塑性成形工藝（沖壓）課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言- 2 -</b></p><p>　　第一章 沖壓件工藝分析- 3 -</p><p>　　1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析- 3 -</p><p>　　1.2產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析- 3 -</p>

2、;<p>　　1.3產(chǎn)品材料分析- 3 -</p><p>　　1.4分析產(chǎn)量- 3 -</p><p>　　第二章 生產(chǎn)方案的制定- 4 -</p><p>　　2.1單工序逐步加工- 4 -</p><p>　　2.2復(fù)合模加工- 4 -</p><p>　　2.3級(jí)進(jìn)模加工- 4 -&

3、lt;/p><p>　　第三章 排樣設(shè)計(jì)- 6 -</p><p>　　3.1單排`- 6 -</p><p>　　3.2交叉雙排- 7 -</p><p>　　第四章 壓力中心計(jì)算- 8 -</p><p>　　4.1 壓力中心- 8 -</p><p>　　第五章 刃口尺寸的計(jì)算-

4、 9 -</p><p>　　5.1沖孔凸、凹模尺寸- 9 -</p><p>　　5.2落料凸、凹模尺寸- 9 -</p><p>　　第六章 沖壓工藝力計(jì)算- 11 -</p><p>　　6.1 沖裁力的計(jì)算- 11 -</p><p>　　6.2 卸料力的計(jì)算- 11 -</p><

5、;p>　　6.3 推件力的計(jì)算- 12 -</p><p>　　6.4 頂件力的計(jì)算- 12 -</p><p>　　6.5 總沖壓力的計(jì)算- 13 -</p><p><b>　　總結(jié)- 14 -</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)- 15 -</p><p>　　塑性成形工藝

6、（沖壓）課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)完成模具類型、零件設(shè)備的選擇以及各工藝力、刃口尺寸、壓力機(jī)型號(hào)等的確定，主要包括以下內(nèi)容：介紹主要裝置的性能、規(guī)格、型號(hào)及技術(shù)數(shù)據(jù)；說(shuō)明了設(shè)計(jì)原理并進(jìn)行了方案的選擇；繪出了相關(guān)的圖形和表格；對(duì)各種方案進(jìn)行了分析與比較并介紹了所有方案的特點(diǎn)；應(yīng)用原始數(shù)據(jù)以及相關(guān)公式對(duì)各種

7、方案進(jìn)行了計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定選用什么樣的原件或零部件；進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和方案校核；對(duì)實(shí)驗(yàn)中所得到的資料進(jìn)行歸納、分析和判斷，提出自己的結(jié)論與見解。</p><p>　　關(guān)鍵詞：模具；生產(chǎn)方案；設(shè)計(jì)；分析；結(jié)論；</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　冷沖模是沖壓加工工藝的裝備之一，被廣泛地運(yùn)用在汽車、飛機(jī)、電機(jī)、儀表以

8、及在國(guó)防工業(yè)中。沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效率、更新產(chǎn)品等方面具有重要的作用。但同時(shí)，沖壓技術(shù)的推廣受到投入成本低，模具成本高，不適應(yīng)中小生產(chǎn)規(guī)模的特點(diǎn)。但是總的說(shuō)來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的進(jìn)一步加強(qiáng)，模具行業(yè)，包括冷壓模一定會(huì)得到更普及地應(yīng)用。落料和沖孔都屬于沖裁模。沖裁模是從條料、帶料或半成品上使

9、材料煙規(guī)定的輪廓產(chǎn)生分離的模具，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓技術(shù)也向高速化、自動(dòng)化、精密化的方向發(fā)展。沖裁模一般分為簡(jiǎn)單模、級(jí)進(jìn)模、和復(fù)合模。簡(jiǎn)單模在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，它是在壓力機(jī)的沖壓行程中完成一次沖裁工藝。簡(jiǎn)單模也分為無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單模、導(dǎo)板式簡(jiǎn)單模，和導(dǎo)柱式簡(jiǎn)單模；級(jí)進(jìn)模是在單工序沖?；A(chǔ)上發(fā)展的一種多工序、高效率沖模。在壓力機(jī)一次沖程中，級(jí)進(jìn)模在其有規(guī)律排列的幾個(gè)工位上分別完成一部分沖裁工藝，在最后工位沖出完整的工件。由于級(jí)進(jìn)模是連續(xù)沖壓

