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課程設(shè)計說明書
題 目:滑槽鎖擋板沖壓工藝及模具設(shè)計
年級、 專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號:
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時 間:
摘 要
本設(shè)計是對給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設(shè)計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
目 錄
摘 要 1
前 言 3
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂 5
1.1.零件圖及零件工藝性分析 5
1.2.工藝方案的確定 6
第二章、工藝設(shè)計 7
2.1.計算毛坯尺寸 7
2.2.確定排樣方案 7
2.3.確定裁板方案 8
2.4.計算各工序的壓力 9
2.5.壓力機(jī)的選擇 9
2.6.壓力中心的確定 10
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 12
3.1.落料沖孔模的設(shè)計 12
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 14
4.1.落料沖孔模刃口計算 14
第五章、模具零件的選用，設(shè)計及必要的計算 16
5.1.成形零件 16
5.2.支撐固定零件 17
5.3.卸料零件 18
5.4.定位零件 18
5.5.導(dǎo)向裝置 19
第六章、壓力機(jī)的校核 20
6.1.落料沖孔模壓力機(jī)的校核 20
致 謝 21
主要參考文獻(xiàn) 22
前 言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。
在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機(jī)械、汽車、輕工、國防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實踐之后的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計，能掌握模具設(shè)計的基本方法和基本理論。
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂
1.1.零件圖及零件工藝性分析
一、零件圖
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
名稱：滑槽鎖擋板
材料：1Cr13
板厚：1mm
二、零件的工藝性分析
擋板所用的材料為1Cr13，屬于不銹鋼，其力學(xué)性能如下：τ=320～400Mpa,σb=400～500 Mpa, σs=450Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》P349），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差。該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度卻較厚，屬于普通沖壓件，但有幾點應(yīng)該注意：
①該沖裁件的材料1Cr13，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個轉(zhuǎn)角處無圓角過渡，如果要沖壓，需要增加適當(dāng)?shù)膱A角，才能沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞剑＞呓Y(jié)構(gòu)上設(shè)計好推件和取件方式。
1.2.工藝方案的確定
對工序的安排，擬有以下幾種方案：
①落料— 沖孔，單工序模生產(chǎn)。
②落料—沖孔復(fù)合沖壓，復(fù)合模生產(chǎn)。
③沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。但成形制件需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運半成品要浪費大量時間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復(fù)合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。成形制件只需一道工序；節(jié)約了半成品搬運的時間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。但適合材料比較薄的產(chǎn)品。
方案③級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。但僅適合材料薄，產(chǎn)品小的零件。
綜上所述，由于產(chǎn)品是大批量生產(chǎn)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命，根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機(jī)床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案②。
第二章、工藝設(shè)計
2.1.計算毛坯尺寸
此制件的形狀較簡單，且對稱，便于模具的加工，但沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，為防止尖角部位刃口的過快磨損，產(chǎn)品材料厚度為1，因此，產(chǎn)品在尖角處應(yīng)改為R1，如下圖所示
2.2.確定排樣方案
一．計算工件實際面積
通過電腦計算得工件實際面積為2419.14mm2。
二．分析排樣方案
方案：直排（如圖2—2所示）
圖2—2）
條料寬度B=D+2a)–δ
=110+2×1.5 0-0.9
=1130-0.9mm
進(jìn)距：A=d。+a1
=22+1.2
=23.2mm
材料利用率：η=F/AB×100%
=2419.14/113×23.2×100%
=92.28%
2.3.確定裁板方案
查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》P323附表3選用800×1200×1標(biāo)準(zhǔn)軋制不繡鋼板。
裁板方案有縱裁和橫裁兩種，根據(jù)材料的利用率的計算，采用以上方案，可行。
