冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造課程設(shè)計(jì)說明書 沖孔落料連續(xù)模

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 題目名稱： 沖孔落料連續(xù)模 班 級：2008級 機(jī)制 專業(yè) 機(jī)制 三班姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 評定成績：教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 目錄冷沖壓的概述 2 沖壓工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用 2模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3一、零件設(shè)計(jì)總圖3二、沖壓件的工藝分析4四、沖裁工藝方案5五、排樣8六、計(jì)算沖壓力10 七、確定模具壓力中心10八、計(jì)算凸凹模刃口尺寸12九，凸模和凹模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算13十、磨具其他裝置的設(shè)計(jì)15十一、模架的選擇16十二、壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算17十三、裝配圖17十四、結(jié)論17十五、參考文獻(xiàn)18。冷沖壓

2、的概述：冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的零件加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一。在冷沖壓加工中，冷沖模就是沖壓加工所用的工藝設(shè)備，沒有先進(jìn)的冷沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。冷沖壓工序的分類：由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其沖壓方法可分為分離工序和變形工序兩大類。冷沖壓可分為5個(gè)基本工序：沖裁 使板料實(shí)現(xiàn)分離的沖壓工序。彎曲 將金屬材料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。拉伸 將平面板料變成各種開口空心件，或者把空心件的尺寸作進(jìn)一步改變的沖壓工序。成形

3、用各種步同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序。立體壓制 將金屬材料體積重新分布的沖壓工序。 沖壓工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用冷沖壓工藝與其他加工方法相比，有以下特點(diǎn)：用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜，用其他加工方法難以加工的工件。冷沖壓的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。材料利用率高，工件質(zhì)量輕，剛性好，強(qiáng)度高，沖壓過程耗能少，因此工件成本較低。操作簡單，勞動強(qiáng)度低，易于實(shí)現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高。冷沖壓加工中所需的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長，成本較高，因此多用于成批，大量生產(chǎn)。由于冷沖壓有許多突出優(yōu)點(diǎn)，因此在各個(gè)行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1. 熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)資料及

4、文獻(xiàn)。2. 對沖裁件進(jìn)行工藝性分析。3. 確定合理的沖裁的工藝方案。4. 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。5. 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，主要包括：1) 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算：選擇排樣方法，確定搭邊值，計(jì)算送料步距與條料寬度，計(jì)算材料利用率，畫出排樣圓等。2) 計(jì)算沖壓力：包括沖裁力，卸料力，推件力或頂件力。3) 計(jì)算模具的壓力中心。4) 計(jì)算凸凹模工作部分尺寸并確定其制造公差。5) 彈性元件的選用。6選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸。7繪制裝配圖與零件圖。8編寫設(shè)計(jì)說明書。一 零件設(shè)計(jì)總圖零件名稱圖號16材料h62厚度0.5mm 生產(chǎn)批量大批量二 沖壓件的工藝分析 該零件形狀簡單，沖孔是圓，落料周邊都是直線

5、組成。由表2.3、表2.5查出，沖裁件內(nèi)外形成能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為it11。將以上精度與工件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該工件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也都能滿足沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料連續(xù)沖裁模進(jìn)行加工。三 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：方案一：單工序模生產(chǎn)，先沖孔，后落料;方案二：復(fù)合模生產(chǎn)，沖孔落料復(fù)合沖壓；方案三：連續(xù)模生產(chǎn)，沖孔落料連續(xù)沖壓。各模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及比較如下表：模具種類比較項(xiàng)目單工序模復(fù)合模連續(xù)模沖壓精度一般較低中、高級精度中、高級精度制件最大尺寸與材料厚度一般不受限制一般應(yīng)在

