自行車沖壓件說明書

PAGE機電及自動化學院沖壓課程設計說明書專業(yè)：材料成型及控制工程姓名：謝皝斌 學號：1211411040 指導教師：閆潔2015年7月22日目錄TOC\o"1-3"\h\u12494第一章設計任務書 1288071.1課程的性質(zhì)、目的和任務 144471.2參考設計題目 1179141.3設計主要內(nèi)容和具體要求 1320461.4設計的一般步驟 118741第二章序言 332298第三章工藝分析 426593.1零件工藝分析 4168633.2工藝方案設計 4119433.3排樣設計 530598第四章沖裁力計算及壓力機選定 7216204.1沖裁力的計算 7101084.2壓力機的選擇 9326654.3壓力中心計算 96038第五章刃口尺寸的計算 929395第六章模具總體結(jié)構(gòu)設計 11109866.1總體結(jié)構(gòu)設計 11191806.2彎曲回彈控制 12248346.3模具類型及結(jié)構(gòu)選擇 1240006.4模具總裝圖 1020708第七章結(jié)束語 112898參考文獻PAGE12第一章設計任務書1.1課程的性質(zhì)、目的和任務沖壓模具課程設計的教學目的是：1、使學生了解常見沖壓件的工藝過程和設計模具的一般程序。2、使學生掌握沖壓工藝及模具設計基本方法，培養(yǎng)學生規(guī)范化模具設計能力。3、使學生具備使用沖壓手冊和有關參考資料的基本能力。在本課程的設計過程中，要求學生撰寫一份設計說明書(3000~4000字)，課程設計主題是某沖壓零件（具體名稱不同）的級進模設計，并由指導教師確定或?qū)彾āＵn程設計為學生提供了一個既動手又動腦，獨立實踐的機會，將理論和實際有機的結(jié)合起來，鍛練學生的分析、解決實際問題的能力。1.2參考設計題目以分離工序或成型工序為主要工序，自選或指定的某個沖壓零件的級進模設計。1.3設計主要內(nèi)容和具體要求1、完成沖壓件的工藝性分析和產(chǎn)品圖測繪，確定其最佳工藝方案；2、進行相應的工藝計算；選擇相應的沖壓設備；3、完成模具裝配結(jié)構(gòu)設計和所有模具零件的平面尺寸設計；4、用Autocad完成模具裝配總圖的繪制；5、編寫設計計算說明書。1.4設計的一般步驟1、制定沖壓件的工藝過程⑴分析零件的沖壓工藝性：了解零件的形狀結(jié)構(gòu)特點，使用材料、尺寸大小，以及精度要求、用途等。⑵擬定沖壓件的工藝方案：計算毛坯尺寸、進行其它必要的工藝計算、比較不同工藝方案、繪出各工序的工件圖、排樣圖（毛坯排樣和沖模刃口排樣）。2、設計模具的一般程序⑴模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定（要求為級進模）⑵模具零件的選用、設計、計算包括模具的工作零件、定位零件、壓料、卸料及出件零件、導向零件、固定零件、緊固及其它零件，盡量選擇標準件；⑶繪制模具總裝配圖主視、俯視圖以及剖視圖。并注明必要尺寸，如閉合高度、輪廓尺寸、壓力中心，以及靠裝配保證的有關尺寸和精度。畫出工件圖、排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術(shù)要求等；⑷繪制模具零件圖3、編寫設計說明書⑴目錄⑵設計任務書及產(chǎn)品圖⑶序言⑷零件的工藝性分析⑸沖壓零件工藝方案的擬定⑹排樣形式和裁板方法，材料利用率計算⑺工序壓力計算，壓力中心的確定，壓力機的選擇⑻模具類型及結(jié)構(gòu)的選擇⑼模具零件的選用、設計以及必要的計算⑽模具工作零件刃口尺寸及公差的計算；⑾對本設計在技術(shù)和經(jīng)濟上的分析⑿其它需要說明的內(nèi)容⒀參考資料第二章序言沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)越來越多地采用沖壓方法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重奮斗相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門壓迫提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。