沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 名稱(chēng)：汽車(chē)消聲器消聲盤(pán) 材料：q235 生產(chǎn)批量：大批量 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)該零件的 復(fù)合 模具 內(nèi)容摘要摘要：沖壓件的生產(chǎn)過(guò)程一般都是從原材料剪切下料開(kāi)始，經(jīng)過(guò)各種沖壓工序和其它必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件，進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)與制造就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機(jī)床設(shè)備等，使零件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全的目的。本次設(shè)計(jì)應(yīng)用模具專(zhuān)業(yè)及機(jī)械加工所學(xué)課程的理論進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)，主要工序包括：

2、1、沖壓工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)；2、沖壓模具設(shè)計(jì)；本設(shè)計(jì)分別為設(shè)計(jì)任務(wù)、沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)、繪制模具裝配圖和工作零件圖。通過(guò)這次設(shè)計(jì)掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)。此次模具設(shè)計(jì)目的在于通過(guò)自己設(shè)計(jì)，進(jìn)行一次完整的過(guò)程訓(xùn)練，從模具的設(shè)計(jì)出發(fā)，再到模具主要零件的加工工藝，使自己初步具備綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的方法能力。關(guān)鍵詞：汽車(chē)消聲器消聲盤(pán) 汽車(chē)消聲器消聲盤(pán)沖壓模具設(shè)計(jì) 第二章 沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)2.

3、1 沖壓工藝性分析該零件的外形簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，材料為q235鋼板，厚度t=1mm,良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)22mm的孔和三個(gè)4.5mm的孔，最小壁厚為18mm2t(6155圓之間的壁厚）?？着c孔之間的最小距離為a=15mm2t(94圓上的6與6之間的孔距) 。工件尺寸全部為自由公差，可看做it14級(jí)尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿(mǎn)足要求。2.2 沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下二種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。特點(diǎn)是價(jià)格低，而且通用性好，比較容易在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序，生產(chǎn)效率不太高。方案二：

4、落料沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，適合大批量零件生產(chǎn)，沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好，適宜沖薄料。比較以上方案，決定采用落料沖孔復(fù)合沖裁該零件，因?yàn)閺?fù)合模生產(chǎn)效率高可用于大批量生產(chǎn)，沖壓時(shí)所要求條料的精度較低，一般不受條料形狀及尺寸限制。在壓力機(jī)一次沖程下可以同時(shí)完成沖孔與落料工序。所以決定采用落料沖孔復(fù)合沖壓。2.3 模具總體結(jié)構(gòu)的確定2.3.1模具類(lèi)型的確定 復(fù)合?？梢詻_尺寸較大的零件，但材料厚度、孔心距、孔邊距有一定的限制，前面對(duì)材料沖壓工藝性分析時(shí)材料厚度、孔心距、孔邊距都符合尺寸要求，而且該零件屬于大批量生產(chǎn)，所以模具類(lèi)型采用復(fù)合工序模。 2

5、.3.2 導(dǎo)向方式 沖件為大批量生產(chǎn)，采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。此種導(dǎo)向生產(chǎn)中常用（導(dǎo)柱導(dǎo)套有活動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種，一般都用活動(dòng)導(dǎo)向，只有精度很高時(shí)才選用滾動(dòng)導(dǎo)向）2.3.3 滑動(dòng)式模架的選擇 無(wú)導(dǎo)向和用固定導(dǎo)板導(dǎo)向的模具及用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向和彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向的模具，一般都有標(biāo)準(zhǔn)模架。用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的模架，隨導(dǎo)柱位置的不同而不同。而中間導(dǎo)柱模架結(jié)構(gòu)，兩個(gè)導(dǎo)柱分布在模板中部?jī)蓚?cè)，其特點(diǎn)受力分布對(duì)稱(chēng)，受力平衡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。故采用中間導(dǎo)柱模架。2.3.4 壓、卸料方式的確定 彈壓卸料裝置是借助于彈簧或橡皮的彈性壓力，推動(dòng)卸料板動(dòng)作而起到卸料作用。其卸料力主要是通過(guò)下模板或壓力機(jī)臺(tái)面下安裝有彈性橡皮供

6、給的。其卸料力較大，并可以調(diào)節(jié)，是使用最多的一種壓、卸料裝置。這種壓、卸料裝置是卸料板在材料被壓平的情況下沖裁工件后才卸料的，故工件平整，一般復(fù)合模中，常采用這種壓、卸料裝置。2.3.4 定距方式的確定 對(duì)復(fù)合工序模中的倒裝復(fù)合模，一般用固定擋料銷(xiāo)定距。擋料銷(xiāo)是用于限定條料送進(jìn)距離的一種定位裝置。它在沖模中主要起條料定位作用。固定式擋料銷(xiāo)太多用于帶固定卸料板和彈壓卸料板的模具中，但卸料板上必須在相應(yīng)位置上鉆出避讓孔。所以此裝置采用固定擋料銷(xiāo)定距。2.4 畫(huà)排樣圖并計(jì)算材料利用率 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。

