模具課程設計--閥門扳手沖壓模具的設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課 程 名 稱 </p><p>　　設 計 題 目 </p><p>　　院 系 名 稱 機械電子工程學院 </p><p>　　專 業(yè)

2、班 級 14機械設計制造及其自動化3班 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　成 績 </p><p>

3、　　指 導 教 師 </p><p><b>　　2017年6月</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　模具課程設計師比較全面的訓練，其意義在于為以后的設計工作打基礎，培養(yǎng)學生在設計過程中嚴肅認真、刻苦鉆研、一絲不茍、精益求精的態(tài)度，使其在

4、設計思想、方法和技能各方面都獲得鍛煉和提高。</p><p>　　經過一學期對模具整體結構和細節(jié)的學習和了解，為了更進一步的了解模具制造和加工，利用所學模具知識設計一套簡單的鏈條側壓板沖壓模具，來鞏固所學模具知識。</p><p>　　通過完成模具課程設計，綜合應用和鞏固模具設計課程以及相關課程的理論基礎和專業(yè)知識，系統(tǒng)地掌握產品零件的成形工藝分析、模具結構設計的基本方法和步驟、非標準模具

5、零件的設計等模具設計基本方法。</p><p>　　同時，學會了正確運用技術標準和資料，培養(yǎng)了認真負責、踏實細致的工作作風和嚴謹的科學態(tài)度，強化了質量意識和時間觀念，形成了從業(yè)的基本職業(yè)素質。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言2</b></p><p>

6、<b>　　課程設計任務書4</b></p><p>　　一 沖裁件工藝計算5</p><p><b>　　1.1排樣設計5</b></p><p>　　1.1.1排樣類型5</p><p>　　1.1.2材料利用率5</p><p>　　1.1.2搭邊、進距及料寬

7、的確定6</p><p>　　1.2沖裁工藝力與壓力中心的計算7</p><p>　　1.2.1沖裁力、卸料力的計算7</p><p>　　1.2.2 壓力中心的計算8</p><p>　　二 沖裁工藝分析8</p><p>　　2.1沖裁件工藝性分析8</p><p>　　2.1.

8、1沖裁件的結構工藝性8</p><p>　　2.2沖裁工藝方案的確定9</p><p>　　三 模具結構形式的確定9</p><p>　　3.1正裝式復合模和倒裝式結構比較：9</p><p>　　3.2模具類型的選擇9</p><p>　　3.3操作與定位方式10</p><p>

9、　　3.4卸料、出件方式10</p><p>　　3.5確定送料方式10</p><p>　　3.6確定導向方式10</p><p>　　3.6模具刃口尺寸的計算：11</p><p>　　四主要零部件的設計12</p><p>　　4.1工作零件的結構設計12</p><p>　　

10、4.2卸料部件的設計13</p><p>　　4.3模架及其他零件部件的選用14</p><p>　　五 校核模具閉合高度及壓力機有關參數16</p><p>　　5.1壓力機的選擇16</p><p>　　5.1.1校核模具閉合高度16</p><p><b>　　課程設計任務書</b>

11、;</p><p>　　姓名： 李旭 學號：14451137 班級：14機設三班</p><p>　　課題名稱：閥門板手沖壓模具設計</p><p><b>　　工件圖：</b></p><p>　　閥門扳手沖裁零件，材料為20鋼，厚度為2mm。該零件年產量10萬件。</p>

12、<p>　　設計要求：1、裝配圖用A1圖幅1張。（手畫）</p><p>　　2、說明書（打?。┎簧儆?000字。有說明書封面。</p><p>　　指導教師：鄧逍榮 教研室：鼎新樓2206 時間：2017.6.2</p><p><b>　　Pro/E仿真圖</b></p><p><b>

13、　　一 沖裁件工藝計算</b></p><p><b>　　1.1排樣設計</b></p><p><b>　　1.1.1排樣類型</b></p><p><b>　　排樣1</b></p><p><b>　　排樣2</b></p>

14、;<p>　　1.1.2材料利用率</p><p>　　L：條料的長度式中N：一米長的條料能排出工件的個數</p><p>　　A：一個工件有用面積</p><p><b>　　B：條料的寬度</b></p><p>　　工件的實際面積 A=π102+（5+10）×24×0.5+π52

15、-（5+10）×4.33 =627.7mm2</p><p>　　排樣1 η=NA/BL×100%</p><p>　　=17×627.7/25×1000×100%</p><p><b>　　=42% </b></p><p>　　排樣2

16、 η=NA/BL×100%</p><p>　　=45×627.7/1000×58</p><p><b>　　=47%</b></p><p><b>　　所以選擇排樣2合理</b></p><p>　　1.1.2搭邊、進距及料寬的確定</p><

