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課程設計說明書
題 目:調(diào)節(jié)偏心輪沖壓沖壓工藝及模具設計
年級、 專業(yè):
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指 導 教 師:
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摘 要
本設計是對給定的產(chǎn)品圖進行沖壓模具設計。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關資料和和對產(chǎn)品形狀仔細分析的基礎上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度等諸多因素的基礎上進行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關零件的選擇原則及選擇方法進行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
目 錄
摘 要 1
前 言 3
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂 4
1.1.零件圖及零件工藝性分析 4
1.2.工藝方案的確定 5
第二章、工藝設計 6
2.1.確定排樣方案 6
2.2.計算各工序的壓力 7
2.3.壓力機的選擇 8
2.4.壓力中心的計算 8
第三章、模具類型及結構形式的選擇 11
3.1.級進模的設計 11
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 13
4.1.沖孔、落料模 13
第五章、模具零件的選用，設計及必要的計算 15
5.1.模具零件的選用 15
第六章、壓力機的校核 19
6.1.壓力機的校核 19
第七章、設計心得 20
第八章、致 謝 21
第九章、主要參考文獻 22
前 言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，沖壓技術應用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標。
目前國內(nèi)模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。
本次設計的目的：
一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。
二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。
三、掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
由于本人設計水平有限，經(jīng)驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂
1.1.零件圖及零件工藝性分析
一、零件圖
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
材料：Q235
板厚：1.5mm
產(chǎn)品外形是圓形，所以模具加工方便，且不容易開裂。
二、零件的工藝性分析
產(chǎn)品所用的材料為Q235,其力學性能如下：τ=310-380Mpa,σb=440-470Mpa,（《冷沖壓工藝與模具設計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT08-12級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，齒與齒之間的距離小，而且齒比較多，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點應該注意：
①該沖裁件的材料Q235，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度比較厚，在模具結構上需要考慮其合理性。
③有一定的生產(chǎn)批量，應重視模具材料的選擇和模具結構的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當?shù)娜〖绞?，模具結構上設計好推件和取件方式。
1.2.工藝方案的確定
對工序的安排，擬有以下幾種方案：
①落料— 沖孔，單工序模生產(chǎn)。
②落料—沖孔復合沖壓。
③沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案①模具結構簡單，容易制造。但成形制件需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運半成品要浪費大量時間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復合模結構一般，比較容易制造。節(jié)約了半成品搬運的時間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。但齒比較多，而且，距離比較近，采用復合模，凸凹模的強度不夠，容易裂開，模具壽命不長
方案③級進模結構復雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。模具壽命長。
綜上所述，由于產(chǎn)品材料很厚，并不適合復合模生產(chǎn)，可以考慮單?；蛘呒夁M模，根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案三，級進模。
第二章、工藝設計
2.1.確定排樣方案
外形最大尺寸為長度Dmax=52，材料厚度為1.5，根據(jù)材料性能，由《沖壓工藝與模具設計》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=1.5；沿邊： a=1.5，
一．分析排樣方案
為保證條料送進的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件送料與載體的連接關系，應考慮沿零件縱向排樣和橫向排樣，由于本設計中產(chǎn)品外形是圓形，縱向和橫向，無論是操作，還是在材料利用率上是完全一樣的，產(chǎn)品加上單邊側刃寬度1.5，排樣寬度為52+1.5+1.5+1.5=56.5，具體排樣圖如下：
先沖導正孔，再以此孔做定位沖中間孔，最后落料。
圖2—1）
條料下料寬度為56.5，剪切公差：δ=0.5
條料與導料板之間的間隙：c=0.5
送料步距為52+1.5=53.5；
二．計算工件實際面積
工件實際面積為3.14×26×26=2122.64，
材料利用率的計算：
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×2122.64/53.5×56.5×100%=70.22%
式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
2.2.計算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是Q235,厚度為1.5mm，抗剪切強度τ=380Mpa,抗拉強度σb=470Mpa,
沖側刃力：F1=1.3Ltτ
=1.3×1×56.5×1.5×380
=41866.5（N)
=41.86KN
沖導正孔力：F2=1.3πd孔 tτ
=1.3×2×3.14×6×1.5×380
=27920.88（N)
=27.92KN
沖中間孔力：F3=1.3Ltτ
=1.3×68.3×1.5×380
=50610.3（N)
=50.61KN
落料力： F4=n1.3πd孔Ltτ
=1.3×3.14×52×1.5×380
=120990.48（N)
=120.99KN
卸料力： P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設計》得：k卸=0.025～0.08）
沖壓力大小為F=F1+F2+F3+F4
=41.86+27.92+50.61+120.99=241.38KN
P2=k卸F=241.38×0.06
=14.48KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+ P2=241.38+14.48
=255.86KN
2.3.壓力機的選擇
根據(jù)以上計算和分析，再結合車間設備的實際情況，選用公稱壓力為630KN的單柱固定臺壓力機（型號為J23—40）能滿足使用要求。
壓力機的具體參數(shù)如下
公稱壓力：400KN
滑塊行程：100mm
滑塊行程次數(shù)：80次/min
最大封閉高度： 300mm
最大裝模高度： 220mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm
模柄孔尺寸：直徑50mm，深度70mm
工作臺面尺寸：350mm（前后）×450mm（左右）
墊板厚度：80mm
2.4.壓力中心的計算
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作。采用解析法求壓力中心，
圖2—2）
首先，：
F1——沖側刃力 F1=KLδτ，得F1=41.86KN
F2——沖導正孔力 F2=KLδτ，得F2=27.92/2=13.96KN
F3——沖導正孔力 F3=KLδτ，得F3=27.92/2=13.96KN
F4——沖中間孔力 F4=KLδτ，得F4=50.61KN
F5——落料力 F5=KLδτ，得F5=120.99KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=27.5
X1——F1到Y軸的力臂 X1=107
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=20
X2——F2到Y軸的力臂 X2=53.5
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=-20
X3——F3到Y軸的力臂 X3=53.5
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y軸的力臂 X4=-26.75
