撐托板課程設(shè)計

PAGEPAGE21目錄第一章、課程設(shè)計的目的 3第二章、零件分析 5第三章、撐托板落料沖孔復(fù)合模分析計算 63.1.撐托板沖壓工藝性分析 63.2.沖壓工藝方案的確定 63.3.沖裁過程 73.4.工件的排樣與搭邊 93.5.沖裁力的計算 103.6.模具壓力中心的計算 103.7.凸凹模刃口尺寸的計算 133.8.凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算 143.9.模具閉合高度與壓力機(jī)的關(guān)系 16第四章、模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用 174.1.凸模固定板的選用 174.2.墊板的選用 174.3.卸料裝置的選用 174.4.模柄的選用 174.5.模架 174.6.卸料螺釘 204.7.檔料銷 204.8.壓力機(jī)的選擇 20第五章、模具零件加工工藝 215.1.凸凹模加工工藝 215.2.凹模加工工藝 21心得與體會 22參考文獻(xiàn) 23第一章、課程設(shè)計的目的1.1課程設(shè)計的目的沖模課程設(shè)計是沖壓工藝及模具設(shè)計課程的一個重要環(huán)節(jié)，是運用所學(xué)知識的一次綜合練習(xí)。其主要目的是：?1.1.1．使學(xué)生初步掌握沖壓工藝過程的擬定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算的步驟和方法：1.1.2．鞏固、深化所學(xué)的基礎(chǔ)及專業(yè)知識，培養(yǎng)獨立工作能力；1.1.3.提高學(xué)生使用國標(biāo)、手冊和圖冊的能力。第二章、零件分析零件簡圖，如圖所示：撐托板零件圖生產(chǎn)批量：大批量材料：1Cr18Ni9材料厚度：1.5mm第三章、撐托板落料沖孔復(fù)合模分析計算3.1.撐托板沖壓工藝性分析由零件圖可知，該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成的。由表2-1.2-2.2-3【1】得：沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12~IT13,孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm；兩孔中心距離公差為0.1mm;將以上精度與零件圖所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為改零件精度能夠在沖裁件加工中得到保證。其它標(biāo)注尺寸.生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁件的工藝要求。另外，對于沖壓材料一般要求的力學(xué)性能是強度低、塑性高。本設(shè)計材料是1Cr8Ni9Ti，屬于不銹鋼材料，其硬度比較高，塑性好，同樣符合沖壓工藝要求。表2-1沖裁件外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度基本尺寸/mm材料厚度t/mm≤33～66～1010～1818～500≤1IT12～I(xiàn)T13IT111～2IT14IT12～I(xiàn)T13IT11表2-2孔中心與邊緣距離尺寸公差材料厚度t孔中心與邊緣距離尺寸≤5050～120≤2±0.5±0.62～4±0.6±0.7≥4±0.7±0.8表2-3兩孔中心距離公差材料厚度t一般精度（模具）較高精度（模具）孔距基本尺寸≤5050～150≤5050～150≤1±0.1±0.15±0.03±0.051～2±0.12±0.2±0.04±0.063.2.沖壓工藝方案的確定完成此工件需要沖孔落料兩道工序。其加工方案分以下3種：第一種方案采用單工序逐步加工，沖孔，落料單工序模，或者落料，沖孔單工序模。特點：由于采用單工序模模具制造簡單，維修方便，但生產(chǎn)效率低，工件精度低，很不適合大批量生產(chǎn)。第二種方案采用復(fù)合模加工成形。特點：生產(chǎn)率高，工件精度高。但模具制造較復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，使用壽命低。第三種方案采用連續(xù)模加工成形。特點：生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)自動化。但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度低。根據(jù)本零件設(shè)計要求，以及各種方案的特點，決定采用第二種方案比較合理。復(fù)合沖裁模方案的比較復(fù)合?？煞譃檎b式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模正裝式復(fù)合模的特點：工件和沖孔廢料都將在凹模表面上，必須加以清除后才能進(jìn)行下一次沖裁。因此，操作不方便，也不安全，多孔工件不宜采用，但是工件的表面較平直。