沖壓課程設(shè)計說明書加熱支架管(沖孔、翻邊)沖壓復(fù)合模具設(shè)計

1、設(shè)計說明書 題 目：加熱支架管（沖孔、翻邊）沖壓復(fù)合模具設(shè)計 學(xué) 院：機械工程學(xué)院 班 級：成型121（模具） 姓 名：楊 萬 賢 學(xué) 號：1208030069 指導(dǎo)老師：熊 偉 日期：2015年6月20日目 錄第1章 概論.11.1 沖壓模地位及沖模技術(shù).11.2.1沖壓模相關(guān)介紹.11.2.2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22.1 沖裁工藝性22.2 翻邊工藝性32.3 工藝方案的確定.32.3.1 初步確定加工方案42.3.2 沖壓方案的制定5第3章 沖壓設(shè)備的確定63.1 沖裁力的計算63.2 計算壓力中心73.3 沖壓設(shè)備的確定7第4章 模具主要工作部分尺寸的確定

2、84.2沖孔刃口尺寸84.3 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95.1 模架的選擇95.2沖孔凸模的設(shè)計105.3 凹凸模的設(shè)計105.4 翻邊凹模的設(shè)計115.5 其他部件的設(shè)計12第六章 裝配圖裝配126.1 裝配圖13參考文獻14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，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無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。因為各種產(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

3、，以及塑膠模具。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。1.2沖壓模地位及我國沖壓技術(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上對材料施加壓力，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，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。 沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復(fù)合模和級進模。 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?。?/p>

4、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)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，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，沖模約占模具工業(yè)的50%，在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕

5、工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，利用沖模制造的零件，在飛機、汽車、電機電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占60%70%，在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。第2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，為日本材料的標準，相當于中國的0Cr19Ni9，厚度為0.8mm。 圖2-1 零件三維SUS304為不銹鋼，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

6、韌性，以及較好的冷作成型和焊接性。但室溫下的強度較低，晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕傾向較大，切削加工性較差?？估瓘姸?b (MPa)520，條件屈服強度 0.2 (MPa)205，硬度：187HB;90HRB;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)計與制造表2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達到的經(jīng)濟精度，因制件形狀簡單、對稱，沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為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。翻邊工藝性1. 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翻邊工藝計算翻孔工藝計算有兩方面的內(nèi)容：一是要根據(jù)翻孔的孔徑，計算

7、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到的翻孔高度。計算預(yù)沖孔的大小 圖2.3 零件圖平板毛坯翻孔預(yù)制孔直徑可以近似地安彎曲展開計算將及h=H-r-t代人上式并整理后可得預(yù)孔直徑為=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k=0.72預(yù)制孔直徑推導(dǎo)求得。即 式中 所以最大翻邊高度其中 D翻邊后的中經(jīng)(mm) Kmin極限翻邊系數(shù) r翻邊圓角半徑(mm) t材料厚度(mm)根據(jù)相對厚度查表可得極限翻邊系數(shù)=0.68于是因為工件翻邊高度H<，所以在平板上能一次

8、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 項目單工序模連續(xù)模復(fù)合模工作情況尺寸精度精度較高可達IT1310級可達IT98級工件形狀易加工簡單件可加工復(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)與強度的限制孔與外形的位置精度較高較差較高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

9、受限制宜較小零件可加工較大零件工件料厚一般不受限制0.66mm0.053mm工藝性能操作性能方便方便不方便，要手動進行卸料安全性比較安全比較安全不太安全生產(chǎn)率低，壓力機一次行程只能完成一道工序，但在多工位壓力機使用多副模具時，生產(chǎn)率高高，壓力機一次行程內(nèi)可完成多道工序較高，壓力機一次行程內(nèi)能完成兩道以上工序條料寬度要求不嚴格要求嚴格要求不嚴格模具制造結(jié)構(gòu)簡單，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：方案一：生產(chǎn)效率高，因為滑塊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

10、不高，由于要多機床或多道工序完成，致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益都降低；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，精度也難保證。因此綜合考慮采用方案一，再來確定采用正裝復(fù)合模還是采用倒裝復(fù)合模。正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見下表2-3序號正裝倒裝1對于薄沖件能達到平整要求適用于較硬且厚度較大的材料但不能達到平整要求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)，孔的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉3廢料不會在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的脹力，有利于

11、凸凹模減少最小壁厚廢料在凸凹模孔內(nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度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：正裝對于薄沖件能達到平整要求，且廢料不會在凸凹模孔內(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算 沖裁力和沖裁功是選擇和確定沖壓設(shè)備、及模具強度校核的

12、重要依據(jù)，在沖裁模設(shè)計中必須進行計算。同時，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 沖裁力的計算3.1.1 沖孔力的計算沖孔力公式F沖=式中 L沖裁件周長（mm） t材料厚度（mm） 材料的抗剪強度（MPa）查表知=430550MPa取530 K系數(shù)，常取K=1.3則 F沖=3.1.2 推件力的計算 F推 =nK推F沖 式中K推推件力因數(shù)，查表知K推=0.055 n工件卡在凹槽內(nèi)的個數(shù)，取n=3 則 F推= 3.1.3 翻邊力的計算 F翻= 式中 材料的屈服強度，查表得=205MPa D翻邊直徑（mm）,D=4mm 毛坯預(yù)制孔直徑，=3.7mm 則 F翻=3.1.4 總的沖裁力

