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1、
《沖壓工藝及模具設(shè)計》綜合設(shè)計
設(shè)計題目：菱形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計
學(xué)校：江漢大學(xué)
學(xué)院：機電與建筑工程學(xué)院
班級：12級材控一班
小組成員：
指導(dǎo)老師：
日期：2015年4月
目 錄
引言（緒論）…………………………………………………………………3
一、產(chǎn)品圖……………………………………………………………………1
二、沖裁件的工藝性分析……………………………………………………3
三、確定沖壓工藝方案………………………………………………………5
四、凸凹模刃口尺寸計算…………………………………………………
2、…5
(1)沖孔的凸凹模計算…………………………………………………………5
(2)落料的凸凹模計算…………………………………………………………6
五、排樣圖……………………………………………………………………7
六、沖裁工藝力………………………………………………………………8
七、確定沖裁類型和結(jié)構(gòu)形式………………………………………………9
八、選擇沖壓設(shè)備類型………………………………………………………9
九、計算壓力中心……………………………………………………………10
十、選沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件………………………………………………10
十一、確定凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸………………
3、…………………………………10
(1) 凹模尺寸計算…………………………………………………………10
(2) 落料的凸凹模計算……………………………………………………12
(3) 凸凹模尺寸計算………………………………………………………12
十二、裝配圖…………………………………………………………………13
課程設(shè)計小結(jié)…………………………………………………………………14
引言：
模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占 有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展，尤其是汽車 和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具
4、工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓(xùn)設(shè)計 墊片的復(fù)合沖壓模具， 從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計再到工藝計算
一、 產(chǎn)品圖
圖（1）
二、 沖壓工藝性分析
圖（2）
材料：Q235 厚度：3
（1）材料 Q235是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。
（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單?？走吘噙h大于凸、凹模允許的最小壁厚， 故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。
（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按 IT14 級確定工 件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
尺寸精度：
沖裁小孔St5 沖裁大孔St6
落料St11（無尺寸公差要求故取最大值）
5、
斷面粗糙度
除沖孔處有配合外其他區(qū)域未
孔粗糙度區(qū)Ra6.3 其余粗糙度取Ra12.5
沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸：
1、沖裁件無尖角區(qū)域，故無應(yīng)力集中情況。
2、為避免工件變形，最小孔邊距有bmin =1.5t，本零件中 bmin =7-3=4mm 故無變形
3、沖孔時，受凸模強度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小。本方案選用復(fù)合模，采用有導(dǎo)向沖孔Φmin=0.5t=1.5. 本零件中孔的尺寸均大于最小值。
三、確定沖壓工藝方案
該零件（如上圖示）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模
6、生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。
方案二只需一副模具， 沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱， 模具制造并不困難。
方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝 較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
四、凸凹模刃口尺寸計算
通過查機械手冊以及沖壓工藝課本獲得所需準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
下式中Zmax為最大初始間隙；Zmin為最小初始間隙；δp、δd為凸凹模的制造公差；X為磨損系數(shù)
7、；dp、dd為沖孔凸凹模尺寸；Dd、Dp為落料凸凹模尺寸；Ld為孔心距。
?沖孔
1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
Zmax=0.640 Zmin=0.460
δp=04（0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108
大孔Φ18 X=0.75 小孔Φ6 X=0.75
2) 計算凸凹模尺寸
1. 小孔Φ6
A凸模 dp=（6+0.750.11)(0， -o.072)=6.0825（0，-0.072）
B凹模 dd=（6.0825+0.46）（+0.108，0）=6.5425（+0.108，0)
2大孔Φ18
A凸模 dp=（
8、18+0.750.23)(0， -o.072)=18.1725（0，-0.072）
B凹模 dd=（18.1725+0.46）（+0.108，0）=18.6325（+0.108，0)
?落料
1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
Zmax=0.640 Zmin=0.460
δp=04（0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108
圓弧R7 △=0.43 X=0.75；圓弧R16 △=0.62 X=0.5；孔心距60 △=0.74
2）計算凸凹模尺寸
1.圓弧R7
凹模 Dd=（7.215+0.750.43）（+0.108，0）=6.8925（+0.