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X5——F5到Y軸的力臂 X5=-80.25
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2...）/（F1+F2…）
XG=（X1F1+X2F2…）/（F1+F2…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=4.77
XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=-21.09
所以模具的壓力中心為（-21.09,4.77）。
第三章、模具類型及結構形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預選設備的主要技術參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結構形式。
本次設計的級進模，在壓力機的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時完成多道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導料板對條料寬度進行導向。沖壓件精度高,可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結構較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。沖孔廢料由凹模孔向下排除，同時錯位落料的產(chǎn)品也由凹模孔向下排除，這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。每步送料步距靠導正銷定位。
3.1.級進模的設計
本設計中采用沖孔落料級進模。工件厚度比較厚，故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時還起到壓緊工件的作用。上模彈性力由橡皮產(chǎn)生。沖出的廢料和產(chǎn)品直接掉下模。
級進模的結構形式如圖3—1所示。
圖3—1）
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
4.1.沖孔、落料模
落料，沖孔尺寸刃口設計和計算
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設計基準件，只需計算落料凹模刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級查《沖壓工藝與模具設計》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT9～IT10級，取IT10級。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp
落料時 Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ/4
=52-0.5×0.04=51.98+0.02-0，
落料凸模尺寸：Ah1=(Dp1-2Z)+ Δ/4
=52-2×0.06=51.88+0.02-0，
沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)- Δ/4
=6+0.5×0.04=6.02+0-0.02，
dp2=(dmin+XΔ)- Δ/4
=22+0.5×0.04=22.02+0-0.02，
dp3=(dmin+XΔ)- Δ/4
=9+0.5×0.04=9.02+0-0.02，
dp4=(dmin+XΔ)- Δ/4
=53.5+0.5×0.04=53.52+0-0.02，
dp5=(dmin+XΔ)- Δ/4
=3+0.5×0.04=3.02+0-0.02，
沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)- Δ/4
=6+2×0.06=6.12+0-0.02，
Bh2=(dp2+2Z)- Δ/4
=22+2×0.06=22.12+0-0.02，
Bh3=(dp3+Z)- Δ/4
=9+0.06=9.06+0-0.02，
Bh4=(dp4+2Z)- Δ/4
=53.5+2×0.06=53.62+0-0.02，
Bh3=(dp3+2Z)- Δ/4
=3+2×0.06=3.12+0-0.02，
孔心距 Lp=L±δp’
Lp1=53.5±0.01，節(jié)距保持不變
Lp2=40±0.01，
第五章、模具零件的選用，設計及必要的計算
5.1.模具零件的選用
一、沖頭
沖頭材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺階式固定，異形凸模與固定板采用過盈配合的方式，
圖5-1）
二、凹模
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結構，與上模板配合，這樣簡化了模具的結構，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凸模采用臺階固定結構，與固定板配合，外形直接車加工。螺釘孔固定在上模板上。
三、支撐固定零件
上、下模座中間聯(lián)以導向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標準模架。凹模最大外形尺寸L=300mm，B=140mm，選用鋼板模板。模具的閉合高度h=139～179mm ，
上下模座選用材料為Q235，下模板厚度35，上模板厚度30。再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：300×140×10
凸模固定板：300×140×18
凹模：300×140×35
上模板：420×200×30
下模板：420×200×35
四、導向裝置
本模具采用圓形導柱、導套式的導向裝置。導柱與導套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6 。導柱與導套相對滑動，要求配合表面有足夠的強度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58～62HRC。
導柱選用GB2861.2—81中的B型導柱，直徑d=25mm 、極限偏差為R7、長度L=150mm；直徑d=28mm 、極限偏差為R7、長度L=150mm。
導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d=25mm、D=38、極限偏差為H7、長度L=80mm；直徑d=28mm、D=42、極限偏差為H7、長度L=80mm。
第六章、壓力機的校核
6.1.壓力機的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機的最大裝模高度為220mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為80mm
Hmin=220-80=140mm
本次設計模具的的閉合高度
H=H上模座+H墊板 +H凸模+H凹模+ H固定板+ H下模座
=30+10+60+35+35
=170
Hmax-5=215 Hmin=140
所以滿足要求。
2、工作臺面尺寸的校核
所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：450 前后：350
而模具的外形尺寸為：420×200
根據(jù)工作臺面尺寸一般應大于模具底座30～50mm，∴工作臺面尺寸滿足。
滑塊行程的校核
滑塊行程應保證方便地放入毛坯和取出零件，
所選壓力機滑塊行程為40mm,滿足。
綜上，所選壓力機J23-40滿足需要。
第七章、設計心得
通過本次課程設計，在理論知識的指導下，結合認識實習和生產(chǎn)實習中所獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學的幫助下，認真獨立地完成了本次設計。在本次設計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學過的專業(yè)知識有了更進一步、更深刻的認識，能夠把自己所學的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設計與制造最基礎、最根本的知識。
本次課程設計歷時兩個星期左右，從最初的領會課程設計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結構的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次設計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近兩個星期。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結構尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關書籍和各種設計資料。因此從某種意義上講，通過本次設計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。
總之，通過本次設計的鍛煉，使我對模具設計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次設計的，也應該認認真真的完成我大學三年里一次重要的設計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導老師批評指正，不勝感激。
第八章、致 謝
首先感謝學校及學院各位領導的悉心關懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學！
感謝學校對我這兩年的培養(yǎng)和教導，感謝學院各位領導各位老師三年如一日的諄諄教導！
第九章、主要參考文獻
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