沖壓模具課程設(shè)計(jì)與制造工藝

PAGE..《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造工藝》課程設(shè)計(jì)說明書班級(jí)：學(xué)號(hào)：__指導(dǎo)設(shè)計(jì)時(shí)間：目錄1.緒論1〔1模具行業(yè)發(fā)展前景分析2〔2發(fā)展趨勢(shì)分析32.分析沖壓零件的工藝性4〔1彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性5〔2彎曲件的精度6〔3彎曲件的材料73.確定沖壓工藝方案84.確定模具總體結(jié)構(gòu)方案9〔1模具類型10〔2操作與定位方式11〔3卸料與出件方式12〔4模架類型及精度135.沖壓工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算14〔1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算15〔2計(jì)算沖壓力,初選壓力機(jī)16〔3排樣設(shè)計(jì)及材料利用率分析17〔4沖壓工藝過程卡18〔5計(jì)算凸,凹模刃口尺寸及公差196.設(shè)計(jì)選用模具零,部件,繪圖模具總裝圖20〔1凹模設(shè)計(jì)21〔2落料凸模設(shè)計(jì)22〔3卸料板的設(shè)計(jì)23〔4凸模固定板板24〔5墊板設(shè)計(jì)25〔6橡膠零件〔7模柄設(shè)計(jì)26〔8模具總裝草圖277.緊固件選著與校核壓力機(jī)的強(qiáng)度28〔1緊固件的選擇29〔2校核壓力機(jī)強(qiáng)度30〔3裝配技術(shù)條件要求31

1緒論〔1模具行業(yè)發(fā)展前景分析模具作為產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)工藝裝備,又是集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制和綠色制造等高新技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品,以及在制造業(yè)中的重要地位和作用,在全國(guó)人大通過的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二五個(gè)五年規(guī)劃綱要》的第三篇"轉(zhuǎn)型升級(jí)提高產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力"中明確"提升模具等基礎(chǔ)零部件水平"作為制造業(yè)發(fā)展重點(diǎn)方向。在我國(guó),重工業(yè)發(fā)展是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大組成部分,其中,模具產(chǎn)業(yè)又是重工業(yè)中的重中之重,因此,模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有這非凡的意義。由于各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同,模具分為鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具,以及塑膠模具等。我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展,特別是汽車制造業(yè)和IT制造業(yè)的發(fā)展,拉動(dòng)了我國(guó)模具行業(yè)的迅速壯大,模具檔次的提高,精良的模具制造裝備為我國(guó)模具行業(yè)的技術(shù)水平提升提供了保障.近年來,我國(guó)模具企業(yè)加工水平得到很大提高,出口創(chuàng)匯能力大大增強(qiáng),既在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)抵抗住境外廠商的擠壓,又在國(guó)際市場(chǎng)上表現(xiàn)出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但與此同時(shí),國(guó)內(nèi)模具企業(yè)在發(fā)展過程中也曝露出一些問題,一是規(guī)模偏小,二是技術(shù)偏低,三是涉及領(lǐng)域狹窄,四是對(duì)相關(guān)行業(yè)影響帶動(dòng)能力不大。綜合以上因素,國(guó)內(nèi)模具制造業(yè)總體效益還沒有發(fā)揮出最好水平,其在國(guó)名經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)性作用尚不明顯。為了扭轉(zhuǎn)以上情況,國(guó)內(nèi)模具制造也要想在國(guó)際市場(chǎng)發(fā)揮更大影響,必須加強(qiáng).