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1、JIU JIANG UNIVERSITY課程設(shè)計(jì)題 目 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)械與材料工程學(xué)院 專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 姓 名 朱 先 森 年 級(jí) B1152班 指導(dǎo)教師 謝 玉 敏 2013 年 4 月目 錄前言第一章 概論1第二章 “墊片”零件沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)22.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及任務(wù)22.2 工件的工藝性分析32.3 沖壓工藝方案的確定32.3.1 基本工序32.3.2 工序數(shù)量及順序32.3.3 模具類型的選擇32.4 排樣方式的設(shè)計(jì)和確定42.5 沖裁力工藝力計(jì)算62.5.1 沖裁力的計(jì)算62.5.2 卸料力、推件力和頂件力72.5.3設(shè)備的選擇72.6 模具壓力中心的計(jì)算7

2、2.7 工作零件刃口尺寸的計(jì)算82.8 凸模和凹模的設(shè)計(jì)92.8.1 落料凸模92.8.2 沖孔凸模102.8.3凹模112.9 定位零件的設(shè)計(jì)112.9.1 卸料橡膠的設(shè)計(jì)112.10 模具總體設(shè)計(jì)122.10.1 定位方式的選擇122.10.2 卸料、出件方式的選擇132.10.3 導(dǎo)向方式的選擇132.11 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)132.11.1 定位零件的設(shè)計(jì)132.11.2 卸料板部件的設(shè)計(jì)142.12 模架及其他零部件設(shè)計(jì) 142.13 沖壓設(shè)備142.13.1 模架的選擇142.13.2 模柄的選擇162.14 模具總裝圖162.15 模具工作的過程182.16 模具的安裝、調(diào)整和

3、安全措施18總結(jié)20參考文獻(xiàn)21第一章 概述冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高，操作方便。它與其他加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，如機(jī)械、航空、汽車、電子、輕工、儀表和家電等工業(yè)部門生產(chǎn)中的應(yīng)用。沖壓工藝有生產(chǎn)率高、產(chǎn)品一致性好、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今的制造業(yè)中，模具設(shè)計(jì)制造業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。冷沖模設(shè)計(jì)制造在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造中占有半數(shù)以上的產(chǎn)值。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。塑料成型同樣在工業(yè)化生產(chǎn)的今天占有

4、很大的比重，塑料具有密度小、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、絕緣性能好、介電損耗低、化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，因此工業(yè)上很多制品需要用塑料成型。成型塑料制件的機(jī)械稱注塑模，在設(shè)計(jì)注塑模的過程中必須充分考慮到制件的形狀、大小、壁厚等因素來設(shè)計(jì)各個(gè)相對(duì)應(yīng)的部分?？傊?，注塑模的設(shè)計(jì)需要相當(dāng)?shù)募?xì)心，只有了解了整個(gè)設(shè)計(jì)過程才真正的算是個(gè)設(shè)計(jì)型人才。第二章 “墊片”零件沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)：見產(chǎn)品圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)：完成該產(chǎn)品的沖壓工藝方案、設(shè)計(jì)說明書、模具裝配圖及工作零件圖。三、設(shè)計(jì)工作量 1、制訂沖壓工藝方案 2、模具總裝圖1張，凸模及凹模零件圖2張 3、設(shè)計(jì)說明書1份，20頁左右四

5、、設(shè)計(jì)要求 1、圖紙用CAD繪制并交紙質(zhì)圖及電子檔 2、本任務(wù)書應(yīng)與說明書、圖紙一同裝訂成冊(cè)，并加封面，裝入資料袋中，否則不接收 3、設(shè)計(jì)必須認(rèn)真仔細(xì)，允許討論，但嚴(yán)禁抄襲、復(fù)制或復(fù)印。圖2-1 墊片名稱：墊片批量：大批量材料：10號(hào)鋼厚度：1mm2.2 工件的工藝性分析這個(gè)零件的工序有沖孔和落料兩個(gè)工步，材料為10號(hào)鋼，此工件結(jié)構(gòu)較為簡單，需要沖兩個(gè)直徑分別為17mm和20mm的孔，孔與孔之間的距離為27.5 mm并滿足的公差，查表可以得到它的公差等級(jí)為IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通精度較低，用簡單的沖裁就可以滿足零件的要求。2.3 沖壓工藝方案的確定2.3.1 基本工序 根據(jù)制件的工藝性分