17、;p><b>　　搭邊</b></p><p>　　因零件外形為圓弧形，查《沖壓工藝與模具設計》P49表3-3得</p><p><b>　　進距的確定</b></p><p>　　條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定擋料銷位置的依據。條料寬度的確定于模具的結

18、構有關。</p><p>　　步距確定的原則是：最小條料寬度保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。</p><p>　　送料進距的大小等于條料上兩個相鄰零件對應點之間的距離</p><p><b>　　如圖S=22</b></p><p><b>　

19、　料寬的確定</b></p><p><b>　　A=B+c </b></p><p>　　B為條料寬度，D為沖裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸，a為側搭邊值，?為條料寬度的單向偏差，A為導料板之間的距離，c 為導料板之間間隙。</p><p>　　根據《沖壓工藝與模具設計》P50查表3-4得</p><p&

20、gt;　　?=1.0，c=1.0</p><p>　　則 A=59</p><p>　　1.2沖裁工藝力與壓力中心的計算</p><p>　　1.2.1沖裁力、卸料力的計算</p><p>　　式中，K為安全系數，一般取1.3；L為剪切長度，t為板料厚度，為板料的抗剪強度。 </p><p>　

21、　1.2.2 壓力中心的計算</p><p><b>　　二 沖裁工藝分析</b></p><p>　　2.1沖裁件工藝性分析</p><p>　　2.1.1沖裁件的結構工藝性</p><p>　　1)、材料：該沖裁件的材料為20鋼，屬于優(yōu)質碳素結構鋼。</p><p>　　2)、零件：該沖裁件結

22、構簡單，兩端都是圓弧形結構比較適合沖裁。</p><p>　　3)、尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸都是屬于自由尺寸，可按IT14級確定。</p><p>　　查公差表可得各尺寸公差為：</p><p>　　零件外形：φ200-0.52mm φ100-0.43mm</p><p>　　零件內形：φ50+0.36mm</p>

23、<p>　　圓心距：39±0.05mm</p><p><b>　　結論：適合沖裁。</b></p><p>　　2.1.2沖裁剪斷面的表面粗糙度</p><p>　　查表3-13得Ra為6.3</p><p>　　2.2沖裁工藝方案的確定</p><p>　　1、方案一：先

24、沖孔，后落料。單工序模生產。</p><p>　　方案二：沖孔—落料復合沖壓。復合模生產。</p><p>　　方案三：沖孔—落料級進沖壓。級進模生產。</p><p>　　2、根據分析結合《模具設計基礎》表2-8分析：</p><p>　　方案一： 模具結構簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足大批量生產的

25、要求。</p><p>　　方案三： 只需一副模具，生產效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高。</p><p>　　方案二： 也只需一副模具，制件精度和生產效率都較高，且工件最小壁厚大于圖凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡單。</p>&l

26、t;p>　　通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產采用方案二為佳。</p><p>　　三 模具結構形式的確定</p><p>　　3.1正裝式復合模和倒裝式結構比較：</p><p>　　正裝式復合模具適用于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。</p><p>　　倒裝式復合模不宜沖制

27、孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件、卸件，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，所以應用十分廣泛。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復合模結構采用倒裝復合模及彈性卸料和定位銷定位方式。</p><p>　　3.2模具類型的選擇</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓，所以模具類型為無側刃級進模。<

28、/p><p>　　3.3操作與定位方式</p><p><b>　?。?）操作方式</b></p><p>　　零件的生產批量較大，但合理安排生產可用手工送料方式，也能滿足生產要求，這樣就可以降低生產成本，提高經濟效益。</p><p><b>　?。?）定位方式</b></p><

29、p>　　因為固定擋料銷結構簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據模具具體結構兼顧經濟效益，控制條料的送進方向采用導料板，控制送料步距采用固定擋料銷。</p><p>　　3.4卸料、出件方式</p><p><b>　?。?）卸料方式</b></p><p>　　剛性卸料與彈性卸料的比較：</p><p>　　

30、剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結構為倒裝的場合。</p><p>　　彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t，若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、倒裝復合模的卸

31、料裝置。</p><p>　　工件平直度較高，料厚為2mm相對較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料。</p><p><b>　　（2）出件方式</b></p><p>　　因采用無側刃級進模生產，故采用下出件為佳。<

32、;/p><p><b>　　3.5確定送料方式</b></p><p>　　因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B大于送料方向的凹模長度L故采用縱向送料方式，即由前向后送料。</p><p><b>　　3.6確定導向方式</b></p><p>　　方案一：采用對角導柱模架。由于導柱

