支撐桶零件的沖壓模具設(shè)計

1、 ············20112012學(xué)年 第一學(xué)期 支撐桶零件的沖壓模具設(shè)計 ·········· 課程設(shè)計題目：支撐桶零件的沖壓模具設(shè)計學(xué)院：機(jī)電學(xué)院專業(yè)：材料成型及其控制工程班級：班姓名：學(xué)號： 大學(xué) 2011年12月 目錄摘要.3第1章 工藝分析與確定.4 1.1沖裁工序的組合.4 1.2沖裁組合方式.5 1.3沖裁順序的安排.6 1.4支撐桶沖裁連續(xù)模具及工藝設(shè)計

2、.6 1.5排樣.7 1.5.1材料的利用率.7 1.5.2條料的寬度.8第2章 工藝計算.102.1毛坯尺寸計算.102.2拉伸次數(shù)的確定.102.3孔翻邊.102.4沖裁力的計算.112.5壓力機(jī)的公稱壓力.132.6壓力中心的確定.132.7模具刃口尺寸計算及原則.14 2.7.1模具人口尺寸及其制造公差原則.14 2.7.2模具刃口尺寸計算.14 2.7.3模具的形狀，尺寸設(shè)計計算.152.8沖裁模間隙.16第3章 卸料與推件零件以及其他定位零件的設(shè)計.16 3.1定位板和定位釘.16 3.2送料方向的控制.16 3.3擋料銷.17 3.4卸料裝置.17第4章 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件.17

3、 4.1模架形式.17 4.2模架選用的規(guī)格.18第5章 連接與固定零件.18第6章 模具設(shè)計中要注意的部分.18 6.1模具的閉合高度，沖模與壓力機(jī)的關(guān)系.18 6.2經(jīng)濟(jì)性原則.19 6.3安全性原則.19第7章 模具總裝圖的繪制.19第8章 模具安裝要求.21參考文獻(xiàn).22 摘要 針對精細(xì)要求較高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜一級生產(chǎn)批量大的特點通過分析比較，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，此多工位復(fù)合模，凸模裝在上模上，凹模裝在下模，采用對角雙導(dǎo)柱模架導(dǎo)向，并采用旋入式木柄。為了保證操作的安全，設(shè)置了安全擋板。多工位沖壓工藝的優(yōu)點是占地少，效率高，質(zhì)量好等。關(guān)鍵詞：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 多工位 復(fù)合模 導(dǎo)向裝置 彈性卸

4、料 模架 模柄 第一章 工藝分析與確定 在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)沖裁零件的特點確定沖裁工藝方案。1.1沖裁工序的組合 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序;級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機(jī)一次行程中條料在沖模的不同供需位置上，分別完成弓箭所要求的工序，除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個沖裁件，組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高，獲得的制件精度等級高。1.2沖裁組合方式 1.生產(chǎn)批量一般來說，小批量與試制采用單工序沖裁，中批和大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖

5、裁。 2.工件尺寸公差等級復(fù)合沖裁所得到的工件尺寸公差等級高，因為它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整。級進(jìn)沖裁所得到的工件尺寸公差等級較符合沖裁低，在級進(jìn)沖裁中采用導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)，可提高沖裁件精度。3.對工件尺寸、形狀的適應(yīng)性工件的尺寸較小時，考慮到單工序上料不方便和生產(chǎn)率低，常采用復(fù)合沖裁過級進(jìn)沖裁。對于尺寸中等的工件，由于制造多副單工序模的費用幣復(fù)合模具昂貴，也宜采用復(fù)合沖裁但工件上孔與孔之間或孔與邊緣的距離過小時，不宜采用復(fù)合沖裁和單工序沖裁，宜采用級進(jìn)沖裁。所以級進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小等異形工件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁時要大，但級進(jìn)沖裁受壓

6、級臺面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件尺寸不宜太大。 4.模具制造、安裝調(diào)整和成本對復(fù)雜形狀的工件，采用復(fù)合沖裁比采用級進(jìn)沖裁為宜。因模具制造、安裝調(diào)整較易，成本較低。 5.操作方便與安全復(fù)合沖裁出件或清楚廢料較困難，工件安全性較差。級進(jìn)沖裁較安全。1.3沖裁順序的安排多工序工件用單工序沖裁時的順序安排 1)先落料沖孔使毛坯與條料分離，沖孔得到后續(xù)工序所需要的預(yù)制孔。同時對工件進(jìn)定位。后繼各沖裁工序的定位基準(zhǔn)要一致，以避免定位誤差和尺寸鏈換算。 2）沖裁完開始拉深。 3）拉深完進(jìn)行翻邊時為減少孔的變形或被拉裂，采用錐面進(jìn)行翻邊。綜合上述分析，對于一個工件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進(jìn)行比