6、析，其工序包括落料和沖孔兩個(gè)基本的工序。2.3.2 工序數(shù)量及順序 可以按落料和沖孔兩個(gè)基本工序先后進(jìn)行組合沖裁，采用如下的三種工藝方案： （1）落料沖孔 單工序沖裁模 （2）落料沖孔 復(fù)合沖裁模 （3）沖孔落料 級(jí)進(jìn)沖裁模對(duì)分析三個(gè)方案進(jìn)行分析，方案一是單工序沖壓，它的結(jié)構(gòu)簡單，需要用兩道工序，兩副模具來對(duì)零件進(jìn)行加工生產(chǎn)效率較低。方案二是復(fù)合模，這種生產(chǎn)方式的生產(chǎn)力較高，可視性自動(dòng)化生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，且精度較高，生產(chǎn)成本較為昂貴，且適合少量零件生產(chǎn)。方案三是級(jí)進(jìn)方式，生產(chǎn)效率較高，需要模具、壓力機(jī)和操作人員較少，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，同時(shí)，需要零件形狀簡單、尺寸較小且適合大批量生產(chǎn)。綜上所述，采

7、用第三種級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)方式來進(jìn)行沖裁零件。因?yàn)榉桨敢坏纳a(chǎn)效率較低，且需要兩副模具來進(jìn)行操作，成本較高，工序太多，不適合此零件。方案二則由于效率不高，成本昂貴而不選擇。只有級(jí)進(jìn)模可以符合零件的要求：大批量生產(chǎn)，且效率較高，精度也較高，價(jià)格不是特別昂貴，合工件的技術(shù)要求。所以方案三較為合適，我們?cè)谟梅桨溉M(jìn)行制作。2.3.3 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。2.4 排樣方式的設(shè)計(jì)和確定此零件為簡單的模具，分析可得應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有下圖所示三種。沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料搭邊值分別為0.8mm，1.0mm。比較排樣一、排樣

8、二和排樣三，所以應(yīng)采用圖。現(xiàn)計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率，看哪種排樣的利用率最高。（1）采用直排橫放產(chǎn)品的方式，計(jì)算可得材料的面積為A=1545.95、B=40.8mm、h=66.5mm，得到材料的利用率為：排樣如圖2-2所示：圖2-2橫排樣（2）采用直排豎放產(chǎn)品的方式，產(chǎn)品排樣如下圖所示，計(jì)算可得材料的面積為A=1545.95、B=42mm、h=65.3mm，得到材料的利用率為：排樣如圖2-3所示：圖2-3豎排樣(3) 此種排樣方式由于采用復(fù)合模沖裁，與本次沖裁的方式較為復(fù)雜，且生產(chǎn)產(chǎn)品的成本較高產(chǎn)品排樣如下圖2-4所示，所以不采用此種排樣方式： 圖2-4橫排樣比較以上三種裁剪方法，應(yīng)采用第一

9、種橫放產(chǎn)品的沖裁方式，即沖裁為寬64.5mm的零件。其具體排樣如下圖2-5所示。圖2-52.5 沖裁力工藝力計(jì)算2.5.1 沖裁力的計(jì)算此時(shí)沖裁件的周長為L=172.53mm，材料的厚度為t=1mm，查表沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-20可得，10號(hào)鋼的抗剪強(qiáng)度為MPa，可取值為，可知理論沖裁力基本計(jì)算公式為：=考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增加，所以應(yīng)選取:F=1.3281300N=N2.5.1卸料力、推件力和頂件力 由于模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，查表指導(dǎo)書2-20得=0.04，=0.05，以所需卸料力和推件力為 卸料力=F=0.04112.14KN=4.4856K

10、Nb 推件力=nF=20.05112.14KN11.214KNc 總沖裁力：則零件所需的總沖壓力為：=F+=(112.14+4.4856+11.214)KN=127.8396KN2.5.2 設(shè)備的初步選擇由于選用的沖壓設(shè)備標(biāo)稱壓力必須大于所沖裁的總沖裁工藝力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的總沖裁力。故初步選擇沖壓設(shè)備為J2325開式雙柱可傾壓力機(jī)。2.6 模具壓力中心的計(jì)算則可按比例畫出沖裁輪廓線如圖2-6所示：圖2-6 模具壓力中心（2） 用下列公式計(jì)算求沖模壓力中心的坐標(biāo)值的值：有圖可查得和各部分的重心位置的坐標(biāo)值模具壓力中心的位置在坐標(biāo)中（25,27.5）的位置上。2.7 工作零件

11、刃口尺寸的計(jì)算 考慮到零件形狀的特點(diǎn)，所以選擇刃口尺寸計(jì)算采用方法可以采用分別加工法來對(duì)刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算。2.7.1 落料件刃口尺寸的基本計(jì)算公式為 =（X） =()=(X) 零件圖的尺寸為R17mm，R20mm，可查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)3-4得凸、凹模最小間隙為=0.100mm，最大間隙為=0.014mm，查表沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)書中的表3-5得，落料R20，R17制造公差為=0.02mm，=0.030mm，將以上各值代入：+-校驗(yàn)是否成立，經(jīng)校驗(yàn)，凸、凹模不能滿足不等式，所以可按上式調(diào)整如下： 得：=0.4（-）=0.016mm =0.6（-）=0.024mm（1）將零件的凸模R17的尺寸

