墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)及制造

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)及制造院 系專 業(yè)年 級學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師職稱完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時間 2014 年 5月墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)與制造目 錄1沖壓件零件圖 22沖壓工藝性分析 22.1 沖壓件結(jié)構(gòu)分析 22.2 沖壓件尺寸精度分析及確定 23沖壓工藝方案的確定 24主要設(shè)計(jì)計(jì)算 24.1 排樣方式的確定及其計(jì)算 24.2 沖壓力的計(jì)算 34.3 壓力中心的確定及其相關(guān)計(jì)算 34.4 丄件零件刃口尺寸的計(jì)算 45沖壓設(shè)備的選擇 66模具結(jié)構(gòu)選擇 66.1 模具類型的選擇 66.2 定位方式的選擇 66.3 卸料、出件的方式選擇 66.4 導(dǎo)向方式的選擇 67

2、主要零部件的設(shè)計(jì) 67.1 工作零件的設(shè)計(jì) 67.1.1 落料凹模設(shè)計(jì) 77.1.2 沖孔凸模設(shè)計(jì) 77.1.3 凹凸模設(shè)計(jì) 87.2 工作零件力學(xué)性能校核 87.2.1 彎曲應(yīng)力校核 87.2.2 壓應(yīng)力校核 87.3 固定零件 97.4 定位零件 97.5 卸料零件的設(shè)計(jì) 97.5.1 卸料板的設(shè)計(jì) 97.5.2 卸料彈簧的選擇 107.6 模架及其他部件 107.7 模具閉合高度校核 108模具總裝圖 119模具工作過程 11參考文獻(xiàn) 11附錄 112014屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)與制造摘要 本文介紹了墊片沖孔落料復(fù)合模模具的設(shè)計(jì)，完成沖孔、落料兩道工

3、序。沖裁模具的設(shè)計(jì)首先要通過對零件的工藝分析，確定工藝方案并通過必要的工藝計(jì)算，選擇合適的沖壓設(shè)備，然后再進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)。使用AUTOCAD繪制模具總轉(zhuǎn)圖和零件圖，從而完成整套模 具的設(shè)計(jì)。模具為倒裝式結(jié)構(gòu)， 由打桿頂出沖壓件，采用彈簧驅(qū)動的卸料板卸除條料。排樣方式為單排，由活動擋料銷和導(dǎo)料銷定位、導(dǎo)料。模架為中間導(dǎo)柱圓形模架，壓入式模柄。關(guān)鍵i司沖孔落料模具設(shè)計(jì)復(fù)合模#墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)與制造1沖壓件零件圖材料：65Mn厚度為1 mm,小批量生產(chǎn)。工件簡圖：圖1-1零件簡圖2沖壓工藝性分析2.1沖壓件結(jié)構(gòu)分析此工件只有落料和沖孔兩道工序。材料為65Mn,料厚t=lmm,具有良好的沖裁性

4、能。 結(jié)構(gòu)簡單，左右分別對稱 10mm孑L,同心圓弧RIOmmo2.2沖壓件尺寸精度分析及確定零件的尺寸精度均未給出公差，屬于自由尺寸，位置精度均在IT6IT8 之間，查表1-1 一 6山得，34.60.1mm ,R10mm為外形尺寸（非圓形），公差精度取IT14 ,查表確定公 差值為R10%,36 mm,孔10mm,公差精度取IT11 ,查表 廠1飛山確定公差值為°lOo omm。 補(bǔ)標(biāo)公差后的零件圖如圖 3-1所示。圖2-13沖壓工藝方案的確定該零件包括落料和沖孔兩道工序，可以采用以下三種工藝方案。方案一：先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，釆用復(fù)合模生產(chǎn)

5、。方案三：沖孔一落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩具模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，不能滿足屮批量 生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，模具強(qiáng)度好，制造簡單，并且沖壓時，卸料板在沖裁時壓緊板料，零件的平直度較好工件留在模具上，手動取出零件。方案三也只需一 副模具，生產(chǎn)效率高，操作簡單方便，但級進(jìn)模在送料是很難保證工件的位置精度，無法達(dá)到零件較高的位置精度要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二 為佳，設(shè)計(jì)成倒裝式復(fù)合?？梢院芎玫乇ＷC工件的位置精度。4主要設(shè)計(jì)計(jì)算4 .1排樣方式的確定及其計(jì)算根據(jù)該工件的實(shí)際情況，提高材料的利用率，應(yīng)采用直排

6、法，根據(jù)材料的性能、厚度和手工送料，查表1114可確定搭邊值：工件也邊緣搭邊a =0.8 mm兩丄件間的搭邊ai 1 mm條料寬度按相應(yīng)的公計(jì)算：B =(D +2 化式中B條料寬度；D 一工件長度；一條料公差值；a側(cè)邊搭邊值。查7 3山表得厶二。/!“。mmB(54.6x=2 O.8)°o.456.24計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。1 ）落料力F 落料=13L" = 1 .半 132乂 1*588乂 10 亍=100.9（KN） 其中 T =588MPa （查表 1一6一1山），Li

