沖孔落料復合模具設計

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1、 課程設計說明書 課 程 名 稱: 模具CAD/CAM課程設計 課 程 代 碼: 8234361 題 目: 沖孔落料復合模具設計 學 生 姓 名: 邱志洪 學 號: 312009080301723 年級/專業(yè)/班: 09級模具1班 學院(直屬系) : 機械工程與自動化學院

2、 指 導 教 師: 劉渝老師 目 錄 摘要 - 1 - 第一章 緒論 - 2 - 第一節(jié) 目的 - 2 - 第二節(jié) 設計任務 - 2 - 1. UG軟件使用 - 2 - 2. 零件沖壓方案 - 2 - 3. 模具結構設計 - 2 - 第三節(jié) 設計要求 - 2 - 第二章 沖壓工藝設計 - 3 - 第一節(jié) 沖壓件的工藝性分析及工藝方案 - 3 - 1. 沖壓件的形狀和尺寸 - 3 - 2. 沖壓件的尺寸精度 - 3 - 3. 生產批量 - 4 - 4. 沖壓工藝方案的制定 - 4

3、- 第二節(jié) 確定工藝方案及模具結構型式 - 4 - 1. 模具結構形式的選擇 - 4 - 2. 工序與排樣 - 5 - 3. 制件定位、導正方式 - 5 - 4. 卸料裝置 - 6 - 5. 模架選擇 - 6 - 第三節(jié) 工藝計算 - 6 - 1. 毛坯的展開尺寸計算 - 6 - 2. 凸模、凹模刃口尺寸的計算 - 6 - 3. 沖裁力計算 - 9 - 4.壓力機公稱壓力的選取 - 9 - 5.壓力中心計算 - 10 - 第三節(jié) 模具零件及結構的詳細設計 - 10 - 1.標準件的選取 - 10 - 2.模具工作零部件詳細設計 - 11 - 第四節(jié) 模具結構

4、的裝配 - 17- 1.模具裝配二維工程圖 - 17 - 2.模具裝配過程 - 19 - 3.模具裝配結構 - 20 - 4.模具爆炸圖 - 21- 小 結 - 22- 參考文獻 - 23- 課 程 設 計 說 明 書 摘要 隨著模具的迅速發(fā)展，在現代工業(yè)生產中，模具已經成為生產各種工業(yè)產品不可缺少的重要工藝設備，為了擴展在學生在沖壓落料復合模具方面的知識，為了適應社會的要求，學校教學環(huán)節(jié)中，模具CAD/CAM課程設計是不可缺少的一部分，這次課程設計是在學習完沖模、模具制造以及CAD/CAM等課程

5、的基礎上進行的，是對學生綜合能力的考核，是對學生所學知識的綜合運用，也是對學生所學知識的回顧與檢查。通過實例，分析了的沖壓工藝方案，并根據零件形狀和類型，制定合理的沖壓落料復合模具，闡述了模具結構特點及工作過程，最后提出了模具設計應該注意的問題。 關鍵詞：沖模 沖壓工藝 模具設計 第一章 緒論 第一節(jié) 目的 課程設計是重要的實踐環(huán)節(jié)之一，它將理論聯(lián)系實際，用所學知識在實踐中進行融會貫通，培養(yǎng)調查研究、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生獨立工作以及創(chuàng)新能力，為今后的學習工作打下堅實的基礎。 第二節(jié) 設計任務 1. UG軟件使用 熟悉UG軟件在二維設計、實體

6、造型和裝配方面的應用。 2. 零件沖壓方案 1）分析零件的沖壓工藝性。 2）排樣圖設計。 3. 模具結構設計 1）模具的二維工程圖設計。 2) 模具零件的三維設計及模具三維裝配。 第三節(jié) 設計要求 1.設計必須由學生本人獨立完成。 2.完成設計說明書一份。 第二章 沖壓工藝設計 第一節(jié) 沖壓件的工藝性分析及工藝方案 1. 沖壓件的形狀和尺寸 材料厚度：1mm 零件簡圖：如下圖所示 此工件既又沖孔，又有落料兩個工序。厚度t=1mm，具有良好的沖裁性能，適合沖裁。工件結構相對簡單且對稱，有兩個直徑為Ф5的兩個圓孔，一個

7、邊長為10mm正方形孔。滿足沖裁的加工要求。擬用落料沖孔復合模具生產。 2. 沖壓件的尺寸精度 零件圖上的尺寸示標注公差，沖裁件的精度按IT13確定，沖模制造精度按IT6～IT7確定。 3. 生產批量 生產批量：大批量 4. 沖壓工藝方案的制定 1）方案種類 根據制件工藝性分析，要加工此零件，分析出以下兩種方案。 方案一：復合沖裁模方案 一次性實現落料和沖孔，一次性完成零件的生產。 方案二：落料 —— 沖孔 單工序完成落料，然后一次性沖兩個圓孔和一個方形孔。 方案三：采用級進模 先依次沖孔，然后落料。 2）方案比較 方案二屬于單工

