沖壓模課程設計.doc

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冷沖壓模課程設計說明書 沖壓模的設計 學 校 洛陽理工學院 系 別 機 電 工 程 系 專 業(yè) 模 具 設 計 與 制 造 學 號 Z 09105844 姓 名 劉 勇 完成日期 2011 年 6 月 8 日 機 械 原 理 課 程 設 計 評 語 系 別 機電工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 設計題目 沖壓模 指 導 教 師 評 語 指 導 教 師 張 旦 聞 年 月 日 課 程 設 計 任 務 書 系 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 課程名稱 設計題目 課程設計內容與要求 指導教師 設計 論文 開始日期 年 月 日 設計 論文 完成日期 年 月 日 課 程 設 計 評 語 第 頁 系 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 課程名稱 設計題目 課程設計篇幅 圖 紙 張 說明書 頁 指導教師評語 年 月 日 指導教師 洛陽理工學院 1 課 程 設 計 用 紙 前 言 2 一 零件原始數據 3 二 沖壓件工藝分析 4 1 沖壓工序 4 2 材料性能 4 3 零件結構 4 4 尺寸精度 4 三 沖裁方案及模具類型的選擇 5 1 沖壓工序安排方案 5 2 選用模具確定 6 四 零件的工藝計算 6 1 排樣 計算條料寬度及確定步距 6 2 沖壓力的計算 8 3 壓力中心的計算 9 4 刃口尺寸計算 9 五 模具主要零部件的確定 10 1 落料凹模設計 10 2 標準模架的選用 11 3 沖孔凸模的設計 11 4 卸料裝置中彈性元件的選用與計算 12 5 凸凹模的設計 13 6 其他零部件的選用 13 六 沖壓設備的選用 13 七 模具裝配圖 14 1 繪制裝配圖 14 2 主要零件材料選擇及熱處理 15 八 結束語 16 九 致謝 17 十 參考資料 17 2 課 程 設 計 用 紙 前 言 該課程設計是由沖孔落料件設計 沖壓模設計組成 沖壓模具主要 是將板料分離或成形而得到制件的加工方法 因為模具的生產主要是大 批量生產 而且模具可以保證沖壓產品的尺寸精度和產品質量 模具的 設計與制造主要考慮到模具設計能否滿足工件的工藝性設計 能否加工 出合格的零件 以及后來的維修與存放是否合理等 本次課程設計的墊 片 不僅要考慮是做出的零件能滿足工作要求 還要保證它一定的使用 壽命 關鍵詞 沖孔 落料 工藝性 1 課題來源及要求 本次模具設計的課題屬于零件設計類 來源于生產實際問題 是一 個圓環(huán)墊片 該零件需通過沖孔落料二道工序完成 2 設計內容 a 分析零件的成形工藝性 進行制品的基本參數的計算 沖壓模的 設計計算 選用壓力機 確定模具類型及結構 b 模具和成型機械關系的校核 c 模具零件的必要計算 d 繪制模具裝配圖一張 繪制主要工作零件凸模 凹模 凸凹模 圖各一張 e 編寫設計說明書 3 介紹的內容與意義 此次課程設計說明書涉及的知識面廣 銜接緊密 結構整合或綜合 性強 實用性強 本說明書介紹了沖裁件的工藝性分析 沖壓工藝方案 的確定 模具結構形式的確定 設計工藝 計算 模具總體結構設計 主 要零部件設計 沖壓設備的選取等 3 課 程 設 計 用 紙 本說明書對沖壓模具設計的基本流程介紹相對比較全面 理論聯系實際 同時也培養(yǎng)了 個人的較強實踐動手能力和對模具設計專業(yè)知識的系統(tǒng) 化 完整化 以及對于工程技術的嚴 謹性 4 設計過程 為縮短本次設計的時間 讓模具設計充分理解其設計意圖 在模 具各部分設計中采用了計算機輔助設計 AutoCAD 系統(tǒng) 讓模具各部分 的結構明確的展現在我們面前 提高效率 一 