《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計止動件沖壓模具設(shè)計

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1、 B 沖壓工藝及模具設(shè)計 《課程設(shè)計》 設(shè)計名稱 止動件沖壓模具設(shè)計 系 別 機(jī)械工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 09模具三1班 姓 名 　 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 完成日期 2011年4月30日 指導(dǎo)教師評語

2、 建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 最終評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 系主任簽字 年 月 日 課程設(shè)計任務(wù)書 1、 課程設(shè)計的原始資料及設(shè)計技術(shù)要求 零件圖 零件名稱：止動件 零件所用材料：35 材料厚度：2 mm 生產(chǎn)批量：大批量 二、課程設(shè)計工作內(nèi)容及完成時間

3、 1.分析零件的成型工藝性 2.工藝方案和模具零件結(jié)構(gòu)尺寸的確定 3.壓力機(jī)的選用 4.繪制模具裝配圖 5.繪制模具零件圖 6.編制設(shè)計說明書 三、主要參考資料、文獻(xiàn) 1.《沖壓工藝與模具設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社 2.《沖壓模具設(shè)計手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 3.《沖壓成型工藝與模具設(shè)計》 高等教育出版社 4.CAD、Pro/E、CAM等軟件工具書 5.機(jī)械制圖、公差、金屬材料與熱處理等書

4、 止動件沖壓模具設(shè)計 一、零件的工藝性分析 1.零件的材料：35號鋼 特性：35號鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有良好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，工藝性能較好，焊接性能尚可，大多在正火狀態(tài)和調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。 用途：35號鋼廣泛用于制造各種鍛件和熱壓件、冷拉和頂鍛鋼材，無縫鋼管、機(jī)械制造中的零件，如曲軸、轉(zhuǎn)軸、軸銷、杠桿、連桿、橫梁、套筒、輪圈、墊圈以及螺釘、螺母等。 2.零件的結(jié)構(gòu)： 從零件圖可知，該零件結(jié)構(gòu)簡單，上下對稱，在零件外形輪廓無圓角過渡，因此較適合于沖裁。 3.零件尺寸精度： 尺寸均為未注公差的自由尺寸，在沖

5、壓工序中一般按IT14級來確定。查表可知各零件尺寸的公差為： 外形尺寸：Ф42 0-0.62 內(nèi)形尺寸：Ф20＋0.520 22＋0.520 4＋0.30 4.結(jié)論： 以上零件各組成尺寸的精度要求,都滿足沖裁工藝要求. 二、沖壓工藝方案： 1.沖壓模的定義： 單工序模就是只有一個工序，只能對零件進(jìn)行一種加工。 復(fù)合膜就是同時完成兩道及其以上的加工。 多工位連續(xù)級進(jìn)模說通俗點就像流水線，原料從一端送入，依次經(jīng)過各個工位，沖壓一個行程，送進(jìn)一個步距，逐步?jīng)_出所要求的零件。 2.沖壓工藝方案的選擇： 該零件包括落料，沖孔兩個基

6、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)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三沖孔－－落料連續(xù)沖壓，采用連續(xù)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需一副模具，沖壓件的行為精度和尺寸精度難以保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的集合形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的行為精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故其模具制造 安裝較復(fù)合模復(fù)雜，通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生

7、產(chǎn)采用方案二位佳。 三、排樣： 沖裁件的板料 帶料或條料上的布置方法稱為排樣。合理的排樣石降低成本和保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。排樣時應(yīng)考慮如下原則：、 1. 提高材料的利用率。 2. 合理排樣方法使操作方便，勞動強(qiáng)度低且安全。 3. 模具結(jié)構(gòu)簡單壽命長。 4. 保證沖件質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。 排樣的方法： 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可分為三種： 1. 有廢料排樣。如a圖所示。沿沖件的全部外形沖裁，沖件與沖件之間，沖件與條料側(cè)邊之間都存在有搭邊廢料。有廢料排樣，材料利用率低，沖裁件質(zhì)量及模具壽命高，用于沖裁形狀復(fù)雜 尺寸精度要求較高的沖裁件

8、。 2. 少廢料排樣。如b圖所示。沿沖件的部分外形切斷或沖裁。只在沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。這種排樣，材料的利用率較高，用于某些尺寸要求精度不高的沖裁件排樣。 3. 無廢料排樣。如c圖所示。沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無搭邊廢料。沖件與沖件之間沿直線或曲線的切斷而分開。這種排樣，材料利用率最高，但對沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀有要求，設(shè)計沖裁件時，應(yīng)考慮這方面的工藝性。 采用少無廢料排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減少沖裁力。但是，因條件本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，沖裁件公差等級低。同時，由于是模具單面受力，不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且

