沖壓課程設(shè)計說明書--沖壓工藝與模具設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書 </b></p><p>　　題 目: 沖壓工藝與模具設(shè)計 </p><p>　　學(xué)院(直屬系) :材料成型及控制工程學(xué)院 </p><p>　　年級 、專業(yè): </p><p>　　學(xué) 生 姓 名:

2、 </p><p>　　學(xué) 號: </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師: </p><p>　　開 題 時 間: 2013 年11 月 25日</p><p>　　完 成 時 間: 2013 年12 月 15日</p&

3、gt;<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計對一長條形沖壓件進(jìn)行模具的設(shè)計，經(jīng)分析該工件有沖孔、落料兩道工序，選用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，設(shè)計為直排排樣，下出件、落料，采用橡膠卸料裝置，橡膠彈性擋料銷擋料，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，后側(cè)二導(dǎo)柱式模架，壓入式模柄，打桿打料，三段式凸凹模，計算料寬，材料利用率，總壓力并選用壓力機(jī),凸、凹模刃口尺寸，選擇合適的凹模外形尺寸、厚度

4、，選擇模架尺寸，導(dǎo)柱、導(dǎo)套尺寸、結(jié)構(gòu)，墊板、固定板的外形尺寸、厚度，然后設(shè)計橡膠自由高度、截面積，最后計算模具的閉合高度，滿足裝模高度，選用螺釘、銷釘?shù)拇笮?，用cad畫出裝配圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 沖孔 落料 模具 裝配圖</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　模具作為工業(yè)產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)裝備，在工

5、業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的技術(shù)與工具，他不僅影響工業(yè)產(chǎn)品的水平，也是一個國家工業(yè)化程度和機(jī)械制造工業(yè)水平的綜合體現(xiàn)。模具制造業(yè)在制造業(yè)中占有重要地位。開展模具制造也發(fā)展戰(zhàn)略研究對我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定持續(xù)增長和的產(chǎn)業(yè)升級具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 </p><p>　　沖壓模具技術(shù)作為模具制造業(yè)中最重要的組成部分，大批量的機(jī)械、電子、輕工業(yè)乃至國防方面的武器裝備等方面，大量使用了沖壓零件，所以沖壓模具水平的的高低、發(fā)展前景的好壞直接

6、影響到制造業(yè)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具制造業(yè)提出了越來越高的要求，也為其他發(fā)展提供了巨大的動力。對于制造業(yè)來說，21世紀(jì)的核心競爭是新產(chǎn)品的競爭。圍繞新產(chǎn)品的競爭，一場以信息技術(shù)特征的制造革命正在全球波瀾壯闊的開展。如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、短周期的新產(chǎn)品的開發(fā)，是贏的這場競爭的關(guān)鍵。而沖壓模具設(shè)計制造作為工業(yè)的基礎(chǔ)，其發(fā)展?fàn)顩r在很大程度上決定了相關(guān)企業(yè)在市場上的競爭能力。 許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為

7、企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、PRO/E、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 </p><p>　　本設(shè)計全面介紹了一整套復(fù)合沖壓模的理論設(shè)計過程與部分零件的工藝制造過程。模具結(jié)構(gòu)緊湊、精度高、操作方便、生產(chǎn)效率高

8、。設(shè)計中參考了眾多的資料，設(shè)計深入各個細(xì)節(jié)。由于本人的經(jīng)驗和學(xué)術(shù)水平的限制，當(dāng)中有誤與不足之處，敬請老師指導(dǎo)指示。</p><p>　　1. 沖壓工藝方案制定</p><p>　?。?1沖壓工件圖測繪</p><p>　　如圖1所示，為該工件的工件圖，該工件的材料是Q235鋼，厚度是1mm，形狀為中間矩形，兩端半圓，中心對稱兩孔，按照公差等級IT14制造，該工件多用

9、于墊片等，用量較大，適合大批量生產(chǎn)，所以可以采用沖壓工藝進(jìn)行加工</p><p><b>　　圖1 工件圖</b></p><p><b>　?。?２制定沖壓方案</b></p><p>　　確定工件的沖壓基本工序為：沖孔→落料。</p><p>　　由以上工序分析可以擬訂以下幾種方案</p&

10、gt;<p>　　方案一：先沖孔，再落料，單工序模加工；</p><p>　　方案二：先沖孔再落料的級進(jìn)模加工；</p><p>　　方案三：沖孔、落料的復(fù)合模加工；</p><p><b>　　分析各方案：</b></p><p>　　方案一：工序復(fù)合程度低，模具結(jié)構(gòu)簡單，且要兩幅模具來加工，模具制造成本

