《模具設(shè)計(jì)與制造》課程設(shè)計(jì)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 第一節(jié) 引言 零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計(jì)的依據(jù),而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是實(shí)現(xiàn)工藝過程的可靠保證,若沖壓工藝有所改動(dòng),往往會(huì)造成模具的返工,甚至報(bào)廢,沖裁同樣的零件,通?？梢圆捎脦追N不同方法,工藝過程設(shè)計(jì)的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn),經(jīng)濟(jì)上合理,生產(chǎn)上高效,使用上安全可靠的原則,使用上安全可靠的原則,使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖入手，分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面： （1）沖壓加工方法的經(jīng)濟(jì)性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡(jiǎn)

2、單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用，由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時(shí)，，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí)采用其他方法制作 該零件可能會(huì)更有效果。 （2）沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度，在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求，良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且壽命長(zhǎng)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便等。 不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何，其生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加

3、工出圖紙所要求的零件。對(duì)于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過切削焊接或鉚接等加工才能完成。 圖1-1所示為零件圖，零件材料為T08A，厚度為1mm，公差等級(jí)IT4，屬于大批量生產(chǎn)。根據(jù)提供的零件圖，其數(shù)據(jù)如下： 第二節(jié) 制件的工藝分析 影響沖裁件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素如下： 1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性，不同形狀和尺寸的沖壓件，有不同的工藝要求。2沖裁件的精度。3沖裁件的斷面質(zhì)量。4沖裁件的尺寸標(biāo)注。 由零件圖可知，該零件是一個(gè)沖孔落料件，零件形狀簡(jiǎn)單且軸對(duì)稱，尺寸小，屬于典型的板料沖壓件。公差等級(jí)IT4，屬于高精度制件。故需要精密沖裁，且為保證精

4、度，采用復(fù)合模。 第三節(jié) 沖裁工藝方案的確定 1. 確定沖裁件的工藝方案 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，在沖裁部分工藝方案可以有以下幾種： 方案一：采用落料、沖孔的單工序模來進(jìn)行生產(chǎn)。其特點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但是要用到兩道工序，需要兩副模具，在成本上是比較高的，而且生產(chǎn)率比較低，尤其是在生產(chǎn)中難以保證零件的尺寸精度，一般只適用于生產(chǎn)小批量和精度要求的零件。因而單工序難以滿足該零件生產(chǎn)要求。 方案二：采用落料、沖孔的復(fù)合模。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但是復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖

5、裁件。 方案三：采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜后孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單模后復(fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但是級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 綜合以上的三個(gè)方案，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)以及該零件是大批量生產(chǎn)的，因此選用方案二的復(fù)合模為佳。 2．選定方案的具體分析 (1) 沖壓基本工序 常見的沖壓工序有剪切、落料、切邊、彎曲、拉深、翻邊等，各工序有其不同的性質(zhì)特點(diǎn)和用途。針對(duì)本零件，平板上的型孔，因此只需沖孔和落料工序即可。 (2) 沖壓次數(shù)及各沖壓

6、順序 針對(duì)本零件，只需進(jìn)行一次沖壓。沖壓順序的安排應(yīng)有利于發(fā)揮材料的塑性以減少工序數(shù)量，主要根據(jù)工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求安排，由題干中的IT4和大批量生產(chǎn)，選用復(fù)合模一步到位。 （3）工序的組合方式 通常，模具的選用主要取決于沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸大小和精度要求等因素。 針對(duì)本零件，生產(chǎn)批量大，沖壓工序盡可能集中，選用復(fù)合模，且采用精密沖裁方法。 第四節(jié) 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 1、 確定模具類型和結(jié)構(gòu)形式 ：復(fù)合模 2、 選擇工件定位方式 ：螺栓和定位銷進(jìn)行定位 3、 板料送進(jìn)方式：自動(dòng)操作 4、出料方式： 自然漏料 5、選擇卸料方式 壓料、卸料裝置根

7、據(jù)沖裁件平整度要求和材料的厚薄來決定。一般而言， 對(duì)于沖裁較硬、較厚且精度要求不高的工件，可選擇剛性卸料方式；對(duì)于沖裁料厚在1.5 mm以下且要求沖裁件比較平整的制件，可選擇彈性卸料方式。針對(duì)本零件，選用剛性卸料裝置。 第五節(jié) 沖壓模設(shè)計(jì) （一） 沖裁件排樣設(shè)計(jì) （1） 排樣 針對(duì)本零件特征，采用有廢料排樣，其排樣方式為直排。因有搭邊，可由搭邊來補(bǔ)償誤差，因而能保證沖裁件精度和質(zhì)量，沖模壽命也較高，但材料利用率有所下降。 （2） 搭邊值的確定 精沖模由于采用了齒圈壓板（即V形環(huán)壓邊），搭邊的寬度比普通沖裁大。由材料厚度t=1mm,圓件，查【1】P157表11-1得，工件間a1