9、也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此，排樣時必須統(tǒng)籌兼顧，全面考慮。 最佳的排樣方法： 有廢料排樣，材料利用率低，沖裁件質(zhì)量及模具壽命高，用于沖裁形狀復(fù)雜 尺寸精度要求較高的沖裁件。 搭邊和料寬： 1. 搭邊 排樣種相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。 搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值小，材料利用率雖高。但過小時搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口，為了避免這一現(xiàn)象，搭邊的最小寬度大于塑性

10、變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 2．搭邊值的大小與以下因素有關(guān)： 1）材料的力學(xué)性能。 軟材料 脆材料，搭邊值要大一些，硬材料，搭邊值可小一些。 2）材料的厚度。 材料越厚，搭邊值也越大。 3）零件的形狀和尺寸。 零件的外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。 4）排樣的形式。 對排樣的搭邊值大于直排的搭邊。 5）送料及擋料方式。 用手工送料，且有側(cè)壓裝置的搭邊值可小一些，用側(cè)刃定距比用擋料銷定距地搭邊值小一些。 6）卸料方式。彈性卸料比剛性卸料的搭邊值要小一些。 工作間a1=1.2 側(cè)面a=1.5 送料步距和條料寬

11、度的確定： （1）送料步距條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距。每個部距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件。送料步距地大小應(yīng)為條料上的兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點之間的距離。 S=L工件+a1=42+1.2=43.2mm （2）條料寬度 條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度。要能在沖裁時順利地導(dǎo)料板之間送出，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度是必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計算： 條料寬度：B=（Dmax+2a）

12、0-△ B=（42+21.5）0-0.5 B=450-0.5 零件排樣圖如圖所示： 材料的利用率： 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，柸料材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性。合理性的指標(biāo)是材料的利用率。其計算公式如下。 一個距內(nèi)的材料利用率η為: η= F／BS100% =1062.74／4543.2 =54.67% 一張板料上總的

13、材料利用率η0為： (鋼板標(biāo)準(zhǔn)：900mm1000mm η0=NF1／BL100% η0=4001062.74／9001000 η0=47.23% 四、沖壓力的計算： 1. 落料力： F落= K Lδτ = 1.33.14422500 = 171.44 KN 2. 沖孔力： F沖=

14、 K Lδτ = 1.374.082500 = 96.3 KN 3. 卸料力： F卸= K卸F落 = 0.05171.44 = 8.57 KN 4. 推件力： F推= n K推F沖 =70.05596.3 =47.08 KN 5. 總沖壓力： F總=F落+F沖+F卸+F推 =171.44+

15、96.3+8.57+47.08 =323.39 KN 五、壓力中心的計算： 坐標(biāo)系如圖所示： x 1=11 y 1=2 x 2=12 y 2=0 x 3=11 y 3=-2 x 4=4.5 y 4=0 X 0= L1X1+L2X2+L3X3+L4X4 L1+L2+L3+L4 = 211+412+211+126.884.5 2+4+2+126.88

16、 = 4.9 因此壓力中心坐標(biāo)為（4.9，0） 六、凸凹模刃口尺寸計算： Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm δd=0.6（Zmax-Zmin）=0.0684mm δp=0.4（Zmax-Zmin）=0.0456mm 1) 落料尺寸： Ф42 0-0.62 Dd+δd0 =(Dmax-X△) +δd0 =(42-0.50.62)+0.06840 =41.69+0.06840mm Dp0-δp =Dd-Zmin)0-δp

17、 =(41.69-0.246)0-0.0456 =41.4440-0.0456mm 2) 沖孔尺寸：Ф20＋0.520 22＋0.520 4＋0.30 dp0-δp=(dmin+ X△) 0-δp =(20+0.50.52)0-0.0456 =20.260-0.0456mm dd+δd0 =(dp+Zmin) +δd0 =(20.26+0.246)+0.06840 =

18、20.506+0.06840mm dp0-δp=(dmin+ X△) 0-δp =(22+0.50.52) 0-0.0456 =22.260-0.0456mm dd+δd0 =(dp+Zmin) +δd0 =(22.26+0.246) +0.06840 =22.506+0.06840mm dp0-δp=(dmin+ X△) 0-δp =(4+0.50.