11、高，加工效率慢，不適用于大批量生產(chǎn)。</p><p>　　方案二：生產(chǎn)效率高，但要求定位精度高，模具生產(chǎn)成本較高。</p><p>　　方案三：生產(chǎn)效率最高，一個工位完成工件加工，工件的孔與邊緣輪廓相對位置精度最高。</p><p>　　由于工件厚度1mm，較薄，對模具磨損不大，且工件有兩孔，要求定位精度較高，所以采用高效的復(fù)合模具加工，模具加工成本也合適。所以確定

12、方案三為最終設(shè)計方案。</p><p><b>　　１．３毛坯排樣：</b></p><p>　　排樣的原則是提高材料的利用率，但同時滿足：操作方便，工人勞動強(qiáng)度小，保證沖裁件的質(zhì)量，考慮板料纖維方向，有助于減小模具磨損增大使用壽命。排樣總的分為三大類。</p><p>　　一：有廢料排樣，沿沖件全部外形沖裁，沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存

13、在有搭邊廢料。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率較低。 </p><p>　　二：少廢料排樣 ，沿沖件部分外形切斷或沖裁，只在沖件與沖件或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　三：無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊

14、之間均無搭邊，眼直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量和模具的壽命更差一些，但材料利用率最高，當(dāng)送進(jìn)步距為兩倍零件寬度時可以一次獲得兩個零件，有利于提高生產(chǎn)效率。本工件中間有沖孔，為保證位置精度，此處采用有廢料排樣</p><p>　　參考冷沖模設(shè)計61頁表3-10，并取件間距其中本工件所在數(shù)據(jù)各項數(shù)值如下表1</p><p>　　a（件間距 1.5mm，）件與邊界距離取a1為2mm，&

15、lt;/p><p><b>　　表1</b></p><p>　　工毛坯寬度尺寸為 106+2*2=120mm，參考冷沖模設(shè)計62頁，表3-11，下表2為工件所在數(shù)據(jù)段各項數(shù)值</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　步距計算公式為：A=D+a</p><p

16、>　　D為平行于送料方向的沖裁件寬度</p><p>　?。釣闆_裁件之間的搭邊值 </p><p>　　所以Ａ＝1.5+10=11.5mm2 </p><p><b>　　計算材料利用率η：</b></p><p>　　材料利用率通常是以一個步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來表示：&

17、lt;/p><p>　　η＝（Ｓ１／Ｓ０）＊１００％＝（Ｓ１／ＡＢ）％１００％</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。樱保阂粋€步距零件的實(shí)際面積</p><p>　　Ｓ０：一個步距內(nèi)所需毛坯面積</p><p><b>　?。粒核土喜骄?lt;/b><

18、/p><p><b>　　Ｂ：調(diào)料寬度</b></p><p>　?。樱保剑保埃?#215;１０＋３.１４×５×５＝１１３８.５ｍｍ2 </p><p>　?。樱埃剑保?５×１２０＝１３８０mm2 </p><p>　　η＝（１１３８.５／１３８０）×１００％＝８２.５％<

19、;/p><p>　　參考冷沖模設(shè)計的106頁可算出，其工件長度為106mm，料厚為1mm，</p><p>　　如圖2（見下一頁）所示，為該工件的排樣方式和毛坯尺寸。</p><p>　　１.４沖模類型及機(jī)構(gòu)形式</p><p>　　參考冷沖模設(shè)計85頁,倒裝復(fù)合模的主要優(yōu)點(diǎn)是廢料直接從壓力機(jī)臺面落下,沖裁件從上模推下,比較容易引出去,操作安全簡

20、便,由于倒樁復(fù)合模易于安裝送料裝置,所以運(yùn)用廣泛.正裝復(fù)合模的特點(diǎn)是頂尖辦和卸料板均是彈性的,適用于較軟材料,本工件材料為q235,并不軟,所以相比之下,選擇倒裝復(fù)合模.如圖４所示模具結(jié)構(gòu)圖：</p><p><b>　　圖４</b></p><p>　　采用一個擋料銷和兩個導(dǎo)料銷來定位和導(dǎo)向。均采用彈性導(dǎo)料銷釘。如圖５所示</p><p>&

