空心鉚釘沖壓模具設(shè)計

1、模具工藝學(xué)課程設(shè)計說明書院系:模具系班級:姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師:序言當(dāng)今,高速發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科技水平的重要標(biāo)志之一。面對這一深刻的變化和嚴(yán)峻的形勢,我們必須轉(zhuǎn)變教育觀念,堅持以鄧小平同志提出的“三個面向”和胡錦濤同志提出的“構(gòu)建和諧社會”的思想為指導(dǎo),以持續(xù)發(fā)展為主題,以結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級為主線,以改革開放為動力,以全面推進素質(zhì)教育和改革人才培養(yǎng)模式為重點,以構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容和課程體系為核心,努力培養(yǎng)素質(zhì)高、應(yīng)用能力與實踐能力強、富有創(chuàng)新精神和特色的應(yīng)用型復(fù)合人才。21隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,冷沖壓模具在機械制造、電子電器及日常生活中占有越來越重要的地

2、位。冷沖壓模具已經(jīng)發(fā)展成為一門產(chǎn)業(yè),并促進了其他行業(yè)的發(fā)展與進步。冷沖壓工藝與模具設(shè)計課程設(shè)計是冷沖模課程的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié),也是一個重要的環(huán)節(jié),同時是第一次對學(xué)生進行全面的模具設(shè)計訓(xùn)練。本課程設(shè)計是重要教學(xué)實踐環(huán)節(jié),通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力,綜合運用所學(xué)知識對沖壓工藝進行分析計算,設(shè)計沖壓模具,進一步提高學(xué)生利用相關(guān)的技術(shù)資料、運算、繪圖能力。其基本目的是:1、綜合運用冷沖模課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實踐的知識去分析和解決模具設(shè)計問題,并使所學(xué)專業(yè)知識得到進一步鞏固和深化,提高綜合運用所學(xué)的理論知識獨立分析和解決問題的能力。2、學(xué)習(xí)模具設(shè)計的一般方法,了解和掌握常

3、用模具整體設(shè)計、零部件的設(shè)計過程和計算方法,培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力,特別是總體設(shè)計和計算的能力。3、通過計算和繪圖,學(xué)會運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等,培養(yǎng)模具設(shè)計的基本技能。4、為工程實際的模具設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。目錄一、產(chǎn)品圖 (3二、制件的工藝形分析 (4三、工藝方案的確定 (41、計算坯料直徑 (42、計算拉深件的工件尺寸 (43、工藝方案 (8四、落料與首次拉深工序力的計算 (91、落料力 (92拉深力與壓料力 (93、初選壓力機標(biāo)稱壓力 (10五、模具工作部分尺寸的計算 (101、拉深凸、凹模間隙 (102、落料凸模、凹模的刃口尺寸計算 (103

4、、拉深凸、凹模圓角半徑 (114、凸、凹模工作尺寸及公差 (115、凸模通氣孔 (12六、拉深凸凹模結(jié)構(gòu) (121、凹模厚度 (122、凹摸壁厚 (123、凸模固定板厚度 (12七、模具的總體設(shè)計 (13八、壓力機的選擇 (14九、模具零件設(shè)計 (15心得體會 (17參考文獻(xiàn) (18附錄 (19一、產(chǎn)品圖1、題目空心鉚釘模具設(shè)計2、原始數(shù)據(jù)零件名稱:空心鉚釘拉深件沖壓材料:Q235,材料厚度t=1.0mm零件圖:如圖1生產(chǎn)批量:大批量 圖1二、制件的工藝分析該零件結(jié)構(gòu)簡單,規(guī)則對稱的有凸緣圓筒形件,要內(nèi)形尺寸的直徑為30.0mm,料厚為t=1.0mm,沒有厚度不變的要求,且該件底部圓角半徑r=

5、3mmt=1mm,凸緣處的圓角半徑r=3mm2t,滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要求;查課程設(shè)計P184表8.14可知未注尺寸公差,滿足拉深工藝對精度等級的要求,零件所用的材料為Q235的拉深工藝性較好,易于拉深成形。綜上所述,該零件的拉深工藝性較好,可采用拉深工序加工。三、工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個基本工序,可有以下三種工藝方案: 方案一:先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二:落料沖孔復(fù)合沖模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三:沖孔落料級進沖模。采用級進模生產(chǎn)。方案一結(jié)構(gòu)簡單,但需要兩道工序兩副模具,成本高生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一副模具,工件精度及生產(chǎn)效率都

