自行車沖壓件說明書

PAGE機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院沖壓課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)：材料成型及控制工程姓名：謝皝斌 學(xué)號(hào)：1211411040 指導(dǎo)教師：閆潔2015年7月22日目錄TOC\o"1-3"\h\u12494第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書 1288071.1課程的性質(zhì)、目的和任務(wù) 144471.2參考設(shè)計(jì)題目 1179141.3設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和具體要求 1320461.4設(shè)計(jì)的一般步驟 118741第二章序言 332298第三章工藝分析 426593.1零件工藝分析 4168633.2工藝方案設(shè)計(jì) 4119433.3排樣設(shè)計(jì) 530598第四章沖裁力計(jì)算及壓力機(jī)選定 7216204.1沖裁力的計(jì)算 7101084.2壓力機(jī)的選擇 9326654.3壓力中心計(jì)算 96038第五章刃口尺寸的計(jì)算 929395第六章模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11109866.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11191806.2彎曲回彈控制 12248346.3模具類型及結(jié)構(gòu)選擇 1240006.4模具總裝圖 1020708第七章結(jié)束語 112898參考文獻(xiàn)PAGE12第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)沖壓模具課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是：1、使學(xué)生了解常見沖壓件的工藝過程和設(shè)計(jì)模具的一般程序。2、使學(xué)生掌握沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)基本方法，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化模具設(shè)計(jì)能力。3、使學(xué)生具備使用沖壓手冊(cè)和有關(guān)參考資料的基本能力。在本課程的設(shè)計(jì)過程中，要求學(xué)生撰寫一份設(shè)計(jì)說明書(3000~4000字)，課程設(shè)計(jì)主題是某沖壓零件（具體名稱不同）的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，并由指導(dǎo)教師確定或?qū)彾?。課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供了一個(gè)既動(dòng)手又動(dòng)腦，獨(dú)立實(shí)踐的機(jī)會(huì)，將理論和實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來，鍛練學(xué)生的分析、解決實(shí)際問題的能力。1.2參考設(shè)計(jì)題目以分離工序或成型工序?yàn)橹饕ば?，自選或指定的某個(gè)沖壓零件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。1.3設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和具體要求1、完成沖壓件的工藝性分析和產(chǎn)品圖測(cè)繪，確定其最佳工藝方案；2、進(jìn)行相應(yīng)的工藝計(jì)算；選擇相應(yīng)的沖壓設(shè)備；3、完成模具裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所有模具零件的平面尺寸設(shè)計(jì)；4、用Autocad完成模具裝配總圖的繪制；5、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。1.4設(shè)計(jì)的一般步驟1、制定沖壓件的工藝過程⑴分析零件的沖壓工藝性：了解零件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用材料、尺寸大小，以及精度要求、用途等。⑵擬定沖壓件的工藝方案：計(jì)算毛坯尺寸、進(jìn)行其它必要的工藝計(jì)算、比較不同工藝方案、繪出各工序的工件圖、排樣圖（毛坯排樣和沖模刃口排樣）。2、設(shè)計(jì)模具的一般程序⑴模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定（要求為級(jí)進(jìn)模）⑵模具零件的選用、設(shè)計(jì)、計(jì)算包括模具的工作零件、定位零件、壓料、卸料及出件零件、導(dǎo)向零件、固定零件、緊固及其它零件，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件；⑶繪制模具總裝配圖主視、俯視圖以及剖視圖。