裁零件為大批量生產(chǎn),為滿足生產(chǎn)要求,提高效率,故采用自動送料方式。通常,卸料是指把沖裁件或者廢料從凸模上卸下來。其卸料方式固定卸料板卸料、彈壓卸料方式。固定卸料板卸料與彈壓卸料方式對比如下:固定卸料板方式,常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起

15、卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大,單邊間隙取(0.20.5t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用,卸料力小,主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用,沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇(0.10.2t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時,二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。對于料厚為3mm的沖裁零件,且無卸料力,由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便,操作

16、者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動態(tài),且彈性卸料板對工件施加的是柔性力,故可采用彈壓卸料方式。因采用級進(jìn)模生產(chǎn),故采用向下落料出件。(1條料橫向定位方案一:采用導(dǎo)料板,在固定卸料式?jīng)_模和級進(jìn)沖裁模中,條料的橫向定位采用導(dǎo)料板。方案二:采用導(dǎo)料銷,在復(fù)合沖裁模上通常采用導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料,使用的優(yōu)點是對條料的寬度沒有嚴(yán)格要求,且可以使用邊角料。方案三:采用測壓裝置,在一側(cè)導(dǎo)料板上裝有兩個橫向彈頂元件,組成測壓裝置。在級進(jìn)模上設(shè)置測壓裝置后將迫使條料在送進(jìn)時,始終緊貼基準(zhǔn)導(dǎo)料板,可減小送料誤差,提高工件的內(nèi)形與外形的位置尺寸精度。由上述三種方案進(jìn)行對比可知,選用方案三采用測壓裝置為最佳。(2條料縱向定位方

17、案一:采用固定擋料銷,固定擋料銷主要用于落料模與順裝復(fù)合模上,在23個工位的簡單級進(jìn)模上有時也選用。方案二:活動擋料銷,它是一種可以伸縮的擋料銷,其通常安裝在倒裝落料?；蛘邚?fù)合模的彈壓卸料板上。方案三:導(dǎo)正銷,導(dǎo)正就是用裝于上模的導(dǎo)正銷插入條料上的導(dǎo)料孔,以矯正條料的位置,保持凸模、凹模和工序件三者之間具有正確的相對位置。當(dāng)內(nèi)形與外形的位置精度要求較高時,可設(shè)置導(dǎo)料銷提高定距精度,其可以用于級進(jìn)模上對條料工藝孔的導(dǎo)正。由以上三種方案綜合分析可選得方案三導(dǎo)正銷為最佳。方案一:導(dǎo)板式導(dǎo)向,導(dǎo)板導(dǎo)向裝置分為固定導(dǎo)板和彈壓導(dǎo)板兩種。方案二:導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置,1采用中間導(dǎo)柱模架,導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對

18、稱中心線上,兩個導(dǎo)柱的直徑不同,可避免上模與下模裝錯而發(fā)生啃模事件。適用于單工序模和工位少的級進(jìn)模。2采用后側(cè)導(dǎo)柱模架,導(dǎo)柱分布在模座的后側(cè),且直徑相同。其優(yōu)點是工作面敞開,適用大件邊緣沖裁。其缺點是剛性與安全性最差,工作不夠穩(wěn)定,常用于小型沖模。3采用對角導(dǎo)柱模架,導(dǎo)柱分布在舉行凹模的對角線上,既可以橫向送料,又可以縱向送料。適用于各種沖裁模使用,特別適于級進(jìn)模沖裁模使用。為避免上、下模的方向裝錯,兩導(dǎo)柱直徑制成一大一小。4采用四導(dǎo)柱模架,4個導(dǎo)柱分布在矩形凹模的兩對角線上。模架剛性好,導(dǎo)向非常平穩(wěn),但價格較高。一般用于大型沖模和要求模具剛性與精度很高的精密沖裁模,以及同時要求模具壽命很高的

