機(jī)車剎車連接片沖壓模具設(shè)計(jì)Microsoft Word 文檔

1、沖壓模具課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目： 機(jī)車剎車連接片沖壓模具設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)過(guò)程1.1 沖壓件工藝分析2.1 沖裁工藝方案的確定3.1模具結(jié)構(gòu)形式的確定4.1工藝尺寸計(jì)算5.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1主要零部件的設(shè)計(jì)7.1模具總裝圖8.1沖壓設(shè)備的選取9.1模具零件加工工藝10.1模具的裝配11.1總結(jié)1、 設(shè)計(jì)過(guò)程原始數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)如圖1所示，材料為Q235，料厚t=3mm，大批量生產(chǎn)，圖中未注公差均為一般公差（自由公差），且取中等精度。 圖一1.沖壓件工藝分析 此工件既有沖孔，又有落料兩個(gè)工序。材料為Q235、t=3mm的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，工件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，有一個(gè)直徑18m

2、m的圓孔，一個(gè)10mm的圓孔。此工件滿足沖裁的加工要求，孔與邊緣之間的最小壁厚大于3mm。工件的尺寸落料按IT12級(jí)，沖孔按IT11級(jí)計(jì)算。尺寸精度中等，普通沖裁完全能滿足。2.沖裁工藝方案的確定2.1 方案種類 該工件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，可以有以下三種方案：方案一：先沖孔，后落料，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：沖孔、落料同時(shí)進(jìn)行，采用復(fù)合模生產(chǎn)。2.2 方案比較方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對(duì)較高，生產(chǎn)效率低，且重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，

3、難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此案。方案二：級(jí)進(jìn)模是一種多工位、效率高的加工方法。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用大批量、小型沖壓件。而本工件尺寸輪廓比較大，采用此方案，勢(shì)必會(huì)增大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸小、模具的制造成本不高。故本方案用先沖孔后落料的方法。2.3 方案的確定綜上所述，本套模具采用沖孔落料復(fù)合模。3. 模具結(jié)構(gòu)形式的確定復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式：正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。分析該工件成形后脫模方便性，正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒裝式復(fù)合模成形后

4、的工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模。4. 工藝尺寸計(jì)算4.1 排樣設(shè)計(jì)4.1.1 排樣方法的確定根據(jù)工件的形狀，確定采用無(wú)廢料排樣的方法不可能做到，但能采用有廢料和少?gòu)U料的排樣方法。經(jīng)多次排樣計(jì)算決定采用直對(duì)排法，初畫排樣圖如圖2所示。4.1.2 確定搭邊值查表3-7，取最小搭邊值：工件間2.65，側(cè)面=3.0考慮到工件的尺寸比較大，在沖壓過(guò)程中須在兩邊設(shè)置壓邊值，則取=6，為了方便計(jì)算取=34.1.3 確定條料步距步距：43mm，寬度：119mm4.1.4 條料的利用率4.1.5 畫出排樣圖根據(jù)以上資料畫出排樣圖，如圖3所示4.2 沖裁力的計(jì)算4.2.1 沖裁力F查

5、表9-1取材料Q235的抗拉強(qiáng)度由 已知：L=101+46+44+28.3+15+(3.14×10)+(3.14×10)+(3.14×18)=353.62所以 F=353.62×3×400=424344N424.3KN4.2.2 卸料力由，已知（查表2-17）則 =0.035×424.3=14.85KN4.2.3 推件力由，已知 =0.045則 =1×0.045×424.3=19.1KN4.2.4 頂件力由，已知=0.05（查表3-15）則 =0.05×424.3=21.215KN4.3 壓力機(jī)公稱壓力的

6、確定本模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，所以424.3+19.1=443.4KN根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選JD21-100。4.4 沖裁壓力中心的確定按比例畫出每一個(gè)凸模刃口輪廓的位置，并確定坐標(biāo)系；標(biāo)注各段壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)，畫出坐標(biāo)軸X、Y，分別計(jì)算出各段壓力中心點(diǎn)及各段壓力中心點(diǎn)的坐標(biāo)值；沖裁直線段時(shí)，其壓力中心點(diǎn)位于各段直線段的中心；沖裁圓弧線段時(shí)，按下式計(jì)算則整理出沖裁壓力中心數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1表1 壓力中心數(shù)據(jù)表各段基本要素長(zhǎng)度L/mm各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值沖裁力F/N備注xyAL=93.251.60111840沖裁力計(jì)算公式為材料抗拉強(qiáng)度，查表9-1得t為材料的厚度，t=3mmBL

7、=31.498.281037680CL=1590.782018000DL=28.2873.2830.6333936EL=4441.284052800FL=37.469.9823.7444925GL=10.52.53.3312600HL=56.5241.212067824IL=31.498.281037680根據(jù)力學(xué)原理，分力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的代數(shù)和，則可求得壓力中心坐標(biāo)（x，y）:x=y=得 x=54.52 y=16.13綜上所述，沖裁件的壓力中心坐標(biāo)為（54.52，16.13）4.5刃口尺寸的計(jì)算4.5.1 加工方法的確定結(jié)合模具及工件的形狀特點(diǎn)，此模具制造宜采用配作法，落料

