沖壓模具課程設(shè)計-錐型件落料沖孔級進模設(shè)計

1、實訓沖壓模具設(shè)計題 目： 落料沖孔級進模設(shè)計 院 （系）： 應用科技學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 高級工程師 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2011年 07 月01 日目 錄目 錄- 1 -1 緒 論- 1 -2. 確定零件的基本沖壓工序- 2 -3.擬定沖壓工藝方案- 3 -4.毛坯排樣- 4 -5沖壓力的計算- 6 -5.1沖裁力- 6 -5.2卸料力- 7 -5.3推料力- 7 -5.4頂件力- 7 -5.5總壓力- 7 -5.6沖裁間隙的計算- 7 -5.7刃口尺寸的計算- 8 -5.7凹模的設(shè)計-

2、 9 -5.8沖孔凸模的設(shè)計- 10 -5.9凸凹模的設(shè)計- 11 -5.10凸模固定板的尺寸- 12 -5.11卸料板的尺寸- 13 -6.模具主要零部件的設(shè)計- 14 -6.1模架的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 14 -6.2下模座的選擇設(shè)計- 15 -6.3上模座的選擇設(shè)計- 16 -6.4導柱和導套的選擇設(shè)計- 16 -6.5模柄的選擇設(shè)計- 17 -6.6壓力機的選擇- 17 -7.繪制模具總裝配圖- 18 -8. 沖壓模具裝配工藝- 18 -9.心得與體會- 19 -參考文獻- 19 -全套圖紙，加1 .緒 論 沖裁工藝在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)是一項技術(shù)性和經(jīng)驗性都很強的工作。本

3、次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)大業(yè)機械制造有限公司提供的零件圖紙和加工要求進行了設(shè)計。根據(jù)分析結(jié)果選擇合理的沖壓工藝和合理的模具結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)和選擇合適的零件材料。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用沖孔落料工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定壓力機的型號。再分析對沖壓件加工所需的模具類型，選擇所需設(shè)計的模具類型。本文首先敘述了沖壓模具的發(fā)展狀況，模具在現(xiàn)代工業(yè)中的作用，和在整個國民經(jīng)濟中的地位。說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計的意義，接著是簡單說明了模具設(shè)計的基本概念和模具設(shè)計的一般步驟、模具的分類、模具零件的分類、模具的結(jié)構(gòu)形式、沖壓的基本概念、沖壓工藝基

4、礎(chǔ)理論、塑性力學基礎(chǔ)理論。然后對沖壓件進行工藝分析，完成了工藝方案的確定，對零件排樣圖的設(shè)計，完成了材料利用率的計算。再進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算，為選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。其次對主要零部件的設(shè)計和標準件的選擇，為本次模具零件圖的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。再次根據(jù)模具的使用要求和具體加工條件設(shè)計了模具零件的加工工藝。模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是

5、國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領(lǐng)域中6090的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車

6、行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1

7、000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。2. 確定零件的基本沖壓工序零件為落料沖孔件，其沖壓工序主要包括：毛坯沖孔落料。圖1 零件圖零件的工藝性：相對壁厚比b/s=3.8/8=0.470.6(合適)。3.擬定沖壓工藝方案該零件

8、為落料沖孔件，有以下三種沖裁方案可供選擇：方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔落料復合沖壓。復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。表1-1為各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較模具種類比較項目單工序模級進模復合模無導向有導向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0.26mm可加工復雜零件，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零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料

9、，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向的稍高沖裁簡單的零件時，比復合模低沖裁較復雜零件時，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)結(jié)合表1-1分析知：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，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案三只需一副模具，生產(chǎn)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。方案二也只需一副

10、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三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡單。通過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。4.毛坯排樣 排樣圖在模具設(shè)計中有重要的作用，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式和與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著地影響。 排樣方式的選擇：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

11、。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。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，由于該零件形狀對稱，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?？紤]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。設(shè)計級進模，先要設(shè)計條料排樣圖。工件圖可視為一菱形中間四個孔，直排材料利用率最高。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間

