冷沖壓模具課程設(shè)計(jì)--- 沖壓零件的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課程名稱： 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) </p><p>　　題目名稱： 沖壓零件的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 概論</b&g

2、t;</p><p>　　2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析</p><p>　　3 沖壓工藝方案的確定</p><p>　　4 圓筒拉深件工藝的計(jì)算</p><p>　　5 圓筒拉深件尺寸的計(jì)算</p><p>　　6 壓力計(jì)算及設(shè)備的選擇</p><p><b>　　7模具的整體設(shè)計(jì)</b

3、></p><p><b>　　8設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p><b>　　9 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　1概論</b></p><p>　　1沖壓模具在制造業(yè)的地位</p><p>　　沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件

4、的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。</p><p>　　模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。</p><p>　　模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋鋼鋼板或鋼帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量

5、好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　2沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)、

6、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，模具開始得到廣泛的使用</p><p>　　20世紀(jì)50年代中期以前，模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)械性能缺乏了解。20世紀(jì)70年代至今計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)領(lǐng)域，使得模具設(shè)計(jì)、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造工期不斷縮短。</p><p><b>　　零件簡圖如下圖所示&l

7、t;/b></p><p><b>　　生產(chǎn)批量：大批量；</b></p><p><b>　　材料：H62；</b></p><p>　　材料厚度；1.5mm。 </p><p><b>　　2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析</b></p><p><b

8、>　?。?）材料分析</b></p><p>　　H62    普通黃銅；有良好的力學(xué)性能，熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也可以，切削性好，易釬焊和焊接，耐蝕，但易產(chǎn)生腐蝕破裂。此外價(jià)格便宜，是應(yīng)用廣泛的一個(gè)普通黃銅品種。用于各種深引伸和彎折制造的受禮零件，如銷釘、鉚釘、墊圈、螺母、導(dǎo)管、氣壓表彈簧、篩網(wǎng)、散熱器零件等。具有良好的拉深成形性能。σb=412MPa

9、，。</p><p><b>　　（2）結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　加工此工件的首道工序?yàn)闊o凸緣圓筒形件的拉深，要求內(nèi)形尺寸，沒有厚度不變的要求。此工件的形狀滿足拉深的工藝要求，可用拉深工序加工。</p><p>　　工件為階梯拉深加沖孔或者鉆孔，考慮到工件加工的復(fù)雜，此設(shè)計(jì)僅涉及拉深到ø48的工藝流程。其圓角半徑為r=rp

10、=3mm≥t，滿足再次拉深對圓角半徑的要求。</p><p>　　此工件的拉深工藝型好，需要計(jì)算工序尺寸。</p><p><b>　?。?）精度分析</b></p><p>　　零件上尺寸均為未注公差尺寸，在計(jì)算凸模和凹模尺寸時(shí)，均按公差I(lǐng)T14（GB180-79）處理。普通拉深即可達(dá)到零件的精度要求。</p><p>

11、;　　經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。</p><p>　　在零件工藝性分析的基礎(chǔ)上制定其工藝路線如下：零件的生產(chǎn)包括落料、拉深（需計(jì)算確定拉深次數(shù)）、切邊等工序，為了提高生產(chǎn)效率，可以考慮工序的復(fù)合，經(jīng)比較決定采用落料與第一次拉深復(fù)合，經(jīng)多次拉深成形后，由機(jī)械加工方法切邊保證零件高度的生產(chǎn)工藝。</p><p>　　3 沖壓工藝方案的確定</p><p&

12、gt;　　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2種方案比較合理。</p><p>　　4 圓筒拉深件工藝計(jì)算</p><p><b>　　計(jì)算毛坯尺寸</b></p><p>　　在不變薄拉深中，雖然在拉深過程中坯料的厚度發(fā)生一些變化，但在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可以不計(jì)坯料的厚度變化，概略地按拉深前后坯料的面積相等的原則進(jìn)行坯料尺寸的計(jì)算。旋

13、轉(zhuǎn)體拉深件采用圓形坯料，其直徑可按面積相等的原則計(jì)算。計(jì)算坯料尺寸時(shí)，先將拉深件劃分為若干便于計(jì)算的簡單幾何體，分別求出其面積后相加，得拉深件總面積藝A</p><p>　　用表4.1中的面積公式來推導(dǎo)上圖所示的無凸緣圓筒形的毛坯直徑。</p><p>　　將上圖所示的工件的拉深工序分為四個(gè)簡單的幾何體，如下四個(gè)部分。</p><p>　　根據(jù)相對高度h/d=50/

14、48=1.04。由表4.3查得，修邊余量△h=2.5.</p><p>　　H1=47，h2=14.25，d1=46.5mm，d2=43.5mm</p><p>　　第一部分的表面積 A=π*ø46.5*（47+2.5）</p><p>　　第二部分的表面積 A2=3π（43.5π+12）/2</p><p>　　第三部分的表面積

