沖壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)加熱支架管(沖孔、翻邊)沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)講解

1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：加熱支架管（沖孔、翻 邊）沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)學(xué) 班 姓 學(xué)院 級(jí) 名 號(hào)機(jī)械工程學(xué)院 成型121 （模具） 楊萬(wàn)賢 1208030069指導(dǎo)老師：敘福日期：2015年6月20日第1章概論 .11.1 沖壓模地位及沖模技術(shù)11.1.1 沖壓模相關(guān)介紹 11.1.2 沖模在現(xiàn)代生產(chǎn)中的地位2第 2 章 沖壓件的工藝分析 2.2.1 沖裁工藝性 2.2.2 翻邊工藝性 3.2.3 工藝方案的確定.32.3.1 初步確定加工方案 4.2.3.2 沖壓方案的制定 5.第 3 章 沖壓設(shè)備的確定 6.3.1 沖裁力的計(jì)算 6.3.2 計(jì)算壓力中心 7.3.3 沖壓設(shè)備的確定 7.第 4 章

2、 模具主要工作部分尺寸的確定 8.4.2 沖孔刃口尺寸 8.4.3 翻邊刃口尺寸 8.第 5 章 模具結(jié)構(gòu)和主要零部件設(shè)計(jì) 9.5.1 模架的選擇 9.5.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)1.05.3 凹凸模的設(shè)計(jì)1.05.4 翻邊凹模的設(shè)計(jì)1.15.5 其他部件的設(shè)計(jì)1.2第六章 裝配圖裝配1.26.1 裝配圖 1.3.參考文獻(xiàn) 1.4.總結(jié) 15第一章 概論1.1 引言日常生產(chǎn)、 生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品， 大到機(jī)床的底座、 機(jī)身外殼，小到一個(gè)胚頭螺絲、 紐扣以及各種家用電器的外殼， 無(wú)不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形， 模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)楦鞣N

3、產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。1.2 沖壓模地位及我國(guó)沖壓技術(shù)1.2.1 沖壓模相關(guān)介紹冷沖壓 : 是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。沖壓模具 : 在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱(chēng)為冷沖壓模具（俗稱(chēng)冷沖模）。沖壓模按照工序組合分為三類(lèi)

4、：?jiǎn)喂ば蚰?、?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝， 其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較?。?沖出的制件精度高，工件表面較平直， 特別是孔與制件的外形同步精度容易保證； 適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備， 是技術(shù)密集型產(chǎn)品。 沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等， 與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低， 是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一， 在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約

5、占模具工業(yè)的 50% ,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，特 別是汽車(chē)、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品 等工業(yè)部門(mén)得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車(chē)、 電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%70%在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電 子產(chǎn)品中占80%Z上，在自行車(chē)、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中 占85犯上。在各種類(lèi)型的汽車(chē)中，平均一個(gè)車(chē)型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。第二章沖壓件的工藝分析2.1沖裁工藝性如圖所示零件，中批量生產(chǎn)，已有毛坯如圖所示，材料為SUS304為日本材料的標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于中國(guó)的0CU9Ni9,厚度為0.8m

6、m圖2-1零件三維SUS30妁不銹鋼，1.具有高的耐蝕性，在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑性和 韌性，以及較好的冷作成型和焊接性。但室溫下的強(qiáng)度較低，晶間腐蝕及應(yīng)力腐 蝕傾向較大，切削加工性較差。抗拉強(qiáng)度crb (MPa戶(hù)520,條件屈服強(qiáng)度(7 0.2 (MPa) >205,硬度：< 187HBF90HRB衿200HV具有較好的沖裁成形性能，和 良好的塑形成型能力。查冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表 2.3沖壓件內(nèi)、外形所能 達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，因制件形狀簡(jiǎn)單、 對(duì)稱(chēng)，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12-IT13 。由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。第二頁(yè)翻邊工藝性1

