沖壓工藝課程設計

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1、 JIU JIANG UNIVERSITY 課程設計 題 目 沖壓工藝及沖模設計 院 系 機械與材料工程學院 專 業(yè) 模具設計與制造 姓 名 朱 先 森 年 級 B1152班 指導教師 謝 玉 敏 2013 年 4 月 目 錄 前言 第一章 概論1 第二章 “墊片”零件沖壓工藝及模具設計2 2.1 實驗內(nèi)容及任務2 2.2

2、工件的工藝性分析3 2.3 沖壓工藝方案的確定3 2.3.1 基本工序3 2.3.2 工序數(shù)量及順序3 2.3.3 模具類型的選擇3 2.4 排樣方式的設計和確定4 2.5 沖裁力工藝力計算6 2.5.1 沖裁力的計算6 2.5.2 卸料力、推件力和頂件力7 2.5.3設備的選擇7 2.6 模具壓力中心的計算7 2.7 工作零件刃口尺寸的計算8 2.8 凸模和凹模的設計9 2.8.1 落料凸模9 2.8.2 沖孔凸模10 2.8.3凹模11 2.9 定位零件的設計11 2.9.1 卸料橡膠的設計11 2.10 模具總體設計12 2.10.1 定位方式的選擇

3、12 2.10.2 卸料、出件方式的選擇13 2.10.3 導向方式的選擇13 2.11 主要零部件的結構設計13 2.11.1 定位零件的設計13 2.11.2 卸料板部件的設計14 2.12 模架及其他零部件設計 14 2.13 沖壓設備14 2.13.1 模架的選擇14 2.13.2 模柄的選擇16 2.14 模具總裝圖16 2.15 模具工作的過程18 2.16 模具的安裝、調(diào)整和安全措施18 總結20 參考文獻21 第一章 概述 冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設備

4、完成加工，便于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率很高，操作方便。它與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛，如機械、航空、汽車、電子、輕工、儀表和家電等工業(yè)部門生產(chǎn)中的應用。沖壓工藝有生產(chǎn)率高、產(chǎn)品一致性好、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在當今的制造業(yè)中，模具設計制造業(yè)已經(jīng)成為一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。冷沖模設計制造在整個模具設計制造中占有半數(shù)以上的產(chǎn)值。因此，沖壓技術對發(fā)展生產(chǎn)、增強效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。 塑料成型同樣在工業(yè)化生產(chǎn)的今天占有很大的比重，塑料具有密度小、質(zhì)量輕、比強度高、絕緣性能好、介電損耗低、化學穩(wěn)定性高等

5、特點，因此工業(yè)上很多制品需要用塑料成型。成型塑料制件的機械稱注塑模，在設計注塑模的過程中必須充分考慮到制件的形狀、大小、壁厚等因素來設計各個相對應的部分?？傊?，注塑模的設計需要相當?shù)募毿模挥辛私饬苏麄€設計過程才真正的算是個設計型人才。 第二章 “墊片”零件沖壓工藝及模具設計 2.1 實驗內(nèi)容及任務 一、設計的主要技術參數(shù)：見產(chǎn)品圖 二、設計任務：完成該產(chǎn)品的沖壓工藝方案、設計說明書、模具裝配圖及工作零件圖。 三、設計工作量 1、制訂沖壓工藝方案 2、模具總裝圖1張，凸模及凹模零件圖2張

6、 3、設計說明書1份，20頁左右 四、設計要求 1、圖紙用CAD繪制并交紙質(zhì)圖及電子檔 2、本任務書應與說明書、圖紙一同裝訂成冊，并加封面，裝入資料袋中，否則不接收 3、設計必須認真仔細，允許討論，但嚴禁抄襲、復制或復印。 圖2-1 墊片 名稱：墊片 批量：大批量 材料：10號鋼 厚度：1mm 2.2 工件的工藝性分析 這個零件的工序有沖孔和落料兩個工步，材料為10號鋼，此工件結構較為簡單，需要沖兩個直徑分別為17mm和20mm的孔，孔與孔之間的距離為27.5 mm并滿足的公差，，查表可以得到它的公差等級為IT14級，尺

7、寸精度較低，普通精度較低，用簡單的沖裁就可以滿足零件的要求。 2.3 沖壓工藝方案的確定 2.3.1 基本工序 根據(jù)制件的工藝性分析，其工序包括落料和沖孔兩個基本的工序。 2.3.2 工序數(shù)量及順序 可以按落料和沖孔兩個基本工序先后進行組合沖裁，采用如下的三種工藝方案： （1）落料——沖孔 單工序沖裁模 （2）落料——沖孔 復合沖裁模 （3）沖孔——落料 級進沖裁模 對分析三個方案進行分析，方案一是單工序沖壓，它的結構簡單，需要用兩道工序，兩副模具來對零件進行加工生產(chǎn)效率較低。方案二是復合模，這種生產(chǎn)方式的生產(chǎn)力較高

