沖壓工藝及模具設計 課程設計

1、廣西工學院 沖壓工藝及模具設計 課程設計任 務 書設計題目 系 別 專業(yè)班級 學生姓名 、學 號 指導教師 日 期 2010-6-22 一、課程設計的主要內(nèi)容和基本要求（一）設計目的1、通過課程設計使學生掌握沖壓工藝規(guī)程編寫和模具設計的基本方法，能夠針對所選任務進行文獻查閱，熟悉沖模設計的工藝規(guī)范、圖集、手冊、工具書。2、通過設計使學生綜合運用有關課程的知識，鞏固、深化、擴展有關沖壓工藝設和模具設計方面的知識，樹立正確的設計思想。3、培養(yǎng)學生分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力，使學生掌握常見零件沖壓工藝規(guī)程和模具設計的一般方法和步驟。4、提高學生的相關設計能力，如繪圖能力、工藝設計等，使學生熟悉設計

2、資料的使用，掌握模具設計的基本技能。 5、掌握典型零件的沖壓工藝規(guī)程的編制。（二）設計內(nèi)容選擇一個典型沖壓零件，并進行零件的沖壓加工工藝和模具設計。（三）設計要求1、了解零件的應用場合和技術要求，正確分析零件的工藝性，包括零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及材料性能、生產(chǎn)批量等資料。2、在工藝分析的基礎上，擬定若干套可能的沖壓工藝方案。綜合分析比較各種方案，確定出經(jīng)濟合理、技術可行的最佳工藝方案。3、確定沖壓模具合適的結構形式，并選擇沖壓設備的類型和規(guī)格參數(shù)。4、編制沖壓工藝過程卡，編寫設計計算說明書。5、繪制設計工藝方案的沖壓模具總裝圖1張、模具主要部件圖若干，其中手繪1張。6、課程設計說明

3、書不低于3000字。7、所有設計圖紙和文字同時提交紙質版和電子版，資料刻盤。二、進度計劃與應完成的工作本設計計劃在2周內(nèi)完成，初步設計內(nèi)容和步驟如下：1、 第一周：（1） 課程設計計劃進度安排，查閱文獻，選擇沖壓零件，下達設計任務書；（2） 進行沖壓件工藝分析和沖壓加工方案擬定，綜合分析比較各種方案，確定出經(jīng)濟合理、技術可行的工藝方案；（3） 編制沖壓工藝過程卡，編寫設計說明書。2、 第二周：（1） 完成沖壓工藝過程卡編制和設計計算說明書；（2） 繪制設計工藝方案的沖壓模具總裝圖和模具主要部件圖；（3） 課程設計成果匯報和討論。三、主要參考文獻、資料1、沖壓工藝與模具設計2、沖壓模具圖冊3、機

4、械設計手冊4、沖壓設計手冊5、沖模國家標準：基礎標準、工藝與質量標準、產(chǎn)品標準（gb/t 8845、gb/t 14662、gb/t 28512861等）四、完成期限2010年7月2日。五、沖壓零件圖（附）目錄1. 零件的工藝性分析 12. 沖壓工藝方案的分析和確定 33. 工藝計算 54沖壓工藝卡 95. 模具工作部分尺寸的計算 106. 模具總體結構設計 157. 零部件設計 158沖壓設備的選定 179模具總裝圖 1810. 總結 1911. 主要參考文獻、資料 201. 零件的工藝性分析 該零件工作時受力不大，對強度、剛度、精度要求不高。該零件材料為h62(黃銅)，狀態(tài)取半硬態(tài)，抗剪強度

5、為300mpa, 抗拉強度為350 mpa，伸長率為30%,此材料具有良好的塑性及較高的彈性和強度,不易開裂或變形強度較高，沖裁性和彎曲性能都較好,可以進行沖裁和彎曲加工。零件立體圖：該零件形狀結構相對其它一般復雜制件算是簡單制件,沖裁凸出的部分b=161.5 t=2.25(t為材料厚度)。沖孔時因受凸模強度的限制,孔的尺寸不應太小.沖孔的最小尺寸取決于材料性能,凸模的強度和模具結構等。根據(jù)6中的表1.2-16可查得：圓形孔最小值為d=1.0t=1.5mm22mm;方孔最小值為b=0.9t=0.9x1.5=1.35mm6 mm;條形孔最小值為 b=0.7t=0.7x1.5=1.05mm11.5

