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XXXX大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
題 目 過(guò)橋片沖孔模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生
系 別 機(jī) 電 工 程 系
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 材料成型及控制工程
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
前 言
由于模具技術(shù)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造已成為機(jī)械行業(yè)中一個(gè)大的分枝。從事模具行業(yè)工作的專(zhuān)業(yè)人才也越來(lái)越多，模具也傾向標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模具的諸多零件已經(jīng)具有互換性，模具的設(shè)計(jì)周期越來(lái)越短，因此模具已經(jīng)成為提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段。模具已成為各種產(chǎn)品不可缺少的工藝設(shè)備。
本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容是：過(guò)橋片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的目的不僅是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固和總結(jié)，而且是大學(xué)期間重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它能綜合培養(yǎng)查資料的能力、畫(huà)圖能力、獨(dú)立分析能力、向老師、同學(xué)學(xué)習(xí)的能力。課程設(shè)計(jì)作為對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次綜合檢測(cè)，為以后參加工作也將奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本次重點(diǎn)設(shè)計(jì)的是一副沖孔復(fù)合模。這次設(shè)計(jì)是在老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下進(jìn)行的，是在對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本等因素進(jìn)行了全面的仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和水平有限，因此很難避免在設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在不合理之處，望各位老師多多批評(píng)指正。
本論文是在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。老師那嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，淵博的知識(shí)為我們樹(shù)立了榜樣，在此向她表示衷心的感謝！
在論文的設(shè)計(jì)和寫(xiě)作過(guò)程中，得到同學(xué)的大力支持和協(xié)助，在此一并感謝！
我相信：在老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力支持下，我一定能順利完成本次設(shè)計(jì)。
目 錄
前 言 2
第一章、緒論 4
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 4
1.2.沖壓的基本工序及模具 4
第二章、零件的工藝性分析. 6
2.1.零件的工藝性分析 6
2.2.沖裁件的精度與粗糙度 6
2.3.沖裁件的材料 6
2.4.確定工藝方案. 7
第三章、沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3.1.模具類(lèi)型 8
3.2.操作與定位方式 8
3.3.卸料與出件方式 8
3.4.模架類(lèi)型及精度 8
第四章、沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算 9
4.1.設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī). 9
4.3.1.沖裁力 9
4.3.2.壓力機(jī)的選擇 9
4.3.3.壓力中心 10
4.3.4.計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差 10
第五章、模具的總裝圖與零件圖 11
5.1.模具結(jié)構(gòu) 11
5.2.沖壓模具的零件圖 12
5.2.1.凹模設(shè)計(jì) 12
5.2.2.凸模設(shè)計(jì) 13
5.2.3.選擇堅(jiān)固件及定位零件 14
5.2.4.設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件 14
5.2.5.選擇模架及其它模具零件 15
5.3.壓力機(jī)的校核 15
5.3.1.公稱(chēng)壓力 15
5.3.2.工作臺(tái)面的尺寸 15
第六章、模具的總裝配 16
設(shè)計(jì)小結(jié) 17
致 謝 18
參考文獻(xiàn) 19
第一章、緒論
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)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(chēng)沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓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術(shù)。
沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)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(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
1.2.沖壓的基本工序及模具
由于沖壓加工的零件種類(lèi)繁多，各類(lèi)零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類(lèi)型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
沖壓件圖如下圖所示:
沖壓技術(shù)要求:
1. 材料:08F鋼板
2. 材料厚度:4.5mm
3. 生產(chǎn)批量:中批量
4. 未注公差:按IT14確定.
第二章、零件的工藝性分析.
2.1.零件的工藝性分析
該零件材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，08F鋼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,產(chǎn)品寬度B=85≥1.2t(t為材料厚度) ,產(chǎn)品中間有個(gè)兩個(gè)圓孔，無(wú)彎曲、拉伸等形狀，所以無(wú)需計(jì)算展開(kāi)尺寸。從產(chǎn)品形狀看，產(chǎn)品需要落料，沖孔兩個(gè)工序完成，本設(shè)計(jì)中只需要設(shè)計(jì)沖中間兩個(gè)圓孔模具。
2.2.沖裁件的精度與粗糙度
沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT14級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),,由工件圖尺寸可查得落料公差為0.20,0.10。因此可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達(dá)到要求.