8、序沖壓。模具結構簡單，制造方便，但需要兩道工序，成本相對較高，生產率低。第一道工序完成之后，進入第二道工序，必然會加大誤差，使工序質量和精度會較差，達不到所需要的要求，不易滿足生產的要求。再加之此制件生產批量大，尺寸較小，這種方案生產率低，一般不宜采用。方案三工件在模具中幾個不同位置同時完成多道沖壓工序，零件精度低于復合模。 方案一為復合沖裁模，在同一部位同時完成了零件的生產，對于這種大批量生產零件，大大的提高了生產效率。故選用方案一。 第二節(jié) 確定工藝方案及模具結構型式 1. 模具結構形式的選擇 在沖壓方案的制定中，已經選定用復合沖裁模。 板料定位方式：因為該模具采

9、用的是復合沖裁模，可以控制條料的卷進方向采用導料銷，控制條料的送進步距采用擋料銷來定步距。 卸料、出件方式的選擇：根據模具沖裁的運動特點，該模具采用彈性卸料方式比較好。由于工件正中心有孔，故不能直接用推桿作用于推件塊，而是要用一個頂板用推桿來推動推件塊，利用模具的開模力來推工件，既安全有可靠。即采用剛性裝置取出工件。 2. 工序與排樣 根據工件的開關，確定采用無廢料的排樣方法不可能做到，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法。經多次排樣計算決定采用， 1）搭邊設計 板料厚度t=1mm, 工件長度L>50查冷沖模設計指導教程與簡明手冊表6-1-9,， 所以a=1.5mm, a=

10、1.8mm。 送料步距A=31.5mm, 條料寬度B=93.6mm。 2）排樣布局 材料利用率計算： S=1539.27mm =100%=100%=100% =52.21% 式中，—材料利用率； S—工件的實際面積； S—所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A—步距（相鄰兩個制件對應點的距離） B—條料寬度。 3. 制件定位、導正方式 用導料銷和擋料銷來導正條料的進給。 4. 卸料裝置 采用彈性卸料裝置。 5. 模架選擇 對角導柱模架。 第三節(jié) 工藝計算 1. 毛坯的展開尺寸計算 利用CAD計算毛坯的周長和

11、面積。 周長C=231.42mm 面積S=1539.27mm 2. 凸模、凹模刃口尺寸的計算 外形由落料獲得，2ф5及方形孔由沖孔獲得，所以落料以凹模為基準尺寸，沖孔以凸模為基準尺寸，沖孔以凸模為基準尺寸計算如下： （1）、沖孔（2ф5） 查表得 2C=0.21mm 2C=0.25mm ,則 2C-2C=0.25mm-0.21mm=0.04mm 由表查得：ф5為IT13級，取x=0.75，凸模和凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則 d=(d+xΔ)=（5+0.750.18）mm=5.135mm d=(d+2C)=（5.135+0.21）mm=5.345mm

12、 校核：+2C-2C 0.008+0.0120.25-0.21 0.02<0.04 故滿足間隙公差條件。 沖孔（方形孔） 查表得 2C=0.21mm 2C=0.25mm ,則 2C-2C=0.25mm-0.21mm=0.04mm 由表查得：邊長公差10為IT13級，取x=0.75，凸模和凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則 d=(d+xΔ)=（10+0.750.22）mm=10.165mm d=(d+2C)=（10.165+0.21）mm=10.375mm 校核：+2C-2C 0.009+0.0150.25-0.21 0.024<0.04 故滿足間隙公差

13、條件。 （2）、落料(外形) 沖裁件外形屬落料件，選凹模為設計基準件，按配制加工方法，只需計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的實際按間隙需要配制。 a.沖裁件 b.凹模輪廓磨損圖 1、根據圖所示，凹模磨損后變大的尺寸有A(90)，A(40)，A(10)，A(5) 刃口尺寸計算公式：A=(A-x) 查表：對于以上要計算的尺寸，其磨損系數均為x=0.5 A=(90-0.50.54)mm=89.73mm A=(40-0.50.39)mm=39.81mm A=(10-0.50.22)mm=9.89mm A= A/2=4.

