三角襯片復合沖裁模

模具設計課程設計題目：三角襯片復合沖裁模設計所屬課程：模具設計與制造學校：華東交通大學學院：機電工程學院專業(yè)：材料成型及控制工程班級：08材料1班學號:200803100401**姓名：***指導老師：***成績：時間：2011-**-**—2011-**-**“模具設計”課程設計任務書***指導教師設計地點制品：制品：三角襯片材料：H62規(guī)格：1.5mm，2×1.2m數(shù)量：100萬件課程設計提交的檔案材料1.設計計算說明書（A4幅面）1份2.模具裝配圖（0#或1#圖紙）1張3.模具工作零件圖（2#或3#圖紙）3張4.上述材料電子文檔基本要求及設計步驟建議：沖裁工藝設計：對制件的結構、尺寸、精度、數(shù)量、材質等要素進行分析，初步確定制件的沖裁工藝，計算搭邊尺寸、毛坯尺寸，確定排樣圖（繪在總裝圖上）；模具結構方案設計；根據(jù)沖裁工藝方案，初步確定模具結構方案和坯料導向、定位方式；計算沖裁力，初步選擇沖壓設備；了解其行程、噸位、容模尺寸等有關技術參數(shù)；計算卸料力，確定卸料方案及卸料元件的規(guī)格、尺寸；計算并確定沖裁間隙繼而確定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、結構形式；選擇凸模、凹?；蛲拱寄＿M行強度、剛度的計算并校核；協(xié)調(diào)模具各零件的結構、尺寸，完善導料、定位等輔助功能件結構及尺寸設計；繪制模具總裝配圖：1)、考慮采用“半剖法”表示上模使用中的兩個極限位置；2)、按裝配圖要求標注尺寸及配合性質、技術要求等；3)、零件標號無遺漏；明細表內(nèi)容詳實、規(guī)范；4)、制圖遵照國家標準；排樣圖按習慣繪在總裝圖的右上角或適當位置。繪制凸模、凹模零件圖，尺寸、粗糙度標注齊全；編寫設計說明書一份，要求內(nèi)容詳實，措詞準確，具有較好的可讀性；10、其它詳見《“模具設計”課程設計指導書》。機電工程學院材料成型及控制工程教研室2011.09一、沖裁工藝設計零件（圖1-1）為三角襯片，材料為H62（黃銅），厚度為1.5mm，數(shù)量為100萬件。所選用的板料規(guī)格為1.5mm，2×1.2m。圖1工件圖沖裁件的結構該零件形狀簡單，結構對稱，內(nèi)、外形五尖角，沒有違反沖裁的工藝性原則，零件能滿足沖裁工藝要求，可以進行下一步的設計。沖裁件的材料查書【1】表1-8非鐵金屬的力學性能得硬的H62（黃銅），抗拉強度為σb=420MPa，抗剪強度為τb=420MPa，斷后伸長率10％，因此材料具有良好沖裁性，適合沖裁加工。沖裁件的尺寸精度查書【2】表2-3，沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為IT12~IT13。分析該零件的尺寸精度，其兩孔中心距的尺寸及公差為36±0.06mm，查書【2】表2-4，知采用較高精度的模具能達到的兩孔中心距離公差為±0.04，即可滿足零件的精度要求?？讖?8+0.040mm屬于IT9級，其余尺寸未標注公差，屬自由尺寸，按IT14級確定工件的公差。確定工藝方案該沖裁件所需沖壓工序為落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案1：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。方案2：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。方案3：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案1雖然模具結構簡單，能夠保證精度要求，但需用兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足批量生產(chǎn)的要求。方案2只需一副模具，沖壓件的精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結構較方案1復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案3也只需要一副模具，生產(chǎn)率也很高，能夠滿足精度要求。但方案3的材料利用率較方案2低。通過對上述三種方案的比較分析，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案2較好。排樣設計排樣方法。有廢料排樣，因零件為簡單的三角形，采用直對排。零件可能的排樣方式有圖2、圖3所示兩種。通過考慮操作方便與模具結構等因素，決定選取圖3所示排樣圖。