專家分析,從1997年開始,隨著汽車、裝備制造業(yè)、家用電器的高速增長(zhǎng),中國(guó)國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的需求開始顯著增長(zhǎng)。雖然到20XX中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)516億元,但屬"大路貨"的沖壓模具、壓鑄模具等約占總量的80％。已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)的少量外資模具企業(yè)開始生產(chǎn)各種高精大多功能模具,但目前仍供不應(yīng)求。目前中國(guó)汽車模具潛在市場(chǎng)十分巨大。質(zhì)量好的沖壓模具在汽車整車等行業(yè)供不應(yīng)求；壓鑄模具在汽車零部件、裝備制造業(yè)等行業(yè)需求激增；注塑模具在家用電器等行業(yè)發(fā)展?jié)摿σ埠艽?。另?特種模具也有較大的發(fā)展前景?！?發(fā)展趨勢(shì)分析隨著新興學(xué)科的出現(xiàn)及材料加工學(xué)科與相關(guān)學(xué)科的交叉,必將促進(jìn)板材成形技術(shù)更快的發(fā)展,對(duì)于板材,其總的發(fā)展趨勢(shì)如下[6]。1．節(jié)能節(jié)省能源已是新時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要課題,也是板材成形的發(fā)展方向。其主要途徑一個(gè)是在傳統(tǒng)能源利用中,通過減低拘束系數(shù)、降低流動(dòng)應(yīng)力和減少接觸面積等方法減少成形力；另一個(gè)途徑就是新能源的開發(fā)利用。2．精密"近凈成形"技術(shù)可有效地減少后續(xù)加工,節(jié)省原材料,降低生產(chǎn)成本,已成為材料加工中的重點(diǎn)發(fā)展方向。3．柔性為了滿足未來社會(huì)產(chǎn)品多樣化的需求和不確定的市場(chǎng)環(huán)境,柔性化成形技術(shù)將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。柔性成形技術(shù)對(duì)產(chǎn)品變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性,可高效、低耗地滿足多種產(chǎn)品的需求。4．綠色隨著制造業(yè)的發(fā)展,綠色環(huán)保將是材料成形技術(shù)面臨的重要課題。減少和消除成形過程中對(duì)環(huán)境的污染是綠色制造的主要內(nèi)容之一。5．信息化、智能化現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)不但促進(jìn)傳統(tǒng)成形技術(shù)的發(fā)展,而且不斷產(chǎn)生新的特種成形技術(shù)。計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)、CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM技術(shù)在成形技術(shù)中的大量應(yīng)用已經(jīng)使工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與制造更加科學(xué)化、自動(dòng)化。變形預(yù)測(cè)、組織預(yù)測(cè)已經(jīng)成為可能。成形技術(shù)已從"經(jīng)驗(yàn)型"逐漸走向科學(xué)化、信息化和智能化。網(wǎng)上相關(guān)報(bào)道較少,由于影響板料彎曲的因素多而復(fù)雜,因素之間還存在耦合關(guān)系,再加之產(chǎn)品品種繁多,因此理論解析十分困難,長(zhǎng)期依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試制。對(duì)板料彎曲的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)尚處于初級(jí)階段,大多僅僅是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算機(jī)化的工作,可靠性低。而將有限元法這種解決工程技術(shù)問題的可靠工具引入板料彎曲的研究,可以高效且準(zhǔn)確的分析成型過程、檢驗(yàn)工模具、設(shè)計(jì)結(jié)果,大大降低工模具設(shè)計(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)。因此,采用有限元法模擬板料彎曲成形過程,并與計(jì)算機(jī)輔助工藝相結(jié)合構(gòu)筑基于理論、經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值模擬的穩(wěn)健計(jì)算機(jī)輔助專家系統(tǒng)是板料彎曲研究發(fā)展的趨勢(shì)。