15、A3=43.5π*14.25</p><p>　　第四部分的表面積 A4=43.5π/4</p><p>　　據(jù)等面積原則，A毛坯=A1+A2+A3+A4</p><p>　　毛坯面積 A毛坯=πD2/4</p><p>　　將A1，A2，A3，A4代入上式得毛坯直徑</p><p><b>　　D=100m

16、m</b></p><p><b>　　排樣</b></p><p>　　①搭邊 查表2.8，確定搭邊值a,a1時(shí) a=2,a1=1.5</p><p>　?、跅l料寬度 采用無側(cè)壓裝置，查表2.9，所以（Z=0.,3，△ =0.7）</p><p><b>　　mm</b><

17、/p><p><b>　　③材料利用率 </b></p><p>　　式中 —板料（帶料或條料）上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量</p><p><b>　　A—沖裁件面積</b></p><p>　　n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目；</p><p>　　b—板料（帶料或條料）寬度；</p

18、><p><b>　　h——進(jìn)距</b></p><p>　　一張板料上總的材料利用率η0的計(jì)算式為</p><p>　　式中 —板料（帶料或條料）上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量；</p><p><b>　　—零件的實(shí)際面積；</b></p><p>　　—板料（帶料或條料）長度；&l

19、t;/p><p>　　—板料（帶料或條料）寬度；</p><p>　　零件采用單直排排樣方式，查得零件間的搭邊值為1.5mm，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為2mm，若模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，條料的寬度應(yīng)為</p><p>　　選用規(guī)格為1.5mm×210mm×1000mm的板料，計(jì)算裁料方式如下。</p><p>　　裁

20、成寬104.3mm，長1000mm的條料，則每張板料所出零件數(shù)為</p><p>　　5圓筒拉深件尺寸計(jì)算</p><p><b>　　工序件直徑 </b></p><p>　　從前面的介紹中已知，各次工序件直徑可根據(jù)各次的拉深系數(shù)算出，即,，…。此時(shí)計(jì)算所得的最后一次拉深直徑必須等于零件直徑，如果計(jì)算所得的小于零件直徑，應(yīng)調(diào)整各次拉深系數(shù)，使

21、，所以上式中的是在查表所得的基礎(chǔ)上調(diào)整后的實(shí)際拉深系數(shù)，調(diào)整時(shí)依照的原則為：實(shí)際拉深系數(shù)大于查表的極限拉深系數(shù)并且后繼拉深系數(shù)應(yīng)逐次</p><p>　　工件總的拉深系數(shù)m總=d/D=46.5/100=0.465。毛坯的相對厚度（t/D）*100=(1.5/100)mm*100=1.5。按毛坯的相對厚度，并假定用壓邊圈，從表4.8中查得極限拉深系數(shù)m1=0.49,m2=0.74，查表4.9H62第一次拉深系數(shù)m1

22、為0.52-0.54，綜合考慮，取m1=0.52，m2=0.74.由于m總<m1，故工件不能被一次拉深成形。</p><p>　　第一次拉深半成品的直徑為</p><p>　　d1=m1D=0.52*100=52mm</p><p>　　第二次拉深半成品的直徑為</p><p>　　d2=m2d1=0.74*52=38.48mm<

23、46.5mm（調(diào)整為d2=d=46.5mm）</p><p>　　因此，工件需要二次拉深才能成形ø48圓筒。</p><p>　　由表4.31查得rd1=4t=6mm，rp1=rd1=6mm，故r1=rp+r/2=6.75mm;末次r2=r工件+t/2=3.75mm。</p><p>　　工序件的拉深高度 </p><p>　　在

24、設(shè)計(jì)和制造拉深模具及選用合適的壓力機(jī)時(shí)，還必須知道各次工序的拉深高度，因此，在工藝計(jì)算中尚應(yīng)包括高度計(jì)算一項(xiàng)。在計(jì)算某工序拉深高度之前，應(yīng)確定它的底部的圓角半徑（即拉深凸模的圓角半徑）。拉深凸模的圓角半徑，通常根據(jù)拉深凹模的圓角半徑來確定。首次拉深凹模圓角半徑，可參照公式計(jì)算確定，以后各次拉深時(shí)凹模圓角半徑。拉深凸模的圓角半徑，除最后一次應(yīng)取與零件底部圓角半徑相等外，中間各次取值可依據(jù)公式計(jì)算確定。</p><p&g

25、t;　　由式4.16可求得各半成品的高度為</p><p>　　Hn=0.25(D2/dn-dn)+0.43rn/dn(dn+0.32rn)</p><p>　　則第一次拉深成品的高度為</p><p>　　H1=0.25（1002/52-52）mm+0.43*6.75/52(52+0.32*6.75)mm=38.1mm</p><p>　　

