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江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院
模具綜合技能訓(xùn)練
（冷沖模部分）
課題啤酒起支撐板沖孔落料模設(shè)計(jì)
同課題學(xué)生姓名
專業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué)生姓名
班級(jí)
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師
完成日期
目錄
一、零件工藝性分析 1
1零件沖裁工藝性分析
2
2確定沖裁工藝方案
2
3確定模具總體結(jié)構(gòu)方案 3
二、工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
3
1沖裁力計(jì)算
3
2推件力計(jì)算
3
3壓力中心的計(jì)算
4
4計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差
4
三、模具零、部件設(shè)計(jì)選用
5
1、凹模設(shè)計(jì)
5
2、凸模設(shè)計(jì)
6
四、模架設(shè)計(jì)
7
五、參考文獻(xiàn)······························································································································ 10
設(shè)計(jì)體會(huì)·········································································································································· 11
一、零件工藝性分析
材 料：Q235號(hào)鋼
材料厚度：2 mm
在工藝安排上應(yīng)該先落料，再?gòu)澢?，最后沖孔便可以達(dá)到圖紙要求。
根據(jù)以上分析，該工件宜先落料，再?gòu)澢詈鬀_孔達(dá)到圖紙要求。
零件3D模型
零件展開圖模型
1.1零件沖裁工藝性分析
1）制造精度
工件尺寸公差按IT10/IT12級(jí)制造。查標(biāo)準(zhǔn)公差表，各尺寸公差無(wú)其他特殊要求。查有關(guān)手冊(cè)可知，利用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖紙要求。
2）結(jié)構(gòu)與尺寸
工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形對(duì)稱?？椎闹睆剑ㄏ鄬?duì)厚度）大，孔壁>1.5t，這些結(jié)構(gòu)因素均宜沖裁。
3）材料
碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235，抗拉強(qiáng)度σb=380～470MPa，抗剪強(qiáng)度τ=310~380 MPa，斷后伸長(zhǎng)率δ10=21~25%。此材料具有較高的彈性和良好的塑性，其沖裁加工性能比較好。
根據(jù)以上分析，該零件的工藝性較好，可以進(jìn)行沖裁加工。
1. 2確定沖裁工藝方案
方案1 單工序方案，優(yōu)點(diǎn)：零件容易制造，缺點(diǎn)：產(chǎn)品精度低，生產(chǎn)效率低
方案2 復(fù)合模設(shè)計(jì)，優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品精度高，生產(chǎn)效率高；缺點(diǎn)：零件不易制造。綜合我校情況及我們小組情況，選擇方案2
由此確定工序如下：下料——落料——彎曲——沖孔——檢驗(yàn)。
1. 3確定模具總體結(jié)構(gòu)方案
1）模具類型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用導(dǎo)柱式單工序沖裁模。
2）操作與定位方式
雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求，而且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]零件尺寸以及厚度，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向、固定擋料銷定距的定位方式。
3）卸料與出件方式
采用剛性卸料方式，手動(dòng)取出產(chǎn)品。
4）模架類型與精度
由于零件厚度較薄，沖裁間隙較小，因此采用受力平衡、導(dǎo)向平穩(wěn)的對(duì)角導(dǎo)柱模架。考慮零件精度以及沖裁間隙，采用Ⅰ級(jí)模架精度。
二、工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
1、沖裁力計(jì)算
沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。
沖裁力計(jì)算及壓力機(jī)的選擇
沖裁力的大小主要與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長(zhǎng)、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。
一般對(duì)于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計(jì)算：
Fc= K·L·t·Rm （2-3）
式中： F —— 沖裁力, N；
L —— 沖裁件的沖裁長(zhǎng)度, mm；
t —— 板料厚度，mm；
Rm—— 材料的抗拉強(qiáng)度, Mpa；
沖孔力：F孔1=1.3·3.14·6·2·390=19.1KN
F孔2=1.3·3.14·10·2·390=31.8KN
Fc=19.1+31.8=50900N
2、推件力計(jì)算
從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力；
卸料力和推件力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，見式（2-4）。
卸料力：F卸=Kx*Fc
推件力：F推=n·KT·FC （2-4）
式中： KX、Kt—— 分別為卸料力、推件力系數(shù),其值見表(2—4)；
N=h/t；
表2. 4 推件力、頂件力、卸料力系數(shù)
料厚/（mm）
Kt
K頂
Kx
鋼
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.1
0.063
0.055
0.045
0.14
0.08
0.06
0.05
推件力：F推=n·Kt·Fc圓= 4×0.055×50.9 KN
= 11.198 KN
總沖壓力：
F = Fc＋F推 =11.198KN+50.9KN=62.098KN
從滿足沖壓工藝力的要求看，可選用63KN開式壓力機(jī)。
3、壓力中心的計(jì)算
X=0.14 Y=0.23
4、計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差
模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件精度，因而，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
1）凸、凹模刃口尺寸公差計(jì)算的原則
實(shí)踐證明，沖孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。沖孔時(shí)取凸模作為設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)件。計(jì)算凸模和凹模尺寸時(shí)應(yīng)遵循的原則如下：
（1）沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個(gè)最小間隙值。
（2）在確定模具刃口制造公差時(shí)，既要能保證工件的精度要求，又能保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高3～4級(jí)。
對(duì)沖孔6mm、10mm，采用凸、凹模分開加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
根據(jù)材料厚度，查手冊(cè)可得：
Zmax=0.360mm
Zmin=0.246mm
Zmax-Zmin=0.114mm
查手冊(cè)得，凸、凹模制造公差：
沖孔尺寸R3、R5：δ凸=δ凹=0.020mm.
