汽車沖壓件模具設計課程設計說明書

1、汽車沖壓件模具設計課程設計說明書1、所示圖1為U型支架，設計該制件沖裁、彎曲工藝及模具。疑刺圖1彎圖2、技術指標：制件材料為20鋼，料厚1.5mm中批量生產(chǎn)設計計算及容結果、經(jīng)濟性分析沖壓加工的經(jīng)濟性分析沖壓加工方法是一種先進的工藝方法， 因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用。 由于模具費用高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作 用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的 優(yōu)越性就不明顯，這時采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟效 果。例如在零件上加工孔，批量小時采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟；有些旋 轉體零件，采用旋壓比拉深會有更好的經(jīng)濟效果。所以，

2、要根據(jù)沖壓 件的生產(chǎn)綱領，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效 益。、工藝性分析工件為圖1所示的落料沖孔件，材料為20鋼，材料厚度為1.5mn生 產(chǎn)批量為中批量，工藝性分析如下：1.材料分析20鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的沖裁彎曲性能。2.結構分析零件結構簡單對稱，無尖角，對彎曲、沖孔加工有利。零件中部 有一孔，其最小尺寸為16mm 滿足沖孔最小孔徑dmin 1.0t=1.5mm的 要求。另外，經(jīng)計算，孔與外形間的最小距離為 7mm滿足沖裁件最 小孔邊距IminA 1.5t=2.25mm的要求。所以該零件的結構滿足沖裁的要 求。在彎曲沖孔時，孔位于變形去外，t t，不會在彎曲時 候

3、發(fā)生變形。3. 精度要求零件上沒有公差要求，由分析可知，該零件可以用普通沖裁彎曲 加工方法制得。4. 結論由上分析可知，該零件沖壓工藝性良好，可以沖裁和彎曲。三、工藝方案的確定零件為U形彎曲件，該零件的生產(chǎn)包括沖孔、彎曲和落料三個基 本工序，可以有以下三種方案：方案一：先落料，后沖孔，再彎曲。采用三套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料一沖孔復合沖壓，再彎曲。采用復合模和單工序彎 曲模生產(chǎn)。方案三：沖孔一落料連續(xù)沖壓，再彎曲。采用級進模和單工序彎 曲模生產(chǎn)。方案四：沖孔一落料一彎曲，采用級進模。方案一模具結構簡單，但是需要三道工序三副模具，生產(chǎn)效率低。 方案二需要兩幅模具，且用復合模生產(chǎn)的沖壓件形位精度

4、和尺寸 精度易保證，生產(chǎn)效率咼。方案三也需要兩幅模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件沖壓精度較差。 欲保證沖壓件的形狀位置精度，需設置導正銷導正。故模具制造、安 裝較復合模略復雜。方案四僅需要一副模具，且生產(chǎn)效率很高，相對兩幅或者三副模 具來講，降低了成本。通過三種方案的綜合分析比較，該制件的沖壓生產(chǎn)采用方案四為 佳。四、確定模具結構形式1. 沖裁模結構形式根據(jù)前面工藝方案的分析，該制件大批量生產(chǎn)，尺寸小形狀簡單 根據(jù)各類模具的特點，最后確定該沖裁模采用復合模的結構形式。2. 彎曲模結構形式該制件屬于較復雜的彎曲為保證制件的質量和模具的壽命，同時為提高生產(chǎn)效率，根據(jù)工藝方案的分析，確定采用兩次彎曲的方

5、式， 即級進彎曲模。有以上工藝方案可知，生產(chǎn)該制件的模具結構為級進模。五、沖壓工藝計算1. 毛坯尺寸計算X=0.32藝I直=58mm藝I彎=13mm l_0=70mm 毛坯為 71mm X 30mm對于r0.5t有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴重，按中性層展 開原理，坯料總長度等于彎曲件直線部分和圓弧部分的長度之和，查 表4-4可得中性層位移系數(shù)為x=0.32所以毛坯總長度為Lo=藝I直+藝I彎藝 I 直=12X 2+ 3.5 X 2 + 27=58mm180藝 I 彎=4X r xt =12.43mm 13mm180故 L=70mm由于零件寬度為30mm故毛坯尺寸應為71mrX 30mn，彎

