沖孔、落料級進模沖壓工藝與模具設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計 報 告題目：沖孔、落料級進模專業(yè)：07材料成型及控制工程姓名：吳飛翔導(dǎo)師：趙茂俞老師時間： 2010.6.25第一章 零件設(shè)計任務(wù)1第二章 沖裁件的工藝分析22.1工件材料22.2工件結(jié)構(gòu)形狀22.3工件尺寸精度2第三章 沖裁工藝方案3第四章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇54.1模具的類型的選擇54.2卸料裝置54.2.1條料的卸除54.2.2卸料方式54.3定位裝置54.3.1送料形式54.3.2定位零件：54.4.模架類型及精度64.4.1模架64.4.2.精度6第五章 沖壓工藝計算：75.1排樣75.1.1排樣方案分析75.12計算條料寬度75.1.3確定布距：85.1.4計算材料

2、利用率852沖壓力計算95.2.1沖裁力計算95.2.2卸料力、頂件力的計算105.3壓力中心的計算115.4模具工作部分尺寸及公差125.4.1落料尺寸大小為125.4.2沖孔尺寸大小為13第六章 主要零部件設(shè)計146.1凹模的設(shè)計146.1.1.落料凹模146.1.2沖孔凹模的設(shè)計166.2凸模的設(shè)計176.2.1.沖孔圓形凸模：176.2.2腰孔的設(shè)計186.2.3.落料凸模186.2.4凸模的校核：196.3卸料板的設(shè)計206.4固定板的設(shè)計216.4.1. 凹模固定板:216.4.2.凸模固定板:226.5模架以及其他零部件的選用23第7章 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)247.1

3、 校核模具閉合高度247.2 沖壓設(shè)備的選定24第8章 設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件25第9章 結(jié)論26參考文獻27第一章 零件設(shè)計任務(wù)零件簡圖：如圖1-1 所示材料：10號鋼材料厚度：2mm未標(biāo)注尺寸按照it10級處理.第二章 沖裁件的工藝分析2.1工件材料由圖1-1分析知：10#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性性、焊接性以及壓力加工性，主要用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等。適合沖裁加工。2.2工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有四個圓孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為2mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。2.3工件尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺

4、寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用it14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。第三章 沖裁工藝方案完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工藝方案分為以下3種：1.方案一：單工序模生產(chǎn)。先沖孔，后落料；2.方案二：級進模生產(chǎn)。沖孔落料級進沖壓；3.方案三：復(fù)合模生產(chǎn)。沖孔落料復(fù)合沖壓。各模具結(jié)構(gòu)特點及比較如下表3-1：表 3-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較模具種類比較項目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級進模復(fù)合模零件公差等級低一般可達it13it10級可達it10it8級零件特點尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26

5、mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時，比級進模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合表分析：方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生

6、產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復(fù)合模低。方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案二低，模具輪廓尺寸較小。綜上對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。第四章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇4.1模具的類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進模。4.2卸料裝置4.2.1條料的卸除因采用級進模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。4.2.2卸料方式考慮零件尺寸較大，厚度較高，采用

7、固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率。4.3定位裝置4.3.1送料形式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度b小于送料方向的凹模長度l故采用橫向手動送料方式，即由右向左（或由左向右）送料既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。4.3.2定位零件：零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。4.4.模架類型及精度4.4.1模架1若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，但只能一方送料;2. 若采用對角導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可縱向或橫向送料;3. 若采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)

8、柱模架，可三方送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊的，但模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。綜上，結(jié)合本沖孔、落料級進模的特點，決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。4.4.2.精度由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用級模架精度。第五章 沖壓工藝計算：5.1排樣5.1.1排樣方案分析方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。

9、方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。5.12計算條料寬度根據(jù)零件形狀，查工件之間搭邊值a=1.2mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=1.5mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值 公式（5-1）式中：dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1-沖裁件之間的搭邊值；b1-側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表6）可得=2.0mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=0.6mm。b0=75

10、21.522.0=82.00-0.60mm故條料寬度為82.0mm。5.1.3確定布距：送料步距s：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(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。級進模送料步距s 公式（5-2）dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊s751.576.5mm排樣圖如圖2所示。5.1.4計算材料利用率一個步距內(nèi)的材料利用率 /bs100% 公式（5-3）式中 a一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；b條料寬度；s步距；一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積a=37.52-13.52-33.752-3(30234/360-26.25234/360

