沖壓工藝與模具課程設(shè)計(jì)

1、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書軸襯套側(cè)沖模模具設(shè)計(jì) 23 目 錄1、沖裁件工藝分析11.1沖壓制件介紹11.2沖壓件結(jié)構(gòu)形狀11.3沖壓件尺寸精度11.4沖壓件材料12、確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式12.1工藝方案的確定12.2確定模具總體結(jié)構(gòu)方案22.2.1 模具類型22.2.2 操作與定位方式22.2.3 卸料與出件方式32.2.4 模架類型及精度32.2.5 凸模設(shè)計(jì)43、模具斜導(dǎo)柱滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)53.1.2 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算53.1.2 斜導(dǎo)柱的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算74、 模具設(shè)計(jì)計(jì)算114.1 毛坯尺寸與排樣114.2計(jì)算材料利用率114.3計(jì)算沖壓力124.3.1壓力

2、中心確定124.3.2 沖裁力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇135、模具刃口尺寸及公差的計(jì)算155.1 沖裁間隙z值得確定155.2 凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算165.3 凸模刃口尺寸及公差的計(jì)算176、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)186、1 模架尺寸的選擇196、2 模柄的選擇216、3 模具中各板件的尺寸規(guī)格確定217、小結(jié)228、參考文獻(xiàn)23 1、沖裁件工藝分析1.1沖壓制件介紹如圖1-1所示，零件料后t=1mm,該制件為軸承套，零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,形狀呈中心對(duì)稱，沖裁過程復(fù)雜。1.2沖壓件結(jié)構(gòu)形狀我的工序只是側(cè)向沖槽，側(cè)槽形狀為一個(gè)寬為3.5mm，長(zhǎng)為32mm的矩形和兩個(gè)半徑為3.5mm的四分之一圓組成，具體形狀見

3、制件圖，沿中心軸均布環(huán)繞成7個(gè)側(cè)槽。 1.3沖壓件尺寸精度零件圖上已經(jīng)標(biāo)注出了側(cè)槽的尺寸精度，具體內(nèi)容為mm，mm,對(duì)間接計(jì)算的尺寸，側(cè)槽寬度3.5mm和四分之一圓半徑3.5mm屬未標(biāo)注公差的尺寸，可根據(jù)互換性將其尺寸與公差換算出來，此處對(duì)其不進(jìn)行處理。1.4沖壓件材料該制件材料為08f，屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼,查模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)史鐵梁主編可知抗剪強(qiáng)度=255333mpa,斷后伸長(zhǎng)率=32，屈服極限=196mpa,彈性模量e=186000mpa。此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。根據(jù)以上分析,該零件的工藝性較好,可以進(jìn)行沖裁加工。2、確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式2.1工藝方案的確定我的工序

4、只是側(cè)向沖7個(gè)槽，根據(jù)不同的加工方法以及沖裁方式，可以用以下幾種工藝方案：方案一：采用側(cè)向沖裁，7個(gè)沖頭，一次性沖裁側(cè)向的7個(gè)槽,單工序沖模；方案二：采用普通沖裁方式，利用卡盤將制件平放，一個(gè)沖頭依次進(jìn)行七次沖裁，單工序沖模。以上兩個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，方案一生產(chǎn)效率高，周期短，零件尺寸精確，但是模具設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高；方案二模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)容易，沖裁過程較為普遍，但零件制造過程耗時(shí)較長(zhǎng)，還需要附加的定位裝置，能源損耗大。比較上述兩種方案，方案一具有創(chuàng)新點(diǎn)，且不會(huì)存在方案二因定位不準(zhǔn)確二帶來的誤差，所以方案以比較合適，故選擇方案一。2.2確定模具總體結(jié)構(gòu)方案2.2.1 模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方

5、案，斜滑塊側(cè)沖模。其特點(diǎn)是利用斜滑塊進(jìn)行測(cè)向沖槽，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行。同時(shí)，因?yàn)橹萍闹苁芰鶆?，減少了制件的變形程度，提高零件精度。采用斜滑塊式側(cè)沖模，歲結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但便于操作，因此合理有效。2.2.2 操作與定位方式零件的生產(chǎn)批量不確定，但其尺寸精密，因此通過合理安排生產(chǎn)，可用手工送料方式進(jìn)行送料，這樣不僅能夠達(dá)到批量要求，且能降低模具成本，因此較為合理?？紤]到零件尺寸大小，材料厚度，以及筒形形狀，為了便于操作和保證零件的精度，采用凹模與制件的配合進(jìn)行周湘定位，采用凹模與卸料板的配合使用對(duì)其進(jìn)行軸向定位。2.2.3 卸料與出件方式此處因?yàn)槟＞擢?dú)特，因此采用專用的曲柄滑塊與卸料板聯(lián)合使用的