8、=3 mm,沿邊a=2 mm. (3) 條料寬度的確定 由【2】P35公式B=D+2a+△； B:條寬度的基本尺寸； D:工件在寬度方向的尺寸； a：側(cè)搭邊的最小值; △ :條料寬度的單向(負(fù)向)公差（按IT14，查【3】P17表1-8得，△=0.62 mm）。 條料的寬度：B=D+2a=40+2×2=44，即B=440-0.062. (4) 材料利用率 材料利用率：η = S1/S0 =∏*D2/(4*A*B)= ∏*402/（4*44*43）=66.4%。 A：送料步距，A=D+ a1=40+3=43; S1:一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積 S0:一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積

9、 (5) 排樣圖 見總裝圖 (二）精沖力的計(jì)算 由【4】P223公式得 （1） 沖裁力 沖裁力P=0.9Ltσb=0.9×172.9×1×325=50.6KN σb:材料的抗拉強(qiáng)度，σb≧325MPa；t：板材厚度（t=1） L：內(nèi)外剪切周邊長(zhǎng)度總和（L=172.9） （2） 壓邊力 壓邊力P1=（0.3-0.5）P反=（15.18-25.3）KN 頂件反力P2=FP=1256×(20--70)=(25.2-87.92) KN F：精沖面積（F=1256㎜2） P反：?jiǎn)挝环磯毫?，一般?0-70MPa; （3）卸料力 卸料力P3=(0.1-0.15)P=（

10、5.06-7.59）KN (4)推件力 推件力P4=(0.1-0.15)P=（5.06-7.59）KN 壓邊力和頂件反力需經(jīng)試沖確定，在滿足要求的情況下，選用最小值。 (三)壓力中心的計(jì)算 壓力中心即工件內(nèi)外形輪廓上沖裁力的合力中心。應(yīng)盡可能使沖裁力的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的壓力中心一致，否則，兩個(gè)不重合力將產(chǎn)生一個(gè)附加力矩，影響導(dǎo)向精度和增加模具和壓力機(jī)的磨損。雖然新型的精沖壓力機(jī)的導(dǎo)軌都有承受一定偏心載荷的能力。但是，作為設(shè)計(jì)精沖模具的一項(xiàng)原則，仍應(yīng)考慮壓力中心的重合。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： １．對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。

11、 ２．工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 ３．形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和 等于諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。 計(jì)算公式為： 因沖裁力與沖裁周邊長(zhǎng)度成正比， 所以式中的各沖裁力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖裁周邊長(zhǎng)度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即： 根據(jù)以上原則，由零件的對(duì)稱性得，外圓形中心在圓心，而內(nèi)梯形孔的重心為x=0,y=2.7. 故沖裁

12、合力中心為x=0,y=1.35. （四）模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算 1 加工方法的確定 模具制造有凸模和凹模分開加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，此種方法適用于圓形和簡(jiǎn)單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。結(jié)合模具制造及工件的形狀特點(diǎn)，選用凸模和凹模配合加工的方法。 2 沖孔部分（由【1】P163公式） 沖孔凸模 1.1尺寸A 凸模磨損后零件尺寸變小，AP=（Amax

13、-△/4）0-δ=(6.004-0.004/4)=6.0030-0.002 △:沖裁件公差（由IT4查【3】P17表1-8得，△=4um）； Amax:零件的上限尺寸； δ：模具的制造公差（δ=△/2=0.002）； 1.2尺寸B 凸模磨損后尺寸變小，BP=（Bmax-△/4）0-δ=(20.004-0.006/4)=20.0050-0.003 △:沖裁件公差（由IT4查【3】P17表1-8得，△=6um）； Bmax:零件的上限尺寸； δ：模具的制造公差（δ=△/2=0.003）； 3 落料部分 凹模磨損后零件尺寸變大 Cd=（Cmin+△/4）+δ0=(39.993+