19、多工位自動級進(jìn)模。方案三:滾珠導(dǎo)向,是一種無間隙導(dǎo)向,精度高,壽命長,適用于精密沖裁模、硬質(zhì)合金模、高速沖模以及其它精密模具上。由于生產(chǎn)的沖裁零件使用級進(jìn)模沖裁,大批量生產(chǎn),結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式,為提高模具壽命和工件質(zhì)量,且該沖裁屬于普通沖裁,并考慮到經(jīng)濟原則,故選用方案二中對角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。第四章 沖壓工藝設(shè)計計算4.1排樣設(shè)計沖裁件在條料、帶料或者板料上的布置方法叫做排樣。排樣是沖裁模設(shè)計中的一項極其重要的工作。排樣方案對材料利用率、沖裁件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等都有重要影響。根據(jù)材料的合理利用情況,條料排樣方法可分為:方案一:有廢料排樣 沿沖件外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊

20、。沖件尺寸完全由沖模來保證,因此沖件精度高,模具壽命高,但材料利用率低。方案二:少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響,沖件質(zhì)量差,模具壽命較方案一低,但材料利用率稍高,沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三:無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些,但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較,綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量,該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下來的工藝廢料叫做搭邊。搭邊有兩個作用:一是補償了定位誤差和剪板誤差,確保沖出合格零件;二是可以增加條料剛度,方便條料送進(jìn),提高勞動生產(chǎn)率。料厚t/mm 人工

21、送料自動送料圓形非圓形反復(fù)送料a1aa1aa1aa1a1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 2.5 2 >1221.52.523.52.532圖4-1 沖裁件直排示意圖表4-1 合理的搭邊值確定>23 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3.5 3 >34 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 >45 4 3 5 4 6 5 5 4 >5654657665由圖4-1和表4-1可知,由于料厚t =3mm 選擇的自動送料,故取搭邊值a =3.5mm ,1a =3mm 。(2步距的確定步距是指沖壓過程中條料每次向前送進(jìn)的距離,其值為排樣時沿送進(jìn)方向兩相鄰毛坯之間的最

22、小距離值。步距可定義為1a D S += (4-1 式中 S 沖裁步距理論公差為±0,mm ;D 沿條料送進(jìn)方向,毛坯外形輪廓的最大寬度值,mm ; 1a 沿送進(jìn)方向的搭邊值,mm ; 則由上式得:步距1a L S +=58+3=61mm (3條料的規(guī)格1條料的寬度的確定:有測壓裝置的模具,條料能始終沿基準(zhǔn)導(dǎo)料送料,條料寬度B 按下列公式計算 條料寬度:(0m a x 02-+=a D B(4-2導(dǎo)料板間距離:Z a D Z B A +=+=2m a x (4-3式中,0-B 條料寬度,mm ;max D 為沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ; a 搭邊值,mm ;條料寬度偏差,

23、mm ,其值可查下列表4-2;Z 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙,mm ,其最小值見表4-3.條料寬度B/mm材料厚度t /mm01 12 23 35 050 0.4 0.5 0.7 0.9 50100 0.5 0.6 0.8 1.0 100150 0.6 0.7 0.9 1.1 150220 0.7 0.8 1.0 1.2 2203000.80.91.11.3查上表數(shù)據(jù)可得條料寬度偏差=0.8mm ,導(dǎo)料板與最寬條料件的最小間隙Z=5mm ,故條料寬度為:表4-2 條料寬度偏差(0m a x 02-+=a D B mm 655.32580材料厚度t /mm無測壓裝置有測壓裝置 條料寬度B/mm條

24、料寬度B/mm 100以下100200 200300100以下100以上00.5 0.5 0.5 1 5 8 0.51 0.5 0.5 1 5 8 12 0.5 1 1 5 8 23 0.5 1 1 5 8 34 0.5 1 1 5 8 450.51158查表4-2數(shù)據(jù)可得有測壓裝置時導(dǎo)料板與最寬條料件的最小間隙Z=5mm ,導(dǎo)料板間距離:mm 7055.32582max =+=+=+=Z a D Z B A 2條料的長度L 可根據(jù)確定:a a n nD L 21(1+-+= (4-4 式中,L 條料的長度,mm ;n 一根條料上可沖裁零件的個數(shù),個;D 沖裁件的最大尺寸,mm ;由于沖裁件的

