沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)（畢業(yè)設(shè)計(jì)）沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)（畢業(yè)設(shè)計(jì)）沖壓成型工藝及 模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 名稱：汽車消聲器消聲盤材料：Q235生產(chǎn)批量：大批量設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)該零件的 復(fù)合 模具 內(nèi)容摘要 摘要：沖壓件的生產(chǎn)過(guò)程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過(guò)各 種沖壓工序和其它必要的輔助工序加工由圖紙所要求的零 件，進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)與制造就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，綜 合考慮影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生 產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機(jī)床設(shè)備等，使零 件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全的目的。本次設(shè)

2、計(jì)應(yīng)用模具專業(yè)及機(jī)械加工所學(xué)課程的理論進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)，主要工序包括：1、沖壓工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)；2、沖壓模具設(shè)計(jì)；本設(shè)計(jì)分別為 設(shè)計(jì)任務(wù)、沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)、繪制模具裝 配圖和工作零件圖。通過(guò)這次設(shè)計(jì)掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷 沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工 藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了 計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的 課程都有了全面的復(fù)習(xí)。此次模具設(shè)計(jì)目的在于通過(guò)自己設(shè)計(jì)，進(jìn)行一次完整的過(guò) 程訓(xùn)練，從模具的設(shè)計(jì)由發(fā)，再到模具主要零件的加工工藝， 使自己初步具備綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題 的

3、方法能力。關(guān)鍵詞：汽車消聲器消聲盤 汽車消聲器消聲盤沖壓模具設(shè)計(jì)第二章 沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 2.1沖壓工藝性分析 該零件的外形 簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，材料為 Q235鋼板，厚度t=1mm,良好的沖 壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)3 22mm的孔和三個(gè) 34.5mm的孔，最小壁厚為 18mm>2t（3631明之間的壁厚）?？着c孔之間的最小距離為 a=15mm>2t（小9劇上的 小6與36之間的孔距）。工件尺寸全部為自由公差，可看做IT14級(jí)尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。2.2 沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下二種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔

4、。采用單工序模生產(chǎn)。特點(diǎn)是價(jià)格低，而且通用性好，比較容易在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 但是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序，生產(chǎn)效率不太 局。方案二：落料一沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，適合大批量零件生產(chǎn)，沖件精度較高， 不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好， 適宜沖薄料。比較以上方案，決定采用落料一沖孔復(fù)合沖裁該零件，因?yàn)閺?fù)合模生產(chǎn)效率高可用于大批量生產(chǎn)，沖壓時(shí)所要求條 料的精度較低，一般不受條料形狀及尺寸限制。在壓力機(jī)一次沖程下可以同時(shí)完成沖孔與落料工序。所以決定采用落料一沖孔復(fù)合沖壓。2.3 模具總體結(jié)構(gòu)的確定2.3.1模具類型的確定 復(fù)合?？梢詻_尺寸較大的零件，但材料厚度、孔心

5、距、孔邊距有一 定的限制，前面對(duì)材料沖壓工藝性分析時(shí)材料厚度、孔心距、孔邊距都符合尺寸要求，而且該零件屬于大批量生產(chǎn)，所以 模具類型采用復(fù)合工序模。2.3.2 導(dǎo)向方式 沖件為大批量生產(chǎn)，采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo) 向。此種導(dǎo)向生產(chǎn)中常用（導(dǎo)柱導(dǎo)套有活動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種，一般都用活動(dòng)導(dǎo)向，只有精度很高時(shí)才選用滾動(dòng)導(dǎo)向）2.3.3 滑動(dòng)式模架的選擇無(wú)導(dǎo)向和用固定導(dǎo)板導(dǎo)向的模具及用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向和彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向的模具，一般都有標(biāo)準(zhǔn) 模架。用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的模架，隨導(dǎo)柱位置的不同而不同。而中間導(dǎo)柱模架結(jié)構(gòu)，兩個(gè)導(dǎo)柱分布在模板中部?jī)蓚?cè)，其特點(diǎn)受力分布對(duì)稱，受力平衡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。故采用中間導(dǎo)柱模架。2.3