6、曲件平面 展開圖為圖2圖22. 彎曲力的計算彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)，該零件是U形制件彎曲模，2F 自=.7Kbt b=86KNR tF=Ap=2.64KN3. 計算凸凹模工作部分尺寸(1) 凸、凹模的圓角半徑 凸模圓角半徑rp由于r/t=1較小，凸模圓角半徑等于彎曲件的彎半徑r，即rp=r=1.5mm 凹模的圓角半徑rd在實際生產(chǎn)中，凹模的圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度t選取：因材料的厚度t=1.52mm r d=(3 6)t 即：rd=1.5 x 4=6mm(2) 凸、凹模間隙對于U型件彎曲，必需有適當?shù)拈g隙，間隙的大小對工件質量和 彎曲力有很大的影響，故需確定其凸、凹模單邊間

7、隙C:C=tmax+xt =t+ +xt=1.5+ +0.05 x 1.5=1.825mmF自=86KNF校 =2.64KNrp=1.5m mrd=6mmC=1.825 mm(3)凸凹模工作部分的尺寸與公差該彎曲件的27是標注為形尺寸的；所以應以凸模為基準件，先確 定凸模尺寸，然后再決定凹模尺寸：Lp=( L+0.75 ) - s p0Lp=27+0.75 X 0.52=27.37 0-0.033Lp=27.370-0.033凹模尺寸Ld為:Ld= (Lp+2c)Ld=27.37+2 X 1.825=31.02+0.0390Ld=31.020+0.0394.刃口尺寸的計算該零件屬于一般沖孔、落

8、料件和彎曲件，根據(jù)零件形狀特點，沖 裁模的凸凹模采用分開加工方法制造。尺寸 30mm 70m訕落料獲得, 16由沖孔獲得。(1) 凸、凹間隙計算由經(jīng)驗公式得Z Ct得2Zmin=0.27mmZmax=0.41mm所以 Zmax Zmin = 0.14mm按照模具制造精度高于沖裁精度34級得原則，設凸、凹模制造 精度為IT8級，查表2-2可知，該落料件精度為IT10級。(2) 外形尺寸計算凹模磨損后尺寸變大：70mm 30mm查表2-6可得，磨損系數(shù)為 X=1An=7000.12/4mm=000.03 mmAi2=3000.12/4mm=000.03 mm(3) 沖孔： 16mmdp=1600.

9、12/4 mm=600.03 mm5. 排樣分析零件形狀，應采用直排的排樣方式有以下兩種，但是由于該 沖裁件為方形的，故無廢料，所以，兩種排樣方式均可。圖3B=74.500.12mm現(xiàn)選用1.5mm 600mM 800m的鋼板，經(jīng)查零件制件的搭邊值為 ai=2mm零件與條料間的搭邊值為a2=2mm條料與導料板的間隙值為 C=0.5mm則條料寬度應為：B= Dmax 2a C 0 = (70+2X 2+0.5 ) 00.12mm=74.&.12mm步距 S=D+a=30+2=32mm由于彎曲裁板時應考慮纖維方向，故只能采用橫裁，即裁成寬 74.5mm長600m的條料，則一板能出的零件總個數(shù)為n=

10、 8006002=10X 18=180個74.532計算每個零件的面積n=71.214%S=70X 30- R2=1899.04mm則材料的利用率為n S 100% =71.214%,排樣如圖4所示Lb Bb圖46. 沖裁力的計算此零件的落料周長為200mm沖孔周長為50.24mm材料厚度為1.5mm 20鋼的抗剪強度取300MPa查資料得，沖裁力的基本計算公式為F KLt。則該制件所需要的落料力F 1=1.3 300 200 1.5=117KN所需沖孔力為F2=1.3 1.5 300 50.24=29390.4N 29.4KN模具采用剛性卸料和上出料方式所需要的推件力為F t=NKt F1

