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專業(yè)課程設計任務書
學生姓名
專業(yè)班級
指導教師
工作單位
機電工程系
設計題目
滑槽鎖擋板零件沖孔、落料工藝模具設計
設計的主要內(nèi)容：
1.對沖壓零件進行工藝分析、工藝計算、工藝論證，制定合理的沖壓加工工藝。
2.對沖壓零件的成形力、壓力中心、材料利用率、模具尺寸等工藝參數(shù)進行計算，并根據(jù)成形力、模具尺寸等工藝參數(shù)及沖壓工藝對設備的要求選擇沖壓設備。
3.設計沖壓模具，繪制模具總裝圖及零件圖。
設計的主要任務:
1、查閱資料，分析零件的成形工藝，制定成形工藝方案，并進行工藝參數(shù)的設計計算；
2、完成零件成形工藝中主要工序模具的結(jié)構設計及模具參數(shù)的設計計算；
3、完成模具裝配圖、主要零件圖的設計與繪制，繪圖工作量不少于1張0號圖紙（裝配圖1#1張、零件圖6張：凸模、凹模、上模板、下模板及其它零件兩件）；
4、編寫設計說明書（不少于5000字）。
主要參考資料：
1、沖壓模具設計手冊 馬朝興 化學工業(yè)出版社，2009
2、沖壓工藝與模具設計 成宏 高等教育出版社，2009
3、現(xiàn)代模具工手冊 楊占堯 化學工業(yè)出版社， 2007
4、沖壓工藝設計工序圖集 薛啟翔 化學工業(yè)出版社，2009
5、沖壓工藝與模具設計 牟林 北京大學出版社， 2008
指導教師簽名：李光普 時間： 2014 年 11 月 25 日
課程設計說明書
題 目:滑槽鎖擋板沖壓工藝及模具設計
年級、 專業(yè):
姓 名:
學 號:
指 導 教 師:
完 成 時 間:
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 5
1.1.零件圖及零件工藝性分析 5
1.2.工藝方案的確定 6
第二章、工藝設計 7
2.1.計算毛坯尺寸 7
2.2.確定排樣方案 7
2.3.確定裁板方案 8
2.4.計算各工序的壓力 9
2.5.壓力機的選擇 9
2.6.壓力中心的確定 10
第三章、模具類型及結(jié)構形式的選擇 12
3.1.落料沖孔模的設計 12
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 14
4.1.落料沖孔模刃口計算 14
第五章、模具零件的選用，設計及必要的計算 16
5.1.成形零件 16
5.2.支撐固定零件 17
5.3.卸料零件 18
5.4.定位零件 18
5.5.導向裝置 19
第六章、壓力機的校核 20
6.1.落料沖孔模壓力機的校核 20
致 謝 21
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。
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。
在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。
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(jié)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(jié)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。
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
名稱：滑槽鎖擋板
材料：1Cr13
板厚：1mm
二、零件的工藝性分析
擋板所用的材料為1Cr13，屬于不銹鋼，其力學性能如下：τ=320～400Mpa,σb=400～500 Mpa, σs=450Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設計》P349），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差。該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度卻較厚，屬于普通沖壓件，但有幾點應該注意：
①該沖裁件的材料1Cr13，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個轉(zhuǎn)角處無圓角過渡，如果要沖壓，需要增加適當?shù)膱A角，才能沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應重視模具材料的選擇和模具結(jié)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〖绞剑＞呓Y(jié)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，復合模生產(chǎn)。
③沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)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(jié)構一般，比較容易制造。成形制件只需一道工序；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。但適合材料比較薄的產(chǎn)品。
方案③級進模結(jié)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。但僅適合材料薄，產(chǎn)品小的零件。
綜上所述，由于產(chǎn)品是大批量生產(chǎn)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命，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②。
第二章、工藝設計
2.1.計算毛坯尺寸
此制件的形狀較簡單，且對稱，便于模具的加工，但沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，為防止尖角部位刃口的過快磨損，產(chǎn)品材料厚度為1，因此，產(chǎn)品在尖角處應改為R1，如下圖所示
