課程設計沖孔落料復合模.doc

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湘潭大學 課程設計說明 題 目： 彈簧卡箍 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學 號： 2009501205 姓 名： 1232 指導教師： 肖良紅老師 完成日期： 2013-03-13 目 錄 前言 第一章 設計任務————————————————3 1.1零件設計任務———————————————3 1.2分析比較和確定工藝方案——————————3 第二章 計算沖裁壓力、壓力中心和選用壓力機———5 2.1排樣方式的確定及材料利用率計算——————5 2.2計算沖裁力、卸料力————————————5 2.3確定模具壓力中心—————————————6 第三章 模具工作部分尺寸及公差—————————7 3.1沖孔部分—————————————————7 3.2落料部分—————————————————7 第四章 確定各主要零件結構尺寸—————————9 4.1凹模外形尺寸確定—————————————9 4.2其他尺寸的確定——————————————9 合模高度計算———————————————9 第五章模具零部件結構的確定—————————————9 感言 ———————————————10 前 言 　在現(xiàn)代工業(yè)生產中，模具時重要的工藝裝備之一，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型，模具車成型由于具有優(yōu)質高產省料和低成本等特點現(xiàn)已在國民經濟各個部門得到了廣泛的應用。 模具產業(yè)是高新技術產業(yè)的一個組成部分，目前我國模具企業(yè)就達到3萬多家，電子產品、航天航空領域都離不開精密模具。許多高精度模具本身就是高新技術產業(yè)的一部分。 模具課程設計是一個很專業(yè)的訓練環(huán)節(jié)，學生通過對金屬制件的沖孔和落料，成型工藝和模具的綜合分析設計，訓練，要求達到如下目的： 1通過課程設計，幫助學生具體運用和鞏固模具設計課程及相關課程的理論知識，了解冷沖模的一般設計的方法和程序。 2訓練學生查詢相關資料，如：《沖壓模具簡明設計手冊》，《沖壓模具設計和加工計算速查手冊》，使學生能熟練地運用有關資料，熟悉有關國家標準，規(guī)范，使用經驗數(shù)據(jù)，進行估算等方面的全面的訓練。 3掌握模具的基本設計方法和程序，綜合運用相關專業(yè)的理論知識，并按照有關的設計技術規(guī)范，進行沖壓模具設計的基本技能訓練，為今后在實際的工程設計中打好必要的基礎。 一、零件工藝性分析 工件為圖1所示的落料沖孔件，材料為10鋼，材料厚度1mm，生產批量為大批量。工藝性分析內容如下： 1材料分析 10鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的成型性能，抗剪切強度，為260~340 Mpa，屈服強度為295-430 MPa，屈服強度為210 MPa，伸長率26%。其力學性能是強度，硬度低，塑性韌性好具有較好的沖裁成形性能。 2結構分析 零件結構簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中部有一圓孔，孔的最直徑為6mm，滿足沖裁最小孔徑dmin≥1.0t=1mm的要求。另外，經計算圓孔距零件外形之間的最小孔邊距為9.5mm，滿足沖裁件最小孔邊距l(xiāng)min≥1.5t=1.5mm的要求。所以，該零件的結構滿足沖裁的要求。 3精度要求 零件上的尺寸均未標注尺寸偏差，為自由尺寸，可按IT10~IT14級精度補標工件尺寸公差。選定IT10確定尺寸的公差, 孔Φ9取IT9。 。 二、沖裁工藝方案的確定 零件為一落料沖孔件，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產。 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，采用級進模生產。 方案一模具結構簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產效率低，零件精度較差，在生產批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產效率高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，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，但與方案二比生產的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設置導正銷導正，模具制造、裝配較復合模略復雜。 所以，比較三個方案采用方案二生產。 三、零件工藝計算 1.刃口尺寸計算 根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。 