零件原始數據 零件原始數據 如圖所示的墊片 外形直徑 D 18mm 內孔直徑 d 8mm 厚度 t 1 5mm 材料為 Q195 生產批量 大批量 1 8 8 工件名稱 墊片 材質 Q 1 9 5 厚度 1 5 m m 生產批量 大批量 4 課 程 設 計 用 紙 二 沖壓件工藝分析 1 沖壓工序 只有沖孔 落料兩道工序 2 材料性能 Q195 是普通碳素結構鋼 具有良好的沖裁成形性能 其抗拉強度為 315 390Mpa 抗剪強度為 260 320MPa 3 零件結構 該零件結構簡單且中心對稱 無尖角 對沖裁成形加工較為有利 零件中間有一圓孔 孔的最小尺寸為 d 8mm 滿足沖裁最小直徑 d min 1 0t 1 5mm 的要求 同時 經過計算 孔的邊緣距離零件外形的最小 尺寸 b1 1 2 18 8 10mm 滿足沖裁最小孔邊距 bmin 1 0t 1 5mm 的要求 所以 該零件的結構滿足沖裁件的結構要求 4 尺寸精度 查表得 該工件內外形所能達到的經濟精度為 IT12 IT14 級 所以 未注公差由 IT14 級查取 由此 通過普通沖裁可以達到零件的精度要求 5 課 程 設 計 用 紙 綜合以上材料性能 零件結構 尺寸精度的分析 該零件可以采用 普通沖裁的方法獲得 三 沖裁方案及模具類型的選擇 1 沖壓工序安排方案 該零件包括沖孔和落料兩個基本工序 可提出的加工方案如下 方案一 采用先落料 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 三種類型模具優(yōu)缺點比較如下 方案一的優(yōu)點是模具設計 制造簡單 周期短 模具結構簡單 甚 至可以采用標準化的模具成形零件 因此 模具和制件的制造成本均低 但因采用兩副模具分別進行落料和沖孔 其沖壓生產率低 不能滿足墊 圈零件大批量生產的需求 方案二的優(yōu)點是沖壓的生產效率高 且制件的平整度較高 但模具 結構較第一種方案復雜 因此設計制造周期較長 模具成本較高 方案三優(yōu)點是沖壓生產過程易于實現機械化和自動化 生產效率較 高 但模具結構較第一種方案復雜 因此設計制造周期較長 模具成本 較高 與第二種方案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 6 課 程 設 計 用 紙 綜合以上分析 以滿足制件質量和生產綱領為主要因素 方案一顯 然不能滿足要求 方案二和方案三 宜采用方案二生產 現對復合模中 凸凹模壁厚進行校核 當材料厚度為 t 1 5mm 時 可查得凸凹模最小 壁厚為 4mm 現零件上的最小孔邊距為 bmin 18mm 有 bmin 滿足該凸凹模結構要求 所以可以采用復合模生產 即采用方案二 2 選用模具確定 按照落料凹模安裝位置 復合模又分為正裝和倒裝兩種形式 正裝 復合模沖裁時的 沖孔廢料由上向下推出 如多孔件 而孔的廢料落在下 模表面 需要及時清除 而倒裝式復合模工作時產生的孔廢料直接由下 模部分漏出 比較可知倒裝模操作方便 且安全 所以選用倒裝式復合 模進行加工 綜上得 該零件采用沖孔落料倒裝式復合模生產 四 零件的工藝計算 1 排樣 計算條料寬度及確定步距 一般而言 排樣原則有 a 提高材料利用率 對沖壓件來說 由于產量大 沖壓生產效率 高 原材料費用常會占到沖件總成本的 60 以上 所以材料利用率是 是一項很重要的經濟指標 b 使工人操作方便 安全 減輕工人的勞動強度 保證有較高的生 產效率 應盡量選條 料寬 進距小的排樣方法 7 課 程 設 計 用 紙 c 使模具結構簡單 模具壽命較高 d 排樣應保證沖壓件的質量 根據零件形狀 比較可知應采用單排的有廢料排樣方法最合適 1 搭邊值的確定 由零件外形尺寸 D 18mm 查 沖壓工藝與模具設計 表 2 12 得 兩工件間的搭邊 a1 1 5mm 實際取 a1 1 0mm 工件邊緣搭邊 a 2mm 實際取 a 1 2mm 2 條料寬度的確定 導料銷導向 