2彎曲件的工藝性分析〔1彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性=1\*GB3①最小圓角半徑。為保證彎曲時(shí)外層材料不致彎裂,必須控制彎曲的變形程度,即要求彎曲件的相對(duì)彎曲半徑不小于某一極限值,這一極限值稱為最小相對(duì)彎曲半徑,用rmin表示。最小相對(duì)彎曲半徑的值可查課本表3.1或表3.2確定。當(dāng)r/t大于表中數(shù)值時(shí)可直接彎曲形成,當(dāng)r/t小于表中數(shù)值時(shí),可采用下列措施。即：1.加熱彎曲工藝2.使彎曲線與材料纖維方向平行3.將留有毛刺的一面放置于彎曲變形區(qū)的內(nèi)層,或?qū)⒚鲾嗝鏉L光。圖2-1零件圖〔2精度的精度彎曲成形時(shí),彎曲件能夠達(dá)到的精度受許多因素的影響,如材料的力學(xué)性能和料厚,模具的結(jié)構(gòu)和精度,彎曲工序的多少和工序的先后順序,彎曲模的安裝于調(diào)整情況,彎曲件本身的形狀,尺寸等。因此,彎曲的精度要求應(yīng)合理。彎曲件線型尺寸A能夠達(dá)到的精度見表3.3,彎曲中心角a能夠達(dá)到的精度見表3.4.〔3彎曲件的材料沖裁件的材料為H62,黃銅,抗剪強(qiáng)度在,具有良好的機(jī)械性能,熱態(tài)下塑性良好,冷態(tài)下塑性尚可,可切削性好,易纖焊和焊接,耐蝕,比較適宜沖裁和彎曲加工。結(jié)論：該零件彎曲工藝性良好,可以彎曲加工。

3確定沖壓工藝方案該零件是個(gè)包括有沖孔、彎曲、翻孔、和落料工序。存在工序的組合和工序順序的安排,屬于中批量生產(chǎn),可采用復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模沖裁。它操作簡(jiǎn)便,有保證平直度要求。如表3-1兩種沖裁模的比較關(guān)系：模模具種類比較項(xiàng)目單工序模無導(dǎo)向的有導(dǎo)向的沖件精度低一般沖件平整度差一般沖件最大尺寸和材料厚度尺寸和厚度無受限制中小型尺寸,厚度較大生產(chǎn)率低較低使用高速壓力機(jī)的可能性不能使用可以使用多排沖壓發(fā)的應(yīng)用不采用很少采用模具制造的工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高適應(yīng)沖裁批量小批量中小批量安全性不安全,需采用安全措施根據(jù)以上分析,該零件采用有導(dǎo)向級(jí)進(jìn)工藝方案。

4確定模具總體結(jié)構(gòu)方案〔1模具類型根據(jù)零件的彎曲工藝方案,采用選有導(dǎo)向級(jí)進(jìn)模?！?操作與定位方式雖然零件中批量生產(chǎn),但合理安排生產(chǎn)可用自動(dòng)送料方式能達(dá)到要求,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式?？紤]零件的尺寸厚度較厚,為了方便操作和保證零件的精度,宜采用兩川銷導(dǎo)料,擋料銷和始用擋料銷定位方式?！?卸料與出件方式考慮零件厚度較厚,采用剛性卸料方式。為了便于操作,提高生產(chǎn)率,零件由凹模板底落出,廢料也直接從凹模孔下出?！?模架類型及精度由于零件厚度較厚,條料又寬,為了送料方便,所以采用導(dǎo)向平穩(wěn)的后側(cè)導(dǎo)柱模架,考慮模具精度要求不是很高,因此采用=2\*ROMANII模架精度。

5沖壓工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算〔1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算1.排樣方法根據(jù)彎曲件的精度要求較高,采用有廢料排樣。2.排樣方式設(shè)計(jì)兩種排樣方式,根據(jù)材料的利用率與模具安裝難度分析從中選一個(gè)比較合理的排樣方式作為沖裁件的排樣?！膊闆_模課本表可得,最小搭邊值a=3mm,b=2mmeq\o\ac<○,1>直排圖5-1直排條料寬度B=115mm,一個(gè)制件有效面積,一個(gè)步距的材料利用率為。一個(gè)步距的材料利用率為〔2斜排圖5-2斜排一個(gè)步距的材料利用率為兩種排樣方式的利用率直排：斜排：由上計(jì)算得可知直排的材料利用率最高,斜排的材料利用率最低。分別對(duì)以上兩種排樣方式進(jìn)行分析〔設(shè)計(jì),加工,安裝的難易程度和材料的利用率直排的模具設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)易,容易加工,模具的安裝較為容易而且材料的利用率也較高；斜排在模具設(shè)計(jì)上稍微復(fù)雜,比較難加工,模具的安裝較為容易,而材料的利用率太低只達(dá)到34.24%；直排在模具設(shè)計(jì)上較難,也比較難加工,模具的安裝較為復(fù)雜,但利用率較高達(dá)到59.96%。