7、 .翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r= （23） t2 .翻邊的高度h=12.2 翻邊工藝計(jì)算翻孔工藝計(jì)算有兩方面的內(nèi)容：一是要根據(jù)翻孔的孔徑，計(jì)算毛坯預(yù)制孔的 尺寸；二是要根據(jù)允許的極限翻孔系數(shù)，校核一次翻孔可能達(dá)到的翻孔高度。 計(jì)算預(yù)沖孔的大小u第四頁(yè)din圖2.3 零件圖Di-do2平板毛坯翻孔預(yù)制孔直徑d0可以近似地安彎曲展開(kāi)計(jì)算二t=(r ) h22將Di =D +2r+t&h=H-r-t代人上式并整理后可得預(yù)孔直徑d0為d0=D-2 (H-0.43r-0.72t ) =4-2X(0.8-0.43X0.2-0.72X0.8)=3.7mm一次翻孔的極限高度，可以根據(jù)極限翻孔系數(shù)及

8、k=0.72預(yù)制孔直徑d0推導(dǎo)求得。D -dDdnH =0 0.43r 01.72t = (1- d0) 0.43r 0.72t即22Dd0=K 式中D所以最大翻邊高度憶1-o)y "12t其中D 一翻邊后的中經(jīng)（mm）Kmin一極限翻邊系數(shù)一翻邊圓角半徑（mm）一材料厚度(mm)根據(jù)相對(duì)厚度d0 =4.6查表可得極限翻邊系數(shù)Kmin =0.68 t于是 Hmax =4.8(1-0.68) 0.43 0.2 0.72 0.8 =1.43mm 2因?yàn)楣ぜ吀叨菻<H max ,所以在平板上能一次性翻邊成形2.3 沖壓方案的確定2.3.1 初步確定加工方案根據(jù)工件形狀，初步確定采

9、用落料、沖孔和翻邊等工序，現(xiàn)確定以下方案:方案一：一套沖孔、翻邊復(fù)合模方案二：一套沖孔、翻邊單工序模方案三：一套沖孔、翻邊連續(xù)模2.3.2沖壓工藝的制定單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的相互比較見(jiàn)表2-2表2-1單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的性能比較項(xiàng)目單工序模連續(xù)模復(fù)合模工作情況尺寸精度精度較局可達(dá)IT1310級(jí)可達(dá)IT98級(jí)工件形狀易加工簡(jiǎn)單件可加工復(fù)雜零 件，如寬度極 小的異形件、 特殊形件形狀與尺寸要受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的限制孔與外形的位置精度較局較差較局工件平整性推板上落料，平整較差，易彎曲推板上落料，平整工件尺寸一般不受限制宜較小零件可加上較大零件工件料厚一般不受限0.6 6mm0.05 3mm制

10、上2性能操作性能方便方便不方便，要手動(dòng)進(jìn)行卸料安全性比較安全比較安全不太安全生產(chǎn)率低，壓力機(jī) 一次行程只 能完成一道 工序，但在 多工位壓力 機(jī)使用多副 模具時(shí)，生 產(chǎn)率圖高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完 成多道工序較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)能完成兩道以上工序條料寬度要求不嚴(yán)格要求嚴(yán)格要求不嚴(yán)格模具制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制 造和調(diào)整難度 大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大總的看來(lái)：方案一：生產(chǎn)效率高，因?yàn)榛瑝K下行一次既完成沖孔和翻邊等工序，不存在定位誤差，同軸度高，因此沖壓出來(lái)的制件精度也較高；但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此模 具制造難度大。方案二：生產(chǎn)效率不高，由于要多機(jī)床或多道工序完成， 致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效

11、 益都降低；但模具制造周期短。方案三：生產(chǎn)效率較高，完成沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高，和方案二一樣，由于 第二道翻邊單工序的存在，降低了生產(chǎn)效率不說(shuō)，精度也難保證。因此綜合考慮采用方案一，再來(lái)確定采用正裝復(fù)合模還是采用倒裝復(fù)合模。正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見(jiàn)下表 2-3序號(hào)正裝倒裝1對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求適附于較硬且厚度較大的材料但不能達(dá)到平整要求2操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出操作方便，能裝自動(dòng)拔料裝置，能提高 生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)， 孔的廢料 通過(guò)凸凹模的孔往下漏掉3廢料不會(huì)在凸凹模孔內(nèi)積聚， 每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的脹力，有利于凸凹模減少最小壁厚廢料在凸凹模孔內(nèi)積聚，

