某型號支承座沖壓工藝分析及沖裁工序模具設計-落料沖孔復合模含12張CAD圖,型號,支承,沖壓,工藝,分析,工序,模具設計,沖孔,復合,12,十二,cad 某型號支承座沖壓工藝分析及沖裁工序模具設計 摘 要 現(xiàn)代工業(yè)當中，需要各種產業(yè)技術支撐，模具就是其中一種新型的產業(yè)技術，為工業(yè)快速發(fā)展做出巨大貢獻，也為經濟發(fā)展奠定了基礎。模具技術是為一種衡量國家制造水平的重要因素，經過長期技術發(fā)展，如今用于各個領域中，特別是電子電器、汽車生產等方面，幾乎都離開模具技術。國內模具技術也是不斷成熟，能夠滿足國內企業(yè)生產需求，并且可以滿足出口加工要求，我國已經是屬于全球模具制造大國，相信在不久的將來，我們在模具制造領域也可以實現(xiàn)高端高精度模具的批量生產加工，引領全球模具技術發(fā)展。 本次設計的是支承座沖裁模具，為大批量加工要求，需要對本次零件做出工藝分析以及材料測繪，確定工序和工藝方案，計算成型零件的尺寸以及模具刃口尺寸，搭邊數(shù)值，合理計算材料利用率，確保模具生產經濟性要求，同時還要計算沖裁力數(shù)值，合理選用沖壓機，最終完成圖紙要求。 關鍵詞：沖裁模具；支承座；利用率；經濟性 ABSTRACT In the modern industry, all kinds of industrial technology support are needed, mould is one of the new industrial technology, which makes great contribution to the rapid development of industry lays the foundation for economic development. Mold technology is an important factor in measuring a country's level of manufacturing, after a long period of technological development, now used in various fields, especially electronic appliances, automobile production, almost all left the mold technology. Domestic mold technology is also constantly mature, can meet the production needs of domestic enterprises, and can meet the requirements of export processing, China is already a global mold manufacturing power, I believe in the near future, we in the mold manufacturing field can also achieve high-end high-precision mold mass production and processing, leading the development of global mold technology. This design is the support seat blanking die, for mass processing requirements, need to make process analysis and material mapping of this part, determine the process and process plan, calculate the size of molding parts and die cutting edge size, lap value, reasonable calculation