21、lt;b>　　圖５</b></p><p>　　推件零件采用一打桿到底與推件塊的裝置如下圖６所示</p><p><b>　　圖６</b></p><p>　　因材料厚度為１ｍｍ，卸料裝置采用彈性卸料裝置中的橡膠卸料裝置，安裝在凸凹模與卸料板之間。</p><p>　　導(dǎo)向裝置：因為工件為長條形，為減少

22、模具體積，減少制造成本，選用后側(cè)兩導(dǎo)柱式模架，其相應(yīng)的導(dǎo)柱與導(dǎo)套如圖７（導(dǎo)套），圖８（導(dǎo)柱）所示。</p><p><b>　　圖７（導(dǎo)套）</b></p><p><b>　　圖８（導(dǎo)柱）</b></p><p><b>　　2.5工藝計算:</b></p><p><

23、b>　　(1)計算沖壓力:</b></p><p><b>　　一.沖裁力的計算:</b></p><p>　　參考沖裁模設(shè)計54頁,對于普通平刃口的沖裁,其沖裁力F可按下式計算</p><p>　　F=KLtτ=Ltδb</p><p><b>　　其中</b></p>

24、;<p><b>　　F為沖裁力</b></p><p><b>　　L為沖壓件周長</b></p><p><b>　　t為板料厚度</b></p><p>　　K為系數(shù).是考慮到刃口鈍化,間隙不均勻,材料力學(xué)性能與厚度波動等因素增加的安全系數(shù).常取K=1.3</p>&

25、lt;p>　　L=106*2+3.14*10=243.4mm</p><p><b>　　t=1mm</b></p><p><b>　　k=1.3</b></p><p>　　τ值:參考冷沖壓模設(shè)計37頁表2-3,選工件抗剪強(qiáng)度所在數(shù)據(jù)段如下表3所示Q235材料碳素鋼取值范圍為304~373,取350</p&

26、gt;<p><b>　　表3</b></p><p>　　F= KLt（落料）τ350*1*243.4*1.3=110747N</p><p>　　F=kltτ(沖孔)</p><p>　　L=3.14*2*3=18.84</p><p>　　F（沖孔）=1.3*18.84*350=8572.2N<

27、/p><p>　　所以F總沖裁力=F(落料)+F（沖孔）=110747+8572.2=119319.2N</p><p><b>　　二．卸料力計算</b></p><p>　　F卸料力=K卸料力*F</p><p>　　參考冷沖模設(shè)計57頁表3-8見下表4</p><p>　　得：k卸取值范圍0.0

28、25~0.06，取0.04.</p><p>　　所以F卸料=0.04*110474=4429.88N</p><p><b>　　三．推件力計算</b></p><p>　　推件力：F推=nK推推F（落料）</p><p>　　參考冷沖模設(shè)計表3-8，見表4</p><p><b>　

29、　K推取0.05</b></p><p>　　n=H/t,H為凹模直臂厚度，t為料厚，查表冷沖模設(shè)計P101頁表4-2，板料厚度大于0.5~1，n的取值范圍n≧5，所以取n=5</p><p>　　F推=5*0.05*11747=27686.75N</p><p><b>　　四．總的沖壓力</b></p><p

30、>　　F總=F沖裁力+F卸+F推=119319.2+4429.88+27686.75=151435.83N≈160KN</p><p><b>　　選擇壓力機(jī)：</b></p><p>　　因為總的沖壓力約為160kn，參考冷沖模設(shè)計12頁表1-3，見下表5，選用壓力機(jī)型號為J23其主要參數(shù)見下表5</p><p>　　選用模柄：因為壓力

31、機(jī)模柄孔尺寸為φ30*50，又因為模柄特點(diǎn)分別</p><p>　　壓入式：精度較好、應(yīng)用最多</p><p>　　凸緣式：裝拆方便、大型模具</p><p>　　旋入式：裝拆方便、精度一般</p><p>　　浮動式：適合精密模具</p><p>　　所以采用壓入式模柄，精度夠好，制造容易，成本較低，所用模柄如下圖9

32、所示.參考冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)選出合適的模柄尺寸為φ30的GB2862模柄。該模柄上有退刀槽，便于加工，外加防滑銷防止加工過程打滑。</p><p>　　3．復(fù)合模總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　落料和沖孔兩個工序復(fù)合在一起，落料倒裝，沖孔正裝。其中運(yùn)用落料凸凹模,沖孔凸模將兩個個工序聯(lián)系起來?？傃b簡圖如圖3所示。</p><p>　　圖3落料沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡圖<

