沖壓工藝分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.沖壓工藝分析1.1材料的特性設(shè)計(jì)要求，零件圖如圖1-1所示。 該制件的材料為10#，用于制造汽車車身及受力不大的焊接件，具有較好的沖壓性能。 生產(chǎn)批量：大批量材 料：10#材料厚度：t=2mm 圖1-1表1-1牌號力學(xué)性能硬度HBS未經(jīng)處理10#33520531551371.2零件結(jié)構(gòu)零件簡單、對稱，比較適合沖裁。1.3尺寸精度分析由于圖1-1未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差，經(jīng)查金屬的公差表，得尺寸的公差：，（）1.4沖裁方案的確定1.4.1 分析制件的工序該制件可分兩個(gè)工序完成：沖中間的四個(gè)孔；還有落料。 方案一：先沖孔，后落料。采用單

2、工序模生產(chǎn)。方案二：采用落料沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。1.4.2方案的比較方案一 模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更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，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。方案二 復(fù)合模具生產(chǎn)的制件精度高，效率也高，但是該制件的凸模和凹模布置起來緊湊，不易布置其位置。方案三 條料在級進(jìn)模中，一次沖裁可完成兩個(gè)乃至十幾個(gè)沖壓工序。它與復(fù)合模生產(chǎn)的不同之處在于，條料是在凹模的不同位置上完成不同的沖壓工序，因而形成沖裁的連續(xù)生產(chǎn)。級進(jìn)

3、模有初始擋料裝置級進(jìn)模和側(cè)刃定距連續(xù)沖裁模之分。由于模具能完成多道工序形成連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率很高，而且適于自動(dòng)送料，故應(yīng)用相當(dāng)廣泛。若采用該模具，制件的精度能達(dá)到要求，并且生產(chǎn)量也可滿足要求。1.4.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定根據(jù)制件的特點(diǎn)，要求先沖孔，后落料，故凸模的設(shè)計(jì)尤為重要。本設(shè)計(jì)為多凸模沖模，要求沖孔凸模設(shè)計(jì)為臺(tái)階式，以保證凸模的強(qiáng)度。該制件材料厚度為2mm，故采用固定卸料板。2.必要的尺寸設(shè)計(jì)2.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算由于該制件為圓形，采用無廢料的排樣方法是不可能做到的；但能采用有廢料和少廢料的方法。2.1.1確定搭邊值根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-13，查得：搭邊和數(shù)值（低碳鋼），t=2mm

4、時(shí)，=1.2mm, =1.5mm。2.1.2確定條料的進(jìn)距進(jìn)距A： =50+1.2=51.2mm寬度B： = =mm2.1.3材料利用率材料利用率是沖壓工藝中一個(gè)非常重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。其計(jì)算可用一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積與毛坯面積的百分比表示: （2-1）式中 S1 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，單位mm2；A 送料進(jìn)距，單位mm；B 條料寬度，單位mm。所以材料的利用率為： = =70%2.1.4畫出排樣圖根據(jù)以上資料畫出排樣圖，如圖2-1所示：圖2-12.2沖裁總壓力的計(jì)算2.2.1 計(jì)算沖裁力（1）小凸模： =N21048.67N21.049kN（2）弧形孔： =25.258kN =32

5、5.258kN=75.774kN（3）制件的外圓： =N105.243kN2.2.2計(jì)算推料力：設(shè)凹模洞口的直壁高度h=6mm，材料厚度t=2mm，故卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)為： n=h/t=6/2=3。（1）圓形孔： =kN3.473kN（2）弧形孔： =kN 4.168kN =kN12.503kN（3）外圓: =kN17.365kN 則總的推料力為： =3.473+12.503+17.365=34.035kN2.2.3壓力機(jī)公稱壓力的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用剛性卸料，下出料的方式，故總的沖壓力： =（21.049+75.774+105.473+34.035）kN=240.31kN 按照中國模具設(shè)計(jì)大典表1

