沖孔落料件冷沖模具設計《張劍雄》

1、沖孔落料件冷沖模具設計張劍雄目錄摘要I引 言 II1. 沖壓件工藝性分析2. 沖壓工藝方案的確定2.1 工序性質的確定2.2 工序數(shù)量的確定2.3 工序順序的安排2.4 工序定位基準和定位方式的選擇3. 主要設計計算3.1 排樣方案的確定及計算3.2 沖壓力的計算3.3 壓力中心的確定及相關計算3.4 工件零件刃口的計算3.5 卸料橡膠的設計4. 模具總體設計4.1 模具類型的選擇4.2 卸料，出件方式的選擇4.3 定位導向方式選擇5. 主要零部件設計5.1 落料凸模的設計5.2 沖孔凸模的設計5.3 凹模的設計6沖壓模具零件加工工藝的編制9.1凹模加工工藝過程 9.2凸模加工工藝過程9.3

2、卸料板加工工藝過程9.4凸模固定板加工工藝過程9.5 上模座加工工藝過程 9.6 下模座加工工藝過程9.7導料板加工工藝過程7. 模具總裝圖及設備的選定7.1模具的總裝圖7.2設備的選定8. 工作零件的加工工藝9. 模具的裝配主要參考文獻設計小結摘要關鍵詞：引言1. 沖壓件工藝性分析r/ 丿 1:此工件只有沖孔和落料兩個工序。材料為紫銅，具有良好的沖壓性能， 適合沖裁。工件結果簡單，有2個直徑26mm的孔；孔與孔，孔與邊 緣之間的距離滿足要求，工件的尺寸全部為自由公差，可看著IT14級，尺寸精度底，普通沖裁就能滿足要求2. 沖壓工藝方案的確定1 工序性質的確定工序性質是指沖壓件所需的工序種類。

3、 如分離工序中的沖孔、 落料、 切邊，成形工序中的彎曲、翻邊、拉深等。工序性質的確定主要取決 于沖壓件的結構形狀、 尺寸精度， 同時需考慮工件的變形性質和具體 的生產條件。在一般情況下， 可以從工件圖上直觀地確定出沖壓工序的性質。 如 平板狀零件的沖壓加工，通常采用沖孔、落料等沖裁工序。彎曲件的 沖壓加工，常采用落料、 彎曲工序。拉深件的沖壓加工， 常采用落料、 拉深、切邊等工序。在該題目給的條件和情況下， 通過對工件圖的初步觀察， 該工件是 落料沖孔就可以完成圖樣的要求， 初步確定工件是通過落料和沖孔工 序得到的最后效果。2 工序數(shù)量的確定工序數(shù)量是指沖壓件加工整個過程中所需要的工序數(shù)目 （

4、包括輔助工序數(shù)目）的總和。沖壓工序的數(shù)量主要根據(jù)工件幾何形狀的復雜程度、尺寸精度和材料性質確定，在具體情況下還應考慮生產批量、實際制造模具的能力、沖壓設備條件以及工藝穩(wěn)定性等多種因素的影 響。在保證沖壓件質量的前提下，為提高經濟效益和生產效率，工序 數(shù)量應盡可能少些。工序數(shù)量的確定，應遵循以下原則：（ 1）. 沖裁形狀簡單的工件，采用單工序模具完成。沖裁形狀 復雜的工件， 由于模具的結構或強度受到限制， 其內外輪廓應分成幾 部分沖裁，需采用多道沖壓工序。必要時，可選用連續(xù)模。對于平面 度要求較高的工件，可在沖裁工序后再增加一道校平工序。（ 2）. 彎曲件的工序數(shù)量主要取決于其結構形狀的復雜程度