33、安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。</p><p>　　方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成模具歪斜。因此，適用于沖壓中等精度的較小尺寸沖壓件的模具，大型模具不宜采用此種形式。</p><p>　　方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確

34、可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓模具架。</p><p>　　方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。</p><p>　　根據以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命保證工件質量，并考慮生產效率以及加工方便性等因素，該正裝式復合模采用后側導柱的導向方式，即方案四最佳。&l

35、t;/p><p>　　3.6模具刃口尺寸的計算：</p><p><b>　　四主要零部件的設計</b></p><p>　　4.1工作零件的結構設計</p><p><b>　?。?）、落料凸模</b></p><p>　　其外形尺寸按相關公式計算：</p>&l

36、t;p>　　凹模厚度 H=kb1</p><p>　　b1為工件的垂直于送料方向度量的凹模洞孔最大距離，即b1=20mm</p><p>　　k由工件t=2mm查《模具設計基礎》表2-5取k=0.22～0.35</p><p>　　H=kb1 （公式9）</p><p>　　=(0.22～0.35)

37、×20=4～7mm</p><p>　　考慮原材料板厚有1、2、3等厚度，從經濟、材料強度和加工方面考慮選用2mm厚的鋼板加工，因此確定凹模板厚為5mm。</p><p>　　凹模長度L=L1+2l1 （其中L1為平行于送料方向度量的凹模洞孔最大距離，l1為凹?？妆谥吝吘壍木嚯x，查表2-6得l1=36）</p><p>　　L=L1+2l1

38、 （公式10）</p><p>　　=20+2×36=92mm</p><p>　　凹模寬度 B=b1+（2.5～4.0）H （公式11）</p><p>　　=20+(2.5～4.0)×5=17.5～40mm</p><p>　　查表《機械設計手冊》JB/T7643.1確定凹模的長×

39、寬×高為100×63×5mm</p><p><b>　　設計圖見裝配圖。</b></p><p><b>　　（2）、沖孔凸模</b></p><p>　　所沖孔為正六邊形形孔，為了便于裝配和滿足凸模強度，采用數控車床加工，其總長按相關公式計算：</p><p>　　

40、L=h1+h2=20+5=25mm h2=(0.6～0.8）h1</p><p>　　(其中h1為凸模固定板厚度，h2為凹模板厚度)</p><p>　　凸模結構形式的選擇：</p><p>　　臺肩式凸模 這種結構主要用于斷面簡單的，如圖形、方形等，裝配修磨方便，具有較好的固定性和穩(wěn)定性。經常采用。</p><p>　　直通式凸模

41、 這種結構對于沖制非圖形制件非常實用。</p><p>　　綜合比較選用直通式的凸模。</p><p>　　4.2卸料部件的設計</p><p>　　（1）、卸料板的設計</p><p>　　卸料板采用45鋼制造，淬火硬度40～45HRC，卸料板輪廓尺寸及落料凹模輪廓尺寸相同，查表確定厚度為8mm。</p><p>

42、　?。?）、卸料螺釘的選用</p><p>　　卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為φ10mm長85mm，螺紋部分為M10×10mm，卸料螺釘尾部應留足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸凹模端面1mm，有誤差時，通過在螺釘于卸料板之間安裝墊片來調整。</p><p>　?。?）、彈壓橡膠的選用</p><p>　　由卸料力

43、P=KP=0.03×110=3.3KN選用4個聚氨酯橡膠，每個橡膠的工作負荷F=3.3/4=825N</p><p>　　查《模具設計與制造簡明手冊》附錄表17得：選用D=φ20mm H=12mm當壓縮量為0.3H時F=1080N滿足要求。即壓縮后橡膠的直徑D=φ26mm H=8.4mm</p><p>　　4.3模架及其他零件部件的選用</p><p>

44、　　該模具采用四導柱模架，這種模架的導柱在模架四周，沖壓時可雙面送料，操作方便，以凹模輪廓尺寸為依據，選擇模架規(guī)格。</p><p>　　（1）四周導柱模座尺寸如下表：</p><p>　?。?）、選擇導柱導套的各部分尺寸</p><p>　　導柱d/mm×L/mm—φ20mm×150mm</p><p>　　導套d/mm

45、×L/mm×D/mm×H/mm—φ20mm×28mm×50mm×23mm</p><p>　　（3）、由凹模的周界尺寸查《沖模設計手冊軟件版》確定模具其他工作零件的結構尺寸如下表：</p><p>　?。?）、模具閉合高度H</p><p>　　H=H上+H墊+H凹+H卸料+H橡膠+H下+H+H-h<

