沖壓工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計-焊片沖壓工藝及模具設(shè)計

課 程 設(shè) 計 課程名稱 沖壓工藝及模具設(shè)計 題目名稱 焊片沖壓工藝及模具設(shè)計 學(xué)生學(xué)院 材料與能源學(xué)院 專業(yè)班級 材料成型及控制工程 材料加工0902班 學(xué) 號 3109006735 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目名稱保溫瓶內(nèi)膽底拉深工藝及模具設(shè)計學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級材料成型及控制工程專業(yè)09材加02班姓 名 學(xué) 號3109006735一、課程設(shè)計的內(nèi)容1、沖壓工藝設(shè)計：包括工藝分析、方案選擇、工藝計算、模具結(jié)構(gòu)尺寸的確定，壓力機(jī)的選擇等；2、模具結(jié)構(gòu)及其零部件設(shè)計：設(shè)計一道工序的沖模，繪制沖模總裝配圖及主要零件圖（指導(dǎo)老師指定）；3、編寫沖壓工藝過程卡；4、編寫設(shè)計計算說明書，用本校設(shè)計說明書專用紙書寫或A4紙打印，并裝訂成冊。 二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)工藝方案合理、設(shè)計計算正確；模具圖紙整潔、布局合理、圖紙標(biāo)注等符合國標(biāo)；設(shè)計說明書要求書寫工整、條理清晰、數(shù)據(jù)可靠、計算準(zhǔn)確、格式等符合學(xué)校統(tǒng)一要求；獨立按時完成設(shè)計任務(wù)。課程設(shè)計圖紙工作量約1.5張零號圖紙（包括工藝卡片）；設(shè)計說明書2025頁。課程設(shè)計時間共1.5周。三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1、制定沖壓件的工藝過程，包括分析零件的沖壓工藝性，擬訂沖壓件的工藝方案，確定合理的排樣形式、裁板方法，并計算材料的利用率；2、模具設(shè)計，包括模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定，模具零件的選用、設(shè)計、計算，繪制模具總裝配圖，模具零件圖等；3、編寫完整的設(shè)計計算說明書。四、課程設(shè)計進(jìn)程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1布置題目，工藝分析與工藝計算教1-2116.112工藝方案比較與模具結(jié)構(gòu)草圖教1-2116.123繪制模具總裝配圖教1-2116.13-6.144繪制零件圖、編沖壓工藝卡教1-2116.155書寫設(shè)計說明書教1-2116.186答辯教1-2116.197資料修改及上交教1-2116.20五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1、沖壓工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書；2、沖裁工藝與模具設(shè)計、彎曲工藝與模具設(shè)計、拉深工藝與模具設(shè)計等；3、沖模設(shè)計圖冊。發(fā)出任務(wù)書日期： 2012 年 6 月 11 日 指導(dǎo)教師簽名：計劃完成日期： 2012 年 6 月 20 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長簽章：目錄一，設(shè)計任務(wù)書2二，擬定拉深件的工藝方案5三,排樣形式和各道工序的計算 6四,工序壓力計算及選擇壓力機(jī)12五，模具刃口尺寸及公差計算14六，彎曲模具零件的選擇 16七，其他技術(shù)說明 16八、模具材料的選取199、 確定裝配基準(zhǔn)1910、 模具零件的加工20十一、結(jié)束語21十二，參考資料21 設(shè)計內(nèi)容計算及說明結(jié)果一、引言 零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計的依據(jù),而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計又是實現(xiàn)工藝過程的可靠保證,若沖壓工藝有所改動,往往會造成模具的返工,甚至報廢,沖裁同樣的零件,通?？梢圆捎脦追N不同方法,工藝過程設(shè)計的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn),經(jīng)濟(jì)上合理,生產(chǎn)上高效,使用上安全可靠的原則,使用上安全可靠的原則,使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項技術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖入手，分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個方面：（1） 沖壓加工方法的經(jīng)濟(jì)性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工工藝方法，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(jì)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 該零件可能會更有效果。