13、F= F沖+F推+F翻 由于有三個沖孔，F(xiàn)總=28.2KN =7.79+1.29+0.32KN=9.40KN3.2 計算壓力中心計算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機滑塊的中心線重合，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)，形狀對稱，故模具壓力中心就在圓心部位，即無須再來計算了。3.3 沖壓設(shè)備的確定 由于復(fù)合模的特點，為防止設(shè)備過載，可按公稱壓力F壓（1.61.8）F選擇壓力機。 F壓（1.61.8）F33.8450.76KN查表選取公稱壓力為63KN的開式壓力機，參數(shù)如下：公稱壓力：63KN滑塊行程：50

14、mm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：30mm50mm第四章 主要工作部分尺寸計算 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)計中，正確確定與計算凸、凹模刃口尺寸及其公差是極為重要的。4.1 沖孔刃口計算 查表沖裁模初始雙面間隙Z取 Zmin=0.102mm Zmax=0.176mm對零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度IT14，因制件形狀簡單且對稱，在這里保證精度IT13。查互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)表3-6簡單形狀沖裁時mm的極限偏差，磨損因數(shù)查表得x=0.7

15、5。 沖孔凸凹模的制造公差由表差得：凸=-0.020mm 凹=+0.020mm校核：1凸+凹1=0.040mm<=0.074mm 則凸模刃口尺寸 d凸=4.2 翻邊工作刃口尺寸計算如圖5-1，由于在翻邊過程中，材料沿切向伸長，因此其端面的材料變薄非常嚴重，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)小于原來的材料厚度。 圖5-1 翻邊間隙查表得平板毛坯翻邊時凸凹模之間的間隙取Z/2=1.3mm.翻邊凸模的刃口尺寸計算如下：查表得翻邊凸模極限偏差為：mm查表磨損系數(shù)取 X=0.5則 =（d+X） =(24+0.5*0.28) =24.14 mm翻邊凹模的刃口尺寸計算如下：根據(jù)翻邊

16、間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來確定翻邊凹模的人口尺寸D=（d+2*Z/2） =（24.14+2*1.3） =26.74 mm第五章 主要零部件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 模架的選擇查中國模具設(shè)計大典第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名稱尺寸材料熱處理上模板下模板導(dǎo)柱導(dǎo)套凸緣模柄160×160mm×40mm160×160mm×45mm28mm×150mm28mm×100mm×40mm32mm×59mmHT200HT2002020Q235滲碳586

17、2HRC滲碳5862HRC5.2 沖孔凸模的設(shè)計凸模長度的計算公式 式中 凸模固定板厚度 固定卸料板厚度 導(dǎo)料板厚度 h增加長度所以 L=15+0+0+38mm=53mm因為沖裁件形狀簡單，沖裁材料厚度小于3mm所以沖孔凸模選用材料為T8A鋼，淬硬處理。具體的凸模設(shè)計如下：5.3 凹凸模的設(shè)計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毛坯起導(dǎo)向作用。其高度在本模具設(shè)計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因為沖裁件形狀簡單，沖裁材料厚度小于3mm所以翻邊凹模選用材料為T8A鋼，淬硬處理。倒裝復(fù)合模的沖

18、孔廢料容易積存在凸凹模型內(nèi)，所受脹力大凸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>3.8mm 所以此凸凹模可以滿足要求 具體的凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖：5.4 翻邊凹模的設(shè)計翻邊凹模由上凹模固定板固定，工作時，凹模下行，對毛坯進行壓邊從而達到翻邊的作用。因為沖裁件形狀簡單，沖裁材料厚度小于3mm所以翻邊凹模選用材料為T8A鋼，淬硬處理。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖：5.3 其他部件的設(shè)計 名稱尺寸材料熱處理壓邊圈上模墊板 導(dǎo)板帶肩推板推桿翻邊凹模固定板凸模固定板凹模固定板高度34mm高度24105mm×40mm-13mm高度18mm 高度 15mm 高度 12mm45Q235Q235Q23545Q275 Q275 Q275-淬火淬火淬火（43-48HRC） - - -第六章 裝配圖由以上設(shè)計計算，并繪圖設(shè)計，該外殼零件的落料沖孔倒裝式復(fù)合模裝配圖如下：參考文獻1 王秀鳳、萬良輝沖壓模具設(shè)計與制造北京航空航天大學(xué)出版社2 楊占堯沖壓模具圖冊高等教育出版社3 肖景容沖壓工藝學(xué)機械工業(yè)出版社4 梁炳文冷沖壓工藝手冊北京航空航天大學(xué)出版社5 王孝培沖壓設(shè)計資料6.許發(fā)樾 沖模設(shè)計應(yīng)用實例