6、卸料裝置對(duì)其進(jìn)行卸料，卸料力不大，但須腳踏卸料，此種卸料方式可以保證沖裁件表面的平面度。 2.2.4 模架類型及精度在標(biāo)準(zhǔn)模架中，常用的有四種形式的模架，如圖2-1。采用斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行一次性沖裁，所以要考慮到側(cè)向沖槽的周向布置，此時(shí)會(huì)形成一個(gè)以模架中心為中心的圓形工作區(qū)域，所以模架采用滑動(dòng)導(dǎo)向中間導(dǎo)柱圓形模架，用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。即圖2-1中的d圖。（a）（b）（c）（d） 2.2.5 凸模設(shè)計(jì)沖槽凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模與固定板的加工，可設(shè)計(jì)成固定臺(tái)階式，末尾臺(tái)階和導(dǎo)滑塊以h7/m6過渡配合，起上下前后定位作用，用定位銷和導(dǎo)滑塊連接，起徑向定位作用。3、模具斜導(dǎo)柱滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)此處

7、模具為斜滑塊式側(cè)沖模，其設(shè)計(jì)主要是斜滑塊與斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)，此處將各部分設(shè)計(jì)如下。3.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)3.1.1 斜導(dǎo)柱傾角及配合設(shè)計(jì)查塑料成型模具設(shè)計(jì)手冊(cè)知一般斜導(dǎo)柱的傾角在1520，最大不超過25，以20和22選用最多，此處取斜導(dǎo)柱傾角，材料選用t10淬火，淬火硬度為hrc5055，其抗拉強(qiáng)度，屈服極限，表面粗糙度值為，與其固定板之間采用過渡配合，為了運(yùn)動(dòng)靈活，與其斜滑塊制件采用間隙配合，使兩者之間保持0.51.0mm的間隙。斜導(dǎo)柱直徑選取。3.1.2 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度與工作行程、斜導(dǎo)柱的直徑和斜導(dǎo)柱固定板的厚度等有關(guān)。斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度為： 式中 :斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度； :斜導(dǎo)柱固定部分大端

8、直徑； h:斜導(dǎo)柱固定板厚度； d:斜導(dǎo)柱工作部分直徑； s:滑塊的工作行程 斜導(dǎo)柱安裝部分的長(zhǎng)度為： 式中 ：斜導(dǎo)柱安裝固定部分的長(zhǎng)度； ：斜導(dǎo)柱固定部分的直徑。3.1.2 斜導(dǎo)柱的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算1.斜導(dǎo)柱受力分析斜導(dǎo)柱在沖壓與分離過程中，所受的彎曲力是影響其使用的主要應(yīng)力,受力圖如右圖所示:為沖槽力的反作用力，其大小與相同，方向相反。f是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)孔施加于滑塊上的正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱所受的彎曲力相等，為斜導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦力，為滑塊與導(dǎo)滑槽之間的摩擦力,為斜導(dǎo)柱對(duì)滑塊施加的向下的作用力。由此得： 則 則此處由于摩擦力和其它力相比較一般很小，常常可忽略不計(jì)，即=0，=0,則由上可

9、得 沖槽力主要取決于材料的剪切強(qiáng)度，為保證強(qiáng)度，以來進(jìn)行計(jì)算。制件單個(gè)切槽時(shí)切槽的切向面積 則要能順利沖出側(cè)向槽所需的最小沖槽力 所以 則 2、斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度校核此處按理論計(jì)算斜導(dǎo)柱的直徑，以此對(duì)斜導(dǎo)柱進(jìn)行校核。斜導(dǎo)柱直徑主要受彎曲力的影響，將凸模壓力中心沿導(dǎo)柱方向和斜導(dǎo)柱固定板的間距記為，則斜導(dǎo)柱所受的彎矩為 式中 ：斜導(dǎo)柱所受的彎矩； ：凸模壓力中心沿導(dǎo)柱方向和斜導(dǎo)柱固定板的間距。有材料力學(xué)可知： 式中 ：斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力； :抗彎截面系數(shù)。斜導(dǎo)柱的界面一般為圓形，其抗彎截面系數(shù)為： 所以斜導(dǎo)柱的直徑為： 式中 ：側(cè)沖頭所受沖槽力作用線與斜導(dǎo)柱中心的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板的距離，此處