7、= 132mm 為周長。2 ）沖孔力F 沖孔=1.3L2t = l.jx 1CF x 2X F 588 10 3= 48.03（KN ）3 ）卸料力Fx 弓KxF 落料-0.05A 100.9 5.045 KN）KX 取 0.05 （查表 1 125【I） o4）推廢料力= Xx=（）Ft I1KtF 沖孔 一2 0.055 48.03 5.28 KNKt 取 0.055 , n=h / t = 2 /I P （高度 h 取 4mm）。5）總沖壓力F 總二F 落料 +F 沖孔 +Fx +Ft =100.9 +48.03 +5.045 +5.28 =159.255（KN） 4.3壓力中心的確定及

8、其相關(guān)計(jì)算模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。對于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過模柄的軸心線。否則會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。如圖5-2建立x-y坐標(biāo)系，該工件為對稱形狀沖裁件，幾何中心為其壓力中心。即該零件的壓力中心位于 A ( 0,0 ) o圖424.4工件零件刃口尺寸的計(jì)算經(jīng)分析，該零件的形狀簡單。落料凸模與凹模為了保證所要求的精度，采用線切割配合法來加工。落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙配制；沖孔部分

9、以沖孔凸模為基 準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙配制，即以落料凹模，沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙配制。根據(jù)工件的要求確定采用小間隙沖裁。根據(jù)材料性能和厚度查表11確定Z =min 0.09mm , Zmax 0.126mm。1 )血0 £3 mm孔的沖裁刃口尺寸計(jì)算0根據(jù)孔徑、料厚和公差查表 1 -12山得凸凹模偏差:3門=-0.02mm, pipO.02 thm。校核間隙：5a+ 6凹_JL一 0.04"maxZmin= 0.0365+5<z _z從上式課得出凸、凹模公差不能滿足1凸凹maxmin的條件，但相差不大，可調(diào)整由表1 一1 一34山查得：x =0.5 o如下：.

10、ZQ凸=0.4 ( max 一Zmin)=0.4 X 0.036=0.0144( mm ) &凹=0.6(Zmax-Zmin)=0.6x 0.036 = 0.0216(mm)根據(jù)表1 -1與5 U屮公式，將調(diào)整后的公差值代入，得凹凸模刃口尺寸:=(d(d) =0.05 -0.014410.025 0.0144 ( )mm書.0216書.02160.09 0_1 0. 1 1 50"mm2 )落料凹模尺寸 20%.i6mmo查表1 1 S21 11得凸凹模偏差：§凸6=/ 厶校核間隙： 凸 凹 0.045 max min5從上式課得出凸、凹模公差不能滿足凸二0.02m

11、m,直=+().025mm。0.036mm+ & < Z _Z凹 max min的條件，但相差不大，可調(diào)整如下:5凹= 0.6(Zmax Zmin )=0.6 x (0.126-0.09) P.0216(mm)=_ A=- x+=+D凹(D x)o 凹(20 0.5 O.16)o o.o2i6 19.92o0 0216mm落料凸模尺寸按凹模尺寸配制，線切割留雙邊間隙0.09mm（單邊0.045mm）。5沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，選擇型號為 J11-250,單柱固定臺壓力機(jī)。公稱壓力250KN滑塊行程70mm滑塊行程次數(shù)80次/分最大封閉高度310mm模柄孔尺寸（直徑 x

12、深）©40 x60mm工作臺尺寸320x530mm工作臺孔尺寸©130mm6模具結(jié)構(gòu)選擇6.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖裁，凸凹模裝在模具的下方，故該模具為倒裝式復(fù)合模。6.2定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫臈l料， 所以控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用活動擋料銷定距。6.3卸料、出件的方式選擇加工工件料厚為1mm,相對較薄，沖裁后箍在凸凹模上的工藝廢料用彈壓卸料板卸料。工 件采用上出件方式，即壓入凹模內(nèi)的工件利用上模的打料機(jī)構(gòu)打出。6.4導(dǎo)向方式的選擇模具位置精度要求較不高，故采用中間導(dǎo)柱模架。模具的上模部分主要由模柄、上模

13、座、墊板、凸模固定板、凸模、凹模、等組成。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。沖孔廢料由漏料空漏出。成品件手動取岀。7主要零部件的設(shè)計(jì)7.1工作零件的設(shè)計(jì)7.1.1落料凹模設(shè)計(jì)在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模采用直刃口結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件的料厚查表 得其直刃口高度為 6mm根.據(jù)凹模高度和壁厚的計(jì)算公式可得凹模高度H =kb=0.35x20 =7mm式中，k-凹模厚度系數(shù)，查表得 k=0.35b-工件最大寬度為20mm因?yàn)镠 =15mm,所以取H豐5mm。凹模壁厚C =(1.5 2)H=2X15 知 mm凹模的總長L =(b +2C )=54.6

