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- 12 - 江陰職業(yè)技術學院 模具綜合技能訓練 （冷沖模部分） 課題啤酒起支撐板沖孔落料模設計 同課題學生姓名 專業(yè) 模具設計與制造 學生姓名 班級 學號 指導教師 完成日期 目錄 一、零件工藝性分析 1 1零件沖裁工藝性分析 2 2確定沖裁工藝方案 2 3確定模具總體結構方案 3 二、工藝與設計計算 3 1沖裁力計算 3 2推件力計算 3 3壓力中心的計算 4 4計算凸、凹模刃口尺寸及公差 4 三、模具零、部件設計選用 5 1、凹模設計 5 2、凸模設計 6 四、模架設計 7 五、參考文獻······························································································································ 10 設計體會·········································································································································· 11 一、零件工藝性分析 材 料：Q235號鋼 材料厚度：2 mm 在工藝安排上應該先落料，再彎曲，最后沖孔便可以達到圖紙要求。 根據(jù)以上分析，該工件宜先落料，再彎曲最后沖孔達到圖紙要求。 零件3D模型 零件展開圖模型 1.1零件沖裁工藝性分析 1）制造精度 工件尺寸公差按IT10/IT12級制造。查標準公差表，各尺寸公差無其他特殊要求。查有關手冊可知，利用普通沖裁方式可以達到零件圖紙要求。 2）結構與尺寸 工件結構簡單，外形對稱?？椎闹睆剑ㄏ鄬穸龋┐?，孔壁>1.5t，這些結構因素均宜沖裁。 3）材料 碳素結構鋼Q235，抗拉強度σb=380～470MPa，抗剪強度τ=310~380 MPa，斷后伸長率δ10=21~25%。此材料具有較高的彈性和良好的塑性，其沖裁加工性能比較好。 根據(jù)以上分析，該零件的工藝性較好，可以進行沖裁加工。 1. 2確定沖裁工藝方案 方案1 單工序方案，優(yōu)點：零件容易制造，缺點：產(chǎn)品精度低，生產(chǎn)效率低 方案2 復合模設計，優(yōu)點：產(chǎn)品精度高，生產(chǎn)效率高；缺點：零件不易制造。綜合我校情況及我們小組情況，選擇方案2 由此確定工序如下：下料——落料——彎曲——沖孔——檢驗。 1. 3確定模具總體結構方案 1）模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用導柱式單工序沖裁模。 2）操作與定位方式 雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式能夠達到批量要求，而且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]零件尺寸以及厚度，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向、固定擋料銷定距的定位方式。 3）卸料與出件方式 采用剛性卸料方式，手動取出產(chǎn)品。 4）模架類型與精度 由于零件厚度較薄，沖裁間隙較小，因此采用受力平衡、導向平穩(wěn)的對角導柱模架?？紤]零件精度以及沖裁間隙，采用Ⅰ級模架精度。 二、工藝與設計計算 1、沖裁力計算 沖裁力是設計模具、選擇壓力機的重要參數(shù)。計算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設備和設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。沖裁力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 沖裁力計算及壓力機的選擇 沖裁力的大小主要與材料性質、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關。 一般對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計算： Fc= K·L·t·Rm （2-3） 式中： F —— 沖裁力, N； L —— 沖裁件的沖裁長度, mm； t —— 板料厚度，mm； Rm—— 材料的抗拉強度, Mpa； 沖孔力：F孔1=1.3·3.14·6·2·390=19.1KN F孔2=1.3·3.14·10·2·390=31.8KN Fc=19.1+31.8=50900N 2、推件力計算 從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力； 卸料力和推件力通常采用經(jīng)驗公式進行計算，見式（2-4）。 卸料力：F卸=Kx*Fc 推件力：F推=n·KT·FC （2-4） 式中： KX、Kt—— 分別為卸料力、推件力系數(shù),其值見表(2—4)； N=h/t； 表2. 4 推件力、頂件力、卸料力系數(shù) 料厚/（mm） Kt K頂 Kx 鋼 ≤0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.1 0.063 0.055 0.045 0.14 0.08 0.06 0.05 推件力：F推=n·Kt·Fc圓= 4×0.055×50.9 KN = 11.198 KN 總沖壓力： F = Fc＋F推 =11.198KN+50.9KN=62.098KN 從滿足沖壓工藝力的要求看，可選用63KN開式壓力機。 3、壓力中心的計算 X=0.14 Y=0.23 4、計算凸、凹模刃口尺寸及公差 模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件精度，因而，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設計的重要環(huán)節(jié)。 