19、3) 0-0.0456 =4.150-0.0456 mm dd+δd0 =(dp+Zmin) +δd0 =(4.15+0.246) +0.06840 =4.396+0.06840 mm 七、工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計： 1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）凹模刃口形式 整體式： 在整體凹模內(nèi)，將加工部分以工位為單元分開 鑲拼式： 當(dāng)?shù)犊趬牡臅r候可以直接更換入塊，不必將整個板重新新制或設(shè)變板，這樣可以節(jié)省時間。但鑲嵌式的不好的地方

20、就是費用高。 最佳選擇形式： 采用鑲拼的結(jié)構(gòu)，這樣對于原材料可以大大的節(jié)省，并對于后期的修改和維修，以及配件的更換都極為的方便。也可以在實際的安裝過程中進(jìn)行調(diào)整累積誤差，用后期的裝配來彌補(bǔ)加工的不足。此外，卸料塊的設(shè)計模式也和凹模鑲塊一樣采用拼裝式的，只是由于卸料塊是精確定位的，而且它不受很大的力，在沖壓過程中，一般不容易損壞，所以在它的周圍沒有用于維修等鋼型鑲塊。在級進(jìn)沖壓模中，凸模是安裝于凸模的固定板上，由于精密多工位級進(jìn)沖壓模的凸模的精確定位是用卸料塊來導(dǎo)向定位的，即卸料塊和凸模的間隙比凹模和凸模間有間隙還要小，為了方便定位，凸模式的固定方式采用浮動式的，即凸模與凸模固定板間

21、有一定的間隙，凸模安裝于凸模固定板上可以搖動，再由卸料塊精確定位后和凹模配合。 （2）凹模外形尺寸： 凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般為圓形和矩形兩種。當(dāng)沖裁中小型工件時，常采用圓形凹模，而對大型工件的沖裁，應(yīng)采用矩形凹模。由于沖裁時凹模受力狀態(tài)比較復(fù)雜，目前還不能用理論方法精確計算，必須綜合考慮各方面因素。 凹模厚度： H = k b =04241.76=18mm 凹模壁厚： C = (1.5~2) H =(1.5~2)18=(27~36)

22、mm 實際取C = 30mm 凹模邊長： L = b+2c=42+230=102 mm 查標(biāo)準(zhǔn) JB/T 7643.1—2008，凹模寬100 mm 因此確定凹模外形尺寸為： 10010018 mm，將凹模板做成薄板形式并加空心墊板后實際凹模尺寸為： 10010014 mm （3）凸凹模的尺寸： 作用：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值。也靠圖凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計中的一項重要工作。 凸凹模的長度尺寸：L= h1 +h2 + h

23、 =14+10+24 =24 mm (4) 沖孔凸模尺寸： 作用：沖孔模是先確定凸模刃口尺寸，以凸模刃口尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，即沖裁間隙通過加大凹模刃口尺寸來取得。 沖孔凸模尺寸：L= h1 +h2 +h3 =14+12+14 =40 mm 八、其他模具結(jié)構(gòu)零件： 根據(jù)凹模零件尺寸，結(jié)合倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)特點，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7643.1—2008,確認(rèn)其他模

24、具結(jié)構(gòu)零件。見下表所示。 其他模具結(jié)構(gòu)零件 序號 名稱 長寬厚 材料 數(shù)量 1 上墊板 1001006 T8A 1 2 凸模固定板 10010014 45 1 3 空心墊板 10010012 45 1 4 卸料板 10010010 45 1 5 凸凹模固定板 10010016 45 1 6 下墊板 1001006 T8A 1 根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2855.1—2008選取后側(cè)導(dǎo)柱100100（160~190）標(biāo)準(zhǔn)模架一副。 九、沖壓設(shè)備的選用： 根據(jù)總沖壓力F總=323 KN，模具閉合高度

25、沖床工作臺面尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用J23-63開式雙柱可傾沖床，并在工作臺面上備制墊板。其主要參數(shù)如下： 公稱壓力：630 KN 滑塊行程：130 mm 行程次數(shù)50次/分 最大閉合高度：360 mm 連桿調(diào)節(jié)長度：80mm 工作臺尺寸（前后左右）: 480mm710mm. 十、工作零件加工工藝過程： 1. 沖孔凸模加工工藝過程： 序號 工序名 工序內(nèi)容 設(shè)備 工序簡圖 1 備料 鍛件：φ2460 2 熱處理 退火：硬度達(dá)120~150HRC 3 車削 按圖車全形，單邊留0.2mm精加工余量。 車床 4 熱處理 淬火 硬度達(dá)1

