沖壓課程設計.docx

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1、 前言  目錄 一. 分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性 4 二．分析制件的沖壓工藝性 4 （一）沖壓件的結構與尺寸 4 （二）沖裁件的精度與斷面粗糙度 6 三．確定沖壓工藝方案 7 （一）確定沖壓工藝方案 8 （二）確定沖壓工藝編程 8 四．確定模具結構形式 9 （一）模具類型的確定 10 （二）導向方式確定 10 （三）定位方式的選擇 10 （四）卸料，出件方式的選擇 10 五．沖壓工藝設計計算 10 （一）排樣 10 （二）沖裁力的計算 12 （三）確定凸凹模間隙值 14 （四）確定凸凹模刃口尺寸及公差 15 （五）模具閉合高度 15 六．沖裁模具主要

2、零部件的設計與選用 16 （一）工作零件 16 （二）定位零件 19 （三）卸料與出件裝置 20 （四）模柄選擇 20 （五）導向零件 21 七． 模具使用及維護說明書 22 （一）模具安裝 22 （二）模具的維護 23 后語 24 參考文獻 25  一. 分析采用沖壓加工的經(jīng)濟性 根據(jù)生產(chǎn)批量及零件的技術要求，分析制件沖壓加工的經(jīng)濟性。 沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用。由于模具費用高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低；批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不

3、明顯。這是采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟效果。 而在一定條件下，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量的針尖將會引發(fā)成本中某些費用的變化，其結果使得成本發(fā)生波動。為此可將產(chǎn)品成本分別為個固定費用和變動兩部分。 二．分析制件的沖壓工藝性 （一）沖壓件的結構與尺寸 1） 此沖裁件的形狀簡單，規(guī)則，有利于材料的合理利用，以便節(jié)約材料，減少工序數(shù)目，提高模具壽命，降低沖件成本。 2） 沖裁件的內、外形轉角處要盡量避免尖叫，應以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。 沖件種類 最小圓角半徑 黃銅、鋁 合金鋼 軟鋼 備注 落料 交角≥90

4、 交角 <90 0.18t 0.35t 0.35t 0.79t 0.25t 0.50t ≥0.25 ≥0.50 沖孔 交角≥90 交角 <90 0.20t 0.40t 0.45t 0.90t 0.30t 0.69t ≥0.30 ≥0.60 此沖裁件為方形，四角為尖角，無圓角。 3） 盡量避免沖裁件上過于窄長的凸出懸臂和凹槽，否則會降低模具壽命和沖裁件質量。 而此沖裁件上無凸出懸臂和凹槽。 4） 沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小，沖孔的最小尺寸取決于材料的性能，凸模強度和模具結構等。用無導向凸模的孔的最小尺寸參考下表。 沖件材料 圓形

5、孔（直徑d） 方形孔（孔寬b） 矩形孔（寬b） 長圓形孔（寬b） 鋼>700MPa 1.5t 1.35t 1.2t 1.1t 鋼=400~700MPa 1.3t 1.2t 1.0t 0.9t 鋼=700MPa 1.0t 0.9t 0.8t 0.7t 黃銅、銅 0.9t 0.8t 0.7t 0.6t 鋁、鋅 0.8t 0.7t 0.6t 0.5t 而此沖裁件板厚為0.8，材料為Q235 5） 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離受模具強度和沖裁件質量的制約，其值不應過小，一般要求C≥（1~1.5）t，而圖中4≥（1~1.5）0.8 。

6、在拉伸件上沖孔時，為避免沖孔時凸模受水平推力而折斷，孔邊與直壁之間應保持一定的距離，一般要求L≥R+0.5t，而圖4≥3.5+0.50.8 ，符合。 （二）沖裁件的精度與斷面粗糙度 1） 沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于IT11級，一般落料公差等級最好低于IT10級，沖孔公差等級最好低于IT9級。而此沖裁件公差等級為IT11. 下表為沖孔中心距公差 料厚t/mm 普通沖裁模 孔距基本尺寸<50 <1 2） 沖裁件的斷面粗糙度及毛刺高度與材料塑性、材料厚度、沖裁間隙、刃口鋒利程度、沖模結構及凸凹模工作部分粗糙度值等因素有關，其斷面粗糙度值Ra一般可達3.2~12.5毛刺允許

