瓶起子沖壓工藝設(shè)計

瓶起子模具設(shè)計說明書系別機電工程系專業(yè)材料成型及控制專業(yè)前言模具工業(yè)作為一種新興工業(yè)，它有節(jié)約原材料、節(jié)約能源、較高的生產(chǎn)效率，以及保證較高的加工精度等特點，在國民經(jīng)濟中越來越重要。模具技術(shù)成為衡量一個國家制造水平的重要依據(jù)之一，其中沖裁模具在模具工業(yè)中舉足輕重的地位。沖裁是利用安裝在沖裁設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖裁或沖裁件）的一種壓力加工方法。沖裁通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖裁或板料沖裁。沖裁是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。沖裁所使用的模具稱為沖裁模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金

屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖裁中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖裁生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖裁工藝就無法實現(xiàn)。沖裁工藝與模具、沖裁設(shè)備和沖裁材料構(gòu)成沖裁加工的三要素，只有它

們相互結(jié)合才能得出沖裁件。本次設(shè)計是參考了眾多參考文獻及專業(yè)資料的規(guī)范要求編寫而成。該設(shè)計主要包括材料工藝分析和成形性能、沖裁工序特點和工藝計算、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝性分析等。任務(wù)量相對較小。查閱了大量資料，對工件進行了綜合的工藝分析后，確定了工藝路線，各種工藝參數(shù)，以及生產(chǎn)設(shè)備的選用，從而著手整套模具的設(shè)計。在此次課程設(shè)計中，通過沖裁模的工藝分析、工藝方案的確定、模具總體結(jié)構(gòu)的選擇、工藝與設(shè)計計算、零件圖總裝圖尺寸計算及繪制。通過以上這幾個項目的學(xué)習(xí)，掌握冷沖裁工藝與與模具設(shè)計方面的基本知識和基本技能，強化學(xué)生的工程意識。由于水平有限，以及設(shè)計時間倉促，書中難免會有不妥甚至出現(xiàn)錯誤，懇請老師及時批評指正以便調(diào)整和改正。

目錄第一章課程設(shè)計任務(wù)書 1第二章沖裁工藝分析 2工件材料分析 2工件結(jié)構(gòu)工藝分析 2沖裁件的尺寸精度與斷面粗糙度 3第三章沖裁工藝計算 4排樣方式的確定 4沖裁工藝方案 4沖裁工藝力的計算 5壓力機公稱壓力和沖裁功的計算 6沖模的壓力中心 7凸、凹模刃口尺寸及公差的計算 7第四章模具總體設(shè)計 9第五章模具工藝構(gòu)件設(shè)計 11凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核 11凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核 13模具定位零件結(jié)構(gòu)設(shè)計目的 16模具卸料零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 16第六章模具輔助構(gòu)件設(shè)計 17模架及其導(dǎo)向零件設(shè)計 17緊固零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 17第七章壓力機的選取與裝配圖 18壓力機的選取與核算 18模具總裝配圖 19第八章編制工藝卡片 20個人總結(jié) 21致謝 22參考文獻 23第一章課程設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目瓶起子沖裁模具圖1-1圖1-1（二）技術(shù)要求材料：65Mn帶鋼料厚：4mm未標(biāo)注尺寸按IT14級處理。批量：大批量生產(chǎn)（三）設(shè)計內(nèi)容及要求1、繪制沖裁制件圖及編排沖裁工藝方案對沖裁件進行工藝分析，對不合理之處提出改進意見，畫出正確合理的制件圖，并編排沖裁工藝（指導(dǎo)老師確定）。2、繪制模具裝配圖一張要求模具結(jié)構(gòu)合理，設(shè)備匹配，制圖符合國家標(biāo)準(zhǔn)，圖面整潔。3、畫出除標(biāo)準(zhǔn)件外的全部零件圖要求畫法符合制圖標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)注完全、正確，工藝性合理，零件尺寸協(xié)調(diào)。4、課程設(shè)計說明書一份

