沖壓模具設(shè)計及其工藝分析

H:\精品資料\建筑精品網(wǎng)原稿ok（刪除公文）\建筑精品網(wǎng)5未上傳百度HYPERLINK""TOC\o"1-3"\h\z\u第一章零件設(shè)計任務(wù) 1第二章沖裁件的工藝分析 22.1工件材料 22.2工件結(jié)構(gòu)形狀 22.3工件尺寸精度 2第三章沖裁工藝方案 3第四章模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 54.1模具的類型的選擇 54.2卸料裝置 54.2.1．條料的卸除 54.2.2卸料方式 54.3定位裝置 54.3.1．送料形式 54.3.2．定位零件: 54.4.模架類型及精度 64.4.1．模架 64.4.2.精度 6第五章沖壓工藝計算: 75.1．排樣 75.1.1．排樣方案分析 75.1．2．計算條料寬度 75.1.3．確定布距: 85.1.4．計算材料利用率 85．2．沖壓力計算 95.2.1．沖裁力計算 95.2.2．卸料力、頂件力的計算 105.3．壓力中心的計算 115.4．模具工作部分尺寸及公差 125.4.1．落料尺寸大小為 125.4.2．沖孔尺寸大小為 13第六章主要零部件設(shè)計 146.1．凹模的設(shè)計 146.1.1.落料凹模 146.1.2．沖孔凹模的設(shè)計 166.2．凸模的設(shè)計 176.2.1.沖孔圓形凸模: 176.2.2．腰孔的設(shè)計 186.2.3.落料凸模 186.2.4．凸模的校核: 196.3．卸料板的設(shè)計 206.4．固定板的設(shè)計 216.4.1.凹模固定板: 216.4.2.凸模固定板: 226.5．模架以及其它零部件的選用 23第7章校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 247.1校核模具閉合高度 247.2沖壓設(shè)備的選定 24第8章設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標準件 25第9章結(jié)論 26參考文獻 27第一章零件設(shè)計任務(wù)零件簡圖:如圖1-1所示材料:10號鋼材料厚度:2mm未標注尺寸按照IT10級處理.第二章沖裁件的工藝分析2.1工件材料由圖1-1分析知:10#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的塑性性、焊接性以及壓力加工性,主要用于制作沖擊件、緊固件,如墊片、墊圈等。適合沖裁加工。2.2工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單,有四個圓孔,孔與邊緣之間的距離滿足要求,料厚為2mm滿足許用壁厚要求(孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚),能夠沖裁加工。2.3工件尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺寸,工件要求不高,尺寸精度要求較低,采用IT14級精度,普通沖裁完全能夠滿足要求。根據(jù)以上分析:該零件沖裁工藝性較好,綜合評比適宜沖裁加工。第三章沖裁工藝方案完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工藝方案分為以下3種:1.方案一:單工序模生產(chǎn)。先沖孔,后落料;2.方案二:級進模生產(chǎn)。沖孔—落料級進沖壓;3.方案三:復合模生產(chǎn)。沖孔—落料復合沖壓。各模具結(jié)構(gòu)特點及比較如下表3-1:表3-1各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較模具種類比較項目單工序模(無導向)(有導向)級進模復合模零件公差等級低一般可達IT13～IT10級可達IT10～IT8級零件特點尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.2～6mm可加工復雜零件,如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強度限制,尺寸能夠較大,厚度可達3mm生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料,能夠自動排除制件,生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?必須手動或機械排除,生產(chǎn)效率較低安全性不安全,需采取安全措施比較安全不安全,需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導向的稍高沖裁簡單的零件時,比復合模低沖裁較復雜零件時,比級進模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復雜,精度要求較高,平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合表分析:方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,制造周期短,制造簡單,但需要兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具,生產(chǎn)效率高,操作方便,精度也能滿足要求,模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復合模低。