14、 +2x30 =114.6mm根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，取L =125mmo凹模的總寬B =20 +2x30 =80mm凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化取 125mmx80mm x30mm。確定凹模板上的螺釘和銷釘數(shù)量和布局。根據(jù)模板的大小，查表5.1 _以21可知，4cM8螺釘和2 x8銷釘，就可滿足凹模與其他零件的連接強(qiáng)度。其簡圖如圖7-1所示。7.1.2沖孔凸模從沖壓零件圖可以看出，只有一種圓孔凸模機(jī)0mm,采用B型圓凸模，固定在凸模固定板上。沖模中的凸模不管其斷面形狀如何，其基本結(jié)構(gòu)均由安裝部分和工作部分兩大部分組成。同時還要考慮凸模的修磨量及固定模與卸料板的安全距離等因素。凸模與凹模固定板H7的配合間隙均為,

15、對于倒裝式復(fù)合模，圓孔凸模結(jié)構(gòu)尺寸為m6h = h+h2 +t +h =14+12+1 +15 =42mm式中，hl-凸模固定板的厚度h2 - 一卸料版厚度h _附加長度，包括凸模的修正量等，一般取 h =1520mm凸模的尺寸如圖72所示。7.1.3凹凸模凹凸模內(nèi)形刃口起沖孔凹模作用，按凹模設(shè)計(jì)，其外形刃口起落料凸模作用，按凸模設(shè)計(jì)。 刃口尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算上述。該模具是倒裝式復(fù)合模，凸凹模用固定板固定在下模座上。7.2工作零件力學(xué)性能校核沖模力學(xué)性能校核主要是小凸模的端面接觸面應(yīng)力和凸模失穩(wěn)前的最大長度 Lmax o7.2.1彎曲應(yīng)力校核d 9-Lmax<90 = 90< t, 1

16、02= 66.22mm M2mm、P7 16 58孑兀式屮，Lmax 一一允許的凸模最大自由長度；d凸模的最小直徑；P 一一沖裁力，P斑卩恫因此，剛度滿足要求。7.2.1壓應(yīng)力校核4t 4< lx 588根據(jù)公式 dm in T i = 32 m m壓 736式屮，dm in 凸模最小直徑t料厚，mmt-一抗剪強(qiáng)度，MPaB壓厲<材料的許用應(yīng)力，MPa而d L0mm 3>2mm ,故設(shè)計(jì)合理。7.3固定零件凸模墊板和固定板圓形凸模承壓面的壓應(yīng)力 。壓按下式計(jì)算G 卄、=P二F占一叫44式中F承壓面積，mm?D承壓面的直徑，mm&壓一許用應(yīng)力，MPa ,模座材料選用鑄鐵

17、 HT 2547,&壓=90MPa 凸模固定板。查表5.1一4燈凸模固定板厚度為14 mm。因此，需要加凸模墊板。查表 51一4”墊板的厚度為6 mm。7.4定位零件根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式，需要在卸料板沿送料方向設(shè)置兩個導(dǎo)料銷做側(cè)面定位，導(dǎo)料銷的 高度查表2 22 3 13 mm ,在卸料板壓緊之前完成導(dǎo)正?？紤]到料厚和裝配后卸料板下面 超出凹凸模端面1 mm,所以在凹模平面相應(yīng)位置鎧出導(dǎo)正銷頭部的沉孔。擋料銷采用活動 擋料銷。條料送進(jìn)時靠安裝在卸料板上的兩個導(dǎo)料銷作側(cè)定位，在板料送進(jìn)時保證板料的垂直度。板料端面采用活動擋料銷，非工作行程時，擋料銷由彈簧頂起，可供定位；工作時， 擋料銷被壓

18、下，上端面與板料相平。7.5卸料零件的設(shè)計(jì)7.5.1卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與落料凹模的周界尺寸相同，查表5.W2LW卸料板的厚度為12 mm,卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為 （4045）HRC,周界尺寸與凹模一樣。7.5.2 卸料彈簧的選擇F便FX X 落料1）卸料彈簧應(yīng)具有的卸料力，由前述計(jì)算得X=0.05 93.87 4.69 ( KN ) 4690 N2）卸料彈簧的高度11墊片沖孔落料沖壓模具設(shè)計(jì)與制造卸料彈簧的預(yù)壓縮量取 6 mm ,根據(jù)工件材料厚度為1mm,沖裁時凸模進(jìn)入凹凸模深度取1mm,考慮模具維修時刃模量取2 mm,模具開啟時卸料高出凹凸模1mm,彈簧的最大壓縮量為h禪

19、費(fèi)1mm工作時按最大壓縮量的=曠彈簧 1033.3mm30%0.3n自由1 2 1030%來計(jì)算，因此彈簧的自由高度為取h 35mm。這樣在凸模切入板料之前彈簧已壓縮了4 mm,相當(dāng)于自由高度的 12.5%,符合要求。X X所以選用圓柱螺旋壓縮彈簧:YA1 12 35GB/T2089 o7.6模架及其他部件X X模架選用滑動導(dǎo)向，中間導(dǎo)柱模糞爐B/T 2851.5-1990),查表3 °和表5.7 7【2得上模座(GB/T 2855.2)240 120 18mmx x下模座(GB/T 2855.2 ) 240 120 18mmx x凸模固定板125 80 18mm凹模尺寸規(guī)格125 80 18mmXXX X凹凸模 36mmx x導(dǎo)柱(