1）凸、凹模刃口尺寸公差計算的原則 實踐證明，沖孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。沖孔時取凸模作為設計的基準件。計算凸模和凹模尺寸時應遵循的原則如下： （1）沖孔時，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個最小間隙值。 （2）在確定模具刃口制造公差時，既要能保證工件的精度要求，又能保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高3～4級。 對沖孔6mm、10mm，采用凸、凹模分開加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 根據(jù)材料厚度，查手冊可得： Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm Zmax-Zmin=0.114mm 查手冊得，凸、凹模制造公差： 沖孔尺寸R3、R5：δ凸=δ凹=0.020mm. 對于沖孔R3、R5為0.02mm。 由于凸凹模均滿足|δ凸|+|δ凹|≤Zmax-Zmin條件，故可采用凹凸模， 凹凸模分開加工。 確定凸模、凹模工作部分尺寸 因零件上的尺寸均為未注尺寸公差，故按IT14級計算 凸模r3 → d6：△=0.30mm r5 → d10：△=0.36mm 查教材P34表2、5得摩擦系數(shù)x=0.5 d凸 =(d+x.△)0-δ凸=(6+0.5×0.3)0-0.020=6.150-0.020mm d凸凹=(d+△x+Zmin)0+δ凹=6.396+0.0200mm d凸10=（d+x.△）0-δ凸=（10+0.5×0.43）0-0.020=10.2150-0.020mm d凸凹10=(d+△x+Zmin)+δ凹0=10.5610+0.020mm 三、模具零、部件設計選用 1、凹模設計 凹模結構 整體式：其優(yōu)點是模具簡單，強度好，制造精度高。缺點是非工作部分也用模具剛制造，制造成本較高；若刃口損壞，需整體更換。主要適用于中小型及尺寸精度要求高的制件 組合式: 其凹模工作部分采用模具鋼制造，非工件部分采用普通材料制造，制造成本低，維修方便。缺點是結構稍復雜，制造精度比整體式有所降低。主要適用于大中型及精度要求不太高的制件。 鑲拼式： 凹模型腔由兩個或兩個以上的零件組成。這種結構使零件加工方便，降低了復雜模具的加工難道，易損部分易更換，維修費用低。缺點是制件的精度低，裝配要求高。主要適用于形狀復雜的制件 根據(jù)以上分析選用整體式結構 因沖件的批量較大，考慮凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用直刃壁結構，刃壁高度取6mm，凹模輪廓尺寸計算如下： Ha=Kb=194.29*0.2=38.858mm C=（1.5——2.0）*Ha=（58.287~77.716） 式中h——凹模厚度，[h]為mm； C——凹模壁厚指最小壁厚 2、凸模設計 凸模結構 整體式： 凸模的工作部分和固定部分做出一體，按其按裝固定部分的情況又可分為直通式和臺階式直通式凸模工作部分和固定部分的形狀與尺寸一致，輪廓為曲面或比較復雜，機械加工教困難；臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀與尺寸不一致，一般采用機械加工，當形狀復雜時，成型部分常采用成型磨削加工。 鑲拼式凸模： 是將凸模分成若干分體零件加工，然后用圓注銷連成一體，安裝在凸模固定板上，這樣可降低凸模的加工難度。 組合式凸模：由基體部分和工作部分組合而成，工作部分使用模具剛制造，基體部分可采用普通鋼材來制造，從而節(jié)約了優(yōu)質鋼材，降低模具成不。此種型式適合于大型制件的凸模 凸模長度計算： H=h1+h2+h3+H=50mm h1——凸模固定板厚度 h2——固定卸料板厚度 h3——導料板厚度 H——自由尺寸 （1）凸模固定板25mm （2） 凸模墊板 12mm 四、模架設計 1、模架選擇 選用后側滑動導柱導套標準模架，由工件最大外形尺寸95mm，及一定的凹模壁厚30mm，在按其標準選擇具體結構尺寸： 上模座：315×200×45 下模座：315×200×55 壓入式模柄 ：50×95 2、模具總裝圖及主要零件圖的設計 總裝圖 凹模 沖孔凸模 凸模固定板 卸料板 五、參考文獻 1、陳錫棟、靖穎怡主編《沖模設計應用實例》——機械工業(yè)出版社 2、張鼎承主編《沖模設計手冊》 ——機械工業(yè)出版社 3、陳錫棟、周小玉主編《實用模具技術手冊》——機械工業(yè)出版社 4、鐘毓斌主編《沖壓工藝與模具設計》——機械工業(yè)出版社 5、馮柄堯主編《模具設計與制造簡明手冊》——上海出版社 設計體會 本次設計為課程設計，各項要求均比較嚴格，為了能更加好的完成設計任務，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的冷沖模設計資料。這為我在后來設計階段省下了不注寶貴的時間表。除了對知識的查閱，我還翻出了大學三年來所學的重點專業(yè)知識，重新系統(tǒng)的去學習和撐握，為設計做準備。 模具設計中許多問題的解決都是通過從實踐所得的數(shù)據(jù)來確定、并適當?shù)淖龀鲞x擇，如：沖裁間隙的確定等。 本次設計的工作量相對于課程設計大了很多，特別對圖線的要求。繪圖成了快速完成設計的最大障礙，繪圖軟件主要用CAD。這是我們大二所學的知識，因為環(huán)境等因素的制約，想提高繪圖技巧是我必須要完成的任務。 這次設計是我們參加工作前的最后一次設計。完成它就是對我們三年來所學知識的一次系統(tǒng)應用，為我將來參加實踐工作做好鋪墊，是我們對自身所學的一次檢驗，讓我們受益良多。 12