7、高度如下表 料厚t/mm >0.5~1.0 試模時 生產(chǎn)時 沖裁件的選擇 沖裁件所選用的材料要滿足其產(chǎn)品的使用性能，并滿足沖裁工藝對材料的基本要求 應盡可能采用“廉價代貴重，薄料代厚板，黑色代有色”等措施，以降低成本 所以選用的材料為Q235 三．確定沖壓工藝方案 （一）確定沖壓工藝方案 完成此工件需要沖孔、落料兩道工序，其加工工藝方案分為以下三種。 1.方案一：單工序模生產(chǎn) 先沖孔，后落料 2.方案

8、二：級進模生產(chǎn) 沖孔——落料級進沖壓 3.方案三：復合模生產(chǎn) 沖孔——落料復合沖壓 分析三個方案 方案一模具結構簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高二生產(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，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和沖裁簡單的零件時比復合模低。 方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，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，沖裁孔的內孔與邊緣的相對位置精度較高，料板的定位精度比方案二低，模具輪廓尺寸較小。 綜合隊上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 （二）確定沖壓工藝

9、編程 確定沖壓件的工藝方案時需要考慮沖壓工序的性質、數(shù)量、順序、組合方式以及其他輔助工序的安排。 （1） 工序性質的確定 工序性質是指沖壓件所需的工序種類，如分離工序正的沖孔、落料、切邊，成形工序中的彎曲、翻邊、拉深等。 此沖壓件為平板簡單零件，只需采用沖孔和落料兩道工序。 （2） 工序數(shù)目的確定 工序數(shù)目是指沖壓件加工整個過程正所需要的工序數(shù)目（包括輔助工序數(shù)目）的總和。 ① 此為料薄，尺寸小的沖壓件，并且沖裁的形狀簡單，所以應該用級進工序進行沖壓 ② 此為平板狀零件，只需此阿勇沖孔、落料兩工序 ③ 此工序的尺寸精度為IT11，不算高，在沖裁工序后不需再增加修整工序與

10、精密沖裁工序 ④ 工序數(shù)量還應符合企業(yè)現(xiàn)有的制模能力和重估啊設備的狀況 ⑤ 為了提高沖壓工藝的穩(wěn)定性有事需要增加工序數(shù)目，以保證沖壓件的質量 （3） 工序順序的安排 工序性質是指沖壓加工過程中各道工序進行的先后次序，沖壓工序的順序應根據(jù)工件的形狀尺寸精度要求。 此沖壓件加工工藝方案所采用沖孔——落料級進沖壓。工件上的孔為大小相同的對稱的小孔，可以進行同時沖孔。 四．確定模具結構形式 （一）模具類型的確定 由沖壓工藝分析可知，選用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 （二）導向方式確定 為了提高模具壽命和工件治療，方便安裝調整，該級進模采用中間導柱的導向方式。

11、 （三）定位方式的選擇 零件尺寸較小，厚度較小，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導料板導向，導正銷導正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷 （四）卸料，出件方式的選擇 因為工件料厚0.8mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 五．沖壓工藝設計計算 （一）排樣 零件外廓尺寸為，考慮到操作方便和保證制件精度，決定采用單排有廢料排樣。 1） 條料寬度的計算和步距的確定 由于搭邊值對沖裁工藝有著很大的影響，它能夠補償條料送進時的下料誤差和定位誤差，可以保證調料的剛性，還可