25、個數(shù)未知,可假設(shè)一根條料班上可沖裁零件個數(shù)為30個,則條料的長度為a a n nD L 21(1+-+= (4材料利用率計算沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率,它是衡量合理利用材料的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。一個步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示: (4-5式中, 0A 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積,2mm ; B 條料寬度,mm ; S 步距,mm 。其中計算實際面積0A 的公式如下:(22212max 0341d d D A -= (4-6表4-3 導(dǎo)料板與最寬條料件的最小間隙Z 5.3231-305830+=(mm 1834=%1000=BSA 式中,1d 沖裁件中沖孔小圓直徑,mm ;2

26、d 沖裁件中沖孔中心圓直徑,mm ; 則可知一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積為由上式可得一個步距內(nèi)的材料利用率若考慮到料頭、料尾和邊余料的消耗,則一張板料(或帶料、條料上總的材料利用率總為(4-7式中, n 一一張板料(或帶料、條料上的沖裁件總數(shù)目; 1A 一個沖裁件的實際面積,mm 2; B 板料(或帶料、條料寬度,mm ; L 板料(或帶料、條料長度,mm 。這里一個沖裁件的實際面積即等于個步距內(nèi)沖裁件的實際面積201mm 23.2214=A A則一張板料(或帶料、條料上總的材料利用率總為 (5詳細(xì)排樣圖%84.55%100616523=-=(22212max 0341d d D A -=圖4-

27、2 直排詳細(xì)排樣圖%1001=BLnA總% 由上圖4-1和表4-1可知,由于選擇的自動送料,故取搭邊值 3.5mm a =,1a =3mm 。 (2步距的確定由式(4-1可計算出步距:mm 613581=+=+=a D S (3條料的規(guī)格1條料的寬度的確定:有測壓裝置的模具,條料能始終沿基準(zhǔn)導(dǎo)料送料,條料寬度B 按下式計算:(4-8 式中,0-B 條料寬度,mm ; m a x D 沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ; R 沖裁件的半徑,mm ;a 搭邊值,mm ;條料寬度偏差,mm ,其值可查表4-2知mm 9.0=; 故由上式(4-8可得查表4-3可知導(dǎo)料板與最寬條料件的最小間隙Z =

28、8mm , 則導(dǎo)料板間距離:(4-9 式中,L 條料的長度,mm ;m a xD 沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ; 圖4-3 沖裁件多排示意圖35809.009.0-=+=(0max 0223(-+=a S D B 0max 0223(-+=a S D B aa n D n L 221211max +-+=n 一根條料上可沖裁零件的個數(shù),個;1a 、a 為搭邊值,mm ,查表4-1可取;,mm 3mm 5.31=a a由于沖裁件的個數(shù)未知,可假設(shè)一根條料班上可沖裁零件個數(shù)為30個,則條料的長度為 L :(4材料利用率計算由式(4-5可計算出一個步距內(nèi)的材料利用率,其中計算實際面積0A

29、的公式如下: (4-10 式中,max D 沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ;1d 沖裁件中沖孔小圓直徑,mm ; 2d 沖裁件中沖孔中心圓直徑,mm ; 則帶入數(shù)據(jù)可得:0A由式(4-5可得一個步距內(nèi)的材料利用率若考慮到料頭、料尾和邊余料的消耗,由式(4-7 可得一張條料上總的材料利用率總,其中201mm 23.2214=A A ,則 (5詳細(xì)排樣圖aa n D n L 221211max +-+=mm(22212max 03241d d D A -=222221=-=-=(d d D %61.61%10061.94983.11723.221430%1001=BL nA 總 圖4-2