12、凸凹模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度4裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜制件拼快結(jié)構(gòu)如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板表2-2正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較從表2-2中可以看出：正裝對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求，且廢料不會(huì)在凸凹 ?？變?nèi)積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚但是不能沖裁較硬的或厚度大于0.3mm的板料而倒裝雖不能達(dá)到平整要求， 而且廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，但能沖裁較硬 的板料。 從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和安全性前提下， 綜合考慮采用正裝復(fù)合模，即模具 結(jié)構(gòu)為沖孔、翻邊倒裝復(fù)合模。第三章沖裁力及壓力中心計(jì)算沖裁力和沖裁功是選擇和確定沖壓設(shè)備、及模具強(qiáng)度校核的重要依據(jù)，在沖 裁模設(shè)計(jì)中必須進(jìn)

13、行計(jì)算。同時(shí)，應(yīng)掌握影響沖裁力大小的因素及降低沖裁力的 方法。3.1 沖裁力的計(jì)算3.1.1 沖孔力的計(jì)算沖孔力公式 F沖=KLtTb式中 L沖裁件周長(zhǎng)（mmit 材料厚度（mm%材料的抗剪強(qiáng)度（MPa查表知T b =430550 MP裁530K 系數(shù)，常取K=1.3第六頁(yè)貝F 沖= 1.3xn x4.5x0.8x530MPa = 7788.46 = 7.79KN3.1.2 推件力的計(jì)算F推=nK推F沖式中K推推件力因數(shù)，查表知 K推=0.055n 工件卡在凹槽內(nèi)的個(gè)數(shù)，取 n=3貝（JF 推= 3m0.055m7.79KN =1.29KN3.1.3 翻邊力的計(jì)算F 翻=1.仞（D d0） t

14、as式中；：s材料的屈服強(qiáng)度，查表得 c-s=205MPaD 翻邊直徑（ mm ,D=4mmd0毛坯預(yù)制孔直徑，d0 =3.7mm貝（JF 翻=1.1父3.14父（4-3.7） x1.5x205MPa =0.32KN3.1.4 總的沖裁力F= F沖+F推+F翻由于有三個(gè)沖孔，F(xiàn)總=28.2KN=7.79 +1.29+0.32KN=9.40KN3.2 計(jì)算壓力中心計(jì)算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機(jī)滑塊的中心線重合， 避免滑塊受 偏心載荷的影響而導(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模 具。從制件的形狀可以看出，該制件是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，形狀對(duì)稱(chēng)，故模具壓力中心 就在圓心部位，即無(wú)須再

15、來(lái)計(jì)算了。3.3 沖壓設(shè)備的確定由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備過(guò)載，可按公稱(chēng)壓力F壓（1.61.8） F選擇壓力機(jī)。F 壓（1.61.8 ） F33.8450.76KN查表選取公稱(chēng)壓力為63KN的開(kāi)式壓力機(jī)，參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力：63KN滑塊行程：50mm滑塊行程次數(shù)：160次/min最大閉合高度：170mm最大裝模高度：120mm模柄孔尺寸：, 30mm 50mm第四章主要工作部分尺寸計(jì)算沖裁模凸、凹刃口尺寸精度的影響沖裁件尺寸精度的重要因素。 凸凹模的合 理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此， 在沖裁模設(shè)計(jì)中，正確確定與計(jì) 算凸、凹模刃口尺寸及其公差是極為重要的。4.1 沖孔刃口計(jì)算查表沖

16、裁模初始雙面間隙Z取Zmin=0.102mm Zmax=0.176mm對(duì)零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度IT14,因制件形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱(chēng)，在這里保證精度IT13。查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)表 3-6簡(jiǎn)單形狀沖裁時(shí)中3.7。由14 mm的極限偏差 =0.14mm,磨損因數(shù)查表得 x=0.75。沖孔凸凹模的制造公差由表差得：6凸=-0.020mm6凹=+0.020mm校核：1 6 凸+6 凹 1=0.040mm*Zmax -Zmin =0.074mm則凸模刃口尺寸d 凸二(d0min +*與石 0 =12.57一0.0200 mmd 凹=(d 凸 +Zmin)0母= (d°min +