條料寬度計算公式 B D 2a 0 查表 2 13 得 1 0mm 代入公式 得 B 18 2X1 2 1 0 0 1 0mm 21 4 0 1 0mm a 確定步距 S D a1 18 1 19mm 8 課 程 設 計 用 紙 b 材料利用率 A1 hB 100 18 2 82 19 21 4 100 50 2 2 沖壓力的計算 1 沖裁力的計算 計算沖壓力的目的是為了合理的選用壓力機和設計模具 壓力機的 噸位必須大于所計算的沖裁力 以適應沖壓的要求 平刃口沖裁時 其沖裁力 F 可按下式計算 F KLt b 其中 F 沖裁力 N K 系數 考慮沖擊載荷因素 通常取 1 3 t 材料厚度 t 為 mm 材料抗剪強度 為 MPa L 沖裁周長 L 為 mm 材料 Q195 的抗剪強度 b 260 320MPa 取 b 300 MPa 沖孔沖裁力 F1 1 3 8 1 5 300 14 695kN 落料沖裁力 F2 1 3 18 31 5 300 33 064kN F 14 695 33 064 47 759KN 2 卸料力 推件力的計算 卸料力 F 卸 k 卸 F 推件力 F 推 nK 推 F 9 課 程 設 計 用 紙 其中 n h t 9 1 5 6 由材料厚度 t 1 5mm 查表 2 11 得 卸料力系數 K 卸 0 042 推件力系數 K 推 0 055 代入 計算得 卸料力 F 卸 0 042 33 064 1 389kN 推件力 F 推 0 055 6 14 695 4 849 kN 該模具采用彈性卸料裝置和下出料裝置 所以 總的沖裁力為 F 總 F F 卸 F 推 47 759 1 389 4 849 53 997kN 根據總的沖裁力 初選設備為開式壓力機 JB23 6 3 3 壓力中心的計算 零件外形為中心對稱圖形 所以該零件的壓力中心即為零件的幾何 中心 4 刃口尺寸計算 間隙值 Zmin 0 132 mm Zmax 0 240mm Zmax Zmin 0 108mm 1 沖孔 采用凸 凹模分開加工方法 由表 2 7 查得凸 凹模制造偏差分別 為 p 0 020mm d 0 020 因 d p 0 040mm Zmax Zmin 0 108mm 滿足 d p Zmax Zmin 的條件 按 IT14 級查得 8 0 36mm 由表 2 6 查得磨損系數 x 0 5 d p dmin X 0 p 8 0 5 0 36 0 0 02mm 8 180 0 02mm d d d p Zmin d 0 8 18 0 132 0 020mm 8 31 0 020mm 10 課 程 設 計 用 紙 2 落料 采用凸 凹模分開加工方法 由表 2 7 查得凸 凹模制造偏差分別 為 p 0 020mm d 0 020 因 d p 0 040mm Zmax Zmin 0 108mm 滿足 d p Zmax Zmin 的條件 按 IT14 級查得 18 0 43mm 由表 2 6 查得磨損系數 x 0 5 Dd Dmax x d 0 18 0 5 0 43 0 020 mm 17 79 0 020 mm Dp Dd Zmin 0 p 17 79 0 132 0 0 02 mm 17 660 0 02 mm 五 模具主要零部件的確定 1 落料凹模設計 凹模采用整體式 凹模孔均采用線切割機床加工 在不影響其壁強 度的情況下 采用螺釘或銷釘 跟凹模固定板經行連接 根據 實用沖模設計與制造 落料凹模的厚度經驗公式為 H Kb H 15mm 式中 H 凹模厚度 mm K 系數 b 凹?？