本說明書按照模具設計的工藝路線進行設計，從設計任務書出發(fā)，進行了包括工藝方案的確定、排樣形式和材料利用率計算、工序圖的繪制、壓力中心的確定、各工序模具刃口尺寸和沖壓力的確定，從而根據(jù)計算所得進行壓力機的選擇及其他沖模主要零件設計，包括凸模，凹模的固定形式、凹模刃口形式的選擇、凹模外形尺寸的確定、凸模長度確定、模座導柱等的參數(shù)選擇與計算。從而完成一套沖壓模具的設計。工藝分析3.1零件工藝分析零件名稱：自行車配件；生產(chǎn)批量：中大批量；材料：Q235；材料厚度：1.5mm；精度：IT13；零件簡圖、展開圖：如圖所示；圖1-1零件展開圖圖1-2零件圖毛坯長度計算零件彎曲展開可以用等體積法計算毛坯長度。但因彎曲變形時，不僅在圓角變形區(qū)產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，加之影響因素較多且難以考慮，所以實際上是用經(jīng)過修正的公式計算的.3.2工藝方案設計工藝分析材料該零件的材料為Q235鋼，其沖壓性能良好。零件結(jié)構(gòu)成形工藝包括沖裁、彎曲等工序。設計上,需著重解決自行車配件彎曲成形,經(jīng)計算,材料在垂直于軋制方向和平行于軋制方向最小彎曲半徑均滿足要求。尺寸精度零件圖上形狀尺寸和位置尺寸均屬于IT13級精度，沖壓加工可以實現(xiàn)，模具設計也容易實現(xiàn)。工藝方案該零件包括沖孔、彎曲、落料三個基本工序，下面列有兩種工藝方案：單工序生產(chǎn)：落料→沖孔→彎曲結(jié)構(gòu)特點：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要3道工序、3套模具才能完成零件的加工生產(chǎn)效率低，難以滿足零件中大批量生產(chǎn)的需求。且3道工序的定位誤差太大。級進模生產(chǎn)：沖孔-彎曲→落料結(jié)構(gòu)特點：同一副模具不同的工位完成兩道以上工序，生產(chǎn)效率高工位間可自動送料工人操作安全，適合大批量生產(chǎn)。模具規(guī)模相對第一種方案小些，模具成本要低；但在零件成型過程中存在累計誤差，平整性較差。綜上，采用級進模沖裁方式最為理想。3.3排樣設計為了簡化級進模結(jié)構(gòu),降低制造成本,保證條料送進剛性和穩(wěn)定性,減小級進模工作面積,減少級進模具發(fā)生故障及返修幾率,初選排樣方案如下。采用單排橫排橫連中間載體排列采用定距側(cè)刃定位，如圖3-1所示,共有7個工位:1、沖孔、側(cè)刃;2、沖外輪廓1;3、沖外輪廓2;4、沖外輪廓3；5、彎曲1;6、彎曲2；7、彎曲3、切斷。查課本表2-13確定搭邊值：制件之間的搭邊值：a=3.0mm制件與條料邊緣之間的搭邊a1=3.0mm；步距為：s=L+a=58.48+3.0=61.48mm；（L為平行于送料方向工件的寬度）條料寬度：B=(D+2a1+△)–△0=(57.6+2×3.0+0.4)-0.40=64.0-0.40圖3-1排樣圖第四章沖裁力計算及壓力機選定4.1沖裁力的計算F沖=（N）F沖：沖裁力；L：凹模腔輪廓周長；t：板料厚度，t=1.5mm；：抗拉強度，=440MPaF卸=K卸F沖=0.05ΣF沖K卸：卸料力系數(shù)，K卸=0.05K推：推件力系數(shù)K推=0.055F彎曲=（N）c=0.6B：料寬（mm）t：板料厚度（mm）r:彎曲半徑（mm）t：板料厚度（mm）工位一：F沖==7×4∏×1.5×440=58027N；F卸=K卸F沖=0.05×58027=2901N；FA=F沖+F卸=60928N工位二：F沖==73×1.5×440=48180N；F卸=K卸F沖=0.05×48180=2409N；FB=F沖+F卸=50589N工位三：F沖==403×1.5×440=