6、.4 壓、卸料方式的確定 彈壓卸料裝置是借助于彈簧 或橡皮的彈性壓力，推動(dòng)卸料板動(dòng)作而起到卸料作用。其卸料力主要是通過(guò)下模板或壓力機(jī)臺(tái)面下安裝有彈性 橡皮供給的。其卸料力較大，并可以調(diào)節(jié)，是使用最多的一種壓、卸料 裝置。這種壓、卸料裝置是卸料板在材料被壓平的情況下沖裁工 件后才卸料的，故工件平整，一般復(fù)合模中，常采用這種壓、 卸料裝置。2.3.5 定距方式的確定 對(duì)復(fù)合工序模中的倒裝復(fù)合模， 一般用固定擋料銷定距。擋料銷是用于限定條料送進(jìn)距離的一種定位裝置。它在沖模中主要起條料定位作用。固定式擋料銷太多用于帶固定卸料板和彈壓卸料板的模 具中，但卸料板上必須在相應(yīng)位置上鉆由避讓孔。所以此裝置采用

7、固定擋料銷定距。2.4 畫排樣圖并計(jì)算材料利用率沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量 及模具壽命的有效措施。2.4.2 排樣相關(guān)尺寸的計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。軸承蓋的形狀具有規(guī)則圓的特點(diǎn)，應(yīng)采用直排，排樣時(shí)， 沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖由合格的沖件，以及保 證條料有一定剛度，便于送料。根據(jù)材料的厚度查表得到最小搭邊值工件間=1.0mm和=1.2mm,因?yàn)闆_載件尺寸較大， 搭邊值要取大一些，所以去 =3mm 和=3mm。條料寬度為161mm,步距為158mm, 一個(gè)步距的材

8、料利 用率為69.49% o表1排樣計(jì)算項(xiàng)目分類項(xiàng)目公式結(jié)果備注排樣沖 載面積 A 17677.96mm2 查表得值最小搭邊 a=3mm,a1=3mm 條料寬度 B 161mm 步距S 158mm 一個(gè)步距的材料利用率 刀 69.49% 2.4.2排樣圖繪制 排樣圖2.5主要工藝計(jì)算 2.5 .1 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 計(jì)算壓力中心時(shí),先畫由凸模型口圖，如下圖2所示。在圖中將 XOY坐標(biāo)系建立在圖示的位置，一切對(duì)稱沖裁 件的壓力中心，均位于沖裁件輪廓的幾何中心。此沖裁件對(duì)稱，所以壓力中心位于零件的幾何中心上。2.5 .2.計(jì)算沖裁力、推件力、卸料力 表3條料和沖壓力 的相關(guān)計(jì)算項(xiàng)目分類項(xiàng)目

9、公式結(jié)果備注沖壓力沖 載力 542618N 查表3-11得 卸料力 24418N推件力 29844 N頂件力 32557N公稱壓力 599593N上表中：F沖裁力；L 沖裁周邊長(zhǎng)度；t材料厚度； 一一 材料抗剪長(zhǎng)度； K系數(shù)；KX、KD卸料力、頂件 力系數(shù)。2.6 .3選擇沖壓設(shè)備 通過(guò)校核，選擇開式雙子柱可傾壓 力機(jī)J23-80滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：技術(shù)參數(shù) 代號(hào) 單位 型號(hào) 公稱壓力 Pe KN 800滑塊行程 S mm 130最大閉合高度 H2 mm 270最大裝模高度 mm 360連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 mm 130工作臺(tái)尺寸（前后依右）前后 A mm 540 X800左右 B墊板尺寸（