第二章沖裁工藝分析圖2-1沖裁件如圖2-1所圖2-1工件材料分析工件所用材料為65Mn帶鋼，已退火，其屈強比小，延伸率小，材料抗剪強度=600MPa，抗拉強度=450MPa，由于強度高,不適用于制造受力不大的沖裁件,但有利于沖裁成形和制件質(zhì)量的提高,具有較好的沖裁成形性能,即有良好的抗破裂性,所以也具有較好的沖裁性能。工件結(jié)構(gòu)工藝分析①幾何尺寸瓶起子是一個軸對稱的簡單落料沖孔件，工件內(nèi)、外多為圓或圓弧，無尖角。②最小圓角半徑工件材料為65Mn帶鋼，屬于硬質(zhì)合金。則該工件落料工序最小圓角半徑R=7mm，連接角度<90°，要求R≥，7＞*4=，符合要求；沖孔工序最小圓角半徑R＝2mm，連接角度≥90°,要求R≥，2＞*4=，符合要求。③沖孔最小尺寸材料為硬鋼，要求其精密導(dǎo)向凸模沖孔R≥。該工件最小沖孔半徑R=2，符合要求。④最小孔間距、孔邊距沖孔邊緣與工件邊緣平行，其距離要求Δ≥t,該工件（7－3）=4，符合要求。⑤無懸臂和窄槽。沖裁件的尺寸精度與斷面粗糙度由于產(chǎn)品圖紙上未注公差的尺寸，通常按GB1800—1979，IT14級。然后兩孔中心距離公差可查表，得20±，60±，22±,17±。其斷面表圖2-3-1面粗糙度查表得Ra=25μm。沖裁件的尺寸標(biāo)注如圖2-3-1圖2-3-1為了便于后續(xù)的說明，現(xiàn)將瓶起子分為三個部分，其對應(yīng)凸模（凹模）分別命名為對應(yīng)號數(shù)的凸模（凹模）。如圖2-3-2瓶起子一號部分瓶起子一號部分瓶起子二號部分圖2-3-2瓶起子一號部分瓶起子一號部分瓶起子二號部分圖2-3-2第三章沖裁工藝計算排樣方式的確定由于沖裁件在外輪廓大致呈梯形，且材料厚度為4mm，在3至4mm之間，屬于往復(fù)送料，所以沖裁件與邊緣之間的最小距離為3mm，工件與工件之間最小距離為。故采用如下直對排方式排樣：圖工件排樣圖圖工件排樣圖由AutoCAD計算可知，調(diào)料寬度為（有側(cè)壓裝置：B=(D+2a）0-△）。送料步距為39mm。其中△等于。根據(jù)調(diào)料的步距及帶寬可從鋼材標(biāo)準(zhǔn)中選取900×1800規(guī)格的冷軋薄鋼板。所以材料利用率η總為：η總=n式中n總=[1500÷141.33]×[500÷41.87×2]即η總=262×1541.7739沖裁工藝方案根據(jù)該零件的形狀特征，需要進行落料、沖孔、兩道工序。根據(jù)落料、沖孔各工序兩道基本工序，可以對它們作不同的組合，排出順序，即得出工藝方案，具體可排出以下兩種合理方案：方案一：先落料，再沖孔，采用兩副單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔、落料復(fù)合沖裁，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔、落料級進沖裁，采用級進模生產(chǎn)。方案一中，模具結(jié)構(gòu)較簡單，制造周期較短，但是生產(chǎn)效率低，不能滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二中，工件的精度及生產(chǎn)率都較高，但模具比較復(fù)雜，制造難度大，而且操作不方便，尤其對于料比較厚的工件，凸凹模的強度難以達到要求。方案三中，采用級進模，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。根據(jù)零件的精度要求，結(jié)合現(xiàn)有條件和技術(shù)水平，產(chǎn)量及經(jīng)濟方面考慮，選擇方案三，使用級進模。沖裁工藝力的計算采用平刃沖裁的沖裁力F、卸料力F卸、推件力F=τLtF卸=KF推=nKF為沖裁力；τ為材料的抗剪強度；L沖裁周邊總長；t為材料厚度。