11、)= 3807.73539mm2所以一個步距內(nèi)的材料利用率=bs100% = 3807.73539（76.582）100%=60.7%考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率總為總= na1lb100% 公式（5-4）式中 n一張板料上沖裁件的總數(shù)目；a1一個沖裁件的實際面積；l板料長度；b板料寬度。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用850mm1700mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為11張條料（82mm1700mm）,每張條料可以沖25個工件，所以每張鋼板的材料利用率總 = na1/lb100% =253807.73539/821700100%=68.3%根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達68.3

12、%，滿足要求。52沖壓力計算5.2.1沖裁力計算用平刃沖裁時，其沖裁力一般按下式計算： 公式（5-5）式中：f沖裁力；l沖裁周邊長度；t材料厚度；b材料抗剪強度；10鋼b的值查沖壓成型工藝與模具設(shè)計附錄表2為255-333pa,取b=300mpa系數(shù)；一般取=1.3。1、沖孔力計算沖孔周長：l=27+33.752+3（26.25+33.75）34/360+276.5+212 =764.98mm所以沖孔力f=kltb=1.3764.982300=596.69kn2落料力的計算落料周長落料沖裁力f2= kltb =1.3752300=183.78kn。5.2.2卸料力、頂件力的計算一般按以下公式計

13、算：卸料力 公式（5-6）頂件力 公式（5-7） （為卸料力系數(shù)，其值查表5-1可得）所以總沖壓力 公式（5-8）表5-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmkxktkd鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09由 ,即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50%-60%，取,則公稱壓力. 初選壓力機的公稱壓力為1600kn

14、,即ja21-160型壓力機。5.3壓力中心的計算用解析計算法求出沖模壓力中心。x0=（l1x1l2x2lnxn）/(l1l2ln) 公式（5-9）y0=（l1y1l2y2lnyn ）/（l1l2ln）用解析法計算壓力中心時，先畫出凹模形口圖，如圖5-3所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在建立在圖示對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成l1l5共 3組基本線段 (注：由于圖中3個圓弧形孔均以一個點為圓心的等分列陣排列，所以其幾何圖形為一組) ，用解析法求得該模具壓力中心的坐標(biāo)。由以上計算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點o較小，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依然選在坐

15、標(biāo)原點。圖5-35.4模具工作部分尺寸及公差5.4.1落料尺寸大小為 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度it10以上，x取1. 沖裁件精度it11it13,x取0.75. 沖裁件精度it14，x取0.5。由于本產(chǎn)品采用it14級精度，所以x取0.5.查表知：zmax =0.360，zmin =0.246。750-0.62 查沖壓成型工藝與模具設(shè)計p45表3-5知：p=0.04mm，d=0.06mm 公式（5-10） 公式（5-11）5.4.2沖孔尺寸大小為1、圓形孔凸、凹模基本尺寸的計算 公式（5-12） 公式（5-13）2、腰孔凸、凹?；境叽绲挠嬎悖?公式（5-14） 公式（5-15）第六章

16、主要零部件設(shè)計6.1凹模的設(shè)計6.1.1.落料凹模落料凹模如圖6-11、凹模厚度h的計算：查表得k取1.25 公式（6-1） =32.66mm, 取h=33mm 圖 6-1 2、模長度和寬度w=1.2h 公式（6-2）=1.233=39.6mm l=b=d+2w 公式（6-3）=74.69+239.6=153.89 取l=b=154mm3、凹材料的選用:根據(jù)表8-3,材料選用45鋼。4、凹模的固定方法下圖是帶肩圓形凹模，直接裝入凹模固定板中，采用過渡配合（h7/m6）。零件圖6-2如下：圖6-26.1.2沖孔凹模的設(shè)計設(shè)計同落料凹模零件圖6-3如下圖6-36.2凸模的設(shè)計6.2.1.沖孔圓形凸