12、隙中損壞模具刃口，降低模具壽命或影響送料工作。 根據(jù)零件形狀，材料的厚度為8mm,查參考文獻1表2.5.2工件之間搭邊值a1=0.6t=4.8mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a=0.7t=5.6mm, 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，小偏差為負值B=（Dmax2a）-0式中 Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a 沖裁件之間的搭邊值； 板料剪裁下的偏差（其值查表4-3）；B=（4525.6）=55.20-0.1(mm)所以條料寬度在55.265mm (表1-2搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值)材料厚度t圓件及r2t圓角矩形邊長l50矩形邊長l50或圓角 r2 工件間a1側(cè)邊a 工

13、件間a側(cè)邊a1工件間a1側(cè)邊a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.92.01.62.01.21.52.02.22.02.2 （表1-3剪裁下的下偏差（mm）條料厚度(mm)條料寬度(mm)50501001002002000.50.50.71.00.51.01.01.031.01.01.01.541.01.01.02.0確定步距A: 送料步距A：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

14、或多個零件。進距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 進距確定的原則是，最小條料寬度要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。送料步距A 58+4.8=62.8mm毛坯排樣的如下圖2所示：圖2 排樣圖5沖壓力的計算5.1沖裁力沖裁力由F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6，F(xiàn)7組成。其中F1，F(xiàn)2為沖2-14孔的力且F1=F2；F3，F(xiàn)4為側(cè)刃切邊力且F3=F4，F(xiàn)5=F6為沖2-8孔的力且F5=F6，F(xiàn)7為切邊落料力。零件材料為304不銹鋼，零件的總周長L約為140mm。F1=F2=ktl 查表 k=

15、1.3 r=520 （查參考文獻2沖壓模具設(shè)計和加工計算手冊）F1=F2=1.3288260=135.848KNF3=F4= ktl=1.3(2.8+38.4)3520=41.776KNF5=F6= ktl=1.31/423 +2.4+(84-30)223520=66.741KNF7= ktl=1.3(302+2.42)3520=65.707N沖裁力F=2 F1+ 2F3+ 2P5+ F7 =2135.848+241.776+266.741+65.707=554.503KN5.2卸料力卸料力FQ=kF=0.02554.503KN=11.09KN(材料為厚料，k取0.02)5.3推料力推料力FQ

16、t=nk1F=10/80.03554.503KN=20.794KN(材料為厚料，k1取0.03)5.4頂件力頂件力FQ2=k2F=0.04554.503KN=22.18KN。5.5總壓力F總=F+FQ+FQt+ FQ2=554.503KN+11.09KN+20.794KN+22.18KN=608.567KN5.6沖裁間隙的計算確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使

17、用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。經(jīng)驗公式；軟材料： t1mm，C=(3%4%)tt=13mm，C=(5%8%)tt=35mm，C=(8%1%)t 硬材料： t1mm，C=(4%5%)tt=13mm，C=(6%8%)tt=38mm，C=(8%13%)t理論確定法：c=( t ) tan=t(1 ) tan=8（1-0.5）tan6=0.425.7刃口尺寸的計算沖裁間的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度。合理間隙數(shù)值也必須靠模具刃口的尺寸及公差來保證正確。確定刃口尺寸及其公差將會直接影響到?jīng)_裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟效果。因此它是設(shè)計沖裁模的主要任務之一。落料時以凹模為基準，配作凸模；沖孔時以凸模