倒裝式復(fù)合模的特點：沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣。但工件表面平直度較差。凸凹模承受的張力較大。因此，凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制。以免強度不足。經(jīng)分析：工件有4個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便。另外，此工件不要求很高的平直度。所以從操作方便，模具結(jié)構(gòu)制造簡單考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。3.3.沖裁過程圖2-5所示為本例的模具總圖。該復(fù)合模將凹模及小凸模裝在上模上，凸凹模裝在下模上，是典型的倒裝式結(jié)構(gòu)。兩個導(dǎo)料銷控制條料送進(jìn)的方向。固定擋料銷控制送料的進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置由卸料板卸料螺釘和橡膠組成。工作時，條料沿兩個導(dǎo)料銷送至固定擋料銷處定位。沖裁時上模向下運動，因彈壓卸料板與安裝在凹模型孔內(nèi)的推料板分別壓緊；上模繼續(xù)向下，同時沖出孔和落料；沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；卡在凹模內(nèi)的沖件由剛性卸料裝置推出。圖2-1模具裝配圖3.4.工件的排樣與搭邊采用錯開排樣法圖2-2排樣圖根據(jù)零件形狀，可查表得搭邊值a=1.8mma=2.0mm則步距s=82.82mm條料寬度B=20+10+7+2×2=41mm一個進(jìn)距的材料利用率η=(nA/bh)×100%A——沖裁件的面積（A=1130.9mm）η=×100%=66.61%采用此直排方案。橫向從右向左的手動送料方式。3.5.沖裁力的計算該模具采用彈性卸料和上出料方式。查表1Cr18Ni9Ti的=430~550Mpa1).落料力F落=KLt=1.3×156.5×1.5×550=167846.25N=167.85KNK——沖裁力系數(shù)，取k=1.3L——沖裁刃口周長，L=156.5mm2).沖孔力F孔=KLt=1.3×2×(×10)×1.5×550=67.353KNF孔=KLt=1.3××3.5×1.5×550=11.787KNF孔=KLt=1.3××6×1.5×550=20.206KN總的最大沖壓力P=F落+F孔=167.85+67.353+11.787+20.206=267.196KN3).推件力0.065×267.196=17.368KNn——為同時梗塞在凹模內(nèi)的工件的個數(shù)，1——為推件力系數(shù),查表1-2【7】取0.065。4.)卸料力——為卸料力系數(shù)，查表1-2【7】取0.055。所以模具總的壓力為F=267.196+17.368+14.7=299.264KN。3.6.模具壓力中心的計算按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。建立坐標(biāo)系如下圖所示：圖2-3壓力中心示意圖F1——沖孔力F1=Ltσb，得F1=1.3×3.14×6×1.5×550=20.206KNF2——沖孔力F2=Ltσb，得F2=1.3×3.14×10×1.5×550=33.677KNF3——沖孔力F3=Ltσb，得F3=1.3×3.14×10×1.5×550=33.677KNF4——沖孔力F4=Ltσb，得F4=1.3×3.14×3.5×1.5×550=11.787KNF5——落料力F5=Ltσb，得F5=1.3×23.05×1.5×550=24.72KNF6——落料力F6=Ltσb，得F6=1.3×41×1.5×550=43.97KNF7——落料力F7=Ltσb，得F7=1.3×15.708×1.5×550=16.847KNF8——落料力F8=Ltσb，得F8=1.3×10×1.5×550=10.725KNF9——落料力F9=Ltσb，得F9=1.3×15.708×1.5×550=16.847KNF10——落料力F10=Ltσb，得F10=1.3×10×1.5×550=10.725KNF11——落料力F11=Ltσb，得F11=1.3×16.85×1.5×550=18.072KNF12——落料力F12=Ltσb，得F12=1.3×24.23×1.5×550=25.987KNY1——F1到X軸的力臂Y1=11.5X1——F1到Y(jié)軸的力臂X1=-4Y2——F2到X軸的力臂Y2=-8.5X2——F2到Y(jié)軸的力臂X2=-18Y3——F3到X軸的力臂Y3=-8.5X3——F3到Y(jié)軸的力臂X3=-2Y4——F4到X軸的力臂Y4=-13.5X4——F4到Y(jié)軸的力臂X4=23Y5——F5到X軸的力臂Y5=-12.56X5——F5到Y(jié)軸的力臂X5=-27.14Y6——F6到X軸的力臂Y6=-18.5X6——F6到Y(jié)軸的力臂X6=2.5Y7——F7到X軸的力臂