6、300mm以下常在200mm以下，料厚在0.12.0mm之間生產(chǎn)效率低較高高制造復(fù)雜性和價(jià)格結(jié)構(gòu)簡單，制造簡單，價(jià)格低結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，價(jià)格高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，價(jià)格與工位數(shù)成比例上升適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(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)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合相關(guān)方面分析：方案一模具簡單，但不能滿足制件的精度要求。方案二能滿足制件的精度要求，但復(fù)合模必須用到凸凹模，但凸凹模有最小壁厚要求，材料厚度為0.5mm，則最小壁厚為3.0mm。故不能使用復(fù)合模。（冷沖模設(shè)計(jì)）方案三能滿足精度要求，且生產(chǎn)率高，操作方便。綜合對上述三種方案的分

7、析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。四 模具的基本結(jié)構(gòu)4.1模具的類型選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為連續(xù)模。連續(xù)模的結(jié)構(gòu)組成單元功能主要零件工作單元沖壓加工凸模、凹模輔助單元卸料卸料板、卸料螺釘、彈簧定位x擋料銷、側(cè)刃y導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置z浮頂銷等精定位導(dǎo)正銷導(dǎo)向外導(dǎo)向模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套內(nèi)導(dǎo)向小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套固定凸模固定板、上下模座、模柄、螺釘、銷釘4.2條料（工件）送進(jìn)與定位方式條料送進(jìn)方式采用手動送料，在模具設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意操作安全問題。條料在x方向的定位是采用擋料銷定位，y方向采用分離式的導(dǎo)料板。沖裁件的精定位采用導(dǎo)正銷。導(dǎo)料板一般沿條料送進(jìn)方向安裝在凹模形孔的

8、兩側(cè)，對條料進(jìn)行導(dǎo)向。該模架采用平直式，平直式多用于低速、手工送料，且為平面沖裁的連續(xù)模。如下圖所示：4.3卸料裝置因采用級進(jìn)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。有剛性卸料和彈性卸料兩種方式，彈性卸料則是卸料板、卸料螺釘和彈性元件構(gòu)成卸料裝置。在凸模抬起過程中，通過彈性元件的回彈力將條料從凸模上脫離的一種卸料方式。在多工位連續(xù)模中，多使用彈性卸料裝置。4.4導(dǎo)向方式一般采用安裝在模架上的導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。連續(xù)模上的卸料板需對凸模進(jìn)行設(shè)計(jì)導(dǎo)向時(shí)，需增加小導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。4.5模具的正裝關(guān)系對于連續(xù)模而言，其沖裁工序一般只采用正裝方式，否則由于廢料排除不便，導(dǎo)致無法完成連續(xù)沖壓成形。正裝是指凸模裝于

9、上模，凹模裝于下模。4.6模架類型及精度選擇對角導(dǎo)柱模架，這種模架在凹模面積的對角中心線上裝有前、后導(dǎo)柱，其有效區(qū)在毛坯進(jìn)給方向的導(dǎo)套間。受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動平穩(wěn)。適用于縱向或橫向送料，使用面寬，常用于連續(xù)模或復(fù)合模。其凹模周界范圍為63mm x50mm至500mm x 500mm。這種模架的導(dǎo)向精度較高。對于中小型模具都是通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的。本模具采用壓入式模柄。五 排樣1送料步距 a條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距。每一個(gè)步距可以沖出一個(gè)零件，也可以沖出幾個(gè)零件，送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對應(yīng)沖裁間的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離。每次只沖一個(gè)零件的步距a的計(jì)算公式為： a =

10、 d + a式中 d 平行于送料方向的沖裁件寬度 a 沖裁件之間的搭邊值 步距 a 6 + 1.5 7.5 mm 條料寬度 b條料是由板料裁剪下料而得，為了保證送料順利，裁剪時(shí)的公差帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值（- ）條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而又無側(cè)壓裝置時(shí)，在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差。條料寬度b的計(jì)算應(yīng)保證在這二種誤差的影響下，仍然保證在沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定的搭邊值a。 條料寬b（ d + 2a1 + z ）式中d沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸；a1沖裁件與條料側(cè)邊的搭邊；板料剪裁時(shí)的下偏差。z -條料于導(dǎo)料間的間隙查表2.8跟2.9可以得a=1.5mm