12、以避免沖裁時毛刺掉入模具間隙，從而提高了模具的使用壽命。 查課本可以確定它的搭邊值，根據(jù)厚度兩工件剪按矩形取搭邊值，而側邊則按圓形取其搭邊值a=1.2 2） 步距，連續(xù)模的步距 3） 條料寬度 查表4-19，條料寬度偏差 所以該沖裁件采用的是有側壓裝置，條料寬度B如下 4） 排樣方式 保證在最低的材料清耗和勞動生產(chǎn)率的條件下，使沖模結構簡單，壽命長，采用少、無廢料的直排，如下圖 5） 材料的利用率 （二）沖裁力的計算 1） 沖壓力 由公式4-18得 查表2-3，得

13、 2） 卸料力 查表4-22，得 所以, 3） 推件力 查表4-22，得 所以， 4） 頂件力 查表4-22，得 所以， 5） 壓力機標稱壓力的確定 采用的卸、出料方式 ① 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖模時 ② 采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖模時 ③ 采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖模時 我們采用第一種，則 所以

14、 查表得壓力機型號為“開式雙柱可傾式壓力機” 選擇JC23-35，其標稱壓力為350KN 6） 壓力中心 由于沖裁件圖可知，該零件為對稱件，故其壓力中心為零件中心。壓力中心如圖 （三）確定凸凹模間隙值 間隙對沖裁過程有很大影響，對沖裁件起決定性作用。 查表得 如果不考慮其他因素，間隙越小越好，沖出來的零件質量越好，對于該零件來說，邊緣質量要求不高，孔的質量高 所以間隙Z=0.080 （四）確定凸凹模刃口尺寸及公差 為了制造方便，制造成本低，調整方便，檢查方便

15、，裝配方便，則選擇配合制來制造磨具。 1） 沖孔時，沖孔以凸模為基準配做 因此在計算的時候要考慮三種情況的磨損，磨損后變大的尺寸，凹模磨損后變小的尺寸，凸模磨損后尺寸不變。 刃口尺寸計算公式： 查表4-14 X=1， 2） 落料時，落料以凹模為基準配凸模 凹模的磨損后刃口尺寸變化有增大，減小和不變，因此落料時凹模磨損后所有尺寸變化大。 刃口尺寸計算公式 凹模磨損后變化的尺寸有這些，因為沒有公差，所以基本尺寸一樣的 （五）模具閉合高度

16、 在前面的設計中，已經(jīng)選擇了設備，因此，必須使模具的閉合高度介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間，這樣才能把模具裝到設備上滿足下公式 查表4-5得 六．沖裁模具主要零部件的設計與選用 （一）工作零件 1.凸模 （1）凸模的形式和固定方式 由沖壓件可知，凸模應為圓形凸模，而為了保證強度，剛度 及便于加工與裝配，圓形凸模常做成圓滑過渡的階梯形，具體選 擇見書圖4-52中a型

17、 固定方式為臺肩固定 （2）凸模長度計算 此沖壓件采用彈性卸料，凸模長度可按下式計算，件書 式 子4-34 （3）凸模的強度與剛度校核 一般情況下，凸模的強度和剛度是足夠的，沒有必要進行校 核 校核公式查表，4-26 因選用無導向，圓形，所以公式為 所以凸模允許的最大自由長度尺寸為3.5mm 2．凹模 （1）凹模的外形結構與固定方法 由沖壓件可知，凹模應為標準圓凹模 由書圖4-57可知，可選a型圓凹模 此圓凹模尺寸不大，一般通過配

18、合關系壓入凹模固定板，再通過螺釘，銷釘緊固 （2）凹模刃口尺寸的結構形式 沖裁凹模刃口形式有直筒形和錐形兩種，選用根據(jù)沖壓件決定，因為此沖壓件的形狀簡單且精度要求不高，所以應該選用錐形刃口的5 因為沖壓件厚度t=0.8mm，所以 （3）凹模輪廓尺寸的確定 凹模輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸,及輪廓尺寸H，從凹模刃口至凹模外緣的最短距離稱為凹模的壁厚C，此沖壓件為簡單對稱形狀刃口的凹模，由于壓力中心及刃口的對稱中心，所以凹模的平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴大的一個凹模壁厚來確定。 整體式凹模板的厚度可按如下經(jīng)驗公式計算