由于沖裁件沒(méi)有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮.
2.3.沖裁件的材料
由材料方面的資料得,
材料名稱(chēng)：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)
牌號(hào)：08F鋼
特性：
強(qiáng)度低和硬度、塑性、韌性好，易于深沖、拉延、彎曲和焊接。
用途：
鋼板用作深沖壓和深拉延的容器，如搪瓷制品、儀表板、汽車(chē)駕駛室蓋板等。 圓鋼用作心部強(qiáng)度要求 不高的滲碳或氰化零件。
化學(xué)成分：
碳(C)0.05-0.11,
鉻(Cr)≤0.10,
錳(Mn)0.25-0.50,
鎳(Ni)≤0.30,
硅(Si)≤0.03,
磷(P)≤0.035,
硫(S)≤0.035,
銅(Cu)≤0.20
力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度 σb （MPa）：≥295（30）
屈服強(qiáng)度 σs （MPa）：≥175（18）
伸長(zhǎng)率 δ5 （%）：≥35
斷面收縮率 ψ （%）：≥60
硬度 ：未熱處理，≤131HB
2.4.確定工藝方案.
該沖裁件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序,可采用的沖裁方案有單工序沖裁,復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種.零件屬于中批量生產(chǎn),因此采用單工序模具比較適合，產(chǎn)品小，模具費(fèi)用也不高。用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí),生產(chǎn)率高,操作方便,但模具加工成本高，維修不方便，通過(guò)以上比較，選擇單模的沖裁工藝方案，即落料模，沖孔模，共2幅。
第三章、沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.模具類(lèi)型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用復(fù)合沖壓沖裁模，工序?yàn)槁淞?，沖孔。本設(shè)計(jì)只需要設(shè)計(jì)沖孔模。
3.2.操作與定位方式
零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較小，可以采用正裝結(jié)構(gòu)，沖出廢料直接從模板下面掉出，采用定位板定位，定位板型腔和落料外形尺寸一樣，保證定位準(zhǔn)確，如此操作方便，生產(chǎn)效率高。
3.3.卸料與出件方式
考慮零件尺寸較小，厚度較大，采用彈壓卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，產(chǎn)品手工踢出，廢料直接從凹模中脫出。
3.4.模架類(lèi)型及精度
由于零件材料較厚，尺寸較小，沖裁間隙較大，采用單模加工，可以選擇后側(cè)兩導(dǎo)柱的標(biāo)準(zhǔn)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(jí)模架精度。
第四章、沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī).
4.3.1.沖裁力
根據(jù)零件圖,用CAD可計(jì)算出沖一次零件內(nèi)孔周邊之和L=3.14×20×2=125.6mm,又因?yàn)棣?310Mpa,t=4.5mm,取K=1.3,則根據(jù)計(jì)算公式,F=KLtτ=1.3×125.6×4.5×310=227.78KN，卸料力:,取Kx=0.06,則
Fx=KxF=0.06×227.78=13.67KN
推件力:根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥3mm,為了修模時(shí)能保證模具仍具有足夠的強(qiáng)度,所以直壁高度取h=4mm,
4.3.2.壓力機(jī)的選擇
由式3-23應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力為:
P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3) ×（227.78+13.67）=313.885KN
因此可選壓力機(jī)型號(hào)為J23-40。
型號(hào)為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱(chēng)壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
100
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
300
床身最大可傾角
30°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后350
左右450
4.3.3.壓力中心
根據(jù)排樣,我們可以在CAD里使用查詢(xún)便能得出壓力中心,由于產(chǎn)品上下左右對(duì)稱(chēng)，所以在計(jì)算壓力中心時(shí)不需要單獨(dú)計(jì)算，壓力中心為（0,0）。
4.3.4.計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差
由于材料較厚薄,模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡(jiǎn)單,并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工為宜。
由落料尺寸得,凹模會(huì)變小,所以得以凹模為基準(zhǔn),配作凸模.