5、， 根據(jù)彎曲角的數(shù)目、 相對位置和彎曲方向而定。 當彎曲件的彎曲半徑 小于允許值時，則在彎曲后增加一道整形工序。（ 3）. 拉深件的工序數(shù)量與材料性質、拉深高度、拉深階梯數(shù) 以及拉深直徑、材料厚度等條件有關，需經拉深工藝計算才能確定。當拉深件圓角半徑較小或尺寸精度要求較高時， 則需在拉深后增 加一道整形工序。（4）. 當工件的斷面質量和尺寸精度要求較高時，可以考慮在 沖裁工序后再增加修整工序或者直接采用精密沖裁工序。（ 5）. 工序數(shù)量的確定還應符合企業(yè)現(xiàn)有制模能力和沖壓設備 的狀況。制模能力應能保證模具加工、裝配精度相應提高的要求。否 則只能增加工序數(shù)目。（ 6）. 為了提高沖壓工藝的穩(wěn)定性

6、有時需要增加工序數(shù)目，以 保證沖壓件的質量。 例如彎曲件的附加定位工藝孔沖制、 成形工藝中 的增加變形減輕孔沖裁以轉移變形區(qū)等等。由圖紙給的外形和尺寸可以看出， 該工件包含兩個工序： 落料和 沖孔，而外形尺寸并不的高精度要求， 固雖然可以用單工序模完成要 求，三考慮到大批量生產、 成本和效率問題，還是可以用復合模一次 完成兩道工序3 工序順序的安排工序順序是指沖壓加工過程中各道工序進行的先后次序。沖壓工序 的順序應根據(jù)工件的形狀、 尺寸精度要求、 工序的性質以及材料變形 的規(guī)律進行安排。一般遵循以下原則：（1）. 對于帶孔或有缺口的沖壓件，選用單工序模時，通常先 落料再沖孔或缺口。選用連續(xù)模時

7、，則落料安排為最后工序。（2）. 如果工件上存在位置靠近、大小不一的兩個孔，則應先 沖大孔后沖小孔，以免大孔沖裁時的材料變形引起小孔的形變（3）. 對于帶孔的彎曲件，在一般情況下，可以先沖孔后彎曲， 以簡化模具結構。 當孔位于彎曲變形區(qū)或接近變形區(qū)， 以及孔與基準 面有較要求時，則應先彎曲后沖孔。（ 4）. 對于帶孔的拉深件，一般先拉深后沖孔。當孔的位置在 工件底部、且孔的尺寸精度要求不高時，可以先沖孔再拉深。（ 5）. 多角彎曲件應從材料變形影響和彎曲時材料的偏移趨勢 安排彎曲的順序，一般應先彎外角后彎內角。（6）. 對于復雜的旋轉體拉深件，一般先拉深大尺寸的外形， 后拉深小尺寸的內形。 對

8、于復雜的非旋轉體拉深尺寸的應先拉深小尺 寸的內形，后拉深大尺寸的外部形狀。（ 7）. 整形工序、校平工序、切邊工序，應安排在基本成形以 后。而給出的工件只有落料和沖孔， 按一般思路可以下次先沖孔然后 再落料，但要保證外觀和孔的配對防止孔沖完后可能落料時對充好的 孔造成輕微的變形，多以復合模沖壓時，我們先考慮落料再沖孔。4 工序定位基準和定位方式的選擇在進行沖壓工藝設計時，必須考慮各種沖壓工序的定位問題。所 謂工序的定位，就是使胚料或工序件在各自工序的模具中占有確定的 位置。合理的定位可以保障沖壓的順利進行和完成尺寸精度， 也對穩(wěn) 定的沖壓工藝過程，安全生產有直接的影響。該工件包括落料 沖孔 兩

9、個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產。方案二：落料沖孔復合沖壓。采用復合模生產。 方案三：沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產。 方案一模具結構簡單， 但需要兩道工序兩套模具， 成本高而生產效率 低，難以滿足大批量生產要求。方案二只需一套模具， 工作精度及生產效率都比較高， 但制造難度大， 并且沖壓成品件留在模具上， 清理模具上的物料影響沖壓速度， 操作 不方便。方案三也只需要一副模具，生產效率高，操作方便，設計簡單，由于 工件精度要求不高，完全能滿足工件技術要求。所以經過比較，采用方案三最為合適。3. 主要設計計算（ 1）排樣方式的確定以及計算 設計級進模