6、=1.5,方孔與孔邊緣間距為c=31.51.5=2.25,由以上可知孔與孔之間距離滿足工藝性要求,而孔到邊緣的距離也能滿足工藝性要求。最小彎曲半徑由6書查中表2.3-2查得r=0.3t=0.45(彎曲線與軋制方向垂直);r=0.8t=1.2(彎曲線與軋制方向平行)，而零件的內(nèi)彎曲半徑為21.2 ，滿足彎曲工藝性要求，但沖壓時要考慮四個彎角處的回彈，可通過模具措施來控制。孔、槽邊緣距離彎曲變形區(qū)距離應保證lt， (t0.5 t=0.75式中 r彎曲半徑（mm） t料厚（mm）可見，制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應先求彎曲變形區(qū)中性層曲率半徑（mm）。由文獻2中性層的位置計算公式=r+xt式中 x

7、由實驗測定的應變中性層位移系數(shù)。 由文獻6表2.3-1應變中性層位移系數(shù)x值，查出x =0.34=（2+0.341.5）=2.51mm 由于圓角半徑較大（r0.5t）的彎曲件毛坯長度計算公式l=l+/180（r+xt）式中 l毛坯展開總長度 彎曲中心角 x中心層位移系數(shù)由零件圖可知總長度l=129+9+15/180（2+0.341.5） =129+9+0.6567 =138.6567 138.7總寬度l=2（40.5-1.5-2）+（50-21.5-22）/2（2+0.341.5）2 =74+43+7.8814=124.8814124.9 所以零件展開尺寸為：138.7124.9 （2）排樣設

8、計與計算該沖裁件尺寸大，且有凸緣，首先可考慮直排、對排或交錯排，但是因為交錯排時材料的利用率大打折扣。所以可采用直排和對排進行排樣比較，如下圖所示，分別為對排和直排。 由文獻6中的表2.1-18查得搭邊值為 a=2.5 =2 ；a=3.5 =2.5 (往復送料)由1中的公式2.5.3， b=d+2(a+)+c)0- 計算得料寬為b1 =124.9+2(2.5+0.7)+0.3 0-0.7=131.60-0.7 (采用直排) b2 =138.7+2(3.5+0.7)+0.3 0-0.7=147.70-0.7 (采用對排，往復送料) 由零件圖在cad中可算得一個零件的面積s為8273.16mm一個

9、步距內(nèi)的坯料面積:b1a1=131.6124=16318.4mm, (直排) b2a2=147.7102.5=15139.25mm, (對排)因此材料利用率為由公式=(s/ab)100%得1=(8273.16/16318.4)x100%=51% (直排)2=(8273.16/15139.25)x100%=55% (對排)經(jīng)計算對排時的材料利用率最高，為55%。由利用率可知,圖4-2的排樣合理（3）.沖壓力的計算落料沖孔復合工序該零件的落料沖孔總周長為908.72mm，材料厚度1.5mm，黃銅h62的抗剪強度取300mpa沖裁力：f=ktl=1.3x1.5 x 908.725x300=53160

10、4.125（n）卸料力：f卸=k卸f=0.05 x 531604.1=26580.2(n) 頂件力：f頂=k頂f=0.07 x 531604.1=37212.3(n) 沖壓總力f總=（f+f卸 +f頂）=531604.1+26580.2+37212.3=595396.6(n)選用壓力機p（1.11.3）f總=1.2x595.4=715 （kn）初選800kn的開式壓力機，但其最大閉合高度為380mm，閉合高度調節(jié)量為100mm，經(jīng)計算模架的閉合高度為195mm240mm，所以改用jd21-100壓力機,其公稱壓力為1000kn，滑塊行程為10130mm,最大閉合高度400mm，閉合高度調節(jié)量為