10、，因此生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　第一章 沖壓件工藝分析</p><p>　　圖1 – 1 零件圖</p><p>　　1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析</p><p>　　由圖1 – 1可知，產(chǎn)品為圓片落料、非圓片沖孔。產(chǎn)品形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，無(wú)下槽；孔與零件邊緣之間最小距離 c 滿足 c ＞1.5 t 要求。（c

11、==15 1.5t=1.5×1.5=2.25）</p><p>　　1.2產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析</p><p>　　① 尺寸精度。該零件所有尺寸都未標(biāo)注公差，屬于未標(biāo)注公差尺寸，因此該零件在精度方面要求不高，很容易達(dá)到要求。</p><p>　?、?沖裁件斷面質(zhì)量。因?yàn)橐话阌闷胀_裁方式?jīng)_2mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra可達(dá)12.5

12、 ~ 3.2um，毛刺允許高度為0.01 ~ 0.05mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度和毛刺高度上沒(méi)有太嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，沖裁件的斷面質(zhì)量可以達(dá)到保證。</p><p><b>　　1.3產(chǎn)品材料分析</b></p><p>　　對(duì)于沖壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料是Q235鋼，屬普通碳素鋼

13、，其力學(xué)性能、強(qiáng)度、硬度和塑性指標(biāo)適中，用沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外本產(chǎn)品對(duì)于厚度和表面質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品的表面質(zhì)量的厚度公差就可以保證。</p><p>　　經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的采蓮性能符合冷沖壓加工要求。</p><p><b>　　1.4分析產(chǎn)量</b></p><p>　　產(chǎn)品批量為大批

14、量，很適合采用沖壓的加工方法，最好采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模，若能加上自動(dòng)送料裝置，會(huì)大大提高生產(chǎn)效率，降低成本。</p><p>　　第二章 生產(chǎn)方案的制定</p><p>　　完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工的工藝方案分為以下三種。</p><p>　　2.1單工序逐步加工</p><p>　?、?沖孔、落料單工序模，工序簡(jiǎn)圖見圖2 –

15、 1。</p><p>　?、?落料、沖孔單工序模，工序簡(jiǎn)圖見圖2 – 2。</p><p>　　沖孔 落料 落料 沖孔</p><p>　　圖2 – 1 沖孔、落料單工序模 圖2 – 2落料、沖孔單工序模</p><p&

16、gt;　　特點(diǎn)：由于采用單工序模，模具制造簡(jiǎn)單，維修方便。但生產(chǎn)率低，工件精度低，不適合大批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　2.2復(fù)合模加工</b></p><p>　　采用復(fù)合模加工成形，工序簡(jiǎn)圖見圖2 – 3 </p><p>　　圖2–3沖孔、落料復(fù)合模</p><p>　　特點(diǎn)：生產(chǎn)率較高，工件精度高。但模

17、具制造較復(fù)雜，調(diào)整維修較麻煩，使用壽命低。</p><p><b>　　2.3級(jí)進(jìn)模加工</b></p><p>　　采用連續(xù)模加工成形，工序簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖2 – 4</p><p>　　圖2–4沖孔、落料級(jí)進(jìn)模</p><p>　　特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度較低。</

18、p><p>　　根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求，以及各方案的特點(diǎn)，決定采用第二種方案比較合理。</p><p><b>　　第三章 排樣設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1單排</b></p><p><b>　　單排排樣見圖3–1</b></p><p&g

19、t;　　圖 3–1 單排排樣</p><p>　　a.搭邊。查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表2－9，確定搭邊值a，b。</p><p>　　當(dāng)t=1.5時(shí) a=2 b=1.5</p><p>　　b.條料寬度。采用無(wú)測(cè)壓裝置。所以</p><p><b>　　B=D+2a+Z<

20、/b></p><p>　　式中 Z—導(dǎo)尺與最寬條料之間的最小間隙，查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表2－12得Z=0.5mm。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　B=（52+2×2+0.5）=56（mm）</p><p><b>　　c.導(dǎo)尺間距離A。</b>

21、;</p><p>　　A=B+Z=D+2a+2Z=52+2×2+2×0.5=57（mm）</p><p><b>　　d.材料利用率 </b></p><p><b>　　=×100%</b></p><p>　　式中n—板料上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量；</p>

22、<p>　　F1—零件的實(shí)際面積，mm2；</p><p>　　L—板料長(zhǎng)度，mm；</p><p>　　B—板料寬度，mm。</p><p>　　若取工件數(shù)n=20件，則料長(zhǎng)為</p><p>　　L=20D+19b+2b=20×52+19×1.5+2×1.5=1071.5mm</p>