6、教高。方案三也只需要一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,但是制造精度不如復(fù)合模。通過對上述三種方案的分析比較,該件的沖壓聲場采用方案二為佳,即復(fù)合模。四1、計算毛坯直徑1、確定修邊余量D/d=50/30=1.67查沖壓模具設(shè)計師手冊P2-228表9-7得到修邊余量為2.故實際凸緣直徑d=50+2x2=54.0mm2、毛坯直徑 如上圖所示結(jié)合實際的工件可以得到數(shù)值如下:2、計算拉深件的工件尺寸1、判斷可否一次拉深 根據(jù)d h =318=0.258 , 21d d =3154=1.742 , %100d t =%100601=1.67% 查沖壓模具設(shè)計師手冊P2-226表9-可知1d h 的取值是0.

7、46,大于d h =318=0.258。 2、確定拉深系數(shù)根據(jù)D d =6031=0.52,由沖壓工藝及模具設(shè)計P175頁表5-5得極限拉伸系數(shù) M f =0.46+(1.5%2.0% 0.46=0.4670.469取M f =0.468 由D d =6031M f ,所以可一次拉深故零件可以一次拉深成型。3、計算各工序圓角半徑1、凹模圓角半徑工序的圓角半徑與拉深模的壽命息息相關(guān),當(dāng)圓角半徑r d 較小時,材料對凹模的壓力增加,摩擦力增大,磨損加劇,使模具的壽命降低。因此在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免采用過小的凹模圓角半徑,在保證工件質(zhì)量的前提下盡量取大值,以滿足模具壽命的要求。查沖壓工藝及模具設(shè)計P

8、204公式5-51:r d =0.039d+23mm式中:d 筒直徑大小所以取r d =3mm2、凸模圓角半徑查沖壓工藝及模具設(shè)計P206可知r p =r=3mm7、工藝方案根據(jù)上述計算結(jié)果,本零件需要落料(制成60.0mm 的坯料、一次拉深和切邊(達(dá)到零件零件要求的凸緣直徑50mm 共三道沖壓工序?？紤]該坯料直徑60.0mm 與圓筒直徑32mm 的差值相差較大,為了提高生產(chǎn)效率,可將坯料的落料與拉深復(fù)合。因此該零件的沖壓工藝方案為落料拉伸切邊。四、落料與拉深工序力的計算1、落料力由沖壓工藝及模具設(shè)計P56公式3-24F=Lt b式中:F 落料力;L 落料邊的長度;t 材料厚度;b 材料的強度

9、極限;查沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊P115表2-86 Q235的強度極限b =375500Mpa ,取b=450 Mpa 因此落料力為:F= KLt b =1450603.1=84.0KN ( K 取1.3 板料厚度t=1.0mm,可以采用彈性橡膠卸料板卸料。2、拉深力與壓料力拉深力由沖壓工藝及模具設(shè)計P184公式5-28F L =K dt b 式中:d 拉深件中性層直徑;t 料厚;K 修正系數(shù),與拉深系數(shù)有關(guān)。m 愈小,K 愈大。查沖壓工藝及模具設(shè)計P184表5-10,可得K=1mm ,故拉深力為: F L = K dt b =13.1431145043.08KN壓料力由沖壓工藝及模具設(shè)

10、計P182公式5-26F Y =Ap式中:A 壓邊面積(mm 2;P 單位面積上的壓邊力(Mpa 查沖壓工藝及模具設(shè)計P182表5-9,可得p=2.0 Mpa 。F Y =Ap =(222R d D 41凹+-p =(3、初選壓力機標(biāo)稱壓力確定機械式拉深壓力機時必須注意,當(dāng)拉深工作行程較大,特別是采用落料拉深符合工序時由于滑塊的受力行程大于壓力機的標(biāo)稱壓力行程(即曲柄開始受力時的工作轉(zhuǎn)角大于標(biāo)稱壓力角,必須使落料拉深力曲線位于壓力機滑塊的許用負(fù)荷曲線之下,而不能簡單地按壓力機標(biāo)稱壓力大于拉深壓力(或拉深力與壓料力之和的原則去確定規(guī)格。實際生產(chǎn)中可以按下式初步確定拉深工序所需壓力機標(biāo)稱壓力:Fg