30、直排詳細(xì)排樣圖比較項目 方案類型 一個步距內(nèi)材料利用率 條料的總利用率總條料面積/2mm 一塊條料可沖裁零件數(shù)/個直排 55.84% 55.72% 119210 30 多排61.61%59.37%111879.5930綜合對比直排和多排兩種方案下,在沖裁相同零件的同時,所用一塊條料的面積直排排樣是稍大于多排排樣,且無論是在一個步距內(nèi)材料利用率還是條料的總利用率都是多排排樣下稍微高于直排,但考慮到零件為大批量生產(chǎn)、凸凹模具的設(shè)計與制造和經(jīng)濟效益,排樣的最佳方法采用多排。 4.2 壓力中心的確定沖裁禮合力的作用點稱為沖模的壓力中心。設(shè)計沖裁模時,應(yīng)該使沖裁模的壓力中心與壓力機滑塊的中心想重合,即沖

31、裁模的模柄中心應(yīng)該與沖裁模的壓力中心一致,以保證沖裁模在壓力機上正常、平衡地進(jìn)行重制工作。若無法使壓力中心與滑塊中心線完全重合,則設(shè)計中考慮采取平衡偏心載荷的措施,但偏載力要控制在盡可能小的范圍內(nèi),且偏心距離不應(yīng)該超過沖裁模的模柄尺寸。沖裁形狀對稱時,其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的中心。多模壓力中心計算公式:(4-11(4-12式中,(n n y x y x y x ,2211、分別為每個孔的壓力中心坐標(biāo),n l l l 21、分別為各個空的周長,(00,y x 為壓力中心o 。由圖4-5可計算得:1o2o3o4o5ox0 312-3120 61 y24 -12 -12 0 0 l5.45.4

32、5.42258=+=ni i ni ii ni i ni ii nn n l y l l l l l l y l y l y l y l y l y 1 所以由式(4-7、(4-8可得:在決定模具刃口尺寸及其制造公差時,需考慮下述原則:(1落料制件尺寸由凹模尺寸決定,沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時,以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上;設(shè)計沖孔模時,一凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上。 (2考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損,設(shè)計落料模時,凹?；境叽鐟?yīng)取工件范圍內(nèi)的較小尺寸,設(shè)計沖孔模時,凸?；境叽鐟?yīng)取工件的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣,凸、凹模雖磨損到一定程度,仍能沖出合格零件。(3由于凸、凹

33、模均要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦,從而導(dǎo)致模具磨損,凸模越磨越小,凹模越磨越大,結(jié)果使模具間隙愈用愈大,因此在設(shè)計新模具是,凸、凹模間隙應(yīng)取最小合理間隙值。(4確定凸、凹模制造公差時,應(yīng)考慮到制件的精度要求。如果對凸、凹模刃口精度要求過高會使模具制造困難,增加成本,延長生產(chǎn)周期;如果精度要求過低,則生產(chǎn)出來的零件可能不合格,或使模具壽命下降。因為零件沒有標(biāo)注公差,則公差數(shù)值按IT14精度處理,沖模則可按IT6IT7精度來制造模具。圖4-5 壓力中心示意圖mml y l y l y l y l y外形mm 58074.0-由落料獲得,mm 2252.00+和mm 5.4330.00+由沖孔同時獲得。

34、且凹凸模均按IT7級加工制造,即采用普通沖裁模。凸模與凹模采用分別加工法,該法凹、凸模具有互換性,制造周期短,便于成批制造。 (1落料設(shè)工件的尺寸為0-D ,根據(jù)計算原則,落料時以凹模為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;講凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。(4-13 (4-14 (2沖孔設(shè)沖孔尺寸為+0d ,根據(jù)計算原則,沖孔時以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸,是凸模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最大極限尺寸;講凹模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 (4-15(4-16 (3孔心距孔心距尺寸標(biāo)注為±L ,當(dāng)工件上需要沖制多個

35、孔時,孔心距的尺寸精度由凹?？仔木啾ＷC。由于凹、凸模的刃口尺寸磨損不影響孔心距的變化,故凹模孔心距的解百納尺寸取在工件孔心距公差帶的中點上,按雙向?qū)ΨQ標(biāo)注偏差。(4-17式中, 落料凹、凸模尺寸,mm ;m a x D 落料件的最大極限尺寸,mm ; m i n d 沖孔件的最小極限尺寸,mm ; d L 凹?？仔木嗟某叽?公差d 取工件公差的1/4,即 ; m i nL 工件孔心距的最小極限尺寸; 沖裁件制造公差,mm ; m i n Z 最小初始雙面公差,mmd p 、凸、凹模的制造公差,mm ,可查附錄得出。x 系數(shù),為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸,應(yīng)試沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公