6、8.4-22開式壓力機(jī)初選壓力機(jī)250kN。具體參數(shù)如表2-1。表2-1 壓力機(jī)的參數(shù)公稱壓力（kN）發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)的距離（mm）滑塊行程（mm）行程次數(shù)（次/min）最大封閉高度（mm）固定臺(tái)和可傾式封閉高度調(diào)節(jié)量（mm） 250 680 100 250 702.2壓力中心的確定方法一：解析法，見如下圖圖2-2所示的坐標(biāo)系，計(jì)算數(shù)值見表2-2。圖2-2 建立坐標(biāo)系表2-2 壓力中心坐標(biāo)值 弧線段長度（mm）弧線段的重心坐標(biāo) ()備注 X（mm） Y（mm）6.912124.043.427857.364 X，Y6.283 121.421 7.694 762.8885.655 120

7、.105 2.804 679.19415.708102.4 3.183 1608.40911.310 93.542 15.333 1052.9606.283 98.242 21.545 617.25413.823 91.580 18.741 1265.9106.283 87.537 11.606 549.99539.27015.91515.915 624.982 39.270-15.91515.915 624.982求和150.797 =7402.843，其中和為圓弧的圓心坐標(biāo)，R為圓弧半徑，為圓弧的起始線與X軸正半軸的夾角，單位為度。計(jì)算公式： ， （2-2） 則壓力中心的橫坐標(biāo)為： =49

8、.091mm考慮到排樣圖中，制件關(guān)于X軸對稱，故重心應(yīng)在X軸上則：=0方法二： =49.067mm經(jīng)比較：取壓力重心的坐標(biāo)為（49.1，0）。2.3刃口尺寸的計(jì)算查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-5，得=0.246mm，=0.360mm又查得IT14級的，x=0.5。2.3.1 根據(jù)設(shè)計(jì)原則，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，然后配做凹模 圖2-3圖2-3為圓弧凸模的尺寸標(biāo)注，將其分為四段分別計(jì)算：（1）：考慮其在上，查沖壓模具設(shè)計(jì)大典表2-10，得：=0.020mm，= 0.030mm。+=0.050<0.114=0.0360-0.246=-故凸、凹模采用分別制造的方法，的制造公差為：=0.62mm按沖孔計(jì)算

9、，則凸模的尺寸及偏差為： = =取：，（2）：考慮該尺寸在的圓上，故先計(jì)算該圓弧的尺寸及公差。 根據(jù)沖壓模具設(shè)計(jì)大典表2-10，由于：=0.040<0.114=0.360-0.246=- 故凸凹模采用分別加工的方法制造，查互換性與技術(shù)測量得，該尺寸的制造公差為：=0.30mm，按沖孔計(jì)算，則凸模的尺寸及偏差為： = = 取，（3）：考慮該尺寸在的圓上，故先計(jì)算該尺寸及偏差，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，表2-10得：=0.020mm，=0.030mm=0.050<0.114=0.360-0.246=- 故凸凹模采用分別制造的方法，該尺寸的公差為：=0.62mm。按落料計(jì)算其尺寸及偏差，則該

10、圓弧的尺寸及偏差為： = =取，mm（4）：該段圓弧加工尺寸及方法都和相同，其尺寸為：， 2.3.2中間圓孔尺寸的計(jì)算：應(yīng)以凸模為基準(zhǔn) 基本尺寸：,公差為IT=0.36mm；查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，由表2-10得，=0.020mm，=0.020mm，則：+=0.040<0.114=0.360-0.246= 故凸凹模刃口采用分別加工的方法制造，則凸模的尺寸及偏差為: 凹模尺寸： = 2.3.3外圓尺寸的計(jì)算：應(yīng)以凹模為基準(zhǔn) 基本尺寸：，公差為IT=0.62mm，由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)查得：=0.020mm，=0.030mm，滿足：=0.050<0.114=0.360-0.246= 故凸凹

11、模采用分別加工的方法。 = 3.沖模主要零件的設(shè)計(jì)3.1凸凹模的固定形式 本設(shè)計(jì)為多凸模沖裁，如圖3-1所示凸模與固定板用配合，上面留有臺(tái)階，弧形凸模應(yīng)比圓形圖模長2mm。這種形式多在零件形狀較簡單，板材較厚時(shí)采用，圖3-1中的凹模與固定板采用配合。本設(shè)計(jì)中弧形凸模采用圓柱銷拖住凸模的方式，凸模上端與凸模固定板下底面接觸，完成弧形凸模的固定。 圖3-1 凸、凹模的結(jié)構(gòu)型式 圖3-2 凹模的結(jié)構(gòu) 3.1.1確定主要零件的尺寸（1）凹模外形和尺寸的確定 此設(shè)計(jì)為鑲嵌式凹模，其結(jié)構(gòu)見圖3-2，輪廓尺寸根據(jù)制品選取凹模板，根據(jù)模具設(shè)計(jì)大典第三卷表22.4-2初選凹模板輪廓尺寸LB為200mm125mm