8、，可視性自動化生產(chǎn)，勞動強度較低，且精度較高，生產(chǎn)成本較為昂貴，且適合少量零件生產(chǎn)。方案三是級進方式，生產(chǎn)效率較高，需要模具、壓力機和操作人員較少，勞動強度較低，同時，需要零件形狀簡單、尺寸較小且適合大批量生產(chǎn)。 綜上所述，采用第三種級進模生產(chǎn)方式來進行沖裁零件。因為方案一的生產(chǎn)效率較低，且需要兩副模具來進行操作，成本較高，工序太多，不適合此零件。方案二則由于效率不高，成本昂貴而不選擇。只有級進?？梢苑狭慵囊螅捍笈可a(chǎn)，且效率較高，精度也較高，價格不是特別昂貴，合工件的技術要求。 所以方案三較為合適，我們在用方案三進行制作。 2.3.3 模具類型的選擇 由沖壓工藝分

9、析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 2.4 排樣方式的設計和確定 此零件為簡單的模具，分析可得應采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有下圖所示三種。沖件之間以及沖件與條料側邊之間留下的余料搭邊值分別為0.8mm，1.0mm。 比較排樣一、排樣二和排樣三，，所以應采用圖?，F(xiàn)計算一個步距內(nèi)的材料利用率，看哪種排樣的利用率最高。 （1）采用直排橫放產(chǎn)品的方式，計算可得材料的面積為A=1545.95、B=40.8mm、h=66.5mm，得到材料的利用率為： 排樣如圖2-2所示： 圖2-2橫排樣 （2）采用直排豎放產(chǎn)品的方式，產(chǎn)品排樣如下圖所示，計算可得材料的面積

10、為A=1545.95、B=42mm、h=65.3mm，得到材料的利用率為： 排樣如圖2-3所示： 圖2-3豎排樣 (3) 此種排樣方式由于采用復合模沖裁，與本次沖裁的方式較為復雜，且生產(chǎn)產(chǎn)品的成本較高產(chǎn)品排樣如下圖2-4所示，所以不采用此種排樣方式： 圖2-4橫排樣 比較以上三種裁剪方法，應采用第一種橫放產(chǎn)品的沖裁方式，即沖裁為寬64.5mm的零件。其具體排樣如下圖2-5所示。 圖2-5 2.5 沖裁力工藝力計算 2.5.1 沖裁力的計算 此時沖裁件的周長為L=172.53mm，材料的厚度為t=1mm，查表沖壓模具設計手冊表1-20可得，10號鋼的抗

11、剪強度為MPa，可取值為，可知理論沖裁力基本計算公式為： = 考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實際沖裁力可能增加，所以應選取: F==1.3281300N=N≈ 2.5.1卸料力、推件力和頂件力 由于模具采用彈性卸料裝置和推件結構，查表指導書2-20得=0.04，=0.05，以所需卸料力和推件力為 卸料力 =F=0.04112.14KN=4.4856KN b 推件力 =nF=20.05112.14KN≈11.214KN c 總沖裁力： 則零件所需的總沖壓力為： =F++=(112.14+4.4856+11.214)KN=127.8396KN 2.5.2

12、 設備的初步選擇 由于選用的沖壓設備標稱壓力必須大于所沖裁的總沖裁工藝力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的總沖裁力。故初步選擇沖壓設備為J23—25開式雙柱可傾壓力機。 2.6 模具壓力中心的計算 則可按比例畫出沖裁輪廓線如圖2-6所示： 圖2-6 模具壓力中心 （2） 用下列公式計算求沖模壓力中心的坐標值的值： 有圖可查得和各部分的重心位置的坐標值 模具壓力中心的位置在坐標中（25,27.5）的位置上。 2.7 工作零件刃口尺寸的計算 考慮到零件形狀的特點，所以選擇刃口尺寸計算采用方法可以采用分別加工法來對刃口尺寸進行計算。 2.7.1 落料件刃口尺寸的

13、基本計算公式為 =（—X） =(—)=(—X—) 零件圖的尺寸為R17mm，R20mm，可查《沖壓工藝及模具設計手冊》3-4得凸、凹模最小間隙為=0.100mm，最大間隙為=0.014mm，查表《沖壓工藝及模具設計》書中的表3-5得，落料R20，R17制造公差為=0.02mm，=0.030mm，將以上各值代入： +- 校驗是否成立，經(jīng)校驗，凸、凹模不能滿足不等式，所以可按上式調(diào)整如下： 得：=0.4（-）=0.016mm =0.6（-）=0.024mm （1）將零件的凸模R1

