沖壓工藝及模具設(shè)計綜合設(shè)計菱形墊片復合沖壓模具的設(shè)計

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1、 《沖壓工藝及模具設(shè)計》綜合設(shè)計 設(shè)計題目：菱形墊片復合沖壓模具的設(shè)計 學校：江漢大學 學院：機電與建筑工程學院 班級：12級材控一班 小組成員： 指導老師： 日期：2015年4月 目 錄 引言（緒論）…………………………………………………………………3 一、產(chǎn)品圖……………………………………………………………………1 二、沖裁件的工藝性分析……………………………………………………3 三、確定沖壓工藝方案………………………………………………………5 四、凸凹模刃口尺寸計算……………………………………………………5

2、 (1)沖孔的凸凹模計算…………………………………………………………5 (2)落料的凸凹模計算…………………………………………………………6 五、排樣圖……………………………………………………………………7 六、沖裁工藝力………………………………………………………………8 七、確定沖裁類型和結(jié)構(gòu)形式………………………………………………9 八、選擇沖壓設(shè)備類型………………………………………………………9 九、計算壓力中心……………………………………………………………10 十、選沖模標準模架和標準件………………………………………………10 十一、確定凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸……………………

3、……………………………10 (1) 凹模尺寸計算…………………………………………………………10 (2) 落料的凸凹模計算……………………………………………………12 (3) 凸凹模尺寸計算………………………………………………………12 十二、裝配圖…………………………………………………………………13 課程設(shè)計小結(jié)…………………………………………………………………14 引言： 模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學技術(shù)的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占 有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展，尤其是汽車 和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)

4、的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓設(shè)計 墊片的復合沖壓模具， 從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計再到工藝計算 一、 產(chǎn)品圖 圖（1） 二、 沖壓工藝性分析 圖（2） 材料：Q235 厚度：3 （1）材料 Q235是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。 （2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單。孔邊距遠大于凸、凹模允許的最小壁厚， 故可以考慮采用復合沖壓工序。 （3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標注公差，屬自由公差，按 IT14 級確定工 件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。 尺寸精度： 沖裁小孔St5 沖裁大孔St6 落料St11（無尺寸公差要求故取最大值） 斷

5、面粗糙度 除沖孔處有配合外其他區(qū)域未 孔粗糙度區(qū)Ra6.3 其余粗糙度取Ra12.5 沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸： 1、沖裁件無尖角區(qū)域，故無應(yīng)力集中情況。 2、為避免工件變形，最小孔邊距有bmin =1.5t，本零件中 bmin =7-3=4mm 故無變形 3、沖孔時，受凸模強度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小。本方案選用復合模，采用有導向沖孔Φmin=0.5t=1.5. 本零件中孔的尺寸均大于最小值。 三、確定沖壓工藝方案 該零件（如上圖示）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)

6、。 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。 方案二只需一副模具， 沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱， 模具制造并不困難。 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝 較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 四、凸凹模刃口尺寸計算 通過查機械手冊以及沖壓工藝課本獲得所需準備數(shù)據(jù) 下式中Zmax為最大初始間隙；Zmin為最小初始間隙；δp、δd為凸凹模的制造公差；X為磨損系數(shù)；d

7、p、dd為沖孔凸凹模尺寸；Dd、Dp為落料凸凹模尺寸；Ld為孔心距。 ?沖孔 1）數(shù)據(jù)準備 Zmax=0.640 Zmin=0.460 δp=04（0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108 大孔Φ18 X=0.75 小孔Φ6 X=0.75 2) 計算凸凹模尺寸 1. 小孔Φ6 A凸模 dp=（6+0.750.11)(0， -o.072)=6.0825（0，-0.072） B凹模 dd=（6.0825+0.46）（+0.108，0）=6.5425（+0.108，0) 2大孔Φ18 A凸模 dp=（18

8、+0.750.23)(0， -o.072)=18.1725（0，-0.072） B凹模 dd=（18.1725+0.46）（+0.108，0）=18.6325（+0.108，0) ?落料 1）數(shù)據(jù)準備 Zmax=0.640 Zmin=0.460 δp=04（0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108 圓弧R7 △=0.43 X=0.75；圓弧R16 △=0.62 X=0.5；孔心距60 △=0.74 2）計算凸凹模尺寸 1.圓弧R7 凹模 Dd=（7.215+0.750.43）（+0.108，0）=6.8925（+0.10

9、8，0) 凸模 Dp=（6.8925-0.46）（0,-0.072）=6.4325（0,-0.072) 2. 圓弧R16 凹模 Dd=（16.31-0.50.62）（+0.09，0）=16（+0.09，0) 凸模 Dp=（16-0.46）（0,-0.09）=15.54（0,-0.09) 3. 孔心距Ld=(59.63+0.74/2)0.74/8=600.0925 五、排樣圖 根據(jù)零件的形狀特點及其精度要求，沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊，因此采用有廢料排樣法。這種方法材料的利用率較低，但沖件尺寸完全由沖模尺寸來保證，因此精度高，模具壽命也長。 一個步距內(nèi)的