10、，先要設計條料排樣圖。工件圖可視為一矩形中間 兩個孔，直排材料利用率最高。如圖一所示的排樣方法，可減少廢料。第一次沖裁使用活動擋料銷， 然后第二次可用固定擋料銷。搭邊值取mm,壁厚取mm,條料寬度為 mm,步距為mm，一個步 距的材料利用率為(2) 沖壓力的計算該模具采用級進模，選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關計算見表1根據(jù)計算結果，沖壓設備擬選擇。表一條料及沖壓力的相關計算項目分類項目公式結果備注排樣沖裁件面積AA=40 20+ 102-2421013.5 mm2條料寬度BB=60+2 1.5+0.564mma =1mm,a1=1.5mm步距SS=20+121mm一個步距的材料利用率nA1

11、00% = 1013.5BS64 21100%76%沖壓力沖裁力FF=KLt b = 1.3 92.56 1 16019252NL=92.56m m卸料力FxFx=Kx F=0.0419252770N查表得Kx =0.04推件力Ft阡二n Kt F=8 0.06 192529241Nn取8沖壓工藝總力Fz 二F+Fx+Ft29263彈性卸料Fz=19252+770+9241N下出件(3)壓力中心的確定及相關計算畫出凹模型口圖如下；通過軟件得出壓力中心點()(4) 工作零件刃口尺寸計算在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件 的加工方法及模具裝配方法。結合該模具的特點，工作零件的形

12、狀相 對較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模，凹模，凸模固定 板，卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝 配簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算，具體計算見表二所示。表二 工作零件刃口尺寸的計算尺寸及分類尺寸轉換計算公式結果備注R A =9.91查表得沖裁雙面落料R1R10 00.36Ra(RnaA(X ) 00.0080間隙0Rt(Ra0ZmU2)tRt =9.885Zmax=0.07 mm00.012Zmin=0.05dt(d nax0X )TdT=8.1800.008mm沖孔8o 0.368 0dA(dTAZmin/2)0dA=8.20500.0

13、12磨損系數(shù)X=0.5，模具按IT14級制孔心距4040 0.62LaL/8La =400.155造。校核滿足AT(Zmax Z min )(5) 卸料橡膠的設計卸料橡膠的設計計算見 表三。選用的4快橡膠板的厚度無比一致，不然會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具的正常工作。表三卸料橡膠的設計計算項目公式結果備注卸料板工作行程h工hxh1 th24 mmh1為凸模具凹進卸料板的高橡膠工作行程H工H工hxh修9 mm橡膠自由高度H自由H自由4H工36 mm度1mm , h2為凸模沖裁后進 入凹模的深度 2mm , h修為凸 模修磨量取5mm,取H工為H自由的25% ,選用4個圓筒 形橡膠橡膠的

14、預壓縮量H預H預15% H自由5.4 mm每個橡膠承受的載荷FiFiF卸 / 4192.5N橡膠的外徑DD (d2 1.27( Fi/p)46 mm校核橡膠自由高度H自由0.5 H自由 /D 1.5滿足要求橡膠的安裝咼度H安H安H自由H預30.6 mm4. 模具總體設計(1) 模具類型的選擇沖裁模主要分為單工序模，復合模和級進模。在沖裁件的工藝 性分析我采用了第3種沖裁方案，即沖孔一落料級進沖壓，級進沖裁 模。由于級進模工位數(shù)多，因而級進模沖制零件，必須解決條料或帶 料的準確定位問題，才有可能保證沖壓的質量。通過對模具總體結構 的構思，來確定沖裁的卸料，出料形式。(2) 卸料，出件方式的選擇根

