冷沖模課程設(shè)計(jì)

冷沖模課程設(shè)計(jì),沖模,課程設(shè)計(jì) 冷沖模課程設(shè)計(jì) 系別：機(jī)電工程系 班級(jí)：模具057班 學(xué)號(hào)：26 姓名：李本躍 指導(dǎo)老師：謝暉 江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 前 言 冷沖模設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是： 1.應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次冷沖模設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生工作的能力。 2.鞏固與擴(kuò)充“冷沖模設(shè)計(jì)”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 3.掌握冷沖模設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算，繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等 4.希望通過本次冷沖模設(shè)計(jì)答辯能夠更好的熟悉和掌握里面所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。希望在本次答辯能夠在老師的指正下和同學(xué)的幫助下迷補(bǔ)不足之處。 由于初學(xué)者水平能力有限，設(shè)計(jì)中難免有不足和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)老師、同學(xué)給予批評(píng)指正。 李本躍 2006.12 目錄 一、沖壓工藝分析……………………………………………………………………4二、確定沖壓工藝方案……………………………………………………………4 三、排樣方案的確定………………………………………………………………5 四、壓力中心的確定………………………………………………………………6 五、計(jì)算沖壓力………………………………………………………………………7 六、模具工作部分尺寸計(jì)算……………………………………………………9 七、凹模尺寸的確定及凸模的設(shè)計(jì)與校核…………………………12 八、模具其它零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………… 14 九、壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核…………………………………………………14 十、零件圖………………………………………………………………………………15 十一、裝配圖…………………………………………………………………………18 一、 沖壓工藝分析 1. 材料為QBe2具有良好的沖裁性能適合沖裁 2.精度等級(jí)：IT11級(jí)。利用普通沖裁可以實(shí)現(xiàn)要求。 3.結(jié)構(gòu)尺寸：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱，水平兩圓圓心距為12.50.1。豎直兩圓其圓心距為12±0.05,制件底部寬為47±0.15,上部寬為24.5±0.1,4個(gè)圓的直徑為三段圓弧半徑分別為R47.5、R44.2、R68其余為注公差屬于自由尺寸。 結(jié)論：此制件適合沖裁。 二、確定沖壓工藝方案 該制件包括落料和沖孔兩道工序，可以有以下三種方案： 方案一：先落料后沖孔，采用單工序模生產(chǎn) 方案二：沖孔---落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 方案三：沖孔---落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因該零件有落料、沖孔兩道工序，需要2套模具，且需要進(jìn)行兩次定位，帶來定位累計(jì)誤差，導(dǎo)致孔的位置精度不高，而且生產(chǎn)效率低，不適合大批量生產(chǎn)。方案二只需一套模具，生產(chǎn)效率高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化送料，但零件的沖壓精度稍差，欲要保證沖壓形狀精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷。方案三也只要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，雖然模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但沖壓的形狀精度容易得到保證，而且該制件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不十分困難。 通過以上三種方案的分析：用級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模都能生產(chǎn)但由于該制件形狀精度要求較高，故可優(yōu)先采用復(fù)合模生產(chǎn)，又經(jīng)過計(jì)算得知該制件的最小壁厚不能滿足倒裝復(fù)合模的條件而能滿足正裝復(fù)合模的條件。