冷沖模課程設計

冷沖模課程設計,沖模,課程設計 冷沖模課程設計 系別：機電工程系 班級：模具057班 學號：26 姓名：李本躍 指導老師：謝暉 江西工業(yè)工程職業(yè)技術學院 前 言 冷沖模設計是模具設計與制造專業(yè)學生在學完基礎課理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是： 1.應用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行一次冷沖模設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生工作的能力。 2.鞏固與擴充“冷沖模設計”等課程所學的內(nèi)容，掌握冷沖模設計的方法和步驟。 3.掌握冷沖模設計的基本技能，如計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等 4.希望通過本次冷沖模設計答辯能夠更好的熟悉和掌握里面所學的知識點。希望在本次答辯能夠在老師的指正下和同學的幫助下迷補不足之處。 由于初學者水平能力有限，設計中難免有不足和錯誤之處，懇請老師、同學給予批評指正。 李本躍 2006.12 目錄 一、沖壓工藝分析……………………………………………………………………4二、確定沖壓工藝方案……………………………………………………………4 三、排樣方案的確定………………………………………………………………5 四、壓力中心的確定………………………………………………………………6 五、計算沖壓力………………………………………………………………………7 六、模具工作部分尺寸計算……………………………………………………9 七、凹模尺寸的確定及凸模的設計與校核…………………………12 八、模具其它零件的設計與計算……………………………………… 14 九、壓力機相關參數(shù)的校核…………………………………………………14 十、零件圖………………………………………………………………………………15 十一、裝配圖…………………………………………………………………………18 一、 沖壓工藝分析 1. 材料為QBe2具有良好的沖裁性能適合沖裁 2.精度等級：IT11級。利用普通沖裁可以實現(xiàn)要求。 3.結(jié)構(gòu)尺寸：結(jié)構(gòu)簡單、形狀對稱，水平兩圓圓心距為12.50.1。豎直兩圓其圓心距為12±0.05,制件底部寬為47±0.15,上部寬為24.5±0.1,4個圓的直徑為三段圓弧半徑分別為R47.5、R44.2、R68其余為注公差屬于自由尺寸。 結(jié)論：此制件適合沖裁。 二、確定沖壓工藝方案 該制件包括落料和沖孔兩道工序，可以有以下三種方案： 方案一：先落料后沖孔，采用單工序模生產(chǎn) 方案二：沖孔---落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn) 方案三：沖孔---落料復合沖壓，采用復合模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但因該零件有落料、沖孔兩道工序，需要2套模具，且需要進行兩次定位，帶來定位累計誤差，導致孔的位置精度不高，而且生產(chǎn)效率低，不適合大批量生產(chǎn)。方案二只需一套模具，生產(chǎn)效率高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化送料，但零件的沖壓精度稍差，欲要保證沖壓形狀精度，需要在模具上設置導正銷。方案三也只要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，雖然模具的結(jié)構(gòu)復雜，但沖壓的形狀精度容易得到保證，而且該制件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不十分困難。 通過以上三種方案的分析：用級進模和復合模都能生產(chǎn)但由于該制件形狀精度要求較高，故可優(yōu)先采用復合模生產(chǎn)，又經(jīng)過計算得知該制件的最小壁厚不能滿足倒裝復合模的條件而能滿足正裝復合模的條件。故采用正裝復合模生產(chǎn)。 結(jié)論：采用正裝復合模生產(chǎn)。 三、排樣方案的確定 1.