11、85mm，墊板尺寸厚100mm，模柄孔尺寸直徑為60,模柄孔深度為80。彎曲工序自由彎曲力：f自=0.7kb1t2/（r+t）+0.6k（b2 +b3）t2/（r+t）=0.7x1.3x60x1.5x1.5x330/3.5+0.6x1.3x1.5x1.5x330x(16+36)/3.5=11583+8604.520188壓料力或頂件力：fq=（0.30.8）f自=0.5x20188=10094校正彎曲力f校=qa=30x3300 =99000(n)， 查表取q=30由于 遠大于f自+fq的總和，所以有 所以根據(jù)校正彎曲力大小，初選100kn的開式壓力機，但其最大閉合高度為100mm，閉合高度調

12、節(jié)量為60mm，經(jīng)計算模架的閉合高度為195mm240mm，所以改用jg23-40壓力機,其公稱壓力為400kn，最大閉合高度300mm，閉合高度調節(jié)量為80mm，墊板尺寸厚80mm，模柄孔尺寸直徑為50,模柄孔深度為70。壓力中心計算零件的壓力中心可用cad軟件中的查詢功能查找，便可得出沖孔落料復合時的壓力中心,如下圖所示：先取原點在o處,則查詢得它的壓力中心為 (72.9,62.4)4、沖壓工藝卡該沖件沖壓工藝卡見表：廠名沖壓工藝卡產(chǎn)品型號零部件名稱連接固定板共 頁產(chǎn)品名稱零部件型號第 頁材料牌號及規(guī)格/mm材料技術要求毛坯尺寸/mm每毛坯可制件數(shù)毛坯質量輔助材料黃銅h62條料工序號工序名

13、稱工序內(nèi)容加工工序簡圖設備工藝裝備備注0下料剪板開式壓力機1沖孔落料沖孔和落料復合1000kn落料沖孔復合模2彎曲彎曲（一次彎曲u型和l型角）400 kn彎曲單工序模3檢驗按零件圖樣檢驗編制（日期）審核（日期）會簽（日期）標記處數(shù)更改文件號簽字日期5、模具工作部分尺寸的計算（1）.計算沖裁模凸、凹模刃口尺寸及公差由于材料較厚,模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡單,并且還可以放大基準件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工為宜。落料尺寸以凹模為基準,配作凸模.沖孔尺寸以凸模為基準,配作凹模。根據(jù)1中表2.2.4,由材料厚度t=1.5可查得2cmin=0

14、.15mm, 2cmax=0.19mm.落料尺寸凹模磨損后變大的尺寸有:a1=r1,a2=r2,a3=r3,a4=r4,a5=r5,a6=r6,a7=r17,a8=r21,a9=16,a10=22, a11=27, a12=20,a13=36 ,a14=60全為自由尺寸,其公差按it14查取，查gb/t1800.3-1998得: 1=2=3=0.25,4=5=6=0.3,7=9=0.43, 8=10=11=12=0.52, 13=0.62, 14=0.74其中a1至a8和a12為半磨損尺寸，制造偏差=/8因為制件公差不大于it14級，可取磨損系數(shù)x1=x2=x14=0.5, 由1中表2.3.2

15、的公式有：a1凹=(a1max-x11)=(1-0.5x0.25) =0.875a2凹=(a2max-x22)=(2-0.5x0.25) =1.875a3凹=(a3max-x33)=(3-0.5x0.25) =2.875 a4凹=(a4max-x44 =(4-0.5x0.3) =3.85a5凹=(a5max-x55)=(5-0.5x0.3) =4.85a6凹=(a6max-x66)=(6-0.5x0.3) =5.85a7凹=(a7max-x77)=(17-0.5x0.43) =16.785a9凹=(a9max-x99)=(16-0.5x0.43) =15.785a8凹=(a8max-x88)=