Y7=-13.5X7——F7到Y(jié)軸的力臂X7=28Y8——F8到X軸的力臂Y8=-8.5X8——F8到Y(jié)軸的力臂X8=18Y9——F9到X軸的力臂Y9=-5.57X9——F9到Y(jié)軸的力臂X9=5.93Y10——F10到X軸的力臂Y10=6.5X10——F10到Y(jié)軸的力臂X10=3Y11——F11到X軸的力臂Y11=18.03X11——F11到Y(jié)軸的力臂X11=-1.49Y12——F12到X軸的力臂Y12=7.19X12——F12到Y(jié)軸的力臂X12=-17.31根據(jù)合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=-5.4379XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=-2.7098所以該模具的壓力中心為（-2.7098，-5.4379）。3.7.凸凹模刃口尺寸的計算為了提高沖裁件的斷面質(zhì)量與模具壽命，需選擇合理的沖裁間隙，查相關(guān)表格，1Cr18Ni9Ti的始用間隙，。1).落料刃口尺寸由于落料外形不是單一的直線或弧線，故凸模與凹模采用配合加工。落料與凹模為基準(zhǔn)件，凸模按凹模尺寸配作，保證雙面間隙為~。凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。查表2-13【1】得磨損因數(shù)X為：當(dāng)x=0.5，當(dāng)，X=0.5按式D凹=（D﹣x△）【1】得D凸、D凹——沖孔凸、凹?；境叽?，mm；Δ——工件制造公差，mm；X——磨損因數(shù)10凹=（10.1-0.2×0.5）=105凹=（5.1-0.2×0.5）=57凹=（7.1-0.2×0.5）=72).對沖孔φ10，φ6，φ3.5，采用凸、凹模分開加工的方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：對孔7：查表2-12【1】得凸、凹模制造公差：δ凸=0.020mmδ凹=0.020mm校核：-=0.24-0.20=0.04mmδ凸+δ凹=0.04mm顯然符合δ凸+δ凹-要求查表2-13【1】得磨損因數(shù)x=0.5按式d凸=（d+x△）0-δ凸【2】d凹＝（d凸＋Zmin）=（d＋x△+Zmin）得10凸=（10+0.5×0.12）=10.0610凹=（10+0.5×0.12+0.20）=10.26對孔43：同理δ凸=0.008mmδ凹=0.012mm查表2-13得磨損系數(shù)x=0.56凸=（6+0.5×0.1）=6.056凹=（6+0.5×0.1+0.20）=6.25孔心距由表2-5【4】得16，25，20表2-5孔中心與邊緣距離尺寸公差材料厚度t孔中心與邊緣距離尺寸≤5050～120≤2±0.5±0.62～4±0.6±0.7≥4±0.7±0.83.8.凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算1）.沖孔凸模采用B型凸模圖2-4沖孔凸模圖沖孔凸模長度L=h+h+h+lh——凸模固定板的厚度h——卸料板厚度h——凸模進(jìn)入凹模的厚度l——凸模修磨量.取6~12mm凸模L=15+15+2+12=44mm取45mm。2).落料凹模側(cè)壁采用直壁形孔凹模厚度H=ksk——系數(shù)，考慮板料厚度的影響。查表3-15[4]k=0.42；s——垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離.H=0.42×56=23.52mm凹模壁厚C=(1.5~2)H=35.28~47.04mm垂直送料的凹模寬度B=S+2C=56+2×47.04=150.08mm送料方向的凹模長度L=S+2C=37+2×47.04=131.08mm結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，選擇比以上計算的尺寸稍微大點的凹模，比較合適。本次設(shè)計選擇凹模周界尺寸為160mm×140mm×30mm。3.9.模具閉合高度與壓力機(jī)的關(guān)系模具的閉合高度H是指模具在最低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)。由于壓力機(jī)的連桿長度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機(jī)的裝模高度可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最短時為壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax:當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最長時為壓力機(jī)的最小裝模高度Hmin.