故采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。 結(jié)論：采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。 三、排樣方案的確定 1.查沖壓手冊(cè)得其側(cè)搭邊值 a=1.2mm 工件間搭邊值 a1=1.0mm 由CAD畫圖并量的頭部搭邊值為1.62mm。 2.計(jì)算料寬和步距 料寬：B0-`Δ=（Dmax+2a）0-Δ =(47.15+21.2) 0-Δ（由表3-8查得） =49.550-0.5 將該值圓整得：B0-Δ= 此時(shí)，側(cè)搭邊值 a=1.425mm 工件間 a1=1.0mm 步距：A=30.18+1.62=31.8mm 3.排樣圖如下： 4.材料的利用率 由CAD求得該零件的面積S=591mm2 計(jì)算一個(gè)步距的利用率： η===37.16% 查表可知：可利用9001000的板塊沖裁制件。 (1)縱裁:可裁18張條料（501000）。一張條料可沖39個(gè)制件。 條料的利用率: 板料的利用率: 式中 n——沖裁出的制件數(shù) n1——裁出的條料數(shù) s——一個(gè)制件的面積 (2)橫裁:可裁20張條料（50900）一張條料可沖35個(gè)制件。 條料的利用率: 板料的利用率: 式中 n——沖裁出的制件數(shù) n1——裁出的條料數(shù) s——一個(gè)制件的面積 經(jīng)過比較將板料縱裁總的利用率較高，故縱裁是該板料的最佳裁剪方案。 四、壓力中心的確定 1.把坐標(biāo)原點(diǎn)建立在四個(gè)小圓的對(duì)稱中心線上，使四個(gè)小圓的對(duì)軸的力矩之和為零。壓力中心圖如下圖所示： 2.每一個(gè)凸模刃口周長(zhǎng)及壓力中心坐標(biāo)，計(jì)算結(jié)果列于表1-1中。 表1-1 沖裁輪廓周長(zhǎng)L/mm 各凸模壓力中心坐標(biāo) x y L1=24.6+22.52+11.42+2.82+47.8=145.8 0 -5.26 L2=4d=43.145=62.8 0 0 合計(jì)：145.8+62.8=208.6 0 -3.68 3.由表1-1中的數(shù)據(jù)計(jì)算出沖模的壓力中心坐標(biāo)。 =0 ==-3.68 五、計(jì)算沖壓力 查沖壓手冊(cè)得該材料的抗剪強(qiáng)度=511Mpa 刃口磨損安全系數(shù)Kp=1.3 卸料系數(shù) K卸=0.05 頂件系數(shù) K頂=0.06 落料力 F落=1.3Lt=1.345.821.551=145.3KN 沖孔力 F沖=41.3dt=41.33.1451.5511=62.58KN 沖裁力 F沖裁=F落+F沖=145.3+62.58=207.88KN 卸料力 F卸=K卸F落=0.05145.3=7.27KN 頂件力 F頂=K頂F沖裁=0.06207.88=12.41KN 該落料沖孔復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)及彈壓卸料和上出件方式。 故總的沖壓力為： F總=F落+F沖+F卸+F頂=145.3+62.58+7.27+12.41=226.16KN 壓力機(jī)確定：P=1.1F總=1.1226.16=248.776KN 故初選公稱壓力為250KN的開式雙柱可傾J23-25型號(hào)壓力機(jī)。 該壓力機(jī)參數(shù)如下： 滑塊行程/mm 65 工作臺(tái)尺寸 前后 370 左右 560 滑塊行程次數(shù)(次/min) 55 工作臺(tái)孔尺寸 前后 200 直徑 260 左右 290 最大封閉高度/mm 270 墊板尺寸 厚度 50 直徑 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 65 模柄孔尺寸 直徑 40 深度 60 滑塊中心線至床身距離 200 滑塊底面尺寸 前后 左右 立柱距離 270 床身最大可傾角 30° 六、模具工作部分尺寸的計(jì)算 凸模和凹模采用分別加工法制造。該制件外形由落料獲得。、12.50.1、120.05由沖孔同時(shí)獲得。查表3-32（《冷沖模設(shè)計(jì)》）得 =0.09mm =0.12mm 則 Zmax-Zmin =0.03mm 凸、凹模分別按IT6級(jí)和IT7級(jí)加工制造： 1、沖孔：4為孔類尺寸，經(jīng)查公差表知公差為IT11級(jí)，取x=0.75 凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，查表得 （本書中的、均有《機(jī)械制圖》附表22查得） == = == = 校核：Zmax-Zmin 0.008+0.012=0.02<0.03（滿足間隙公差條件） 故 =mm =mm 孔距尺寸： Ld1=L+=(120.12520.05)mm=(120.0125)mm Ld2=L+=(12.50.12520.1)mm=(12.50.025)mm 2、落料: 屬于軸類尺寸。屬于孔類尺寸。