14、95mm 2、根據圖所示，凹模磨損后不變的尺寸有C(25), C（10)，刃口尺寸計算公式：C=(C+0.5)0.125 C=（25-0.33+0.50.33）0.1250.33㎜=24.840.041㎜ C=（10-0.22+0.50.22）0.1250.22㎜=9.890.028㎜ 凸模刃口尺寸確定，查表，沖裁合理間隙 2C=0.21mm ，2C=0.25mm，有凸模刃口尺寸按凹模相應部位的尺寸配制，保證雙面最小間隙為2C=0.21mm。 故相應位置凸模尺寸為： A=89.52mm A=39.6mm A =9.68mm A=4.74mm C=24.630.041㎜ C

15、=9.680.028㎜ 3. 沖裁力計算 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需要。 沖裁力 F=Kt L=1.31231.42300KN=90.25KN 卸料力 F=K F=0.05111.3 KN=6.78KN 頂件力 F=K F=0.06111.3 KN=8.12KN 沖壓力 P= F+F+F=90.25KN +6.78 KN+8.12 KN=105.15 KN 式中：—材料搞剪強度，MP 查表得=280～400 MP，取=300MP； L—沖裁週總長，通過軟件直接算得L=23

16、1.42mm； K—是考慮到沖裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙的波動、潤滑情況、材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數，一般取1.3； K—卸料力系數，其值為0.02～0.06，薄料取大值，厚料取小值，取0.05； K—頂件力系數，其值為0.04～0.08，薄料取大值，厚料取小值，取0.06 4.壓力機公稱壓力的選取 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁時各工藝力的總和F。 F= F+F+F=90.25KN +6.78 KN+8.12 KN=105.15KN 所以，F=105.15 KN 因此壓力機可以選取160 KN噸位的壓力機。 型號：J23-16

17、 5.壓力中心計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力全力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模壓力中心與壓力機滑塊的中心生命。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 此工件為中心對稱工件，可取壓力中心為工件中心。 第三節(jié) 模具零件及結構的詳細設計 1.標準件的選取 (1)、模座的選用：凹模厚度 H=Kb=0.2290=19.8㎜ 凹模壁厚 c=(1.5～2)H=29.7～39.6㎜ 取H=40㎜ c=60mm A=D+2c=90+239.6=169.6mm B=D+2c

18、=30+39.82=109.2mm 查表7-10-1取， A=200mm B=160mm 故模架選?。喊寄Ｖ芙鏛=200 B=160 閉合高度H=210～255mm的對角導柱模架。查表7-11-1，取上模座20016045 下模座20016050 GB/T2855.1-1990。 （2） 、模柄采用凸緣式模柄B型 取D4091 JB/T 7646.3-1994 根據推薦的典型組合尺寸，可以由表7-9-4選擇以下標準件： （3）、凸模固定板 20016018 45鋼JB/T 7646.3 （4）、卸料板 20016016 （5）、墊板 2001608 45鋼J

19、B/T 7643.3 （6）、擋料銷 A型由表7-13-21選取10 （7）、圓柱銷 1290， 1270，1260，1240 （8）、卸料螺釘用M1250，凸凹模固定用M12，凹模固定也用M12，模柄固定用M8 （9）、凸凹模固定板采用20016020 2. 模具工作零部件詳細設 3. （1）、凹模 （2）、凸模 （3）、凸凹模 （4） 、上模座 （5）、下模座 第四節(jié) 模具結構的裝配 1.模具裝配二維工程圖 2.模具裝配過程 3.模具裝配結構 4.模具

20、爆炸圖  小 結 通過這次模具CAD/CAM課程設計，讓我對沖模設計有了新的認識。學會了更多關于UG的知識，為畢業(yè)設計和日后工作做了充足的準備。在本次課程設計的過程中翻閱了大量的參考書及手冊，讓我更加熟練沖裁模具設計參數的選著和計算。 這次課程設計，也讓我對以前學過的制圖軟件有了加深，尤其是autoCAD和UG,尤其是一些高版本的軟件開發(fā)了更多快捷方便的功能，可以更加高效的完成工作。通過這次課程設計，我發(fā)現模具的設計和制造只有理論知識是不行的，任何模具的設計都要有一定的實際經驗才可以設計出更合理的模具。雖然我們可以設計一些簡單的模具，但是其中一些結構依然要老師幫助指導修改才行。這

21、些從業(yè)經驗需要我們自己整理吸收，才能有長足的進步。 - 22 - 參考文獻 ［1］成虹.沖壓工藝與模具設計（第二版）.高等教育出版社.2006. ［2］高軍、李熹平.沖壓模具標準件選用與設計指南.化學工業(yè)出版社.2007 ［3］朱立義.冷沖壓工藝與模具設計.重慶大學出版社.2006 ［4］鄧志平.機械制造技術基礎.西南交通大學出版社.2005 ［5］郝濱海.沖壓模具簡明設計手冊.化學工業(yè)出版社.2005 ［6］陳劍鶴.冷沖壓模具設計圖冊.清華大學出版社.2007