1、機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院沖壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 專(zhuān)業(yè)：材料成型及控制工程 姓名：謝皝斌 學(xué)號(hào)：1211411040 指導(dǎo)教師：閆潔 2015年 7月22日 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11.1 課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)11.2 參考設(shè)計(jì)題目11.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和具體要求11.4 設(shè)計(jì)的一般步驟1第二章 序言3第三章 工藝分析43.1 零件工藝分析43.2 工藝方案設(shè)計(jì)43.3 排樣設(shè)計(jì)5第四章 沖裁力計(jì)算及壓力機(jī)選定74.1沖裁力的計(jì)算74.2壓力機(jī)的選擇94.3壓力中心計(jì)算9第五章 刃口尺寸的計(jì)算9第六章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)116.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)116.2 彎曲回彈控制126.3 模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)選擇126

2、.4 模具總裝圖10第七章 結(jié)束語(yǔ)11參考文獻(xiàn)第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1 課程的性質(zhì)、目的和任務(wù) 沖壓模具課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是：1、使學(xué)生了解常見(jiàn)沖壓件的工藝過(guò)程和設(shè)計(jì)模具的一般程序。2、使學(xué)生掌握沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)基本方法，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化模具設(shè)計(jì)能力。3、使學(xué)生具備使用沖壓手冊(cè)和有關(guān)參考資料的基本能力。 在本課程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求學(xué)生撰寫(xiě)一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (30004000字)， 課程設(shè)計(jì)主題是某沖壓零件（具體名稱(chēng)不同）的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，并由指導(dǎo)教師確定或?qū)彾ā?課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供了一個(gè)既動(dòng)手又動(dòng)腦，獨(dú)立實(shí)踐的機(jī)會(huì)，將理論和實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，鍛練學(xué)生的分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。1.2 參考設(shè)計(jì)題目

3、 以分離工序或成型工序?yàn)橹饕ば?，自選或指定的某個(gè)沖壓零件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和具體要求1、完成沖壓件的工藝性分析和產(chǎn)品圖測(cè)繪，確定其最佳工藝方案；2、進(jìn)行相應(yīng)的工藝計(jì)算；選擇相應(yīng)的沖壓設(shè)備；3、完成模具裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所有模具零件的平面尺寸設(shè)計(jì)；4、用Autocad完成模具裝配總圖的繪制；5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。1.4 設(shè)計(jì)的一般步驟1、制定沖壓件的工藝過(guò)程分析零件的沖壓工藝性：了解零件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用材料、尺寸大小，以及精度要求、用途等。擬定沖壓件的工藝方案：計(jì)算毛坯尺寸、進(jìn)行其它必要的工藝計(jì)算、比較不同工藝方案、繪出各工序的工件圖、排樣圖（毛坯排樣和沖模刃口排樣）。2、設(shè)

4、計(jì)模具的一般程序模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)形式的確定（要求為級(jí)進(jìn)模）模具零件的選用、設(shè)計(jì)、計(jì)算 包括模具的工作零件、定位零件、壓料、卸料及出件零件、導(dǎo)向零件、固定零件、緊固及其它零件，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件；繪制模具總裝配圖 主視、俯視圖以及剖視圖。并注明必要尺寸，如閉合高度、輪廓尺寸、壓力中心，以及靠裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫(huà)出工件圖、排樣圖，填寫(xiě)詳細(xì)的零件明細(xì)表和技術(shù)要求等；繪制模具零件圖3、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及產(chǎn)品圖序言零件的工藝性分析沖壓零件工藝方案的擬定排樣形式和裁板方法，材料利用率計(jì)算工序壓力計(jì)算，壓力中心的確定，壓力機(jī)的選擇模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)的選擇模具零件的選用、設(shè)計(jì)以及必要的計(jì)算模具工作零

5、件刃口尺寸及公差的計(jì)算；對(duì)本設(shè)計(jì)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的分析其它需要說(shuō)明的內(nèi)容參考資料第二章 序言 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)越來(lái)越多地采用沖壓方法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重奮斗相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)

6、壓迫提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。本說(shuō)明書(shū)按照模具設(shè)計(jì)的工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)出發(fā)，進(jìn)行了包括工藝方案的確定、排樣形式和材料利用率計(jì)算、工序圖的繪制、壓力中心的確定、各工序模具刃口尺寸和沖壓力的確定，從而根據(jù)計(jì)算所得進(jìn)行壓力機(jī)的選擇及其他沖模主要零件設(shè)計(jì)，包括凸模，凹模的固定形式、 凹模刃口形式的選擇、 凹模外形尺寸的確定、凸模長(zhǎng)度確定、模座導(dǎo)柱等的參數(shù)選擇與計(jì)算。從而完成一套沖壓模具的設(shè)計(jì)。第3章 工藝分析3.1 零件工藝分析零件名稱(chēng)：自行車(chē)配件；生產(chǎn)批量：中大批量；材料：Q235；材料厚度：1.5mm；精度：IT13；零件簡(jiǎn)圖、展開(kāi)圖：