查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.10mm，最大間隙Zmax=0.14mm，X=0.7 Zmax－Zmin＝ 0.14mm－0.10mm＝0.04mm 1）落料件尺寸的基本計算公式為 查得磨損系數(shù)x=1 凸模制造公差, 凹模制造公差 長47.08mm， ， ， 長5mm， ， ， 高12mm， ， 高6.5mm， ， ， 2）沖孔件尺寸的基本計算公式為 查得磨損系數(shù)x=0.75 凸模制造公差, 凹模制造公差 孔Φ6， 2.排樣計算 分析零件形狀，應采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有圖2所示兩種。 查表得延邊a=,1.8工件間a1=1.5 方案a 方案b 比較方案a和方案b，方案b所裁條料寬度過窄，剪板時容易造成條料的變形和卷曲，所以應采用方案a。現(xiàn)選用4000mm1000 mm的鋼板，則需計算采用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數(shù)。 （1）裁成寬60.68mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數(shù)為 （2）裁成寬60.68mm、長4000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數(shù)為 比較以上兩種裁剪方法，應采用第1種裁剪方式，即裁為寬60.68mm、長1000mm的條料。其具體排樣圖如圖3所示。 3.沖壓力計算 計算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設計模具。壓床的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。 平刃模具沖裁是，其沖裁力F0可按下式計算： 式中 t——材料厚度，1mm; ——材料抗剪強度（Mpa）； L——沖裁周長，164.16mm; m——與相對間隙有關的系數(shù)，取1.2; ——材料抗拉強度，取400MPa 考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料機械性能的變化，材料厚度偏差等因素，十級所需沖裁力還須增加30%，即 經計算≈260 Mpa 沖孔沖裁力為： ; 推薦力： 頂件力： 卸料力： F——沖材力； n——同時梗塞在凹模內的零件數(shù)，; t——為材料厚度； h——圓柱形凹模腔口高度； K1、 K2 、K3——推件力、頂件力及卸料力系數(shù)，查表得0.055 ，0.06 ，0.05 計算得： 9141N; 3324N; 2770N; 采用彈性卸料裝置和上出料方式的總沖裁力為： =67.3KN; 初選設備為開式壓力機J23—16B。 4.壓力中心計算 零件外形為對稱件，中間的異形孔雖然左右不對稱，但孔的尺寸很小，左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小，所以該零件的壓力中心可近似認為就是零件外形中心線的交點。 四、沖壓設備的選用 根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機J23—16B，其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：160kN 滑塊行程：70mm 最大閉合高度：220 mm 閉合高度調節(jié)量：60 mm 滑塊地面尺寸：180mm220mm 工作臺尺寸：300 mm450 mm 工作臺孔尺寸：110 mm220 mm 模柄孔尺寸：φ30 mm50 mm 五、模具零部件結構的確定 1.標準模架的選用 標準模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應首先計算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的計算公式得，凹模高度， 凹模壁厚。 所以，凹模的總長為 （取121mm）， 凹模的寬度為 。 模具采用后置導柱模架，如圖： 圖6 模架 1——上模座 2——下模座 3——導柱 4——導套 本次設計選用導柱導套式，其布置方式為后側布置。根據(jù)沖壓工序性質、沖件精度以及模具壽命等要求，導柱和導套的配合精度選擇。導柱和導套為間隙配合，要求配合便面堅硬和耐磨，且有一定的強韌性，常用20號鋼制作，表面經過滲碳淬火處理，硬度為HRC58～62，滲碳層深度0.8～1.2mm。 根據(jù)以上計算結果，可查得模架規(guī)格為上模座125mm100mm35mm，下模座125mm100mm45mm，導柱22mm130mm，導套22mm70mm28mm。 2 .卸料板的設計 卸料裝置有剛性卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料切力等形式。