23、<p>　　取L=1072mm</p><p>　　所以條料規(guī)格為1072×56.5×1.5</p><p><b>　　所以材料利用率為</b></p><p><b>　　=×100%</b></p><p><b>　　==20.12%&

24、lt;/b></p><p><b>　　3.2交叉雙排</b></p><p>　　交叉雙排排樣見圖3–2</p><p>　　圖3–2 交叉雙排排樣</p><p>　　a.搭邊。查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表2－9，確定搭邊值a，b。</p><p>　　當(dāng)t=1.5時(shí)

25、 a=2 b=1.5</p><p>　　b．條料寬度及材料規(guī)格。</p><p><b>　　C===46mm</b></p><p>　　B=C+D+2a=46+52+2×2=102（mm）</p><p>　　取工件計(jì)數(shù)量 n=20+20

26、=40 (件)</p><p>　　料長(zhǎng) L=20D+19b+2b=20×52+19×1.5+2×1.5=1071.5 (mm)</p><p>　　所以條料規(guī)格為 1072×102×1.5</p><p><b>　　c．材料利用率</b></p><p

27、>　　=×100%=%=77.65%</p><p>　　從材料利用率分析可知，交叉雙排排樣比單排排樣節(jié)省材料，材料利用率高，所以確定采用交叉雙排排樣的方法。</p><p>　　第四章 壓力中心計(jì)算</p><p><b>　　4.1 壓力中心</b></p><p>　　沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓

28、力中心。沖裁形狀對(duì)稱的沖件時(shí)，其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。</p><p><b>　　Y=ｍｍ</b></p><p>　　第五章 刃口尺寸的計(jì)算 </p><p>　　5.1沖孔凸、凹模尺寸</p><p>　　式中—沖孔凸模刃口尺寸；</p><p>　　—沖孔凹模刃口尺寸；&l

29、t;/p><p>　　—沖孔凸模刃口尺寸；</p><p>　　—沖孔凹模刃口尺寸；</p><p>　　—凸模刃口尺寸制造公差，mm，查《設(shè)計(jì)》表2～23 =-0.02mm；</p><p>　　—凸模刃口尺寸制造公差，mm，查《設(shè)計(jì)》表2～23 =-0.025mm；</p><p>　　—凹、凸模最小初始雙面間隙，mm

30、，查《沖壓》表3—5 =0.132mmm。</p><p>　　將已知數(shù)據(jù)帶入公式，即得</p><p>　　= =</p><p>　　== =</p><p>　　校核 =0.02+0.025=0.045</p><p>　

31、　-=0.24-0.132=0.108</p><p>　　式中—是凹凸模最大許用雙面間隙，查沖壓表3—5 =0.240mm。</p><p>　　滿足﹤-，所以上面尺寸合理。</p><p>　　5.2落料凸、凹模尺寸</p><p>　　式中—落料凹模刃口尺寸，mm；</p><p>　　—落料凸模刃口尺寸，mm；

32、</p><p>　　—凸模刃口尺寸制造偏差，mm，查《設(shè)計(jì)》表2—23 =0.03mm；</p><p>　　—凹模刃口尺寸制造偏差，mm，查《設(shè)計(jì)》表2—23 =0.02mm；</p><p>　　—凸、凹模最小初始雙面間隙，mm，查《沖壓》表3—4 =0.132mm；</p><p>　　—凸、凹模最小初始雙面間隙，mm，查《沖壓》表3

33、—4 =0.240mm。</p><p>　　將已知數(shù)據(jù)帶入公式，</p><p>　　= =51.868</p><p>　　校核間隙 =0.03+0.02=0.05mm﹤-=0.240-0.132=0.108mm</p><p><b>　　所以設(shè)計(jì)尺寸合理。</b></p><

34、p>　　第六章 沖壓工藝力計(jì)算</p><p>　　6.1 沖裁力的計(jì)算</p><p>　　沖裁力是指沖裁時(shí)凸模所受的最大壓力，包括施加給板料的正壓力和摩擦阻力。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，他是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。</p><p><b>　　沖裁力公式為</b></p><p><b

35、>　　式中—沖裁力；</b></p><p><b>　　—沖孔沖裁力；</b></p><p><b>　　—落料沖裁力；</b></p><p><b>　?、?沖孔沖裁力</b></p><p><b>　　=</b></p&

