落料-沖孔沖壓工藝及模具設計說明書.doc
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落料-沖孔沖壓工藝及模具設計 目錄 第一章 零件設計任務 第二章 沖裁件的工藝分析 2.1工件材料 2.2工件結構形狀 2.3工件尺寸精度 第三章 沖裁工藝方案 第四章 模具結構形式的選擇 4.1模具的類型的選擇 4.2卸料裝置 4.2.1．條料的卸除 4.2.2卸料方式 4.3定位裝置 4.3.1．送料形式 4.3.2．定位零件： 4.4.模架類型及精度 4.4.1．模架 4.4.2.精度 第五章 沖壓工藝計算： 5.1．排樣 5.1.1．排樣方案分析 5.1．2．計算條料寬度 5.1.3．確定布距： 5.1.4．計算材料利用率 5．2．沖壓力計算 5.2.1．沖裁力計算 5.2.2．卸料力、頂件力的計算 5.3．壓力中心的計算 5.4．模具工作部分尺寸及公差 5.4.1．落料凸凹模尺寸 5.4.2．沖孔凸凹模尺寸 第六章 主要零部件設計 6.1．凹模的設計 6.2．凸模的設計 6.2.1.沖孔凸模： 6.2.2.落料凸模 6.2.3．凸模的校核： 6.3．固定板的設計 6.3.1.凸模固定板: 6.4．模架以及其他零部件的選用 第7章 校核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù) 7.1 校核模具閉合高度 7.2 沖壓設備的選定 第8章 設計并繪制模具總裝圖及選取標準件 第9章 結論 第10章 參考資料…………………………………………………………………………… 第1章 零件設計任務 材料為ST12，材料厚度為2mm，大批生產。 根據(jù)拉深-翻邊件毛坯展開計算公式，得到落料-沖孔的工件平面圖。 材料：ST12 材料厚度：2mm 未標注尺寸按照IT14級處理. 第二章 沖裁件的工藝分析 2.1工件材料 ST12是普通冷軋鋼，與q195、SPCC、DC01牌號材質基本相同。 ST12力學性能：屈服強度a MPa≤280；抗拉強度 MPa≤270～410；斷后伸長率（L0=80mm，b=20mm）%≥28；表面質量：FC-高級的精整表面，F(xiàn)B-較高級的精整表面。 適合沖裁加工。 2.2工件結構形狀 工件結構相對簡單且對稱，外形為直徑為Ф128.20mm的圓，有一個直徑為Ф38.32mm中心大孔。滿足沖裁的加工要求?？着c孔、孔與工件邊緣之間的最小壁厚大于7mm，普通沖裁即可滿足要求。 2.3工件尺寸精度 零件內、外形尺寸均未標注公差,屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經(jīng)查表得,各尺寸公差分別為： 零件外形: 128.20； 零件內形:36.32； 利用普通沖裁方式可以達到零件圖樣要求。 第3章 沖裁工藝方案 3.工藝方案 沖裁工藝方案的確定 零件為一落料沖孔件，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產。 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。 方案一模具結構簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產效率低，零件精度較差，在生產批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產效率高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產效率也很高，但與方案二比生產的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設置導正銷導正，模具制造、裝配較復合模略復雜。 所以，比較三個方案采用方案二生產。 第四章 模具結構形式的選擇與確定 4.1模具的類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復合模方式?jīng)_壓。 復合模有兩種結構形式：正裝式復合模和倒裝式復合模。 考慮到各種原因，所以本設計采用倒裝式復合模。 4.2卸料裝置 根據(jù)模具沖裁的運動特點，該模具采用彈性卸料方式比較好，因而在此選用橡膠。采用推件塊，利用模具的開模力來推工件，既安全有可靠。即采用剛性裝置取出工件。 4.3定位裝置 4.3.1．送料形式 雖然零件的生產批量較大，但合理安排生產，可用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。采用縱向送料方式，即由前向后送料。 4.3.2．定位零件： 控制條料的卷進方向采用導料銷，控制條料的送進步距采用擋料銷來定步距。 4.4.模架類型及精度 4.4.1．模架 方案1．若采用四導柱模架，則導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，能承受級進模高速沖壓次數(shù)。但送料方向只允許一方向。 方案2. 若采用對角導柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料; 方案3. 若采用后側導柱導柱模架，可三方送料，操作者視線不被阻擋，結構比較緊湊。但穩(wěn)定性不強。 綜上，結合本沖孔、落料復合模的特點，另外考慮到送料與操作的方便性以及尺寸的穩(wěn)定性。模架采用對角導柱模架，用導柱導套導向。選用方案2。 第五章 沖壓工藝計算： 5.1．