7、如圖所示；圖1-1 零件展開(kāi)圖 圖1-2 零件圖毛坯長(zhǎng)度計(jì)算零件彎曲展開(kāi)可以用等體積法計(jì)算毛坯長(zhǎng)度。但因彎曲變形時(shí)，不僅在圓角變形區(qū)產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，加之影響因素較多且難以考慮，所以實(shí)際上是用經(jīng)過(guò)修正的公式計(jì)算的.3.2 工藝方案設(shè)計(jì)1、 工藝分析（1） 材料 該零件的材料為Q235鋼，其沖壓性能良好。（2） 零件結(jié)構(gòu) 成形工藝包括沖裁、彎曲等工序。設(shè)計(jì)上,需著重解決自行車(chē)配件彎曲成形,經(jīng)計(jì)算,材料在垂直于軋制方向和平行于軋制方向最小彎曲半徑均滿(mǎn)足要求。尺寸精度 零件圖上形狀尺寸和位置尺寸均屬于IT13級(jí)精度，沖壓加工可以實(shí)現(xiàn)，模具設(shè)計(jì)也容易實(shí)現(xiàn)。2、 工藝方

8、案該零件包括沖孔、彎曲、落料三個(gè)基本工序，下面列有兩種工藝方案：（1） 單工序生產(chǎn)：落料沖孔彎曲結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要3道工序、3套模具才能完成零件的加工生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足零件中大批量生產(chǎn)的需求。且3道工序的定位誤差太大。（2） 級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)：沖孔-彎曲落料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：同一副模具不同的工位完成兩道以上工序，生產(chǎn)效率高工位間可自動(dòng)送料工人操作安全，適合大批量生產(chǎn)。模具規(guī)模相對(duì)第一種方案小些，模具成本要低；但在零件成型過(guò)程中存在累計(jì)誤差，平整性較差。綜上，采用級(jí)進(jìn)模沖裁方式最為理想。3.3 排樣設(shè)計(jì)為了簡(jiǎn)化級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu), 降低制造成本, 保證條料送進(jìn)剛性和穩(wěn)定性, 減小級(jí)進(jìn)模工作面積, 減少級(jí)

9、進(jìn)模具發(fā)生故障及返修幾率,初選排樣方案如下。(1) 采用單排橫排橫連中間載體排列采用定距側(cè)刃定位，如圖3-1所示,共有7個(gè)工位: 1、沖孔、側(cè)刃; 2、沖外輪廓1; 3、沖外輪廓2; 4、沖外輪廓3；5、彎曲1; 6、彎曲2；7、彎曲3、切斷。 查課本表2-13確定搭邊值：制件之間的搭邊值：a=3.0mm制件與條料邊緣之間的搭邊a1=3.0mm；步距為：s=L+a=58.48+3.0=61.48mm；（L為平行于送料方向工件的寬度）條料寬度：B= (D+2a1+) 0=(57.6+2×3.0+0.4)- 0.40 =64.0 - 0.40 圖3-1 排樣圖 第四章 沖裁力計(jì)算及壓力機(jī)

10、選定4.1沖裁力的計(jì)算F沖= （N）F沖：沖裁力；L：凹模腔輪廓周長(zhǎng)；t：板料厚度，t=1.5mm；：抗拉強(qiáng)度，=440MPaF卸= K卸F沖= 0.05F沖K卸：卸料力系數(shù)，K卸=0.05 K推：推件力系數(shù) K推=0.055 F彎曲=（N）c=0.6 B：料寬（mm） t：板料厚度（mm） r:彎曲半徑（mm）t：板料厚度（mm）工位一：F沖= =7×4×1.5×440=58027N；F卸= K卸F沖=0.05×58027=2901N；FA =F沖+F卸=60928N 工位二：F沖= =73×1.5×440=48180N；F卸= K

11、卸F沖=0.05×48180=2409N；FB = F沖+F卸=50589 N 工位三：F沖= =403×1.5×440=265980N；F卸= K卸F沖=0.05×265980=13299N；FC= F沖+F卸= 279189 N 工位四：F彎曲 = 0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444 N 工位五：F彎曲 = 0.6x1.3x64x1.52x440/(1.5+1.5)=15444 N 切斷：F落= =24×1.5×440=15840N；所以總沖裁力：F= FA +FB +FC +2*F彎曲+ F落