of material utilization, ensure the economic requirements of die production, but also calculate blanking force value, reasonable selection of stamping machine, the final completion of drawing requirements. Key words: Blanking die; Support seat; Utilization rate and economy 目 錄 第一章 緒 論 1 1.1 模具概述與重要性 1 1.2 國內外模具發(fā)展分析 1 1.3 題目研究內容 1 第二章 沖壓件工藝分析及計算 3 2.1零件測繪分析 3 2.2 工藝方案和模具形式確定 3 2.3展開尺寸的計算 3 第三章 排樣設計及材料利用率計算 4 3.1 排樣方式 4 3.2 橫裁 4 3.3 縱裁 5 第四章 模具沖裁力計算與壓力機選擇 7 4.1 沖壓力 7 4.2 壓力中心的計算 7 4.3 壓力機初選 9 4.4 凸、凹模刃口尺寸計算 10 第五章 模具結構總體設計 13 5.1 定位裝置 13 5.2 卸料、推件、頂件裝置 13 5.3 導向裝置 14 5.4 凹模外形尺寸設計 15 5.4 選擇模架 16 第六章 模具主要零件設計 18 6.1凹模結構設計 18 6.2沖孔凸模 19 6.2凸模固定板 20 6.3凸凹模 21 6.4 卸料板 22 6.5模柄 23 第七章 模具的總裝配 25 模具裝配圖： 25 結束語 27 致 謝 28 參考文獻 29 第一章 緒 論 1.1 模具概述與重要性 模具是現(xiàn)代工業(yè)當中的技術裝備，為社會進步以及人類文明發(fā)展做出了巨大貢獻，特別是對于經濟建設來說，模具技術的支撐是非常必要的。模具作為一種工藝產業(yè)，主要是可以實現(xiàn)產品的成型加工，有比較好的經濟性，實現(xiàn)產品的高效率大批量生產要求，特別是一些外形結構復雜的產品，模具加工是首選的工業(yè)方案。模具的使用范圍比較廣，涉及到的領域有重型工業(yè)，比如航天軍工，汽車制造，船舶工藝等這些關鍵產業(yè)，并且在日用品和建材管道生產中，也需要依靠模具技術。在現(xiàn)在的全球經濟發(fā)展大環(huán)境下，各種工業(yè)產品更新的速度比較快，各種設備的更新?lián)Q代下，需要用到的產品需求量比較大，這個過程中，模具的重要性就尤為突出，以后的模具市場也會更好，模具行業(yè)技術人員的需求缺口也比較大。隨著模具技術的進步以及工業(yè)發(fā)展，以后的模具發(fā)展趨勢主要是高端高精度模具，會成為未來的市場主導。 1.2 國內外模具發(fā)展分析 如今在模具技術發(fā)展方面，技術最為先進的有日本，美國，韓國，德國等。美國屬于模具出口大國，工業(yè)基礎比較好，大部分模具企業(yè)是以中小型規(guī)模為主，其中少于50人的企業(yè)就占據(jù)了60%以上，模具從業(yè)人員的綜合素質比較高，能夠熟悉模具的相關制造工藝等。日本在模具技術方面為僅次于美國的生產大國，其中多偏向于中小型模具出口加工，在高精度模具制造領域也長期占據(jù)主導地位。德國企業(yè)屬于老牌的工業(yè)國家，德國制造也是公認的高品質標識，也是模具出口大國，企業(yè)也偏向于中小型單位，個人產值比較高。 我國在模具技術發(fā)展的過程中，盡管基礎比較差，但是發(fā)展的時間短，成長比較迅速。真正的發(fā)展起步時間在80年代，早期的基礎可以說為零，沒有獨立自主的模具研發(fā)技術，因此大部分企業(yè)在早期只能通過高價進口國外技術和設備。市場開放以后，各種產品的需求量在成倍提高，國家對于模具發(fā)展提供了各種政策鼓勵和支持。經過了將近半個世紀的技術追趕，如今國內的模具技術也是比較成熟，能夠完全滿足國內對于中端模具的使用要求，以及部分高端模具的生產，還可以實現(xiàn)模具出口加工。