36、gt;<p>　　式中K—系數(shù)，查表取 K=1.3；</p><p>　　—沖孔周長(zhǎng)，=22=68.25（mm）；</p><p>　　t—材料厚度，t=1.5 mm；</p><p>　　τ—材料抗剪強(qiáng)度，，《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》 1–3，τ=303～372,取τ=350。</p><p>　　所以 =

37、=1.3×68.25×1.5×350=46580 （N）</p><p>　　取 =46.6 (KN)</p><p><b>　?、?落料沖裁力。</b></p><p><b>　　=</b></p>

38、<p>　　==π×52=163.28 (mm)</p><p>　　所以 =1.3×163.28×1.5×350=111438.6 （N）</p><p>　　取 =111.4（KN）</p><p

39、>　　6.2 卸料力的計(jì)算</p><p>　　從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力（圖6 – 1）。</p><p>　　圖6 – 1 卸料力、推件力和頂件力</p><p><b>　　卸料力 。</b></p><p><b>　　式中—卸料力；</b></p><

40、p>　　—卸料系數(shù)，查《手冊(cè)》表5－10 =0.04～0.05，取=0.45。</p><p>　　所以 =0.45×111.4=5.0（KN）</p><p>　　6.3 推件力的計(jì)算</p><p>　　將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力（圖6 – 1）。</p>

41、<p><b>　　推件力 。</b></p><p>　　式中 —推料系數(shù)，查《手冊(cè)》表5－10，取=0.055。</p><p>　　所以 =0.055×46.58×3=7.69 （KN）</p><p>　　6.4 頂件力的計(jì)算</p>

42、;<p>　　逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力（圖6 – 1）。</p><p><b>　　頂件力 。</b></p><p><b>　　式中 —頂件力；</b></p><p>　　—頂件系數(shù)，查表，取=0.006。</p><p>　　所以

43、 =0.06×（46.58+111.4）=9.48 (KN)</p><p>　　6.5 總沖壓力的計(jì)算</p><p>　　總的沖壓力 。沖裁時(shí)，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)，總的沖壓力為</p><p>　　=++=+

44、+=46.58+111.4+5.0+7.39=170.67 (KN)</p><p>　　初選壓力機(jī)：J23–25</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)學(xué)到很多知識(shí),讓自己對(duì)沖壓更深刻的了解。從中學(xué)到了更多的專業(yè)知識(shí)，讓自己對(duì)office和CAD更加熟悉，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)

45、，把先修課程（機(jī)械制圖，機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)，冷沖壓與塑料成型機(jī)械，模具工藝學(xué)，模具材料與熱處理，冷沖壓模具設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo)，冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)）中所學(xué)到的理論知識(shí)在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中綜合地加以運(yùn)用。使這些知識(shí)得到鞏固發(fā)展，初步培養(yǎng)了我冷沖壓模具設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作打下良好基礎(chǔ)，樹立正確的設(shè)計(jì)思路。</p><p>　　在這短短的十幾天里，從白紙到完成模具總裝圖，零件圖，設(shè)計(jì)說(shuō)明書。學(xué)到很多原本學(xué)到的但不是很懂的知識(shí)，了解

46、了一些設(shè)計(jì)的原理和過(guò)程。例如，沖裁模具設(shè)計(jì)一般步驟：</p><p>　?。?）沖裁件工藝性分析；</p><p>　?。?）確定沖裁工藝方案；</p><p>　?。?）選擇模具的結(jié)構(gòu)形式；</p><p>　　（4）進(jìn)行必要的工藝計(jì)算；</p><p>　?。?）選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸；</p

47、><p>　?。?）選擇壓力機(jī)的型號(hào)或驗(yàn)算已選的壓力機(jī)；</p><p>　?。?）繪制模具總裝圖及零件圖；還有更多的知識(shí)，在這里不做過(guò)多的敘述。</p><p>　　雖然在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多問(wèn)題與麻煩，但通過(guò)輔導(dǎo)老師的耐心教導(dǎo)和幫助，克服了</p><p>　　這些困難。在此，我向一直關(guān)心支持我的各位輔導(dǎo)老師道一聲：謝謝！在這次設(shè)計(jì)中，我總

48、結(jié)了：要學(xué)會(huì)親自去嘗試，不要害怕失敗。失敗也是一份財(cái)富，經(jīng)歷也是一份擁有。此外，這次設(shè)計(jì)過(guò)程中還有許多不如意和不完善的地方，通過(guò)這次的經(jīng)歷，希望以后會(huì)越做越好</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］付宏生。冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　［2］鄧明。沖壓工藝及模