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1、課
程
設(shè)
計(jì)
學(xué)號(hào)：
班級(jí)：
姓名：
專業(yè)：
課程： 金屬塑性加工 模具設(shè)計(jì)與制造
哈哈小學(xué)出版社
目錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………………………………………1
1、 工藝分析…………………………………………………………………………2
2、 沖壓方案…………………………………………………………………………2
3、 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………3
1.刃口尺寸計(jì)算
2、……………………………………………………………………3
2.排樣計(jì)算…………………………………………………………………………4
3.沖壓力的計(jì)算……………………………………………………………………5
4.零部件尺寸計(jì)算…………………………………………………………………6
4、 模具結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………………………7
1.總裝配圖…………………………………………………………………………7
2.模具零件圖………………………………………………………………………8
參考資料………………………………………………………………………………9
3、
設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、設(shè)計(jì)題目： 墊片落料沖孔模設(shè)計(jì)
生產(chǎn)批量： 大批量
材 料： 08號(hào)鋼1、根據(jù)所給的零件參數(shù)進(jìn)行工藝分析，確定沖壓方案。設(shè)計(jì)適合的一套模具，并進(jìn) 行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算、模具總體設(shè)計(jì)和主要零部件設(shè)計(jì)。
2、設(shè)計(jì)成形模具一套，包括總裝配圖（0號(hào)圖紙）和工作部分零件圖（4號(hào)圖紙）。
材料厚度： 1 mm
二、設(shè)計(jì)任務(wù)
要求正確選擇標(biāo)準(zhǔn)件，零件尺寸設(shè)計(jì)正確，刃口尺寸計(jì)算正確。
3、完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份，填寫工藝卡片一份。
一、工藝分析
1.沖裁過(guò)程：
沖裁由凸模和凹模完成，
4、凸模和凹模組成一組刃口，把材料壓在中間，凸模逐步靠近凹模，使材料分離。當(dāng)凸模下壓到一定行程，模具刃口壓入材料，使其產(chǎn)生塑性變形，隨著切的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直到在板料的整個(gè)厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對(duì)于另一部分移動(dòng)。隨著凸模向模具刃口靠近而急劇增大，凹模刃口附近的變形大于凸模刃口附近的變形。當(dāng)切刃附近材料各層達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時(shí)，產(chǎn)生微裂紋并沿最大剪切應(yīng)變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會(huì)合，板料就完全分離。
2.前切斷面分析：
由于沖裁變形的特點(diǎn)，使沖出的工件斷面分成三個(gè)特征區(qū)，即圓角帶、光亮帶和斷裂帶。圓角帶是刃口剛壓入材料時(shí)，刃口附近材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變
5、形的結(jié)果；光亮帶是材料塑剪變形時(shí)，在毛坯一部分相對(duì)另一部分移動(dòng)過(guò)程中，模具側(cè)壓力將毛坯壓平而形成的光亮垂直的斷面；斷裂帶是由刃口處的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，斷面粗糙且有斜度?？赏ㄟ^(guò)增加光亮帶的高度來(lái)提高沖裁件斷面的光潔度和尺寸精度，其關(guān)鍵是延長(zhǎng)塑性變形階段以推遲裂紋的產(chǎn)生，可以通過(guò)增加金屬塑性和減少刃口附近的變形及應(yīng)力集中來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.材料：
08號(hào)鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳鋼，含碳量在0.05~0.12%之間，其強(qiáng)度、硬度低，韌性和塑性好，具有良好的沖裁成形性能，其抗剪強(qiáng)度為=325Mpa，屈服強(qiáng)度為=195MPa。
4. 尺寸精度：
查表得，該工件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為
6、IT12~IT14級(jí)。而零件圖上標(biāo)注了零件的尺寸公差，由公差表查得其公差要求為IT14級(jí)，未注公差由IT14級(jí)查取。由此，通過(guò)普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要求。
5.零件結(jié)構(gòu)：
零件尺寸公差為：mm； mm