7、2.4.1 排樣相關(guān)尺寸的計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。軸承蓋的形狀具有規(guī)則圓的特點(diǎn)，應(yīng)采用直排，排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。根據(jù)材料的厚度查表得到最小搭邊值工件間=1.0mm和=1.2mm，因?yàn)闆_載件尺寸較大，搭邊值要取大一些，所以去=3mm和=3mm。條料寬度為161mm，步距為158mm，一個(gè)步距的材料利用率為69.49%。表1排樣計(jì)算項(xiàng)目分類(lèi)項(xiàng)目公式結(jié)果備注排樣沖載面積a 17677.96mm2查表得值最小搭邊a=3mm，a1=3mm條料寬度b161mm步距s158mm一個(gè)

8、步距的材料利用率69.49%2.4.2排樣圖繪制排樣圖2.5 主要工藝計(jì)算2.5 .1壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凸模型口圖，如下圖2所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的位置，一切對(duì)稱(chēng)沖裁件的壓力中心，均位于沖裁件輪廓的幾何中心。此沖裁件對(duì)稱(chēng)，所以壓力中心位于零件的幾何中心上。2.5 .2.計(jì)算沖裁力、推件力、卸料力表3條料和沖壓力的相關(guān)計(jì)算項(xiàng)目分類(lèi)項(xiàng)目公式結(jié)果備注沖壓力沖載力542618n查表3-11得卸料力24418n推件力29844 n頂件力32557n公稱(chēng)壓力599593n上表中：f沖裁力； l沖裁周邊長(zhǎng)度； t材料厚度；材料抗剪長(zhǎng)度； k系數(shù)； kx、kd卸料力

9、、頂件力系數(shù)。2.5 .3 選擇沖壓設(shè)備通過(guò)校核，選擇開(kāi)式雙子柱可傾壓力機(jī)j23-80滿(mǎn)足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：技術(shù)參數(shù)代號(hào)單位型號(hào)公稱(chēng)壓力pekn800滑塊行程smm130最大閉合高度h2mm270最大裝模高度mm360連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度mm130工作臺(tái)尺寸（前后×左右）前后amm540×800左右b墊板尺寸（厚度×孔徑）厚度hmm100×200孔徑模柄孔尺寸直徑dmm深度l最大傾斜角度a()302.5.4計(jì)算模具刃口尺寸工作零件刃口尺寸計(jì)算就分開(kāi)加工的方法表2工作零件刃口尺寸的計(jì)算尺寸及分類(lèi)尺寸轉(zhuǎn)換計(jì)算公式結(jié)果落料沖孔孔心距2.5.5 計(jì)算凸、凹模輪廓

10、尺寸1. 落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線(xiàn)切割機(jī)床加工，3個(gè)m8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按h6/m5，其總長(zhǎng)l可按公式計(jì)算：式中：l凸模長(zhǎng)度(mm)； h1=(0.60.8)=1824 mm h2=(0.81.0)=2430 mm h3:導(dǎo)料板厚度 h:增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度（0.51mm）、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10-20mm，結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖所示。2.沖孔凸模 為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用帶臺(tái)肩式固定，采用車(chē)模法加工。一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中沖4

11、0個(gè)6mm的圓形凸模，結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖所示。3.圓形小凸模的剛度校核 對(duì)于圓形凸模，凸模最小直徑應(yīng)滿(mǎn)足： 式中 ：凸模最小直徑 :材料厚度 ：材料抗剪強(qiáng)度 ：凸模材料的許用壓力然而凸模直徑，所以圓形小凸模的強(qiáng)度適合。4.非圓形小凸模的剛度校核 對(duì)于其他形狀斷面的凸模，其凸模最小斷面積應(yīng)為： =式中： :沖裁力 然而非圓形凸模，所以非圓形小凸模的強(qiáng)度適合。5.凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€(xiàn)切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，凹模的工作圖見(jiàn)下圖，其輪廓尺寸計(jì)算為：凹模厚度（查表得k=0.18）凹模壁厚c=(1.52)h=41.855

12、5.8取凹模厚度 c=45mm 凹模寬度 b=s+(2.54)h=240 mm 凹模長(zhǎng)度 凹模輪廓尺寸為245mm×240mm×30mm，結(jié)構(gòu)如下圖4示：式中：b凹模刃口的最大尺寸（mm）。k系數(shù)，考慮板料厚度的影響。第三章 沖壓模具設(shè)計(jì)3.1 確定模具類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式?jīng)_裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝方案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要決定于沖裁模的質(zhì)量和精度。沖裁模結(jié)構(gòu)是否合理、先進(jìn)，又直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁模本身的使用壽命和操作安全、方便性等。由于沖裁件形狀、尺寸、精度和生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同，沖裁模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也不同，可分為單

