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XXXX大學
課 程 設 計 說 明 書
題 目 過橋片沖孔模具設計
學 生
系 別 機 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學 號
指 導 教 師
前 言
由于模具技術的迅速發(fā)展，模具設計與制造已成為機械行業(yè)中一個大的分枝。從事模具行業(yè)工作的專業(yè)人才也越來越多，模具也傾向標準化，系列化，模具的諸多零件已經(jīng)具有互換性，模具的設計周期越來越短，因此模具已經(jīng)成為提高產(chǎn)品的競爭能力的重要手段。模具已成為各種產(chǎn)品不可缺少的工藝設備。
本次課程設計內容是：過橋片沖壓工藝及模具設計。課程設計的目的不僅是對大學所學知識的一個鞏固和總結，而且是大學期間重要的實踐環(huán)節(jié)，它能綜合培養(yǎng)查資料的能力、畫圖能力、獨立分析能力、向老師、同學學習的能力。課程設計作為對所學專業(yè)知識的一次綜合檢測，為以后參加工作也將奠定堅實基礎。
本次重點設計的是一副沖孔復合模。這次設計是在老師認真、耐心的指導下進行的，是在對模具的經(jīng)濟性、模具的壽命、生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本等因素進行了全面的仔細的分析下而進行設計的。因我個人經(jīng)驗和水平有限，因此很難避免在設計的過程中存在不合理之處，望各位老師多多批評指正。
本論文是在老師的精心指導和嚴格要求下完成的。老師那嚴謹求實的治學態(tài)度，淵博的知識為我們樹立了榜樣，在此向她表示衷心的感謝！
在論文的設計和寫作過程中，得到同學的大力支持和協(xié)助，在此一并感謝！
我相信：在老師的耐心指導和同學們的大力支持下，我一定能順利完成本次設計。
目 錄
前 言 2
第一章、緒論 4
1.1.沖壓的概念、特點及應用 4
1.2.沖壓的基本工序及模具 4
第二章、零件的工藝性分析. 6
2.1.零件的工藝性分析 6
2.2.沖裁件的精度與粗糙度 6
2.3.沖裁件的材料 6
2.4.確定工藝方案. 7
第三章、沖壓模具總體結構設計 8
3.1.模具類型 8
3.2.操作與定位方式 8
3.3.卸料與出件方式 8
3.4.模架類型及精度 8
第四章、沖壓模具工藝與設計計算 9
4.1.設計沖壓力與壓力中心,初選壓力機. 9
4.3.1.沖裁力 9
4.3.2.壓力機的選擇 9
4.3.3.壓力中心 10
4.3.4.計算凸凹模刃口尺寸及公差 10
第五章、模具的總裝圖與零件圖 11
5.1.模具結構 11
5.2.沖壓模具的零件圖 12
5.2.1.凹模設計 12
5.2.2.凸模設計 13
5.2.3.選擇堅固件及定位零件 14
5.2.4.設計和選用卸料與出件零件 14
5.2.5.選擇模架及其它模具零件 15
5.3.壓力機的校核 15
5.3.1.公稱壓力 15
5.3.2.工作臺面的尺寸 15
第六章、模具的總裝配 16
設計小結 17
致 謝 18
參考文獻 19
第一章、緒論
1.1.沖壓的概念、特點及應用
沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。
1.2.沖壓的基本工序及模具
由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。
沖壓件圖如下圖所示:
沖壓技術要求:
1. 材料:08F鋼板
2. 材料厚度:4.5mm
3. 生產(chǎn)批量:中批量
4. 未注公差:按IT14確定.
第二章、零件的工藝性分析.
2.1.零件的工藝性分析
該零件材料為優(yōu)質碳素結構鋼，08F鋼，結構簡單,產(chǎn)品寬度B=85≥1.2t(t為材料厚度) ,產(chǎn)品中間有個兩個圓孔，無彎曲、拉伸等形狀，所以無需計算展開尺寸。從產(chǎn)品形狀看，產(chǎn)品需要落料，沖孔兩個工序完成，本設計中只需要設計沖中間兩個圓孔模具。
2.2.沖裁件的精度與粗糙度
沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于IT14級,一般落料公差等級最好低于IT10級,,由工件圖尺寸可查得落料公差為0.20,0.10。因此可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達到要求.
由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮.