17、模：1、沖孔圓形凸模：沖孔圓形凸模的結(jié)構(gòu)圖6-4如下：圖6-4長度：沖孔凸模在凹模里面開孔，為便于凸模和固定板的加工,可通過這設(shè)計成鉚接方式與固定板固定.沖孔凸模由于相隔很近,不宜采用階梯結(jié)構(gòu),設(shè)計成鉚接方式.凸模的尺寸根據(jù)凸模固定板尺寸h1、卸料板尺寸h2、材料厚度h3和h，h一般取22mm。所以凸模的尺寸為 l=30+16+2+22=70mm. 公式（6-4）凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造簡明手冊選用cr122、沖孔凸模零件圖6-5如下圖6-56.2.2腰孔的設(shè)計1、長度：有關(guān)計算同沖孔凸模2、材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造簡明手冊選用cr123、腰孔零件圖6-6如下圖：6.2.3.落料凸

18、模1、長度：有關(guān)計算同沖孔凸模；2、材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造簡明手冊選用cr123、落料凸模零件圖6-7如 圖6-6圖6-76.2.4凸模的校核：考慮沖孔凸模的直徑很小，故需對最小凸模8.06進行強度和剛度校核：1、剛度的校核：根據(jù)凸模校核公式：l90d/ 公式（6-5）可得：l90d/= l：為凸模的允許最大工作尺寸，而設(shè)計中，凸模的工作尺寸為2228.28,所以鋼度得以校核.2、強度校核:凸模的最小直徑d應(yīng)滿足: 公式（6-6）所以8.062.6,凸模強度得以校核.參照iso 8020-1986 b型圓形沖孔凸模。6.3卸料板的設(shè)計卸料板采用q235制造，卸料板輪廓尺寸與凹模固定板輪廓

19、尺寸相同，厚度根據(jù)jb/t 8066.2-1995規(guī)定，選用315mm250mm14-17組模具參考，取其厚度為16mm。查模具設(shè)計簡明手冊p298典型卸料橫向送料組合得相應(yīng)組合的零件尺寸:兩圓柱銷銷孔之間的距離s1=175mm,兩內(nèi)六角螺釘之間的橫向距離s=279mm,兩內(nèi)六角螺釘之間的橫向距離s2=214mm. 零件圖6-8如下6.4固定板的設(shè)計6.4.1. 凹模固定板: 1、凹模固定板的厚度:其厚度與凹模的厚度尺寸一致，取33mm；2、凹模固定板的外形尺寸：與卸料板的外形尺寸一致，根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為。3、材料：選用q235鋼4、配合及連接件：凹模與凹模固定板的配合為h7/n6,裝配可

20、通過2個銷釘定位,6個螺釘與下模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與模鉚接,因此必須倒角。 由以上可得凹模固定板的零件圖如圖6-9所示:圖6-96.4.2.凸模固定板: 1、凸模固定板的厚度：其厚度與凸模的厚度尺寸一致，取30mm；2、凸模固定板的外形尺寸：與卸料板的外形尺寸一致，根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為。3、材料：選用q235鋼；4、配合及連接件：凸模與凸模固定板的配合為h7/n6,裝配可通過2個銷釘定位,6個螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凸模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角,由以上可得凸模固定板的零件圖如圖6-10所示:6.5模架以及其他零部件的選用該模具采

21、用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模送。以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。上模座按gb/t 2855.2-1990規(guī)定，厚度取45mm,墊板厚度取10mm,固定板厚度取30mm,卸料板厚度取16mm,下模座按gb/t 2855.2-1990規(guī)定，厚度取50mm，固定板厚度取33mm。根據(jù)上下模座選取導(dǎo)柱為32h5mm170mm45mm,導(dǎo)套為40h6 mm140 mm48mm。模具閉合高度h 公式（6-7）上模座高度為45mm，墊板高度為10mm，凸模長度為70mm，凹模固定板高度為33mm，下模座高度為50mm，h1指凸模進入凹模的深度，這里取1mm。第7章 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度 公式（7-1）式中 壓力機最大閉合高度； 壓力機最小閉合高度； 墊板厚度。根據(jù)前面初選壓力機ja21160，查模具設(shè)計與制造簡明手冊p49表1-81得： ，將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得200h315.經(jīng)計算該模具閉合高度h=210mm，在200mm315mm內(nèi)，且開式壓力機ja21-160最大裝模高度300mm,大于模具閉合高度210mm ,可以使用。7.2 沖壓設(shè)備的選定通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機j21-160能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如