圓片單工序落料模設(shè)計(jì)

1、 一、設(shè)計(jì)任務(wù)二、零件工藝性分析2.1結(jié)構(gòu)與尺寸分析2.2材料分析 2.3精度分析三、沖裁工藝方案的確定四、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案4.1模具類型4.2操作與定位方式4.3卸料與出件方式4.4導(dǎo)向方式4.5模架類型及精度五、墊片沖壓工藝計(jì)算5.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算5.2計(jì)算沖壓力 5.3計(jì)算模具壓力中心5.4模具刃口尺寸計(jì)算六、墊片凸模和凹模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1凹模設(shè)計(jì)6.2固定板6.3墊板的設(shè)計(jì)6.4卸料板的設(shè)計(jì)6.5凸模設(shè)計(jì)6.6凸模的校核6.7模架設(shè)計(jì)6.8校核模具閉合高度6.9模柄的設(shè)計(jì)7、 總結(jié)8、 參考文獻(xiàn) 緒論 沖壓是使板料經(jīng)分離或成型而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料進(jìn)行

2、加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。模具是大批生產(chǎn)的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具可保證沖壓的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)呂表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制鋼板或鋼帶為坯料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列的優(yōu)點(diǎn)，是其它加工方法所不能比擬的，使用模具已成為工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代的制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成型工藝方法，以提高警惕產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工，一臺普通壓力機(jī)設(shè)

3、備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機(jī)生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表等產(chǎn)品；有60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，有90%左右的零件是用模具加工出來的。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位漸為人們所共識。模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器煉制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。20世紀(jì)模具生產(chǎn)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，在此期間歸納出的模具設(shè)計(jì)原則上，使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、模具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動化裝置

4、等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率、高精度、高壽命的多功能自動模具。其代表是五十多個(gè)工位的級和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模。從20世紀(jì)70年代中期至今，計(jì)算機(jī)逐步進(jìn)入精度進(jìn)入模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)領(lǐng)域；輔助進(jìn)行零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模座尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序（用于數(shù)控加工中心和線切割編程）等工作，使得模具設(shè)計(jì)、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國際上計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。計(jì)算機(jī)輔助工藝（CAE）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)，以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；

5、在CAD和CAM的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成形模擬技術(shù)CAE（包括物理模擬和數(shù)學(xué)模擬）的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實(shí)用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，發(fā)展專家系統(tǒng)和智能CAD等。三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)，極大地推動了模具工業(yè)的發(fā)展，使零件設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在非常直觀的三維環(huán)境下進(jìn)行，模具設(shè)計(jì)完成后，可根據(jù)投影關(guān)系自動生成工程圖。模具屬于標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的工藝裝備，模具設(shè)計(jì)中使用的模架及各種標(biāo)準(zhǔn)件可以直接從CAD系統(tǒng)中建立的標(biāo)準(zhǔn)庫中直接調(diào)用，大大提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)中設(shè)計(jì)生成的三維模型可直接用于有限元模擬零件的成形過程及數(shù)控加工編程等

6、后續(xù)應(yīng)用，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)，滿足了CAD/CAM集成技術(shù)的要求。目前，三維CAD技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期和產(chǎn)品的更新期，使得開發(fā)的新產(chǎn)品達(dá)到“高質(zhì)量、低成本、上市快”的目標(biāo)成為可能。冷沖壓工件及模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書一、設(shè)計(jì)任務(wù)工件為圓形片，材料為30號鋼，未標(biāo)注公差，精度要求取IT13，尺寸如圖所示，設(shè)計(jì)一套沖壓模具，大批量生產(chǎn)。 圖1 圓形片零件圖二、 零件工藝性分析1.結(jié)構(gòu)與尺寸分析零件結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，圓直徑為80mm，滿足沖裁最小孔徑Dmin t=0.5mm的要求；從零件的形狀，尺寸標(biāo)注及批量生產(chǎn)等情況來看，均滿足沖裁的要求。并且只需要一次落料即可，故采用

7、單工序落料模進(jìn)行加工。2.材料分析 30為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有很好的沖裁成形性能。3.精度分析零件的精度要求為IT13，模具按精度IT11計(jì)算，普通沖裁即可滿足圖樣要求。由以上分析可知，該零件工藝性較好，可以進(jìn)行沖裁加工。三、沖裁工藝方案的確定零件為落料件， 可采用落料模一次沖壓，生產(chǎn)。該方案只需要一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。四、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案1模具類型根據(jù)之前確定的零件沖裁工藝方案，采用正裝式簡單沖裁模。2操作與定位方式為降低成本，可采用手工送料方式。板料定位靠導(dǎo)料銷和橡皮頂?shù)幕顒訐趿箱N完成，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，采用導(dǎo)料板控制材料的送進(jìn)方向。3.卸料與