26、H2=H工件=50.75mm。</p><p>　　6壓力計(jì)算及設(shè)備的選擇</p><p><b>　　計(jì)算壓邊力，拉深力</b></p><p><b>　?、宄醮卫?lt;/b></p><p>　　①由表4.24確定壓邊力的計(jì)算公式為</p><p>　　FQ=π（D2-（

27、d1+2rd）2）p</p><p>　　式中，rd=rp=3mm，D=100mm，d1=52mm，由表4.25查得p=2MPa，把各已知數(shù)據(jù)代入上式，得初次拉深的壓力為FQ=41695N</p><p>　?、谟帽?.17計(jì)算拉深力為F=K1πd1tσb</p><p>　　已知m1=0.52，由表4.18查得K1=1.05.d1=52m，σb=412MPa代入上

28、式，得</p><p>　　F=0.52*π*52*1.5*412=52496N</p><p>　?、郯词剑?.31），壓力機(jī)的公稱壓力為F壓≥1.4（52496+41695）=131867N</p><p>　　故第一次拉深壓力機(jī)的公稱壓力要大于135KN</p><p><b>　?、嬖俅卫?lt;/b></p&

29、gt;<p>　?、儆杀?.24查得圓筒件的拉深模的壓邊力為；FQ=π（d2n-1-d2n）p/4</p><p>　　由表4.25查得p=2MPa。將d1=52mm，d2=46.5mm代入上式，則第二次拉深模的壓邊力為</p><p>　　FQ=π（d2n-1-d2n）p/4=π（522-46.52）mm2*2MP/4=851N</p><p>　　

30、②用表4.17計(jì)算拉深力為</p><p>　　F=K2πd2tσb</p><p>　　由m2=d2/d1=46.5/52=0.89,查表4.19，可得K2=0.22。將d2=46.5mm，t=1.5，σb=412MPa代入上式。即</p><p>　　F=0.89*π*46.5mm*1.5mm*412MPa=80349N</p><p>

31、　?、郯词剑?.31），壓力機(jī)的公稱壓力為</p><p>　　F壓≥1.4（F+FQ）=1.4（80349+854）N=113684N</p><p>　　故再次拉深的壓力機(jī)的公稱壓力至少113kN。</p><p>　　根據(jù)壓力機(jī)型號，確定選擇JA21—35壓力機(jī)。</p><p>　　模具的工作部分尺寸的計(jì)算</p>&l

32、t;p><b>　?、宄醮卫?lt;/b></p><p><b>　?、倮钅＞叩拈g隙。</b></p><p>　　由表4.28查得拉深模具的單邊間隙為Z/2=1.1t=1.65mm</p><p>　　則拉深模的間隙為Z=2*1.65=3.3mm</p><p>　?、诎寄５膱A角半徑rd按表

33、4.31選取，rd=4t=6mm。凸模的圓角半徑rp=（0.6-1）rd=4mm，</p><p>　?、弁?，凹模工作部分的尺寸和公差。由于工件要求內(nèi)形尺寸，則以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。凸模尺寸的計(jì)算見表4.29。</p><p>　　dp=（dmin+0.4△）</p><p>　　將模具公差按IT14等級選取，則p=0.06mm，</p><p>

34、;　　把dmin=52mm，△=0.62mm，p=0.06mm，代入上式，則凸模尺寸為</p><p>　　dp=（52+0.62*0.06）=52.04</p><p>　　間隙取在凹模上，則凹模尺寸按表4.29計(jì)算，則</p><p>　　dd=（dmin=0.4△+Z）</p><p>　　把dmin=52，△=0.62mm，Z=3.3

35、mm，p=0.06mm代入上式，則凹模的尺寸為</p><p>　　dd=（52+0.4*0.62+3.3）=55.55</p><p><b>　?、嬖俅卫?lt;/b></p><p>　?、倮钅５拈g隙。由表4.28查得總的拉深次數(shù)為兩次，第二次拉深的單邊間隙為</p><p>　　Z/2=1.05t=1.05*1.5

36、=1.575mm</p><p>　　則拉深模的雙邊間隙值Z=3.15mm。</p><p>　?、诶钅５膱A角半徑。凹模的圓角半徑按式（4.35）計(jì)算</p><p><b>　　Rd=0.8</b></p><p>　　將d1=52mm，d2=46.5mm，t=1.5mm代入上式，即</p><p

37、>　　Rd=0.8mm=3.2mm。取rd=3.5mm。</p><p>　　涂抹的圓角半徑rp應(yīng)等于工件的圓角半徑，即rp=r=3mm。</p><p>　　③凸，凹模工作部分的尺寸和公差。</p><p>　　由于工件要求的內(nèi)形尺寸，故以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)按表（4.29），求得凸模尺寸為</p><p>　　dp=（dmin+0.4△）

