沖壓工藝及模具設計課程設計-焊片沖壓工藝及模具設計

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1、 課 程 設 計 課程名稱 沖壓工藝及模具設計 題目名稱 焊片沖壓工藝及模具設計 學生學院 材料與能源學院 專業(yè)班級 材料成型及控制工程 材料加工0902班 學 號 3109006735 學生姓名 指導教師 廣東工業(yè)大學課程設計任務書 題目名稱 保溫瓶內膽底拉深工藝及模具設計 學生學院 材料與能源學院 專業(yè)班級 材料成型及控制工程專業(yè)09材加02班 姓

2、 名 學 號 3109006735 一、課程設計的內容 1、沖壓工藝設計：包括工藝分析、方案選擇、工藝計算、模具結構尺寸的確定，壓力機的選擇等； 2、模具結構及其零部件設計：設計一道工序的沖模，繪制沖?？傃b配圖及主要零件圖（指導老師指定）； 3、編寫沖壓工藝過程卡； 4、編寫設計計算說明書，用本校設計說明書專用紙書寫或A4紙打印，并裝訂成冊。 二、課程設計的要求與數據 工藝方案合理、設計計算正確；模具圖紙整潔、布局合理、圖紙標注等符合國標；設計說明書要求書寫工整、條理清晰、數據可靠、計算準確、格式等符合學校統(tǒng)一要求；獨立按時完成設計任務。

3、課程設計圖紙工作量約1.5張零號圖紙（包括工藝卡片）；設計說明書20～25頁。 課程設計時間共1.5周。 三、課程設計應完成的工作 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、模具設計，包括模具類型及結構形式的確定，模具零件的選用、設計、計算，繪制模具總裝配圖，模具零件圖等； 3、編寫完整的設計計算說明書。 四、課程設計進程安排 序號 設計各階段內容 地點 起止日期 1 布置題目，工藝分析與工藝計算 教1-211 6.11 2 工藝方案比較與模具結構草圖 教1-211

4、 6.12 3 繪制模具總裝配圖 教1-211 6.13-6.14 4 繪制零件圖、編沖壓工藝卡 教1-211 6.15 5 書寫設計說明書 教1-211 6.18 6 答辯 教1-211 6.19 7 資料修改及上交 教1-211 6.20 五、應收集的資料及主要參考文獻 1、沖壓工藝及模具設計課程設計指導書； 2、沖裁工藝與模具設計、彎曲工藝與模具設計、拉深工藝與模具設計等； 3、沖模設計圖冊。 發(fā)出任務書日期： 2012 年 6 月 11 日 指導教師簽名： 計劃完成日期： 2012 年 6

5、 月 20 日 基層教學單位責任人簽章： 主管院長簽章： 目錄 一，設計任務書……………………………………………………………………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………………………………………………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，其他技術說明 …………………………………

6、……………………………16 八、模具材料的選取……………………………………………………………19 9、 確定裝配基準………………………………………………………………19 10、 模具零件的加工……………………………………………………………20 十一、結束語……………………………………………………………………21 十二，參考資料……………………………………………………………………21 設計內容 計算及說明 結果 一、引言 零沖壓工藝規(guī)程是模具設計的依據,而良好的模具結構設計又是實現工藝過程的可靠保證,

7、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,工藝過程設計的中心就是依據技術上先進,經濟上合理,生產上高效,使用上安全可靠的原則,使用上安全可靠的原則,使零件的生產在保證符合零件的各項技術要求的前提下達到最佳的技術效果和經濟效益。 設計沖壓工藝過程要從分析產品的零件圖入手，分析零件圖包括技術和經濟兩個方面： （1） 沖壓加工方法的經濟性分析 沖壓加工方法是一種先進的工工藝方法，因其生產率高，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，生產批量的大小對沖壓加工的經濟性起著決定性作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批

8、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，良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單，而且壽命長產品質量穩(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，其生產過程一般都是從原材料剪切下料開始，經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，還需要經過切削焊接或鉚接等加工才能完成。

9、 二、拉深件工藝分析 本設計的零件形狀簡單﹑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保溫瓶的保溫瓶內膽低，外形落料及沖孔工序所能達到精度為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。彎曲件內側圓角半徑r2，相對彎曲圓角半徑r/t=1.67，大于表相關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

10、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 生產批量：大批量 材料：H62 材料厚度：1.2mm Hmax= 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構簡單、制造費用低，但工序復合程度低、生產效率低，適合大、中、小批量生產。 方案二，采用復合模加工。復合模的特點是生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，沖裁的輪廓尺寸較小。但復