方案三只需一副模具,制件精度和生產(chǎn)效率都較高,且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高,板料的定位精度比喻案二低,模具輪廓尺寸較小。綜上對上述三種方案的分析比較,該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。第四章模具結(jié)構(gòu)形式的選擇4.1模具的類型的選擇由沖壓工藝分析可知,采用級進模方式?jīng)_壓,因此模具類型為級進模。4.2卸料裝置4.2.1．條料的卸除因采用級進模生產(chǎn),故采用向下落料出件。4.2.2卸料方式考慮零件尺寸較大,厚度較高,采用固定卸料方式,為了便于操作,提高生產(chǎn)率。4.3定位裝置4.3.1．送料形式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向手動送料方式,即由右向左(或由左向右)送料既能滿足生產(chǎn)要求,又能夠降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟效益。4.3.2．定位零件:零件尺寸較大,厚度較高,保證孔的精度及較好的定位,宜采用導料板導向,導正銷導正,為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。4.4.模架類型及精度4.4.1．模架1．若采用中間導柱模架,則導柱對稱分布,受力平衡,滑動平穩(wěn),但只能一方送料;2.若采用對角導柱模架,則受力平衡,滑動平穩(wěn),可縱向或橫向送料;3.若采用后側(cè)導柱導柱模架,可三方送料,操作者視線不被阻擋,結(jié)構(gòu)比較緊湊的,但模具受力不平衡,滑動不平穩(wěn)。綜上,結(jié)合本沖孔、落料級進模的特點,決定采用后側(cè)導柱模架。4.4.2.精度由于零件材料較厚,尺寸較大,沖裁間隙較小,又是級進模因此采用導向平穩(wěn)的中間導柱模架,考慮零件精度要求不是很高,沖裁間隙較小,因此采用Ⅰ級模架精度。第五章沖壓工藝計算:5.1．排樣5.1.1．排樣方案分析方案一:有廢料排樣沿沖件外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證,因此沖件精度高,模具壽命高,但材料利用率低。方案二:少廢料排樣因受剪切條料和定位誤差的影響,沖件質(zhì)量差,模具壽命較方案一低,但材料利用率稍高,沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三:無廢料排樣沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些,但材料利用率最高。經(jīng)過上述三種方案的分析比較,綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量,該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。5.1．2．計算條料寬度根據(jù)零件形狀,查<<沖壓模具設(shè)計手冊>>工件之間搭邊值a=1.2mm,工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=1.5mm,條料是有板料裁剪下料而得,為保證送料順利,規(guī)定其上偏差為零,下偏差為負值—△公式(5-1)式中:Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;a1---沖裁件之間的搭邊值;b1---側(cè)刃沖切得料邊定距寬度;(其值查表6)可得△=2.0mm?！鳌辶霞舨孟碌钠?(其值查表5)可得△=0.6mm。B0△=75＋2×1.5＋2×2.0=82.00-0.60mm故條料寬度為82.0mm。5.1.3．確定布距:送料步距S:條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距,每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關(guān),是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。級進模送料步距S公式(5-2)Dmax零件橫向最大尺寸,a1搭邊S＝75＋1.5＝76.5mm排樣圖如圖2所示。5.1.4．