33、/p><p>　　當(dāng)模具在閉合狀態(tài)時，凸模進(jìn)入凸凹模，凸凹模進(jìn)入凹模，當(dāng)模具在開模狀態(tài)時，打桿推出，將工件從上推下。卸料板將廢料卸下來。</p><p>　　4.計算模具工作部分尺寸</p><p>　　計算如圖1所示沖壓件的凸模和凹模尺寸，沖裁件材料為Q235鋼沖裁件尺寸為：106，φ3，,76,R5.</p><p>　　參考冷沖模設(shè)計表3-

34、3得</p><p>　　Zmax=0.140 Zmin=0.100</p><p>　　對于尺寸為φ3的圓孔的凸、凹模：</p><p>　　Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.040＜0.18mm</p><p>　　滿足分別加工時δ凸絕對值+δ凹絕對值≤Zmax-Zmin的要求</p><p&

35、gt;<b>　　采用分別加工法</b></p><p>　　查冷沖模設(shè)計 表3-6可得下表即沖孔凸、凹模的制造偏差</p><p>　　查表3-5得，X=0.5,如下表6</p><p><b>　　表六</b></p><p>　　所以沖孔d凸=（dmin+x*Δ）0 -0.02=（3+0.

36、5*0.25）0 -0.02 =3.1250 0 -0.02 </p><p>　　d凹=（d凸+Zmin）+0.02 0=（3.125+0.1）+0.02 0=3.225+0.02 0 </p><p>　　對于尺寸為106,R5的落料尺寸，因其形狀復(fù)雜,單配加工，</p><p>　　落料尺寸沖壓過程變大,其計算公式為:</p>&

37、lt;p>　　(沖模上該尺寸的最大極限尺寸-XΔ)+(1/4) 0 </p><p>　　如圖12,工件制造精度為IT14</p><p>　　A尺寸最大尺寸為116,查標(biāo)準(zhǔn)公差表,可得其落料尺寸為x為0.87，且當(dāng)工件為IT14級以及以下時候取x=0.5</p><p>　　則有：a凹=（116-0.5*0.87）+0.25*0.87 0=115.5

38、65+0.2175 0</p><p>　　b凹=(10-0.5*0.36)+0.25*0.36 0=9.82+0.09 0</p><p>　　c凹=（5-0.5*0.36）+0.3*0.5 0=4.82+0.15 0</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　落料凸模的尺寸與凹模相同，

39、但不必標(biāo)注公差，以0.10~0.14間隙與落料凹模配制</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　e=116 </b></p><p><b>　　f=5</b></p><p><b>　　d=10</b></p>

40、<p>　　凸凹模采用三段式，便于凸凹模的固定，如下圖10</p><p>　　5.模具各個部件外形尺寸、規(guī)格：</p><p><b>　　上模座：</b></p><p>　　200*100*35 GB/T2855 5-90</p><p><b>　　2.下模座：</b>

41、;</p><p>　　200*100*40 GB/T28556-90</p><p><b>　　3.凹模：</b></p><p>　　凹模厚度 H=Kb</p><p>　　K 系數(shù)，考慮板料厚度的影響</p><p>　　B 沖裁件的最大外形尺寸</p>

42、<p>　　查冷沖規(guī)模設(shè)計表4-3，b的取值如下表7</p><p>　　因工件最大尺寸處于100~200間，材料厚度1mm，所以K值取0.18</p><p>　　所以凹模厚度H=Kb=0.18*116≈20</p><p>　　凹模壁厚 c=（1.5~2）H</p><p>　　所以C=2*20=40mm</p>

43、<p>　　凹模尺寸為200*100*40</p><p><b>　　4.凸模固定板：</b></p><p><b>　　取0.8倍凹模厚度</b></p><p>　　即：H凸模固定板=0.6*20=12，因H凹模壁厚有約等于，此處H凸模固定板取13mm</p><p><

44、b>　　5.墊板：</b></p><p>　　根據(jù)國標(biāo)Gb2858可選尺寸，板料厚度不大，且沖孔也很小。厚度可以不用太厚，墊板尺寸為 200*100*6</p><p><b>　　6.擋料銷釘：</b></p><p>　　GB2866（橡膠彈頂擋料銷）</p><p>　　因沖壓件尺寸較小，選

45、擇可選尺寸最小值</p><p>　　大徑 ：6 小徑：3 </p><p>　　7.凸模：采用三段式凸模</p><p><b>　　其長度根據(jù)需要來定</b></p><p><b>　　計算公式為：</b></p><p>　　L=H1+H2+H3+Y<