11、z=0.1 b =（ 48 + 2 1.5 + 0.1 ）= 51.1 mm 采用無廢料的排樣方案。側(cè)刃最小搭邊a=3mm。計(jì)算沖壓件毛坯面積：條料寬度：48mm進(jìn)距：h=（6+3）=9mm：一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：六、計(jì)算沖壓力 該模具采用彈性卸料和下出料方式。 1，沖孔力查表7.1得到h62的412mpa 根據(jù)2.9式，沖孔力： 2、落料力： 3、根據(jù)式2.12，沖孔部分及切斷部分的卸料力： 查表2.10， 4、根據(jù)式2.13，沖孔部分推件力： 查表2.10，得 5、落料部分推件力： 則總沖壓工藝力為： 七 確定模具壓力中心沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心必須通過模柄軸線

12、而和壓力機(jī)滑塊的中心線重合。否則滑塊就會受到偏心載荷而導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具的不正常摩擦，降低模具壽命甚至磨損模具。壓力中心的計(jì)算是通過空間平行力及合力的作用線的求解方法。沖裁輪廓周長/mm個(gè)凸模壓力中心坐標(biāo)x(mm)y（mm）=307.5=42219=6426=2131.53=3216=2110.56=12.562.53=12.567.53=12.5634.56=12.5639.56由2.7式得，壓力中心到x軸的距離為： 由2.8式得，壓力中心到y(tǒng)軸的距離為：八、計(jì)算凸凹模刃口尺寸 1、計(jì)算沖孔凸凹模刃口尺寸查表2.12得間隙值=0.04mm =0.06mm查表2.14得凸凹模制造公差mm，mm

13、。校核：-=0.02mm +=0.06mm 為保證新沖模的間隙小于最大合理間隙（），凸模和凹模制造公差必須保證 否則，取：mm mm 對零件圖中未注公差的尺寸，按it14級查表7.14，其極限偏差為：。 查表2.17得磨損系數(shù)x=0.5，查表7.14制造公差。 根據(jù)表3.16得： 凸模尺寸 凹模尺寸mm2、計(jì)算落料凸凹模刃口尺寸對外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸，凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下。當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸增大的為a類尺寸，刃口部分尺寸基本不變的為c類尺寸。對零件圖中未注公差的尺寸，查表7.14，其極偏差為：，。將零件圖中的各尺寸進(jìn)行分類： a類

14、尺寸：，mm。c類尺寸：，mm。查表2.17得因數(shù)x為：由于都所以因數(shù)x=0.75。凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 九，凸模和凹模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸計(jì)算的原則落料時(shí)，落料件的尺寸由凹模決定，因此應(yīng)以落料凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。沖孔的尺寸是由凸模決定的，因此應(yīng)以沖孔凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。凸模和凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律。凹模磨損后會增大落料件的尺寸，凸模磨損后會減少沖孔件的尺寸，為了提高模具壽命，在制造新模具時(shí)應(yīng)把凹模尺寸做得趨向于落料件的最小極限尺寸，把凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。凸模和凹模之間應(yīng)該有合力間隙。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設(shè)計(jì)圖凸模和凹模尺寸時(shí)取初始間隙的最小值zmin.凸模和凹模

15、的制造公差，應(yīng)于沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。尺寸計(jì)算時(shí)要考慮模具的制造特點(diǎn)：一種是分別加工法，另一種是單配加工法。1、凹模的設(shè)計(jì) 凹模厚度，按式2.38，其中b=45mm,k按表2.21查得，k=0.40 h=kb=0.445=18mm 凹模壁厚c=1.5h=27mm凹模刃口形狀的選擇，凹模刃口有兩種基本形狀：一種是直壁式，一種直斜壁式。直壁式強(qiáng)度好，刃磨后尺寸不增大，沖件精度高，但沖裁是磨損大，工件易在型空內(nèi)聚集，嚴(yán)重時(shí)會讓凹模脹裂，不如斜壁式鋒利。每次刃磨磨量大。為避免工件在型空內(nèi)聚集，考慮到本例生產(chǎn)量較大凹模刃口形狀應(yīng)選擇直壁式的。3、沖孔凸模的設(shè)計(jì) 沖孔凸模材料選用t10a鋼制造，淬火硬度