排樣 5.1.1.排樣方案分析 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 5.1.2.計算條料寬度 根據(jù)零件形狀，查<<模具結構圖解>>表2-2得工件之間搭邊值a=1.5mm, 工件與側邊之間搭邊值a1=1.8mm,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值—△ 公式（5-1） 式中： Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a1---沖裁件之間的搭邊值；=1.8mm。 △—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=1.00mm。 B0△=128.20＋21.8+0.2 =132 故條料寬度為132，所以條料寬度在128.20~132mm。 5.1.3.確定布距： 條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結構有關。 進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。 送料步距S＝128.20mm＋1.5mm ＝129.70(mm） 排樣圖 5.1.4.計算材料利用率 一個步距內的材料利用率 η＝Ａ/BS100% 式中 A—一個步距內沖裁件的實際面積； B—條料寬度； S—步距； η=A/BS=π（64.1 -18.16）/（132*129.70）=69.35% 5.2.沖壓力計算 5.2.1.用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算： F=KLtτb ( 公式5-3) 式中 F—沖裁力； L—沖裁內周邊長度之和； t—材料厚度； τb—材料抗剪強度； K—系數(shù)，系數(shù)Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。查表取τb=250Mpa F=KLtτb =1.3*3.14*(36.32+128.20)*250*2=335.78KN 5.2.2卸料力、推料力的計算 n～梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量(n=h/t=3)； h～直刃口部分的高(mm)； t～ 材料厚度(mm) （KX、KT為卸料力、推件力系數(shù)，其值查表可得） KX=0.05；KT=0.06 卸料力FX=KXF =0.05*335.78=16.79KN 推料力FT=nKTF =30.06335.78=60.44KN 所以總沖壓力FZ=F+FX+FT=335.78+16.79+60.44 =413.01KN 根據(jù)沖壓力計算結果擬選壓力機規(guī)格為： 根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機JH23—35，其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：350kN 滑塊行程：80mm 最大閉合高度：280 mm 閉合高度調節(jié)量：60 mm 滑塊中心線到床身距離：205mm 工作臺尺寸：380 mm610 mm 工作臺孔尺寸：200 mm290 mm 模柄孔尺寸：φ50 mm70 mm 墊板厚度：60 mm 5.3.壓力中心的計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。該零件為中心對稱圖形，其幾何中心即為壓力中心。 5.4.模具工作部分尺寸及公差 5.4.1落料凸凹?；境叽缬嬎? 1.刃口尺寸計算 根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。 （1）落料件尺寸的基本計算公式為 尺寸128.20，可查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.246mm，最大間隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上各值代入≤校驗是否成立，經(jīng)校驗，不等式成立，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。 即 （2）沖孔基本公式為 尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗算，滿足不等式≤，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計算時沖裁間隙減半，得 尺寸36.32；，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗算，滿足不等式≤，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計算時沖裁間隙減半，得 第六章 主要零部件設計 6.1工作零件結構設計 6.1.1落料凹模 落料凹模采用整體凹模，采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關公式計算： K=0.2零件外形: 凹模厚度： H=KB=0.2*128.20=25.64mm 取凹模厚度H=27mm 凹模壁厚 c=(1.5～2)H=(75～100)mm 