沖壓課程設(shè)計-- 拖拉機上用墊片的成型工藝與模具設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文）</p><p>　　題 目： 拖拉機上用墊片的成型工藝</p><p><b>　　與模具設(shè)計</b></p><p>　　課 程： 沖壓工藝及模具設(shè)計</p><p>　　院 （部）： 機電工程學院</p&

2、gt;<p>　　專 業(yè)： 機械制造及其自動化</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　沖壓是利用沖模在壓力機上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑料變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫（冷態(tài)）下進行，所以又稱為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件，所

3、以有時也叫板料沖壓。</p><p>　　沖壓生產(chǎn)的特點決定了沖壓在社會工業(yè)發(fā)展中的重要地位，第一，無屑加工，被加工金屬在再結(jié)晶溫度下產(chǎn)生塑性變形，不產(chǎn)生切屑，變形中產(chǎn)生加工硬化；第二，在壓力機的簡單沖壓下，能得到形狀復雜的零件，而這些零件利用其它的方法是不可能或者很難得到的；第三，制得的零件一般不需要進行進一步加工，可以直接用來裝配，而且有一定的精度，具有互換性；第四，在耗料不大的情況下，能得到強度高剛性大重量

4、輕的零件，由于加工過程中不損壞原材料的表面質(zhì)量，制得的零件外表光滑美觀。</p><p>　　隨著社會的進步，沖壓件越來越得到社會的重視，沖壓工藝設(shè)計與模具設(shè)計也越來越成為機械行業(yè)的舉足輕重的課程之一。</p><p>　　關(guān)鍵詞:沖壓、沖壓工藝設(shè)計與模具設(shè)計、塑性變形</p><p><b>　　目錄</b></p><p

5、>　　1. 零件的工藝性分析1</p><p>　　2. 沖壓零件工藝方案的擬定1</p><p>　　3.排樣形式和裁板方法，材料利用率計算1</p><p><b>　　3.1排樣形式1</b></p><p><b>　　3.2裁板方法2</b></p><

6、p>　　3.3材料利用率3</p><p>　　4. 沖壓力計算，壓力中心的確定，壓力機的選擇3</p><p>　　4.1沖壓力計算3</p><p>　　4.2沖壓中心的確定4</p><p>　　4.3壓力機的選擇5</p><p>　　5. 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的比較選擇5</p>

7、<p>　　6. 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算6</p><p>　　7. 模具其它零件的選用、設(shè)計以及必要的計算7</p><p>　　7.1工作零件的設(shè)計與標準的選擇7</p><p><b>　　7.1.1凸模7</b></p><p><b>　　7.1.2凹模8</b&

8、gt;</p><p>　　7.2模具其他零件的設(shè)計與選擇8</p><p>　　7.2.1定位零件8</p><p>　　7.2.2卸料及出件零件9</p><p>　　7.2.3固定與緊固零件9</p><p>　　8. 壓力機技術(shù)參數(shù)校核10</p><p>　　9. 體會與感受

9、11</p><p>　　10. 參考資料11</p><p>　　1. 零件的工藝性分析</p><p>　?。?）材料：08鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖壓性能。</p><p>　　（2）工件結(jié)構(gòu)：該零件形狀簡單，孔邊距遠大于凸凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復合沖壓工序。</p><p>　?。?）尺寸

10、精度：零件尺寸未標注公差，所以為自由尺寸，可以按照IT14級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。</p><p>　?。?）結(jié)論：拖拉機用的墊片，要對零件進行大批量的生產(chǎn),并且外觀上要求不高，中心圓孔是零件加工的重點，可以沖裁。</p><p>　　2. 沖壓零件工藝方案的擬定</p><p>　　根據(jù)零件的形狀和尺寸確定加工方式，該零件包括沖孔、落料兩

11、個基本工序，可以有以下3種工藝方案。</p><p>　　方案一：先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)。</p><p>　　方案二：沖孔—落料復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。</p><p>　　方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，增加了無形之中的成本，并且生產(chǎn)效率較低，難以滿

12、足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需要一副模具，沖壓件的行為精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率也高。同時節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)的成本。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的集合形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度無法得到很好的保證。</p><p>　　綜合考慮成本以及生產(chǎn)的條件，最終選擇方案二，采用復合模具生產(chǎn)。</p><p>　　3.排樣形式和