11、合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。復合模主要用于生產批量大精度要求高的沖裁件。 方案三，采用級進模加工。級進模比簡單工序模生產率高，減少了模具和設備的數量，工件精度較高，便于操作和實現自動化生產。對于特別復雜或孔邊距離較小的沖壓件，用簡單?；驈秃夏_制有困難時，可用級進模逐步沖出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高，一般適于大批量生產小型沖壓件。 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，在模具結構和強度方面得到實現和保證的條件下，故采用級進模和簡單模相結合工序。 四、排樣形式和各道工序的計算 1、 彎曲部分

12、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=1.2mm X為中性層系數，由表查得x=0.446 故L=2*2.8+π（2+0.446*1.2）=13.56mm。 坯料經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《沖壓工藝與模具設計》表2-13得到搭邊值：零件之間的搭邊值a，=1.2mm 側邊的搭邊值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

13、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= 進距：H1=14.5+1.2=15.7mm 材料的利用率：η1= 圖（2）排樣圖如下： 則條料的寬度 B2= 進距 H2=30+1.2=31.2mm 材料的利用率： η2= 綜合以上兩種排樣，應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

14、 條料寬度B=113.7mm 五、工序壓力計算及選擇壓力機 1、 沖壓力的計算及選擇壓力機 工件材料為H62，查《冷沖壓模具設計與制造》得退火08剛的材料力學性質： 　　 　　 ①平刃口模具沖裁時，落料力按下式計算： 查《沖壓工藝與模具設計》公式F1=KLtτ 毛坯的周長為L，系數K=1.3，厚度t=1.2mm，H62材料的抗剪強度τ=300MPa 得： F落 =1.3[π*14.5+5.5*2+2（10+13.56）-4-6]*1.2*300= KN ②對于工件的內孔的沖孔力： F沖= ③求沖裁時的推件力： 查《沖壓工藝

15、與模具設計》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 ④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)，應選擇160KN壓力機 因此落料、拉深的復合模工序壓力機的技術參數如下： JB23-16： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：70mm 最大閉合高度：220mm 封閉高度調節(jié)

16、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）：φ30×50 最大可傾角：30° 2、彎曲力的計算及壓力機選擇 ①彎曲件的最大自由彎曲力： F自=CKBtσb/（r+t） 其中C=0.7 ， K為安裝系數取1.3， B為料寬， t為料厚 r為彎曲半徑 σb=390 -為材料強度極限（MPa） 則F自=1.6KN ②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）

17、，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=80MPa A為校正面的垂直投影面積 A=135.6 mm2 則F校=80*62.83=5KN ③求頂件力 F頂=50%F自=798.5N 從校正力考慮，應該選取比校正力大的壓力機，于是可以選取公稱壓力為40KN的壓力機。 因此彎曲模工序的技術參數如下： JB23-25： 公稱壓力：40KN 滑塊行程：40mm 最大閉合高度：160mm 封閉高度調節(jié)量：35 mm 工作臺尺寸(前后mm×左右mm)：180×280

18、 墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）：30×110 模柄尺寸（直徑mm×深度mm）：φ30×50 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《沖壓工藝與模具設計》表2-5得到Zmin=0.130 Zmax=0.180 由表2-10（教材）查得

19、 則=0.020 =0.020 故滿足+ ＜Zmax –Zmin條件 ①凸模外形尺寸的確定 查《沖壓工藝與模具設計》表2-11得到X=0.5 則mm ②凹模外形尺寸的確定 mm 2、 落料模 對外輪廓的落料，由于形狀比較復雜，故采用配合加工方法，當以凹模為基準件時，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸，零件圖中未標注公差的尺寸由表10-11查得其極限偏差：分別查得φ8.5 ， φ14.5 ， 30 10 5 查《沖壓工藝與模具設計》表4-21得到X=0.5，由于零件要求的是外形尺寸，則 mm mm m

20、m mm mm 該零件凸模刃口部分尺寸按上述凹模相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值Zmin- Zmax=0.13-0.18mm。 凸模承受能力的校核 min=227960/320＝712 mm2<1400mm2 故 凸模使用安全。 3，確定沖裁各主要零件結構尺寸 ① 凹模外形尺寸確定 H=21mm 其中P取總壓力 W=1.2H=26mm Ld=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=39mm Bd=122.76