8、出件方式?jīng)_壓完畢后，在橡膠墊的彈性力作用下，彈壓卸料板將零件從凹模中推出。弓箭從凹?？淄ㄟ^工作臺孔落下。4.導(dǎo)向方式根據(jù)零件尺寸大小，該模具為中小型模，采用滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。5. 模架類型及精度考慮到零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。五、圓形片沖壓工藝計(jì)算1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）分析零件形狀，并考慮到定位方便，采用單行直排；（2）搭邊值確定：查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊表2-16，確定搭邊值a，b。當(dāng)t=0.5時(shí) a=2 b=1.5圖2 排樣圖（3）材料利用率計(jì)算：該沖裁件的面積A=×402=5024mm2條料寬度：b=83mm近距：h=80+1.5=81.5 一個(gè)近距的材料利用率： = 2計(jì)算

9、沖壓力 (1)沖裁力FF=Ltb其中 L=×D=×80=251.2mm t=0.5mm b=500Mpa故 F=251.2mm×0.5×500Mpa=62.8×103N(2)卸料力F卸 F卸=K卸 ×F查表2.10得F卸=0.055 F卸=0.055×62.8×103=3.454×103N(4)推料力F推 F推=nK推F由于工件形狀簡單，厚度較薄，精度要求低，采用圖2.48（e）階梯形斜式凹模。n=取h=4mm。故n= 查表2.10得K推=0.063 故 F推=nK推F=8×0.063×

10、;62.8×103=31.6512×103N 選擇沖床的總沖壓力： F總=F+F推+F卸=97.9KN 由（50%-60%）PoF總，即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)的公稱壓力的50%-60%，取Po=1.8F總=97.9KN×1.8=176.22KN。初選J23-25開式雙柱可傾壓力機(jī)。3.計(jì)算模具壓力中心 由于工件形狀為宜標(biāo)準(zhǔn)圓形，故其壓力中心為工件圓心。4.模具刃口尺寸計(jì)算由于未注公差，取IT13級公差，查表2.17得磨損系數(shù)X=0.5；查表7.18得到工件極限偏差為800-0.46。由于零件為形狀簡單的工件，采用凸、凹模分開加工。查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊表2-

11、24得Zmin=0.06mm，Zmax=0.08mm。(1)凹模的尺寸計(jì)算 根據(jù)沖裁模刃口尺寸計(jì)算原則，落料應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上。其計(jì)算公式為： Dd=(Dmax-X)0+d Dmax：工件的最大極限尺寸。 X：磨損系數(shù) ：工件的制造公差所以：Dd=(Dmax-X)0+d=（80-0.5×0.46）0+0.03mm=79.770+0.03mm凸模的尺寸計(jì)算： Dp=（Dmax-X-Zmin）-p0=（80-0.5×0.46-0.06）-0.020mm=79.71-0.020mm。為保證新沖模的間隙小于最大合理間隙（Zmax？），凸模和凹模制造公差必須保證：p

12、+dZmax-Zmin 又：p+d=0.03+0.02=0.05mm Zmax-Zmin=0.08-0.06=0.02mm 可見p+dmax-Zmin所以，取p=0.4（Zmax-Zmin）=0.008mm d=0.6（Zmax-Zmin）=0.012mm終上所述：Dd=79.77+0.012mm，Dp=79.7100.008mm。六、墊片凸模和凹模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.凹模設(shè)計(jì)凹模外形如圖 3所示。圖3凹模尺寸在設(shè)計(jì)凹模時(shí)一般按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。凹模厚度為：H=Kb1其中：b1-垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離； K-由b1和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù)，查表2.20得K=0.30。所以可以確

13、定凹模厚度 H=Kb1=80×0.30mm=24mm 取25mm。凹模壁厚 C=（1.5-2）H=37.5mm-50mm，取50mm。凹模直徑：D=b+2C=180mm。凹模直壁高度：h=6mm。由以上算的凹模輪廓尺寸B×L=180mm×180mm，查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.4-94，取標(biāo)準(zhǔn)尺寸B×L=180mm×180mm，凹模材料選用Cr12，熱處理淬硬（59 63）HRC。2.固定板1)凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸與凸模的外形尺寸一致，其厚度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,取H=20mm，取板的規(guī)格為L×B×H=180m