18、為基準，配作凹模沖裁件的制造尺寸公差I(lǐng)T14，模具刃口尺寸的公差I(lǐng)T9，沖裁模初始雙面間隙：Zmin=0.246 Zmax=0.36（根據(jù)參考文獻2查表5-1得）落料模具刃口尺寸的計算：以落料凹模為基準的刃口尺寸計算，落料時間隙取在凸模上。凸模和凹模的制造公差選擇工件尺寸：=25 0-0.3 凹模尺寸：Dd=（D-x ）D工件的尺寸（2mm），X磨損系數(shù)；查參考文獻2表5-1得0.5工件公差（0.3mm），凸模凹模的制造公差（+0.06mm）計算得：Dd= 24.85 0+0.06 凸模尺寸：Dp=（DdZmin）Dd凹模的尺寸（24.85mm），Zmin沖裁模初始雙面間隙最小值（0.246m

19、m）凸凹模的制造公差（-0.04mm）計算得：Dp=24.604 沖孔模具刃口尺寸的計算：以沖孔凸模為基準的刃口尺寸計算，沖孔時間隙取在凹模上。凸模和凹模的制造公差選擇工件內(nèi)孔的尺寸：d=11mm凸模尺寸： d工件的尺寸（18mm）；X磨損系數(shù)，查參考文獻2表5-1得0.5工件公差（0.3mm）；凸模凹模的制造公差（-0.04mm）計算得：= 18.15 0-0.04 凹模尺寸：工件的尺寸 d = 18mm；X磨損系數(shù)，查參考文獻2表5-1得0.5工件公差；0.3mm凸模凹模的制造公差；+0.06mmZmin沖裁模初始雙面間隙最小值（0.246mm）計算得：dd = 17.94 0+0.06綜

20、合以上計算得：落料模具刃口尺寸：凹模尺寸Dd= Dd= 24.85 0+0.06 凸模尺寸 Dp=24.604 沖孔模具刃口尺寸：凸模尺寸= 18.15 0-0.04；凹模尺寸dd = 17.94 0+0.065.7凹模的設(shè)計凹模設(shè)計應考慮的事項是關(guān)于凹模強度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽纾趯嵱蒙鲜呛椭萍叽缫黄饋砜紤]的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。凹模其外形尺寸查參考文獻2可得：凹模厚度 H=60mm;凹模壁厚 c=(1.52)H=(6080)mm;取凹模壁厚c=60mm凹模寬度B=b2c=40602=160(mm);取凹模寬度B=168

21、mm凹模長度L=S12S2=140260=260(mm)取凹模長度L=260mm。凹模整體輪廓尺寸LBH=260mm160mm60mm。凹模如圖3如所示：圖3 凹模5.8沖孔凸模的設(shè)計沖孔凸模其外形尺寸：沖孔凸模固定板的厚度：5mm沖孔凸模高度 H=90mm沖孔凸模如圖4所示:圖4 沖孔凸模5.9凸凹模的設(shè)計凸凹模其外形尺寸：凸凹模固定板的厚度：15mm凸凹模高度 H=90mm凸凹模如圖5所示:圖5 凸凹模5.10凸模固定板的尺寸凸模固定板其外形尺寸：凸模固定板的厚度：50mm凸模寬度 H=160mm凸模固定板的長度：260凸模固定板如圖6所示:圖6 凸模固定板5.11卸料板的尺寸卸料板其外形

22、尺寸：卸料板板的厚度：15mm卸料板寬度 H=160mm卸料板的長度：260卸料板板如圖7所示:圖7 卸料板6.模具主要零部件的設(shè)計6.1模架的結(jié)構(gòu)設(shè)計模架是上模座、下模座、導柱、和導套的組合體。根據(jù)模架導向用的導柱和導套間的配合性質(zhì)，模架可分為滾動導向模架和滑動到相愛那個模架兩大類。選擇模架結(jié)構(gòu)要根據(jù)共建的受力變形特點配件的定位和出件的方式、材料送進方向、導柱的受力狀態(tài)，以及操作是否方便等方面進行綜合考慮。選擇模架尺寸時耀從凹模的輪廓尺寸來考慮，一般在長度及寬度上模架都應比凹模大4060mm，模架的厚度一般等于凹模后的的11.5倍選擇模架時還要注意模架和壓力機的安裝關(guān)系，在模架與壓力機工作臺