19、 （二）定位零件 因為該零件的尺寸較小，厚度較薄，為了保證孔的精度及較好 的定位，宜采用導料板導向、導正銷導正、為了提高材料的利用率， 采用固定擋料銷。 為了使條料沿到料板順利通過，兩導料板之間距離應略大于條 料最大寬度，導料板厚度H取決于擋料方式和板料厚度，以便于送 料為原則。 導料板厚度見表4-32 因為材料厚度t=0.8 由此擋料銷高度h=3 導料板厚度H=6~8 （三）卸料與出件裝置 卸料裝置 由前面可知，所選用的卸料方式為彈性卸料

20、裝置 查看常用的彈性卸料裝置結構形式圖4-75，選用b型用導料板導向，卸料板凸臺部分的高度 卸料螺釘一般采用標準的階梯螺釘，因為卸料板為矩形，所以選用四個。 （四）模柄選擇 模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使用模具中心通過滑塊的壓力中心。模柄形式很多，這里選用壓入式模柄。結構如圖： （五）導向零件 （1）導柱 選用標準A型導柱，結構如圖： （2）導套 選用標準A型導套，結構如圖： （六）緊固件 緊固件主要是螺釘和銷釘，螺釘起緊固作用，銷釘起定位作用，沖模中廣泛使用內六角螺釘。 七

21、． 模具使用及維護說明書 （一）模具安裝 安裝前，檢查壓力機上的上下模具安裝表面的清潔干凈，并檢查在有無在修磨模具后遺留物防止阻礙準確安裝和意外事故。 安裝時，根據(jù)模具閉合高度調整壓力機滑塊的高度，使滑塊在下止點式其底面與工作臺之間規(guī)定位置，，將滑塊再停于下止點，然后調節(jié)滑塊的高度，使其模柄進入模柄孔，并通過滑塊上的壓塊與螺釘將模柄固定。 安裝完后，將壓力機滑塊上調3~5mm，開動壓力機，空行程1~2次將滑塊停于下止點，固定下模座，在進行試沖，逐步調整滑塊所需的高度。將壓力機上的卸料板調到需要的位置。 （二）模具的維護 1. 確定模具導料部分無雜物。 2. 打開壓力機，空合模數(shù)次

22、，保證正確運動和定位。 3. 模具使用時應該經(jīng)常檢查模具的工作臺面和工作刃口，清理材料的積瘤，排除災不正確使用過程中的廢料，以免廢料漲模，導致模具破裂。 4. 按設計說明書中所選的壓力機安裝模具在工作臺面上，并正確安裝模具，保證模具中心與壓力機中心重合。 5. 請客戶嚴格按照上述程序使用模具，嚴禁人體或異物在模具工作區(qū)間內，否則會造成人身傷害和財產(chǎn)損傷。 6. 存放前清潔模具 ，并要涂油后方可合模存放。 7. 模具應放在方木上，并保證擺放不傾斜，以保證導柱導套正確配合。 8. 建議客戶每生產(chǎn)3000~5000件后，按以上保養(yǎng)方法保養(yǎng)模具一次，以便延長模具壽命。 9. 打開模具確認

23、模具型面無雜物，確定導料銷、擋料銷的位置正確。  后語  參考文獻 【1】徐政坤.《沖壓模具及設備》.第一版.北京.機械工業(yè)出版社.2009.03 【2】《中國模具設計大典》PDF文件格式.網(wǎng)上下載 【3】許發(fā)樾.《使用模具設計與制造手冊》.第2版.北京.機械工業(yè)出版社.2005.10 【4】王孝培.沖壓手冊.北京.機械工業(yè)出版社.1990 【5】徐政坤.沖壓模具及設備.北京.機械工業(yè)出版社.2005 【6】東北工學院編.《機械零件設計手冊》.第2版（上中國） 【7】《冷沖壓》.國家標準 【8】《機械制圖》.國家標準 【9】《公差與配合》.國家標準 【10】《形狀和位置公差》.國家標準