12、代入公式得： =（X）=（17-0.50.62）mm=mm =()=（16.69-0.100）mm=16.59mm將零件的凸模R20的尺寸代入公式得： =（X）=（20-0.50.62）mm=19.69mm=()=（19.69-0.100）mm=19.59mm（2）沖孔基本公式為：=（+X）=（+X+）尺寸mm，mm查互換性測量技術(shù)可得其凸模制造公差=0.020mm，凹模制造公差=0.025mm。且的公差值為0.43mm，公差值為0.52mm，經(jīng)驗(yàn)算，滿足不等式,因此尺寸可調(diào)整得： =0.4（-）=0.016mm =0.6（-）=0.024mm 將的值代入的圓中代入公式：=（+X）=（17+0

13、.5=17.215mm=（+）=（17.215+0.100）mm=17.315mm =（+X）=（20-0.5=20.260mm=（+）=（20.260+0.100）mm=20.360mm（3） 中心距：兩個(gè)孔之間的距離為：2.8 凸模和凹模的設(shè)計(jì)2.8.1 落料凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工。將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式， 2個(gè)M10的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按?？傞L可按公式計(jì)算：L=+h=14+14+1+20=50mm落料凸模結(jié)構(gòu)如下圖2-7所示:圖2-7 凸模 2.8.2 沖孔凸模 因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)沖孔凸模采用臺(tái)階式，加工簡單，便于裝備與更換。沖孔凸模結(jié)

14、構(gòu)如下圖2-8所示。 圖2-6 凸模2.8.3 凹模 凹模采用整體凹模，安排凹模具在模架上的位置時(shí)。要根據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄范圍內(nèi)，查冷沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得其輪廓尺寸可按公式計(jì)算出凹模的相關(guān)尺寸： 凹模厚度H=Kb=0.360=18，為了方便橡膠安裝，取H=25 凹模壁厚c=（）H=mm，凹模壁厚可取c=35mm 凹模寬度B=b+2c=66.5+235=136.5mm，取B=140mm。 凹模長度 L取120mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為14012025mm，凹模圖如下圖所示：圖2-7 凹模2.9 定位零件的設(shè)計(jì)2.9.1 卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)及計(jì)算，選用的4塊橡膠

15、板的厚度最好保持相同的高度和大小，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)功產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查到相關(guān)的公式和數(shù)據(jù)，h為凸模具具凹進(jìn)卸料板的高度1mm，為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm，為凸模修磨量取5mm，取為的25%，選用4個(gè)圓筒橡膠。1. 卸料板工作行程h =4mm2. 橡膠工作行程=9mm3. 橡膠自由高度=4=36mm4. 橡膠的預(yù)壓縮量=15%=5.4mm5. 每個(gè)橡膠承受的載荷=1120N6. 校核橡膠自由高度0.51.5，高度滿足零件卸料的要求。7. 橡膠的安裝高度=-=30.6mm2.10 模具總體設(shè)計(jì)2.10.1 定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料

16、的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一個(gè)零件的沖裁的沖壓位置可由活動(dòng)擋料銷定距。采用直徑為的固定檔料銷釘。圖形如下圖所示：圖2-8 擋料銷釘2.10.2 卸料、出件方式的選擇由于零件的料厚為1mm，是一個(gè)較為薄的產(chǎn)品，卸料力不需要太大，故可采用彈性卸料，可在凸模上安裝一些橡膠即可完成卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用向下推出制件，如此操作較為簡單，且很容易完成所需操作。2.10.3 導(dǎo)向方式的選擇按照零件的大致形狀，可選用對(duì)稱的模架，并且為了提高生產(chǎn)效率和操作方便，模具的安裝和拆卸，此級(jí)進(jìn)?？刹捎弥虚g導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。2.11主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)

17、計(jì)2.11.1 定位零件的設(shè)計(jì)落料凸模下部設(shè)置導(dǎo)料板，用工件直徑10mm的螺釘將其固定。并采用定位銷來使其導(dǎo)正，確保其能夠正確的進(jìn)行沖裁。(1) 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間間隙取1mm，如此即可確定導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板厚度取5mm，用螺釘固定在凹模上。導(dǎo)料板上有活動(dòng)擋料銷凹槽。2.11.2 卸料板部件的設(shè)計(jì) (1) 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，成凸臺(tái)狀，板材上有與凸模相配合的孔。(2) 卸料螺釘?shù)倪x擇卸料板上設(shè)置4個(gè)螺釘，直徑為8mm，螺紋部分為M64。2.12 模架及其他零部件設(shè)計(jì) 該模具采用中間導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱分別為210和，導(dǎo)套