計算材料利用率一個步距內(nèi)的材料利用率η＝Ａ/BS×100%公式(5-3)式中A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積;B—條料寬度;S—步距;一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積A=π×37.52-π×13.52-3×π×3.752-3(π×302×34/360-π×26.252×34/360)=3807.73539mm2因此一個步距內(nèi)的材料利用率Η=Ａ／BS×100%=3807.73539／(76.5×82)×100%=60.7%考慮料頭、尾料和邊角余料消耗,一張板材上的總利用率η總為η總=nA1／LB×100%公式(5-4)式中n—一張板料上沖裁件的總數(shù)目;A1—一個沖裁件的實際面積;L—板料長度;B—板料寬度。查板材標準,宜選用850mm×1700mm的鋼板,每張鋼板可剪裁為11張條料(82mm×1700mm),每張條料能夠沖25個工件,因此每張鋼板的材料利用率η總=nA1/LB×100%=25×3807.73539/82×1700×100%=68.3%根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達68.3%,滿足要求。5．2．沖壓力計算5.2.1．沖裁力計算用平刃沖裁時,其沖裁力Ｆ一般按下式計算:公式(5-5)式中:F—沖裁力;L—沖裁周邊長度;t—材料厚度;τb—材料抗剪強度;10鋼τb的值查《《沖壓成型工藝與模具設(shè)計》》附錄表2為255-333Ｍpa,取τb=300MpaＫ—系數(shù);一般取Ｋ=1.3。1、沖孔力計算沖孔周長:L=π×27+3π×3.75×2+3π(26.25+33.75)×34/360+2×76.5+2×12=764.98mm因此沖孔力F=KLtτb=1.3×764.98×2×300=596.69kN2．落料力的計算落料周長落料沖裁力F2=KLtτb=1.3×π×75×2×300=183.78kN。5.2.2．卸料力、頂件力的計算一般按以下公式計算:卸料力公式(5-6)頂件力公式(5-7)(為卸料力系數(shù),其值查表5-1可得)因此總沖壓力公式(5-8)表5-1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKXKTKD鋼≤0.1＞0.1~0.5＞0.5~2.5＞2.5~6.5＞6.50.06~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅,黃銅0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.09由,即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50%-60%,取,則公稱壓力.初選壓力機的公稱壓力為1600Kn,即JA21-160型壓力機。5.3．壓力中心的計算用解析計算法求出沖模壓力中心。X0=(L1x1＋L2x2＋…Lnxn)/(L1＋L2＋…Ln)公式(5-9)Y0=(L1y1＋L2y2＋……Lnyn)/(L1＋L2＋…＋Ln)用解析法計算壓力中心時,先畫出凹模形口圖,如圖5-3所示。在圖中將XOY坐標系建立在建立在圖示對稱中心線上,將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L5共3組基本線段(注:由于圖中3個圓弧形孔均以一個點為圓心的等分列陣排列,因此其幾何圖形為一組),用解析法求得該模具壓力中心的坐標。由以上計算結(jié)果能夠看出,該工件沖裁力不大,壓力中心偏移坐標原點O較小,為了便于模具的加工和裝配,模具壓力中心依然選在坐標原點。圖5-35.4．模具工作部分尺寸及公差5.4.1．落料尺寸大小為為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上,X取1.沖裁件精度IT11~IT13,X取0.75.沖裁件精度IT14,X取0.5。由于本產(chǎn)品采用IT14級精度,因此X取0.5.查表知:Zmax=0.360,Zmin=0.246。Φ750-0.62查《沖壓成型工藝與模具設(shè)計》P45表3-5知:δp=0.04mm,δd=0.06mm公式(5-10)公式(5-11)5.4.2．沖孔尺寸大小為1、圓形孔凸、凹?；境叽绲挠嬎愎?5-12)公式(5-13)2、腰孔凸、凹?；境叽绲挠嬎?公式(5-14)公式(5-15)第六章主要零部件設(shè)計6.1．凹模的設(shè)計6.1.1.落料凹模落料凹模如圖6-11、凹模厚度H的計算:查表得K取1.25公式(6-1)=32.66mm,取H=33mm圖6-12、模長度和寬度W>=1.2×H公式(6-2)=1.2×33=39.6mmL=B=D+2W公式(6-3)=74.69+2×39.6=153.89取L=B=154mm3、凹材料的選用:根據(jù)表8-3,材料選用45鋼。4、凹模的固定方法下圖是帶肩圓形凹模,直接裝入凹模固定板中,采用過渡配合(H7/m6)。零件圖6-2如下:圖6-26.1.2．沖孔凹模的設(shè)計設(shè)計同落料凹模零件圖6-3如下圖6-36.2．