查沖壓手冊得其側(cè)搭邊值 a=1.2mm 工件間搭邊值 a1=1.0mm 由CAD畫圖并量的頭部搭邊值為1.62mm。 2.計算料寬和步距 料寬：B0-`Δ=（Dmax+2a）0-Δ =(47.15+21.2) 0-Δ（由表3-8查得） =49.550-0.5 將該值圓整得：B0-Δ= 此時，側(cè)搭邊值 a=1.425mm 工件間 a1=1.0mm 步距：A=30.18+1.62=31.8mm 3.排樣圖如下： 4.材料的利用率 由CAD求得該零件的面積S=591mm2 計算一個步距的利用率： η===37.16% 查表可知：可利用9001000的板塊沖裁制件。 (1)縱裁:可裁18張條料（501000）。一張條料可沖39個制件。 條料的利用率: 板料的利用率: 式中 n——沖裁出的制件數(shù) n1——裁出的條料數(shù) s——一個制件的面積 (2)橫裁:可裁20張條料（50900）一張條料可沖35個制件。 條料的利用率: 板料的利用率: 式中 n——沖裁出的制件數(shù) n1——裁出的條料數(shù) s——一個制件的面積 經(jīng)過比較將板料縱裁總的利用率較高，故縱裁是該板料的最佳裁剪方案。 四、壓力中心的確定 1.把坐標原點建立在四個小圓的對稱中心線上，使四個小圓的對軸的力矩之和為零。壓力中心圖如下圖所示： 2.每一個凸模刃口周長及壓力中心坐標，計算結(jié)果列于表1-1中。 表1-1 沖裁輪廓周長L/mm 各凸模壓力中心坐標 x y L1=24.6+22.52+11.42+2.82+47.8=145.8 0 -5.26 L2=4d=43.145=62.8 0 0 合計：145.8+62.8=208.6 0 -3.68 3.由表1-1中的數(shù)據(jù)計算出沖模的壓力中心坐標。 =0 ==-3.68 五、計算沖壓力 查沖壓手冊得該材料的抗剪強度=511Mpa 刃口磨損安全系數(shù)Kp=1.3 卸料系數(shù) K卸=0.05 頂件系數(shù) K頂=0.06 落料力 F落=1.3Lt=1.345.821.551=145.3KN 沖孔力 F沖=41.3dt=41.33.1451.5511=62.58KN 沖裁力 F沖裁=F落+F沖=145.3+62.58=207.88KN 卸料力 F卸=K卸F落=0.05145.3=7.27KN 頂件力 F頂=K頂F沖裁=0.06207.88=12.41KN 該落料沖孔復合模采用正裝結(jié)構(gòu)及彈壓卸料和上出件方式。 故總的沖壓力為： F總=F落+F沖+F卸+F頂=145.3+62.58+7.27+12.41=226.16KN 壓力機確定：P=1.1F總=1.1226.16=248.776KN 故初選公稱壓力為250KN的開式雙柱可傾J23-25型號壓力機。 該壓力機參數(shù)如下： 滑塊行程/mm 65 工作臺尺寸 前后 370 左右 560 滑塊行程次數(shù)(次/min) 55 工作臺孔尺寸 前后 200 直徑 260 左右 290 最大封閉高度/mm 270 墊板尺寸 厚度 50 直徑 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 65 模柄孔尺寸 直徑 40 深度 60 滑塊中心線至床身距離 200 滑塊底面尺寸 前后 左右 立柱距離 270 床身最大可傾角 30° 六、模具工作部分尺寸的計算 凸模和凹模采用分別加工法制造。該制件外形由落料獲得。、12.50.1、120.05由沖孔同時獲得。查表3-32（《冷沖模設計》）得 =0.09mm =0.12mm 則 Zmax-Zmin =0.03mm 凸、凹模分別按IT6級和IT7級加工制造： 1、沖孔：4為孔類尺寸，經(jīng)查公差表知公差為IT11級，取x=0.75 凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，查表得 （本書中的、均有《機械制圖》附表22查得） == = == = 校核：Zmax-Zmin 0.008+0.012=0.02<0.03（滿足間隙公差條件） 故 =mm =mm 孔距尺寸： Ld1=L+=(120.12520.05)mm=(120.0125)mm Ld2=L+=(12.50.12520.1)mm=(12.50.025)mm 2、落料: 屬于軸類尺寸。屬于孔類尺寸。