2.4.計算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是1Cr13，厚度為1mm，抗剪切強(qiáng)度τ=320～400Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=400～500Mpa, 屈服強(qiáng)度σs=450Mpa。
一 落料、沖孔工序的計算
落料力 P1=ktLτ
=1.3×1×262.3×400
=136396(N)
=136.4KN
落料的卸料力： P2=k卸P1 （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》得：k卸=0.025～0.08）
=136.4×0.05
=6.82(KN)
沖孔力： P=1.3 Ltτ
=1.3×119.56×1×400
=62171.2（N)
=62.2KN
沖孔的卸料力：P4=k2﹒p3 (查表2-37 凹模型口直壁的高度=10,n=h/t=2.5, k2 =0.055)
P= 0.05×62.2
=3.11（N)
工序的最大總壓力為：
落料沖孔模的壓力P=p1+p2=136.4+6.82+62.2+3.11=208.53KN
2.5.壓力機(jī)的選擇
根據(jù)以上計算和分析，再結(jié)合車間設(shè)備的實際情況，選用公稱壓力為400KN的單柱固定臺壓力機(jī)（型號為JG23—40）能滿足使用要求。
壓力機(jī)的具體參數(shù)如下
公稱壓力：400KN
滑塊行程：100mm
滑塊行程次數(shù)：80次/min
最大封閉高度： 300mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：100mm
模柄孔尺寸：直徑50mm，深度70mm
工作臺面尺寸：450mm（前后）×350mm（左右）
墊板厚度：80mm
2.6.壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心重合。否則，會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
建立坐標(biāo)系如下圖：
F1——落料力 F1= Ltσb , 得F1=136.40KN
F2——沖孔力 F2= Ltσb , 得F2=62.2KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=-6
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG = （X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=-1.88
由于本次設(shè)計中，產(chǎn)品前后左右都是對稱的，所以經(jīng)計算，模具的壓力中心為坐標(biāo)（0，-1.88）。
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
3.1.落料沖孔模的設(shè)計
因為本次模具設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單工藝要求不高，所以采用落料沖孔模，本設(shè)計沒有拉深、翻邊等，凸模能夠保證強(qiáng)度，故采用復(fù)合模的結(jié)構(gòu)是合理的。
落料沖孔模常采用典型結(jié)構(gòu)，即落料沖孔倒裝復(fù)合模，工件厚度比較薄,故下模采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時還起到壓緊工件的作用。上模采用打料裝置，沖孔的廢料直接掉下模。
落料沖孔模的結(jié)構(gòu)形式如圖3—1所示。
圖3—1）
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
4.1.落料沖孔模刃口計算
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設(shè)計基準(zhǔn)件，只需計算落料凹模刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級查《沖壓工藝與模具設(shè)計》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT7～I(xiàn)T9級，取IT8級。
查《沖壓工藝與模具設(shè)計》P33附表2—1取各外形尺寸制造對稱公差。
查《沖壓工藝與模具設(shè)計》P37表2.2.4
2C min=0.06
2C max=0.10
查《沖壓工藝與模具設(shè)計》P37表2.2.1：
選取系數(shù)x=0.25
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp
落料時 Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ/4
=110-0.5×0.04=109.98+0.020；
Dp2=(Dmax-XΔ -Zmin) + Δ/4
=22-0.5×0.04=21.98+0.020；
Dp3=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ/4
=1-0.5×0.04=0.98+0.020；
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=110-2×0.04=109.92+0.020；
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=22-2×0.04=21.92+0.020；
Ah3=(Aj2-Z)+ Δ/4
=1-0.04=0.96+0.020；
沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)- Δ/4
=13+0.5×0.04=13.02+0-0.02；
Dp2=(dmin+XΔ)- Δ/4
=50+0.5×0.04=50.02+0-0.02；
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj+2Z)- Δ/4
=13+2×0.04=13.08+0-0.02；
Bh2=(Bj+2Z)- Δ/4
=50+2×0.04=50.08+0-0.02；
第五章、模具零件的選用，設(shè)計及必要的計算
5.1.成形零件
一、落料凹模
凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用整體式凹模（如圖5-1所示）
圖5-1）
二、凸凹模
凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凸模與固定板過盈配合，過盈量為0.02-0.03，這樣簡化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如下：
