支撐桶零件的沖壓模具設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)題目：支撐桶零件的沖壓模具設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電學(xué)院專業(yè):材料成型及其控制工程班級：班姓名：學(xué)號：大學(xué)2011年12月目錄摘要3第一章工藝分析與確定 41.1沖裁工序的組合41.2沖裁組合方式51.3沖裁順序的安排61.4支撐桶沖裁連續(xù)模具及工藝設(shè)計(jì)61.5排樣71.5.1材料的利用率71.5.2條料的寬度 8第二章工藝計(jì)算 102.1毛坯尺寸計(jì)算 102.2拉伸次數(shù)的確定102.3孔翻邊102.4沖裁力的計(jì)算112.5壓力機(jī)的公稱壓力 132.6壓力中心的確定132.7模具刃口尺寸計(jì)算及原則 142.7.1模具人口尺寸及其制造公差原則 142.7.2模具刃口尺寸計(jì)算 142.7.3模具的形狀

2、，尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 152.8沖裁模間隙16第三章卸料與推件零件以及其他定位零件的設(shè)計(jì) 163.1定位板和定位釘 163.2送料方向的控制163.3擋料銷173.4卸料裝置17第四章標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件 174.1模架形式174.2模架選用的規(guī)格18第五章連接與固定零件 18第六章模具設(shè)計(jì)中要注意的部分 186.1模具的閉合高度，沖模與壓力機(jī)的關(guān)系186.2經(jīng)濟(jì)性原則196.3安全性原則19第七章模具總裝圖的繪制 19第八章模具安裝要求21參考文獻(xiàn)22摘要針對精細(xì)要求較高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜一級生產(chǎn)批量大的特點(diǎn)通 過分析比較，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此多工位復(fù)合模，凸模裝在上模上, 凹模裝在下模，采用對角雙

3、導(dǎo)柱模架導(dǎo)向，并采用旋入式木柄。為了 保證操作的安全，設(shè)置了安全擋板。多工位沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)是占地少， 效率高，質(zhì)量好等。關(guān)鍵詞：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 多工位復(fù)合模導(dǎo)向裝置彈性卸料模架 模柄第一章工藝分析與確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)沖裁零件的特點(diǎn)材料：08-ZF 料厚：1.2nm生產(chǎn)綱領(lǐng)：40萬件/年1.1沖裁工序的組合沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè) 或兩個(gè)以上的沖壓工序；級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排 列成一定的順序，在壓機(jī)一次行程中條料在沖模的不同供需位置上， 分別完成弓箭所要求的工序，除最初幾次沖程外

4、，以后每次沖程都可 以完成一個(gè)沖裁件，組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高， 獲得 的制件精度等級高。1.2沖裁組合方式1生產(chǎn)批量一般來說，小批量與試制采用單工序沖裁，中批和大 批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁。2工件尺寸公差等級復(fù)合沖裁所得到的工件尺寸公差等級高，因 為它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料， 工件較平整。級進(jìn)沖裁所得到的工件尺寸公差等級較符合沖裁低，在級進(jìn)沖裁中采用導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)，可提高沖裁件精度。3對工件尺寸、形狀的適應(yīng)性工件的尺寸較小時(shí)，考慮到單工序 上料不方便和生產(chǎn)率低，常采用復(fù)合沖裁過級進(jìn)沖裁。對于尺寸中等 的工件，由于制造多副單工序模的費(fèi)用幣復(fù)合模具昂

5、貴， 也宜采用復(fù) 合沖裁但工件上孔與孔之間或孔與邊緣的距離過小時(shí)，不宜采用復(fù)合 沖裁和單工序沖裁，宜采用級進(jìn)沖裁。所以級進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù) 雜、寬度很小等異形工件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁時(shí)要大， 但級進(jìn)沖裁受壓級臺面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件尺寸不宜太 大。4模具制造、安裝調(diào)整和成本對復(fù)雜形狀的工件，采用復(fù)合沖裁比米用級進(jìn)沖裁為宜。因模具制造、安裝調(diào)整較易，成本較低。5操作方便與安全復(fù)合沖裁出件或清楚廢料較困難，工件安全 性較差。級進(jìn)沖裁較安全。1.3沖裁順序的安排多工序工件用單工序沖裁時(shí)的順序安排1）先落料沖孔使毛坯與條料分離，沖孔得到后續(xù)工序所需要 的預(yù)制孔。同時(shí)對工件進(jìn)定位。后