21、mm ② 凸模長度Lp的確定 Lp=H1+H2+H3+Y 其中初定：導尺厚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=54mm 4，彎曲模工件部分尺寸計算 七、模具整體結構的說明 ①凹凸模的圓角半徑 凸模的圓角半徑Rp應該等于彎曲件內側的圓角半徑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=0.48mm R≥Rmin，故不需要校正工序

22、，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： 彎曲件寬度尺寸標注在內側時，則應以凸模為基準尺寸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=4mm Bd=6mm 5，確定彎曲模主要的零件結構尺寸 凹模的厚度取20mm， 高度取25mm， 寬度

23、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，從冷沖模標準中選取標準模架。按GB2855.5－81選后側導柱模架 上模座：L×B×t＝160mm×100mm×35mm 下模座：L×B×t＝160mm×100mm×40mm 2、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5mm 3、卸料、出件方式的選擇 根據模具沖裁的運動特點,該模具采用剛性卸料方式比

24、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×t＝140mm×12mm 4、導柱、導套位置的確定 為了提高模具的壽命和工件質量，方便安裝、調整、維修模具，該復合模采用后側導柱模架導柱導套： 按GB2861.1－81選d＝25mm，其中導柱長度選 L＝180mm 按GB2861.6－81選d＝25m導柱，導套D=38 mm，L＝90mm 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

25、、模柄 d=30mm，D=75mm，H=64mm，h=16mm 9、頂料板的設計 打料板的形狀設計為長方體形，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1~2mm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《冷沖壓模具設計指導》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

26、-48 九、確定裝配基準 沖裁模的常用配合： 1、 H7/h6的間隙定位配合，導柱和導套的配合。 2、H7/r6的過度配合，用于較高的定位，凸模與固定板的配合，導套與模座，導套與固定板，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，凸模的固定導套與模座的固定、導柱與固定板的固定。 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0.5mm 3． 剛性卸料板的定位面與凹模平面平行度0.025mm 4． 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

27、圍不大于0.05mm。 5． 零件未注明倒角尺寸（刃口除外）均應倒角，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品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。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，還要根據模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。 使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關尺寸、材料

28、、使用刀具、加工參數確定下來，保證加工能順利完成，同時，設計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，例如這次我們在設計時沒有充分考慮到材料對加工帶來的問題，導致加工使用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節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明哪幾個面是經過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據零件圖來定位加工方案，如果要用到數控編程，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，當表

29、很靠近工件時，不能使用加速進給，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，把兩個基準方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標，在設置坐標時要將分中器的半徑算進去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內的夾具把刀具夾緊，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，如果是選用數控加工，必須使程序和當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，就可以傳到數控銑床

30、運行。不同刀具要使用不同轉速，鉆孔要比銑槽的轉速慢，進給速度要根據觀察來手動調試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。 十一、結束語 本人通過對本套支板沖孔―落料級進模的設計、計算，使我對沖裁模的設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、模具結構形式的選擇、必要的工藝計算、主要零部件的設計、壓力機型號的選擇、總裝圖及零件圖的繪制。在設計過程中，有些數據、尺寸是一點也馬虎不得，只要一個數據有誤，就得全部改動，使設計難度大大的增加。在這次設計中，我感覺要完成這次設計不僅

31、要有扎實的專業(yè)知識，還要有過硬的計算機基礎作保障，方才能很好的完成這次設計。所以說我們今后的學習中不僅要學好應該所學的，還要盡可能多的去拓展我們在其它方面的領域，只有這們我們才能立于不敗之地。 十二、參考文獻 1. 沖壓工藝與模具設計/姜奎華主編。－北京：機械工業(yè)出版社，1998.5（2006.9重?。? 2.畫法幾何與機械制圖/馮開平，左宗義主編。－廣州：華南理工大學大學出版社，2001.9（2004.7重印） 3．沖壓工藝及模具設計課程設計指導書/肖小亭 廖毅娟 鄺衛(wèi)華 章爭榮； 4．沖模設計圖冊。 5.王昆，何小柏，汪信遠。機械設計、機械設計基礎課程設計/王昆等主編.-北京：高等教育出版社，1996（2006重?。? 6．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．沖壓模具設計基礎/二代龍震工作室，－北京：電子工業(yè)出版社，205.11（模具設計培訓教程系列） 8．沖壓模具設計制造難點與竅門/薛啟翔等編著，－北京：機械工業(yè)出版社，2003.7 9．沖壓工藝與模具設計/牟林，胡建華主編，－北京：中國林業(yè)出版社：北京大學出版社，2006.8 21