13、裁板方法，材料利用率計算</p><p><b>　　3.1排樣形式</b></p><p>　　根據(jù)材料的合理利用情況，排樣的形式可以分為3種，即有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣，如圖1所示；分別是有廢料排樣、少廢料排樣、和無廢料排樣。</p><p>　　圖3.1.1

14、 </p><p>　?。?）有廢料排樣。圖3.1.1（a）為有廢料排樣圖。沖壓件全部外形沖裁，沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在有搭邊廢料。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用低。</p><p>　?。?）少廢料排樣。圖3.1.1（b）為少廢料排樣圖。沖壓件部分外形切斷或沖裁，只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。因受剪裁條料

15、質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　（3）無廢料排樣。圖3.1.1（c）（d）為無廢料排樣圖。沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。</p><p>　　拖拉機用墊片材料為08鋼，材料相對比較廉價，并且用墊片

16、對外形要求不高，這時要考慮模具壽命和成本的因素，所以選擇有廢料排樣，如圖3.1.2所示。</p><p><b>　　圖3.1.2</b></p><p><b>　　3.2裁板方法</b></p><p>　　采用有廢料排樣，沿制件全部外形沖裁。</p><p>　　因主體輪廓為圓形，材料厚度t=

17、0.5,由表2.9查得工作間搭邊值為= 1.0，側(cè)面搭邊值為a=1.2，由此公式可以計算條料寬度B=35mm。</p><p>　　選用了熱軋普通薄板，查資料采用板料的長度為1400，寬度為450，采用豎裁的方法。</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p><b>　　3.3材料利用率</b><

18、;/p><p>　　沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟指標，用表示：</p><p>　　由=400，B=450，L=1400得：</p><p>　　式中—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積（）；</p><p><b>　　B—條料寬度（）；</b></p><p&

19、gt;　　—一張板料（或帶料、條料）上沖裁件的總數(shù)目；</p><p><b>　　L—板料長度（）。</b></p><p>　　4. 沖壓力計算，壓力中心的確定，壓力機的選擇</p><p><b>　　4.1沖壓力計算</b></p><p>　　沖壓力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨

20、凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常我們說的沖壓力是指沖裁力的最大值。</p><p>　　用于普通平刃口模具沖裁時，沖壓力F一般按下式計算：</p><p>　　式中 F—沖裁力（N）；</p><p>　　K—系數(shù)，模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=1.3。</p><p&g

21、t;　　L—沖裁周圍長度（）；</p><p><b>　　t—材料厚度（）；</b></p><p>　　—材料抗剪強度（）；</p><p><b>　　。</b></p><p>　　由表查得10鋼的，取，所以可得：</p><p><b>　　墊圈沖孔力&l

22、t;/b></p><p>　　由表2.15查得，，。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　h為凹?？卓谥北诘母叨?，t為材料厚度，則工件數(shù)，由表查得， 。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　所以總的沖壓

23、力為：</b></p><p>　　4.2沖壓中心的確定</p><p>　　沖模壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應該使沖模的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。</p><p>　　因為沖裁件包含圓弧線段，其壓力中心的位置按照以下公式計算：</p><p><b>　　式中 b—弧長。

24、</b></p><p>　　沖壓中心如圖4.2.1所示：</p><p><b>　　圖4.2.1</b></p><p><b>　　4.3壓力機的選擇</b></p><p>　　在大批量生產(chǎn)或形狀復雜件的大量生產(chǎn)中，應盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機。故采用高速壓力機，采用機

25、器的型號為J75G-30，具體參數(shù)如表1。</p><p>　　表1 高速壓力機主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　5. 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的比較選擇</p><p>　　沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)工藝方案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要取決于沖裁模的質(zhì)量和精度。沖裁模主要分為：</p><p>&

26、lt;b>　?。?）單工序沖裁模</b></p><p>　　單工序沖裁模是指在壓力機一次行程只完成一個沖壓工序的沖裁模，主要有：</p><p>　?、俾淞夏＃跊_孔模，③切邊模，④切口模；</p><p><b>　?。?）級進模</b></p><p>　　級進模是一種工位多，效率高的沖模。不僅僅