36、差帶的中間尺寸。x 的值在0.51之間,與沖裁件的精度等級有關(guān),可查表。 采用凸、凹模分開加工時,應(yīng)在圖樣上分別標(biāo)注凸、凹模刃口尺寸與制造公差,為了保證間隙值,應(yīng)滿足下列公式:m i nm a x Z Z d p -+ (4-17 如果驗算不符合上式,出現(xiàn)min max Z Z d p ->+的情況,當(dāng)大得不多時,可適當(dāng)調(diào)整以滿足上述條件,這時凸、凹模的公差直接按公式(min max 4.0Z Z p -=和(min max 4.0Z Z d -=確定。(dx D D d +-=0max(0min max0min ppZ x D Z DD dp-=-=(0min px d d p -+=

37、(dd Z x d Z d d p d +=+=0min min 0min p d p d d d D D 、8222min min ± +=± +=L L L d d 4=d 基本尺寸/mm凸模極限下偏差 凹模極限上偏差d 18 0.0200.020 1830 0.025 3080 0.030 80120 0.025 0.035 120180 0.030 0.040 180260 0.045 260360 0.035 0.050 360500 0.040 0.060 >5000.050 0.070材料的厚度/mm 非圓形 圓形10.750.50.750.5工件公差/

38、mm<1 0.16 0.170.35 0.36 <0.16 0.16 12 0.20 0.210.41 0.42 <0.20 0.20 24 0.24 0.250.44 0.50 <0.24 0.24 >40.300.310.590.60<0.300.30料厚t =3mm ,結(jié)合式(4-9(4-13以及表4-4、表4-5、附表數(shù)據(jù)可得:1落料:mm 640.0max =Z mm 460.0min =Z mm 020.0=p mm 030.0=d 5.0=x 校核間隙:(m i n2沖孔:沖mm 22孔mm 640.0max =Z mm 460.0min =Z

39、 mm 020.0=p mm 025.0=d 5.0=x校核間隙:(m i n020.00min -=+=+=p x d d p .00025.000min +=+=+=d Z d d p d 沖直徑為mm 5.43孔表4-5 系數(shù)x p(mm020.00min -=-=-=pZ D D d p mm 640.0max =Z mm 460.0min =Z mm 020.0=p mm 020.0=d 5.0=x校核間隙:(m i n020.00min -=+=+=p x d d p .00020.000min +=+=+=d Z d d p d 3凹?？仔木喑叽?mm 02.02482min &

40、#177;=± +=L L d 圖4-6 落料刃口尺寸與公差 圖4-7 沖孔(22刃口尺寸與公差 圖4-8 沖孔(4.5刃口尺寸與公差4.4 沖壓工藝力計算沖裁時,凸模給材料施加壓力,同時,材料也對凸模產(chǎn)生反作用力,通常我們把這種反作用力稱為抗力。材料對凸模的最大抗力就是沖財力,它是選擇壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一,為了正確選擇壓力機和設(shè)計模具,就必須計算沖裁力。用一般平刃沖裁時,其沖裁力F 一般按下列公式計算:b KLt F = (4-18 式中,F 沖裁力,N ;L 沖裁周邊長度,mm ; t 材料厚度,mm ;b 材料剪切強度,MPa ;K 安全系數(shù)。系數(shù)K 是考慮到實際生產(chǎn)

41、中,模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù),一般取3.1=K 。 材料名稱牌號 材料狀態(tài)力學(xué)性能抗剪強度MPa /抗拉強度a /MP b 屈服點MPa /s 伸長率 %/普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195 未退火 255314 315390 195 2833 Q235 303372 375460 235 2631 Q275 392490 490610 275 1520 碳素結(jié)構(gòu)鋼08F 退火 230310 275380 180 2730 08260360 215410 200 27 20 280400 355500 250 24 35 400520 490