16、為hrc5860， 凸模的長度l：由表7.40得，選用圓凸模a ii 4.1540 （cb2863.1-81. t10a ） l=40mm 凸模強(qiáng)度與剛度的校核： 強(qiáng)度校核：根據(jù)式2.26 ，強(qiáng)度滿足要求。 剛度校核：根據(jù)式2.32 ，剛度滿足要求。十、磨具其他裝置的設(shè)計(jì) 1、凸模固定板的厚度應(yīng)取其凸模設(shè)計(jì)長度l的40%，故凸模固定板厚度為20mm,凸模和一般鋼質(zhì)的凹模鑲塊與固定板選用h7/m6配合。 2、卸料板的確定：材料q235鋼，長和寬的尺寸和凸模固定板的尺寸相同，根據(jù)表2.26，選擇厚度h=6mm. 3、墊板：一般沖裁模使用的墊板，厚度可在412mm內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)選用，外形尺寸應(yīng)與凸模固定板

17、相同。選取厚度h=6.2mm。 4、凸模、凸模固定板、墊板、上模座用圓柱銷和內(nèi)六角圓柱頭螺釘來連接的，凹模與凹模座也是用圓柱銷和內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接 圓柱銷的數(shù)量為4根，其尺寸為gb119-86a6x50。與上下模座、墊板、凹模、凸模固定板的配合為h7/m6的過渡配合。 內(nèi)六角圓柱頭螺釘數(shù)量6個(gè)，其尺寸為：gb70-85m6。5、擋料銷擋料銷分為固定擋料銷、活動擋料銷、始用擋料銷。這里采用圓形固定擋料銷，安裝在凹模上，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模較近會削弱凹模強(qiáng)度。根據(jù)jb/t7649.10-1994,選擇d=6, =3。6、導(dǎo)料板根據(jù)模具工程大典p1130選擇導(dǎo)料板125x40x4 jb

18、/t 7648.5 和160x40x4 jb/t 7648.5材料：45鋼，調(diào)質(zhì)2832hrc技術(shù)條件：按jb/t 7653 1994 的規(guī)定。7、導(dǎo)正銷導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)主要有四種，（見冷沖模設(shè)計(jì)p104），導(dǎo)正銷是根據(jù)孔的尺寸選用的。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入和定位兩部分組成。導(dǎo)入部分一般用圓弧或圓錐過渡，定位部分為圓柱面。為保證導(dǎo)正銷能順利地插入孔中，應(yīng)保持導(dǎo)正銷直徑與孔之間有一定的間隙。導(dǎo)正銷的直徑按基孔制間隙配合h9，但考慮到?jīng)_孔后彈性變形收縮，因此導(dǎo)正銷的基本尺寸應(yīng)比沖孔凸模直徑小。這里沖孔凸模的孔徑為6mm，選擇c型，這種結(jié)構(gòu)裝拆方便，模具刃磨后導(dǎo)正銷長度仍能適應(yīng)導(dǎo)正需要。連續(xù)模采用擋料銷初定位，用導(dǎo)正銷精定位時(shí)，擋料銷的安裝位置應(yīng)保證導(dǎo)正銷在導(dǎo)正條料的過程中有移動的余地。有兩種方式對導(dǎo)正銷進(jìn)行定位：這里按第一種方式進(jìn)行定位：(見冷沖模設(shè)計(jì)p105圖4-57)=7.5-14/2+6/2+0.1=3.6mm式中 a送料步距；d落料凸模直徑； 擋料銷