26、80~220HRC 5 磨削 磨外圓，兩端面達(dá)設(shè)計要求。 磨床 6 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計要求 7 檢驗 2. 凸凹模加工工藝過程： 序號 工序名 工序內(nèi)容 設(shè)備 工序簡圖 1 備料 將毛坯鍛成長方體13510040 2 熱處理 退火 3 車削 銑(刨)削六面成長方形模塊 車床 4 鉗工劃線 用平板和劃線盤按圖劃線，并打樣沖眼。 5 鉆孔 用鉆頭鉆螺紋底孔；用圓柱銷孔的預(yù)孔；用鉆頭鉆擋料銷讓位孔；用鉆頭在中心處鉆穿絲孔等；正、反面孔口倒角；凸凹模用鉆頭孔擴(kuò)，

27、保證刃口高度；攻螺紋；鉸孔 鉆床 6 熱處理 凹模工件淬硬至HRC60～62，凸凹模工件淬硬至HRC58～62。 7 磨削 磨內(nèi)外圓和兩端面及相鄰兩側(cè)面，用90角尺測量相鄰兩面的垂直度至圖紙要求，退磁。 磨床 8 鉗工精修 研光線切割面 9 檢驗 復(fù)合沖裁模的裝配應(yīng)選擇凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模部分，后裝上模部分。 3. 落料凹模加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 設(shè)備 工序簡圖 1 備料 將毛坯鍛成長方體13510030 2 熱處理 退火 3 粗刨

28、刨六面達(dá)到1269226，互為直角 刨床 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 光六面，互為直角 磨床 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線，型孔輪廓線 7 銑漏料孔 達(dá)到設(shè)計要求 銑床 8 加工螺釘孔，銷釘孔，穿絲孔 按位置加工螺釘孔，銷釘孔，穿絲孔 鉆床 9 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到60～64HRC 10 磨平面 磨上下平面光 磨床 11 線切割 按圖切割型孔達(dá)到尺寸要求 12 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計要求 13 檢驗 十一、模具總裝配圖 1.模具裝

29、配圖 止動件模具裝配圖 2.模具裝配圖明細(xì)表 序號 名稱 數(shù)量 材料 熱處理 標(biāo)準(zhǔn)代號 參考尺寸 備注 1 下模座 1 HT200 GB/T2855.2-2008 10010035 2 螺釘 4 45 GB70.1-2000 M8f40 3 圓柱銷（2） 2 45 GB/119.1-2000 φ1045 4 凸凹模 1 T10A 60～64HRC 5 導(dǎo)柱 2 GCr15 60～64HRC

30、GB/T2861.1-2008 φ22150 6 擋料銷 1 45 43～48HRC JB/T7649.10-2008 7 導(dǎo)套 2 GCr15 58～62HRC GB/T2861.3-2008 φ2280 8 上墊板 1 T8A 54～58HRC 9 導(dǎo)正銷 2 45 GB119.1-2000 φ1035 10 螺釘 2 45 GB70.1-2000 M860 11 推件塊 1 45 34～38HRC 12 凸模 2 T10A 56～60HRC JB/T

31、5825-208 13 模柄 1 Q235A JB/T7646.1-2008 14 推桿 1 45 28～32HRC 15 騎縫銷 1 45 GB119.1-2000 φ414 16 上模座 1 HT200 GB/T2855.1-2008 10010030 17 凸模固定板 1 45 28～32HRC JB/T7643.1-2008 10010014 18 空心墊板 1 45 28～32HRC JB/T7646.3-2008 10010012 19 圓柱銷（1）

32、 2 45 GB119.1-2000 φ1062 20 凹模 1 Cr12 60～64HRC JB/T7643.1-2008 10010014 21 卸料板 1 45 28～32HRC 10010010 22 橡膠 1 23 凸模固定板 1 45 28～32HRC JB/T7643.1-2008 10010014 24 下墊板 1 T8A 54～58HRC JB/T7643.3-2008 1001006 25 卸料螺釘 4 45 24～28HRC JB/T7650.5-2008 26 導(dǎo)料銷 2 45 JB/T7649.10-2008 27 螺釘 1 45 GB70.1-2000 M825 十二、模具零件圖 模具零件圖如圖所示。 1.沖孔凸模： 2. 落料凹模： 3.凸凹模： 18