由沖孔尺寸得,凸模尺寸變小,所以以凸模為基準(zhǔn),配作凹模.
由材料厚度可得Zmin=0.06mm, Zmax=0.10mm.
由落料,凹模磨損后變大,沖孔尺寸凸模磨損后變小原則，計(jì)算沖孔模刃口尺寸:
b=20,磨損系數(shù)X1=X20.5,故需采用刃口尺寸公式計(jì)算,所以:
bp1=(b1min+X1△1)=(20+0.5×0.02)=20.01
沖孔凹模尺寸：
Dp1=(bp1+2Z)=(20+2×0.18)=20.36
兩孔中心距離45保持不變，公差為±0.01
第五章、模具的總裝圖與零件圖
5.1.模具結(jié)構(gòu)
根據(jù)前面的設(shè)計(jì)與分析,我們可以得出如下正裝沖孔模具的總裝圖
如圖5-1所示:
圖5-1 正裝?？傃b圖
5.2.沖壓模具的零件圖
5.2.1.凹模設(shè)計(jì)
凹模輪廓尺寸的確定，凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸L×B(長(zhǎng)×寬)及厚度尺寸H。從凹模外邊緣的最短距離稱(chēng)為凹模壁厚C。對(duì)于簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)形狀刃口凹模,由于壓力中心即對(duì)稱(chēng)中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)凹模壁厚來(lái)確定,所以:
L=l+2C=45+2×46.5=138 B=110
整體式凹模板的厚度可按如下經(jīng)驗(yàn)公式估算:
H=K1K2=39.6mm, K1取1,K2根據(jù)資料取2.2。H=29.48。
由以上算得凹模輪廓尺寸L×B×H=138×110×30,由于產(chǎn)品落料外形長(zhǎng)度為85，考慮到定位板方便加工，所以設(shè)計(jì)凹模輪廓需要適當(dāng)增大，查有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),因此我選L×B為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,得L×B×H=140×120×30。
凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV，凹模刃口尺寸及其它具體見(jiàn)零件圖5-21.或后面所附的零件圖。設(shè)計(jì)中,因?yàn)閴毫χ行呐c凹模板的幾何中心相差不太,由壓力機(jī)根據(jù)模柄孔尺寸為φ40,壓力中心仍在模柄投影面積,可設(shè)他們?cè)谕S線上。
圖5-2 凹模
5.2.2.凸模設(shè)計(jì)
凸模刃口部分為圓形，為便于凸模和固定板的加工,可通這設(shè)計(jì)成臺(tái)階固定方式與固定板固定，凸模的尺寸根據(jù)固定板尺寸、卸料板尺寸和樹(shù)脂壓宿要求尺寸h，取h15~20，因?yàn)檫@里的凹模刃口尺寸為5 mm,在范圍之內(nèi)取18mm所以凸模的尺寸為L(zhǎng)=18+18+24=60mm。
凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用Cr12MoV，如下圖所示：
5.2.3.選擇堅(jiān)固件及定位零件
螺釘規(guī)格的選用: 由凹模板的厚度可選用M8,在根據(jù)實(shí)際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用GB 70-85 M18×50,這里要4個(gè),卸料板的螺釘選用GB 70-85 M6×50,這里要4個(gè)。
銷(xiāo)釘規(guī)格的選用: 銷(xiāo)釘?shù)墓Q(chēng)直徑可取與螺釘大徑相同或小一個(gè)規(guī)格,因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用GB 119-86 φ8×50, 選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標(biāo)準(zhǔn)定位零件.