18、分別為和。上模座厚度取30mm，上墊板厚度取20mm，固定板取30mm，下模座厚度取45mm，那么該模具的閉合高度，根據(jù)公式：式中：為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，可以取，L為凸模長度，L=50mm，H為凹模厚度，H=25mm可得該模具的閉合高度取值為220H270mm。2.13 沖壓設(shè)備的選定通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足要求。其只要參數(shù)如下：公稱壓力：250KN最大閉合高度：270mm最大裝模高度：200mm工作臺(tái)尺寸（厚度直徑）：50200mm模柄孔尺寸：4570mm2.13.1 模架的選擇可見該模具閉合高度小于所選設(shè)備為J23-25的最大裝模高度（270mm），可以使用

19、。模架圖如2-9所示：圖2-9 模架2.13.2 模柄的選擇此零件模具為小型模具可采用壓入式模柄（GB2862.1-81），模柄采用過渡配合配合尺寸為或者，將模柄壓入上模座，加有騎縫銷防止轉(zhuǎn)動(dòng)，易于保證與上模座的垂直度要求。如圖所示：圖2-10 模柄圖2.14 模具總裝圖 綜上所述，可得如圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要有上模部分主要由上模板、墊板、3個(gè)凸模、凸模固定、板彈性卸料體及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠卸料體為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板等組成。沖孔廢料和產(chǎn)品均由凹模上的孔直接漏出。 條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷13作為粗定距、在落料凸模上安裝2個(gè)定位銷，利用條料上

20、落料后的孔來起導(dǎo)正作用對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)正，用這種方式來將進(jìn)行送料。且總裝圖如圖2-11所示圖2-11 總裝圖1.模架 2. 凹模3.導(dǎo)料板4.定位銷釘5. 矩形卸料板6 卸料螺釘 7.凸模固定板 8. 矩形墊板9彈性橡膠體 10.凸模外形 11沖孔凸模 12. 擋料銷13.承料版2.15 模具工作的過程沿導(dǎo)料板將條料送進(jìn)，并有一個(gè)擋料銷定位。打桿推動(dòng)動(dòng)上模部分下行，對(duì)條料實(shí)施沖孔。沖完孔和落料之后上?；爻?，卸料板將緊箍在凸模上的條料推下卡在凹模洞口中的廢料則后續(xù)沖裁中由凸模依次推落。沿導(dǎo)料板將條料繼續(xù)送進(jìn)，再次由擋料銷將條料擋住，凸模下行，沖孔和落料同時(shí)進(jìn)行，將上一步的沖孔和落料進(jìn)行完整，就可以制

21、得所需零件，上模回程并卸料，如此循環(huán)擋料銷定位下落料。2.16 模具的安裝、調(diào)整和安全措施 查資料書可了解到一些在壓力機(jī)上安裝、調(diào)整沖模安裝的一般注意事項(xiàng)：（1） 調(diào)整工作臺(tái)，準(zhǔn)備工具，材料圖紙，關(guān)閉壓力機(jī)電源開關(guān)。（2） 給壓力注油，和上讓壓力機(jī)空轉(zhuǎn)，觀察設(shè)備的運(yùn)行狀況。（3） 檢查壓力機(jī)上的打料裝置，應(yīng)將打料螺釘調(diào)整到最高，以免調(diào)整壓力機(jī)閉合高度是在折彎。（4） 檢查壓力機(jī)和沖模的閉合高度。（5） 沖模前，應(yīng)將上下模座和滑塊地賣弄的油污擦拭干凈，并檢查無異物?？?結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的沖壓成型模具有了深入的認(rèn)識(shí)，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，鍛煉了我實(shí)際設(shè)計(jì)的能力，對(duì)模具設(shè)計(jì)的過程有了全面的了

22、解。對(duì)各種手冊(cè)的查法有了親身的體驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了各種挫折和困難，鍛煉了我的意志。 同時(shí)，通過計(jì)算機(jī)CAD作圖，更加熟練地掌握了CAD制圖。并且對(duì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的沖模部分的壓力中心計(jì)算有了進(jìn)一步的了解，并對(duì)卸料裝置及固定裝置有了進(jìn)一步的掌握模具，作為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制件與零件，具有生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無切削加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對(duì)操作人員么有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其他加工工藝方

23、法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化特點(diǎn)。設(shè)計(jì)出正確合理的模具不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須清楚零件的加工工藝，設(shè)計(jì)出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部分作用是設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的前提，新的設(shè)計(jì)思路必然帶來新的模具結(jié)構(gòu)。同時(shí)自己也在制作的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)自己有很多的不足，希望自己在以后的學(xué)習(xí)當(dāng)中可以得到改正。參考文獻(xiàn)1 王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19992 馬朝興.沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20093 韓永杰.沖壓模具設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20084 徐新城，沖壓工藝及模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20125 李軍，互換性測量技術(shù)基礎(chǔ)，武漢；華中科技大學(xué)出版社，201127