其中、、公差按IT12級(jí),經(jīng)查公差附表22得:由各自公差等級(jí)取得： 凸、凹模分別按IT6級(jí)和IT7級(jí)制造： ： DA1=== DT1=== 校核：0.025+0.016=0.041>0.03（不滿足間隙公差條件） 故由計(jì)算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故 DA1= DT1= ： DA2=== DT2=== 校核：0.025+0.02=0.045>0.03 (不滿足間隙公差條件)，故由計(jì)算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故 DA2= DT2= ： DA3=== DT3=== 校核：Zmax-Zmin 0.03+0.019=0.022<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA3= DT3= ： DA4=== DT4=== 校核：Zmax-Zmin 0.025+0.016=0.041>0.03(不滿足間隙公差條件) 故由計(jì)算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故 DA4= DT4= ： DA5=== DT5=== 校核：Zmax-Zmin 0.025+0.016=0.041>0.03(不滿足間隙公差條件) 故由計(jì)算得： =0.40.03=0.012 =0.60.03=0.018 故DA5= DT5= ： DA6=== DT6=== 校核：Zmax-Zmin 0.01+0.006=0.106<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA6= DT6= ： DA7=== DT7=== 校核：Zmax-Zmin 0.012+0.008=0.02<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA7= DT7= ： DA8=== DT8=== 校核：Zmax-Zmin 0.01+0.006=0.016<0.03(滿足間隙公差條件) 故 DA8= DT8= 七、凹模外形尺寸的確定及凸模的設(shè)計(jì)與校核 1.凹模設(shè)計(jì)： (1)凹模厚度：H=kb（≥15mm）, b——凹模刃口的最大尺寸，單位mm K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表3-15（《冷沖模設(shè)計(jì)》）k=0.35～0.5，取k=0.5 故H=kb=0.5×47.15=23.5mm 圓整得H=24mm (2)凹模壁厚：C=（1.5～2）H=1.524=36mm (3)凹模外形尺寸：L=b+2c=47.15+2×36=119.15mm B=b1+2c=30.18+2×36=102.18mm 根據(jù)查表得凹模周界：L=125 B=125 故凹模的外形尺寸為：125×125×24。 (4)凹模材料，因?yàn)榘寄Ｈ锌诓捎弥北谑健Ｈ炭诟叨菻=6mm。又具有鋒利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，所以凹模應(yīng)有高的硬度和適應(yīng)的韌性，故選TA8。凹模刃口部分進(jìn)行熱處理。 2.凸模設(shè)計(jì)： (1)凸模長(zhǎng)度計(jì)算：采用彈壓卸料板則： 式中： L——凸模長(zhǎng)度，單位mm h1——凸模固定板厚度，單位mm h2——卸料板厚度，單位mm t——材料厚度，單位mm h——增加長(zhǎng)度，它包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1）mm，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm，取h=16mm (2)凸模材料，選用TA8,淬火后硬度（HRC達(dá)58～62）.采用鉚接固定。其許用抗壓強(qiáng)度為1300Mpa. 3.凸模的強(qiáng)度與剛度的校核 (1)承壓能力的校核 凸模承壓能力按下式校核： 式中： 模具材料的許用抗壓強(qiáng)度大小取決于凸模材料及熱處理，選用時(shí)，一般可參考下列數(shù)值，對(duì)于T8A；T10A；Cr12MoV;GCr15等工具鋼，淬火硬度為58～62HRC時(shí)，可取 確定T8A為凸模材料 采用階梯式凸模以保證強(qiáng)度足夠。 (2)凸模失穩(wěn)定彎曲應(yīng)力的校核 凸模不發(fā)生縱向彎曲的最大長(zhǎng)度： 式中： E——凸模材料的彈性模量，對(duì)于模具鋼，E= d——凸模工作刃口的直徑，單位mm n——安全系數(shù)，淬火鋼n=2～3 把上述的可得出圓形截面的凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的極限長(zhǎng)度為: 長(zhǎng)度滿足要求。 八、模具其它零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.凸模固定板的設(shè)計(jì) 外形尺寸取和凹模外形一樣的尺寸，其厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍，既H1=（0.6～0.8）H。