10、厚度將L徑）厚度 h mm 100 >200孔徑模柄孔尺寸直徑d mm深度l最大傾斜角 度a （） 30 2.5.4計(jì)算模具刃口尺寸 工作零件刃口尺寸計(jì)算 就分開加工的方法 表2工作零件刃口尺寸的計(jì)算尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計(jì)算公式結(jié)果 落料 沖孔 孔心距2.5.5計(jì)算凸、凹模輪廓尺寸1.落料凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，3個(gè)M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5,其總長(zhǎng)L可按公式計(jì)算：式中：L 凸模長(zhǎng)度(mm); h1=(0.6 0.8)=18 24 mm h2=(0.8 1.0)=2430 mm h3:導(dǎo)料板厚度 h:增加長(zhǎng)度。

11、它包括凸模的修磨量、 凸模進(jìn)入凹模的深度 (0.51mm)、 凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取 10-20mm, 結(jié)構(gòu)見下圖所示。2.7 孔凸模 為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特 別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用帶臺(tái)肩式固定，采用車 模法加工。一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中沖40個(gè)6mm的圓形凸模，結(jié)構(gòu)見下圖所示。2.8 形小凸模的剛度校核對(duì)于圓形凸模，凸模最小直徑應(yīng)滿足：式中：凸模最小直徑：材料厚度：材料抗剪強(qiáng)度：凸模材料的許用壓力然而凸模直徑，所以圓形小凸模的強(qiáng)度適合。2.9 圓形小凸模的剛度校核對(duì)于其他形狀斷面的凸模，其凸模最小斷面積應(yīng)為：=式中：:沖裁力

12、 然而非圓形凸模，所以非圓形小凸模的強(qiáng)度適合。2.10 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切 割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力 中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，凹模的工作圖見 下圖，其輪廓尺寸計(jì)算為：凹模厚度(查表得k=0.18)凹模壁厚c=(1.52)H=41.8555.8取凹模厚度 c=45mm凹模寬度 B=s+(2.54)H=240 mm凹模長(zhǎng)度凹模輪廓尺寸為 245mm< 240mm< 30mm,結(jié) 構(gòu)如下圖4示：式中：b凹模刃口的最大尺寸(mm)。k系數(shù)，考慮板料厚度的影響。第三章沖壓模具設(shè)計(jì) 3.1確定模具類型和結(jié)構(gòu)形式?jīng)_裁模是沖壓生產(chǎn)中

13、不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是 實(shí)現(xiàn)工藝方案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要決定于沖裁模的質(zhì) 量和精度。沖裁模結(jié)構(gòu)是否合理、先進(jìn)，又直接影響到生產(chǎn)效率及沖 裁模本身的使用壽命和操作安全、方便性等。由于沖裁件形狀、尺寸、精度和生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同，沖裁模的結(jié)構(gòu)類型也不同，可分為單工序沖裁模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模。沖壓工藝分析可知，本設(shè)計(jì)采用復(fù)合模沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。復(fù)合模是指壓力機(jī)在一次行程中，模具在同一位置上同時(shí) 完成落料及沖孔等多個(gè)工序的模具。3.2 設(shè)計(jì)（確定）條料或工件的定位方式?jīng)_模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正位置。條料在模具送料中必須有兩個(gè)方

14、向的限位：一是在也條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的 方向送進(jìn)，稱為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制 條料一次送進(jìn)的距離（步距）稱為送料定距。對(duì)于塊料或工序件的定位，基本也是在兩個(gè)方向上的限 位，只是定位零件的結(jié)構(gòu)形式與條料的有所不同而已。屬于送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；屬于送料定距的定位零件有擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。此結(jié)構(gòu)為復(fù)合模，送進(jìn)導(dǎo)向的定位采用導(dǎo)料銷，送料定距采用固定式擋料銷。3.3 設(shè)計(jì)（確定）卸料或由件方式卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用于卸掉卡在箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁

15、件或 廢料。廢料切刀是在沖壓過(guò)程中將廢料切斷成數(shù)塊，避免卡箍在 凸模上。3.3.1 卸料裝置的設(shè)計(jì) 因?yàn)楣ぜ虾駷?mm,相對(duì)較厚， 但卸料力比較小，故采用彈性卸料。彈性卸料既起卸料作用又起壓料作用，是借助于彈簧或橡皮的彈性壓力，推動(dòng)卸料板動(dòng)作而起到卸料的作用。這種彈性卸料裝置是卸料板在材料被壓平的情況下沖裁后才卸料，故工件平整。所以采用彈性卸料裝置。3.3.2 由件裝置的設(shè)計(jì) 因?yàn)槭菑?fù)合模生產(chǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)需 要，本副模具采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)，下由件方式，這是因 為倒轉(zhuǎn)式復(fù)合模操作方便、安全可靠，卸料力可以調(diào)節(jié)，沖 孔后的廢料直接從孔中漏下克服了正裝式復(fù)合模的缺點(diǎn)。.4導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模

16、具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。3.5模架選擇 該模具采用中間導(dǎo)柱模架這種模架的導(dǎo)柱 在模具中間位置，沖壓時(shí)可以防止由于偏心力矩而引起的模 具歪斜。以凹模周邊尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。3.5.1 上模座的選擇根據(jù)凹模周界 L=245mm、B=240mm 查表得 中間導(dǎo)柱上模座 250X250M0GB/T 2855.9 3.5.2下模 座的選擇 根據(jù)凹模周界 L=245mm、B=240mm查表得 中間 導(dǎo)柱下模座 250X250必5GB/T 2855.10 3.5.3模柄的選擇 通 過(guò)以上設(shè)計(jì)，決定采用旋入式模柄。壓力機(jī)模柄孔的尺寸為 50mm< 70mm

17、,則該副模具的模柄 選擇應(yīng)比壓力機(jī)模柄孔尺寸小，查表得“A40X 100GB 2862.1-81 A3 3.5.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模座的 裝配方式及要求根據(jù)模具的閉合按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。=45+10+68+30+55-1=207 式中：1.5) =mm；上模板的厚度 H墊=310mm; H墊:墊板 的厚度 L=68mm ; L:凸模的長(zhǎng)度 H=30mm;凹模的厚度 1.5) =mm H2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度， h2=1mm。由以上計(jì)算可知道該副模具的閉合高度為192mm,可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度(230mm),可以使用。根據(jù)模具的閉合高度查表得可得

18、到導(dǎo)柱d/mmx L/mm分別為，；導(dǎo)套 d/mnK L/mnK D/mm 分別為，3.6固定板、墊板的設(shè)計(jì)(選擇)沖模中常用的板類零件，除了上、下模板外，根據(jù)其作用可以分為固定板、墊板、卸料板等。3.6.1固定板設(shè)計(jì) 根據(jù)上述可知，由計(jì)算凸、凹模輪廓尺寸可知：凸模固定板的厚度為H=30X (0.60.8) =1824凹模長(zhǎng)度L=245mm ,所以凸模固定板的長(zhǎng)度為245mm；凹模的寬度B=240mm ,所以凸模固定板的寬度為240mm根據(jù)上述可知，凸模固定板的外形尺寸應(yīng)于凹模的外形 尺寸相同。采用固定板材料為 Q235或45鋼，所以該固定板的尺寸 為245mrW 240mrW 20mm,材料選用Q235 3.6.2墊板的設(shè)計(jì) 墊板的厚度一般凹模厚度的0.3-0.5倍,其平面尺寸可與凹模卸料板外形尺寸相同，但應(yīng)還考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?墊板的厚度 H2=310mm凹模的長(zhǎng)度 L=245mm,所以 墊板的長(zhǎng)度L2=245mm ;凹模的寬度 B=240mm，所以墊 板的寬度B2=240mm。一般墊板采用的材料為鑄鐵 HT250或鑄鋼ZG310-570, 所以該墊板的尺寸為 260mrK 240mrK 10mm ,材料選用 HT250。3.7緊固件的選擇 沖模緊固零件的作用是使沖模上其他 各部分零件連接成整體，保證各零件間的相對(duì)位置，并使沖 模能夠安裝在壓力機(jī)