2.3.沖裁件的材料
由材料方面的資料得,
材料名稱：優(yōu)質碳素結構
牌號：08F鋼
特性：
強度低和硬度、塑性、韌性好，易于深沖、拉延、彎曲和焊接。
用途：
鋼板用作深沖壓和深拉延的容器，如搪瓷制品、儀表板、汽車駕駛室蓋板等。 圓鋼用作心部強度要求 不高的滲碳或氰化零件。
化學成分：
碳(C)0.05-0.11,
鉻(Cr)≤0.10,
錳(Mn)0.25-0.50,
鎳(Ni)≤0.30,
硅(Si)≤0.03,
磷(P)≤0.035,
硫(S)≤0.035,
銅(Cu)≤0.20
力學性能：
抗拉強度 σb （MPa）：≥295（30）
屈服強度 σs （MPa）：≥175（18）
伸長率 δ5 （%）：≥35
斷面收縮率 ψ （%）：≥60
硬度 ：未熱處理，≤131HB
2.4.確定工藝方案.
該沖裁件包括落料和沖孔兩個基本工序,可采用的沖裁方案有單工序沖裁,復合沖裁和級進沖裁三種.零件屬于中批量生產(chǎn),因此采用單工序模具比較適合，產(chǎn)品小，模具費用也不高。用級進模沖裁時,生產(chǎn)率高,操作方便,但模具加工成本高，維修不方便，通過以上比較，選擇單模的沖裁工藝方案，即落料模，沖孔模，共2幅。
第三章、沖壓模具總體結構設計
3.1.模具類型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用復合沖壓沖裁模，工序為落料，沖孔。本設計只需要設計沖孔模。
3.2.操作與定位方式
零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較小，可以采用正裝結構，沖出廢料直接從模板下面掉出，采用定位板定位，定位板型腔和落料外形尺寸一樣，保證定位準確，如此操作方便，生產(chǎn)效率高。
3.3.卸料與出件方式
考慮零件尺寸較小，厚度較大，采用彈壓卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，產(chǎn)品手工踢出，廢料直接從凹模中脫出。
3.4.模架類型及精度
由于零件材料較厚，尺寸較小，沖裁間隙較大，采用單模加工，可以選擇后側兩導柱的標準模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級模架精度。
第四章、沖壓模具工藝與設計計算
4.1.設計沖壓力與壓力中心,初選壓力機.
4.3.1.沖裁力
根據(jù)零件圖,用CAD可計算出沖一次零件內孔周邊之和L=3.14×20×2=125.6mm,又因為τ=310Mpa,t=4.5mm,取K=1.3,則根據(jù)計算公式,F=KLtτ=1.3×125.6×4.5×310=227.78KN，卸料力:,取Kx=0.06,則
Fx=KxF=0.06×227.78=13.67KN
推件力:根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥3mm,為了修模時能保證模具仍具有足夠的強度,所以直壁高度取h=4mm,
4.3.2.壓力機的選擇
由式3-23應選取的壓力機公稱壓力為:
P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3) ×（227.78+13.67）=313.885KN
因此可選壓力機型號為J23-40。
型號為J23—40壓力機的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
100
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
300
床身最大可傾角
30°
工作臺尺寸/mm
前后350
左右450
4.3.3.壓力中心
根據(jù)排樣,我們可以在CAD里使用查詢便能得出壓力中心,由于產(chǎn)品上下左右對稱，所以在計算壓力中心時不需要單獨計算，壓力中心為（0,0）。
4.3.4.計算凸凹模刃口尺寸及公差
由于材料較厚薄,模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡單,并且還可以放大基準件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工為宜。
由落料尺寸得,凹模會變小,所以得以凹模為基準,配作凸模.
由沖孔尺寸得,凸模尺寸變小,所以以凸模為基準,配作凹模.
由材料厚度可得Zmin=0.06mm, Zmax=0.10mm.
由落料,凹模磨損后變大,沖孔尺寸凸模磨損后變小原則，計算沖孔模刃口尺寸:
b=20,磨損系數(shù)X1=X20.5,故需采用刃口尺寸公式計算,所以:
bp1=(b1min+X1△1)=(20+0.5×0.02)=20.01
沖孔凹模尺寸：
Dp1=(bp1+2Z)=(20+2×0.18)=20.36
兩孔中心距離45保持不變，公差為±0.01
第五章、模具的總裝圖與零件圖
5.1.模具結構
根據(jù)前面的設計與分析,我們可以得出如下正裝沖孔模具的總裝圖
如圖5-1所示:
圖5-1 正裝?？傃b圖
5.2.沖壓模具的零件圖
5.2.1.凹模設計
凹模輪廓尺寸的確定，凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸L×B(長×寬)及厚度尺寸H。從凹模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C。對于簡單對稱形狀刃口凹模,由于壓力中心即對稱中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定,所以:
L=l+2C=45+2×46.5=138 B=110
整體式凹模板的厚度可按如下經(jīng)驗公式估算:
H=K1K2=39.6mm, K1取1,K2根據(jù)資料取2.2。H=29.48。
由以上算得凹模輪廓尺寸L×B×H=138×110×30,由于產(chǎn)品落料外形長度為85，考慮到定位板方便加工，所以設計凹模輪廓需要適當增大，查有關國家標準,因此我選L×B為標準尺寸,得L×B×H=140×120×30。
凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV，凹模刃口尺寸及其它具體見零件圖5-21.或后面所附的零件圖。設計中,因為壓力中心與凹模板的幾何中心相差不太,由壓力機根據(jù)模柄孔尺寸為φ40,壓力中心仍在模柄投影面積,可設他們在同軸線上。
圖5-2 凹模
5.2.2.凸模設計
凸模刃口部分為圓形，為便于凸模和固定板的加工,可通這設計成臺階固定方式與固定板固定，凸模的尺寸根據(jù)固定板尺寸、卸料板尺寸和樹脂壓宿要求尺寸h，取h15~20，因為這里的凹模刃口尺寸為5 mm,在范圍之內取18mm所以凸模的尺寸為L=18+18+24=60mm。
凸模材料：參照沖壓模具設計與制造選用Cr12MoV，如下圖所示：
5.2.3.選擇堅固件及定位零件
螺釘規(guī)格的選用: 由凹模板的厚度可選用M8,在根據(jù)實際要求,查標準選用GB 70-85 M18×50,這里要4個,卸料板的螺釘選用GB 70-85 M6×50,這里要4個。
銷釘規(guī)格的選用: 銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格,因此根據(jù)標準選用GB 119-86 φ8×50, 選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標準定位零件.