其中、、公差按IT12級,經(jīng)查公差附表22得:由各自公差等級取得： 凸、凹模分別按IT6級和IT7級制造： ： DA1=== DT1=== 校核：0.025+0.016=0.041>0.03（不滿足間隙公差條件） 故由計算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故 DA1= DT1= ： DA2=== DT2=== 校核：0.025+0.02=0.045>0.03 (不滿足間隙公差條件)，故由計算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故 DA2= DT2= ： DA3=== DT3=== 校核：Zmax-Zmin 0.03+0.019=0.022<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA3= DT3= ： DA4=== DT4=== 校核：Zmax-Zmin 0.025+0.016=0.041>0.03(不滿足間隙公差條件) 故由計算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故 DA4= DT4= ： DA5=== DT5=== 校核：Zmax-Zmin 0.025+0.016=0.041>0.03(不滿足間隙公差條件) 故由計算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故DA5= DT5= ： DA6=== DT6=== 校核：Zmax-Zmin 0.01+0.006=0.106<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA6= DT6= ： DA7=== DT7=== 校核：Zmax-Zmin 0.012+0.008=0.02<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA7= DT7= ： DA8=== DT8=== 校核：Zmax-Zmin 0.01+0.006=0.016<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA8= DT8= 七、凹模外形尺寸的確定及凸模的設計與校核 1.凹模設計： (1)凹模厚度：H=kb（≥15mm）, b——凹模刃口的最大尺寸，單位mm K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表3-15（《冷沖模設計》）k=0.35～0.5，取k=0.5 故H=kb=0.5×47.15=23.5mm 圓整得H=24mm (2)凹模壁厚：C=（1.5～2）H=1.524=36mm (3)凹模外形尺寸：L=b+2c=47.15+2×36=119.15mm B=b1+2c=30.18+2×36=102.18mm 根據(jù)查表得凹模周界：L=125 B=125 故凹模的外形尺寸為：125×125×24。 (4)凹模材料，因為凹模刃口采用直壁式。忍口高度H=6mm。又具有鋒利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，所以凹模應有高的硬度和適應的韌性，故選TA8。凹模刃口部分進行熱處理。 2.凸模設計： (1)凸模長度計算：采用彈壓卸料板則： 式中： L——凸模長度，單位mm h1——凸模固定板厚度，單位mm h2——卸料板厚度，單位mm t——材料厚度，單位mm h——增加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.5～1）mm，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm，取h=16mm (2)凸模材料，選用TA8,淬火后硬度（HRC達58～62）.采用鉚接固定。其許用抗壓強度為1300Mpa. 3.凸模的強度與剛度的校核 (1)承壓能力的校核 凸模承壓能力按下式校核： 式中： 模具材料的許用抗壓強度大小取決于凸模材料及熱處理，選用時，一般可參考下列數(shù)值，對于T8A；T10A；Cr12MoV;GCr15等工具鋼，淬火硬度為58～62HRC時，可取 確定T8A為凸模材料 采用階梯式凸模以保證強度足夠。 (2)凸模失穩(wěn)定彎曲應力的校核 凸模不發(fā)生縱向彎曲的最大長度： 式中： E——凸模材料的彈性模量，對于模具鋼，E= d——凸模工作刃口的直徑，單位mm n——安全系數(shù)，淬火鋼n=2～3 把上述的可得出圓形截面的凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的極限長度為: 長度滿足要求。 八、模具其它零件的設計與計算 1.凸模固定板的設計 外形尺寸取和凹模外形一樣的尺寸，其厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍，既H1=（0.6～0.8）H。算得H1=12.4～19.2取H1=15mm。即凸模固定板的外形尺寸為:125×125×15。 2.卸料板的設計 材料選用Q235﹟鋼，長和寬的尺寸取與凸模固定板相同的尺寸,厚度大約比凸模固定板的厚度小2mm取13mm。 3.墊板的設計 材料選用Q235鋼，長和寬的尺寸凹模尺寸相同。墊板的厚度取凸模固定板厚度的0.4倍即厚度H2=6mm。則外形尺寸為：125×125×6。 4.橡膠的選用 卸料橡膠的自由的高度：根據(jù)工件材料厚度為1.5mm。沖裁時凸模進入凹模深度為1mm?？紤]模具維修時刃磨留量2mm。模具開啟時卸料板高出凸模1mm。則總的工作行程h工件=5.5mm 橡膠的自由高度：h自由==18.5～22mm取h自由=20mm 模具在組裝時橡膠的預壓量為： h預=（10%～15%）h自由=2～3mm取h預=3mm。由此可知模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為17mm。 5.導料銷： 直徑為Φ4,長度為6mm,并位于條料的左側(cè),導料銷材料采用45號鋼,淬火處理,硬度為45 HRC。 6.擋料銷： 它是用來控制送料步距的.選用固定鉤頭擋料銷，其材料選用45號鋼。采用淬火處理,硬度為45 HRC。與凹模的配合為H7/m6。 7.防轉(zhuǎn)銷: 為了防止模柄的轉(zhuǎn)動,采用了一個防轉(zhuǎn)銷,其尺寸為d=6mm, L=5mm. 8.模架的選用：材料為45鋼，熱處理，HRC43～48。 上模座選GB/T2855.5 外形尺寸為125×125×35 下模座選GB/T2855.6 外形尺寸為125×125×45 9.模柄的選擇：選用旋入式模柄，材料Q235，并加銷防轉(zhuǎn)，根據(jù)壓力機JG23-25的相關參數(shù)可知，模柄的外形尺寸為：40×60 10.導柱導套的選擇：采用滑動導柱導套，材料20鋼。查表可得：導柱選用GB/T2861.1外形尺寸為:Φ22×150，導套選用GB/T2861.6外形尺寸為:22×85×33。 11.螺栓、銷釘?shù)倪x擇：上模座連接螺栓選用4-M12×40，下模座固定螺釘選用4-M12×40；上模座連接銷釘選用Φ6×45；下模座連接銷釘選用Φ6×45。 九、壓力機相關參數(shù)的校核 模具的閉合高度： 即： 閉模高度H=190mm<225故不滿足要求；又壓力機本身帶了一塊厚度為50mm的墊板。加上此墊板則此時能滿足要求。 其中： ——壓力機的最小閉合高度 ——壓力機的最大閉合高度 十、零件圖 十一、裝配圖（見CAD圖） 設計小節(jié)： 1、通過本次冷沖模的設計，使我對沖裁模有了更多的了解，在老師和我們的共同努力下，終于結(jié)束了。通過這次實習，使我在原來的理論基礎上增加了不少實戰(zhàn)性的知識。 2、此次設計中，我們利用計算機輔助設計（CAD）來進行冷沖模的設計，計算機輔助設計，是在設計時，把原始數(shù)據(jù)圖形數(shù)據(jù)化的參數(shù)輸入計算機對其進行分析和處理并通過顯示器給出分析結(jié)果和圖形，同時還可在顯示器上對分析結(jié)果和圖形進行補充修改和完整，使設計達到最佳水平，比動手畫圖更省時和省力，而且清晰明了，可見（CAD）技術在冷沖模設計中已從理論階段走上了實用階段。 3、這次設計得到謝暉老師的幫助和輔導，在這里我向他表示衷心的感謝。使我們明白了（CAD）在模具設計時的總體流程，以后我一定更加努力學習，為將來打下堅固的基礎。 參考文獻： 1、陳智剛、《冷沖模設計》。 江西高校出版社。 2、王芳、《冷沖壓模具設計指導》。 北京：機械工業(yè)出版社。 3、王謨金、《機械制圖》 北京：機械工業(yè)出版社。2005 20