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1、課
程
設
計
學號：
班級：
姓名：
專業(yè)：
課程： 金屬塑性加工 模具設計與制造
哈哈小學出版社
目錄
設計任務書………………………………………………………………………………1
1、 工藝分析…………………………………………………………………………2
2、 沖壓方案…………………………………………………………………………2
3、 工藝設計計算……………………………………………………………………3
1.刃口尺寸計算
2、……………………………………………………………………3
2.排樣計算…………………………………………………………………………4
3.沖壓力的計算……………………………………………………………………5
4.零部件尺寸計算…………………………………………………………………6
4、 模具結構圖………………………………………………………………………7
1.總裝配圖…………………………………………………………………………7
2.模具零件圖………………………………………………………………………8
參考資料………………………………………………………………………………9
3、
設計任務書
一、設計題目： 墊片落料沖孔模設計
生產(chǎn)批量： 大批量
材 料： 08號鋼1、根據(jù)所給的零件參數(shù)進行工藝分析，確定沖壓方案。設計適合的一套模具，并進 行工藝設計計算、模具總體設計和主要零部件設計。
2、設計成形模具一套，包括總裝配圖（0號圖紙）和工作部分零件圖（4號圖紙）。
材料厚度： 1 mm
二、設計任務
要求正確選擇標準件，零件尺寸設計正確，刃口尺寸計算正確。
3、完成設計計算說明書一份，填寫工藝卡片一份。
一、工藝分析
1.沖裁過程：
沖裁由凸模和凹模完成，
4、凸模和凹模組成一組刃口，把材料壓在中間，凸模逐步靠近凹模，使材料分離。當凸模下壓到一定行程，模具刃口壓入材料，使其產(chǎn)生塑性變形，隨著切的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴大，直到在板料的整個厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對于另一部分移動。隨著凸模向模具刃口靠近而急劇增大，凹模刃口附近的變形大于凸模刃口附近的變形。當切刃附近材料各層達到極限應變與應力值時，產(chǎn)生微裂紋并沿最大剪切應變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會合，板料就完全分離。
2.前切斷面分析：
由于沖裁變形的特點，使沖出的工件斷面分成三個特征區(qū)，即圓角帶、光亮帶和斷裂帶。圓角帶是刃口剛壓入材料時，刃口附近材料產(chǎn)生彎曲和伸長變
5、形的結果；光亮帶是材料塑剪變形時，在毛坯一部分相對另一部分移動過程中，模具側壓力將毛坯壓平而形成的光亮垂直的斷面；斷裂帶是由刃口處的微裂紋在拉應力作用下不斷擴展而形成的撕裂面，斷面粗糙且有斜度?？赏ㄟ^增加光亮帶的高度來提高沖裁件斷面的光潔度和尺寸精度，其關鍵是延長塑性變形階段以推遲裂紋的產(chǎn)生，可以通過增加金屬塑性和減少刃口附近的變形及應力集中來實現(xiàn)。
3.材料：
08號鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳鋼，含碳量在0.05~0.12%之間，其強度、硬度低，韌性和塑性好，具有良好的沖裁成形性能，其抗剪強度為=325Mpa，屈服強度為=195MPa。
4. 尺寸精度：
查表得，該工件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為
6、IT12~IT14級。而零件圖上標注了零件的尺寸公差，由公差表查得其公差要求為IT14級，未注公差由IT14級查取。由此，通過普通沖裁可以達到零件的精度要求。
5.零件結構：
零件尺寸公差為：mm； mm
該零件形狀簡單，由圓弧組成，轉角處采用R2的圓角，有利于工件零件的加工及使用壽命。由零件形狀及參數(shù)可知，為了節(jié)省材料，應減少工藝廢料，合理設計材料的搭邊。其排樣方法及搭邊長度在排樣計算中如圖所示。
二、沖壓方案
（1）方案種類：該零件包括落料、沖
7、孔兩個基本工序，可以有三種工藝方案：
方案一：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)
方案二：沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)
方案三：采用落料-沖孔同時進行的復合模生產(chǎn)
（2）方案比較：
方案一：結構簡單，但需要兩道工具兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，模具壽命低，沖壓精度差，操作也不安全，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。
方案二：級進模是一種多工位，效率高的加工方法。只需一套模具，但級進模輪廓尺寸較大，采用此方案會加大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。
方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。由工件圖看，零件結構簡單，模具制
8、造并不困難，尺寸并不大，厚度僅有1mm，材質(zhì)為一般優(yōu)質(zhì)低碳鋼，所需沖材力很小，該工件需要采用先落料后沖孔的復合模生產(chǎn)方法。
倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件、卸件，便于操作，為了方便卸料和排出沖孔廢料，進而提高工作效率，宜采用倒裝式復合模生產(chǎn)。故該零件采用落料沖孔倒裝式復合模生產(chǎn)。
三、工藝設計計算
1.刃口尺寸計算
由材料08鋼及料厚t=1mm，查表5-2（見課本《金屬塑性加工模具設計與制造》）得沖裁雙邊間隙： ，
① 沖孔模：
查詢凸凹模的制造公差，查得 ，
由于 ， 查表5-6得：X=0.75
9、 , 則
② 落料模：
查詢凸凹模的制造公差，查得 ，
由于不成立，查表5-6得：X=0.5 , 則
，
2.排樣計算
查表5-1（《金屬塑性加工模具設計與制造》）得a=1mm；a1=0.8mm；
那么：條料的寬度：b=35+2a=37mm
條料的步距：h=35+a=35.8mm
沖裁單件材料的利用率計算：
根據(jù)零件形狀，采用單排的有廢料排樣方法，如圖
3.沖壓力的計算
（1）落料力
其中，系數(shù)，材料厚度t=1mm
L —工件外輪廓周長 L=
—材料的抗剪強度，=195Mpa
10、則落料力為：
（2）沖孔力：
L—工件內(nèi)輪廓周長， L=3.1412=37.68mm
=1.337.681325=15.92KN
（3）卸料力：
—卸料力因數(shù)，=0.04
（4）推件力：
—推件力因數(shù)，=0.045
=10.04515.92=0.72 KN
（5）總沖壓力： =
=46.4+15.92+1.86+0.72
=64.9 KN
（6）壓力中心的計算
零件外形為中心對稱圖形，所以該零件的壓力中心即為零件的幾何中心。
4. 零部件尺寸計算
（
11、1）凹模：
凹模厚H：計算按公式：H=KS
式中：K為厚度系數(shù)，取0.38；
S為凹模刃口最大尺寸，為35mm
H=0.3835=13.3mm
凹模壁厚C=2H=26.6mm
凹模的長度L=35+2C=35+26.6=71.6 mm
凹模的高度B=35+2C=71.6 mm
（2）沖孔凸模：
材料選擇為Cr12，熱處理硬度為60~64HRC。
總體高度為：H=30+12－2=40mm
在裝配時其下端面位置比凹模上端面高一個工件內(nèi)形高度，刃口尺寸在前面已經(jīng)確定過。
四、模具結構圖
1.總裝配圖：
2.模具零件圖
參考資料：
[1].魏春雷、徐慧民. 沖壓工藝及模具設計.[M]. 北京：北京理工大學出版社,2009.
[2].李紅英.金屬塑性加工模具設計與制造. [M]. 北京：化學工業(yè)出版社,2009
[3].張國文、吳安德.機械制造基礎.[M].北京：人民郵電出版社.2006
(模具設計)墊片落料沖孔模設計