11、(1.8-2.0( F L + F YN因此有 Fg1.8(43.8+3.28=84.74KN由于此復(fù)合模工作時落料工序與拉深工序是先后進行的,并未產(chǎn)生落料力和拉深力的疊加。按落料力初選的壓力機標(biāo)稱壓力位Fg1.3F=109.54KN綜合以上兩個方面,初步確定所需壓力機的標(biāo)稱壓力:Fg109.54KN。五、排樣設(shè)計1規(guī)格查沖壓模具設(shè)計師手冊P1-11表2-4(GB/T708-2006采用長寬規(guī)格為2800x1500的Q235鋼板。2剪切方式可以采取橫切方式,以寬作為其總的排樣長度那么L=1500mm。3排樣方式及利用率的計算查沖壓工藝及模具設(shè)計P49圖3-11由C(11.5t取C=t=1mm式

12、中:C搭邊值;t板厚。所以排列排樣圖如下: 根據(jù)鋼板的規(guī)格選材,總的材料利用率:總=BSnA 100%式中 n 一張板料上的沖裁數(shù)目;A 一個沖裁件的實際面積;B 板料的寬度;L 板料的長度。根據(jù)實際的計算和參考可知在規(guī)格2800x1500的Q235鋼板上,可以橫向B 上取20個毛配件,在縱向L 上可以切得45塊條料。所以n=2045=900個。所以:總=BS nA =28001500459.4559.453.14900100% =59.45%五、模具工作部分的尺寸計算1、拉深凸、凹間隙查沖壓工藝及模具設(shè)計P206表5-55,5-18,可得其拉深間隙z:Z=t max+kt=1+0.21=1.

13、2mm查沖壓工藝及模具設(shè)計k取0.2式中:z單邊間隙;t材料厚度;k間隙系數(shù)。2、落料凸、凹模刃口尺寸計算圓形凸模和凹?？刹捎梅珠_加工。+查冷沖壓模具設(shè)計P49公式3-3,可得:D凹=(D-x*凹D凸=(D凹-Z min=( D - x*- Z min-凸式中: D凹、D凸落料凹模和凸模的基本尺寸;D落料件的最大極限尺寸;沖裁件的公差;X磨損系數(shù),其值應(yīng)在0.5-1之間,與沖裁件精度有關(guān)?？芍苯影礇_裁件的公差值由冷沖壓模具設(shè)計P50表3-6查取或按沖裁件的公差等級選取:當(dāng)工件公差等級為14級或以下時,取x=0.5.由已知可得:該工件的公差等級為14級,所以x=0.5,=0.74;查沖壓工藝及模

14、具設(shè)計P41表3-4得Z min=0.1;查沖壓工藝及模具設(shè)計P40表3-3得凹=+0.03,凸=-0.02,校核間隙:|凹|+|凸|=(0.03+0.02mm=0.05mmZ max- Z min=0.04mm說明所取得凸、凹模公差不能滿足|凹|+|凸|Z max- Z min但是相差不大,可以調(diào)整如下:凹=+0.02,凸=-0.01所以01.0-3、拉深凸、凹模圓角半徑由前所述計算,凹模圓角半徑R A =3.0mm ,凸模圓角半徑R T =3.0mm 4、拉深凸、凹模工作尺寸及公差當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時,如圖2所示: 圖2其以凸模為基準(zhǔn),應(yīng)先確定凸模尺寸。因凸模尺寸在拉深中隨磨損的

15、增加而逐漸變小,故凸模尺寸開始時應(yīng)取大些。這時, 凸模尺寸為 d p =(d min +0.4 -p (沖壓工藝及沖模設(shè)計P207公式5-58凹模尺寸為D d =( d min +0.4+Zd(沖壓工藝及沖模設(shè)計P207公式5-59式中: D d 凹模的基本尺寸; d p 凸模的基本尺寸; 拉伸件公差;d ,p 凹凸模的制造公差,Z 拉伸模間隙由已知可知該工件正是以凹模為基準(zhǔn)。查沖壓工藝及沖模設(shè)計P207表5-19得d =0.05,p =0.03;查冷沖模課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)P184表8.14得=0.52,所以03.0-.00+5、凸模通氣孔查沖壓模具設(shè)計手冊P224表4-58,取通氣孔直徑

16、為=5mm 。六、拉深凸凹模結(jié)構(gòu)1、凹模高度按沖壓工藝及沖模設(shè)計P76公式3-46H=31.0P15mm取H=22.0mm式中:P 沖裁力的大小,上述已經(jīng)算出P 為110KN2、凹模周界L B L=6+2cC=(1.52H 取C=2H=44mm式中:H 凹模厚度;L 垂直送料方向的凹模寬度; C 凹模壁厚。代入數(shù)據(jù)得:L=6+442=94mm (為了合理安裝凸凹模凹模周界尺寸一般要加大6080mm 的寬度所以實際的周界尺寸取: B=160mm由B=160mm 可以查模具設(shè)計指導(dǎo)P32表5-8 取: 沿送料方向的凹模尺寸B=160mm ; 上模座厚度:40m 下模座厚度:45mm 導(dǎo)柱規(guī)格為:2