并且我們國家現(xiàn)在也是模具出口大國，相信在不久的以后，我國的模具必然能夠領銜全球工業(yè)發(fā)展。 1.3 題目研究內容 本次所承擔的課題任務圖如下： 圖1-1 零件3維圖 圖1-2 零件2維圖 此次任務書要求完成： 1.對零件進行測繪，并完成圖紙設計,自定材料。 2.完成一套沖裁模具的設計，通過CAD繪制模具裝配與零件圖。 3.完成說明書的寫作要求。 該支承座零件涉及的工序較多，有落料、沖孔、Z形彎曲、翻孔等，本說明書是關于落料、沖孔兩道工序的設計。 本次設計我將《沖壓工藝與模具設計》、《最新沖壓新工藝新技術及模具設計實用手冊》、《實用沖壓模具設計手冊》作為主要的參考資料，本說明書中的所有數(shù)據(jù)均來自這些手冊。 第二章 沖壓件工藝分析及計算 2.1零件測繪分析 該工件是支承座零件，厚度為1.0mm，形狀不規(guī)則，要求能夠大批量生產。材料定為Q235A，為普通碳素鋼。根據(jù)手冊可知其塑性好，焊接性好，適合沖裁。 Q235A的抗拉強度σb=380-470MPa，抗剪強度τ=310-380MPa，延伸率不小于21%。 零件的公差是自由公差，尺寸精度為IT14，模具精度IT12，采用普通沖裁。 2.2 工藝方案和模具形式確定 設計落料（外形）、沖孔（三個大圓孔+一個異形孔）為第一道工序，采用落料沖孔采用復合模，此種模具結構簡單，同時還可以滿足大批量加工要求，效率好，精度高。 由于支承座零件形狀不規(guī)則，產生的廢料較多，從生產效率和安全問題來看，應該選取倒裝式復合模。 2.3展開尺寸的計算 本次零件厚度,彎曲半徑,因此，屬于彎曲現(xiàn)象不嚴重的情況，這種的彎曲件的毛坯長度可以根據(jù)中性層體積不變進行計算： 因此計算中性層尺寸如下： 公式：——直邊跟圓弧長度和 長度計算尺寸：L=159mm，寬度尺寸計算：B=140mm，展開圖如下： 圖2-1 工件展開圖 第三章 排樣設計及材料利用率計算 3.1 排樣方式 分析零件形狀，由于零件是不規(guī)則形狀，應采用單直排排樣，排樣方式有下圖兩種： A.縱排 B.橫排 圖3-1 排樣方式示意圖 零件厚度t=1.0m，查文獻4表3-3，確定工件間搭邊值a1=1.5mm, 側搭邊值a=2.0mm。查文獻7表2-4-68，選擇板料規(guī)格2000mm×1000mm。 沖壓件面積（包括沖出小孔）。 3.2 橫裁 1.送料步距和條料寬度 （1）送料步距： S1=159+1.5=160.5mm 式中： D--平行于送料方向的沖裁寬度，mm； （2）條料寬度：無側壓裝置 式中：B--條料的寬度，mm； --沖裁件垂直于送料方向最大尺寸，mm； a- -側搭邊值，mm； Δ--條料寬度的單向極限偏差，mm； 查文獻4表3-4、表3-5得：Δ=0.7, e=0.6，因此。 （3）材料利用率 一個步距內的材料利用率： 式中 F——一個步距內沖壓件面積； n——一個步距內沖壓件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； S——步距（mm）； 條料數(shù)：，可裁13條 每條件數(shù)：，可裁6件 板料可沖總件數(shù)：件 板料利用率： 3.3 縱裁 1.送料步距和條料寬度 （1）送料步距： S2=140+1.5=141.5mm 式中： D--平行于送料方向的沖裁寬度，mm； （2）條料寬度：無側壓裝置 式中：B--條料的寬度，mm； --沖裁件垂直于送料方向最大尺寸，mm； a--側搭邊值，mm； Δ--條料寬度的單向極限偏差，mm； 查文獻4表3-4、表3-5得：Δ=0.7, e=0.6，因此。 2.材料利用率 一個步距內的材料利用率： 式中 F——一個步距內沖壓件面積； n——一個步距內沖壓件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； S——步距（mm）； 條料數(shù)：，可裁12條 每條件數(shù)：，可裁7件 板料可沖總件數(shù)：件 板材利用率： 比較兩種排樣方式，第二種的利用率更高，故采用縱排裁剪的方式， 排樣圖如下： 圖3-2 排樣圖 第四章 模具沖裁力計算與壓力機選擇 4.1 沖壓力 沖壓力為沖裁當沖壓力、卸料力、推件力與頂件力、彎曲力、卸料力總稱。 