模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關(guān)系為：Hmax－5≥H≥Hmin＋10由選擇的模座可知Hmax=225mm,Hmin=189mm因此有189mm≥H≥225mm，實際H=209mm第四章、模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用4.1.凸模固定板的選用由式H=(1~1.5)DH——固定板的厚度D——凸模與固定板相配合部分的直徑本設(shè)計中取15毫米，查閱表7-1【3】選取“固定板160×140×15-45鋼JB/T7643.2”技術(shù)條件：無需熱處理淬硬。4.2.墊板的選用墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸凹模傳遞的壓力，以降低模板所受的單位的壓力，防止模板局部破壞導(dǎo)致模具在壽命的降低。點半到的外形與凸模固定板外形應(yīng)相同。查表7-3【3】選取“墊板160×140×8，45鋼JB/T7643.3”,技術(shù)條件為淬火硬度43~48HRC。4.3.卸料裝置的選用卸料裝置是將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，有剛性和彈性兩種。剛性卸料板卸料力大，但卸料板不起壓料作用，而彈性卸料板的卸料力較小，但在沖壓成形過程中還能起到壓料的作用，沖裁質(zhì)量較好，多用于薄板的卸料，鑒于本設(shè)計材料較薄，宜采用彈性卸料板。卸料板厚度取H=18mm,板孔與凸模按H7/h6配合。上模由于沒有彈簧或者樹脂的空間，所以采用剛性卸料，即打料裝置。4.4.模柄的選用模柄采用壓入式，加工方便，穩(wěn)定可靠。材料為Q235-AF，模柄與上模座孔采用H7/m6過度配合并加銷釘防轉(zhuǎn)。4.5.模架模架的形式在標(biāo)準(zhǔn)模架中，應(yīng)用最廣泛的是用導(dǎo)柱和導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架。根據(jù)導(dǎo)柱和導(dǎo)套配置的不同有以下四種基本形式：（1）后側(cè)導(dǎo)柱模架后側(cè)導(dǎo)柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導(dǎo)柱、導(dǎo)套會單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動連接的模具。圖3-1后側(cè)導(dǎo)柱模架（2）中間導(dǎo)柱模架兩導(dǎo)柱左右對稱分布，受力平衡，所以導(dǎo)柱、導(dǎo)套磨損均勻。但是只有一個送料方向。圖3-2中間導(dǎo)柱模架（3）對角導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱的布置是對稱的，而且縱橫都能送料。對角導(dǎo)柱模架的兩導(dǎo)柱之間距離較遠(yuǎn)，在導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導(dǎo)向精度較高。圖3-3對角導(dǎo)柱模架（4）四導(dǎo)柱模架其導(dǎo)向精度與剛度都較好，用于大型沖模。圖3-4四周導(dǎo)柱模架本設(shè)計中采用的是橫向右向左的送料方式，因此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。查表附表J【2】H，Hmin=189mm上模座：250×205×35GB/T2855.5材料HT200下模座：250×205×45GB/T2855.6材料HT200導(dǎo)柱：A25h5×180GB/T2861.120鋼滲碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC導(dǎo)套：A25H6×70×38GB/T2861.620鋼滲碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC4.6.卸料螺釘查表5-5【3】M8×80JB/T7650.5-94材料為45鋼，熱處理硬度為35~45HRC。4.7.檔料銷本設(shè)計選用的是彈性卸料裝置，因此檔料銷用彈簧彈頂擋料銷。查表22.5-52【5】6×22JB/T7649.5材料為45鋼，硬度為43~48HRC.圖3-5擋料銷4.8.壓力機(jī)的選擇選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)JG23-40公稱壓力400KN滑塊行程100mm最大閉合高度300mm連桿調(diào)節(jié)量80mm工作臺尺寸630mm×420mm立柱距離300mm模柄孔尺寸ф50×70最大傾斜角30。第五章、模具零件加工工藝5.1.凸凹模加工工藝（表）凸凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成60mmX40mmX50mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸6鉗工加工好凸凹模,配作落料凹模達(dá)要求7熱處理淬火