經(jīng)以上分析和考慮操作方便、沖裁件屬于中批量生產(chǎn)與模具結(jié)構(gòu)尺寸等因素采用直排作為黃銅片零件的排樣方式。〔2計(jì)算沖壓力,初選壓力機(jī)采用固定卸料裝置和下出料方式的沖裁模,沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力的總和。=1\*GB3①?zèng)_裁力根據(jù)沖裁力的計(jì)算公式：查表取根據(jù)零件圖可算得零件周邊之和QUOTE,得eq\o\ac<○,2>推件力推件力的計(jì)算公式：根據(jù)材料的厚度查沖壓課本表,取QUOTE,且凹模洞口直刃高度取,,得eq\o\ac<○,3>卸料力卸料力的計(jì)算公式：根據(jù)沖壓課本表,取,得eq\o\ac<○,4>總沖壓力總沖壓力的計(jì)算公式：eq\o\ac<○,5>初選壓力機(jī)根據(jù)總沖壓力選擇壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力,所以初選31-315型號(hào)壓力機(jī),最大閉合高度220mm,滑塊行程為55mm,壓力機(jī)模柄孔尺寸為?！?排樣設(shè)計(jì)及材料利用率分析eq\o\ac<○,1>排樣方法。有廢料排樣,因?yàn)榱慵閺?fù)雜圖形且尺寸較大,并考慮操作方便與模具結(jié)構(gòu)尺寸等因素,采用直排。eq\o\ac<○,2>搭邊值。查沖壓課本表,得,。eq\o\ac<○,3>送料步距S。eq\o\ac<○,4>條料寬度。eq\o\ac<○,5>條料規(guī)格。選用eq\o\ac<○,6>條料長(zhǎng)度。eq\o\ac<○,8>每條條料可沖裁的零件數(shù)。eq\o\ac<○,10>一條條料的材料利用率。<4>填寫沖壓工藝過程卡按分析計(jì)算的結(jié)果填寫沖壓工藝過程表。沖壓工藝過程卡〔廠名冷沖壓工藝卡片產(chǎn)品型號(hào)零<部>件名稱硅鋼片共頁(yè)產(chǎn)品名稱零<部>件型號(hào)第頁(yè)材料牌號(hào)及規(guī)格材料技術(shù)要求條料尺寸每條條料可制件數(shù)毛柸重量輔助材料50000x115x0.8條料50000x1151250工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容加工簡(jiǎn)圖設(shè)備工藝裝備工序0下料500001151沖孔沖孔2除料除料3翻邊翻邊4折彎折彎5落料落料6檢驗(yàn)按產(chǎn)品零件圖檢驗(yàn)編制〔日期審核〔日期會(huì)簽〔日期標(biāo)記處數(shù)更改文號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文號(hào)簽字日期QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源?！?計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差由于模具間隙小,為了保證凸模與凹模間一定的間隙值宜采用配合加工,又根據(jù)排樣圖可知,凹模與凸模外型一致且該沖裁件屬落料件,因此,選用凹模為制造基準(zhǔn)件,采用配合加工。只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸根據(jù)凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作。由沖壓課本表查得,雙面間隙QUOTE,。由公差表查得沖裁件各尺寸的公差等級(jí),然后確定,對(duì)于尺寸,,,,公差等級(jí)都是級(jí),選；尺寸選。落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：第一類尺寸：磨損后增大的尺寸第二類尺寸：磨損后減小的尺寸第三類尺寸：磨損后基本不變的尺寸落料凸模的基本尺寸與凹模相同,分別是,,,,,,模實(shí)刃口尺寸與落料凹模配做,保證小雙面合理間隙值,落料凹模、凸模的刃口尺寸如下圖。6設(shè)計(jì)選用模具零部件,繪圖模具總裝圖〔1凹模設(shè)計(jì)eq\o\ac<○,1>確定凹模的外形結(jié)構(gòu)。凹模的外形結(jié)構(gòu)采用整體式凹模板,在其上面開設(shè)所需要的凹模孔口,用螺釘和銷釘直接固定在模座上,凹模板輪廓尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,它與標(biāo)準(zhǔn)固定板,墊板和模座等配合使用,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸選用。凹模采用螺釘和銷釘固定時(shí),要保證螺孔間,螺孔與銷孔間及螺孔或銷孔與凹模刃口間的距離不能太近,否則會(huì)影響凹模強(qiáng)度。