椎淖畲髮挾?mm 落料凹模的壁厚 c 1 5 2 H c 30mm 式中 c 落料凹模的壁厚 mm H 落料凹模的厚度 mm 由材 11 課 程 設 計 用 紙 料厚度 t 1 5mm 最大外形尺寸 b 18mm 查 沖壓工藝與模具設 計 表 3 3 得 k 0 40 代入 計算得 h 0 40 18 7 2mm 15mm 因此取 16mm C 1 5 2 16 24 32mm 因零件結構較簡單 取較小值 C 25mm 凹模的長度 L b 2C 18 2 25 68mm 凹模的寬度 B b 2C 80 2 25 68mm 選用模板 100mm 100mm 16mm 2 標準模架的選用 標準模架的選用 依據凹模的外形尺寸確定 因沖壓件精度要求不 高 故選用后側導柱模架 根據計算結果 查 GB2872 1 90 得 模架的 規(guī)格如下 上模座 100mm 100mm 30mm 下模座 100mm 100mm 40mm 導 柱 A20mmh5 110mm 導 套 A20mmH6 63mm 32mm 墊 板 100mm 100mm 6mm 12 課 程 設 計 用 紙 卸料板 100mm 100mm 10mm 凸模固定板 100mm 100mm 12mm 凸凹模固定板 100mm 100mm 12mm 3 沖孔凸模的設計 凸模由凸模固定板固定 兩者采用過渡配合關系 沖孔凸模高度 L h1 h2 a t 式中 L 沖孔凸模長度 mm h1 凸模固定板厚度 mm h2 卸料板厚度 mm t 材料厚度 mm a 附加長度 它包括凸模的修模量 凸模進入凹模的深度及凸模 固定板與卸料板的安全距離等 這一尺寸如無特殊要求 可取 10 20mm 使用彈性卸料裝置時 按實際情況設計凸模高度 a 取 15mm L h1 h2 h3 a 12mm 10mm 15mm 37mm 4 卸料裝置中彈性元件的選用與計算 因為模板為矩形 選彈簧數 k 6 F F 卸 n 1389N 6 231N 彈簧所需壓縮量 13 課 程 設 計 用 紙 S 預和 S 工作選用 1 個料厚 S 修磨一般選用 6mm S 總 S 預 S 工作 S 修磨 1 5mm 1 5mm 6mm 9mm 根據 F 由 冷沖壓工藝與模具設計 附錄 R 可查得 d 2 5mm D2 14mm Flim 278N 4 73mm f 1 995mm n S 總 f 9 1 995 4 5 H n d 4 73 4 2 5 21 42mm 取 H 22mm 綜上所得 選用 2 5 14mm 22mm 5 凸凹模的設計 凸凹模高度 H h 凸凹模固定板 h 卸料板 h 彈性元件 h 凸凹模固定板 60 80 H 整體式凹模厚度 則取 h 凸凹模固定板 12mm H 12mm 10mm 22mm 44mm 根據 冷沖壓模具設計與制造 表 2 23 查的凸凹模最小壁厚 a 4 0mm 分析工件工藝 以上條件均能滿足 6 其他零部件的選用 模柄采用嵌入式模柄 根據設備上模柄孔尺寸 選用規(guī)格 B30 75 14 課 程 設 計 用 紙 的模柄 其它零部件參照標準選用 六 沖壓設備的選用 沖壓設備選擇的要求 1 壓力機的行程大小 應能保證成型零件的取出與毛坯的放入 2 壓力機的工作臺面尺寸應大于沖模的平面尺寸 還需留有安裝 固定的余地 但是在 過大的工作臺上安裝很小尺寸的沖模時 工 作臺的受力條件也是不理想的 3 所選的壓力機的閉合高度應與沖模的閉合高度相適應 模具的閉合高度 H0 模具在閉合時 上模座的上表面到下 模座的下表面之間的距離 壓力機的閉合高度 H 滑塊在下死點時 工作臺面到滑塊下 端面 的距離 該距離一般 是可以調整的 故一般的壓力機均有最 大閉合高度 Hmax 和最小閉合高度 Hmin 根據沖壓力的大小 選擇開式雙柱可傾壓力機 JB23 6 3 其主要參 數如下 公稱壓力 63kN 滑塊行程 35mm 最大閉合高度 120mm 閉合高度調節(jié)量 40 mm 滑塊中心線到床身距離 110mm 工作臺尺寸 200 mm 310 mm 模柄孔尺寸 30 mm 50 mm 15 課 程 設 計 用 紙 七 模具裝配圖 1 繪制裝配圖 見圖紙 1 2 主要零件材料選擇及熱處理 按模具標準 選取所需的標準件 查清標準件代號及標記 寫在總 圖明細表內 并將各零件標出統(tǒng)一代號 1 