265980N；F卸=K卸F沖=0.05×265980=13299N；FC=F沖+F卸=279189N工位四：F彎曲=0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444N工位五：F彎曲=0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444N切斷：F落==24×1.5×440=15840N；所以總沖裁力：ΣF=FA+FB+FC+2*F彎曲+F落=437434N4.2、壓力機的選擇通過校核，選擇高速自動壓力機J21G-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表。JH21-60公稱壓力/KN600滑塊行程/mm140行程次數(shù)(不小于)(次/min)70封閉高度/mm300傾斜角15°滑塊中心至機身距離/mm270(標準型)工作臺尺寸(左右)/mm870(標準型)工作臺孔尺寸(前后)/mm520模柄孔尺寸(直徑×深度)/mmФ50×60工作臺板厚度/mm60電動機/kw5.54.3壓力中心計算壓力中心就是我們沖裁時的合力作用點，稱為模具壓力中心。方法：在CAD里面找到面域，即沖裁面域，利用CAD查找功能找到壓力中心。因為只有模具的壓力中心通過模柄的軸線與壓力機滑塊的中心線，才能使模具工作時受力平衡。所以，通過看模具總裝配圖就知道壓力中心的位置，即為模柄軸線對應的俯視圖上前后對稱軸線上的位置。在所畫坐標系中質(zhì)心坐標（945.2413，-736.5916）。第五章刃口尺寸的計算依據(jù)級進模具的特點，以及零件的結(jié)構(gòu)特點，刃口尺寸計算只能采用凸模與凹模配合加工的方法。凸、凹模刃口尺寸計算原則：⑴落料模先確定凹模刃口尺寸。落料時，以凹模為基準刃口。⑵沖孔模先確定凸模刃口尺寸。沖孔時，以凸模為基準刃口；⑶選擇模具刃口公差時，a，一般沖模精度比工件精度高2～3級。b，工件精度為IT13級。c，工件按“入體”原則標注（即標注公差向?qū)嶓w單向標注）。該零件凹模刃口各部分尺寸按凸模的相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值Z~Z=0.100~0.140。刃口分為變小的尺寸（A類）、變大的尺寸（B類）和不變的尺寸（C類），分別計算。式中A、B、C—工件公稱尺寸（mm）；Δ—零件公差；xΔ—磨損量，磨損系數(shù)x與零件制造精度有關，零件精度為IT13時，x＝0.75；δp—凸模制造公差。B類尺寸4-0.75X0.048=3.9640+0.01213.48-0.75×0.110=13.3970+0.01510.02-0.75×0.110=9.9370+0.0156.5-0.75×0.075=6.3440+0.0122.0-0.75×0.048=1.9640+0.01210.02-0.75×0.110=9.9370+0.01512.86-0.75×0.110=12.7770+0.0156.76-0.75×0.075=6.6040+0.0129.54-0.75×0.110=9.4570+0.0153.5-0.75×0.048=3.6140+0.012沖裁間隙值的選取對工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具的壽命都有顯著影響。沖裁間隙較大時會出現(xiàn)廢料穿過板料而隨凸模上升的現(xiàn)象，也會使脆性材料從凹?？字懈咚俅┏?，以致工件報廢，甚至危及操作者的安全。第六章模具總體結(jié)構(gòu)設計6.1總體結(jié)構(gòu)設計自行車配件級進模見圖6-1。模具工作過程:當沖床滑塊下行帶動上模座使模具閉合時,第1工位,通過凸模沖出定距側(cè)刃位置、零件外形孔;第2、3、4工位,沖裁凸模進入凹模依次沖出內(nèi)、外形孔;第5、6、7工位,彎曲凸模進入彎曲凹模彎曲零件側(cè)壁,由沖裁凸模最終分割出成品零件。級進模采用彈性卸料板保證每工位卸料及細長凸模