6、繼各沖裁工序的定位基準(zhǔn)要一致， 以避免定位誤差和尺寸鏈換算。2）沖裁完開始拉深。3）拉深完進(jìn)行翻邊時(shí)為減少孔的變形或被拉裂，采用錐面進(jìn) 行翻邊。綜合上述分析，對于一個(gè)工件，可以得出多種工藝方案。必須對 這些方案進(jìn)行比較，選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下， 模具制 造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。1.4支撐桶沖裁連續(xù)模具及工藝設(shè)計(jì)1制定沖壓件的工藝過程，工件如圖所示，1）分析零件的沖壓工藝性2）材料.08F-ZF2.擬訂沖壓件方案.1）計(jì)算毛坯尺寸：S=： d2/4=3165.32mm22）工藝方案的確定方案一：沖孔落料、拉深、翻邊。方案二：落料、沖孔、拉深、翻腳。經(jīng)比較采用方案一

7、因產(chǎn)生的效率高。 工件定位準(zhǔn)確，拉深和翻邊 質(zhì)量高，自動(dòng)性好，工件的精度易保證，所以選用方案一。1.5排樣1.5.1材料的利用率在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上隱次材料的經(jīng) 濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法成為 排樣。不合理的排樣會(huì)浪費(fèi)材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是材料的利 用率。可用下式計(jì)算：n=F/F X100%=F/AB X100%式中一材料利用率；F工件的實(shí)際面積；Fo 所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；A 送料進(jìn)距（相鄰兩個(gè)制件對應(yīng)點(diǎn)的距離）；B條料寬度從上式可看出，若能減少廢料面積則材料利用率高。廢料可分為 工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種。搭邊和余料屬于

8、工藝廢料，這是與排樣形 式及沖壓方式有關(guān)的廢料。2工藝廢料排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具 的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此， 排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：1）提高材料利用率2）排樣方法應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全3）模具結(jié)構(gòu)簡單壽命高。4）保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。1.5.2條料的寬度搭邊值的確定：1影響搭邊值的因素1）材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。2）材料厚度材料越厚，搭邊值越大3）沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些4）送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的

9、搭邊值可以小一些； 用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些5）卸料方式彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些有側(cè)壓裝置時(shí)的條料寬度有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著基準(zhǔn)導(dǎo)料板送料，因此條料寬 度可按下列公式計(jì)算：B=（D+2a+、）0-、（mm）式中：B條料寬度的基本尺寸D調(diào)料寬度方向上零件輪廓的最大尺寸a側(cè)面搭邊（mm）一一條料下料剪切公差（mm）圖 1,52第二章工藝計(jì)算2.1毛坯尺寸計(jì)算圓筒直臂部分的表面積A = ：.d （ h+、）=6420.4mm2圓角球臺部分的表面積A2 =二（2 rd0 8r2）/4 = 1087.2mm2底部表面積2 2乓do /4 =5175.9mm求毛坯尺寸，設(shè)毛坯

10、的直徑為 D，根據(jù)毛坯表面積等于工件表面積的原則：二 D2 = A A2A3 = 12679.45mm2所以 D=127mm2.2拉伸次數(shù)的確定判斷能否一次拉成，僅需比較實(shí)際所需的總拉深系數(shù) m總和第一次允 許的拉深系數(shù)mi的大小即可。若前者大于后者，說明工件可一次拉成， 若前者小于后者則需要多次拉深才能成形零件。 t/D X100=0.945查表 mi =0.55 , m2 =0.75,總的拉深系數(shù)m總=d/D=0.66m總大于m1，故1次拉深能完成2.3孔翻邊在模具的作用下，將皮料的孔邊緣或外邊緣沖制成豎立邊的成形方法。1）翻邊模工作部分的設(shè)計(jì) 翻邊凹模圓角半徑可取該值等于零件的圓角半徑