上模座 上模座的作用是與壓力機相連接 將模具的上模部分安裝在壓力機 上 根據 中國 模具設計大典 上所推薦 選用 HT200 不必進行熱處 理 因為上模座在模具工作中 只承受沖擊力 要求材料具有較好的強度 和韌性 2 墊板 墊板在模具工作過程中 承受卸料組件 沖頭傳遞過來的較大的沖 擊 載荷 因此要求材料有較好的強度 硬度和一定的韌性 根據 中國 模具設計大典 推 薦 選用 45 鋼 熱處理到 HRC43 48 3 凸模固定板 凸模固定板 主要起固定凸模的作用 上模的沖頭 小導柱都是固 定在固定板上 該板幾乎不承受載荷 對材料沒有什么較大要求 根據 中國模具設計大典 推薦 選 用 45 鋼 即可 4 卸料板 卸料板在工作過程中起到卸料和壓料的作用 工作時 通過卸料 板把條料緊緊的壓在凹模板上 接 16 課 程 設 計 用 紙 著沖頭開始工作 易保證產品精度 凸凹模開始分離時 卸料板 通過彈 簧的作用 將條料卸下 根據 中國模具設計大典 推薦 選用 45 鋼 5 凹模板墊板 由于在工作過程中承受很大的沖擊載荷 根據 中國模具設計大典 推薦 選用 45 鋼 熱處理到 HRC43 48 6 下模座 下模座其作用與上模座相似 根據 中國模具設計大典 推薦 選 用 HT200 7 模架的選取 在定好排樣圖和選定模具的基本形式后 便可以選模板了 根據 中國模具大典 的推薦 選定各模板的尺寸 模具設計時 螺釘和銷釘的選用應注意以下幾點 1 同一組合中 螺釘的數量一般不少于 3 個 被聯接件為圓形 時為 3 6 個 為矩形時 4 8 個 并盡量保證定位可靠 2 螺釘和銷釘的規(guī)格應根據沖壓工藝力大小和凹模厚度等條件確定 螺釘規(guī)格可查表 銷釘的公稱直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格 螺釘的旋入深度和銷釘的配合深度 不能太淺 也不能太深 一般可取其 公稱直徑的 1 5 2 倍 3 螺釘之間 螺釘與銷釘之間 螺釘 銷釘距凹模刃口及外邊緣的 距離 均不應過小 以防降低模板強度 其最小距離可查表 4 各被聯接件的銷孔應配合加工 以保證位置精度 銷釘與銷釘 之間采用 H7 n6 或 H7 m6 配合 查表可選用螺釘規(guī)格為 M10 17 課 程 設 計 用 紙 八 結束語 通過對邊板沖孔落料倒裝復合模的設計 計算 使我對沖裁模的設 計流程有了更深 一層的了解 包括沖裁件的工藝分析 工藝方案的確定 模具結構形式的選擇 必要的 工藝計算 主要零部件的設計 壓力機型 號的選擇 總裝圖及零件圖的繪制 在設計過程中 有些數據 尺寸是 一點也馬虎不得 只要一個數據有誤 就得全部改動 使設計難度大大 的增加 在這次設計中 我感覺要完成這次設計不僅要有扎實的專業(yè)知 識 還 要有過硬的計算機基礎作保障 方才能很好的完成這次設計 所 以說我們 今后的學習中 不僅要學好應該所學的 還要盡可能多的去拓展我們在 其它方面的領域 只有這們我們才能立于不敗之地 九 致謝 感謝指導師王老師嚴肅的科學態(tài)度 嚴謹的治學精神 精益求作作 風 他將成為我工作 學習中的榜樣 他為每位同學的課程設計都細心的 指導 積極與同學進行溝通與交流 在溝通與交流中 我學到了很多沖 壓模具設計的知識與設計理念 在此謹向王老師予以誠摯的謝意和崇高 的敬意 還要感謝我的同學們 感謝他們的積極配合 在相互交流與幫 助下順利完成了此次畢業(yè)設計 18 課 程 設 計 用 紙 十 參考資料 1 姜奎華 沖壓工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 2 編委會 中國模具設計大典 江西科學技術出版社 3 張正修 沖模結構設計方法 要點及實例 機械工業(yè)出版社 4 洪慎章 實用沖模設計與制造 機械工業(yè)出版社 5 王新華 陳登 簡明沖模設計手冊 機械工業(yè)出版社 19 課 程 設 計 用 紙