42、635 320 19 4544056053068536015查上表可得MPa 372303b =,故取最大值372MPa 。又因為卸下包在凸模上材料所需的力叫卸料力,其計算公式為F K F X X = (4-19 (2推件力順著沖裁方向推出卡在凹模里的材料所需要的力叫做推件力,其計算公式為4-6 沖壓常用黑色金屬材料(部分的力學(xué)性能F nK F X T = (4-20 (3頂件力逆著沖裁件方向頂出卡在凹模里的材料所需要的力一般叫做頂件力,其計算公式為 F K F D D = (4-21 式中,D T X K K K 、分別為卸料;力、推件力、頂件力系數(shù),見下表(4-7; n 同時梗塞在凹模內(nèi)的

43、工件(或廢料數(shù); t h n /= h 凹模洞口的直壁高度,mm ; t 材料厚度,mm 。料厚mm /tX KT KD K鋼0.1 0.0650.075 0.1 0.14 0.10.50.0450.055 0.063 0.08 0.52.5 0.040.05 0.055 0.06 2.56.5 0.030.04 0.045 0.05 >6.50.020.03 0.0250.03鉛、鋁合金 0.0250.08 0.030.07 純銅、黃銅0.020.060.030.09材料厚度mm /t刃口高度mm /h<0.5 40.51.0 5 1.02.5 62.56.0 8>6.08

44、由于采用級進(jìn)模剛性卸料裝置、下出料方式,故不需要計算頂件力,查表可知取 故推料力:壓力機的公稱壓力壓F 必須大于或等于總沖壓力Z F ,即所以 N 5.483687=Z F F 壓 表4-7 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)表4-8 凹?？卓谛问郊爸饕獏?shù)3045.0=n K T ,4.4 沖壓設(shè)備的選擇因為N 5.483687=Z F F 壓,即公稱壓力不是很大,故可選公稱壓力相對中等類型的壓力機,可查下表:表4-9 開式雙柱可傾壓力機主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù) 型 號J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-40 J23-63 J23-100 公稱力/KN 63 100 1

45、60 250 400 630 1000 滑塊行程/mm 35 45 65 100 130 130 130 滑塊行程次數(shù)/1min .-n 170 145 120 105 45 50 38 最大閉合高度/mm 150 180 220 270 330 360 480 最大裝模高度/mm 120 145 180 220 265 280 380 連桿調(diào)節(jié)長度/mm 30 35 45 55 65 80 100 工作臺尺寸/mm 前后 200 240 300 370 460 480 710 左右 310 370 450 560 700 710 1080 墊板尺寸/mm 厚度 30 35 40 50 65

46、80 100 孔徑 140 170 210 200 220 250 250 模柄孔尺寸/mm直徑 30 30 40 40 50 50 60 深度50 55 60 60 70 80 75 最大傾斜角度/(°45353530303030查表可選得,開式雙柱可傾壓力機: 型號為J23-63, 公稱力630KN , 滑塊行程130mm ,滑塊行程次數(shù)501min .-n , 最大閉合高度360mm , 最大裝模高度280mm , 連桿調(diào)節(jié)長度80mm , 工作臺尺寸前后480mm , 工作臺左右尺寸710mm , 墊板厚度尺寸80mm , 墊板尺寸孔徑250mm , 模柄孔尺寸直徑50mm

47、, 模柄孔尺寸深度80mm , 最大傾斜角度30°?？偨Y(jié)在組內(nèi)其他同學(xué)的共同協(xié)作下,經(jīng)過多天的努力,終于完成了本次課程設(shè)計的任務(wù)。本次設(shè)計是對大批量生產(chǎn)軸承蓋沖孔落料模,經(jīng)過本次設(shè)計,使我對模具設(shè)計有了更多的了解和認(rèn)識。在設(shè)計過程中,運用了本學(xué)期以及以前學(xué)過的相關(guān)知識,逐步提高了我們的理論水平、構(gòu)思能力、團隊協(xié)作能力,提高了自己分析問題和解決問題的能力。此次設(shè)計的這段時間里,我收獲頗多,現(xiàn)總結(jié)如下:(1讓我懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際,又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決,它更是自己綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛煉獨立思考的能力;(2在設(shè)計過程中,自己