（2） 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度，在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求，良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單，而且壽命長產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，方便等。 不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何，其生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件。對于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過切削焊接或鉚接等加工才能完成。二、拉深件工藝分析本設(shè)計的零件形狀簡單尺寸比較大的杯形狀零件，尤其材料比較薄，其主要作用是用于生產(chǎn)保溫瓶的保溫瓶內(nèi)膽低，外形落料及沖孔工序所能達(dá)到精度為IT14，零件無尖角，凹陷等其他的突變。其外形尺寸精度無特別要求，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖壓加工中得到保證。彎曲件內(nèi)側(cè)圓角半徑r2，相對彎曲圓角半徑r/t=1.67，大于表相關(guān)資料所示的最小許可彎曲圓角半徑，因此可以一次彎曲成型。該零件沖裁時，采用剛性卸料裝置。通過上述工藝分析，該零件為薄板沖裁彎曲件，尺寸精度要求不高，屬于沖裁彎曲成形問題。零件草圖：如下圖示。名稱：焊片生產(chǎn)批量：大批量材料：H62材料厚度：1.2mmHmax=15.81mm三、沖裁工藝方案的確定方案一，采用單工序模。單工序模的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造費用低，但工序復(fù)合程度低、生產(chǎn)效率低，適合大、中、小批量生產(chǎn)。方案二，采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖裁的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大精度要求高的沖裁件。方案三，采用級進(jìn)模加工。級進(jìn)模比簡單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。對于特別復(fù)雜或孔邊距離較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。比較如圖：通過比較三個方案，對于所給出的零件，精度要求比較高，且要求大批量生產(chǎn)，在模具結(jié)構(gòu)和強度方面得到實現(xiàn)和保證的條件下，故采用級進(jìn)模和簡單模相結(jié)合工序。四、排樣形式和各道工序的計算1、 彎曲部分毛坯尺寸展開彎曲部分毛坯尺寸：L=l式中圓角半徑r=2mm材料厚度t=1.2mmX為中性層系數(shù)，由表查得x=0.446故L=2*2.8+（2+0.446*1.2）=13.56mm。坯料經(jīng)過沖孔和落料后成如下圖形： 落料沖孔工件圖3、排樣計算條料尺寸、步距以及材料利用率查沖壓工藝與模具設(shè)計表2-13得到搭邊值：零件之間的搭邊值a，=1.2mm 側(cè)邊的搭邊值a=1.2mm，工件的面積A=274.5 mm2查沖壓工藝與模具設(shè)計表2-14得條料寬度公差=0.5零件輪廓尺寸比較簡單，考慮操作方便，采用單排沖壓。如圖1中的排樣所示。 （1）則條料寬度 B1=進(jìn)距：H1=14.5+1.2=15.7mm材料的利用率：1=圖（2）排樣圖如下： 則條料的寬度 B2=進(jìn)距 H2=30+1.2=31.2mm材料的利用率： 2=綜合以上兩種排樣，應(yīng)該采用第一種排樣方法。彎曲部分展開的尺寸L=13.56mm毛坯直徑D1=111mm條料寬度B=113.7mm五、工序壓力計算及選擇壓力機(jī)1、 沖壓力的計算及選擇壓力機(jī)工件材料為H62，查冷沖壓模具設(shè)計與制造得退火08剛的材料力學(xué)性質(zhì)：平刃口模具沖裁時，落料力按下式計算：查沖壓工藝與模具設(shè)計公式F1=KLt毛坯的周長為L，系數(shù)K=1.3，厚度t=1.2mm，H62材料的抗剪強度=300MPa得： F落 =1.3*14.5+5.5*2+2（10+13.56）-4-6*1.2*300= KN對于工件的內(nèi)孔的沖孔力：F沖=求沖裁時的推件力：查沖壓工藝與模具設(shè)計表2-2得到K推=0.05，取表2-38，序號1的凹模刃口形式，H=4則 n=h/t=2故， F推孔=nK推F孔= KN F推落=nK推F落= KN該工序的總壓力F總= F落+F孔+F推落+ F推孔 = =從總壓力出發(fā)，應(yīng)選擇160KN壓力機(jī)因此落料、拉深的復(fù)合模工序壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：JB23-16： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：70mm 最大閉合高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：60 mm 工作臺尺寸(前后mm×左右mm)：300×450 墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）：40×110 模柄尺寸（直徑mm×深度mm）：30×50 最大可傾角：30° 2、彎曲力的計算及壓力機(jī)選擇彎曲件的最大自由彎曲力：F自=CKBtb/（r+t）其中C=0.7 ， K為安裝系數(shù)取1.3，B為料寬，t為料厚r為彎曲半徑b=390 -為材料強度極限（MPa）則F自=1.6KN校正彎曲力為了提高彎曲件的精度，減小回彈，需要校正彎曲力（N），可用公式 F校=PA來計算其中P為單位面積的校正力，查表3-2（教材）取P=80MPaA為校正面的垂直投影面積A=135.6 mm2則F校=80*62.83=5KN求頂件力F頂=50%F自=798.5N 從校正力考慮，應(yīng)該選取比校正力大的壓力機(jī)，于是可以選取公稱壓力為40KN的壓力機(jī)。