圖2排樣圖圖3排樣圖（2）搭邊值。查書【3】表2-7，得工件間a1=1.8mm，沿邊a=2.0mm。（3）送料步距S。S=D+a1=68.28+1.8=70.08（mm）。（4）條料寬度。B0－Δ=(Dmax+2a+Z)0－Δ=(81.46+2×2+0.5)0-0.6=85.960-0.6(mm)，取860-0.6mm。（5）板料規(guī)格。選用2000mm×1200mm×1.5mm。（6）條料長度。L=1200mm。（7）每張板料可剪裁的條料數(shù)。2000÷86=23（條），余22mm。（8）每條條料可沖裁的零件數(shù)。n1=(1200－71.88)÷35.04+1=33.20（個），取32個。（9）每張板料可沖裁的零件數(shù)。32×23=736（10）一條條料的材料利用率。η1=n1A0/A1×100%=32×2639.41÷(86×1200)×100%≈82%二、計算沖壓力，確定模具壓力中心，初步選擇沖壓設備1.計算沖裁力（1）落料力零件周長L1=207.8㎜，根據(jù)落料力F1=L1tσb的公式F1=L1tσb=207.8×1.5×420=130.9×103(N)（2）沖孔力孔周長L2=91.36㎜，根據(jù)沖孔力F2=L2tσb的公式F2=L2tσb=91.36×1.5×420=57.6×103(N)（3）落料時的卸料力F卸=K卸F1查書【2】表2-15，取K卸=0.04。故F卸=K卸F1=0.04×130.9×103=5.24×103(N)（4）沖孔時的推件力F推=nK推F2取圖4所示的凹模刃口形式，取h=5mm，則n=h/t=5÷1.5≈3（個）圖4凹模刃口形式查書【2】表2-15，取K推=0.04故F推=nK推F2=3×0.04×57.6×103=6.91×103(N)選擇沖床時的總沖壓壓力為：F總=F1+F2+F卸+F推=130.9+57.6+5.24+6.91=200.65×103(N)2.確定模具壓力中心按比例畫出零件形狀，選定坐標系xOy。如圖5所示。因零件左右對稱，即xc=0.故只需計算yc。將工件沖裁周邊分成l1，l2，…，l6基本線段，求出各段長度及各段的重心位置：圖5壓力中心l1=108mmx1=0y1=22.39l2=50.24mmx2=0y2=22.39l3=25.12mmx3=18y3=12l4=25.12mmx4=－18y4=12l5=41.12mmx5=0y5=40xc=(l1x1+l2x2+…+l5x5)/(l1+l2+…+l5)=0yc=(l1y1+l2y2+…+l5y5)/(l1+l2+…+l5)=(108×22.39+50.24×22.39+25.12×12+25.12×12+41.12×40)÷(108+50.24+25.12+25.12+41.12)=23.203.初步選擇沖壓設備查書【1】表1-56，根據(jù)總沖壓力F總：選擇壓力機的標稱壓力，因為200.65kN＜450kN×80%，所以初選JH21－45型開式固定臺壓力機。公稱壓力：450KN公稱壓力行程：3.2㎜滑動行程：120㎜行程次數(shù)：80次/min最大閉合高度：270㎜封閉高度調(diào)節(jié)量：60㎜滑塊中心線到機床距離：225㎜工作臺尺寸：810㎜×440㎜工作臺孔尺寸：150㎜模柄孔尺寸：φ50㎜×60㎜電動機功率:5.5kW三、模具結構方案設計模具結構方案根據(jù)前面分析的沖裁工藝方案，采用復合沖裁模。坯料導向因零件的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)安排是可采用手工送料方式，橫向送料。定位方式采用兩個導料銷，一個擋料銷對條料進行定位。卸料方式考慮零件尺寸較小，厚度不厚，采用彈性卸料方式卸料力較小。確定沖裁間隙查書【3】表2-2落料、沖孔模沖裁間隙表得黃銅在厚度為1.5㎜時，其雙面間隙為Zmin=0.08㎜，Zmax=0.12㎜（模具在使用過程中磨損使間隙值增大，因此在設計時選用最小合理間隙值Zmin）。Z=2C，模具的單面間隙為0.04㎜。計算凸、凹模刃口尺寸及公差未標注公差的毛坯尺寸，查書【3】附錄D中查出其偏差，得52.28±0.4mm，53.28±0.4mm，61.28±0.4mm，類橢圓孔槽寬8+0.360mm，類橢圓孔圓中心距8±0.06mm，24±0.3mm，12±0.25mm，R80-0.36mm。對沖孔Φ8+0.040mm，采用凸、凹模分開加工的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：查書【3】表2-12，得凸、凹模刃口的制造公差為：δp=0.02mmδd=0.02mm校核：Zmax－Zmin=0.04mmδp+δd=0.04mm滿足：Zmax－Zmin>δp+δd條件。