11、翻邊凸模圓角半徑應(yīng)盡量取大些，以便于翻邊變形 圓孔翻邊凸模的形狀和主要尺寸凸、凹模單邊間隙Z/2二(0.750.85) t2)平板坯料翻邊的工藝計(jì)算預(yù)沖孔直徑dd=D-2( H-0.43r-0.72t) =21.77(mm)當(dāng)翻邊系數(shù)m大雨極限翻邊系數(shù)mmin時(shí)，可采用一次翻邊成形翻邊系數(shù) m=d/D=21.77/43.8=0.50預(yù)制孔的相對半徑為：d/t =18mmmmin = 0.48mm所以可一次翻成2.4沖裁力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大雨所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力 P一般可按下式計(jì)算：FP

12、二KptL式中材料抗剪強(qiáng)度L沖裁周邊總長t材料厚度在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:卸料力FQ=KFPN推料力FQ仁nK1FP頂件力FQ2=K2FP圖2. I T藝力爾怠圖式中P沖就力代）；K卸料力系熟 其値為0. 02-0. 06（料取人你 槨料取小值）;K I 一 料殺數(shù)其值為氏036 2（薄料廟人（也 月料取小值）；K2 頂件力瑕fib其值為OjO4*D_OKf薄料取大值斥料戦小值；n梗塞在凹模內(nèi)的制件或履料數(shù)fi（n = h t）;h丙刃口部并的離伽mAi材料岸度（nnn）=卸料力和頂件力還是說計(jì)卸料裝置和msisst中弾性尤件的依物寫1）落料沖裁力 Fpi 二 KPtLN43560N2

13、）沖孔沖裁力 Fp2 二 KPtL2 =24642.72N3）拉伸時(shí)的力 Fp3= 682038N4）翻邊力 Fp 二 FpFp2 - FpsFpq =877.6KN2.5壓力機(jī)的公稱壓力沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 在生產(chǎn)中，當(dāng)壓力機(jī)的噸位不足時(shí)，可采用凸模的階梯布置；斜刃沖 裁或熱沖裁等措施以降低沖裁力。初選壓力機(jī)的型號為J23-100型開式雙柱可傾式壓力機(jī)，其主要參 數(shù)為：公稱壓力F=1000KN滑塊行程130mm滑塊行程次數(shù)38次/min最大閉模高度380mm閉模高度調(diào)節(jié)量100mm模柄孔尺寸直徑60mm深度80mm2.6壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓

14、時(shí)諸如壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保 壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相 重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間 產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用 壽命。沖模的壓力中心，可按下述法則來確定：1. ）對稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心2. ） 工件形狀相同且分布位置對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的 對稱中心相重合。3. ）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì) 算法求出沖模的壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸 的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置

15、，即為求出所求模具的壓力中心。2.7模具刃口尺寸計(jì)算及其原則2.7.1模具刃口尺寸及其制造公差原則1. 落料件尺寸有凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決 定O2. 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽?應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取 工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凸凹模間隙則應(yīng)取較小合力間隙 值。3. 確定沖模刃口制造公差要求，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對 刃口精度要求過高，會(huì)使模具制造困難增加成本，延長生產(chǎn)周期；如 果對刃口精度要求過低，則生產(chǎn)出來的制件則可能不合格，會(huì)使模具 的壽命降低。2.7.2模具刃口尺寸計(jì)算由于模具加工方法不同，凸

16、模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與 制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為兩種情況。（1）凸模與凹模分開加工采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差(凸模 6、凹?，F(xiàn))，它適用于 圓形或簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙 2cmax,必須滿足下列條件：| p |+|、d 卜 2cmax-2cmin1落料：設(shè)工件的尺寸為DO-根據(jù)計(jì)算原則，落料時(shí)一凹模為設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍喞淖?小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2cmi n,計(jì)算公式如下：Dd= (Dmax-x)OdDp=