15、據(jù)沖件材料的性質，工件的尺寸和形狀特點確定卸料和出料 的結構類型。而在確定卸料，出料的形式時一般要考慮到3個方面的 問題：（1）沖件料厚在 1.5mm 以下時選用彈壓卸料形式（2）沖件要求平整時應選用彈壓卸料和頂料的形式（3）多工位級進模沖裁時宜選用彈壓卸料形式 該零件結構簡單，大量生產，沖孔落料工序 ，材料厚度在 1.5mm 。應對送料方式采用自動送料，彈壓卸料方式。（3）定位導向方式選擇 多工位精密級進模設計時，常將導正銷與側刃配合使用，側刃 作定距和初定位，導正銷作精定位。此時側刃長度應比步距大 0.05 0.1m m,以便導正銷導入導正孔時使條料略向后退。當采用自動送 料機構送料時，可

16、不用側刃，條料的準確定位由導正銷來實現(xiàn)。選擇堅固件及定位零件：（1）螺釘規(guī)格的選用：根據(jù)查表,由凹模板厚度可選用 M12, 根據(jù)實際要求，查表可選用 GB 70-85M12X70，需要4個。（2）銷釘規(guī)格選用：銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小 一個規(guī)格,因此根據(jù)標準選用（3）導正銷：使用導正銷的目的是消除送料時用擋料銷和導料板等定位零件作粗定位時的誤差,保證沖件在不同工位上沖出的內形與外形之間的相對位置公差要求。導正銷主要用于級進模,也可用于單工序模。導正銷通過常設在落料凸模上,與擋料銷配合使用,因此,我們采用導正銷,其中采用用于導正d=12-20mm的孔，安裝配合為H7/n6。5. 主要

17、零部件設計(1)主要零件的結構設計a落料凸模結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切 割機床加工，2個M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 H6/m5。 總 長 L 可按公式 計算：L = h工 hi t h2+h =14.4+14+1+20.6=50mm落料凸模結構如下圖所示15155b.沖孔凸模因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，加工簡單，便于裝備與更換。沖孔凸模結凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模具在模架上的位置時。要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄范圍內。其輪廓尺寸可按公式計算：凹模厚

18、度H=kb=0.3x60=18，為了方便橡膠安裝，取 H=25凹模壁厚 c=（ 1.5-2）H=27-36m，取 c=40凹模寬度 B=b+2c=60+2x40=140 取 B=150凹模長度 L取130mm （送料方向）凹模輪廓尺寸為130 150 25mm，凹模結構如圖所示凹模（2）定位零件的設計落料凸模下部設置兩個導正銷，借用工件直徑8mm的的兩個孔 作為導正孔。導正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導正銷導正部 分與導正孔采用H7/r6配合。（3）導料板的設計導料板內側與條料接觸，外側與凹模齊平，導料板與條料之間間隙取1mm，這樣就可確定了導料板的寬度，導料板厚度取 4mm，采 用4

19、5鋼制作，熱處理硬度為40-45HRC,用螺釘固定在凹模上。導料 板上有活動擋料銷凹槽。（4）卸料板部件設計a. 卸料板的設計卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為8mm。采用45鋼制造，淬火硬度為40-45HRC。b. 卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設置4個螺釘，公稱直徑為8mm,螺紋部分為M6 4。（5）模架及其他零部件設計該模具采用對角式導柱模架，導柱分別為 28 100，導套分別為 28 42x95。上模座厚度取40mm，上墊板厚度取10mm，固定板厚度取15mm，下模座厚度取45mm，那么該模具的閉合高度：H 閉=H 上模 H 墊 L H H 下模 h? =40+10+50+25+45

