沖壓工藝及模具設計課程設計止動件沖壓模具設計

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

2、建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 指導教師簽字 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 課程設計任務書 1、 課程設計的原始資料及設計技術要求 零件圖 零件名稱：止動件 零件所用材料：35 材料厚度：2 mm 生產批量：大批量 二、課程設計工作內容及完成時間

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

4、 止動件沖壓模具設計 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)質碳素結構鋼有良好的塑性和適當的強度，工藝性能較好，焊接性能尚可，大多在正火狀態(tài)和調質狀態(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、機械制造中的零件，如曲軸、轉軸、軸銷、杠桿、連桿、橫梁、套筒、輪圈、墊圈以及螺釘、螺母等。 2.零件的結構： 從零件圖可知，該零件結構簡單，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，在沖壓工

5、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 內形尺寸：Ф20＋0.520 22＋0.520 4＋0.30 4.結論： 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，只能對零件進行一種加工。 復合膜就是同時完成兩道及其以上的加工。 多工位連續(xù)級進模說通俗點就像流水線，原料從一端送入，依次經過各個工位，沖壓一個行程，送進一個步距，逐步沖出所要求的零件。 2.沖壓工藝方案的選擇： 該零件包括落料，沖孔兩個基本工

6、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。 方案二落料－－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，采用連續(xù)模生產。 方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產效率較低，難以滿足該零件的年產量要求。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，且生產效率也高。盡管模具結構較方案一復雜，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，需在模具上設置導正銷導正，故其模具制造 安裝較復合模復雜，通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采

7、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量及模具壽命的有效措施。排樣時應考慮如下原則：、 1. 提高材料的利用率。 2. 合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。 3. 模具結構簡單壽命長。 4. 保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。 排樣的方法： 根據材料的利用情況，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，沖裁件質量及模具壽命高，用于沖裁形狀復雜 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，但對沖裁件的結構形狀有要求，設計沖裁件時，應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構，減少沖裁力。但是，因條件本身的公差以及條料導向與定位所產生的誤差的影響，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，而且也直

9、接影響沖裁件的斷面質量。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，沖裁件質量及模具壽命高，用于沖裁形狀復雜 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。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。 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，為了避免這一現象，搭邊的最小寬度大于塑性變形

10、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： 1）材料的力學性能。 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，且有側壓裝置的搭邊值可小一些，用側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 側面a=1.5 送料步距和條料寬度的

11、確定： （1）送料步距條料在模具上每次送進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。送料步距地大小應為條料上的兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。 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料板之間送出，并與導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構中是否采用側壓裝置和側刃，根據不同結構分別進行計算： 條料寬度：B=（Dmax+2a）0-

12、△ 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。衡量排樣經濟性。合理性的指標是材料的利用率。其計算公式如下。 一個距內的材料利用率η為: η= F／BS100% =1062.74／4543.2 =54.67% 一張板料上總的材料

13、利用率η0為： (鋼板標準：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= K

14、 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+96

15、.3+8.57+47.08 =323.39 KN 五、壓力中心的計算： 坐標系如圖所示： 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 =20

18、.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+0.50.3)

19、 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、工作零件結構設計： 1.凹模的結構設計 （1）凹模刃口形式 整體式： 在整體凹模內，將加工部分以工位為單元分開 鑲拼式： 當刀口壞的時候可以直接更換入塊，不必將整個板重新新制或設變板，這樣可以節(jié)省時間。但鑲嵌式的不好的地方就是

20、費用高。 最佳選擇形式： 采用鑲拼的結構，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行調整累積誤差，用后期的裝配來彌補加工的不足。此外，卸料塊的設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沖壓模的凸模的精確定位是用卸料塊來導向定位的，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有一

21、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，應采用矩形凹模。由于沖裁時凹模受力狀態(tài)比較復雜，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) mm

22、 實際取C = 30mm 凹模邊長： L = b+2c=42+230=102 mm 查標準 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，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、其他模具結構零件： 根據凹模零件尺寸，結合倒裝式復合模結構特點，查標準JB/T 7643.1—2008,確認其他模具結

24、構零件。見下表所示。 其他模具結構零件 序號 名稱 長寬厚 材料 數量 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 根據模具零件結構尺寸，查標準GB/T 2855.1—2008選取后側導柱100100（160~190）標準模架一副。 九、沖壓設備的選用： 根據總沖壓力F總=323 KN，模具閉合高度 沖床

25、工作臺面尺寸等，并結合現有設備，選用J23-63開式雙柱可傾沖床，并在工作臺面上備制墊板。其主要參數如下： 公稱壓力：630 KN 滑塊行程：130 mm 行程次數50次/分 最大閉合高度：360 mm 連桿調節(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 工序內容 設備 工序簡圖 1 備料 鍛件：φ2460 2 熱處理 退火：硬度達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180

26、~220HRC 5 磨削 磨外圓，兩端面達設計要求。 磨床 6 鉗工精修 全面達到設計要求 7 檢驗 2. 凸凹模加工工藝過程： 序號 工序名 工序內容 設備 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，保證

27、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 磨內外圓和兩端面及相鄰兩側面，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 復合沖裁模的裝配應選擇凸凹模作為裝配基準件，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 工序內容 設備 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 刨六

28、面達到1269226，互為直角 刨床 4 熱處理 調質 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 達到設計要求 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 按圖切割型孔達到尺寸要求 12 鉗工精修 全面達到設計要求 13 檢驗 十一、模具總裝配圖 1.模具裝配圖

29、 止動件模具裝配圖 2.模具裝配圖明細表 序號 名稱 數量 材料 熱處理 標準代號 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 導柱 2 GCr15 60～64HRC GB

30、/T2861.1-2008 φ22150 6 擋料銷 1 45 43～48HRC JB/T7649.10-2008 7 導套 2 GCr15 58～62HRC GB/T2861.3-2008 φ2280 8 上墊板 1 T8A 54～58HRC 9 導正銷 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/T58

31、25-208 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） 2

32、 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：