7、較，選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。1.4支撐桶沖裁連續(xù)模具及工藝設(shè)計1.制定沖壓件的工藝過程，工件如圖所示，1） 分析零件的沖壓工藝性2） 材料 .08F-ZF2. 擬訂沖壓件方案.1）計算毛坯尺寸：S=/4=3165.322）工藝方案的確定 方案一：沖孔落料、拉深、翻邊。 方案二：落料、沖孔、拉深、翻腳。經(jīng)比較采用方案一因產(chǎn)生的效率高。工件定位準(zhǔn)確，拉深和翻邊質(zhì)量高，自動性好，工件的精度易保證，所以選用方案一。1.5排樣1.5.1材料的利用率 在沖壓零件的成本中，材料費用約占60%以上隱次材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或

8、板料上的布置方法成為排樣。不合理的排樣會浪費材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是材料的利用率?？捎孟率接嬎悖?F/×100%=F/AB×100%式中材料利用率； F工件的實際面積； 所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A送料進(jìn)距（相鄰兩個制件對應(yīng)點的距離）； B條料寬度從上式可看出，若能減少廢料面積則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種。搭邊和余料屬于工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢料。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，排樣時應(yīng)考慮如下原則：1） 提高材料利用率2） 排樣

9、方法應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安全3） 模具結(jié)構(gòu)簡單壽命高。4） 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。1.5.2條料的寬度搭邊值的確定： 1.影響搭邊值的因素1） 材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。2） 材料厚度 材料越厚，搭邊值越大3） 沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些4） 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些5） 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些 有側(cè)壓裝置時的條料寬度有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著基準(zhǔn)導(dǎo)料板送料，因此條料寬度可按下列公式計算： B=(D

10、+2a+)-（mm）式中：B條料寬度的基本尺寸 D調(diào)料寬度方向上零件輪廓的最大尺寸 a側(cè)面搭邊（mm） 條料下料剪切公差（mm） 第二章 工藝計算2.1毛坯尺寸計算 圓筒直臂部分的表面積 =（h+）=6420.4mm 圓角球臺部分的表面積 =1087.2mm 底部表面積 5175.9mm 求毛坯尺寸，設(shè)毛坯的直徑為D，根據(jù)毛坯表面積等于工件表面積的原則：12679.45mm所以D=127mm2.2拉伸次數(shù)的確定判斷能否一次拉成，僅需比較實際所需的總拉深系數(shù)和第一次允許的拉深系數(shù)的大小即可。若前者大于后者，說明工件可一次拉成，若前者小于后者則需要多次拉深才能成形零件。t/D×100=0

11、.945查表=0.55 ，=0.75，總的拉深系數(shù)=d/D=0.66 大于，故1次拉深能完成2.3孔翻邊在模具的作用下，將皮料的孔邊緣或外邊緣沖制成豎立邊的成形方法。1） 翻邊模工作部分的設(shè)計翻邊凹模圓角半徑可取該值等于零件的圓角半徑翻邊凸模圓角半徑應(yīng)盡量取大些，以便于翻邊變形。圓孔翻邊凸模的形狀和主要尺寸 凸、凹模單邊間隙Z/2=（0.750.85）t2）平板坯料翻邊的工藝計算 預(yù)沖孔直徑d d=D-2（H-0.43r-0.72t）=21.77（mm） 當(dāng)翻邊系數(shù)m大雨極限翻邊系數(shù)時，可采用一次翻邊成形翻邊系數(shù)m=d/D=21.77/43.8=0.50預(yù)制孔的相對半徑為： 所以可一次翻成2.

12、4沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大雨所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力P一般可按下式計算： FP=KptL式中材料抗剪強(qiáng)度L沖裁周邊總長t材料厚度在實際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式計算：卸料力 FQ=KFPN推料力FQ1=nK1FP頂件力FQ2=K2FP 1）落料沖裁力 2)沖孔沖裁力 3)拉伸時的力 4）翻邊力2.5壓力機(jī)的公稱壓力沖裁時，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。在生產(chǎn)中，當(dāng)壓力機(jī)的噸位不足時，可采用凸模的階梯布置；斜刃沖裁或熱沖裁等措施以降低沖裁力。初選壓力機(jī)的型號為J23100型開式

13、雙柱可傾式壓力機(jī)，其主要參數(shù)為： 公稱壓力F=1000KN 滑塊行程 130mm 滑塊行程次數(shù)38次/min最大閉模高度380mm 閉模高度調(diào)節(jié)量100mm 模柄孔尺寸 直徑60mm 深度80mm2.6壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸如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)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。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。沖模的壓力中心，可按下述法則來確定：1. ）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。2. ）工件形狀相同且分布位置對稱時，

14、沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3. ）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求出沖模的壓力中心。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標(biāo)位置，即為求出所求模具的壓力中心。2.7模具刃口尺寸計算及其原則 2.7.1模具刃口尺寸及其制造公差原則 1.落料件尺寸有凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。2. 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凸凹模間隙則應(yīng)取較小合力間隙值。3. 確定沖模刃口制造公差要求