23、的關(guān)系中，模座的狂度應比壓力機功能工作臺孔的孔徑每邊約大4050mm。另外，沖壓模具的閉合高度應大于壓力機的最小裝模高度，小于壓力機的最大裝模高度等?？紤]到以上的要求以及制件的精度、壓力機的最大裝模高度、滑塊行程確定模具閉合高度為320mm，由此選擇對角導柱的模架。對角模架的定位相對于其他幾種模架的更加準確。由于所加工的零件的尺寸過大不能選擇標準模架。根據(jù)模具架的結(jié)構(gòu)的設(shè)計標準進行設(shè)計上模座，下模座以及其他標準件得選擇。6.2下模座的選擇設(shè)計模座的設(shè)計時一般都按標準（GB/T2851.31990、GB/T2855.51990、GB/T2851.61990）選用模架或模座。根據(jù)參考文獻2，模架的

24、設(shè)計的參數(shù)下模座參數(shù)如下：主參數(shù)為：B=310，L=385，h=60下模座具體結(jié)構(gòu)如圖8所示：圖8 下模座6.3上模座的選擇設(shè)計根據(jù)模架的設(shè)計參數(shù)和下模座的設(shè)計參數(shù)上模座參數(shù)如下：主參數(shù)為：B=310，L=385，h=50下模座具體結(jié)構(gòu)如圖9所示：圖9 上模座6.4導柱和導套的選擇設(shè)計（1）導柱的選擇設(shè)計根據(jù)參考文獻2，模具閉合高度、滑塊行程上下模座的參數(shù)得標準號為：BG/T 2861.1-1990主參數(shù)為：d=55mm L=210mm（2）導套的選擇設(shè)計根據(jù)參考文獻2，導柱的參數(shù)得導套的主要參數(shù)為：d=55 mm，L=90mm6.5模柄的選擇設(shè)計根據(jù)參考文獻2，壓力機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和上模座厚度和

25、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇模柄標準號為：JB/T7646.1-1994主參數(shù)為： d=80，D=90，D1=71，H=1106.6壓力機的選擇 在冷沖壓生產(chǎn)中，沖壓設(shè)備的選擇是一項非常重要的工作，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和合理使用，同時也關(guān)系到?jīng)_壓工藝是否能順利進行和模具的壽命、產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及成本的高低等一系列問題。 選擇設(shè)備，首先要清楚地了解被加工產(chǎn)品的特點（包括所采用的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀及尺寸、精度要求、工序的分配、成品取件方法、廢料處理等）和各類沖壓設(shè)備的特點（包括壓力及功率的大小，具備哪些輔助裝置及功能，行程、速度大小，精度、裝?？臻g大小，操作空間大小等)，然后，進

26、行最適合兩者特點的組合。也就是說，使所選用設(shè)備的性能與產(chǎn)品的加工對設(shè)備性能的要求相適應，盡量不造成欠缺或浪費。最后，確定出設(shè)備的類型及其規(guī)格。 閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。 雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。由于采用了一般沖壓，故可選用開始固定臺式壓力機，由于前計算的沖壓力要求，初選J21-160型壓力機，該壓力機的工作臺尺寸為710710，閉合最大高度為450mm，滿足零件模具尺寸要求，據(jù)此選定了J21-160型壓力機。（參考文獻2）7.繪制模具總裝配圖落料沖孔件的級進模總裝配圖見CAD圖。8. 沖壓模具裝配工藝沖壓模具裝配工序卡片工號工序工藝說明1凸、凹模凸凹模預配1、裝配前仔細檢查各凸模、凹模、凸凹模的形狀及尺寸，是否符合圖紙要求和尺寸精度，形狀；2、將凸模分別于相應的凹?？着浜希瑱z查間隙是否加工均勻，不合適者應重新修磨或更換。2凸模裝配以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板的孔中，并擠緊牢固。3裝配下模1、在下模座1上畫中心線，按中心線