查書【3】表2-13，得因數(shù)x=0.75。查書【3】公式(2-2)，得：dp=（d+χΔ）0-δp=(8+0.75×0.04)0-0.02=8.030-0.02（mm）dd=（dp+χΔ）+δd0=(8.03+0.08)+0.020=8.11+0.020（mm）圖6沖孔Φ8+0.040凸模刃口圖7沖孔Φ8+0.040凹模刃口對沖類橢圓孔，采用凸、凹模分開加工的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：查書【3】表2-12，得凸、凹模刃口的制造公差為：δp=0.02mmδd=0.02mm校核：Zmax－Zmin=0.04mmδp+δd=0.04mm滿足：Zmax－Zmin>δp+δd條件。a.對于孔槽寬8+0.360mm，查書【3】表2-13，得因數(shù)x=0.75查書【3】公式(2-2)，得：dp=（d+χΔ）0-δp=(8+0.75×0.36)0-0.02=8.270-0.02（mm）dd=（dp+χΔ）+δd0=(8.27+0.08)+0.020=8.35+0.020（mm）b.對于孔圓中心距8±0.06mm，查書【3】表2-13，得因數(shù)x=0.5查書【3】公式(2-2)，得：dp=（d+χΔ）0-δp=(8+0.5×0.5)0-0.02=8.250-0.02（mm）dd=（dp+χΔ）+δd0=(8.25+0.08)+0.020=8.33+0.020（mm）圖8沖類橢圓孔凸模刃口圖9沖類橢圓孔凹模刃口對孔心距36±0.03mm、12±0.25mm、24±0.30mm屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為L±Δ/2兩個孔時，其凹模型孔中心距可按下式確定。則：36d=36±0.015（mm）12d=12±0.0625（mm）24d=36±0.075（mm）對外輪廓的落料，由于形狀有點復雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：當以凹模為基準件時，凹模磨損后，尺寸52.28mm、53.28mm、61.28mm、R8mm為不變尺寸，屬于分開加工落料C類尺寸。計算公式為：Cd=C±δd（δd=Δ/8）。則：52.28d=52.28±0.1（mm）。53.28d=53.28±0.1（mm）61.28d=61.28±0.1（mm）當以凹模為基準件時，凹模磨損后，尺寸R8mm為變大尺寸，屬于分開加工落料A類尺寸。計算公式為：Ad=A－χΔ。查書【3】表2-13，得因數(shù)x=0.5。則：R8d=(8－0.5×0.36)+0.090=7.82+0.090(mm)圖10外輪廓的落料凹模刃口尺寸四、沖模具體零件設計凹模外形尺寸的計算，確定模具典型組合（1）確定凹模外形尺寸。查書【4】表2-17，得k=0.28，則;凹模厚度HH=kl=0.28×68.28=19.12（mm）凹模寬度BB=b+2c=b+(3~4)H=61.28+3.5×19.12=128.2（mm）凹模長度LL=l+2c=l+(3~4)H=68.28+3.5×19.12=135.2（mm）將計算出的尺寸套國家標準JB/T8067.1,最終確定其外形尺寸為：160mm×160mm×20mm。（2）選擇典型組合。采用固定卸料、橫向送料，且凹模外形尺寸為：160mm×160mm×20mm，故選用典型組合為:160×160×210~255JB/T8067.1。凹模設計（1）型孔位置。從排樣圖上被沖切的位置獲得。（2）型孔尺寸。見“三、模具結構方案設計”，由刃口尺寸計算獲得。（3）刃口形式。采用直壁式，反面擴孔，直壁高度取5mm（4）材料及技術要求。材料選用CrWMn，熱處理硬度60~64HRC。各表面的粗糙度如圖11所示。（5）凹模零件圖。由設計結果繪制成凹模零件圖，如圖11所示。圖11凹模零件圖沖孔Φ8+0.040mm凸模設計（1）凸模校核。凸模截面尺寸較大，可不進行強度、剛度校核。（2）凸模的結構形式。圓形截面的凸模采用階梯式，查標準GB2863.2得BII8.15×54。采用固定板壓入式固定，如圖12所示。（3）凸模工作部分尺寸。見“三、模具結構方案設計”，由刃口尺寸計算獲得。（4）凸模長度的計算。查標準典型組合160×160×210~255JB/T8067.1，得凸模固定板h1=18mm，空心墊板h2=16mm，凹模厚度計算得h3=20mm，故凸模長度為：L=h1+h2+h3=18+16+20=54（mm）（5）材料及技術要求。材料選用T10A，熱處理硬度58~62HRC。