2.2.確定排樣方案
一．計算工件實際面積
通過電腦計算得工件實際面積為2419.14mm2。
二．分析排樣方案
方案：直排（如圖2—2所示）
圖2—2）
條料寬度B=D+2a)–δ
=110+2×1.5 0-0.9
=1130-0.9mm
進距：A=d。+a1
=22+1.2
=23.2mm
材料利用率：η=F/AB×100%
=2419.14/113×23.2×100%
=92.28%
2.3.確定裁板方案
查《冷沖壓工藝與模具設計》P323附表3選用800×1200×1標準軋制不繡鋼板。
裁板方案有縱裁和橫裁兩種，根據(jù)材料的利用率的計算，采用以上方案，可行。
2.4.計算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是1Cr13，厚度為1mm，抗剪切強度τ=320～400Mpa,抗拉強度σb=400～500Mpa, 屈服強度σs=450Mpa。
一 落料、沖孔工序的計算
落料力 P1=ktLτ
=1.3×1×262.3×400
=136396(N)
=136.4KN
落料的卸料力： P2=k卸P1 （查《冷沖壓工藝與模具設計》得：k卸=0.025～0.08）
=136.4×0.05
=6.82(KN)
沖孔力： P=1.3 Ltτ
=1.3×119.56×1×400
=62171.2（N)
=62.2KN
沖孔的卸料力：P4=k2﹒p3 (查表2-37 凹模型口直壁的高度=10,n=h/t=2.5, k2 =0.055)
P= 0.05×62.2
=3.11（N)
工序的最大總壓力為：
落料沖孔模的壓力P=p1+p2=136.4+6.82+62.2+3.11=208.53KN
2.5.壓力機的選擇
根據(jù)以上計算和分析，再結(jié)合車間設備的實際情況，選用公稱壓力為400KN的單柱固定臺壓力機（型號為JG23—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
封閉高度調(diào)節(jié)量：100mm
模柄孔尺寸：直徑50mm，深度70mm
工作臺面尺寸：450mm（前后）×350mm（左右）
墊板厚度：80mm
2.6.壓力中心的確定
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，應使沖模壓力中心與壓力機滑塊的中心重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)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。
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
建立坐標系如下圖：
F1——落料力 F1= Ltσb , 得F1=136.40KN
F2——沖孔力 F2= Ltσb , 得F2=62.2KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=-6
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG = （X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=-1.88
由于本次設計中，產(chǎn)品前后左右都是對稱的，所以經(jīng)計算，模具的壓力中心為坐標（0，-1.88）。
第三章、模具類型及結(jié)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(jié)構形式。
3.1.落料沖孔模的設計
因為本次模具設計結(jié)構簡單工藝要求不高，所以采用落料沖孔模，本設計沒有拉深、翻邊等，凸模能夠保證強度，故采用復合模的結(jié)構是合理的。
落料沖孔模常采用典型結(jié)構，即落料沖孔倒裝復合模，工件厚度比較薄,故下模采用彈性卸料裝置，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。上模采用打料裝置，沖孔的廢料直接掉下模。
落料沖孔模的結(jié)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.落料沖孔模刃口計算
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IT7～IT9級，取IT8級。
查《沖壓工藝與模具設計》P33附表2—1取各外形尺寸制造對稱公差。
查《沖壓工藝與模具設計》P37表2.2.4
2C min=0.06
2C max=0.10
查《沖壓工藝與模具設計》P37表2.2.1：
選取系數(shù)x=0.25
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
=110-0.5×0.04=109.98+0.020；
Dp2=(Dmax-XΔ -Zmin) + Δ/4
=22-0.5×0.04=21.98+0.020；
Dp3=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ/4
=1-0.5×0.04=0.98+0.020；
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=110-2×0.04=109.92+0.020；
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=22-2×0.04=21.92+0.020；
Ah3=(Aj2-Z)+ Δ/4
=1-0.04=0.96+0.020；
沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)- Δ/4
=13+0.5×0.04=13.02+0-0.02；
Dp2=(dmin+XΔ)- Δ/4
=50+0.5×0.04=50.02+0-0.02；