10、材料利用率 搭邊值 a1=2.2 a=1.8 方法一 橫排如圖（3）： 75.8mm B1=36.4mm 圖（3） 方法二 縱排如圖（4）： S2=33.8mm B2=78.4mm 圖（4） 方法三 斜排如圖（5）： S3=36.4mm B3=59.050mm 圖（5） 經(jīng)分析得，這三種排樣方法在一個步距S內(nèi)沖裁件的實際使用面積相同， 所以利用率 故采用方法三斜排的材料利用率最大。 此時材料利用率1285.5/（36.459.050）= 0.598 這三種方法從制件精度、沖模結(jié)構(gòu)及模具壽命都差不多，但從材料利用率考慮，方法三的利用

11、率最高，故采用方法三為最合理的排樣方案。 六、沖裁工藝力 1、沖壓力的計算（Q235的抗剪強度為141-188MPa，取τb=188MPa) L孔=2π6+π18=94.25,L周邊=2π16+2xπ7=54.95 F1=kL孔tτb=1.394.25x3188N=69.1KN F2=kL孔tτb=1.354.953188N=40.3KN F1-----沖孔是的沖裁力 F2-----落料時的沖裁力 F=F1+F2=69.1+40.3=109.4KN 2、卸料力的計算 FX=KXF=0.04109.4=4.376KN 2. 推料力的計算 FT=nKTF=30.

12、045109.4=14.769KN 3、總壓力的計算 F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN 見課本P47表3-9 KX----推料力系數(shù)，KX=0.03-0.04,取KX=0.04 KT----推件力系數(shù)，KT=0.045 七、確定沖模類型和結(jié)構(gòu)形式 此沖壓件的形狀為菱形，工件精度為普通精度，生產(chǎn)批量屬于大批量生產(chǎn)（10萬件/年），保證孔位精度，沖裁有較高的生產(chǎn)效率決定采用工序較集中的工藝方案，采用導正銷進行定位，剛性卸料裝置、自然落料的方式而且是連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。 八、選擇沖壓設(shè)備類型 由上述分析采用倒裝結(jié)構(gòu)的復合模具，沖孔的廢料

13、可從壓力機的工作臺孔中漏下，故模具周圍清潔。沖孔凸模的凸起部分采用嵌入的凸模鑲塊，使其制造方便，修復容易。根據(jù)F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN，查壓力機的主要技術(shù)參數(shù)可知，選JB22-25型號的壓力機，開試活動臺壓力機，其最大閉合高度是Hmax=360，最低閉合高度Hmin=180，沖壓模閉合高度H=315，因此所選壓力機滿足使用要求。 九、計算壓力中心 沖模對工件施加沖壓力的合力的中心稱壓力中心。所以遵循沖壓壓力中心原則： （1） 對稱形狀的單個沖件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心中心； （2） 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模

14、的壓力中心與零件的對稱中心相重合； （3） 形狀復雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 零件外形為對稱件，所以該零件的壓力中心就是零件外形的中心線交點。 十、選沖模標準模架和標準件 根據(jù)上述的計算結(jié)果,和外形凹模尺寸，選擇標準模架為后側(cè)導柱模架，螺釘用M8內(nèi)六角圓柱頭螺釘，銷釘用φ6mm圓柱銷釘。彈簧用圓柱形彈簧 十一、確定凸模、凹模結(jié)構(gòu)尺寸 (1).凹

15、模設(shè)計 用CAD計算出凹模刃口的最大尺寸s1=71.24mm,垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離為s=32mm 查教材P64表3-13得k=0.5 凹模厚度H=ks=0.532=16mm 凹模厚度取20mm 凹模寬度B=s+(2.5～4.0)H=32+(2.5--4.0)X20=82～112mm 取B=110mm 凹模壁厚s2=(1.5～2)H=30 ～40mm 所以凹模壁厚度為35mm 凹模長度L=s1+2s2=71.24+234.38=140mm 由以上算得凹模輪廓尺寸LBH=14211220,查有關(guān)國家標準,并無厚度合適,因此選擇LB為

16、標準尺寸,得LB=16012520 凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV。 落料凹模如圖（6）所示 表格一 圖（6）落料凹模 (2).凸模設(shè)計 凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用T10A 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用階梯式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換 凸模長度 L=H固+H凹=1.8 H凹=1.824=43.2 H1=0.8 H凹=0.824=19.2 沖大小孔孔凸模如圖（7）所示： 圖（7）沖大小孔凸模 (3)凸凹模設(shè)計 由表2.9.6得凸凹模最小壁厚￡=6.7，凸凹模的臺肩高度為6mm，總高度為彈壓卸料板，彈性橡皮，凸凹模固定板三者高度之和。 如圖（8）所示 圖（8）凸凹模 十二、繪制總裝配圖 圖（9）裝配圖 課程設(shè)計小結(jié)： 在這短短的幾天里，從完成了零件圖，設(shè)計說明書等等。我們學到了很多原本學到的但不是很懂的知識，了解了一些設(shè)計的原理和過程。同時也讓我們小組學會了更加團結(jié)。此外，這次設(shè)計過程中還有許多不如意和不完善的地方，通過這次的經(jīng)歷，希望以后會越做越好。