取凹模壁厚c=46.152mm 凹模寬度 B=b＋2c =128.20＋46.1522=220.504(mm) 取凹模寬度B=250mm 凹模長度L=S1＋2S2 =128.20＋246.152=220.504(mm) 取凹模長度L=250mm 凹模整體輪廓尺寸LBH=250mm250mm27mm 6.2卸料部件的設計 6.2.1卸料板的設計 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度40～45HRC，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，卸料板的厚度一般為10~20mm,查《沖壓簡明設計手冊》表15.31，取卸料板的厚度為18mm 6.1.2落料凸模與沖孔凸模 所沖孔為圓形孔，為方便裝配和滿足凸模強度將沖孔凸模設計成階梯式，采用數(shù)控銑床、線切割加工。其總長按相關公式計算： L＝h1＋h２＋h３ ＝18＋35＋27＝80(mm) （h3為卸料板厚度，h1為凸模固定板厚度，h2為中間行程厚度。） 與之相對應卸料凸模長度也為80mm。 6.2.2卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為8mm,螺紋部分為M620mm,卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。卸料螺釘擰緊后，應使卸料螺板超出凹模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 6.3模架及其他零部件的選用 以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。選兩組相同導套、導柱。導柱d/mmL/mm為Φ28mm125mm,導套d/mmL/mmD/mm為Φ28mm85mm 42mm。 上模座厚度H1取45mm,墊板厚度取15mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取20mm,凹模厚60mm，下模坐厚度取50mm。 模具閉合高度H H＝45＋15＋80＋25＋20+60+20 ＝265(mm) 6.3.1.凸模固定板: 1、凸模固定板的厚度：其厚度取25mm。 2、凸模固定板的外形尺寸根據(jù)核準選取板的規(guī)格為： 3、材料：選用45#鋼。 4、配合及連接件：凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個銷釘定位,6個螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凸模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。 6.3.2. 凹凸模固定板 凹凸模固定板的外形尺寸與凸模固定板一致，各空位置也保持一致。查表可得厚度H=30. 6.6模架以及其他零部件的選用 （1）模架：該模具為復合模，采用對角導柱模架，能使上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 上模座查表可知：厚度取50mm，外形尺寸為：250250墊板厚度取12mm,下模座厚度取60mm，外形尺寸與上模座一致為，250250。根據(jù)上下模座選取導柱為Φ40mm180-260mm,導套為Φ40mm11543。 （2）模柄采用凸緣式模柄 D5091 JB/T 7646.3 （3）凸模固定板 25025025 45鋼JB/T 7646.3 （4）卸料板 h=19 H=20 （5）墊板 25020015 45鋼JB/T 7643.3 （6）擋料銷 6 （7）圓柱銷 10 （8）卸料螺釘用M8，凸凹模固定用M12，凹模固定也用M12，模柄固定用M8 卸料裝置中彈性元件的計算 模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下： （1）確定橡膠的自由高度 由以上兩個公式，取。 （2）確定橡膠的橫截面積 查得矩形橡膠在預壓量為10%~15%時的單位壓力為0.6MPa，所以 （3）確定橡膠的平面尺寸 根據(jù)零件的形狀特點，橡膠墊的外形應為矩形，中間開有矩形孔以避讓凸模。結合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為直徑130mm，外形暫定一邊長為205mm，則另一邊長b為 （4）校核橡膠的自由高度 為滿足橡膠墊的高徑比要求，將橡膠墊分割成四塊裝入模具中，其最大外形尺寸為102.5mm，所以 橡膠墊的高徑比在0.5~1.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.8552 mm =44.2mm。取45mm。 第7章 校核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù) 7.1 校核模具閉合高度 經(jīng)計算該模具閉合高度H=265mm，而選450kN壓力機最大裝模高度為270mm, 公式（7-1） 式中 壓力機最大閉合高度 330mm 壓力機最小閉合高度 270mm 墊板厚度為45mm 將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得235
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