14、7的尺寸代入公式得： =（—X）=（17-0.50.62）mm=mm =(—)=（16.69-0.100）mm=16.59mm 將零件的凸模R20的尺寸代入公式得： =（—X）=（20-0.50.62）mm=19.69mm =(—)=（19.69-0.100）mm=19.59mm （2）沖孔基本公式為： =（+X） =（+X+） 尺寸mm，mm查《互換性測量技術》可得其凸模制造公差=0.020mm，凹模制造公差=0.025mm。且的公差值為0.43mm，公差值為0.52mm，經(jīng)驗算，滿足不等式,因此尺寸可調(diào)整得：

15、 =0.4（-）=0.016mm =0.6（-）=0.024mm 將的值代入的圓中代入公式： =（+X）=（17+0.5=17.215mm =（+）=（17.215+0.100）mm=17.315mm =（+X）=（20-0.5=20.260mm =（+）=（20.260+0.100）mm=20.360mm （3） 中心距： 兩個孔之間的距離為： 2.8 凸模和凹模的設計 2.8.1 落料凸模 結合工件外形并考慮加工。將落料凸模設計成直通式， 2個M10的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配

16、合按。總長可按公式計算：L=+h=14+14+1+20=50mm 落料凸模結構如下圖2-7所示: 圖2-7 凸模 2.8.2 沖孔凸模 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護沖孔凸模采用臺階式，加工簡單，便于裝備與更換。沖孔凸模結構如下圖2-8所示。 圖2-6 凸模 2.8.3 凹模 凹模采用整體凹模，安排凹模具在模架上的位置時。要根據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄范圍內(nèi)，查《冷沖壓模具設計手冊》可得其輪廓尺寸可按公式計算出凹模的相關尺寸：

17、 凹模厚度H=Kb=0.360=18，為了方便橡膠安裝，取H=25 凹模壁厚c=（）H=mm，凹模壁厚可取c=35mm 凹模寬度B=b+2c=66.5+235=136.5mm，取B=140mm。 凹模長度 L取120mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為14012025mm，凹模圖如下圖所示： 圖2-7 凹模 2.9 定位零件的設計 2.9.1 卸料橡膠的設計 卸料橡膠的設計及計算，選用的4塊橡膠板的厚度最好保持相同的高度和大小，不然會造成受力不均勻，運功產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。查《模具設計手冊》可查到相關的

18、公式和數(shù)據(jù)，h為凸模具具凹進卸料板的高度1mm，為凸模沖裁后進入凹模的深度2mm，為凸模修磨量取5mm，取為的25%，選用4個圓筒橡膠。 1. 卸料板工作行程h =4mm 2. 橡膠工作行程 ==9mm 3. 橡膠自由高度 =4=36mm 4. 橡膠的預壓縮量 =15%=5.4mm 5. 每個橡膠承受的載荷 ==1120N 6. 校核橡膠自由高度 0.51.5，高度滿足零件卸料的要求。 7. 橡膠的安裝高度 =-=30.6mm 2.10 模具總體設計 2.10.1 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導

19、料板，無側壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。而第一個零件的沖裁的沖壓位置可由活動擋料銷定距。采用直徑為的固定檔料銷釘。圖形如下圖所示： 圖2-8 擋料銷釘 2.10.2 卸料、出件方式的選擇 由于零件的料厚為1mm，是一個較為薄的產(chǎn)品，卸料力不需要太大，故可采用彈性卸料，可在凸模上安裝一些橡膠即可完成卸料。又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用向下推出制件，如此操作較為簡單，且很容易完成所需操作。 2.10.3 導向方式的選擇 按照零件的大致形狀，可選用對稱的模架，并且為了提高生產(chǎn)效率和操作方便，模具的安裝和拆卸，此級進模可采用中間導柱的導向方式。 2.1

20、1主要零部件的結構設計 2.11.1 定位零件的設計 落料凸模下部設置導料板，用工件直徑10mm的螺釘將其固定。并采用定位銷來使其導正，確保其能夠正確的進行沖裁。 (1) 導料板的設計 導料板內(nèi)側與條料接觸，外側與凹模平齊，導料板與條料之間間隙取1mm，如此即可確定導料板的寬度，導料板厚度取5mm，用螺釘固定在凹模上。導料板上有活動擋料銷凹槽。 2.11.2 卸料板部件的設計 (1) 卸料板的設計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，成凸臺狀，板材上有與凸模相配合的孔。 (2) 卸料螺釘?shù)倪x擇 卸料板上設置4個螺釘，直徑為8mm，螺紋部分為M64。 2.12 模架

