三圓孔圓形墊片沖壓具設計

中北大學模具沖壓課程設計 目錄 目錄 1 1. 工件的沖壓工藝設計 3 1.1工藝分析 3 1.2確定工藝方案 3 1.3工藝計算 5 1.3.1排樣及確定條料尺寸 5 1.3.2沖壓力計算及設備選擇 6 1.4凸模 凹模 凸凹模刃口及結構尺寸計算 9 1.4.1凸模、凹模及凸凹模刃口尺寸 9 1.4.2 落料凹模結構尺寸 11 1.4.3沖孔凸模結構尺寸 11 1.4.4凸凹模結構尺寸 12 1.5其他模具零部件的選擇 12 1.5.1模架 12 1.5.2凸模固定板 13 1.5.3模座 13 1.5.4凸凹模固定板 13 1.5.5卸料板 14 1.5.6壓力機的確定 14 2. 結構總圖 15 3參考文獻 15 4.設計小結 16 1. 工件的沖壓工藝設計 1.1工藝分析 沖壓件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量零件設計是否合理。一般來講，滿足使用要求的條件下，能以最簡單、最經濟的方法將工件加工出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的沖壓工藝性就差。工藝性的好壞是相對的，他直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件的影響。 該零件尺寸中，未注公差按照IT13確定工件尺寸的公差。查公差表，各尺寸公差為、、、。 零件簡圖：如圖所示 零件名稱: 典型圓墊片 上產批量: 大量生產（30萬件） 材料： 45鋼 厚度： 2mm 1.2確定工藝方案 確定工藝方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數、工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應對不同的工藝方案進行全面的分析與研究。在選擇工藝時，一般要考慮模具的結構形式，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。 在確定沖壓件的工藝路線時，應主要考慮以下幾個方面：沖壓零件的幾何形狀、尺寸大小、精度等級、生產批量、加工零件時操作的難易程度、模具的加工成本及時間等。 經分析該零件屬于大批量生產，形狀簡單，工藝性較好、沖壓件尺寸精度較高。沖壓該零件需要的基本工序有落料和沖孔。 方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產。 方案二：落料和沖孔復合沖壓，采用復合模生產。 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模（連續(xù)模）生產。 方案一單工序模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率較低，難以滿足零件大批量生產的需求。由于零件結構簡單，為提高生產效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。 方案二復合模能在壓力機一次行程內，完成落料、沖孔等多道工序，所沖壓的工件精度較高，不受送料誤差影響，內外形相對位置重復性好，由于壓料沖裁的同時得到了校平，沖件平直且有較好的剪切斷面。 方案三級進模可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件，且可沖裁比較厚的零件，但級進模沖裁受壓力機工作臺面尺寸與工序數的限制，沖裁件尺寸不宜太大。另外級進模沖裁中、小型零件時零件平面度不高，高質量工件需校平。 根據沖壓模工藝原理，結合該零件結構的特點，通過對比以上三種方案，采用復合模結構簡單實用，沖壓工藝過程穩(wěn)定可靠，比較適合該零件了生產制造。 1.3工藝計算 1.3.1排樣及確定條料尺寸 (1) 調料寬度 條料寬度B用式（1-1）進行計算 B=（D+2+C） （1-1） 式中，D是制件直徑（mm）；是是工件與邊緣的搭邊值 （mm）；C是條料與導料板之間的間隙（mm）。 查表得，材料厚度t=2mm自動送料時，工件與工件之間的搭邊值=3mm，工件與邊緣之間的搭邊值=2mm。查表得條料寬度 B<100mm 時，送料間隙取C=0.5mm。 零件外形為圓形 ，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為中等批量生產，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結構就會相應增大，從而增加模具生產成本，所以本設計決定采用單排結構即直排（如圖所示）。 由于每張鋼板的尺寸都是長度為2000mm，寬度為1000mm。每張鋼板剪裁1000/4422條;每條能沖裁（2000-22）/4346.所以每張鋼板能生產2246=1012個零件。 考慮定位公差及裁剪公差后，條料寬度按式（1-2）計算 （1-2） 式中，是條料寬度偏差（mm），查表得=0.5 故得 即 （2） 步距 （3） 材料利用率 式中，n是一個步距內沖裁件數目 A是沖裁面積（包括餒形結構廢料） S是步距長度（mm） B是調料寬度（mm） 取n=1， S=43mm，B=44.5mm 1.3.2沖壓力計算及設備選擇 （1） 沖裁力的計算 落料及沖孔時的沖裁力按式（1-3）計算 （1-3） 式中，P是沖裁力（N）；L是沖裁周邊長度（mm）；t是材料厚度（mm）；是材料的抗剪強度（MPa）；K是修正系數，一般取K=1.3。由于，所以式 （1-3）也常常表達為 （1-4） 其中，是沖壓材料的抗拉強度（MPa）； 查表得，45鋼的抗拉強度=600MPa 落料所需沖裁力 沖孔所需沖裁力 （2） 卸料力、頂件力、推料力的計算 從凸模上卸下箍著的材料所需的力稱為卸料力；逆沖裁方向將板料從凹模內頂出所需的力稱為頂件力；從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。