因此彎曲模工序的技術(shù)參數(shù)如下：JB23-25： 公稱壓力：40KN 滑塊行程：40mm 最大閉合高度：160mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：35 mm 工作臺尺寸(前后mm×左右mm)：180×280 墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）：30×110 模柄尺寸（直徑mm×深度mm）：30×50 最大可傾角：30°六、模具刃口尺寸及公差計算1、 沖孔模 由于該工件是圓形的簡單的工件，為了保證凸、凹模間的初始間隙小于最大合理間隙Zmax，這樣不僅凸、凹模分別標(biāo)注公差，而且有較高的制造精度要求，因此，需要凸、凹模分開加工。查沖壓工藝與模具設(shè)計表2-5得到Zmin=0.130 Zmax=0.180由表2-10（教材）查得則=0.020 =0.020故滿足+ Zmax Zmin條件凸模外形尺寸的確定查沖壓工藝與模具設(shè)計表2-11得到X=0.5則mm凹模外形尺寸的確定mm2、 落料模對外輪廓的落料，由于形狀比較復(fù)雜，故采用配合加工方法，當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸，零件圖中未標(biāo)注公差的尺寸由表10-11查得其極限偏差：分別查得8.5 ， 14.5 ，30 10 5 查沖壓工藝與模具設(shè)計表4-21得到X=0.5，由于零件要求的是外形尺寸，則 mmmmmmmmmm該零件凸模刃口部分尺寸按上述凹模相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值Zmin- Zmax=0.13-0.18mm。 凸模承受能力的校核 min=227960/320712 mm2<1400mm2 故 凸模使用安全。3，確定沖裁各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 凹模外形尺寸確定 H=21mm其中P取總壓力W=1.2H=26mmLd=b+2W=66.5mm工件長b=14.5mm凹模寬度Bd的確定Bd=步距+工件寬+2W其中步距=14.76mm，工件寬=30mm，W2=1.5H=39mmBd=122.76mm 凸模長度Lp的確定Lp=H1+H2+H3+Y 其中初定：導(dǎo)尺厚H1=6mm卸料板厚度H2=12mm 凸模固定板厚H3=18mm凸模修磨量Y=18mm 故Lp=54mm4，彎曲模工件部分尺寸計算 七、模具整體結(jié)構(gòu)的說明凹凸模的圓角半徑凸模的圓角半徑Rp應(yīng)該等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，Rp=r=2mm，查表3-5可得材料容許的最小彎曲半徑Rmin=0.4t=0.4*1.2=0.48mmRRmin，故不需要校正工序，并且能夠一次彎曲成形。凹模的圓角半徑Rd=4.8mm凹模的深度查表3-7可知，彎曲U型件凹模值M=4,凹凸模的間隙：H62為有色金屬，C=t=1.2mm，其模具的寬度尺寸：彎曲件寬度尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)時，則應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)尺寸Bp=（B+0.25）凹模尺寸按凸模配制，保證單邊間隙C，即Bd=Bp+2c為凹模制造公差，按IT8級公差查=0.018mm差表10-11，彎曲件制造公差=0.30mm則Bp=（4+0.25*0.3）mm=4mmBd=6mm5，確定彎曲模主要的零件結(jié)構(gòu)尺寸凹模的厚度取20mm， 高度取25mm， 寬度取30mm。凸模的長度取67mm，其中沖頭部分需要淬火處理。1、模具類形的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用簡單的彎曲模 按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)模架。按GB2855.581選后側(cè)導(dǎo)柱模架上模座：L×B×t160mm×100mm×35mm 下模座：L×B×t160mm×100mm×40mm2、定位方式的選擇 因為該模具是單工序模，只需要完成彎曲工藝，在落料沖孔完成后，在彎曲成形過程，采用定位板；長度100mm，寬度63mm，厚度5mm3、卸料、出件方式的選擇 根據(jù)模具沖裁的運動特點,該模具采用剛性卸料方式比較方便。因為工件料厚為1.2mm，推件力比較大，用彈性裝置取出工件不太容易，且對彈力要求很高，不易采納。利用模具的開模力來推出工件，即安全又可靠。故采用剛性裝置取出工件。鋼性卸料壓板，B×t140mm×12mm4、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱導(dǎo)套：按GB2861.181選d25mm，其中導(dǎo)柱長度選 L180mm按GB2861.681選d25m導(dǎo)柱，導(dǎo)套D=38 mm，L90mm 6、落料凹模如尺寸如上計算所確定，表示圖如下：7、沖孔凸模如尺寸如上計算所確定，表示圖如下： 8、模柄 d=30mm，D=75mm，H=64mm，h=16mm9、頂料板的設(shè)計打料板的形狀設(shè)計為長方體形，其工作部分的尺寸由沖落料部分的凸凹模來決定，并且與凸凹模保持12mm的間隙。