9、108，0)
凸模 Dp=（6.8925-0.46）（0,-0.072）=6.4325（0,-0.072)
2. 圓弧R16
凹模 Dd=（16.31-0.50.62）（+0.09，0）=16（+0.09，0)
凸模 Dp=（16-0.46）（0,-0.09）=15.54（0,-0.09)
3. 孔心距Ld=(59.63+0.74/2)0.74/8=600.0925
五、排樣圖
根據(jù)零件的形狀特點及其精度要求，沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊，因此采用有廢料排樣法。這種方法材料的利用率較低，但沖件尺寸完全由沖模尺寸來保證，因此精度高，模具壽命也長。
一個步距
10、內(nèi)的材料利用率 搭邊值 a1=2.2 a=1.8
方法一 橫排如圖（3）：
75.8mm B1=36.4mm
圖（3）
方法二 縱排如圖（4）：
S2=33.8mm B2=78.4mm
圖（4）
方法三 斜排如圖（5）：
S3=36.4mm B3=59.050mm
圖（5）
經(jīng)分析得，這三種排樣方法在一個步距S內(nèi)沖裁件的實際使用面積相同，
所以利用率 故采用方法三斜排的材料利用率最大。
此時材料利用率1285.5/（36.459.050）= 0.598
這三種方法從制件精度、沖模結(jié)構(gòu)及模具壽命都差不多，但從材料利用率考慮，方法三的
11、利用率最高，故采用方法三為最合理的排樣方案。
六、沖裁工藝力
1、沖壓力的計算（Q235的抗剪強度為141-188MPa，取τb=188MPa)
L孔=2π6+π18=94.25,L周邊=2π16+2xπ7=54.95
F1=kL孔tτb=1.394.25x3188N=69.1KN
F2=kL孔tτb=1.354.953188N=40.3KN
F1-----沖孔是的沖裁力 F2-----落料時的沖裁力
F=F1+F2=69.1+40.3=109.4KN
2、卸料力的計算
FX=KXF=0.04109.4=4.376KN
2. 推料力的計算
FT=nKTF=3
12、0.045109.4=14.769KN
3、總壓力的計算
F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN
見課本P47表3-9
KX----推料力系數(shù)，KX=0.03-0.04,取KX=0.04
KT----推件力系數(shù)，KT=0.045
七、確定沖模類型和結(jié)構(gòu)形式
此沖壓件的形狀為菱形，工件精度為普通精度，生產(chǎn)批量屬于大批量生產(chǎn)（10萬件/年），保證孔位精度，沖裁有較高的生產(chǎn)效率決定采用工序較集中的工藝方案，采用導(dǎo)正銷進行定位，剛性卸料裝置、自然落料的方式而且是連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。
八、選擇沖壓設(shè)備類型
由上述分析采用倒裝結(jié)構(gòu)的復(fù)合模具，沖孔的
13、廢料可從壓力機的工作臺孔中漏下，故模具周圍清潔。沖孔凸模的凸起部分采用嵌入的凸模鑲塊，使其制造方便，修復(fù)容易。根據(jù)F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN，查壓力機的主要技術(shù)參數(shù)可知，選JB22-25型號的壓力機，開試活動臺壓力機，其最大閉合高度是Hmax=360，最低閉合高度Hmin=180，沖壓模閉合高度H=315，因此所選壓力機滿足使用要求。
九、計算壓力中心
沖模對工件施加沖壓力的合力的中心稱壓力中心。所以遵循沖壓壓力中心原則：
（1） 對稱形狀的單個沖件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心中心；
（2） 工件形狀相同且分布位置對稱時，
14、沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合；
（3） 形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。
零件外形為對稱件，所以該零件的壓力中心就是零件外形的中心線交點。
十、選沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件
根據(jù)上述的計算結(jié)果,和外形凹模尺寸，選擇標(biāo)準(zhǔn)模架為后側(cè)導(dǎo)柱模架，螺釘用M8內(nèi)六角圓柱頭螺釘，銷釘用φ6mm圓柱銷釘。彈簧用圓柱形彈簧
十一、確定凸模、凹模結(jié)構(gòu)尺寸
(1)
15、.凹模設(shè)計
用CAD計算出凹模刃口的最大尺寸s1=71.24mm,垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離為s=32mm
查教材P64表3-13得k=0.5
凹模厚度H=ks=0.532=16mm 凹模厚度取20mm
凹模寬度B=s+(2.5～4.0)H=32+(2.5--4.0)X20=82～112mm 取B=110mm
凹模壁厚s2=(1.5～2)H=30 ～40mm 所以凹模壁厚度為35mm
凹模長度L=s1+2s2=71.24+234.38=140mm
由以上算得凹模輪廓尺寸LBH=14211220,查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),并無厚度合適,因此選擇L
16、B為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,得LB=16012520
凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV。
落料凹模如圖（6）所示
表格一
圖（6）落料凹模
(2).凸模設(shè)計
凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用T10A
因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用階梯式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換
凸模長度 L=H固+H凹=1.8 H凹=1.824=43.2
H1=0.8 H凹=0.824=19.2
沖大小孔孔凸模如圖（7）所示：
圖（7）沖大小孔凸模
(3)凸凹模設(shè)計
由表2.9.6得凸凹模最小壁厚￡=6.7，凸凹模的臺肩高度為6mm，總高度為彈壓卸料板，彈性橡皮，凸凹模固定板三者高度之和。
如圖（8）所示
圖（8）凸凹模
十二、繪制總裝配圖
圖（9）裝配圖
課程設(shè)計小結(jié)：
在這短短的幾天里，從完成了零件圖，設(shè)計說明書等等。我們學(xué)到了很多原本學(xué)到的但不是很懂的知識，了解了一些設(shè)計的原理和過程。同時也讓我們小組學(xué)會了更加團結(jié)。此外，這次設(shè)計過程中還有許多不如意和不完善的地方，通過這次的經(jīng)歷，希望以后會越做越好。
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《沖壓工藝及模具設(shè)計》綜合設(shè)計菱形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計