并注明必要尺寸，如閉合高度、輪廓尺寸、壓力中心，以及靠裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫出工件圖、排樣圖，填寫詳細(xì)的零件明細(xì)表和技術(shù)要求等；⑷繪制模具零件圖3、編寫設(shè)計(jì)說明書⑴目錄⑵設(shè)計(jì)任務(wù)書及產(chǎn)品圖⑶序言⑷零件的工藝性分析⑸沖壓零件工藝方案的擬定⑹排樣形式和裁板方法，材料利用率計(jì)算⑺工序壓力計(jì)算，壓力中心的確定，壓力機(jī)的選擇⑻模具類型及結(jié)構(gòu)的選擇⑼模具零件的選用、設(shè)計(jì)以及必要的計(jì)算⑽模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算；⑾對(duì)本設(shè)計(jì)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的分析⑿其它需要說明的內(nèi)容⒀參考資料第二章序言沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)越來越多地采用沖壓方法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重奮斗相當(dāng)?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門壓迫提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。本說明書按照模具設(shè)計(jì)的工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)書出發(fā)，進(jìn)行了包括工藝方案的確定、排樣形式和材料利用率計(jì)算、工序圖的繪制、壓力中心的確定、各工序模具刃口尺寸和沖壓力的確定，從而根據(jù)計(jì)算所得進(jìn)行壓力機(jī)的選擇及其他沖模主要零件設(shè)計(jì)，包括凸模，凹模的固定形式、凹模刃口形式的選擇、凹模外形尺寸的確定、凸模長(zhǎng)度確定、模座導(dǎo)柱等的參數(shù)選擇與計(jì)算。從而完成一套沖壓模具的設(shè)計(jì)。工藝分析3.1零件工藝分析零件名稱：自行車配件；生產(chǎn)批量：中大批量；材料：Q235；材料厚度：1.5mm；精度：IT13；零件簡(jiǎn)圖、展開圖：如圖所示；圖1-1零件展開圖圖1-2零件圖毛坯長(zhǎng)度計(jì)算零件彎曲展開可以用等體積法計(jì)算毛坯長(zhǎng)度。但因彎曲變形時(shí)，不僅在圓角變形區(qū)產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，加之影響因素較多且難以考慮，所以實(shí)際上是用經(jīng)過修正的公式計(jì)算的.3.2工藝方案設(shè)計(jì)工藝分析材料該零件的材料為Q235鋼，其沖壓性能良好。零件結(jié)構(gòu)成形工藝包括沖裁、彎曲等工序。設(shè)計(jì)上,需著重解決自行車配件彎曲成形,經(jīng)計(jì)算,材料在垂直于軋制方向和平行于軋制方向最小彎曲半徑均滿足要求。尺寸精度零件圖上形狀尺寸和位置尺寸均屬于IT13級(jí)精度，沖壓加工可以實(shí)現(xiàn)，模具設(shè)計(jì)也容易實(shí)現(xiàn)。工藝方案該零件包括沖孔、彎曲、落料三個(gè)基本工序，下面列有兩種工藝方案：?jiǎn)喂ば蛏a(chǎn)：落料→沖孔→彎曲結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要3道工序、3套模具才能完成零件的加工生產(chǎn)效率低，難以滿足零件中大批量生產(chǎn)的需求。且3道工序的定位誤差太大。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)：沖孔-彎曲→落料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：同一副模具不同的工位完成兩道以上工序，生產(chǎn)效率高工位間可自動(dòng)送料工人操作安全，適合大批量生產(chǎn)。模具規(guī)模相對(duì)第一種方案小些，模具成本要低；但在零件成型過程中存在累計(jì)誤差，平整性較差。綜上，采用級(jí)進(jìn)模沖裁方式最為理想。3.3排樣設(shè)計(jì)為了簡(jiǎn)化級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu),降低制造成本,保證條料送進(jìn)剛性和穩(wěn)定性,減小級(jí)進(jìn)模工作面積,減少級(jí)進(jìn)模具發(fā)生故障及返修幾率,初選排樣方案如下。采用單排橫排橫連中間載體排列采用定距側(cè)刃定位，如圖3-1所示,共有7個(gè)工位:1、沖孔、側(cè)刃;2、沖外輪廓1;3、沖外輪廓2;4、沖外輪廓3；5、彎曲1;6、彎曲2；7、彎曲3、切斷。