12、 = 437434N4.2、壓力機(jī)的選擇 通過(guò)校核，選擇高速自動(dòng)壓力機(jī)J21G-25能滿(mǎn)足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表。JH21-60公稱(chēng)壓力/KN 600滑塊行程/mm 140行程次數(shù)(不小于)(次/min) 70封閉高度/mm 300傾斜角15°滑塊中心至機(jī)身距離/mm 270(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右)/mm 870(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(前后)/mm 520模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm 50×60工作臺(tái)板厚度/mm 60電動(dòng)機(jī)/kw 5.54.3壓力中心計(jì)算壓力中心就是我們沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)，稱(chēng)為模具壓力中心。方法：在CAD里面找到面域，即沖裁面域，利

13、用CAD查找功能找到壓力中心。因?yàn)橹挥心＞叩膲毫χ行耐ㄟ^(guò)模柄的軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線，才能使模具工作時(shí)受力平衡。所以，通過(guò)看模具總裝配圖就知道壓力中心的位置，即為模柄軸線對(duì)應(yīng)的俯視圖上前后對(duì)稱(chēng)軸線上的位置。在所畫(huà)坐標(biāo)系中質(zhì)心坐標(biāo)（945.2413，-736.5916）。第五章 刃口尺寸的計(jì)算依據(jù)級(jí)進(jìn)模具的特點(diǎn)，以及零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算只能采用凸模與凹模配合加工的方法。凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則：落料模先確定凹模刃口尺寸。落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)刃口。沖孔模先確定凸模刃口尺寸。 沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)刃口；選擇模具刃口公差時(shí)，a，一般沖模精度比工件精度高23級(jí)。 b，工件精度為IT13級(jí)。 c

14、，工件按“入體”原則標(biāo)注（即標(biāo)注公差向?qū)嶓w單向標(biāo)注）。該零件凹模刃口各部分尺寸按凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值ZZ=0.1000.140。刃口分為變小的尺寸（A類(lèi)）、變大的尺寸（B類(lèi)）和不變的尺寸（C類(lèi)），分別計(jì)算。 式中A、B、C工件公稱(chēng)尺寸（mm）；零件公差；x磨損量，磨損系數(shù)x與零件制造精度有關(guān)，零件精度為IT13時(shí)，x0.75；p凸模制造公差。B類(lèi)尺寸4-0.75X0.048=3.964 0+0.01213.48-0.75×0.110=13.397 0+0.01510.02-0.75×0.110=9.937 0+0.0156.5-0.75×0.07

15、5=6.3440+0.0122.0-0.75×0.048=1.964 0+0.01210.02-0.75×0.110=9.937 0+0.01512.86-0.75×0.110=12.777 0+0.0156.76-0.75×0.075=6.6040+0.0129.54-0.75×0.110=9.457 0+0.0153.5-0.75×0.048=3.614 0+0.012 沖裁間隙值的選取對(duì)工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具的壽命都有顯著影響。沖裁間隙較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)廢料穿過(guò)板料而隨凸模上升的現(xiàn)象，也會(huì)使脆性材料從凹?？字懈咚俅┏?，以致工件報(bào)

16、廢，甚至危及操作者的安全。 第六章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自行車(chē)配件級(jí)進(jìn)模見(jiàn)圖6-1。模具工作過(guò)程:當(dāng)沖床滑塊下行帶動(dòng)上模座使模具閉合時(shí),第1 工位,通過(guò)凸模沖出定距側(cè)刃位置、零件外形孔; 第2、3、4工位, 沖裁凸模進(jìn)入凹模依次沖出內(nèi)、外形孔;第5、6 、7工位, 彎曲凸模進(jìn)入彎曲凹模彎曲零件側(cè)壁,由沖裁凸模最終分割出成品零件。級(jí)進(jìn)模采用彈性卸料板保證每工位卸料及細(xì)長(zhǎng)凸模的保護(hù)。 6.2 彎曲回彈控制 控制彎曲回彈的方法常用補(bǔ)償法及鐓壓法。補(bǔ)償法是在模具相應(yīng)位置開(kāi)出一定斜度, 使工件出模后正好符合規(guī)定的角度。鐓壓法是鐓壓工件彎曲帶, 改變其應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài), 達(dá)到控制彎曲回彈的目的。在該工件上,直角彎曲利用鐓壓法可達(dá)到控制彎曲回彈的目的。6.3 模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)選擇大批量生產(chǎn)，尺寸精度要求不高，外形和內(nèi)孔的位置精度要求也不高，形狀精度簡(jiǎn)單且內(nèi)孔數(shù)量較少。所以，采用級(jí)進(jìn)模。精度要求較高，批量較大，采用導(dǎo)料板導(dǎo)向。 6.4 模具總裝圖 圖6-1裝配圖第七章 結(jié)束語(yǔ)在這次的課程設(shè)計(jì)中，綜合了所學(xué)的所有專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使我受益匪淺。不僅使自己的專(zhuān)業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練，也加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的鞏固。在做課