該零件形狀簡(jiǎn)單，由圓弧組成，轉(zhuǎn)角處采用R2的圓角，有利于工件零件的加工及使用壽命。由零件形狀及參數(shù)可知，為了節(jié)省材料，應(yīng)減少工藝廢料，合理設(shè)計(jì)材料的搭邊。其排樣方法及搭邊長(zhǎng)度在排樣計(jì)算中如圖所示。
二、沖壓方案
（1）方案種類：該零件包括落料、沖
7、孔兩個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案：
方案一：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)
方案二：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)
方案三：采用落料-沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模生產(chǎn)
（2）方案比較：
方案一：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工具兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，模具壽命低，沖壓精度差，操作也不安全，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。
方案二：級(jí)進(jìn)模是一種多工位，效率高的加工方法。只需一套模具，但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，采用此方案會(huì)加大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。
方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。由工件圖看，零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制
8、造并不困難，尺寸并不大，厚度僅有1mm，材質(zhì)為一般優(yōu)質(zhì)低碳鋼，所需沖材力很小，該工件需要采用先落料后沖孔的復(fù)合模生產(chǎn)方法。
倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件、卸件，便于操作，為了方便卸料和排出沖孔廢料，進(jìn)而提高工作效率，宜采用倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。故該零件采用落料沖孔倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。
三、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算
1.刃口尺寸計(jì)算
由材料08鋼及料厚t=1mm，查表5-2（見課本《金屬塑性加工模具設(shè)計(jì)與制造》）得沖裁雙邊間隙： ，
① 沖孔模：
查詢凸凹模的制造公差，查得 ，
由于 ， 查表5-6得：X=0.75
9、 , 則
② 落料模：
查詢凸凹模的制造公差，查得 ，
由于不成立，查表5-6得：X=0.5 , 則
，
2.排樣計(jì)算
查表5-1（《金屬塑性加工模具設(shè)計(jì)與制造》）得a=1mm；a1=0.8mm；
那么：條料的寬度：b=35+2a=37mm
條料的步距：h=35+a=35.8mm
沖裁單件材料的利用率計(jì)算：
根據(jù)零件形狀，采用單排的有廢料排樣方法，如圖
3.沖壓力的計(jì)算
（1）落料力
其中，系數(shù)，材料厚度t=1mm
L —工件外輪廓周長(zhǎng) L=
—材料的抗剪強(qiáng)度，=195Mpa
10、則落料力為：
（2）沖孔力：
L—工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)， L=3.1412=37.68mm
=1.337.681325=15.92KN
（3）卸料力：
—卸料力因數(shù)，=0.04
（4）推件力：
—推件力因數(shù)，=0.045
=10.04515.92=0.72 KN
（5）總沖壓力： =
=46.4+15.92+1.86+0.72
=64.9 KN
（6）壓力中心的計(jì)算
零件外形為中心對(duì)稱圖形，所以該零件的壓力中心即為零件的幾何中心。
4. 零部件尺寸計(jì)算
（
11、1）凹模：
凹模厚H：計(jì)算按公式：H=KS
式中：K為厚度系數(shù)，取0.38；
S為凹模刃口最大尺寸，為35mm
H=0.3835=13.3mm
凹模壁厚C=2H=26.6mm
凹模的長(zhǎng)度L=35+2C=35+26.6=71.6 mm
凹模的高度B=35+2C=71.6 mm
（2）沖孔凸模：
材料選擇為Cr12，熱處理硬度為60~64HRC。
總體高度為：H=30+12－2=40mm
在裝配時(shí)其下端面位置比凹模上端面高一個(gè)工件內(nèi)形高度，刃口尺寸在前面已經(jīng)確定過(guò)。
四、模具結(jié)構(gòu)圖
1.總裝配圖：
2.模具零件圖
參考資料：
[1].魏春雷、徐慧民. 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì).[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社,2009.
[2].李紅英.金屬塑性加工模具設(shè)計(jì)與制造. [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009
[3].張國(guó)文、吳安德.機(jī)械制造基礎(chǔ).[M].北京：人民郵電出版社.2006
(模具設(shè)計(jì))墊片落料沖孔模設(shè)計(jì)