14、0.007/4)=39.995 +0.0040 △:沖裁件公差（由IT4查【3】P17表1-8得，△=7um）； Cmax:零件的上限尺寸； δ：模具的制造公差（δ=△/4=0.004）； （五）有關(guān)模具的設(shè)計(jì)計(jì)算 1．V形環(huán)尺寸 V形環(huán)壓邊圈是在壓邊圈上圍繞沖裁形輪廓一定距離的凸起的V 形埂。V形環(huán)的作用是在沖裁先壓住材料，防止剪切區(qū)以外的材料在剪切過程中隨凸模流動(dòng)，使材料在沖裁過程中保持和沖裁方向垂直而不翹起。另外，V形環(huán)壓邊力還和沖裁力，反壓力結(jié)合在一起，在材料的剪切變形區(qū)形成三向不等壓應(yīng)力狀態(tài)以提高材料的塑性。 t=1mm,查【1】P159表11-2得，a=1.3 m

15、m，h=0.4 mm. 2 . 確定沖孔凸模的允許最大自由長(zhǎng)度：（由【2】P48公式） 沖孔時(shí)的沖壓力F總沖 =F孔+F推=50.6+7=57.6KN 圓形凸模的最大自由長(zhǎng)度 根據(jù)GB2863.2—81的標(biāo)準(zhǔn)L的系列，選擇L=40mm. 沖孔凸凹模采用Cr12MoV鋼制造，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》附表12，取，許用應(yīng)力。對(duì)沖孔凸模承壓能力進(jìn)行校核 沖裁時(shí)凸模承受的壓力σP=F/A=50.6/2120.7=419.2 MPa＜[σP]； F：沖裁力 A：凸模的最小斷面面積（A=120.7 mm2）； [σP]：凸模材料的許用壓應(yīng)力； 3. 確

16、定落料凹模的高度和壁厚（由【2】P50公式） 查【2】P50表2-9，取系數(shù)K=0.35，則落料凹模的厚度為： 凹模厚度H=Kb=0.35×40=14, 由于要求H≧14，因此凹模厚度至少取14mm，才能滿足強(qiáng)度要求，根據(jù)實(shí)際可加大凹模的厚度，可取H=25 mm。 凹模壁厚：C=（1.5-2）H=14×(1.5-2）=（21-28），取C=30 mm。 4. 凸凹模 由【2】P51表2-10得最小壁厚a=2.7，最小直徑D=18。 第五節(jié) 選定設(shè)備 本工件在沖孔工序中，總的沖裁力為：，但要求壓力機(jī)的行程應(yīng)滿足：，所以在實(shí)際生產(chǎn)中選用

17、63KN的固定臺(tái)開式壓力機(jī)。其主要規(guī)格為： 標(biāo)稱壓力：63KN 標(biāo)稱壓力行程：3.5mm 滑塊行程：50mm 最大封閉高度：170mm 工作臺(tái)尺寸：315×200mm 立柱間距離：150mm 模柄孔尺寸：mm 墊板厚度：30mm 第六節(jié) 有關(guān)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于是采用精沖模，故可選用YMA型液壓模架。該模架精度高，剛性好，對(duì)壓力機(jī)沒有高的精度要求；該型液壓模架自成體系，使用靈活方便。由【】P602選具體參數(shù)，具體如下： 1上模版和下模版 根據(jù)選用的壓力

18、，采用JD006-82的YMA型液壓模架。根據(jù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)JD021-82確定上模座厚度為90，根據(jù)JD022-82確定下模座厚度為90mm。 2、凸模固定板、墊板 由于沖孔后采用自然落料裝置，而且為了對(duì)凸模的固定，所以墊板厚度取8mm，凸模固定板根據(jù)凸模的徑向尺寸可取25mm。凸模固定板對(duì)凸模起著固定和加大凸模在沖壓時(shí)的強(qiáng)度，對(duì)凸模有著定位的作用。 3、閉合高度 磨具的閉合高度應(yīng)為上模座、下模座、凸模、凹模、墊板和固定板等的厚度總和，即 H=90+90+55-5+40+8=168mm “-5”為凸模進(jìn)入凹模的深度，可根據(jù)實(shí)際做適當(dāng)調(diào)整。 所選壓力機(jī)的閉合高度，。滿足 4 導(dǎo)柱

19、、導(dǎo)套 按 JD027-82選d=60mm,其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度有280—320mm，選導(dǎo)柱長(zhǎng)度L=280。 按JD031-82選d=60mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=170mm。 第七節(jié) 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、模具類形的選擇 由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具選用復(fù)合模 2、定位方式的選擇 直接選用螺栓和定位銷進(jìn)行定位 3、卸料、出件方式的選擇 根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,該模具采用剛性卸料方式比較方便。 4、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù)合模采用四導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。 第八節(jié) 模具工作零件的加工 一、 沖孔凸模 專心---專注---專業(yè)