平刃口沖壓力計算： 1、落料力計算： 式中：F——沖壓力（N）； L——沖壓件落料沖孔周邊長度（mm）；693.2 τ——材料抗剪強度（MPa）；310-380MPa δ——材料厚度(mm)；1 K——系數(shù)，通常K=1.3； 2、沖孔力計算： 查文獻4表3-8，得卸料力和頂件力： 式中：F——沖壓力； ——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)； 綜上所述，總的沖壓力為 4.2 壓力中心的計算 落料沖孔模，采用解析法求壓力中心，產品外形落料形狀不規(guī)則，無法詳細計算，所以只能按對稱件計算，求YG，XG F1——沖孔力 ，得F1=31.023KN F2——沖孔力 ，得F2=31.023KN F3——沖孔力 ，得F3=31.023KN F4——沖孔力 ，得F4=99.783KN F5——落料力 ，得F5=342.441KN X1——F1到Y軸的力臂 X1=1.5 Y1——F1到X軸的力臂 Y1=-64 X2——F2到Y軸的力臂 X2=0 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=64 X3——F3到Y軸的力臂 X3=-60.5 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=-64 X4——F4到Y軸的力臂 X4=-26.5 Y4——F4到X軸的力臂 Y4=2 X5——F5到Y軸的力臂 X5=0 Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0 根據(jù)合力距定理： YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=-8 XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=-3 通過計算可知本次模具壓力中心是（-3，-8）。 則壓力中心圖如下： 圖4-1 壓力中心示意圖 4.3 壓力機初選 壓力機是沖裁模具當中的主要動力設備，合理選取壓力機確保模具的經濟性要求，并且保證模具的工作可靠性，結合沖壓力數(shù)值以及模具外形尺寸，閉合高度等數(shù)值，確保F公稱≥F總。 本次落料沖孔模根據(jù)計算初步選取的為J23-63壓力機。 查手冊得，得壓力機的參數(shù)如下表： 表4-1 J23-63壓力機基本參數(shù) 公稱壓力/KN 630 墊板尺寸/mm 滑塊行程/mm 120 厚度80 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 50 模柄孔尺寸/mm 直徑50 深度80 最大裝模高度/mm 270 滑塊底面積尺寸/mm 前后380 封閉高度調節(jié)量/mm 80 左右450 滑塊中心線至床身距離/mm 450 床身最大可傾角 30° 立柱距離/mm 350 工作臺尺寸/mm 前后450 左右630 4.4 凸、凹模刃口尺寸計算 考慮到刃口尺寸計算的原則： 1.落料當中，需要以凹模尺寸為基準，并且要分析凹模在長期沖裁過程中造成尺寸磨損變大，因此需要盡量在滿足公差范圍內取小。 2.沖孔工序中，需要以凸模尺寸為基準，并且要里面長期工作中，凸模因為磨損造成磨損變小，所以需要選取在工件孔尺寸公差范圍取大值。 根據(jù)文獻7表2-6-1，查得落料凹模，凸模尺寸按下列公式計算： 落料凹模： 落料凸模： 式中： ——分別為落料凹、凸模的刃口尺寸； ——為落料件外形的最大極限尺寸； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常?。? δp——刃口中心距對稱偏差，通常取； Zmin——最小沖裁間隙（mm）；取 X——磨損系數(shù)，查表取X=0.5 落料凹模尺寸： ； ； ； ； ； ； ； 落料凸模尺寸： ； ； ； ； ； ； 沖孔凸、凹模尺寸按下列公式計算： 沖孔時凸模： 沖孔時凹模： 式中： ——分別為沖孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常??