16、(21-0.5x0.52) =20.74a10凹=(a10max-x1010)=(22-0.5x0.52) =21.74a11凹=(a11max-x1111)=(27-0.5x0.52) =26.74a12凹=(a12max-x1212)=(20-0.5x0.52) =19.74a13凹=(a13max-x1313)=(36-0.5x0.62) =35.69a14凹=(a14max-x1414)=(60-0.5x0.74) =59.63凹模磨損后變小的有:b1凹=10，b2凹=48，b3凹=50.89按it14查gb/t1800.3-1998得1=0.36, 2=0.62，3=0.74因為制件

17、公差不大于it14級，可取磨損系數(shù)為x1=0.5，則有b1凹=(b1min+x1)=(10+0.5x0.36)=10.18b2凹=(b2min+x2)=(48+0.5x0.62)=48.31b3凹=(b3min+x3)=(50.89+0.5x0.74)=51.26凹模磨損后不變的尺寸有：c1=4, c2=9.66, c3=15.44按it14查gb/t1800.3-1998得1=0.36, 2=0.62，3=0.74因為制件公差不大于it14級，可取磨損系數(shù)為x1=0.5，則有c1凹=(c1min+0.5)0.125=（4+0.5x0.36）0.063=4.180.063c2凹=(c2min+

18、0.5)0.125=(9.66+0.5x0.62)0.063=9.970.063c3凹=(c3min+0.5)0.125=（15.44+0.5x0.74）0.063=15.810.063因為以上a、b、c三類尺寸都為落料尺寸,故以凹模為基準,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，保證雙面間隙值為0.150.19mm.沖孔尺寸凸模磨損后變大的尺寸有:a1=3,a2=r6,a3=12,a4=20,全為自由尺寸,其公差按it14查取，查gb/t1800.3-1998得:1=0.25, 2=0.3, 3=0.43, 4=0.52而且a1至a4全為半磨損尺寸，制造偏差=/8因為制件公差不大于

19、it14級，可取磨損系數(shù)x1=x2=x3=x4=0.5, 由1中表2.3.3的公式有：a1凸=(a1max-x11)=(3-0.5x0.25) =2.875a2凸=(a2max-x22)=(6-0.5x0.3) =5.85a3凸=(a3max-x33)=(12-0.5x0.43) =12.785a4凸=(a4max-x44)=(20-0.5x0.52) =19.74凸模磨損后變小的尺寸有:b1凸=r1.5,b2凸=6, b3凸=10, b4凸=15,b5凸=22,b6凸=r6且都是自由尺寸可按it14查gb/t1800.3-1998得1=0.25,2=0.3,3=0.36,4=0.43,5=0

20、.52, 其中b1和b6為半磨損尺寸，制造偏差=/8。因為制件公差不大于it14級，可取磨損系數(shù)x1=x2=x3=x4=x5=0.5, 由1中表2.3.3的公式有：b1凸=(b1min+x11)=(1.5+0.5x0.25)=1.625b2凸=(b2min+x22)=(6+0.5x0.3)=6.15b3凸=(b3min+x33)=(10+0.5x0.36)=10.18b4凸=(b4min+x44)=(15+0.5x0.43)=15.215b5凸=(b5min+x55)=(22+0.5x0.52)=22.26（2）. 計算彎曲模主要零部件尺寸及公差凸模圓角半徑在保證不小于最小彎曲半徑值的前提下，

21、當零件的相對圓角半徑較小時，凸模圓角半徑取等于零件的彎曲半徑，即。凹模圓角半徑凹模圓角半徑不應過小，以免擦傷零件表面，影響沖模的壽命，凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。根據(jù)材料厚度取。凹模深度凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，零件回彈大且不平直，影響其質量；深度過大，則浪費模具鋼材，且需壓力機有較大的工作行程。該零件彎邊為u形與l形復合的彎曲件，凹模深度應大于零件的高度，查1中表3.4.3和3.4.2得u形和v形的凹模深度分別為20和15，綜合彎曲件的高度考慮取凹模深度l0=20。如下圖所示。凸、凹模間隙v形彎曲部分，凸、凹模之間的間隙是由調節(jié)壓力機的裝模高度來控制。