27、可以完成多種工序還可以完成成形，甚至裝配工序，但是必須解決條料或帶料的準確定位問題。主要有：</p><p>　?、儆脤дN定位的級進模，②側(cè)刃定距的級進模；</p><p><b>　?。?）復合模</b></p><p>　　復合模在壓力機上的一次工作行程中，在模具同意工位同時完成數(shù)道分離工序的模具。主要有：</p><

28、p>　　①倒裝式復合模，②正裝式復合模。</p><p>　　因為拖拉機用墊片要大批量生產(chǎn)并且對于中心要求比較高，所以單工序沖裁模和級進模不適合，因此選擇復合模。因為生產(chǎn)批量大并且卸件可靠，便于操作，所以拖拉機用墊片采用倒裝式復合模。</p><p>　　6. 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算</p><p>　　由零件圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、

29、落料件。</p><p>　　外形L=40，由落料獲得，內(nèi)孔由沖孔獲得。</p><p>　　由于t=0.5查表2.5可知則：</p><p>　　由于該零件是形狀規(guī)則的沖裁件，所以凸模、凹模的制造偏差由表2.7可查的：</p><p>　　由公差表查的為IT12級，取x=0.75；，L=40為IT14級，取x=0.5；</p>

30、<p>　　設(shè)凸凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則</p><p><b>　　沖孔模尺寸：</b></p><p>　　校核： 滿足間隙公差要求。</p><p><b>　　落料模尺寸：</b></p><p>　　校核： 滿足間隙公差要求。</p><p&g

31、t;　　7. 模具其它零件的選用、設(shè)計以及必要的計算</p><p>　　7.1工作零件的設(shè)計與標準的選擇</p><p><b>　　7.1.1凸模</b></p><p>　?。?）凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法</p><p>　　結(jié)構(gòu)形式主要有截面為圓形和非圓形；刃口為平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式、階梯式、直通

32、式等。</p><p>　　固定方法有臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定、粘結(jié)劑澆鑄法固定等。</p><p>　?。?）凸模長度的計算</p><p>　　圖7.1.1 凸模長度尺寸圖</p><p>　?。╝）為剛性卸料 （b）彈性卸料</p><p>　　當采用固定卸料板和導料板時，如圖7.1.1（a）所示，其凸模長

33、度按以下公式計算：</p><p>　　當采用彈性卸料時，如圖7.1.1（b）所示，其凸模長度按以下公式計算：</p><p>　　式中 —凸模長度（mm）；</p><p>　　—凸模固定板厚度（mm）；</p><p>　　—卸料板厚度（mm）；</p><p>　　—導料板厚度（mm）；</p>

34、<p>　　—板料厚度（mm）；</p><p>　　—增加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入到凹模的深度（0.5mm~1mm）凸模固定板與卸料板之間的安全距離，一般取10mm~20mm。</p><p>　　該零件采用固定板和導料板的方式，所以凸模的長度為：</p><p>　　凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。</p><

35、p><b>　　7.1.2凹模</b></p><p>　?。?）凹模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法</p><p>　　凹模類型很多，凹模的外形有圓形和矩形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；有平刃和斜刃。</p><p>　　凹模的篤定方法有臺肩固定方法、過盈配合固定方法、采用螺釘和定位銷直接固定、快換式凹模固定方法。</p><p&

36、gt;　?。?）整體式凹模輪廓尺寸的確定</p><p>　　沖裁時凹模承受沖裁力和側(cè)向及壓力的作用。</p><p>　　在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸，或凹?？卓谌斜陂g距離，按經(jīng)驗公式來確定：</p><p>　　凹模高度（厚度） （≥15mm）</p><p>　　凹模壁厚 （≥30~

37、40mm）</p><p>　　式中 b—凹模刃口的最大尺寸（mm）；</p><p><b>　　K—凹模厚度系數(shù)。</b></p><p>　　由于t=1.2，b≤50，查表可知K取值為0.35~0.50，這里取0.35，所以</p><p><b>　　凹模高度 </b></p>

38、;<p>　　凹模壁厚 取厚度為35mm</p><p><b>　　凹模邊長 </b></p><p>　　查標準JB/T-6743.1-94:凹模板寬B=125mm</p><p>　　故確定凹模板外形為：.將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實取為：。</p><p>　　7.2模具其他零件的設(shè)計與