21、及其他零部件設計 該模具采用中間導柱模架，導柱分別為210和，導套分別為和。上模座厚度取30mm，上墊板厚度取20mm，固定板取30mm，下模座厚度取45mm，那么該模具的閉合高度，根據(jù)公式：式中：為凸模沖裁后進入凹模的深度，可以取，L為凸模長度，L=50mm，H為凹模厚度，H=25mm可得該模具的閉合高度取值為220H270mm。 2.13 沖壓設備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25能滿足要求。其只要參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 最大閉合高度：270mm 最大裝模高度：200mm 工作臺尺寸（厚度直徑）：50200mm 模柄孔尺寸：4570mm

22、2.13.1 模架的選擇 可見該模具閉合高度小于所選設備為J23-25的最大裝模高度（270mm），可以使用。模架圖如2-9所示： 圖2-9 模架 2.13.2 模柄的選擇 此零件模具為小型模具可采用壓入式模柄（GB2862.1-81），模柄采用過渡配合配合尺寸為或者，將模柄壓入上模座，加有騎縫銷防止轉(zhuǎn)動，易于保證與上模座的垂直度要求。如圖所示： 圖2-10 模柄圖 2.14 模具總裝圖 綜上所述，可得如圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要有上模部分主要由上模板、墊板、3個凸模、凸模固定、板彈性卸料體及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠卸料體為彈性元件。

23、下模部分由下模座、凹模板等組成。沖孔廢料和產(chǎn)品均由凹模上的孔直接漏出。 條料送進時采用活動擋料銷13作為粗定距、在落料凸模上安裝2個定位銷，利用條料上落料后的孔來起導正作用對條料進行導正，用這種方式來將進行送料。且總裝圖如圖2-11所示 圖2-11 總裝圖 1.模架 2. 凹模3.導料板4.定位銷釘5. 矩形卸料板6 卸料螺釘 7.凸模固定板 8. 矩形墊板9彈性橡膠體 10.凸模外形 11沖孔凸模 12. 擋料銷13.承料版 2.15 模具工作的過程 沿導料板將條料送進，并有一個擋料銷定位。打桿推動動上模部分下行，對條料實施沖孔。沖完孔和落料之后上?；爻?，卸料板將緊

24、箍在凸模上的條料推下卡在凹模洞口中的廢料則后續(xù)沖裁中由凸模依次推落。沿導料板將條料繼續(xù)送進，再次由擋料銷將條料擋住，凸模下行，沖孔和落料同時進行，將上一步的沖孔和落料進行完整，就可以制得所需零件，上?；爻滩⑿读?，如此循環(huán)擋料銷定位下落料。 2.16 模具的安裝、調(diào)整和安全措施 查資料書可了解到一些在壓力機上安裝、調(diào)整沖模安裝的一般注意事項： （1） 調(diào)整工作臺，準備工具，材料圖紙，關閉壓力機電源開關。 （2） 給壓力注油，和上讓壓力機空轉(zhuǎn)，觀察設備的運行狀況。 （3） 檢查壓力機上的打料裝置，應將打料螺釘調(diào)整到最高，以免調(diào)整壓力機閉合高度是在折彎。 （4） 檢查壓力機和沖模的閉合

25、高度。 （5） 沖模前，應將上下模座和滑塊地賣弄的油污擦拭干凈，并檢查無異物。 總 結 通過本次設計，使我對所學的沖壓成型模具有了深入的認識，在理論學習的基礎上，鍛煉了我實際設計的能力，對模具設計的過程有了全面的了解。對各種手冊的查法有了親身的體驗。在設計的過程中，遇到了各種挫折和困難，鍛煉了我的意志。 同時，通過計算機CAD作圖，更加熟練地掌握了CAD制圖。并且對沖壓工藝與模具設計中的沖模部分的壓力中心計算有了進一步的了解，并對卸料裝置及固定裝置有了進一步的掌握 模具，作為高效率的生產(chǎn)

26、工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制件與零件，具有生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實現(xiàn)無切削加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員么有很高的技術要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進行再加工；能制造出其他加工工藝方法難以加工、形狀比較復雜的零件制品；容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化特點。 設計出正確合理的模具不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟效益。在進行模具設計時，必須清楚零件的加工工藝，設計出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部分作用是設計者進行模具設計的前提，新的設計思路必然帶來新的模具結構。 同時自己也在制作的過程當中發(fā)現(xiàn)自己有很多的不足，希望自己在以后的學習當中可以得到改正。 參考文獻 [1] 王芳.冷沖壓模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，1999 [2] 馬朝興.沖壓模具設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2009 [3] 韓永杰.沖壓模具設計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008 [4] 徐新城，沖壓工藝及模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，2012 [5] 李軍，互換性測量技術基礎，武漢；華中科技大學出版社，2011 27