46、/p><p>　　H1 凸模固定板的厚度</p><p>　　H2 卸料板的厚度</p><p>　　H3 導(dǎo)料板的厚度（本工件無導(dǎo)料板）</p><p>　　Y 附加長度：</p><p>　　人口修模量，取0.5mm</p><p>　　凸模固定板與卸料板的安全距離</p

47、><p><b>　　凸模進(jìn)入凹模深度</b></p><p>　　凸模長度H=33mm</p><p>　　8.模柄：根據(jù)壓力機(jī)要求直徑選擇φ30*50</p><p><b>　　9.卸料板：</b></p><p>　　彈性卸料板厚度要求一般在6~20，因工件小、薄，取14

48、mm</p><p>　　卸料板尺寸：200*100*14</p><p><b>　　10．凸凹模：</b></p><p>　　H凸凹模=H橡膠+H卸料板+H凸凹模固定板</p><p>　　H凸凹模=14+40+20=74</p><p><b>　　11.卸料橡膠：</b&

49、gt;</p><p>　　Ho=Hi/(0.25~0.3)=(3.5~4)HI</p><p>　　HI=H工作+h修磨（取5~10）（本工件取8）</p><p>　　H工作=t+1=1+1=2mm</p><p>　　HI=2+8=10mm</p><p>　　所以H0=10/0.25=40mm</p>

50、;<p>　　橡膠的橫截面積A=F卸料力/P(選擇壓縮量35%的橡膠，P=2.1Mp)</p><p>　　A=4430/2.1MP≈2110mm2 </p><p>　　橡膠外形選圓柱形，D=√（1.27F/P）≈52mm</p><p><b>　　校核橡膠自由高度：</b></p><p>　　Ho

51、/D=40/52≈0.77</p><p>　　即0.5≤H0/P≤1.5,所選橡膠高度合適</p><p><b>　　12導(dǎo)套：</b></p><p>　　選用GB2861A型</p><p>　　尺寸參考沖壓手冊可選尺寸</p><p>　　D=25 D=38</p>&

52、lt;p><b>　　即25*80*38</b></p><p><b>　　13.導(dǎo)柱</b></p><p>　　選用GB2861A型</p><p>　　尺寸參考沖壓手冊可選尺寸</p><p><b>　　25*150</b></p><p&g

53、t;　　H模具閉合高度=H上模座+H上模座墊板+H推板+H凹模厚度+H料厚+H卸料板+H橡膠+H凹H凸模固定板+H下模座墊板+H下模座厚度</p><p>　　H=35+6+13+20+1+14+40+20+6+40=195mm</p><p>　　Hmax模具最大裝模高度=230（查壓力機(jī)選擇表得出）</p><p>　　Hmin=Hmax-M（查得45）=230

54、-45=185</p><p>　　Hmin+10=185+10=195mm</p><p>　　Hmin-5=185-5=180</p><p>　　即：180≤180H模具閉合高度≤195</p><p><b>　　模具高度合適</b></p><p><b>　　圖2 毛坯簡圖&

55、lt;/b></p><p><b>　　總結(jié)與體會</b></p><p>　　本人在這次沖壓模具設(shè)計中，將理論聯(lián)系于實(shí)際，鞏固了沖壓工藝的基礎(chǔ)知識，較熟練的掌握了模具中工作部分，頂出裝置，推出裝置等部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，了解了怎樣確定卸料方式，固定方式，以及怎樣選用模架，模柄等模具其它另部件的方法，也是對自己cad能力的一次復(fù)習(xí)。同時，對于模具設(shè)計有了更具體的

56、理解，知道自己以后將從事的工作大概內(nèi)容。發(fā)現(xiàn)了自己很多知識上的欠缺與不足，希望今后能補(bǔ)足這些欠缺的知識，以后在工作中更好的去運(yùn)用。在整個設(shè)計過程中，我遇到很多困難，查老師對我們要求嚴(yán)格，正是這種嚴(yán)格的要求，鞭策我不斷查閱，學(xué)習(xí)，改正錯誤，學(xué)到了真的知識、技能，我表示十分感激！</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　　在查五生老師的精心指導(dǎo)下，我

57、在原有的知識基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解了模具設(shè)計這項工作,發(fā)現(xiàn)了自己的補(bǔ)足，在此，非常感謝老師不怕我基礎(chǔ)差，耐心、悉心的指導(dǎo)。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　　[1] 王孝培. 沖壓手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995</p><p>　　[2] 王衛(wèi)衛(wèi). 材料成形設(shè)備. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004</p