17、 ( Dd-2cmin) - p0= ( Dmax-xz-2cmin) 一 p02沖孔設(shè)沖孔尺寸為d+山根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)， 收線確定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大極 限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙2cmi n。在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距Ld按下式確定：Ld=( Lmi n+0.5 )0.125A(2)凸模和凹模配合加工第一類：凸?；虬寄Ｄp會(huì)增大的尺寸 第二類：凸模或凹模磨損后會(huì)減小的尺寸 第三類：凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸2.7.3模具的形狀，尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算1落料：Dd=( Dmax-x3 = 127.03。-0。01

18、Dp=126.904 0-0.004校核：0.004+0.004=0.0080.066滿足間隙公差要求2. 沖孔:dp= (d+xA) -a)=21.90-0.0i3. 拉深凸模的直徑為外徑45.160心025內(nèi)經(jīng)19.840-0.0212.8沖裁模間隙沖裁凸模和凹模的間隙對沖裁件斷面質(zhì)量有及其重要的影響。此 外，沖裁間隙還影響著模具壽命、卸料力、沖裁力和沖裁件的尺寸 精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的參 數(shù)。第三章卸料與推件零件以及其它定位零件的設(shè)計(jì)3.1定位板和定位釘定位板和定位釘是作為單個(gè)毛坯的定位裝置，以保證前后工序相 對位置精度或?qū)ぜ?nèi)孔與外輪廓的位置精度的

19、要求。3.2送料方向的控制條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的送料方向?qū)蛩瓦M(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)料板采用導(dǎo)料銷時(shí)，要選用兩個(gè)，導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)料銷相同為了保證松遼京都，使條料緊靠一側(cè)的導(dǎo)板送進(jìn)，可采用側(cè)壓裝置。 為常用的幾種結(jié)構(gòu)。彈簧壓板式側(cè)壓力均勻，他安裝在進(jìn)料口，長用 于側(cè)刃定距的級進(jìn)模，簧片式和彈簧壓塊式使用時(shí)，一般設(shè)置23個(gè)。3.3擋料銷3.4卸料裝置設(shè)置卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。1卸料裝置形式：剛性卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀2推薦裝置第四章標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件GB/T285117(90) GB/T285214(90)列出了各

20、種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架，是由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實(shí)施的標(biāo) 準(zhǔn)，常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架 是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面， 并承受沖壓 過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作 臺固定。上下模間的精確位置由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn)。4.1模架形式按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同，分為四種。a) 對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對城的對角線上，所以 上模座在上導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料?；蚩v向送料模、 復(fù)合b）為后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方 便。因此導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成

21、導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損， 并且不能使用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu)。c）為中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確 但只能一個(gè)方向送料d）為四導(dǎo)柱模架。具有滑動(dòng)平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠。剛性好等優(yōu)點(diǎn)4.2模架選用的規(guī)格一般在長度上即寬度上都應(yīng)比凹模大3040mm。木板厚度一般等于凹模厚度的-1.5倍第五章連接與固定零件1. 模柄是連接上模與壓力機(jī)的零件，常用于1000K以下的壓力機(jī)的模 具安裝。模柄的結(jié)構(gòu)形式比較多。2. 固定板 凸模，凹模固定板主要用于小型凸模，凹?；蛲拱寄５裙?作零件的固定3. 墊板 墊板的作用是承受凸?；虬寄５膲毫?，防止過大的沖壓力在 模座上壓出凹坑，影響其正常工作第六章 模具設(shè)計(jì)中要

22、注意的部分6.1模具的閉合高度，沖模與壓力機(jī)的關(guān)系模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)上模座的上平面與下模 座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相 適應(yīng)。壓力機(jī)裝模高度是指滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí)， 滑塊底平面與壓力 機(jī)工作臺上的墊板上平面之間的高度，由于壓力機(jī)的兩岸長度可以調(diào) 節(jié)，所以壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)節(jié)的。模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關(guān)系式為：H min +10mm 乞 H 模具豈 H max - 5mm6.2經(jīng)濟(jì)性原則在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能的降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。所 以對于中批大量的沖裁件，應(yīng)盡量采用高效率的多工序模，而在試制 與小批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡可能采用單工序模與各種形式的簡易模具。6.3安全性原則工人操作是否方便，安全也是在確定工藝方案時(shí)要考慮的一個(gè)十分 重要的問題第七章 模具總裝圖的繪制1各木板裝配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱邊；2模具裝配