； δp——刃口中心距對稱偏差，通常??； Zmin——最小沖裁間隙（mm）；查表得。 沖孔凸模尺寸： ； ； ； ； ； 沖孔凹模尺寸： ； ； ； ； ； 孔中心距尺寸計算mm，mm。 第五章 模具結構總體設計 5.1 定位裝置 因為是倒裝復合模，縱向定位采用彈頂式導料銷，橫向定位采用活動擋料銷。 擋料銷結構如圖5-1。 圖5-1 彈簧彈頂擋料銷 1-彈性卸料板 2-活動擋料銷 3-彈簧 4-凸凹模固定板 5.2 卸料、推件裝置 5.2.1卸料裝置 倒裝復合模常采用彈性卸料裝置，安裝在下模上。結構如下圖： 圖5-2 彈性卸料裝置 1- 卸料板 2-卸料螺釘 3-彈性元件 4-凸凹模固定板 5-下模座 6-導料銷 7-凸凹模 5.2.2推件裝置 采用剛性推件裝置，結構如下圖： 圖5-3 剛性推件裝置 1- 打桿 2-推板 3-連接推桿 4-推件塊 5.3 導向裝置 采用滑動導柱導套式導向裝置，H7/h6配合，結構如下圖： 圖5-4 導柱導套滑動導向類型 1-上模座 2-導套 3-導柱 4-下模座 5.4 凹模外形尺寸設計 1、凸模，沖頭，凹模材料，由于尺寸一般，所以設計成整體式矩形凹模，材料為T10A。 2、查文獻2，得凹模厚度：(mm) 式中：b1——垂直于送料方向的凹模型孔壁間的的最大距離（mm）； K——由b1和材料厚度決定的凹模厚度系數(shù)，查表得K=0.15-0.2； 凹模寬度：（mm） 凹模長度：L=L1+2（mm） 式中：L1——送料方向的凹模型孔壁間的的最大距離（mm）； ——送料方向的凹模型孔壁與凹模邊緣的最小距離，查表得mm； 分析凹模上要裝螺釘以及凹模內部的外形，因此本次凹模尺寸為L=250mm，B=250mm，H=45mm。 凹模材料選T10A，淬火硬度60-64HRC。 5.4 選擇模架 本次為中小模具，因此模架選取標準模架即可。依據(jù)凹模周界尺寸L×B=260×250mm，閉合高度h=236mm，本次落料沖孔模選則GB/T 2851-2008后側導柱模架。 模具規(guī)格尺寸如下表： 表5-1 標準模架規(guī)格尺寸 模架 GB/T 2851-2008 250×250×210~255 上模座 GB/T 2851.1-2008 25×250×50 下模座 GB/T 2851.2-2008 250×250×66 導柱 GB/T 2861.1-2008 35×200 導套 GB/T 2861.3-2008 35×125×48 上、下模板結構圖如下： 圖5-1 上模座 圖5-2 下模座 第六章 模具主要零件設計 6.1凹模結構設計 凹模的固定方式有四種，如圖6-1： 圖6-1 凹模固定方式 本次采用圖6-1（b）形式的固定方法，凹模與固定板采用H7/m6配合。 結構如下圖： 圖6-2 凹模 6.2沖孔凸模 凸模材料選T10A，淬火硬度達到60-64HRC。 圓形凸模設計成臺階外形，跟固定板是H7/m6過渡配合。 異形凸模為方便線切割，設計成直通式，采用螺釘緊定法固定，如圖6-3。 凸模長度計算公式：L=h1+h2+h3+A 式中：h1--凸模固定板高度；30 h2--卸料板厚度；25 t--材料厚度；1 A--增加長度；取7 所以L=30+25+1+7=63mm，圓孔凸模結構如圖6-4。 圖6-3 異形凸模 圖6-4 圓孔凸模 6.2凸模固定板 選擇JB/T7643.2-200矩形固定板，材料采用Q235，取固定板的厚度為30mm。 固定板與凸模采用銷釘配合（H7/m6），浮動凸模與固定板之間的配合，采用間隙配合。 凸模固定板結構如圖： 圖6-5 凸模固定板 6.3凸凹模 凸凹模材料選T10A，熱處理硬度達到60-64HRC。 