凸模的設(shè)計6.2.1.沖孔圓形凸模:1、沖孔圓形凸模:沖孔圓形凸模的結(jié)構(gòu)圖6-4如下:圖6-4長度:沖孔凸模在凹模里面開孔,為便于凸模和固定板的加工,可經(jīng)過這設(shè)計成鉚接方式與固定板固定.沖孔凸模由于相隔很近,不宜采用階梯結(jié)構(gòu),設(shè)計成鉚接方式.凸模的尺寸根據(jù)凸模固定板尺寸h1、卸料板尺寸h2、材料厚度h3和h,h一般取22mm。因此凸模的尺寸為L=30+16+2+22=70mm.公式(6-4)凸模材料:參照《沖壓模具設(shè)計與制造簡明手冊》選用Cr122、沖孔凸模零件圖6-5如下圖6-56.2.2．腰孔的設(shè)計1、長度:有關(guān)計算同沖孔凸模2、材料:參照《沖壓模具設(shè)計與制造簡明手冊》選用Cr123、腰孔零件圖6-6如下圖:6.2.3.落料凸模1、長度:有關(guān)計算同沖孔凸模;2、材料:參照《沖壓模具設(shè)計與制造簡明手冊》選用Cr123、落料凸模零件圖6-7如圖6-6圖6-76.2.4．凸模的校核:考慮沖孔凸模的直徑很小,故需對最小凸模8.06進行強度和剛度校核:1、剛度的校核:根據(jù)凸模校核公式:L≤90d/公式(6-5)可得:L≤90d/=L:為凸模的允許最大工作尺寸,而設(shè)計中,凸模的工作尺寸為22＜28.28,因此鋼度得以校核.2、強度校核:凸模的最小直徑d應滿足:公式(6-6)因此8.06＞2.6,凸模強度得以校核.參照ISO8020-1986B型圓形沖孔凸模。6.3．卸料板的設(shè)計卸料板采用Q235制造,卸料板輪廓尺寸與凹模固定板輪廓尺寸相同,厚度根據(jù)JB/T8066.2-1995規(guī)定,選用315mm×250mm×14-17組模具參考,取其厚度為16mm。查《模具設(shè)計簡明手冊》P298典型卸料橫向送料組合得相應組合的零件尺寸:兩圓柱銷銷孔之間的距離S1=175mm,兩內(nèi)六角螺釘之間的橫向距離S=279mm,兩內(nèi)六角螺釘之間的橫向距離S2=214mm.零件圖6-8如下6.4．固定板的設(shè)計6.4.1.凹模固定板:1、凹模固定板的厚度:其厚度與凹模的厚度尺寸一致,取33mm;2、凹模固定板的外形尺寸:與卸料板的外形尺寸一致,根據(jù)核準選取板的規(guī)格為。3、材料:選用Q235鋼4、配合及連接件:凹模與凹模固定板的配合為H7/n6,裝配可經(jīng)過2個銷釘定位,6個螺釘與下模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與模鉚接,因此必須倒角。由以上可得凹模固定板的零件圖如圖6-9所示:圖6-96.4.2.凸模固定板:1、凸模固定板的厚度:其厚度與凸模的厚度尺寸一致,取30mm;2、凸模固定板的外形尺寸:與卸料板的外形尺寸一致,根據(jù)核準選取板的規(guī)格為。3、材料:選用 Q235鋼;4、配合及連接件:凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可經(jīng)過2個銷釘定位,6個螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凸模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角,由以上可得凸模固定板的零件圖如圖6-10所示:6.5．模架以及其它零部件的選用該模具采用后側(cè)導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上,因此上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常見于橫向送料級進模送。以凹模輪廓尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格。上模座按GB/T2855.2-1990規(guī)定,厚度取45mm,墊板厚度取10mm,固定板厚度取30mm,卸料板厚度取16mm,下模座按GB/T2855.2-1990規(guī)定,厚度取50mm,固定板厚度取33mm。根據(jù)上下模座選取導柱為Φ32h5mm×170mm×45mm,導套為Φ40H6mm×140mm×48mm。模具閉合高度H公式(6-7)上模座高度為45mm,墊板高度為10mm,凸模長度為70mm,凹模固定板高度為33mm,下模座高度為50mm,h1指凸模進入凹模的深度,這里取1mm。第7章校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)7.1校核模具閉合高度公式(7-1)式中壓力機最大閉合高度;壓力機最小閉合高度;墊板厚度。根據(jù)前面初選壓力機JA21—160,查《模具設(shè)計與制造簡明手冊》P49表1-81得:,,將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1,得200<H<315.經(jīng)計算該模具閉合高度H=210mm,在200mm～315mm