查得65Mn鋼的力學(xué)性能是：τ=600MPa，由查表可知K卸=，K推圖2-3-2圖2-3-2瓶起子一號部分如圖3-2-1，瓶起子第一部分沖裁力為F1、推件力F推瓶起子一號部分圖2-3-2圖工件排樣圖圖3-2-1L1=F圖3-2-1L1F1=×600××F推1=10圖工件排樣圖圖工件排樣圖如圖，瓶起子第二部分沖裁力為F2、推件力圖3-2-2瓶起子二號部分L2圖3-2-2瓶起子二號部分L2F2=×600××F推2=10L3=F3=×600××4N=L3F3=×600××F推3=10瓶起子三號部分故總沖裁力：F總=F1+F2總卸料力：F卸=K卸（F1+F2+F=×（++）N=壓力機公稱壓力和沖裁功的計算圖2-3-2圖2-3-2圖2-3-2圖2-3-2沖裁時壓力機的公稱壓力必須大于或等于各工藝力的總和FΣFΣ=F+即FΣ=F1+F2+F3+F推平刃口沖裁所需功為：Wk=XW是平刃沖裁功；F是沖裁力；t是材料厚度；x是平均沖裁力與最大沖裁力的比值，由材料的種類及厚度決定，查表得x=。即A=××4/1000=沖模的壓力中心①計算單段圓弧壓力中心根據(jù)單段圓弧公式X0=式中R是圓弧半徑；α是圓弧角度。②計算總體壓力中心根據(jù)任意形狀沖裁件壓力中心計算公式x圖3-4-1因該沖裁件上下對稱，所以壓力中心位于對稱軸上，只需計算軸向位置。計算結(jié)果如下圖3-4-1所示：圖3-4-1凸、凹模刃口尺寸及公差的計算在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)及工件生產(chǎn)批量，模具制造宜采用配合加工落料凸模、凹模、卸料板，使制造成本降低，裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算按配合加工的方法來計算，具體計算見如下：未注公差按IT14級，查公差表得工件尺寸及公差：R8-0.360、R150-10、R7-0.360、R30-0.520、R30+0.25、R230+0.52、R20根據(jù)沖裁模具設(shè)計手冊可查得采用配合加工法凸、凹模的尺寸及公差的確定公式得出尺寸。表3-5-1則本設(shè)計刃口表3-5-1瓶起子工件尺寸與對應(yīng)凸凹模刃口尺寸一覽表工件尺寸凹模刃口尺寸一號凸模刃口尺寸二號凸模刃口尺寸三號凸模刃口尺寸R8R7.82××R150R150.5××R7R6.82××R30R29.74××R3×R3.1875×R23×R×R2×R2.1875×R10×R×Φ7××Φ7.18備注：1.符號“×”表示此處無相應(yīng)尺寸2.對應(yīng)孔圓心間距的公差為60±、20±、22±、17±3.表中單位均為:mm(毫米)上述尺寸具體表示如下圖3-5-1和圖3-5-2圖3-5-1凹模刃口尺寸圖圖3-5-1凹模刃口尺寸圖凸模刃口尺寸圖凸模刃口尺寸圖圖3-5-2圖3-5-2第四章模具總體設(shè)計﹙1﹚模具結(jié)構(gòu)形式的選擇由沖裁工藝分析及工件要求可知，采用級進模。﹙2﹚定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)正銷，自動送料，按有側(cè)壓裝置計算?？刂茥l料的進給步距由送料機直接控制。﹙3﹚卸料、出件方式的選擇因為工件料厚為4mm65Mn鋼板，材料非常硬，卸料力也很大，故可采用剛性卸料。采用正裝級進模，所以采用下出件。﹙4﹚導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。（5）送進方式的選擇根據(jù)工件厚度、排樣方法，著眼于模具的經(jīng)濟價值、實用性、可靠性，結(jié)合沖裁工藝方案，該級進模采用自動式直送發(fā)送進。（6）空位的選擇為了提高模具強度、避免干擾、保證模具的壽命和產(chǎn)品質(zhì)量，便于在模具中設(shè)計導(dǎo)正裝置，該級進模設(shè)置一個空位。（7）工序順序的選擇由于工件孔間距足夠，所有孔的形狀和位置均不受后續(xù)工序的影響，因此，該級進模采用先沖孔、后落料的工作順序，以便于定位和簡化沖孔工序的模具結(jié)構(gòu)。