22、對于u形彎曲部分，凸、凹模之間的單邊間隙由以下公式計算：其中n=0.07是凸、凹模間隙系數(shù)值，可由1中表3.4.4查得。彎曲凸、凹模工作尺寸及公差零件標注外形尺寸時，應以凹模為設計基準，間隙取在凸模上。零件標注內(nèi)形尺寸時，應以凸模為基準，間隙取在凹模上。其尺寸公差則應根據(jù)零件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。因此，凸、凹模在寬度方向上有外形尺寸l=500.62，長度方向上有內(nèi)形尺寸l=600.74。由公式得：外形尺寸（l=500.62） 內(nèi)形尺寸（l=600.74）其中d、p按it8級由公差表查取。6、模具總體結構設計（1）模具類型根據(jù)零件的沖裁和彎曲工藝方案,分別采用沖孔落料復合模

23、、彎曲單工序模。（2）操作與定位方式零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式。零件尺寸較大，為了保證孔的精度及較好的定位，沖孔落料復合模宜采用導料板導向，導正銷導正。彎曲單工序模采用檔料板和檔料銷。（3）卸料與出件方式考慮零件尺寸較大，有足夠厚度，沖孔落料復合模、彎曲單工序模都采用上出件方式。沖孔落料復合模廢料采用凸模直接從凹模洞口推出。彎曲單工序模采用橡膠彈頂裝置把制件從彎曲凹模中向上頂出。7、零部件設計落料沖孔主要模零部件尺寸的計算：凹模：落料凹模采用整體凹模,安排凹模在模架上的位置時,要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù),盡量保證壓力中心與模柄中

24、心重合。其輪廓尺寸可根據(jù)公式計算：由h=kb可以確定凹模的厚度: k-系數(shù),查表取 k=0.19b-沖裁件最大外形尺寸，為138.7mmh=kb= 0.19 138.7 =26.35mm由c= (1.52.0)h可以確定凹模的壁厚: c= 1.526.35=39.5mm凹模長度l=138.7+235 =208.77 mm凹模寬度b=124.9+235=194.2 mm則：凹模輪廓尺寸查標準jb/t 7643.1-1994取250mm200mm28mm。凸模：根據(jù)模具的結構先確定沖孔凸模固定板的厚度:一般取其厚度為凹模厚度的0.60.8倍即: h = 0.6h= 0.628 16mm沖孔凸模的長

25、度為l=h/2 + h = 8+28 =36mm凸凹模：凸凹模固定板其厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍h固 =0.6h16mm卸料板的厚度為凹模厚度的0.60.8倍h卸=0.6h16mm經(jīng)計算選用彈簧預壓縮后的高度為:h壓=25mm為了保證卸料的準確和有效,凸凹模應該低與卸料板0.51mm故凸凹模的厚度為: h= h固+h卸+ h壓-1=16+16+25-1=56mm彎曲模主要零部件尺寸的計算凹模高度h=20+4.5+1.5+2+30=58mm凸模高度h=40.5-1.5+15+30=84mm凹模輪廓尺寸查標準jb/t 7643.1-1994取200mm160mm58mm。模架及其他零部件的選用沖孔落料復合模：沖孔落料復合模選用對角標準模架，可承受較大的沖壓力。為了提高模具壽命和工件質量。通過計算選取對角導柱模架,中等精度其參數(shù)為凹模周邊界: l=250mm;b=200mm閉合高度: h=195240mm上模座: 25020040 (gb/t2855.1-1990)下模座: 12510030 (gb/t2855.2-1990)導柱: a30h5190 (gb/2861.1)導套: a30h610038 (gb/t2861.6)彎曲單工序模:采用中間導柱的標準模架。根據(jù)凹模周界查6中表可得標準模架的參數(shù)為：凹模周邊界: l=200mm;