20、-2=168mm式中：h2為凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mmL凸模長度，L=50mmH凹模厚度，H=25mm可見該模具閉合高度小于所選壓力機 J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。6沖壓模具零件加工工藝的編制表6-1凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成 135mmx 110mm x 30mm2熱處理退火3銑銑六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線6鉗工加工好凸模，配作沖孔凹模達要求7銑銑漏料孔達要求銑床8鉗工鉆鉸 6X© 1 000'015

21、,鉆攻 4XM12鉆床9熱處理淬火回火保證HRC606210平磨磨厚度及基面達到要求平面磨床11線切割按圖切割各型孔，留0.0050.01單邊研量線切割機床12鉗工研光各型孔達要求13檢驗6.2凸模加工工藝過程 如表6-2-1,6-2-2,6-2-3所示表6-2-1落料凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成 110mmX100mmX35mm2熱處理退火3銑銑六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸6鉗工加工好凹模，配作落料凸模達要求7鉗工鉆© 10.5,© 12.5 鉆鉸

22、© 7.5 00.015,鉆鉸© 9。0.015鉆床8熱處理淬火回火保證HRC60649鉗工磨各配合面達要求10檢驗表6-2-2沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料備料© 12mmX105mm2熱處理退火3車外圓車外圓達配合尺寸車床4車工作尺寸車工作尺寸達要求車床5倒角倒角達要求車床6鉗工拋光達表面要求7熱處理淬火回火保證HRC58628鉗工磨平上下表面達要求9檢驗說明:凸模© 6.65 00.05, © 5.313 0o.o38 都按表 9-2-2 加工.表6-2-3沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料備料 3

23、5mmX20mmX105mm2熱處理退火3線切割按圖切割外形，留0.0050.01單邊研量線切割機床4銑銑工作尺寸留0.01銑床5鉗工倒角達要求6鉗工拋光達表面要求7熱處理淬火回火保證HRC58628鉗工磨平上下表面達要求9檢驗說明：余下三個沖孔凸模按表9-2-3同理加工6.3卸料板加工工藝過程如表6-3所示表6-3卸料板加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成 205mmX165mmX48mm2熱處理退火3銑銑六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔，保證雙面間隙

24、0.5mm線切割機床7鉗工鉆鉸2X © 1OoO.O15,鉆沉孔鉆床8平磨磨厚度及基面見光平面磨床9鉗工研光各型孔達要求10檢驗6.4凸模固定板加工工藝過程如表6-4所示表6-4凸模固定板加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成 205mmX165mmX35mm2熱處理退火3銑銑六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔，保證配合尺寸線切割機床7鉗工鉆鉸 2X © 1OoO.O15,鉆攻 4XM12鉆床8鉗工鉚接處倒角9平磨磨厚度及基面見光平面磨床1

25、0鉗工研光各型孔達要求11檢驗6.5上模座加工工藝過程如表6-5所示表6-5上模座加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料取標準上模座2熱處理退火4平磨平磨上下平面達要求平面磨床5鉗工劃螺孔，銷孔位置劃模柄孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔，保證配合尺寸線切割機床7鉗工鉆鉸2X © 1 000.015,鉆攻4XM12配鉆模柄防轉孔鉆床8鉗工研光各型孔達要求9檢驗6.6下模座加工工藝過程如表6-6所示表6-6下模座加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料取標準上模座2熱處理退火4平磨平磨上下平面達要求平面磨床5鉗工劃螺孔，銷孔位置劃模柄孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔線切割機床7鉗工鉆鉸2X © 1 000.015,鉆沉孔鉆床8鉗工研光各型孔達要求9檢驗6.7導料板加工工藝過程如表6-7所示表6-7導料板加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料取標準導料板2熱處理退火3鉗工劃螺孔，銷孔位置4鉗工鉆鉸 4X © 1OoO.O15,鉆攻 4XM12,2XM5鉆床5鉗工按圖加工與始用擋料銷的配合處達要求6檢驗7模具總裝圖沖壓設備的選定模具總裝圖沖通過以上設計， 可得如圖所示的