第五章模具工藝構(gòu)件設(shè)計凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核工件精度要求雖然不高，但是板料厚、強度高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，要求大批量生產(chǎn)。為了簡化模具結(jié)構(gòu)，保證模具使用壽命，本次設(shè)計使用整體式直筒型刃口，刃口高度h為8mm，安排凹模在模架上的位置時，將凹模壓力中心與模柄中心重合（1）凹模厚度及壁厚按經(jīng)驗公式厚度為：H=kb(≥15mm)壁厚為：c=～2)H（≥30～40mm）其中，b為凹模刃口最多尺寸，k為凹模厚度系。表5—1系數(shù)值Ks/mm材料厚度t/mm<1>1~3>3~6<50>50~100>100~200>200~~~~~~~~~~~~本設(shè)計中，b=,k=，壁厚系數(shù)取，則H=×=，c=×=查國家板標(biāo)準(zhǔn)得:矩形凹模板為250×200×36其螺釘為M12結(jié)合刃口尺寸，凹模結(jié)構(gòu)如圖5-1-1所示圖5-1-1圖5-1-1（2）凹模的強度計算由于板料厚度是4mm，大于3mm，且大批量生產(chǎn)，所以材料選用Cr12MoV，熱處理要求是62HRC。

凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核凸模的長度可用下列公式計算：L=l式中l(wèi)1是凸模固定板厚度，ll1=36mm，l2=14mm，l3（1）三號凸模設(shè)計及其校核①結(jié)構(gòu)設(shè)計由于屬于圓形凸模，可直接采用國家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)查國家標(biāo)準(zhǔn)—81?？淄鼓＝Y(jié)構(gòu)如圖5-2-1圖5-2-1圖5-2-1②性能校核Ⅰ凸模承壓能力的校核σ=2τ/（1-0.5td）式中σ是凸模最小斷面的壓應(yīng)力，τ是沖材材料抗剪強度，t是沖裁材料厚度，d是凸模或沖孔直徑，[σ]是凸模材料的需用壓應(yīng)力。即σ=2×600÷（×4÷）=Ⅱ抗縱向彎曲應(yīng)力的校核Lmax=式中Lmax是凸模不發(fā)生縱向失穩(wěn)彎曲的極限長度，E是彈性模量，則Lmax=π8×本設(shè)計三號凸模L=71mm，小于，即其長度滿足要求。(2)二號凸模設(shè)計及其校核①結(jié)構(gòu)設(shè)計為了便于制造，在保證能沖出所需形狀的內(nèi)孔時，將固定階梯部分及中間部分做成矩形形式，只有在工作部分做成孔的形狀，其形狀及尺寸如下圖5-2-2：圖5-2-2圖5-2-2②二號凸模性能校核Ⅰ凸模承壓能力的校核σ=LtτFk≤[式中σ是凸模最小斷面的壓應(yīng)力，L是沖件輪廓周長，F(xiàn)k是接觸面積，τ是沖材材料抗剪強度，t是沖裁材料厚度，[σ故σ=×4×600÷（4÷2）÷=1200MPaⅡ抗縱向彎曲應(yīng)力的校核Lmax≤425式中是允許的凸模最大自由長度，F(xiàn)是沖裁力，I是凸模最小截面的慣性矩。(3)一號凸模設(shè)計及其校核①結(jié)構(gòu)設(shè)計過程同二號凸模，結(jié)構(gòu)如圖5-2-3圖5-2-3②性能校核圖5-2-3Ⅰ凸模承壓能力的校核σ=LtτFk≤[式中σ是凸模最小斷面的壓應(yīng)力，L是沖件輪廓周長，F(xiàn)k是接觸面積，τ是沖材材料抗剪強度，t是沖裁材料厚度，[σ故σ=×4×600÷（4÷2）÷=1200MPaⅡ抗縱向彎曲應(yīng)力的校核Lmax≤425式中是允許的凸模3最大自由長度，F(xiàn)是沖裁力，I是凸模最小截面的慣性矩。模具定位零件結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計為級進模，又采用空位設(shè)置，因此必須選擇恰當(dāng)?shù)亩ㄎ谎b置，以保證在沖裁過程中材料和毛坯的正確送進及正確的將工件安放到模具上，以完成下一步?jīng)_裁工序。根據(jù)模具及工件特點，本設(shè)計定位零件主要包括：沖模擋料裝置、導(dǎo)正銷（1）沖模擋料裝置的設(shè)計由于料為4mm，比較厚，故采用始用擋料裝置71×—81。（2）導(dǎo)正銷的設(shè)計導(dǎo)正銷用“B型導(dǎo)正銷8××80JB/”利用模具空位進行導(dǎo)正定位，在凹?？瘴坏娜柟ぜ糠治恢眉庸こ?的。模具卸料零件結(jié)構(gòu)設(shè)計由于材料厚為4mm，比較厚，故卸料裝置采用固定卸料板，經(jīng)查表，根據(jù)料厚和條料寬度可以定出卸料板的厚度為14mm，其長寬和凹模的外輪廓尺寸保持一致。緊固螺釘可與凹模相同，選M12的，且使卸料板具有凸模導(dǎo)向作用，所以凸模與卸料板孔的配合為H7/h6，要求工作時，凸模與卸料板不得脫離。與其組合的導(dǎo)料板根據(jù)調(diào)料寬度可選擇寬為55mm和60mm，長為200mm的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)料板