10、。查模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)史鐵梁主編，知t10的安全系數(shù)為1.52，取=2，則此材料的許用彎曲應(yīng)力為： 則 4.011mm15mm，所以斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足。 4、 模具設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 毛坯尺寸與排樣我的前一步拉深工序由其他同學(xué)完成，所以我的工步里只需對(duì)每個(gè)坯料進(jìn)行側(cè)向沖槽，毛坯寸即前一工步成品，具體尺寸見圖3-1。因此也無須排樣。4.2計(jì)算材料利用率由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)知材料利用率通用計(jì)算公式 式中 :得到制件的總面積（mm） :坯料的總面積（mm）根據(jù)制件形狀及尺寸得： =得 4.3計(jì)算沖壓力4.3.1壓力中心確定沖槽形狀與尺寸如右圖所示：因?yàn)闆_槽孔左右對(duì)稱，所以壓力中心、： 圓弧段y方向壓力中心：

11、式中 r:圓弧半徑，計(jì)算得r=3.5mm; s:圓弧兩端點(diǎn)之間的距離，此處s=3.5=4.95mm; b:圓弧弧長(zhǎng)，此處b=所以 則整體y方向的壓力中心： 即在圖示坐標(biāo)系上，此沖槽孔的壓力中心坐標(biāo)為（19.5,3.34）。4.3.2 沖裁力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇1、沖裁力的計(jì)算由上知每個(gè)斜導(dǎo)柱滑塊所需的豎直方向的力,此模具有七個(gè)斜導(dǎo)柱導(dǎo)滑槽裝置沿制件周向排列，則沖裁力 2、壓力機(jī)的選擇曲柄壓力機(jī)為目前生產(chǎn)中最常見的機(jī)械壓力機(jī)，且此模具須操作者從多個(gè)方向?qū)ζ溥M(jìn)行操縱，因此選擇開式曲柄壓力機(jī)，開式曲柄壓力機(jī)機(jī)身呈“c”形結(jié)構(gòu)，使操作者可從前、左、右三個(gè)方向靠近工作臺(tái)，便于模具安裝、調(diào)整、操作。曲柄壓

12、力機(jī)在進(jìn)行沖裁、校正彎曲時(shí)，最大沖裁力不大于工程壓力的80%90%，所以曲柄壓力機(jī)所需的公稱壓力 查材料成型機(jī)械葛正浩 楊立軍主編，此處選擇的曲柄壓力機(jī)。選擇型號(hào)為jh21-80的壓力機(jī)，即機(jī)械開式曲柄壓力機(jī)，固定臺(tái)式曲柄壓力機(jī)，其相關(guān)參數(shù)如下：公稱壓力為800kn；滑塊行程為160mm;滑塊行程次數(shù)為40次/min;最大封閉高度為320mm;模柄孔尺寸為50mm;模柄孔深度為70mm.5、模具刃口尺寸及公差的計(jì)算5.1 沖裁間隙z值得確定右圖所示為沖槽孔基本尺寸：查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-3，知沖裁料厚t=1mm的0.8f材料的沖裁間隙值為： z=2（0.060.09）tz=20.060.0

13、9）1=0.120.18mm 即=0.18mm =0.12mm5.2 凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算凹模的刃口尺寸是根據(jù)沖槽孔的尺寸來定的，沖槽孔的刃口尺寸由兩部分組成：mm和mm,根據(jù)公差值查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-5，得磨損系數(shù)x=1，則凹模刃口尺寸為： 式中 ：沖槽凸模刃口基本尺寸，mm; : 沖槽凹模刃口基本尺寸，mm； d: 沖槽孔對(duì)應(yīng)部位基本尺寸，mm; : 沖槽孔對(duì)應(yīng)部位尺寸公差，mm; =t。由此得：、mm 、mm將凹模刃口尺寸標(biāo)注在電子圖上如下所示：5.3 凸模刃口尺寸及公差的計(jì)算凸模的刃口尺寸也是是根據(jù)沖槽孔的尺寸來定的，和凹模刃口尺寸計(jì)算一樣，要對(duì)mm和mm兩組尺寸進(jìn)行處理,根