11、F2 =21.96KNF沖總=168.36 KNF壓機 =257KN零件所需總的沖壓力為F 沖總=F1+F2+F=168.36KN7. 壓力機公稱壓力的確定F壓機F自+F壓+F沖總=257KN8. 壓力中心計算模具壓 力中心 坐標(-25.57,0 )零件為一對稱件，所以壓力中心就是沖裁輪廓圖形的幾何中心， 但是由于采用級進模，故此需要計算模具壓力中心，排樣時零件的前 后對稱，故僅需要計算壓力中心橫坐標。設模具壓力中心橫坐標為X。, 建立如圖所示坐標系，則有 F (32-X0) =F2 X。得 X0=25.57所得模具壓力中心坐標為(-25.57,0 )六、沖壓設備選用由于該模具為級進模，故以

12、彎曲和沖裁的最大壓力為標準，選用 一臺壓力機JB23-8，主要技術參數(shù)如下：公稱壓力：250KN行程滑塊：80mm行程次數(shù)：55次/min最大閉合高度：270mm連桿調節(jié)長度：55mm工作臺尺寸：370 x 560mm電機功率：2.2KW模柄尺寸：50 X 70七. 模具零部件結構的確定1. 標準模架的選用模架的選用依據(jù)是凹模的外形尺寸，由于該模具為級進模，有兩 個凹模，故由此疊加。計算凹模的周界尺寸大小，根據(jù)凹模高度和壁 厚的計算公式得凹模高度：H中=3 F沖 10-1 K=55.13mmI1H彎曲=3 F彎曲 10 K=28.05mm凹模厚度：C= (1.52) H故此：C中=82.7mm

13、 C 彎曲=42.08mm所以，凹?？傞LL=42.08+2 X 82.7+60=265.48mm為了保證凹模足夠的 強度，并對稱，將其長度調整到280mm凹模的寬度 B=2X 1.5 X H中+74=239.39mm模具采用后側式導向模架，根據(jù)以上計算結果，查中國模具設 計大典，該模架標準規(guī)格為：上模座315X 250X 50mm下模座315X 250X 60mm 導柱 40X 200mrp 導套 40X 125X 48mm2. 其他零部件結構(1) 沖孔落料凸凹模相關尺寸計算凸模固定板與凸模采用過渡配合，厚度取凹模厚度的0.8倍，即約為60mm平面尺寸與凹模外形尺寸相同。導料板厚度，采用固定

14、擋料銷，查教材表3-14得導料板厚度H=6mm(2) 彎曲模主要零部件設計 凸模圓角半徑的計算經(jīng)教材查表4-1計算得最小彎曲半徑為1.5mm當零件的相對圓角 半徑r/t較小時，凸模圓角半徑等于零件的彎曲半徑，即=r=1.5mm 凹模圓角半徑H中 =55.13m mH彎曲=28.05m mC中 =82.7mmC彎曲=42.08m m凹模的 寬度B=239.3 9mm凹模圓角半徑不宜過小，以免擦傷零件表面，影響沖模壽命，且 凹模兩邊的圓角半徑一致，否則會在彎曲時坯料發(fā)生偏移。根據(jù)材料 厚度取r a=(2 3)t=3mm 凹模深度 凸、凹模間隙根據(jù)U形件彎曲模凸、凹模單邊間隙的計算公式得Z=t+ +

15、CtLt=33.2c 06 0.03 mmLa=36.4900.039 mm經(jīng)查資料得材料厚度正偏差 =0.17mm經(jīng)教材表4-10得C=0.05，則 Z=1.745mm U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差凸、凹模橫向尺寸分別為Lt= Lmin 0.750 T =33.26 0.03mmLa= Lt 2Z 0 A =36.49 00.039 mm3彈頂裝置中彈性元件的計算由于該零件在成型過程中需壓料和頂件，所以模具采用彈性頂件裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下：(1) 確定橡膠墊的高度HbH 工=12 .5mmH0 =50m mH=(3.54)H工認為自由狀態(tài)時，頂件板與凹模平齊，故H 工=