17、8200mm 導(dǎo)套規(guī)格為:2811043 3、凸模高度由于落料凹模因刃口磨損需要鋒刃,高度會逐漸減小,固拉伸凸模與落料凹模給以5mm 的高度差就可以了,所以凸模的高度一般情況下低于落料凹模高度5.0mm 。所以拉伸凸模的高度:H拉=H-5.0mm=22-5.0=17mm4、凸凹模高度由沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊P78公式3-47:H1=h1+h2+h式中: h1凸凹模固定板厚度,凸凹模固定板厚度取和凸模一樣的高度;h2彈性卸料裝置厚度(810mm;h增加高度(1525mm。h1取23.5和凸模高度一致,彈性卸料裝置高度查模具設(shè)計指導(dǎo)P55表3-9得H自=8.0mm,增加高度取20mm。H1

18、=17+8+20=45.0mm5、閉合高度查沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊P189公式4.7H閉=上模座厚度+上墊板厚度+凸凹模高度+凹模高度+下模座厚度在算凹模的周界值的時候已經(jīng)查得了上模座的尺寸h1=40mm,下模座的尺寸h2=45mm。查沖壓模設(shè)計指導(dǎo) P178表5-47,上墊板的厚度為h=6mm,凸模長度為17m,凸凹模具高度45.0mm。所以:H=40+45+6+45+22=158.0mm六、壓力機、模架選型1、選擇壓力機由第四步的拉伸力和沖裁力的大致計算得到初步的壓力機標(biāo)準(zhǔn)壓力Fg109.54KN。查模具設(shè)計指導(dǎo)P106表4-33取標(biāo)稱壓力為160KN的開壓力機?；瑝K離下止點距離:

19、5mm滑塊行程:70mm行程次數(shù):115次/min模柄孔尺寸(直徑/mm深度/mm:30502、選擇模架由于后側(cè)導(dǎo)柱模架具有工作面敞開,適合大件邊緣沖裁,對于小型件的生產(chǎn)采用可以起到提高效率的作用所以此次設(shè)計選后側(cè)導(dǎo)柱模架。查模具設(shè)計指導(dǎo) P132表5-8得到滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格如下:上模座(GB/T2855.5-1990厚度:40m下模座(GB/T2855.6-1990厚度:45mm導(dǎo)柱(GB/T2861.1-1990規(guī)格為:28200mm導(dǎo)套(GB/T2861.6-1990規(guī)格為:2811043七、結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計附表如下:七、模具的總體設(shè)計=0.22KN,故可在單動壓力機模具的總裝配圖

20、如圖3所示。因為壓料力不大(FY完成。本模具采用正裝式結(jié)構(gòu),即落料拉深凸凹模安裝在上模,利用剛性卸料板卸去廢料,同時卸料板也起導(dǎo)尺作用,條形坯料可用導(dǎo)尺和固定擋料銷定位;拉深結(jié)束后,由打料塊將卡在凸凹模內(nèi)的工件推出。 模具的主視圖 模具的俯視圖 八、壓力機的選擇根據(jù)標(biāo)稱壓力Fg4.375KN,滑塊行程S2H工件=2x6.78mm=13.56mm,及模具閉合高度為120mm,確定選擇壓力機型號為JC23-3.15型開式雙柱可傾式壓力機。校核過程如下:確定所選擇型號壓力機的滑塊許用負(fù)荷圖,根據(jù)工藝安排、設(shè)備參數(shù)和模具確定工作過程中對應(yīng)的落料拉深力曲線,若落料拉深力曲線處于許用負(fù)荷曲線之下,則所選設(shè)備符合工作要求;若落料拉深力曲線超出許可范圍,則需選擇標(biāo)稱壓力更大型號的壓力機,繼續(xù)以上校核過程。九、模具零件設(shè)計 凸模 凹模 凸凹模心得體會本次課程設(shè)計是一周的時間,這一周的時間說長也不長,說短也不是很短,因為在這兩周里面我充分利用了課堂上每一點一滴的時間,與同學(xué)討論交流,并在老師的指導(dǎo)、幫助下,認(rèn)真的完成了本次的課程設(shè)計。通過這次的課程設(shè)計,讓我又進一步得到提高,學(xué)到許多新