46、/p><p>　　=40mm+6mm+12mm+8mm+16mm+12mm+40mm+5mm-2mm</p><p><b>　　=137mm</b></p><p>　　式中h—凸模沖裁后進入凹模的深度，2mm。</p><p>　　（5）、定位零件的選擇</p><p>　　在裝配時需要保證各零部

47、件的相對位置保證不變，因此需要用定位銷限制各零件的位置。因為幾塊板疊加在一起比較厚，所以采用圓柱銷定位（便于加工定位孔）。</p><p>　　（6）、導料與擋料銷的選擇</p><p>　　兩者皆采用圓柱銷。選用φ6x12mm共三顆，具體布置位置見裝配圖。</p><p>　　（7）、緊固零件的選擇</p><p>　　為滿足模具的裝配要求

48、（螺釘的端面不允許露出上下模座等零件的表面）和在壓力機上面的安裝以及裝配的緊固性，故選用圓柱頭內六角螺釘。</p><p>　　下模座四顆M4X55內六角緊固螺釘。</p><p>　　上模座四顆M4X42內六角緊固螺釘</p><p><b>　?。?）、摸柄的選擇</b></p><p>　　摸柄的作用是將模具的上模

49、座固定在沖床的滑塊上。</p><p>　　根據壓力機摸柄孔尺寸φ40mm選擇帶臺階的壓入式模，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。</p><p>　　查《沖模設計手冊軟件版》選擇A40X122mm×91mm的摸柄。</p><p>　　摸柄與模座的底部應加一個防轉銷（M6X10），防止在沖裁的過程中摸柄與

50、模座發(fā)生轉動引起模架的震動，影響整個模架配合的緊湊性，從而破壞了制件的精</p><p><b>　　度。</b></p><p>　　五 校核模具閉合高度及壓力機有關參數</p><p><b>　　5.1壓力機的選擇</b></p><p>　　由前面知F總=66.17KN查《模具課程設計指導》

51、選擇開式雙柱可傾壓力機JB23-16能滿足要求。</p><p>　　其主要技術參數如下：</p><p>　　公稱壓力：160KN</p><p>　　最大閉合高度：180mm，閉合高度調節(jié)量：45mm</p><p>　　工作臺尺寸（前后×左右）：500mm×335mm</p><p>　　工作

52、臺孔尺寸 220mm×140mm</p><p>　　墊板尺寸（厚度）：40mm</p><p>　　摸柄孔尺寸（直徑X厚度）：40mm×60mm</p><p>　　最大傾斜角度：35°</p><p>　　5.1.1校核模具閉合高度</p><p>　　模具閉合高度H應滿足</p

53、><p>　　Hmin-H1+10mm≤H≤Hmax-H1-5mm （公式12）</p><p>　　式中Hmax—壓力機最大閉合高度；</p><p>　　Hmin—壓力機最小閉合高度；</p><p><b>　　H1—墊板厚度。</b></p><p>　　根據擬選壓力機JB23—16，

54、查《模具課程設計指導》表5-10得：</p><p>　　Hmax=180mm，Hmin=135mm，H1=40mm</p><p>　　將以上數據代入公式12，得</p><p><b>　　105<H<145</b></p><p>　　經計算該模具閉合高度H=137mm，在105mm～145mm內，可以

55、使用。</p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　本次模具課程設計讓我系統(tǒng)鞏固了大學兩年的學習課程，通過本次設計使我更加了解到模具加工在實際生產中的重要地位。</p><p>　　從2010年6月14日開始歷經3周的時間，系統(tǒng)的鞏固了如《機械制圖》、《機械設計基礎》、《工程材料》、《工程力學》、《配合公差》、《模具設

56、計基礎》以及《加工工藝》等專業(yè)課程。從分析零件圖到模具的設計與裝配圖的繪制，在指導老師的帶領下，每一個環(huán)節(jié)都是我自己設計制作的。因此，對以前所學的知識有了很大的鞏固與提高。在此期間也遇到了設計上的很多困難，尤其是在選擇彈壓橡膠的環(huán)節(jié)琢磨了很久，最后通過詢問老師以及查閱大量的參考書才得以解決。</p><p>　　該設計還存在著一些不足，還望各位讀者給以指出。</p><p>　　在此衷心的

57、感謝本組的成員以及指導老師，這次的成果是在大家的共同努力下完成的。</p><p>　　模具設計基礎/陳劍鶴、吳云飛主編—2版—北京：機械工業(yè)出版社，2009.3.</p><p>　　模具課程設計指導/梅伶主編—北京：機械工業(yè)出版社，2006.12.</p><p>　　模具設計與制造簡明手冊·馮炳堯主編—上海：上?？茖W技術出版社，1994.</p