14、m×180mm×20mm。3.墊板的設(shè)計(jì)墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷，因此在與模座接觸面之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。凸模墊板的外形尺寸與凸模固定板相同，厚度取10mm，選取規(guī)格L×B×H=180mm×180mm×10mm。4.卸料板的設(shè)計(jì)用卸料板卸料，卸料板的平面外形與凸凹模板相同，卸料板寬度B為180mm，查表2.19得卸料板厚度為14mm。卸料板孔于凸模的單邊間隙查表2.30得Z1/2=0.05mm。故卸料板尺寸為：L×B×H=180mm×180mm×14mm。

15、卸料板材料選用Q235鋼，與凸模固定板的配合為H7/h6。裝配通過2個(gè)銷釘定位，4個(gè)螺釘與上模座連接固定，各型孔的位置尺寸與凸模的保持一致。 5.凸模設(shè)計(jì)（1）凸模長度L的計(jì)算： L=h1+h2+t+h其中，h1-凸模固定板厚度； h2-卸料板厚度； t-材料厚度 h-增加長度，橡膠厚度。h1=20mm，h2=14mm，t=0.5mm。卸料橡皮的的自由高度：根據(jù)工件材料厚度為0.5mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1mm，考慮到模具維修時(shí)刃磨量5.5mm，再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模1mm，則總的工作行程h工件=8mm。橡皮的自由高度h自由=27mm-32mm，取h自由為32mm。模具在組裝時(shí)橡皮的

16、預(yù)壓量為：h頂=（10%-15%）h自由=3.2mm-4.8mm，取h頂=3.5mm。由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為28.5mm。所以，凸模的長度尺寸為：L=h1+h2+t+h=20mm+14mm+0.5mm+28.5mm=65mm。凸模如圖4所示： 圖4凸模尺寸6.凸模的校核 （1）剛度的校核：根據(jù)凸模剛度校核公式：L90d2/=90×802/=2294mm由于L2294，故凸模剛度得到校核。（2）強(qiáng)度的校核：根據(jù)凸模強(qiáng)度校核公式：ddmin=又，d=80mmdmin故凸模強(qiáng)度得到校核。7模架設(shè)計(jì)如圖所示為本設(shè)計(jì)的模具總圖。該模具為正裝彈壓下出單工序落料模。條料的送進(jìn)，由

17、兩個(gè)導(dǎo)料銷控制其方向，由固定擋料銷控制其進(jìn)距。卸料采用彈壓性卸料裝置，將調(diào)料從凸模上卸下。該模具采用中間導(dǎo)柱模架，由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平移。以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格：上模座：L/mm×B/mm×H/mm×=400×220×45 GB2855.5-81 HT200下模座：L/mm×B/mm×H/mm×=400×220×50 GB2855.6-81 HT200導(dǎo)柱：d/mm×L/mm=32×170 A32h5×170

18、 GB2861.1-81導(dǎo)套：d/mm×L/mm×D/mm=32×140×48 A32H6×140×48模具的閉合高度：H=H上模座+H墊板+H凸模長度+H凹模+H下模座-h1=193mm。8.校核模具閉合高度根據(jù)前面初選壓力機(jī)J23-25公稱壓力：250KN滑塊行程：65mm最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm最小閉合高度：215mm連桿調(diào)節(jié)長度：55mm滑塊中心線至床身距離：200mm工作臺尺寸（前后×左右）=370mm×560mm墊板尺寸（厚度×孔徑）=50mm×200mm模柄孔尺寸（直徑×深度）=40mm×60mm最大傾角：30o正常條件下模具與壓力機(jī)閉合高度間的關(guān)系應(yīng)該滿足如下條件： （Hmax-H墊板）-5mmH（Hmin-H墊板）+10mm 得：215mmH175mm該模具的閉合高度H=193mm，在175mm-215mm內(nèi)，且開式壓力機(jī)J23-25最大裝模高度為220mm，大于模具閉合高度193mm，故可以使用。9.選擇緊固件和定位零件活動擋料銷：在凹模上固定一個(gè)擋料銷，用于條料送進(jìn)的定位。模柄的選用：模柄采用帶臺階的壓入式模柄結(jié)構(gòu)，模柄與上模座的連接。采用過渡配合（H7/m6）。10. 繪制模具總圖