13、工序沖裁模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模。沖壓工藝分析可知，本設(shè)計(jì)采用復(fù)合模沖壓，所以模具類(lèi)型為復(fù)合模。復(fù)合模是指壓力機(jī)在一次行程中，模具在同一位置上同時(shí)完成落料及沖孔等多個(gè)工序的模具。3.2 設(shè)計(jì)（確定）條料或工件的定位方式?jīng)_模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正位置。條料在模具送料中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在也條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱(chēng)為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）稱(chēng)為送料定距。對(duì)于塊料或工序件的定位，基本也是在兩個(gè)方向上的限位， 只是定位零件的結(jié)構(gòu)形式與條料的有所不同而已。屬于送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷(xiāo)、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；

14、屬于送料定距的定位零件有擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷(xiāo)、定位板等。 此結(jié)構(gòu)為復(fù)合模，送進(jìn)導(dǎo)向的定位采用導(dǎo)料銷(xiāo)，送料定距采用固定式擋料銷(xiāo)。3.3 設(shè)計(jì)（確定）卸料或出件方式卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用于卸掉卡在箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁件或廢料。廢料切刀是在沖壓過(guò)程中將廢料切斷成數(shù)塊，避免卡箍在凸模上。3.3.1 卸料裝置的設(shè)計(jì)因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，相對(duì)較厚，但卸料力比較小，故采用彈性卸料。彈性卸料既起卸料作用又起壓料作用,是借助于彈簧或橡皮的彈性壓力，推動(dòng)卸料板動(dòng)作而起到卸料的作用。這種彈性卸料裝置是卸料板在材料被壓平的情況下沖裁后

15、才卸料，故工件平整。所以采用彈性卸料裝置。3.3.2 出件裝置的設(shè)計(jì)因?yàn)槭菑?fù)合模生產(chǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本副模具采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)，下出件方式，這是因?yàn)榈罐D(zhuǎn)式復(fù)合模操作方便、安全可靠，卸料力可以調(diào)節(jié)，沖孔后的廢料直接從孔中漏下克服了正裝式復(fù)合模的缺點(diǎn)。.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。3.5 模架選擇該模具采用中間導(dǎo)柱模架這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周邊尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。3.5.1 上模座的選擇根據(jù)凹模周界l=245mm、b=240mm查表得“中間導(dǎo)柱上模座250×2

16、50×40gb/t 2855.9 3.5.2下模座的選擇根據(jù)凹模周界l=245mm、b=240mm查表得“中間導(dǎo)柱下模座250×250×45gb/t 2855.10 3.5.3 模柄的選擇通過(guò)以上設(shè)計(jì)，決定采用旋入式模柄。壓力機(jī)模柄孔的尺寸為50mm×70mm，則該副模具的模柄選擇應(yīng)比壓力機(jī)模柄孔尺寸小，查表得“a40×100 gb 2862.181·a3 3.5.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模座的裝配方式及要求根據(jù)模具的閉合按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。=45+10+68+30+55-1=207式中： 1.5）=mm；上模板的厚度 h墊=310m

17、m; h墊:墊板的厚度 l=68mm；l:凸模的長(zhǎng)度 h=30mm; 凹模的厚度 1.5）=mm h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=1mm。由以上計(jì)算可知道該副模具的閉合高度為192mm，可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)j23-25的最大裝模高度（230mm），可以使用。根據(jù)模具的閉合高度查表得可得到導(dǎo)柱d/mm×l/mm分別為， ；導(dǎo)套d/mm×l/mm×d/mm分別為，3.6 固定板、墊板的設(shè)計(jì)（選擇）沖模中常用的板類(lèi)零件，除了上、下模板外，根據(jù)其作用可以分為固定板、墊板、卸料板等。3.6.1 固定板設(shè)計(jì)根據(jù)上述可知,由計(jì)算凸、凹模輪廓尺寸可知:凸模固定板的

18、厚度為h=30×（0.60.8）=1824 凹模長(zhǎng)度l=245mm，所以凸模固定板的長(zhǎng)度為245mm；凹模的寬度b=240mm，所以凸模固定板的寬度為240mm。根據(jù)上述可知,凸模固定板的外形尺寸應(yīng)于凹模的外形尺寸相同。采用固定板材料為q235或45鋼，所以該固定板的尺寸為245mm×240mm×20mm，材料選用q2353.6.2 墊板的設(shè)計(jì)墊板的厚度一般凹模厚度的0.3-0.5倍,其平面尺寸可與凹模卸料板外形尺寸相同,但應(yīng)還考慮緊固螺釘及銷(xiāo)釘?shù)奈恢?墊板的厚度h2=310mm凹模的長(zhǎng)度l=245mm,所以墊板的長(zhǎng)度l2=245mm；凹模的寬度b=240mm ,所以墊板的寬度b2=240mm。一般墊板采用的材料為鑄鐵ht250或鑄鋼zg310-570，所以該墊板的尺寸為260mm×240mm×10mm，材料選用ht250。3.7 緊固件的選擇沖模緊固零件的作用是使沖模上其他各部分零件連接成整體，保證各零件間的相對(duì)位置，并使沖模能夠安裝在壓力機(jī)上，從而保證沖壓