48、可以將所學(xué)的理論知識運用到設(shè)計中,不僅能加深對專業(yè)理論知識的理解,而且能豐富和發(fā)展書本上的理論知識,使之轉(zhuǎn)化成更高層次的經(jīng)驗、技能和技巧。(3在本次設(shè)計時,要求計算機繪出簡單的圖(如刃口尺寸圖,從而對AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展,對WORD等各種文字處理工具有了更為熟練的操作,而模具CAD技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢,電腦終將成為設(shè)計的必備工具,這對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義。綜合運用好這些課程,加之我們平時的知識積累和老師的極大的幫助和指導(dǎo),為這次畢業(yè)設(shè)計提供了非常有利的保障。因本人設(shè)計水平有限,設(shè)計中必然有許多不足之處,還望老師批評指正。參考文獻(xiàn) 1翁其金，徐新成.沖壓工藝

49、及沖模設(shè)計M.北京：機械夠工業(yè)出版社，2004.7（5681） 2齊衛(wèi)東.簡明沖壓模具設(shè)計手冊M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.8（3641） 3蒙以嫦，梁艷娟.沖壓模具設(shè)計與制造M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.4（6569） 4韓永杰.沖壓模具設(shè)計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.2（4550） 5郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.3（3234） 6周玲.沖模設(shè)計實例詳解M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.1（523） 7郭紀(jì)林，余桂英.機械制圖M.大連：大連理工大學(xué)出版社，2005.8（261） 致 謝 沖裁工藝課程設(shè)計是機械專業(yè)的學(xué)生

50、學(xué)習(xí)過程中一個很重要的專業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，是對以 前所學(xué)知識的一次綜合運用。這既是對自己學(xué)習(xí)的檢驗，也使自己能力得到鍛煉，更為以 后走上工作崗位打好專業(yè)實踐基礎(chǔ)。 通過這次課程設(shè)計，不僅幫助我具體運用和鞏固了沖壓工藝及沖模設(shè)計及相關(guān)課 程的理論知識，了解了沖壓的一般方法和程序，還訓(xùn)練了我查閱相關(guān)技術(shù)資料（如沖壓 工藝及沖模設(shè)計沖壓模具設(shè)計與制造等）的能力，使我能夠熟練運用有關(guān)資料及手 、 冊，熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，在使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行估算等方面接受全面訓(xùn)練。 通過這次課程設(shè)計，讓我對以前感到困惑的知識點有了更清楚的認(rèn)識和理解。 由于本人是第一次進(jìn)行沖壓課程設(shè)計，所以在設(shè)計中仍存在很多問題，有許多不

51、完善 的地方，還請指導(dǎo)老師斧正。 這次課程設(shè)計是在劉建老師的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下，使我順利完成了對軸承蓋的沖 裁工藝課程設(shè)計。 在此， 我對本次課程設(shè)計的指導(dǎo)老師劉建以及同組同學(xué)表以真誠的感謝！ 萬 偉 2012 年 6 月 1 日 附表 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（摘自 GB/T 1800.3-1998） 基本尺寸 /mm 大于 至 3 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1

52、600 2000 2500 3150 0.8 1 1 1.2 1.5 1.5 2 2.5 3.5 4.5 6 7 8 9 10 11 13 15 18 22 26 1.2 1.5 1.5 2 2.5 2.5 3 4 5 7 8 9 10 11 13 15 18 21 25 30 36 2 2.5 2.5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15 16 18 21 24 29 35 41 50 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 33 39 46 55 68 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 32 36 40

53、47 55 65 78 96 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 mm 標(biāo)準(zhǔn)公差等級 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 mm IT16 IT17 IT18 6 8 9 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40 44 50 56 66 78 92 110 135 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 70 80 90 105 125 150 175 210 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 110 125 140 165 195 230 280 330 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 175 200 230 260 310 370 440 540 40 4