圖5-2）
5.2.支撐固定零件
由于產(chǎn)品材料比較薄，所以可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架，后側(cè)兩導(dǎo)柱，根據(jù)凹模的最大外形尺寸，220×120。選用Q/320201AQ002.106中的7#狹長型后側(cè)導(dǎo)柱模架。下模板為45厚，上模板為35厚。模具的閉合高度h =159～215mm ，
上下模座選用材料為HT200。
模柄選用材料為Q235的A型旋入式模柄。
再由落料凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：220×120×8
凸凹模固定板：220×120×15
凹模：220×120×30
下墊板：220×120×8
沖頭固定板：220×120×15
卸料板：220×120×15
5.3.卸料零件
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為15mm。由《沖壓手冊》表10-1選用樹脂，設(shè)使用樹脂的個數(shù)為6個，F(xiàn)=6820N則每個樹脂所承受的負(fù)荷為，F(xiàn)=6820/6=1136.6（N），由Fj> F頂,選擇樹脂直徑規(guī)格為：φ25，F(xiàn)j=1390, hj=29.8 h頂=hj/FjxF頂=29.8/1390x776.3=16.6∴ F頂+h工+h修模=16.6+2.2+6=24.5< hj
∴選用的樹脂及數(shù)量滿足要求
5.4.定位零件
采用兩個定位銷，如圖，這種零件結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用方便，直接裝在卸料板上即可
(定位銷)
上、下模座螺釘選取
由凹模周界220×120選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用四顆M10X80的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用四顆M10X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
卸料螺釘
查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表15-34選取卸料螺釘
選用M8X60的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘
( 卸料螺釘 )
其主要參數(shù)：d1=16 l=14 d2=24 H=10
t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9
d5=9.5 L=55
5.5.導(dǎo)向裝置
本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6 。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對滑動，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58～62HRC。
導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d=32mm、極限偏差為R7、長度L=170mm。
導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d=32mm、D=45、極限偏差為H7、長度L=60mm。
第六章、壓力機(jī)的校核
6.1.落料沖孔模壓力機(jī)的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機(jī)的最大封閉高度為300mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為100mm
Hmin=300-80=220mm
本次設(shè)計模具的的閉合高度H=214.5，參考CAD裝配圖
Hmax-5=295 Hmin=200
∴能滿足 Hmax-5≥ H≥Hmin。
2、工作臺面尺寸的校核
所選壓力機(jī)的工作臺尺寸為：左右：450 前后：300
而模具的外形尺寸為：310×200
根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具底座50～70mm，
∴工作臺面尺寸滿足
其工作臺孔尺寸為直徑200，在調(diào)試模具或者沖壓生產(chǎn)時可以下面加一墊板，加工廢料孔，尺寸大于60即可，可以漏料.
3、 滑塊行程的校核
滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件，
所選壓力機(jī)滑塊行程為80mm,滿足
綜上，所選壓力機(jī)JG23-40滿足需要。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
主要參考文獻(xiàn)
1.《沖壓手冊》（第二版）.機(jī)械工業(yè)出版社，1995
2.《沖壓設(shè)計資料》.機(jī)械工業(yè)出版社，1983
4.《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》.華南理工大學(xué)出版社，1995
5.《冷沖壓模具設(shè)計與制造》.西北工業(yè)大學(xué)出版社，1983
6．《機(jī)械制圖》 高等教育出版社， 2003
7．《沖壓工藝與模具設(shè)計》 高等教育出版社，2001
8．《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》 中南大學(xué)出版社，2006
9．《實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》，機(jī)械工業(yè)出版社 2002
10．《模具設(shè)計與制造簡明手冊》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1994
11．《沖模設(shè)計手冊》，機(jī)械工業(yè)出版社 1996
12．《中國模具設(shè)計大典》電子版
13．《互換性與技術(shù)測量》 西安電子科技大學(xué)出版社，2006
14．《沖壓與塑壓成型設(shè)備》 高等教育出版社，2003
15. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 機(jī)械制造工藝基準(zhǔn)
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