39、選擇</p><p><b>　　7.2.1定位零件</b></p><p>　　沖模的定位零件是用來保證條料的正確松緊及在模具中的正確位置。</p><p>　　條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，成為送進方向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距）成為送料定

40、距。</p><p>　　（a） （b）</p><p>　　圖7.2.1導料板結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖7.2.1（a）所示是與卸料板分開制造，（b）所示是與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)</p><p>　　在此選擇與卸料板分開制造的結(jié)構(gòu)。</p><p>

41、　　7.2.2卸料及出件零件</p><p><b>　　卸料彈簧的選擇</b></p><p>　　沖裁時卸料板平面外形尺寸，考慮凸模修磨量</p><p>　　7.2.3固定與緊固零件</p><p><b>　?。?）模架</b></p><p>　　標準模架主要有兩大

42、類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架；另一類是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。</p><p>　　在此選擇導柱、導套的模架。</p><p><b>　?。?）模柄</b></p><p>　　中、小型模具一般通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件?；疽笫牵阂皇且c壓力計劃

43、快上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二是要與上模正確而可靠連接。在此選擇壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6、H7/h6，并加銷釘以防轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　7.2.4導向零件</b></p><p>　　導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。</p><p><b>　　導柱和導套導向</b><

44、;/p><p>　　分為兩種：一是滑動導柱、導套，精度小，適用于小中型沖件；二是滾珠導柱、導套，無間隙、精度高壽命長的導向裝置，適用于精密和高速沖裁。</p><p>　　在此選擇導柱和導套定向。因為凸凹模的間隙大于0.3mm所以采用H7/h6配合加工。</p><p>　　8. 壓力機技術(shù)參數(shù)校核</p><p>　　壓力機技術(shù)參數(shù)校核主要是閉

45、合高度的確定。</p><p>　　沖裁的閉合高度是指模具在最低工作位置時，下模座底面至上模座頂面之間的距離。壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊下端面至壓力機墊板面之間的距離。</p><p>　　當連桿調(diào)至最短時，壓力機閉合高度最大，稱為最大閉合高度；當連桿調(diào)至最長時，壓力機閉合高度最小，稱為最小閉合高度。連桿的調(diào)節(jié)量M為</p><p>　　沖模閉合高

46、度H與壓力機最大閉合高度和最小閉合高度應符合以下關(guān)系：</p><p>　　式中 —壓力機工作墊板厚度（mm）。</p><p>　　所選壓力機閉合高度，，滿足</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　9. 體會與感受</b></p><p&

47、gt;　　一周的沖壓課程設(shè)計就要結(jié)束了，在這期間充滿辛酸與快樂，一直以來，有**老師不辭辛勞的陪伴使我們學會了很多課本上沒有的東西，通過自己動手查表計算的到屬于自己尺寸的設(shè)計，令人激動，也品嘗到設(shè)計人員自己動手的成就感，沒有任何快樂可以趕得上這個了。這一個周的時間，不但是自己的cad畫圖水平得到了很大的提升，而且使自己的公式編輯數(shù)學計算能力都得到很大的提升，這要感謝王芳老師的悉心指導，同時，伴隨著同學們一起的討論，一起拼搏熬夜計算，這種

48、合作的樂趣，讓人欣喜，沖壓工藝設(shè)計與模具設(shè)計課程的結(jié)束，并不意味著學習的結(jié)束，我們依然要踏入社會，踏上從事的工作，所以，學無止境，我們依舊會不斷的充實自己，讓自己更加優(yōu)秀。</p><p>　　中國工業(yè)的發(fā)展，慢慢的將擔子落在我們的身上，我們作為即將畢業(yè)的一代，有著不可推卸的責任，有必要也有義務將課程學習好，用知識武裝自己，助祖國工業(yè)騰飛發(fā)展。</p><p><b>　　10.

49、 參考資料</b></p><p>　　沖壓工藝與模具設(shè)計.賈俐俐主編.北京.人民郵電出版社.2008；</p><p>　　現(xiàn)代沖壓技術(shù)手冊. 郭成 儲家佑主編.北京.中國標準出版社.2005；</p><p>　　現(xiàn)代沖壓技術(shù). 張毅主編.北京.國防工業(yè)出版社.1994；</p><p>　　沖壓工藝學. 李碩本主編. 北京.