14、據(jù)公差值查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)得凸模刃口尺寸為： 式中 : 沖槽凹模刃口基本尺寸，mm； d: 沖槽孔對(duì)應(yīng)部位基本尺寸，mm; : 沖槽孔對(duì)應(yīng)部位尺寸公差，mm; =t。由此得：、mm mm 、mm mm將凸模刃口尺寸標(biāo)注在電子圖上如下所示： 6、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我選擇的模架如下圖：則對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：6、1 模架尺寸的選擇制件厚t=1mm，凹模是一個(gè)帶側(cè)孔的圓筒形，此處制件高50mm，為了不影響滑塊運(yùn)動(dòng)，將滑塊高度設(shè)置的稍低于制件高度，取滑塊高度。則滑塊行程.現(xiàn)對(duì)滑塊長(zhǎng)度進(jìn)行粗略估計(jì)：斜導(dǎo)柱直徑15mm，換算到水平方向?yàn)?；斜?dǎo)柱孔投影到水平方向的長(zhǎng)度；由此估計(jì)滑塊長(zhǎng)度 取滑塊長(zhǎng)度為80mm。大略

15、設(shè)定沖裁凸模長(zhǎng)15mm，閉合時(shí)凸模刃口邊緣距模具中心10mm，閉合時(shí)滑塊外延的定位裝置伸出25mm，則此模架的公稱直徑有： 閉合模高度有： 據(jù)此查模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)史鐵梁主編，選擇滑動(dòng)導(dǎo)向中間導(dǎo)柱圓形模架的規(guī)格為：315-215250，則相關(guān)參數(shù)為：公稱直徑=315mm；最小閉合高度=215mm；最大閉合高度=250m；上模座為31550mm；gb/t 2855.11-1990 下模座為31560mm；gb/t 2855.12-1990 導(dǎo)柱為35200mm；gb/t 2861.1-1990 導(dǎo)套為50200mm；gb/t 2861.6-1990 6、2 模柄的選擇模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊

16、上，同時(shí)使模具中心通過滑塊的壓力中心。中小型模具一般是通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連接的。目前的標(biāo)準(zhǔn)模柄有旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣式模柄、槽形模柄、通用模柄、浮動(dòng)式模柄、推入式活動(dòng)模柄等其中結(jié)構(gòu)。壓入式模柄是與上模座以配合并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄軸線與上模座的垂直度較好，適用于上模座較厚的各種中小型沖模，生產(chǎn)中最常見，所以此處選擇壓入式模柄。模柄適合壓力機(jī)配合使用的，jh21-80型號(hào)的曲柄壓力機(jī)模柄孔尺寸為50mm,則性選擇模柄規(guī)格為50110mm。6、3 模具中各板件的尺寸規(guī)格確定在選擇壓力機(jī)的章節(jié)中可知上下模座中間各板的尺寸為 取各模板的直徑為250mm。中間的一般的承壓板和固定板厚度在2030

17、mm,所以斜導(dǎo)柱的承壓板厚度取20mm，凹模承壓板厚度取 30mm,凹模固定板的厚度取25mm，斜導(dǎo)柱固定板的要求較高，取其厚度為40mm。7、小結(jié)為期一周的沖壓課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，中間心酸，難以形容，但最終，雖不能說是多么完美，但大體內(nèi)容還是成形了，甚是欣慰?？傮w來說，我覺得這次的課程設(shè)計(jì)對(duì)我來說還是有點(diǎn)偏難，因?yàn)橹皬臎]有接觸過側(cè)沖模，所以在研究方案時(shí)花費(fèi)了大量的功夫，同時(shí)，側(cè)沖模零件比較復(fù)雜，所以在電子圖上也耗時(shí)不少。但是，本文還是對(duì)軸襯套側(cè)沖槽進(jìn)行了全面細(xì)致的研究分析，結(jié)合實(shí)際情況，利用斜導(dǎo)柱滑塊進(jìn)行側(cè)沖，利用曲柄滑塊進(jìn)行卸料，雖然模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但模具結(jié)構(gòu)靈活、可靠，且能保證產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，主要有以下幾點(diǎn)：1、 對(duì)沖壓有了脫胎換骨的認(rèn)識(shí)，不在局限于過去的純理論知識(shí)；2、 通過設(shè)計(jì)過程中的翻閱資料，查找國標(biāo)，對(duì)沖壓模具的結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)原理，以及其它零件的標(biāo)準(zhǔn)有了新的認(rèn)識(shí)與了解；3、 自己完整的設(shè)計(jì)了一套模具，知道了模具設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題以及流程，對(duì)以后的就業(yè)與工作起到了莫大的幫助。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我會(huì)在今后需要更加努力，力求作到解決方法簡(jiǎn)單