5.2.4.設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件
卸料以卸料板卸料,出件是以凸模往下沖即可,因此不用設(shè)計(jì)出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.5~1倍,所以卸料板的L×B×H=140×120×/0.5×30=140×120×15,卸料板在此僅起卸料作用,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.05~0.1mm,這里取0.1mm,材料為45#.由以上根據(jù)凸模和凹?？稍O(shè)計(jì)出卸料板。
5.2.5.選擇模架及其它模具零件
選擇模架:
根據(jù)GB/T 2851.5-90，由凹模周界140×120，及安裝要求，選取凹模周界：L×B=140×120，閉合高度：H=159~185，上模座：214×185×30，下模座：214×185×35，導(dǎo)柱：22×140，導(dǎo)套：35×80。
模柄:
由壓力機(jī)的型號(hào)J23-40，可查得模柄孔的直徑為40，深度為70，由裝配要求，模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷(xiāo)釘防轉(zhuǎn)，模柄長(zhǎng)度比模柄孔深度小5~10mm，由于采用彈壓卸料，上模座回程時(shí)受力較大，因此選用壓入式模柄較合理。
5.3.壓力機(jī)的校核
5.3.1.公稱(chēng)壓力
根據(jù)公稱(chēng)壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為J23-40，它的壓力為400>313.885，所以壓力不需要校核。
5.3.2.工作臺(tái)面的尺寸
根據(jù)下模座L×B=214×185，且每邊留出60~100，即L1×B1=414×385，而壓力機(jī)的工作臺(tái)面L2×B2=450×350，沖壓件和廢料從下模漏出，而壓力機(jī)的孔尺寸為φ80，故符合要求。
第六章、模具的總裝配
模具的質(zhì)量取決于模具零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量。裝配質(zhì)量又與零件質(zhì)量有關(guān)，也與裝配工藝有關(guān)。裝配工藝視模具結(jié)構(gòu)以及零件加工工藝而有所不同，拼合結(jié)構(gòu)的比整體結(jié)構(gòu)的裝配工藝復(fù)雜；級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模的裝配比單工序模要求高。
沖模在裝配并檢查間隙符合要求后，可進(jìn)行切紙?jiān)嚊_，檢查切下處是否都是光邊或毛邊。如不一致時(shí)說(shuō)明間隙不夠均勻，需要校正后再切紙，直到合乎要求為止。然后將在裝配時(shí)未固定銷(xiāo)釘?shù)纳夏Ｗ蛳履Ｗ娩N(xiāo)釘固定，進(jìn)行試沖，如不符合要求時(shí)再進(jìn)行調(diào)整間隙，重新鉆鉸銷(xiāo)釘孔。
設(shè)計(jì)小結(jié)
此次設(shè)計(jì)是在學(xué)完沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，模具制造工藝和大部分專(zhuān)業(yè)課并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這次設(shè)計(jì)使我能夠綜合運(yùn)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的基本理論，結(jié)合生產(chǎn)中所學(xué)的新知識(shí)、獨(dú)立分析和解決工藝問(wèn)題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的冷沖壓模具的能力。通過(guò)分析，擬定設(shè)計(jì)方案，完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等一系列復(fù)雜工作，最終完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。
這次設(shè)計(jì)給了我一次全面展示自我的機(jī)會(huì)。讓我再次比較獨(dú)立地設(shè)計(jì)模具，進(jìn)一步拓寬了我的知識(shí)面，同時(shí)也給了我一個(gè)溫習(xí)以前所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，使我進(jìn)一步鞏固了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、沖壓模具及工藝等課程的基礎(chǔ)知識(shí)。本文闡述了模具的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，分析零件的工藝性，確定工藝方案，闡述了模具結(jié)構(gòu)，提高計(jì)算能力、繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)止動(dòng)墊圈的沖裁模結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析、計(jì)算、說(shuō)明。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我掌握了模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟，以及一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)，也學(xué)到了許多繪圖技巧，對(duì)CAD、Pro/E的運(yùn)用更加熟練，同時(shí)對(duì)機(jī)械行業(yè)的前景有了新的了解。
致 謝
對(duì)三年來(lái)辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意！
對(duì)本次課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!課程設(shè)計(jì)開(kāi)始以來(lái)，有幸多次聆聽(tīng)老師的教誨。老師以他寬廣的知識(shí)、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識(shí)、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對(duì)事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達(dá)的胸襟，時(shí)刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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