沖壓模畢業(yè)設(shè)計答辯

2014

年度學(xué)士論文答辯11答辯人：孫騰飛指導(dǎo)教師：王鴻翔2021/5/91目錄校核裝配零部件設(shè)計工藝計算模具結(jié)構(gòu)工藝分析齒輪螺栓墊片沖壓模設(shè)計2021/5/92對工件進行相關(guān)的工藝分析給出設(shè)計任務(wù)根據(jù)分析結(jié)果確定工藝方案工藝分析設(shè)計任務(wù)工藝分析工藝方案2021/5/93設(shè)計任務(wù)—齒輪螺栓墊片沖壓模設(shè)計

齒輪螺栓墊片零件圖齒輪螺栓墊片的材料為Q235普通碳素鋼，厚度為1mm，大批量生產(chǎn)。設(shè)計任務(wù)2021/5/94工藝分析

（1）材料:該沖裁件的材料Q235是普通碳素鋼，其力學(xué)性能良好，滿足使用要求，同時也具有良好的沖壓性能，適合齒輪螺栓墊片的沖裁。

（2）零件結(jié)構(gòu):零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，無尖角，外形有多處圓弧，中間有兩個圓孔，孔的最小尺寸11mm，滿足沖裁最小孔徑dmin≥1.0t＝mm的要求，成型后須保證各尺寸公差要求。孔與邊緣的最小壁厚為4.5mm，孔與孔之間的最小距40±0.12mm，滿足沖裁件最小孔邊距l(xiāng)min≥1.5t＝1.5mm的要求，滿足許用壁厚要求，因此，該制件具有良好的沖壓工藝性，比較適合沖裁。

（3）尺寸精度:零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，精度要求比較低，可按工IT11級確定工件尺寸的公差。2021/5/95工藝方案

該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案:（1）先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)。（2）沖孔—落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。（3）沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。2021/5/96模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)模架類型卸料及出件模具類型定位導(dǎo)向2021/5/97模具類型（1）單工序模具。模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要兩到工序、兩副模具才能完成零件的加工，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。更重要的是在第一道工序完成后，進入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)的需要。（2）復(fù)合模。沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)方案較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。（3）級進模。是一種多工位、效率高的加工方法。但級進模具輪廓尺寸較大，使加工難度增加，模具制造復(fù)雜，成本較高，且零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。2021/5/98模具類型復(fù)合模具結(jié)構(gòu)形式可分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模，它們的結(jié)構(gòu)特點分別為：

正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。廢料不會在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，有利于凸凹模減小最小壁厚。

倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件卸料，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。制件的平直度要求較高，孔邊距較小，工件最小壁厚為4.5mm，小于倒裝式復(fù)合模要求最小壁厚為4.9mm，不能使用倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。2021/5/99定位及導(dǎo)向

條料在模具送料平面必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為送進導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離稱為送料定距。送進導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；送料定距的定位零件有用擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等。

因為導(dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟效益，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距。2021/5/910卸料及出件方式卸料裝置一次沖壓完成后，條料會卡在凸凹模中，通過彈性卸料裝置將其推出。頂件裝置沖壓完成后，沖裁下來的工件會留在凹模。模具下方的彈頂器通過頂桿推動頂件塊將工件推出。推出機構(gòu)

沖壓結(jié)束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打料桿，撞機上模內(nèi)的打桿與推件板，將凹模內(nèi)的廢料推出。2021/5/911模架選擇方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)，其對角導(dǎo)柱模架上、下模座工作平面的橫向尺寸L一般大于縱向尺寸B，常用于橫向送料級進?；蛘呖v向送料的單工序沖裁模、復(fù)合模。

方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。

方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。

方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、滑動平穩(wěn)。但只能縱向送料，一般用于單工序?；驈?fù)合模。

根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。

圖3.3中間導(dǎo)柱模架2021/5/912排樣設(shè)計沖裁力計算壓力機選擇刃口尺寸????工藝計算2021/5/913

由于齒輪螺栓墊片的特點以及精度要求，該沖裁件采用有廢料排樣。

查最小搭邊經(jīng)驗值表,可以確定確定搭邊值:條料邊緣的搭邊和工件間的搭邊分別為1.8mm和1.5mm。

一個步距內(nèi)的材料利用率為η，沖裁單件材料的利用率按照公式計算，即：

式中η—材料的利用率；

A1—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；B—條料寬度（mm）S—步距；排樣設(shè)計排樣設(shè)計2021/5/914排樣設(shè)計排樣方式（縱排）材料利用率＝50.57%排樣方式（直排）材料利用率＝48.45%2021/5/915排樣設(shè)計根據(jù)以上排樣方式的材料利用率的計算，為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，最終確定采用排樣方式（縱排）,排樣圖如圖所示。