12、，取凹模板厚度為28mm。（2）凹模結(jié)構(gòu)的確定凹模的外形為矩形，其最小壁厚按照凹模厚度的確定見圖3-3。 HKb （3-1）凹模壁厚 (指凹模刃口與外邊緣的距離)的確定：小凹模 c(1.52)H大凹模 c(23)H （3-2）式中 b凹?？椎淖畲髮挾?，單位mm，如圖3-3所示； 圖3-3 凹模的外形K系數(shù)，見表3-1；H凹模厚度，其值為1520mm；c凹模壁厚，其值為2640mm。 表 3-1 系數(shù)K的確定按上式計(jì)算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般可不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。3.2螺釘和銷釘螺釘是緊固模具零件用的，沖模中采用內(nèi)六角或圓頭螺釘。螺釘主要承受拉應(yīng)力，其尺寸及數(shù)量一般根據(jù)

13、經(jīng)驗(yàn)確定，小型或中型模具采用M6，M8，M10或M12等，選用46個(gè)，要按具體布置而定。本設(shè)計(jì)螺釘上下均為M10，頂部長度為55mm，底部長度設(shè)計(jì)為80；螺釘位置見第6章 pdx2.2三維模具圖的表6-1。3.3定位零件的選擇3.3.1擋料銷擋料銷的作用是保證條料送進(jìn)時(shí)有準(zhǔn)確的送料進(jìn)距。本設(shè)計(jì)選用固定擋料銷定位，其結(jié)構(gòu)如圖所示鉤形擋料銷，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是其固定部分的位置可離凹模的刃口更遠(yuǎn)一些，有利于提高凹模強(qiáng)度。但此種擋料銷由于形狀不對稱，為防止轉(zhuǎn)動(dòng)需另加定向裝置，如圖3-4，圖3-5。其上安裝的彈簧從附錄中查得為：彈簧材料的直徑為0.5mm,用GB4357中的C級鋼絲，其參數(shù)從附表中查得：彈簧

14、中徑為6mm,自由高度為22mm。 圖3-4 固定擋料銷的位置 圖3-5 固定擋料銷的外形3.3.2導(dǎo)正銷為了保證級進(jìn)模沖裁件內(nèi)孔和外緣的相對位置精度，在級進(jìn)模中的定位可采用的導(dǎo)正銷導(dǎo)正。導(dǎo)正銷安裝在落料凸模的工作端面上，落料前導(dǎo)正銷先插入已沖好的孔中，確定內(nèi)孔與外形的相對位置，消除送料和導(dǎo)向中產(chǎn)生的誤差。本設(shè)計(jì)導(dǎo)正銷的尺寸參照中國模具設(shè)計(jì)大典第三卷表，其結(jié)構(gòu)是和落料凸模連成一個(gè)整體，其形狀裝配圖。直臂為圓柱型，直徑為mm，單面間隙為0.6mm，高度為2mm；其頭部直徑也為mm。3.3.3 導(dǎo)尺采用條料或帶料沖裁時(shí)，一般選用導(dǎo)尺或?qū)Я箱N來導(dǎo)正材料的送進(jìn)方向。其尺寸根據(jù)中國模具設(shè)計(jì)大典第三卷表，

15、其尺寸為200*36*6JB/T7648.5，共兩塊。3.4模架的選擇該零件采用橫向送料，選擇滑動(dòng)式對角鑄鐵模架。根據(jù)凹模的最大周界為200mm125mm，查得上模座參數(shù)為200mm125mm40mm；下模座的參數(shù)為200mm125mm 50mm。3.5導(dǎo)向零件導(dǎo)柱導(dǎo)套為標(biāo)準(zhǔn)件，其參數(shù)分別由中國模具設(shè)計(jì)大典第三卷查得。導(dǎo)柱的參數(shù)為：B25h6*180導(dǎo)套的參數(shù)為：B25H7*95*383.6其它零部件的設(shè)計(jì)3.6.1模柄的選取根據(jù)上模座的厚度H=40mm選擇模柄。按照中國模具設(shè)計(jì)大典第三卷表22.5-24選取模柄的參數(shù)為：A40*110JB/T7646.13.6.2凸模固定板尺寸的確定由模具設(shè)