17、 X + Z min)0= 12.7004.2 翻邊工作刃口尺寸計(jì)算如圖5-1 ,由于在翻邊過(guò)程中，材料沿切向伸長(zhǎng)，因此其端面的材料變薄非 常嚴(yán)重，根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應(yīng)小于原來(lái) 的材料厚度。第八頁(yè)查表得平板毛坯翻邊時(shí)凸凹模之間的間隙取Z/2=1.3mm.翻邊凸模的刃口尺寸計(jì)算如下:查表得翻邊凸模極限偏差為：中喧02 mm查表磨損系數(shù)取X=0.5則 dfl= (d+XA) Z/4)=(24+0.5*0.28)0 -0.07=24.140.07 mm翻邊凹模的刃口尺寸計(jì)算如下:根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來(lái)確定翻邊凹模的人口尺寸口凹=(d凹+2*Z/2) 7/

18、4)A(24.14+2*1.3 ) 707=26.7400.07 mm第五章主要零部件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 模架的選擇查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表22.4-30后側(cè)導(dǎo)柱模架 (GB/T2851.3-1990)根據(jù)凹模周界尺寸選擇選擇模架 160X160mm第九頁(yè)名稱(chēng)尺寸材料熱處理上模板160X 160mrK 40mmHT200下模板160X 160mrK 45mmHT200導(dǎo)柱（|）28mrK 150mm20滲碳5862HRC導(dǎo)套（|）28m佛 100mrK 中 40mm20滲碳5862HRC凸緣模柄（|）32mme 59mmQ2355.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)凸模長(zhǎng)度的計(jì)算公式L = h1 h2

19、 h3 h式中 hi凸模固定板厚度h2固定卸料板厚度h3導(dǎo)料板厚度h 增加長(zhǎng)度所以 L=15+0+0+38mm=53mm因?yàn)闆_裁件形狀簡(jiǎn)單，沖裁材料厚度小于3mrn以沖孔凸模選用材料 為T(mén)8A鋼，淬硬處理。具體的凸模設(shè)計(jì)如下:5.3 凹凸模的設(shè)計(jì)凹凸模由下凸模固定板固定，伸出導(dǎo)板的部分起沖裁作用并對(duì)毛坯起第十頁(yè)導(dǎo)向作用。其高度在本模具設(shè)計(jì)中由凹模固定板高度、導(dǎo)板高度、翻邊后高度和預(yù)留高度決定。所以凸凹模高度 h=12mm+40mm+14mm+4mm=70mm因?yàn)闆_裁件形狀簡(jiǎn)單，沖裁材料厚度小于3mm以翻邊凹模選用材料 為T(mén)8A鋼，淬硬處理。倒裝復(fù)合模的沖孔廢料容易積存在凸凹模型內(nèi)，所受脹力大凸

20、凹模最 小壁厚要大些。所以查表可知倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚為3.8mm又（24.14mm-12.70mm /2=5.72mm>3.8mm5.4 翻邊凹模的設(shè)計(jì)翻邊凹模由上凹模固定板固定，工作時(shí)，凹模下行，對(duì)毛坯進(jìn)行壓邊 從而達(dá)到翻邊的作用。因?yàn)闆_裁件形狀簡(jiǎn)單，沖裁材料厚度小于3mnf以 翻邊凹模選用材料為T(mén)8A鋼，淬硬處理。第十一頁(yè)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖:5.3其他部件的設(shè)計(jì)名稱(chēng)尺寸材料熱處理壓邊圈高度34mm45-上模墊板高度24Q235-導(dǎo)板小 105m佛 40mmQ235淬火帶肩推板-Q235淬火推桿小 13mm45淬火（43-48HRC翻邊凹模固定板高度18mmQ275-凸模固定板高度15mmQ275-凹模固定板高度12mmQ275-第六章裝配圖由以上設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪圖設(shè)計(jì)，該外殼零件的落料沖孔倒裝式復(fù)合模裝配 圖如下：第十二頁(yè)去除耳 工薦密第十三頁(yè)2 楊占堯沖壓模具圖冊(cè)高等教育出版社3 肖景容沖壓工藝學(xué)機(jī)械工業(yè)出版社4 梁炳文冷沖壓工藝手冊(cè)北