15、，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高，會使模具制造困難增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口精度要求過低，則生產(chǎn)出來的制件則可能不合格，會使模具的壽命降低。2.7.2模具刃口尺寸計算 由于模具加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為兩種情況。 （1）凸模與凹模分開加工采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差（凸模、凹模），它適用于圓形或簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2cmax，必須滿足下列條件： |+|2cmax-2cmin1. 落料： 設(shè)工件的尺寸為D0-，根據(jù)計算

16、原則，落料時一凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍喞淖钚O限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2cmin，計算公式如下： Dd=（Dmax-x） Dp=（Dd-2cmin）=（Dmax-x-2cmin） 2.沖孔設(shè)沖孔尺寸為d+0根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模設(shè)計為基準(zhǔn)，收線確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙2cmin。在同一工步中沖出制件兩個以上孔時，凹模型孔中心距Ld按下式確定： Ld=（Lmin+0.5）0.125 （2）凸模和凹模配合加工第一類：凸模或凹模磨損會增大的尺寸第二類：凸?；虬寄Ｄp

17、后會減小的尺寸第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸2.7.3模具的形狀，尺寸設(shè)計計算1. 落料： Dd=（Dmax-x）=127.03 Dp=126.904 校核：0.004+0.004=0.008<0.066 滿足間隙公差要求2. 沖孔： d=（d+x）=21.93. 拉深凸模的直徑為 外徑45.16 內(nèi)經(jīng)19.842.8沖裁模間隙 沖裁凸模和凹模的間隙對沖裁件斷面質(zhì)量有及其重要的影響。此外， 沖裁間隙還影響著模具壽命、卸料力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與沖裁模設(shè)計中一個非常重要的參數(shù)。 第三章 卸料與推件零件以及其它定位零件的設(shè)計3.1定位板和定位釘 定位板

18、和定位釘是作為單個毛坯的定位裝置，以保證前后工序相對位置精度或?qū)ぜ?nèi)孔與外輪廓的位置精度的要求。3.2送料方向的控制 條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計的送料方向?qū)蛩瓦M(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)料板采用導(dǎo)料銷時，要選用兩個，導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)料銷相同。 為了保證松遼京都，使條料緊靠一側(cè)的導(dǎo)板送進(jìn)，可采用側(cè)壓裝置。為常用的幾種結(jié)構(gòu)。彈簧壓板式側(cè)壓力均勻，他安裝在進(jìn)料口，長用于側(cè)刃定距的級進(jìn)模，簧片式和彈簧壓塊式使用時，一般設(shè)置23個。3.3擋料銷3.4卸料裝置 設(shè)置卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。1.卸料裝置形式：剛性卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀2

19、.推薦裝置 第四章標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件GB/T2851 17(90)GB/T2852 14(90)列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架，是由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實施的標(biāo)準(zhǔn)，常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺固定。上下模間的精確位置由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實現(xiàn)。4.1模架形式 按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同，分為四種。 a）對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對城的對角線上，所以上模座在上導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料?；蚩v向送料模、復(fù)合模 b)為后側(cè)

20、導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因此導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮動模柄結(jié)構(gòu)。 c）為中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個方向送料 d）為四導(dǎo)柱模架。具有滑動平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠。剛性好等優(yōu)點4.2模架選用的規(guī)格一般在長度上即寬度上都應(yīng)比凹模大3040mm。木板厚度一般等于凹模厚度的-1.5倍 第五章 連接與固定零件1. 模柄是連接上模與壓力機(jī)的零件，常用于1000K以下的壓力機(jī)的模具安裝。模柄的結(jié)構(gòu)形式比較多。2. 固定板 凸模，凹模固定板主要用于小型凸模，凹?；蛲拱寄５裙ぷ髁慵墓潭?. 墊板 墊板的作

21、用是承受凸?；虬寄５膲毫?，防止過大的沖壓力在模座上壓出凹坑，影響其正常工作 第六章 模具設(shè)計中要注意的部分6.1模具的閉合高度，沖模與壓力機(jī)的關(guān)系 模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)裝模高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊底平面與壓力機(jī)工作臺上的墊板上平面之間的高度，由于壓力機(jī)的兩岸長度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)節(jié)的。 模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關(guān)系式為： H+10mm6.2經(jīng)濟(jì)性原則 在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能的降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以對于中批大量的沖裁件，應(yīng)盡量采用高效率的多工序模，而在試制與小批量生產(chǎn)時應(yīng)盡可能采用單工序模與各種形式的簡易模具。6.3安全性原則 工人操作是否方便，安全也是在確定工藝方案時要考慮的一個十分重要的問題 第七章 模具總裝圖的繪制1.各木板裝配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱邊；2.模具裝配后卸料板高出凸模1mm；3.模具裝配后頂件板高出凹模2mm，模具閉合后凸模進(jìn)入凹模1.2mm4.