5.2.4.設計和選用卸料與出件零件
卸料以卸料板卸料,出件是以凸模往下沖即可,因此不用設計出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.5~1倍,所以卸料板的L×B×H=140×120×/0.5×30=140×120×15,卸料板在此僅起卸料作用,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.05~0.1mm,這里取0.1mm,材料為45#.由以上根據(jù)凸模和凹模可設計出卸料板。
5.2.5.選擇模架及其它模具零件
選擇模架:
根據(jù)GB/T 2851.5-90，由凹模周界140×120，及安裝要求，選取凹模周界：L×B=140×120，閉合高度：H=159~185，上模座：214×185×30，下模座：214×185×35，導柱：22×140，導套：35×80。
模柄:
由壓力機的型號J23-40，可查得模柄孔的直徑為40，深度為70，由裝配要求，模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉，模柄長度比模柄孔深度小5~10mm，由于采用彈壓卸料，上模座回程時受力較大，因此選用壓入式模柄較合理。
5.3.壓力機的校核
5.3.1.公稱壓力
根據(jù)公稱壓力的選取壓力機型號為J23-40，它的壓力為400>313.885，所以壓力不需要校核。
5.3.2.工作臺面的尺寸
根據(jù)下模座L×B=214×185，且每邊留出60~100，即L1×B1=414×385，而壓力機的工作臺面L2×B2=450×350，沖壓件和廢料從下模漏出，而壓力機的孔尺寸為φ80，故符合要求。
第六章、模具的總裝配
模具的質量取決于模具零件質量和裝配質量。裝配質量又與零件質量有關，也與裝配工藝有關。裝配工藝視模具結構以及零件加工工藝而有所不同，拼合結構的比整體結構的裝配工藝復雜；級進模和復合模的裝配比單工序模要求高。
沖模在裝配并檢查間隙符合要求后，可進行切紙試沖，檢查切下處是否都是光邊或毛邊。如不一致時說明間隙不夠均勻，需要校正后再切紙，直到合乎要求為止。然后將在裝配時未固定銷釘?shù)纳夏Ｗ蛳履Ｗ娩N釘固定，進行試沖，如不符合要求時再進行調整間隙，重新鉆鉸銷釘孔。
設計小結
此次設計是在學完沖壓工藝與模具設計，模具制造工藝和大部分專業(yè)課并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的，這次設計使我能夠綜合運用沖壓工藝與模具設計中的基本理論，結合生產(chǎn)中所學的新知識、獨立分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度的冷沖壓模具的能力。通過分析，擬定設計方案，完成模具結構設計等一系列復雜工作，最終完成此次的設計任務。
這次設計給了我一次全面展示自我的機會。讓我再次比較獨立地設計模具，進一步拓寬了我的知識面，同時也給了我一個溫習以前所學知識的機會，使我進一步鞏固了機械設計、機械制圖、沖壓模具及工藝等課程的基礎知識。本文闡述了模具的特點和發(fā)展趨勢，分析零件的工藝性，確定工藝方案，闡述了模具結構，提高計算能力、繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準。本次設計主要是對止動墊圈的沖裁模結構進行設計分析、計算、說明。通過這次設計，我掌握了模具設計的設計步驟，以及一些設計要點，也學到了許多繪圖技巧，對CAD、Pro/E的運用更加熟練，同時對機械行業(yè)的前景有了新的了解。
致 謝
對三年來辛勤教導我的老師和學校致以最崇高的敬意！
對本次課程設計指導我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!課程設計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
參考文獻
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