8、時(shí)，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按要求配作；沖孔時(shí)，則只需計(jì)算凹模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實(shí)際尺寸按要求配作；只需要在配作時(shí)保證最小雙面合理間隙值=0.460mm（查表3-4），凹凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結(jié)合完成。4.5.2 尺寸變化判斷采用配作法，先判斷模具各個(gè)尺寸在模具磨損后的變化情況，分三種情況，分別統(tǒng)計(jì)如下：第一種尺寸（增大）：40,44,20,15,10,5第二種尺寸（減小）：18,10第三種尺寸（不變）：57,104.5.3 刃口尺寸計(jì)算按入體原則查表2-3確定沖裁件內(nèi)形與內(nèi)形尺寸公差，工作零件刃口尺寸計(jì)算見(jiàn)

9、表2所示。表2 工作零件刃口尺寸的計(jì)算尺寸分類尺寸轉(zhuǎn)換計(jì)算公式結(jié)果備注第一類尺寸4040=()39.84系數(shù)x的數(shù)值查表2-11非圓形工件公差0.2，取x=1；0.250.49，取x=0.75；0.5，取x=0.5對(duì)于圓形工件：0.24，取x=0.75；0.24，取x=0.5444443.7554.7202019.7151514.710109.7第二類尺寸181818.11101010.09第三類尺寸57570.09557.0450.01210100.04510.0230.0064.5.4 落料凹模、凸凹模尺寸確定根據(jù)表2數(shù)據(jù)，畫出工作零件尺寸，如圖4、圖5所示。圖4 落料凹模圖5 凸凹模4.

10、5.5 卸料裝置的設(shè)計(jì)已知沖裁板厚t=3mm，沖裁卸料力=14.85KN。根據(jù)模具安裝位置擬選8個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為=1.86KN查表9-32圓柱螺旋壓縮彈簧，初選彈簧規(guī)格為（使所選彈簧的工作極限負(fù)荷）d=1mm，D=10mm，h=20mm，=22，h=8,6mm，n=5.4，f=1.59mm，t=3.5mm其中，d為材料直徑，D為彈簧大徑，為工作極限負(fù)荷，h為自由高度，h為工作極限負(fù)荷下變形量，n為有效圈數(shù)，t為節(jié)距。彈簧的總壓縮量為0.725mm5. 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓模，所以本套模具類型為復(fù)合模。5.2 定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟?/p>

11、用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷；控制條料的送進(jìn)步距采用彈簧彈頂?shù)幕顒?dòng)擋料銷來(lái)定步距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料有一定的余量，可以靠操作工人目測(cè)來(lái)確定。5.3 出件方式的選擇根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，該模具采用剛性出件方式比較方便。因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，推件力比較大，用彈簧裝置取出工件不太容易，且對(duì)彈力要求很高，不易使用。而采用推件塊，利用模具的開模力來(lái)推出工件，既安全又可靠。故采用剛性裝置取出工件。結(jié)構(gòu)如圖4所示。5.4 導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱模架。6. 主要零部件的設(shè)計(jì)6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 落

12、料凹模凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)即可一次成形，安排凹模在模架上的位置時(shí)，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心重合。其輪廓尺寸為：凹模厚度 =0.24×108=25.92mm（查表2-22得k=0.24）凹模壁厚 =38.8851.84mm取凹模厚度 H=40mm，壁厚=45mm。凹模寬度 B=b+2c=40+2×45=130mm（送料方向）凹模長(zhǎng)度 L=108+2×45=198（送料方向）根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長(zhǎng)度為200mm，寬度為160mm，所以凹模輪廓尺寸為200×160×4

13、0mm。6.1.2 沖孔凸模根據(jù)圖樣：工件有2個(gè)不一樣的孔，故設(shè)計(jì)2支凸模。為了方便固定，都采用階梯式，長(zhǎng)度為：L=凹模+固定板+t=40+25+3.5=68.5mm。6.1.3 凹凸模當(dāng)采用倒裝復(fù)合模時(shí)，凸凹模尺寸計(jì)算如下=28+25+3+10=66mm式中，為卸料板厚度，取28mm；為凸凹模固定板厚度，取25mm；t為材料的厚度，取3mm；h為卸料板與固定板之間的安全高度，取10mm。因凸凹模為模具設(shè)計(jì)中的配作件，所以應(yīng)保證與沖孔凸模和落料凹模的雙邊合理間隙。6.2 定位零件的設(shè)計(jì)6.2.1 擋料銷和導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)結(jié)合本套模具的具體結(jié)構(gòu)，考慮到工件的形狀，設(shè)置一個(gè)的活動(dòng)擋料銷，和兩個(gè)的活動(dòng)導(dǎo)