11、凸模的固定本模具采用凸臺式凸模，凸臺鑲嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓與銷釘緊固在下模座上12、凹模的固定凹模與下模座用銷釘緊固可查冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)表8-8和8-9：八、模具材料的選取凸模的材料為Cr12MoV，凹模的材料為T1Cr12MoV，熱處理硬度為58-62HRC，墊板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45號鋼，熱處理硬度為HRC43-48九、確定裝配基準(zhǔn)沖裁模的常用配合：1、 H7/h6的間隙定位配合，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。2、H7/r6的過度配合，用于較高的定位，凸模與固定板的配合，導(dǎo)套與模座，導(dǎo)套與固定板，模柄與模座的配合。3、H7/m6的過度配合，能以最好的定位精度滿足零件的剛性和定位要求，凸模的固定導(dǎo)套與模座的固定、導(dǎo)柱與固定板的固定。其余未在此給出的零件，均按裝配圖及零件圖上所示1 刃口配合尺寸要均勻。2 工件毛刺高度不得大于0.5mm3 剛性卸料板的定位面與凹模平面平行度0.025mm4 模柄裝入上模座后模柄的軸心線對上模座上平面的垂直度公差在全長范圍不大于0.05mm。5 零件未注明倒角尺寸（刃口除外）均應(yīng)倒角，倒角尺寸為2×45十、模具零件的加工普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對位置控制基準(zhǔn)時，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹模或凸模固定板的型孔在各板之上同時加工出來。使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設(shè)計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，例如這次我們在設(shè)計時沒有充分考慮到材料對加工帶來的問題，導(dǎo)致加工使用Cr12材料的零件很困難，刀具無法加工這么硬的材料，所以在加工前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購模板時會標(biāo)明哪幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對應(yīng)工件原點，x-y平面的坐標(biāo)定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進(jìn)給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。十一、結(jié)束語本人通過對本套支板沖孔落料級進(jìn)模的設(shè)計、計算，使我對沖裁模的設(shè)計流程有了更深一層的了解，包括沖裁件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇、必要的工藝計算、主要零部件的設(shè)計、壓力機(jī)型號的選擇、總裝圖及零件圖的繪制。在設(shè)計過程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點也馬虎不得，只要一個數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動，使設(shè)計難度大大的增加。在這次設(shè)計中，我感覺要完成這次設(shè)計不僅要有扎實的專業(yè)知識，還要有過硬的計算機(jī)基礎(chǔ)作保障，方才能很好的完成這次設(shè)計。所以說我們今后的學(xué)習(xí)中不僅要學(xué)好應(yīng)該所學(xué)的，還要盡可能多的去拓展我們在其它方面的領(lǐng)域，只有這們我們才能立于不敗之地。十二、參考文獻(xiàn)1. 沖壓工藝與模具設(shè)計/姜奎華主編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5（2006.9重印）；2.畫法幾何與機(jī)械制圖/馮開平，左宗義主編。廣州：華南理工大學(xué)大學(xué)出版社，2001.9（2004.7重?。?沖壓工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書/肖小亭 廖毅娟 鄺衛(wèi)華 章爭榮；4沖模設(shè)計圖冊。5.王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)。機(jī)械設(shè)計、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計/王昆等主編.-北京：高等教育出版社，1996（2006重?。?沖壓手冊/王孝培主編。1990年11月北京第2版·1994年1月北京7沖壓模具設(shè)計基礎(chǔ)/二代龍震工作室，北京：電子工業(yè)出版社，205.11（模具設(shè)計培訓(xùn)教程系列）8沖壓模具設(shè)計制造難點與竅門/薛啟翔等編著，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.79沖壓工藝與模具設(shè)計/牟林，胡建華主編，北京：中國林業(yè)出版社：北京大學(xué)出版社，2006.821