本次設計選擇彈性卸料板，屬于彈性卸料裝置，裝在凹模和導料板上。它結構簡單，卸料力較小，主要用于板厚在1.5mm以下薄件的卸料工作。 彈性卸料板厚度與卸件尺寸與卸料力有關，對于中小件卸料一般取5至10mm，該處取8mm。 3. 沖孔凸模的設計 ①凸模的結構形式與固定方法 凸模的固定方法很多，一般凸模固定時要注意下列問題： （1）異形凸模要有防轉措施； （2）有導向裝置的凸模，穩(wěn)定性好，可利用卸料板是凸模導向，但要注意他們的配合尺寸； （3）沖小孔，凸模必須考慮導向和保護； （4）快速裝換凸模機構可靠性要好。 本次設計所選用的圓形凸模結構及固定方法如圖8所示： 圖8 沖孔凸模 為了增加凸模的強度和剛度，凸模做成臺階式，用固定板固定，臺階處圓滑過渡，以避免應力集中。小端是工作部分，其尺寸和公差根據(jù)工件尺寸和制造方法確定。中間臺階與凸模固定板過渡配合（H7/m6）。最大臺階是用其臺肩保證凸模在卸料時不被拉出。 ②凸模長度的確定 凸模長度一般是根據(jù)模具的具體結構來確定。本次設計采用固定卸料板和導尺的模具結構，凸模長度用下列公式計算： （公式19） 式中 L——凸模長度（mm）; ——凸模固定板厚度（mm）； ——凸凹模固定板（mm）； ——卸料板厚度（mm）； ——凸模進入凹模的深度（0.5～1mm）； ——附加長度，包括凸模的修模量及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板之間的安全距離等。一般取h=15～20之間。 所以凸模長度為 L=8+13+1+3=25（mm） ③凸模強度校核 對于特別細的凸?；蛐⊥鼓_裁厚而硬的材料是，必須進行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校核。但是一般情況下，凸模的強度時足夠的，沒有必要作強度校核。 4.卸料裝置中彈性元件的計算 模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下： 橡膠工作行程=卸料板工作行程+模具修磨量（4mm~6mm） 即 H工作=h工作+h修磨 h工作=h1+h2+t 式中 h1—凸模進入卸料板的高度1mm; t—板料厚度0.5mm 即 h工作=h1+h2+t=1+0.5=1.5 H工作=h工作+h修磨 =1.5+（4~6）=5.5~7.5 取 H工作=6mm 橡膠的自由高度H自由，橡膠的工作高度取自由高度的25%，即可得 H自由=4H工作=24mm 查表得 矩形橡膠在預壓量為30%時的單位壓力為1.52MPa 橡膠截面積： 式中 A—橡膠墊橫截面積（mm） F—橡膠產生的壓力，設計時取大于或等于卸料力(N)； P—與橡膠墊壓縮量有關的單位壓力(Mpa) 選取兩塊橡皮，即每塊橡皮的面積為A1= 471mm2 D= = 24.5mm 取 D=25mm 橡膠的校核： 橡膠的校核要求橡膠的高徑比在0.5～1.5之間。 在此0.5＜==0.96,＜1.5 選用的兩塊φ2528的橡膠墊即可以滿足要求 凸模、凹模固定板的計算 凹模固定板的平面尺寸與凹模的外型尺寸相同，厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍根據(jù)凹模的外形尺寸可以得到凸模固定板的長度L=110mm,寬度B=80mm，H=(0.6～0.8) 16=9.6～12.8; 查中國模具設計大典續(xù)表22.5-15, 取其高度H=12mm 選用材料為45鋼,固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6,壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。9.3、上下墊板 墊板的用于直接承受凸模的壓力，以降低模坐的單位壓力，防止模坐被局部被壓陷。查表取墊板厚度為6mm. 其外形尺寸為121906mm 六、模具裝配圖(在后頁) 結束感言 在這一個星期的學習中，經過老師的辛勤的指導，我受益頗多。這次實訓，可以說這次是大學學習生涯中最重要的一次實訓，以前的實訓，都是為這次打好基礎。在這期間，我學習了如何合理的設計一整套模具，對自己的能力有一個完整的認識，同時也提升了自己的多方面能力，為大學畢業(yè)以后找工作奠定了堅實的基礎，不會茫然不知所措，不會問什么都一竅不通。然而，這次實訓我們學習的只不過是一些皮毛，更深層的還在于我們以后自己的學習探索，俗話說：“要想為事業(yè)多添一把火，自己就得多添一捆材”。我對此話深有感觸。要想事業(yè)更加成功，在校期間我們就應該更加努力學習。我們和老師交流的時，使我們對社會工作經驗有了許多認識，工作時要求是嚴格的，不會馬馬虎虎，自己做出的東西自己要負責。同學之間也互相幫助，和同學討論，幫助別人的同時也充實鞏固了自己。 在以后的學習中，應該更加努力，不能荒廢時間，淵博的知識對自己的工作是一個極其強大的助力。不能粗心，要仔細。 最后，對耐心指導我們的老師們，祝你們工作順利，天天開心 附送裝配圖 拍樣圖 凹模， 凹凸模固定板 凸模 裝配圖 主圖