14、料銷。擋料銷和導(dǎo)料銷的下面分別采用壓縮彈簧，在開模時(shí)，彈簧恢復(fù)彈力把擋料銷頂起。6.2.2 卸料板設(shè)計(jì)卸料板周界尺寸與在凹模周界尺寸相同，厚度為30mm，材料為45鋼，淬火硬度為4045HRC。6.2.3 卸料板螺釘?shù)倪x用卸料板采用6個(gè)M8的螺釘固定，長(zhǎng)度L=75+8+45=128mm。（為彈簧的安裝高度；為卸料板的工作行程；a為凸凹模固定板厚度）6.3 模架及其他零部件的設(shè)計(jì)該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具的中間位置，沖壓時(shí)可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，查表9-48選擇模架規(guī)格如下：導(dǎo)柱：d×L 分別為28×220mm，32

15、15;220mm（GB/T 2861.1）導(dǎo)套：d×L×D 分別為28×103×42mm，32×103×42mm（GB/T 2861.6）上模座厚度取50mm，下模座厚度取50mm，上墊板厚度取10mm，則該模具的閉合高度為：=+L+Hh=50+50+10+68+633=238mm式中 L凸模高度，mm； H凸凹模高度，mm； h凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度，mm?？梢?jiàn)該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī)JD21-100的最大裝模高度400mm，因此該壓力機(jī)可以滿足使用要求。7. 模具總裝圖通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到如圖8所示模具的總裝圖。模具上模

16、部分主要由上模座、墊板、沖孔凸模、沖孔凸模固定板、凹模板等組成。下模由下模座、固定板、卸料板等組成。出件是由打桿、推板、連接推桿、推件塊組成的剛性推件裝置，利用開模力取出工件。卸料是在開模時(shí)，彈簧回復(fù)彈力，推動(dòng)卸料板向上運(yùn)動(dòng)，從而推出條料。在這中間沖出的廢料由漏料孔直接漏出。條料送進(jìn)時(shí)利用活動(dòng)擋料銷定步距，側(cè)邊的兩個(gè)導(dǎo)料銷來(lái)定條料的寬度位置。操作時(shí)完成第一步后，把條料向上抬起向前移動(dòng)，移到剛沖過(guò)的料口里，再利用側(cè)邊的導(dǎo)料銷繼續(xù)下一個(gè)的沖裁。重復(fù)以上動(dòng)作來(lái)完成縮需工件的沖裁。8. 沖壓設(shè)備的選取通過(guò)校核，選擇開式雙柱固定臺(tái)式壓力機(jī)JD21-100能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：10

17、00KN 滑塊行程：120mm滑塊行程次數(shù)：75次/min 最大封閉高度：400mm封閉高度調(diào)節(jié)量： 85mm 滑塊中心線至床身距離：325mm立柱距離：480mm 工作臺(tái)尺寸（前后左右）：600×1000mm墊板尺寸（厚度）：100mm 模柄尺寸（直徑深度）：60×80mm9. 模具零件加工工藝模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。表3所列為18和10圓孔的加工工藝過(guò)程；表4所列為凹模加工工藝過(guò)程。表3 13和22圓孔的加工工藝工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1備料備20×80和15×80圓柱料2熱處理退火

18、3粗車粗車圓柱面，留單邊余量0.5mm4熱處理調(diào)質(zhì)，淬火硬度達(dá)5862HRC5精磨按圖紙加工并達(dá)到圖紙要求6鉗工精修全面達(dá)到圖紙要求7檢驗(yàn)表4 凹模加工工藝工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1備料210×170×50（L×B×H）2熱處理退火3刨刨6面互為直角，留單邊余量0.5mm4熱處理調(diào)質(zhì)5磨平面磨6面互為直角6鉗工劃線劃出各孔位線（銷釘孔、螺釘孔及穿螺紋孔）7線切割加工各孔8熱處理按熱處理工藝，淬火硬度達(dá)到5862HRC9磨平面精磨上下面10線切割按圖紙切割工件輪廓至尺寸要求11鉗工精修全面達(dá)到圖紙要求12檢驗(yàn)10. 模具的裝配根據(jù)復(fù)合模的特點(diǎn)，先裝上模，再裝下模較為合理，并調(diào)整間隙，試沖，返修。具體過(guò)程如下：10.1 上模裝配仔細(xì)檢查將要裝配零件是否負(fù)荷圖紙要求，并作好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。先將凸模與凸模固定板裝配，再與凹模板裝配，并調(diào)整間隙。把已裝配好的凸模及凹模與上模座連接，并再次檢查間隙是否合理后，打入銷釘及擰入螺絲。10.2 下模裝配仔細(xì)檢查將要裝配零件是否負(fù)荷圖紙要求，并作好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。先將凸凹模放在下模座上，再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙，以免發(fā)生干涉及零件損壞。接著依次按順序裝入銷釘、活動(dòng)擋料銷、彈頂橡膠塊及卸料板，檢查間隙合理后擰