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj+2Z)- Δ/4
=13+2×0.04=13.08+0-0.02；
Bh2=(Bj+2Z)- Δ/4
=50+2×0.04=50.08+0-0.02；
第五章、模具零件的選用，設計及必要的計算
5.1.成形零件
一、落料凹模
凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用整體式凹模（如圖5-1所示）
圖5-1）
二、凸凹模
凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凸模與固定板過盈配合，過盈量為0.02-0.03，這樣簡化了模具的結(jié)構，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如下：
圖5-2）
5.2.支撐固定零件
由于產(chǎn)品材料比較薄，所以可以選用標準模架，后側(cè)兩導柱，根據(jù)凹模的最大外形尺寸，220×120。選用Q/320201AQ002.106中的7#狹長型后側(cè)導柱模架。下模板為45厚，上模板為35厚。模具的閉合高度h =159～215mm ，
上下模座選用材料為HT200。
模柄選用材料為Q235的A型旋入式模柄。
再由落料凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：220×120×8
凸凹模固定板：220×120×15
凹模：220×120×30
下墊板：220×120×8
沖頭固定板：220×120×15
卸料板：220×120×15
5.3.卸料零件
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為15mm。由《沖壓手冊》表10-1選用樹脂，設使用樹脂的個數(shù)為6個，F(xiàn)=6820N則每個樹脂所承受的負荷為，F(xiàn)=6820/6=1136.6（N），由Fj> F頂,選擇樹脂直徑規(guī)格為：φ25，F(xiàn)j=1390, hj=29.8 h頂=hj/FjxF頂=29.8/1390x776.3=16.6∴ F頂+h工+h修模=16.6+2.2+6=24.5< hj
∴選用的樹脂及數(shù)量滿足要求
5.4.定位零件
采用兩個定位銷，如圖，這種零件結(jié)構簡單，制造、使用方便，直接裝在卸料板上即可
(定位銷)
上、下模座螺釘選取
由凹模周界220×120選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用四顆M10X80的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用四顆M10X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
卸料螺釘
查《沖壓模具簡明設計手冊》表15-34選取卸料螺釘
選用M8X60的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘
( 卸料螺釘 )
其主要參數(shù)：d1=16 l=14 d2=24 H=10
t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9
d5=9.5 L=55
5.5.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=32mm、極限偏差為R7、長度L=170mm。
導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d=32mm、D=45、極限偏差為H7、長度L=60mm。
第六章、壓力機的校核
6.1.落料沖孔模壓力機的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機的最大封閉高度為300mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為100mm
Hmin=300-80=220mm
本次設計模具的的閉合高度H=214.5，參考CAD裝配圖
Hmax-5=295 Hmin=200
∴能滿足 Hmax-5≥ H≥Hmin。
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：300
而模具的外形尺寸為：310×200
根據(jù)工作臺面尺寸一般應大于模具底座50～70mm，
∴工作臺面尺寸滿足
其工作臺孔尺寸為直徑200，在調(diào)試模具或者沖壓生產(chǎn)時可以下面加一墊板，加工廢料孔，尺寸大于60即可，可以漏料.
3、 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80mm,滿足
綜上，所選壓力機JG23-40滿足需要。
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！
主要參考文獻
1.《沖壓手冊》（第二版）.機械工業(yè)出版社，1995
2.《沖壓設計資料》.機械工業(yè)出版社，1983
4.《模具實用技術設計綜合手冊》.華南理工大學出版社，1995
5.《冷沖壓模具設計與制造》.西北工業(yè)大學出版社，1983
6．《機械制圖》 高等教育出版社， 2003
7．《沖壓工藝與模具設計》 高等教育出版社，2001
8．《冷沖壓工藝與模具設計》 中南大學出版社，2006
9．《實用沖壓工藝及模具設計手冊》，機械工業(yè)出版社 2002
10．《模具設計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術出版社 1994
11．《沖模設計手冊》，機械工業(yè)出版社 1996
12．《中國模具設計大典》電子版
13．《互換性與技術測量》 西安電子科技大學出版社，2006
14．《沖壓與塑壓成型設備》 高等教育出版社，2003
15. 中華人民共和國國家標準. 機械制造工藝基準
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