38、</p><p>　　將模具的公差按IT14級選取，得△=0.62mm，p=0.06mm；dmin=45mm，代入上式，則凹模尺寸為</p><p>　　dp=45.25mm</p><p>　　間隙取在凹模上，則凹模的尺寸按表（4.29）計(jì)算</p><p>　　dd=（dmin+0.4△+Z）</p><p>　　

39、將dmin=45mm，p=0.06mm，△=0.62mm，Z=1.68代入上式，則凹模的尺寸為</p><p>　　dd=46.93mm</p><p>　?、艽_定凸模的通氣孔。用表4.32查得，凸模的通氣孔的直徑為5mm。</p><p>　　設(shè)備工作行程需要考慮工件成形和方便取件，因此，工作行程h≥2.5hh工件=2.5*39.1=97.7mm</p>

40、;<p>　　根據(jù)壓力機(jī)型號，確定選擇JA21—35壓力機(jī)。</p><p><b>　　7模具的整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　此拉深模具是在單動力壓力機(jī)上拉深。由于是再次拉深，壓邊圈采用圓筒形，因此工件毛坯會十分便利的定位。因再次拉深的壓邊力一般不大，故利用兩根限位柱，使壓邊力等于前面的計(jì)算值。</p><p>　　導(dǎo)向

41、零件有許多種，如用導(dǎo)板導(dǎo)向，則在模具上安裝不便而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，雖然導(dǎo)向精度高、壽命長，但結(jié)果</p><p>　　比較復(fù)雜，所以也不采用；針對本次加工的產(chǎn)品的精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套極限導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。</p><p>　　若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方

42、便，但只能一個(gè)方向送料。若采用對焦導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。采用固定卸料板的沖裁模，基本結(jié)構(gòu)。凸模的長度按下式計(jì)算。在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，所以不用進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。但是對于特別細(xì)長的凸?；虬辶虾穸容^大的情況下，應(yīng)進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核。</p><p>

43、;　　模具的閉合高度H模是指滑塊在下止點(diǎn)即模具在最低工作位置時(shí)，上模座上表面與下模座下表面之間的距離。正常條件下模具與壓力機(jī)的閉合高度間的關(guān)系應(yīng)滿足如下條件</p><p>　　Hmax-5mm≥H模具≥Hmin+10mm式中5mm和10mm為裝配式的安全余量。</p><p>　　H模=H上模座+H壓邊圈+H固定板+H下模座+25mm</p><p>　　式中25

44、mm是模具閉合時(shí)，壓邊圈與固定板之間的距離。</p><p>　　取H上模=（39+8+14+39）mm=100mm，</p><p>　　取H壓邊圈=20mm，H固定板=20mm，H下模座=40mm，</p><p><b>　　則模具的閉合高度為</b></p><p>　　H模=100+20+20+40+25=20

45、5mm</p><p><b>　　8設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　在老師的精心指導(dǎo)下，此次課程設(shè)計(jì)順利地完成了。通過課程設(shè)計(jì)我們再次把所學(xué)的專業(yè)知識用于實(shí)踐當(dāng)中，可以說這次設(shè)計(jì)就是對我們所學(xué)知識的一次大檢閱，也是一個(gè)查漏補(bǔ)缺的過程；同時(shí)讓我們初步地掌握了冷沖模設(shè)計(jì)的基本流程，懂得了如何把計(jì)算機(jī)知識用于我們的專業(yè)，懂得了如何查閱和運(yùn)用技術(shù)資料。當(dāng)然，在這個(gè)過程

46、中，我們遇到的困難和挫折也是不少的，主要來源于我們的專業(yè)知識還不夠，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還不足等等。但是我們可以把此次設(shè)計(jì)作為我們新的起點(diǎn)，加強(qiáng)專業(yè)的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)實(shí)踐，不斷地去豐富經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　因此，盡管這次設(shè)計(jì)不能算作是成功之作，但是它給我們帶來的收獲是具大的，影響是深遠(yuǎn)的。所以我們在今后的學(xué)習(xí)和工作中要敢于實(shí)踐，不斷吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，要敢于向難點(diǎn)挑戰(zhàn)，發(fā)揚(yáng)一絲不茍的工作作風(fēng)，為我們模具事業(yè)的發(fā)展作出不懈努力！&l

47、t;/p><p><b>　　9參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1王秀鳳等編著.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京.北京航空航天大學(xué)出版社2010</p><p>　　2吳宗澤等編著.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.北京.高等教育出版社2010</p><p>　　3全臘珍等編著.畫法幾何與機(jī)械制圖.北京.中國農(nóng)業(yè)出版社2007<