算得H1=12.4～19.2取H1=15mm。即凸模固定板的外形尺寸為:125×125×15。 2.卸料板的設(shè)計(jì) 材料選用Q235﹟鋼，長(zhǎng)和寬的尺寸取與凸模固定板相同的尺寸,厚度大約比凸模固定板的厚度小2mm取13mm。 3.墊板的設(shè)計(jì) 材料選用Q235鋼，長(zhǎng)和寬的尺寸凹模尺寸相同。墊板的厚度取凸模固定板厚度的0.4倍即厚度H2=6mm。則外形尺寸為：125×125×6。 4.橡膠的選用 卸料橡膠的自由的高度：根據(jù)工件材料厚度為1.5mm。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度為1mm?？紤]模具維修時(shí)刃磨留量2mm。模具開啟時(shí)卸料板高出凸模1mm。則總的工作行程h工件=5.5mm 橡膠的自由高度：h自由==18.5～22mm取h自由=20mm 模具在組裝時(shí)橡膠的預(yù)壓量為： h預(yù)=（10%～15%）h自由=2～3mm取h預(yù)=3mm。由此可知模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為17mm。 5.導(dǎo)料銷： 直徑為Φ4,長(zhǎng)度為6mm,并位于條料的左側(cè),導(dǎo)料銷材料采用45號(hào)鋼,淬火處理,硬度為45 HRC。 6.擋料銷： 它是用來控制送料步距的.選用固定鉤頭擋料銷，其材料選用45號(hào)鋼。采用淬火處理,硬度為45 HRC。與凹模的配合為H7/m6。 7.防轉(zhuǎn)銷: 為了防止模柄的轉(zhuǎn)動(dòng),采用了一個(gè)防轉(zhuǎn)銷,其尺寸為d=6mm, L=5mm. 8.模架的選用：材料為45鋼，熱處理，HRC43～48。 上模座選GB/T2855.5 外形尺寸為125×125×35 下模座選GB/T2855.6 外形尺寸為125×125×45 9.模柄的選擇：選用旋入式模柄，材料Q235，并加銷防轉(zhuǎn)，根據(jù)壓力機(jī)JG23-25的相關(guān)參數(shù)可知，模柄的外形尺寸為：40×60 10.導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇：采用滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套，材料20鋼。查表可得：導(dǎo)柱選用GB/T2861.1外形尺寸為:Φ22×150，導(dǎo)套選用GB/T2861.6外形尺寸為:22×85×33。 11.螺栓、銷釘?shù)倪x擇：上模座連接螺栓選用4-M12×40，下模座固定螺釘選用4-M12×40；上模座連接銷釘選用Φ6×45；下模座連接銷釘選用Φ6×45。 九、壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 模具的閉合高度： 即： 閉模高度H=190mm<225故不滿足要求；又壓力機(jī)本身帶了一塊厚度為50mm的墊板。加上此墊板則此時(shí)能滿足要求。 其中： ——壓力機(jī)的最小閉合高度 ——壓力機(jī)的最大閉合高度 十、零件圖 十一、裝配圖（見CAD圖） 設(shè)計(jì)小節(jié)： 1、通過本次冷沖模的設(shè)計(jì)，使我對(duì)沖裁模有了更多的了解，在老師和我們的共同努力下，終于結(jié)束了。通過這次實(shí)習(xí)，使我在原來的理論基礎(chǔ)上增加了不少實(shí)戰(zhàn)性的知識(shí)。 2、此次設(shè)計(jì)中，我們利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）來進(jìn)行冷沖模的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是在設(shè)計(jì)時(shí)，把原始數(shù)據(jù)圖形數(shù)據(jù)化的參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析和處理并通過顯示器給出分析結(jié)果和圖形，同時(shí)還可在顯示器上對(duì)分析結(jié)果和圖形進(jìn)行補(bǔ)充修改和完整，使設(shè)計(jì)達(dá)到最佳水平，比動(dòng)手畫圖更省時(shí)和省力，而且清晰明了，可見（CAD）技術(shù)在冷沖模設(shè)計(jì)中已從理論階段走上了實(shí)用階段。 3、這次設(shè)計(jì)得到謝暉老師的幫助和輔導(dǎo)，在這里我向他表示衷心的感謝。使我們明白了（CAD）在模具設(shè)計(jì)時(shí)的總體流程，以后我一定更加努力學(xué)習(xí)，為將來打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)： 1、陳智剛、《冷沖模設(shè)計(jì)》。 江西高校出版社。 2、王芳、《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》。 北京：機(jī)械工業(yè)出版社。 3、王謨金、《機(jī)械制圖》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2005 20