對(duì)于沖孔R(shí)3、R5為0.02mm。
由于凸凹模均滿足|δ凸|+|δ凹|≤Zmax-Zmin條件，故可采用凹凸模，
凹凸模分開加工。
確定凸模、凹模工作部分尺寸
因零件上的尺寸均為未注尺寸公差，故按IT14級(jí)計(jì)算
凸模r3 → d6：△=0.30mm
r5 → d10：△=0.36mm
查教材P34表2、5得摩擦系數(shù)x=0.5
d凸 =(d+x.△)0-δ凸=(6+0.5×0.3)0-0.020=6.150-0.020mm
d凸凹=(d+△x+Zmin)0+δ凹=6.396+0.0200mm
d凸10=（d+x.△）0-δ凸=（10+0.5×0.43）0-0.020=10.2150-0.020mm
d凸凹10=(d+△x+Zmin)+δ凹0=10.5610+0.020mm
三、模具零、部件設(shè)計(jì)選用
1、凹模設(shè)計(jì)
凹模結(jié)構(gòu)
整體式：其優(yōu)點(diǎn)是模具簡(jiǎn)單，強(qiáng)度好，制造精度高。缺點(diǎn)是非工作部分也用模具剛制造，制造成本較高；若刃口損壞，需整體更換。主要適用于中小型及尺寸精度要求高的制件
組合式: 其凹模工作部分采用模具鋼制造，非工件部分采用普通材料制造，制造成本低，維修方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，制造精度比整體式有所降低。主要適用于大中型及精度要求不太高的制件。
鑲拼式： 凹模型腔由兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件組成。這種結(jié)構(gòu)使零件加工方便，降低了復(fù)雜模具的加工難道，易損部分易更換，維修費(fèi)用低。缺點(diǎn)是制件的精度低，裝配要求高。主要適用于形狀復(fù)雜的制件
根據(jù)以上分析選用整體式結(jié)構(gòu)
因沖件的批量較大，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取6mm，凹模輪廓尺寸計(jì)算如下：
Ha=Kb=194.29*0.2=38.858mm
C=（1.5——2.0）*Ha=（58.287~77.716）
式中h——凹模厚度，[h]為mm；
C——凹模壁厚指最小壁厚
2、凸模設(shè)計(jì)
凸模結(jié)構(gòu)
整體式： 凸模的工作部分和固定部分做出一體，按其按裝固定部分的情況又可分為直通式和臺(tái)階式直通式凸模工作部分和固定部分的形狀與尺寸一致，輪廓為曲面或比較復(fù)雜，機(jī)械加工教困難；臺(tái)階式凸模工作部分和固定部分的形狀與尺寸不一致，一般采用機(jī)械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，成型部分常采用成型磨削加工。
鑲拼式凸模： 是將凸模分成若干分體零件加工，然后用圓注銷連成一體，安裝在凸模固定板上，這樣可降低凸模的加工難度。
組合式凸模：由基體部分和工作部分組合而成，工作部分使用模具剛制造，基體部分可采用普通鋼材來(lái)制造，從而節(jié)約了優(yōu)質(zhì)鋼材，降低模具成不。此種型式適合于大型制件的凸模
凸模長(zhǎng)度計(jì)算：
H=h1+h2+h3+H=50mm h1——凸模固定板厚度
h2——固定卸料板厚度
h3——導(dǎo)料板厚度 H——自由尺寸
（1）凸模固定板25mm
（2） 凸模墊板 12mm
四、模架設(shè)計(jì)
1、模架選擇
選用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套標(biāo)準(zhǔn)模架，由工件最大外形尺寸95mm，及一定的凹模壁厚30mm，在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸：
上模座：315×200×45
下模座：315×200×55
壓入式模柄 ：50×95
2、模具總裝圖及主要零件圖的設(shè)計(jì)
總裝圖
凹模
沖孔凸模
凸模固定板
卸料板
五、參考文獻(xiàn)
1、陳錫棟、靖穎怡主編《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》——機(jī)械工業(yè)出版社
2、張鼎承主編《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ——機(jī)械工業(yè)出版社
3、陳錫棟、周小玉主編《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》——機(jī)械工業(yè)出版社
4、鐘毓斌主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》——機(jī)械工業(yè)出版社
5、馮柄堯主編《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》——上海出版社
設(shè)計(jì)體會(huì)
本次設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì)，各項(xiàng)要求均比較嚴(yán)格，為了能更加好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的冷沖模設(shè)計(jì)資料。這為我在后來(lái)設(shè)計(jì)階段省下了不注寶貴的時(shí)間表。除了對(duì)知識(shí)的查閱，我還翻出了大學(xué)三年來(lái)所學(xué)的重點(diǎn)專業(yè)知識(shí)，重新系統(tǒng)的去學(xué)習(xí)和撐握，為設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
模具設(shè)計(jì)中許多問(wèn)題的解決都是通過(guò)從實(shí)踐所得的數(shù)據(jù)來(lái)確定、并適當(dāng)?shù)淖龀鲞x擇，如：沖裁間隙的確定等。
本次設(shè)計(jì)的工作量相對(duì)于課程設(shè)計(jì)大了很多，特別對(duì)圖線的要求。繪圖成了快速完成設(shè)計(jì)的最大障礙，繪圖軟件主要用CAD。這是我們大二所學(xué)的知識(shí)，因?yàn)榄h(huán)境等因素的制約，想提高繪圖技巧是我必須要完成的任務(wù)。
這次設(shè)計(jì)是我們參加工作前的最后一次設(shè)計(jì)。完成它就是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)知識(shí)的一次系統(tǒng)應(yīng)用，為我將來(lái)參加實(shí)踐工作做好鋪墊，是我們對(duì)自身所學(xué)的一次檢驗(yàn)，讓我們受益良多。
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