齒輪螺栓墊片排樣圖2021/5/916沖裁工藝力

由于本設(shè)計采用的是倒裝式復(fù)合模以及彈性卸料裝置和上出料方式，故其沖壓力包含沖裁力、卸料力和頂件力。一般按下式計算：

沖裁力：

＝119.05KN。卸料力：

＝0.05×119.05＝5.95KN。頂件力：

＝0.06×119.05＝7.14

KN。式中：F、FX、FD—沖裁力、（KN）；L—工件外輪廓周長，由CAD計算可得L=254.38mm；t—材料厚度，其中t=1mm；K—系數(shù)，取K=1.3；—材料的抗剪強度（MPa），查金屬材料的力學(xué)性能表，取360MPa。2021/5/917

壓力機公稱壓力的確定：對于沖裁工序，壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時總沖壓力的1.1～1.3倍，即：P≥通過查表：開式可傾壓力機參數(shù)表。因此，初選壓力機為：J23系列開式可傾壓力機J23－16壓力機公稱壓力2021/5/918落料凸、凹模刃口尺寸落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計算，因外形輪廓較簡單，故模具按配合加工的方法制造，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：凹模磨損后，刃口尺寸增大，因此均屬于A類尺寸。零件圖中落料部分的尺寸及偏差計算如下：

凹模磨損后，刃口尺寸增大，因此均屬于B類尺寸。零件圖中落料部分的尺寸及偏差計算如下：

落料部分相應(yīng)的凸模尺寸按凹模尺寸配制，保證其雙面間隙為：0.10mm到0.14mm2021/5/919凸模刃口尺寸沖孔時，凸模外形為圓孔，故模具采用凸、凹模分開加工的方法制造，根據(jù)計算原則，以沖孔凸模為設(shè)計基準(zhǔn)計算，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：2021/5/920部件其它

度部件工作考慮分布板部件結(jié)構(gòu)流動特性參數(shù)模架零部件設(shè)計2021/5/921工作部件及零部件外形尺寸凸凹模凹模凸模固定板墊板頂件塊2021/5/922標(biāo)準(zhǔn)模架參數(shù)中間導(dǎo)柱模架2021/5/923其他零件模柄——旋入式模柄導(dǎo)料銷——4個浮動導(dǎo)料銷卸料螺釘——螺紋部分為M8×8mm。定位零件——始用擋料銷2021/5/924壓力機校核校核裝配裝配圖數(shù)值計算2021/5/925壓力機參數(shù)依據(jù)模具的閉合高度，選擇壓力機。使得模具閉合高度小于所選壓力機的閉合高度。選擇的開式可傾壓力機J23-16主要技術(shù)參數(shù)如下：工稱壓力：160KN；滑塊行程：55mm；滑塊行程次數(shù)：120次；最大封閉高度：220mm；封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm；滑塊中心線至床身距離：160mm；立柱距離：220mm；工作臺尺寸：前后300mm，左右450mm；墊板尺寸厚度：40mm；模柄孔尺寸：直徑40mm，深度60mm。2021/5/926壓力機校核（1）公稱壓力根據(jù)公稱壓力的選取壓力機型號為J23-16，它的壓力為160KN>132.14KN，所以壓力得以校核。（2）滑塊行程次數(shù)滑塊的行程次數(shù)為120/min。因為零件的生產(chǎn)批量為大批量,又是手工操作送料,速度不能太快。因此，滑塊行程次數(shù)得以校核。（3）工作臺面的尺寸根據(jù)下模座L×B＝160mm×125mm,且每邊留出60-100mm，即L1×B1＝294mm×192mm,而壓力機的工作臺面L2×B2＝450mm×300mm,沖壓件和廢料從下模漏出,故符合要求，得以校核；（4）滑塊模柄孔尺寸滑塊上模柄孔的直徑為40mm,模柄孔深度為60mm,而所選的模柄符合要求,則得以校核。（5）閉合高度

上模座厚度H上取40mm，下模座厚度H下取50mm，