壁厚校核：查手冊得，材料厚度1mm，凸凹模最小壁厚5mm，符號倒裝復合模的最小壁厚要求。 結構如下圖： 圖6-6 凸凹模 6.4 卸料板 本設計采用彈性卸料裝置，考慮到卸料板裝有擋料銷和導料銷，取板厚為20mm。 結構如下圖： 圖6-7 卸料板 6.5模柄 根據(jù)J23-63型號壓力機的模柄孔尺寸，選擇JB/T 7646.3-2008凸緣模柄。 結構如下圖： 圖6-8 模柄 第七章 模具的總裝配 模具的裝配要求以及工作要求，裝配順序為先裝上模，然后裝下模，并且在裝配的過程要調整間隙，之后進行試沖、直到試沖出合格產品為止。 模具的裝配圖有如下過程： 1、確定裝配基準件 以落料模為例，落料模要把凸模當做基準件，因此先確定凸模位于上模板的位置，相應的安裝凸模等部件，并且找正凸模位于上模板的位置，通過固定板把凸模組件跟上模板固定，在上模板上畫出彎曲孔先，之后對上模板的其他部件進行安裝固定。 2、安裝下模部分 對下模的組件尺寸做出檢查，確定各部件都達到裝配技術要求，對下模進行安裝固定，并且需要對沖裁間隙進行調整，最后把下模的各部件都安裝到下模座。 3、自檢，對整體裝配好的模具進行檢查。 4、檢驗，對各部分進行檢驗，是否滿足試沖條件。 6、試沖，直到試沖出滿足要求的合格產品。 模具裝配圖如下： 圖7-1 落料沖孔復合模裝配圖 結束語 整個設計做下來，感覺需要考慮的知識點比較多，并且要做的內容也相對較多。在開始設計之前，我查閱了很多資料，特別是有關沖裁模具的書本上案例。學習了關于模具設計的過程以及設計需要注意的地方，這些都為本次設計順利進行奠定了基礎。在本次設計當中，需要把平時模具相關的知識都運用到，比如一些關于互換性的知識，對零件測繪、分析，以及模具方案對比和確定，對模具的主要零部件做出尺寸計算，同時還要對沖裁力做出計算，合理選用沖壓設備等。在這些確定好以后，最終通過圖紙的形式畫出模具的裝配以及非標零件圖，且完成整體的說明書寫作。在這段時間的設計當中，我遇到很多難點和困擾，這些疑惑經過老師的指導，也都順利解決了。最后的階段，還對本次設計做出格式整理以及一些錯誤的地方做出修改和補充以便最終能達到畢業(yè)設計的標準要求。本次設計對我來說，是大學模具知識的一個系統(tǒng)檢測，也是一個很好的鍛煉以及知識鞏固的過程，能夠從中學到很多相關的知識，并且提升自己的動手能力和分析跟解決問題的能力，同時也熟練掌握CAD軟件的畫圖技巧和快捷鍵的使用，大幅度提升了畫圖的速度，這些都是以后工作必備的要求，為將來打下了很好的鋪墊！ 致 謝 幾個月的畢業(yè)設計時間非?？?，以往沒有這種感覺，尤其是在全身心投入去做一件事的時候，總感覺時間特別短，生活也非常充實，這就是知識的力量。畢業(yè)設計也是我們大學生活的最后一個階段，很好檢驗這幾年大學的知識把握程度。整個設計階段，運用到很多大學的課本知識，尤其是沖壓模具及制造工藝以及材料成型技術等方面，全程做下來，學到很多，并且在自己做出來的圖紙得到肯定的時候，我感覺很滿足。畢業(yè)設計能順利完成，在此非常感謝指導老師對我的指導。在開題階段，老師給了我很多寶貴的意見，指導我去做開題以及明確設計方向和要求；在設計階段，碰到不少問題，老師也都給我們耐心指導，并且也嚴格要求我們，感謝老師的無私奉獻以及耐心幫忙，才讓我這么順利完成。同時也特別感謝我們的學校，學校是我們大學中學習跟生活的家園，有了這么好的學習環(huán)境，才能讓我們在此快樂成長，并且在此學到做人做事的道理，也感謝這些年的授課老師們，你們把自己畢生知識傳授給我們，讓我們掌握了工作技能和專業(yè)知識，這些都是我們以后的工作基礎。也謝謝這些年的同學們，這些年跟你們一起學習生活時光，特別開心，從你們身上學到了很多為人處世的本領，在碰到難題的時候，也有你們的關懷和幫助，分別在即，未來的路很長，希望你們都工作順利，實現(xiàn)自己的人生理想。 參考文獻 [1]鄧世謙.異形凸模的固定方法[J].模具工業(yè)，1999（5）：24-25. 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