（6）凹模零件圖。由設計結果繪制成凹模零件圖，如圖13所示。圖12固定板壓入式圖13凸模零件圖沖類橢圓孔凸模設計（1）凸模校核。凸模截面尺寸較大，可不進行強度、剛度校核。（2）凸模的結構形式。圓形截面的凸模采用階梯式，查標準GB2863.2得BII16.7×54。采用固定板壓入式固定，如圖14所示。（3）凸模工作部分尺寸。見“三、模具結構方案設計”，由刃口尺寸計算獲得。（4）凸模長度的計算。查標準典型組合160×160×210~255JB/T8067.1，得凸模固定板h1=18mm，空心墊板h2=16mm，凹模厚度計算得h3=20mm，故凸模長度為：L=h1+h2+h3=18+16+20=54（mm）（5）材料及技術要求。材料選用T10A，熱處理硬度58~62HRC。（6）凹模零件圖。由設計結果繪制成凹模零件圖，如圖15所示。圖14固定板壓入式圖15凸模零件圖凸凹模設計（1）凸凹模壁厚。凸凹模的最小壁厚m=1.5t=2.25mm，而實際最小壁厚為8mm，故符合強度要求。（2）凸凹模的結構形式。凸凹模采用直通式，形狀從排樣圖上被沖切的位置獲得。固定方法：采用螺釘、固定板固定法，如圖16所示。（3）凸凹模工作部分尺寸。見“三、模具結構方案設計”，由刃口尺寸計算獲得。（4）凸凹模長度的計算。查標準典型組合160×160×210~255JB/T8067.1，得固定板配合段h1=6mm，卸料板h2=16mm，此外卸料板高度高出凸凹模1mm，彈性元件安裝高度為h3=20mm，故凸凹模長度為：L=h1+h2+h3-1=6+16+20-1=41（mm）（5）材料及技術要求。材料選用Cr12，熱處理硬度58~62HRC。各表面粗糙度如圖17所示。（6）凹模零件圖。由設計結果繪制成凸凹模零件圖，如圖17所示。圖16凸凹模的固定圖17凸模零件圖定位零件的設計（1）定位方式的選擇。選擇采用活動式導料銷、擋料銷。（2）結構形式及規(guī)格。查國家標準JB/T7649.5，得6×26如圖18所示。（3）彈簧的規(guī)格選擇。查國家標準JB/T7649.5，得0.8×8×30GB/T2089。圖18活動式擋料銷卸料裝置的選擇1）卸料裝置的選擇（1）卸料類型的選擇。選擇彈性卸料方式，如圖19所示。（2）卸料螺釘?shù)倪x擇。查國家標準GB/T7650.6，得圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘M10×48，數(shù)量為4個。（3）卸料板設計。①卸料板與凸模的間隙取雙邊0.2mm，與導正銷、擋料銷的配合為H8/d9。②卸料板的外形尺寸由典型組合標準JB/T8067.1，查得160mm×160mm×16mm。③卸料板的結構尺寸由典型組合標準JB/T8067.1查得。④卸料板的材料由表查得用45號鋼。⑤卸料板的螺釘?shù)目讖健⒖拙嗑蓞⒖嫉湫徒M合標準JB/T8067.1。⑥卸料板零件圖。如圖20所示。圖19彈性卸料裝置圖20卸料板零件圖（4）彈性元件的選用。①彈性元件類型的選擇。采用圓筒形聚胺酯彈性體。②彈性體的數(shù)量、形狀和尺寸。數(shù)量與卸料螺釘相同為4個，形狀和尺寸由標準JB/T7650.9，查得45×12.5×20。③彈性體的彈力校核。單個彈性體要承受的卸料力;F卸/4=5240/4=1310（N）彈性體安裝高度20mm，壓縮量為10%時的工作負荷為1784N，滿足卸料力的要求。2）推件裝置的選擇（1）推件類型的選擇。選用如圖21所示的剛性推件方式。（2）打桿。查標準JB/T7650.1,得A14x115。（3）推板。選用如圖22所示推板，查標準JB/T7650.4，得A50。（4）推桿。查標準JB/T7650.1,得8x40。（5）推件塊如圖23所示。圖21剛性推件裝置圖22推板圖23推件塊模架的選擇（1）模架類型的選擇。因沖裁件尺寸不大，精度一般，為了送料及操作方便，選用滑動導向后側導柱模架，如圖24所示。（2）模架規(guī)格。分別由標準GB/T2855.5和GB/T2855.6，查得：上模座160×160×45，下模座160×160×55。（3）導柱、導套規(guī)格。分別由標準GB/T2861.2和GB/T2861.7，查得：導柱B32h5x170x45，導套B32h6x100x43。如圖25、26所示。圖24滑動導向后側導柱模架圖25B型導柱圖26B型導套連接與固定零件的設計1）模柄（1）模柄形式。選用B型旋入式模柄，如圖27所示。（2）模柄規(guī)格。因選用的JH21－45型開式固定臺壓力機的模柄孔尺寸為50×60，故查標準JB/T7646.2，得模柄的規(guī)格為B50×91·Q235。圖27B型旋入式模柄2）