一般螺孔與銷孔間,螺孔或銷孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔直徑,其最小許用值可參照沖壓課本表1-25。查沖壓課本表1-27,得,則：凹模厚凹模寬度凹模長(zhǎng)度將計(jì)算的尺寸查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由于尺寸太大沒有其固定模板,參照國(guó)標(biāo)來定做,根據(jù)計(jì)算的尺寸,最終確定其外形尺寸為。eq\o\ac<○,2>判斷送料方向。由排樣圖知平行送料方向凹模型孔尺寸大于橫向尺寸,所以為橫向送料。eq\o\ac<○,2>凹模刃口的形式。根據(jù)沖裁件的形狀簡(jiǎn)單及尺寸精度,為了減小孔壁磨損、減小型孔內(nèi)工件聚集的數(shù)量,并使模具制造容易,凹模刃口采用臺(tái)階形。根據(jù)沖裁件的厚度查沖壓課本表1-26取刃口高度。eq\o\ac<○,3>材料及技術(shù)要求。材料選用,熱處理硬度〔材料及熱處理選用參考國(guó)標(biāo)GB-T14662-93,各表面的粗糙度如圖6-1所示。圖6-1凹模

〔2落料凸模設(shè)計(jì)①凸模校核。凸模截面尺寸較大,可以不進(jìn)行強(qiáng)度剛度校核。②凸模的結(jié)構(gòu)形式。從排樣圖上被沖切的位置獲得采用直通式。凸模的固定方法采用銷釘。③凸模工作部分尺寸。由凸模刃口尺寸計(jì)算獲得,落料凸模的基本尺寸與凹模相同,分別是,,,,,,模實(shí)刃口尺寸與落料凹模配做,保證小雙面合理間隙值。④計(jì)算凸模長(zhǎng)度。凸模長(zhǎng)度計(jì)算：參考GB2872.1-81得,固定板固定卸料板,導(dǎo)料板,取,得凸膜長(zhǎng)度eq\o\ac<○,5>材料及技術(shù)要求材料選用Cr12,熱處理硬度58～62HRC。各表面的粗糙度如圖6-2所示。eq\o\ac<○,6>凸模零件圖圖6-2凸?！?卸料板的設(shè)計(jì)eq\o\ac<○,1>因材料厚度較大,故選用固定卸料方式。eq\o\ac<○,2>卸料板與凸模的間隙取雙邊0.5mm。eq\o\ac<○,3>卸固定卸料板的外形尺可參考典型組合標(biāo)準(zhǔn),固定板厚度取22mm,則固定卸料板外形尺寸為。eq\o\ac<○,4>材料選用45號(hào)鋼,淬火硬度43～48HRC,粗糙度根據(jù)冷沖模矩形模板GB2858.1-81查出。eq\o\ac<○,5>卸料板的螺孔過孔、銷孔的孔徑、孔距可參考典型組合結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。其中沉孔尺寸可根據(jù)內(nèi)六角圓柱頭螺釘國(guó)標(biāo)GB70-85來定。eq\o\ac<○,6>卸料板零件圖圖6-3卸料板〔4凸模固定板設(shè)計(jì)①固定板的型孔位置與凸膜刃口配做,與凸模為H7/n6配合。②凸模固定板外形尺寸通常與凹模一致,0.6～0.8倍,則固定板厚度取51mm,因此固定板的外形尺寸為。③固定板的螺紋孔、銷孔的孔徑、孔距均可以參考典型組合標(biāo)準(zhǔn)。④固定板的材料選用Q235,不淬火。⑤固定板零件圖6-4凸模固定板〔5墊板的設(shè)計(jì)①墊板的校核。由公式,得,,凸模頭部端面對(duì)模座的單位面積壓力在上模座的許用應(yīng)力范圍內(nèi),可不用墊板,但其值比較接近上模座的許用應(yīng)力,為了防止模座受過大的壓力而損壞,在固定板上加一塊墊板。②墊板的螺釘、銷釘過孔的直徑比螺釘、銷釘?shù)闹睆酱?mm左右,孔距與固定板上的相同。③墊板的材料選用45號(hào)鋼,淬火硬度43～48HRC。④墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度參考國(guó)標(biāo)GB2858.3-81冷沖模矩形墊板可取12mm,外形尺寸為。eq\o\ac<○,5>墊板零件圖圖6-5上墊板〔6下墊板圖圖6-6〔7零件圖圖6-7〔8模具總裝草圖圖6-8總裝圖7緊固件選著與校核壓力機(jī)的強(qiáng)度〔1緊固件的選擇同一組合中,螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于3個(gè),矩形一般是4～8個(gè),并盡量遠(yuǎn)距離錯(cuò)開布置,以保證定位可靠。螺釘規(guī)格可以查沖壓課本表1-34選用,螺釘之間,螺釘與銷釘之間的距離,螺釘,銷釘距凹模刃口外邊緣的距離均不能過小,可參照沖壓課本表1-25,銷釘與銷孔之間采用H7/m6或H7/n6配合。上模銷釘規(guī)格8×30GB119-76下模銷釘規(guī)格8×30GB119-76螺釘?shù)囊?guī)格M8×30GB70-60M8×70GB70-60〔2校核壓力機(jī)強(qiáng)度計(jì)算的模具的閉合高度為332mm,選著壓力機(jī)時(shí),必須使模具介于最大的安裝高度與最小的安裝高度之間,一般應(yīng)滿足,初選壓