16、計(jì)大典第三卷表22.5-16，根據(jù)凹模輪廓選取尺寸，選LB，200mm125mm，取H=22mm。3.6.3卸料板尺寸的確定本設(shè)計(jì)采用剛性卸料，所選規(guī)格參照模具設(shè)計(jì)大典第三卷表20.1-33，從表中查得，卸料板最小厚度為12mm，取其厚度為=16mm，其輪廓尺寸為200mm 125mm，與凸模的配合選用。3.6.4導(dǎo)料板尺寸的確定由模具設(shè)計(jì)大典第三卷表22.5-45，查得導(dǎo)料板的尺寸為200mm36mm，取其厚度為=6mm。4.凸模長度的確定及其強(qiáng)度的校核4.1凸模長度的計(jì)算凸模長度是由其固定板厚度、卸料板厚度、導(dǎo)料板厚度，還有凸模的修模余量決定的。故凸模長度(4-1)： (4-1) 式中：-

17、固定板的厚度； -卸料板的厚度，本設(shè)計(jì)為剛性卸料板的厚度； -導(dǎo)料板的厚度； -附加長度，它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度級凸模固定板與卸料板的安全距離等，可取1020mm。本設(shè)計(jì)取10mm。 L=（22+16+6+10）mm=54mm 4.2凸模長度的校核 對于圓形凸模應(yīng)滿足下式 (4-2)： (4-2) 對于非圓凸模應(yīng)滿足下式(4-3)： (4-3) 式中：凸模允許的最大自由長度mm; d -該凸模的最小直徑（mm）； F -該凸模的沖壓力（N），； I -凸模最小斷面慣性矩（）。4.2.1小圓孔的校核小圓孔:d=10mm =21.049kN+3.473kN=24.522kN=245

18、22N 則小凸模最長根據(jù)式（4-2）得：= 54.280mm 4.2.2外圓的校核外圓： d=50mm =105.243kN+17.365kN=120.608kN 則落料凸模最長根據(jù)式（4-2）得： = =606.876mm 4.2.3圓弧段凸模長度的校核凸模的截面極慣性矩為： I= （4-4） 式中： -為該凸模的截面極慣性矩； -圓弧的圓心角（度），該圓弧段圓心角近似為36度； D -圓環(huán)大徑（mm），該圓弧段的D為44mm； d -圓環(huán)的小徑（mm），該圓弧段的d為36mm。 則根據(jù)式（4-4）得： 20307.255 =25.258kN+4.168kN=29.426kN 315.675

19、mm 綜上所述，小圓型凸模、圓弧型凸模、外圓凸模最長應(yīng)為，即為54.280mm；所選凸模長度為54mm，故滿足抗彎強(qiáng)度要求。 4.3凸模承壓能力的校核 非圓形凸模應(yīng)滿足下式： （4-5） 圓形凸模應(yīng)滿足下式： （4-6） 式中：-凸模的最小截面積（）； -凸模的最小直徑（mm）； F -沖壓力（N）； t -材料的厚度（mm）； -材料的抗剪強(qiáng)度（），制件的抗剪強(qiáng)度=； -凸模材料的許用應(yīng)力（），凸模材料為T10A，查附表，取1200。 4.3.1 圓形凸模的承壓能力的校核 制件為10#，故其抗剪強(qiáng)度為：=257.692 凸模最小直徑為：= =1.718mm 經(jīng)分析，小圓型凸模最小直徑為10mm，外圓孔凸模直徑為50mm，均大于所求的最小的直徑值，故強(qiáng)度滿足要求。 4.3.2圓弧型凸模承壓能力的校核 凸模的最小截面積：= =21.048 圓弧型凸模的最小截面積為： = = mm> 故該圓弧形凸模的承壓能力滿足要求。5.確定模具高度并繪制模具圖5.1模具高度的校核模具實(shí)際閉