16、rA h0 h =(3+0+9.5)mm=12.5mm故：H0=50mm(2) 確定橡膠墊的橫截面積AA FdPA=52802mm查得圓筒型橡膠在預壓量為10% 15%時的單位壓力為0.5MPa, 故26402A =5280mm0.5(3) 確定橡膠墊的平面尺寸D=82mm根據(jù)零件的形狀特點，橡膠墊應為圓筒型，中間開有圓孔以避讓 螺桿，結合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為，則其直徑 D為：/4D= A = 5280=82mmH0（4）校核橡膠墊的自由高度50 =0.61HoD橡膠墊的高徑比在0.51.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理橡膠的裝模高度約為Hd=0.85 X 50=42.5m

17、m八、模具的安裝調試保養(yǎng)1模具的安裝、調試根據(jù)設計要求將模具安裝在沖床上，安裝步驟如下：（1）將模具的上表面和壓力機的上滑塊下表面用干凈的抹布擦抹干凈，將模具的上模安裝在壓力機的上模部分，不要鎖緊螺栓方便合模時對凸凹模；（2）將模具的下表面和壓力機的下滑塊上表面用干凈的抹布擦抹干凈，將模具的下模安裝在壓力機的下模部分，不要鎖緊螺栓方便合模時對凸凹模；（3） 合模，調整上下模之間的間隙，開模時看卸料板是否高出凸模1mm左 右，達到合理后鎖緊上下模的螺栓；（4）打開壓力機讓模具運行幾分鐘，看模具安裝是否合理；（5）上料，調整壓力機，模具以及工藝參數(shù)直至正常生產(chǎn)。2. 模具維護保養(yǎng)（1）模具上機前檢

18、查及保養(yǎng) 按模具沖剪力的大小，正確使用足夠噸位的沖床。（一般機床的噸位必須大于模具的沖剪力） 在模具上機前，必須檢查調整模具沖剪刃口的間隙，以防運輸途中裝卸模具 時刃口間隙走樣，調整均可后再上機臺。 架模前要對模具的上下表面進行清潔，保證模具安裝面和沖床的工作臺面壓 傷及模具在生產(chǎn)中上下安裝面的平行度。 沖床的工作臺面與滑塊底面必須平行，平行度的偏差應小于0.03 模具架好后將模具打開，將模具各部分清檫干凈，特別是導向機構，對于表 面件（外觀件）的模具其型面清檫干凈，以保證制件的質量。對模具各滑動部位 進行潤滑和模具各部位的檢查，特別是安全件（如沖孔廢料孔等）。 沖出樣品后，須當即確認是否與產(chǎn)

19、品規(guī)格相符。(2)生產(chǎn)中的保養(yǎng) 模具使用時，導柱和導套要定時加潤滑油。 在生產(chǎn)中定期對模具的相應部位和刃口上應多次加潤滑油或沖壓油 嚴禁雙料沖剪，除沖壓材料、潤滑油外其它物品應遠離作業(yè)區(qū)域。 刃口鐵粉狀物不能滯溜太多，應及時出處理滯留物和定期清理廢料，生產(chǎn)結 束后要對模具進行全面檢查、全面的清檫，保證模具的清潔度。(3) 使用后模具保養(yǎng) 模具長時間使用后必須磨刃口，研磨后刃口面必須進行退磁，不能帶有磁性， 否則易發(fā)生堵料。 彈簧等彈性零件在使用過程中彈簧最易損壞， 通常出現(xiàn)斷裂和變形現(xiàn)象。采 取的辦法就是更換，在更換過程中一定要注意彈簧的規(guī)格和型號， 彈簧的規(guī)格和 型號通過顏色、外徑和長度三項來確認，只有