一般按以下公式計算 式中，F是沖裁力（N）,是卸料力系數，查表取=0.04；是頂件力系數，查表取=0.06，n是塞在凹模內的制件或廢料數量，n=h/t. h為凹模直刃高度，取h=8，t為板厚，t=2，則n=8/2=4，為推料力系數，查表取=0.055。 經計算得 （3） 總沖壓力的計算 （4）壓力中心的確定 式中，、是壓力中心在X、Y軸上的坐標，、是各簡單圖形的壓力中心在X軸、Y軸上的坐標與其沖裁周邊長度乘積之和（），是各簡單圖形的沖裁周邊長度之和（mm）。 可以看出零件在X軸方向上是對稱的，因此壓力中心必在零件的中心線上。所以 經計算. 即壓力中心的位置（0，-0.93） （5）設備選擇 經計算，總沖壓力為318KN，取安全系數S=1.2 則計算總分沖壓力 則選取J23-40型開式可傾壓力機 公稱壓力（KN）： 400 最大閉合高度（mm）： 330 立柱距離（mm）： 340 工作臺尺寸（mm）: 460×700 1.4凸模 凹模 凸凹模刃口及結構尺寸計算 1.4.1凸模、凹模及凸凹模刃口尺寸 模具采用復合模結構，計算刃口尺寸時宜采用尺寸轉換法計算。 零件上包含三類尺寸： 落料尺寸 沖孔尺寸 位置尺寸 查得沖裁模刃口雙間隙 mm， mm。 （1）落料刃口尺寸計算 則取 其中x是為與沖裁件精度有關的系數，查表，取x=0.5 （2） 沖孔刃口尺寸計算 則取 （3） 位置尺寸 1.4.2 落料凹模結構尺寸 （1） 凹模壁厚C 凹模厚度H=Kb≧15mm 凹模壁厚C=(1.5~2)H≧30~40mm 式中，b是沖裁件的最大外形尺寸（mm），K是凹模厚度系數。 查表得K=0.50 則H=Kb=0.5×40=20mm，取H=30mm； C=(1.5~2)H=(1.5~2)×20=24~32mm，取C=30mm （2）凹模板直徑 1.4.3沖孔凸模結構尺寸 沖孔凸模長度為 式中，是落料凹模厚，為30mm；是凸模固定板厚卸料板厚，取為25mm。 1.4.4凸凹模結構尺寸 落料凸模和孔的凹模考慮到該副模具的結構和精度,及加工、裝配方面等因素,可選用整體式凸凹模。 凸凹模長度確定 mm 式中 —卸料板厚度，取； —凸凹模固定板厚度，（0.6～0.8）=（0.6～0.8）18～24mm，取mm 1.5其他模具零部件的選擇 1.5.1模架 本例中采用滑動導向中間導柱圓形模架。 因為該制件壓力中心在對稱線上，其無偏心載荷，之間精度要求也不是很高且制件較小，所以由模具成本等因素考慮該副模具模架選用滑動導向中間導柱圓形模架。 1.5.2凸模固定板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模板外形尺寸相同，但還應考慮緊固螺釘及銷釘的位置。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。凸模固定板為圓形，厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，材料為Q235 14mm 1.5.3模座 根據凹模板的尺寸，模座采用標準的中間導柱圓形模座，材料采用HT200。 標記為： 上模座 GB2855.11—81； 下模座 GB2855.12—81。 1.5.4凸凹模固定板 凸凹模固定板形狀與凹模板一致，厚度為24mm。 1.5.5卸料板 卸料板同樣為圓形板，直徑和凹模板一致，厚度為11mm。卸料板材料選A3或（45）鋼，不用熱處理淬硬。 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M10×10mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 1.5.6壓力機的確定 模具的閉合高度為： H閉=H上模＋H墊＋L＋H +H下模－h(huán)2 =（40+8+14+20+45+45-2）mm=190mm 式中 L——凸模長度，L=55mm； H——凹模厚度，H=30mm； J h2——凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm。 選取23-40型開式可傾壓力機 公稱壓力（KN）： 400 最大閉合高度（mm）： 330 立柱距離（mm）： 340 工作臺尺寸（mm）: 460×700 壓力機工作臺尺寸460×700，一般工作臺面尺寸每邊應大于模具下模座尺寸50～70mm， 所以壓力機合格，可用。 2. 結構總圖 總的高度H=180mm 長度 L=205mm 寬度 S=110mm 3參考文獻 （1）.王孝培.沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2000 （2）.史鐵梁.模具設計與指導.北京：機械工業(yè)出版社，2006 （3）.姜奎華.沖壓工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，200 （4）.丁松聚.冷沖模設計.北京：機械工業(yè)出版社，2000 （5）.瞿平.飛機鈑金成形原理與工藝.西安：西北工業(yè)大學出版社。 4.設計小結 這次的設計也讓我鞏固了軟件知識，制圖知識，收獲頗豐?。。?這次課程設計，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設計經驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導，和同學們的熱情幫助下，使我找到了信心。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務。 一個星期的模具設計課程設計結束了，在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化.通過本次沖壓模具的設計，讓我又對這門課程有了重新的了解。讓我學到了不同與課堂的新東西，增加了自己的動手能力。雖然我設計的模具不一定好，但是，我覺得通過不斷努力，我可以設計一套實用的好模具?。?！ 17