查課本表2-13確定搭邊值：制件之間的搭邊值：a=3.0mm制件與條料邊緣之間的搭邊a1=3.0mm；步距為：s=L+a=58.48+3.0=61.48mm；（L為平行于送料方向工件的寬度）條料寬度：B=(D+2a1+△)–△0=(57.6+2×3.0+0.4)-0.40=64.0-0.40圖3-1排樣圖第四章沖裁力計(jì)算及壓力機(jī)選定4.1沖裁力的計(jì)算F沖=（N）F沖：沖裁力；L：凹模腔輪廓周長(zhǎng)；t：板料厚度，t=1.5mm；：抗拉強(qiáng)度，=440MPaF卸=K卸F沖=0.05ΣF沖K卸：卸料力系數(shù)，K卸=0.05K推：推件力系數(shù)K推=0.055F彎曲=（N）c=0.6B：料寬（mm）t：板料厚度（mm）r:彎曲半徑（mm）t：板料厚度（mm）工位一：F沖==7×4∏×1.5×440=58027N；F卸=K卸F沖=0.05×58027=2901N；FA=F沖+F卸=60928N工位二：F沖==73×1.5×440=48180N；F卸=K卸F沖=0.05×48180=2409N；FB=F沖+F卸=50589N工位三：F沖==403×1.5×440=265980N；F卸=K卸F沖=0.05×265980=13299N；FC=F沖+F卸=279189N工位四：F彎曲=0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444N工位五：F彎曲=0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444N切斷：F落==24×1.5×440=15840N；所以總沖裁力：ΣF=FA+FB+FC+2*F彎曲+F落=437434N4.2、壓力機(jī)的選擇通過校核，選擇高速自動(dòng)壓力機(jī)J21G-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表。JH21-60公稱壓力/KN600滑塊行程/mm140行程次數(shù)(不小于)(次/min)70封閉高度/mm300傾斜角15°滑塊中心至機(jī)身距離/mm270(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右)/mm870(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(前后)/mm520模柄孔尺寸(直徑×深度)/mmФ50×60工作臺(tái)板厚度/mm60電動(dòng)機(jī)/kw5.54.3壓力中心計(jì)算壓力中心就是我們沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。方法：在CAD里面找到面域，即沖裁面域，利用CAD查找功能找到壓力中心。因?yàn)橹挥心＞叩膲毫χ行耐ㄟ^模柄的軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線，才能使模具工作時(shí)受力平衡。所以，通過看模具總裝配圖就知道壓力中心的位置，即為模柄軸線對(duì)應(yīng)的俯視圖上前后對(duì)稱軸線上的位置。在所畫坐標(biāo)系中質(zhì)心坐標(biāo)（945.2413，-736.5916）。第五章刃口尺寸的計(jì)算依據(jù)級(jí)進(jìn)模具的特點(diǎn)，以及零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算只能采用凸模與凹模配合加工的方法。凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則：⑴落料模先確定凹模刃口尺寸。落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)刃口。⑵沖孔模先確定凸模刃口尺寸。沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)刃口；⑶選擇模具刃口公差時(shí)，a，一般沖模精度比工件精度高2～3級(jí)。b，工件精度為IT13級(jí)。c，工件按“入體”原則標(biāo)注（即標(biāo)注公差向?qū)嶓w單向標(biāo)注）。該零件凹模刃口各部分尺寸按凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值Z~Z=0.100~0.140。刃口分為變小的尺寸（A類）、變大的尺寸（B類）和不變的尺寸（C類），分別計(jì)算。式中A、B、C—工件公稱尺寸（mm）；Δ—零件公差；xΔ—磨損量，磨損系數(shù)x與零件制造精度有關(guān)，零件精度為IT13時(shí)，x＝0.75；δp—凸模制造公差。B類尺寸4-0.75X0.048=3.9640+0.01213.48-0.75×0.110=13.3970+0.01510.02-0.75×0.110=9.9370+0.0156.5-0.75×0.075=6.3440+0.0122.0-0.75×0.048=1.9640+0.01210.02-0.75×0.110=9.9370+0.01512.86-0.75×0.110=12.7770+0.0156.76-0.75×0.075=6.6040+0.0129.54-0.75×0.110=9.4570+0.0153.5-0.75×0.048=3.6140+0.012沖裁間隙值的選取對(duì)工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具的壽命都有顯著影響。沖裁間隙較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)廢料穿過板料而隨凸模上升的現(xiàn)象，也會(huì)使脆性材料從凹?？字懈咚俅┏?，以致工件報(bào)廢，甚至危及操作者的安全。第六章模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自行車配件級(jí)進(jìn)模見圖6-1。模具工作過程:當(dāng)沖床滑塊下行帶動(dòng)上模座使模具閉合時(shí),第1工位,通過凸模沖出定距側(cè)刃位置、零件外形孔;第2、3、4工位,沖裁凸模進(jìn)入凹模依次沖出內(nèi)、外形孔;第5、6、7工位,彎曲凸模進(jìn)入彎曲凹模彎曲零件側(cè)壁,由沖裁凸模最終分割出成品零件。級(jí)進(jìn)模采用彈性卸料板保證每工位卸料及細(xì)長(zhǎng)凸模