第六章模具輔助構(gòu)件設(shè)計模架及其導(dǎo)向零件設(shè)計可以讓導(dǎo)柱安裝在模座的對稱線上，這樣滑動平穩(wěn)，導(dǎo)向精確，故采用中間導(dǎo)柱模架。再根據(jù)凹模板的外形及模具的閉合高度為依據(jù)可確定選擇中間導(dǎo)柱矩形模架，導(dǎo)柱d×L分別為Φ32mm×210mm，Φ35mm×210mm；導(dǎo)套d×L×D分別為Φ32mm×115mm×48mm，Φ35mm×115mm×48mm。上模座厚度H取50mm，上凸模固定板厚度H取30mm，上模墊板厚度H取12mm，下模座厚度H模取60mm，下模墊板厚度H取12mm。緊固零件結(jié)構(gòu)設(shè)計上模座上的緊固件選擇內(nèi)六角螺栓M12×60GB/T5782—2000，定位銷選擇銷B10×75GB119—1986。下模座上的緊固件選擇內(nèi)六角螺栓M12×55GB/T5782—2000，定位銷選擇銷B10×70GB119—1986。卸料板上的緊固件選擇內(nèi)六角螺栓M12×20GB/T5782—2000，定位銷選擇銷B10×35GB119—1986。模柄上的選擇內(nèi)六角螺栓M10×12GB/T5782—2000。

第七章壓力機的選取與裝配圖壓力機的選取與核算（1）根據(jù)沖裁工藝性質(zhì)、大批量生產(chǎn)、沖裁件結(jié)構(gòu)形狀簡單、尺寸精度要求不高，故選用開式雙柱可傾壓力機。（2）各工藝力的總和FΣ（3）由于沖模的閉合高度H模與壓力機的最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin必須滿足以下關(guān)系：（Hmin-H1）+5≤H模≤（Hmax-H1）-10，式中H1是墊板的高度，且H模=253mm，故Hmin≤248+H1且H

模具總裝配圖圖7-2圖7-2-1第八章編制工藝卡片瓶起子的沖裁工藝卡片如下表所示：（廠名）沖裁工藝卡產(chǎn)品型號零部件名稱瓶起子共頁產(chǎn)品名稱零部件型號第頁材料牌號及規(guī)格材料技術(shù)要求坯料尺寸每個坯料可制零件數(shù)毛坯重量輔助材料65Mn，4×900×150條料4×134×95045件工序號工序名稱工序內(nèi)容加工簡圖設(shè)備工藝裝備工時0下料剪板140×9501沖孔落料沖孔和落料連續(xù)落料沖孔連續(xù)模2檢驗按零件圖樣檢驗繪制日期審核日期會簽日期記處數(shù)更改文件號簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期2012·6個人總結(jié)課程設(shè)計，是徘徊于理論與實踐之間的一段旅程，是回望在課堂與課下之間的一絲脆鈴，是升華間不懂與朦朧之間的一抹陽光。通過這次課程設(shè)計，紙張上文字不再艱澀難懂，一個個的文字拼湊起來的豐滿的線條，布滿在金屬塊的表面，再配上喜悅的心情，沖出一個又一個瓶起子，旅途的風(fēng)景再多么地糟糕，心情還是愉悅的。通過這次課程設(shè)計，想到了上課時一次有一次問過老師的問題今天不再是浮云，想到了課本上許許多多未曾出現(xiàn)的新知識，今天我卻發(fā)現(xiàn)了，想到了今天能夠和同學(xué)坐在一起翻著同樣的書、討論著千奇百態(tài)的問題，那未來又算得了什么。我不敢確定我的能力提高了多少，但我能確定的是我比以前懂得了不少。我不知道我還有多少專業(yè)知識不夠了解甚至不曾了解，但我知道我今天每一點的努力都是靠近知識盡頭的一步。不足兩個禮拜，或許時間不多，卻足足能夠抵掉慵懶的一個學(xué)期。綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識，鞏固與擴充了模具制造等課程所學(xué)的內(nèi)容，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用，突出自己勞動成果的喜悅心情。等等這些益處，不再是空話。你喝著淡淡的開水，托著的水杯，它離不開模具；你正在奮筆疾書，五指握緊的筆，它離不開模具；你開懷大笑，看著播放喜劇的電腦，它更是離不開模具。我只能說，今天的你，當(dāng)然也離不開模具。模具的重要性就不言而喻了。隨著模具技術(shù)的發(fā)展，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝設(shè)備，模具設(shè)計不僅是學(xué)校機械專業(yè)最重要的課程環(huán)節(jié)，也是通過對專業(yè)知識的綜合運用，使我們這些學(xué)生對模具從設(shè)計制造的過程有個基本的掌握，為以后的工作及進一步學(xué)習(xí)深造打下了堅實的基礎(chǔ)，也成為社會中不可或缺的重要人物。在這次設(shè)計過程中，即使掌握