沖壓模課程設(shè)計 (5)

1、本科課程設(shè)計（說明書）沖壓模設(shè)計課程設(shè)計目錄1.沖壓概述4A沖壓工藝的特點(diǎn)4B沖壓加工的三要素.4C沖壓生產(chǎn)特點(diǎn).42.任務(wù)要求與分析53.沖材件工藝性分析7.（1）沖壓零件的工藝分析.8（2）沖壓工藝方案設(shè)計8（3）模具結(jié)構(gòu)形式確定8(4).模具總體設(shè)計8A模具類型選擇9.B操作與定位方式.9C卸料出料方式9(5) .沖壓力的計算9（6）.沖裁力的計算9（7）.卸料力的計算.10.（8）.模具壓力中心的確定11（9）.沖裁間隙分析12（10）.沖模刃口尺寸及公差的計算13（11）.卸料彈簧的設(shè)計.144.主要零件設(shè)計.15(1).凹模的設(shè)計計算.15(2)凸模的設(shè)計計算.16(3).卸料裝置

2、17 A. 卸料板的設(shè)計.17 B卸料螺釘?shù)脑O(shè)計 17(4).上下模座級其他零件 .185.模具閉合高度的確定和驗算18(1).校核模具閉合高度 18(2).沖壓設(shè)備的選定196.設(shè)計并繪制模具總裝圖 197.繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖20A.凸模固定板.20B.定位板.208.設(shè)計小結(jié).219.參考文獻(xiàn).221.沖壓概述A、沖壓工藝的特點(diǎn)沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑料變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫（冷態(tài)）下進(jìn)行的，所以又稱為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。日常生活中人們使用的很多用具

3、是用沖壓方法制造的，比如搪瓷面盆，它是用一塊圓形金屬板料，在壓力機(jī)上利用模具對板料加壓力而沖出來的。B.沖壓加工的三要素1.沖床 供給變形所需的力。2.模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模，沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變形所需的零件。3.原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。B.沖壓生產(chǎn)特點(diǎn)沖壓是一種先進(jìn)的板料加工方法，與其他加工方法（切削）比較，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上有如下優(yōu)點(diǎn)。它是無屑加工，被加工的金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形，不產(chǎn)生切屑，變形中金屬產(chǎn)生加工硬化。在壓力機(jī)的簡單沖壓下，能得到形狀復(fù)雜的零件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。制得的零件一般不進(jìn)一步

4、加工，可直接用來裝配，而且有一定的精度，具有互換性。在耗料不大的情況下，能得到強(qiáng)度高、足夠剛性而質(zhì)量輕的零件，由于加工過程中不損壞原材料的表面質(zhì)量，制得的零件外表光滑美觀。生產(chǎn)效率高，沖床一次一般可得一個零件，而沖床一分鐘的行程少則幾十次，多則幾百次、千次以上。同時，毛坯和零件形狀規(guī)則，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)。沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證，所以操作簡單，便于組織生產(chǎn)。在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低。沖壓工藝存在的不足之處有：對于批量較小的制件，模具費(fèi)用使得成本明顯增高，所以一般要有經(jīng)濟(jì)批量，同時，模具需要一個生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；沖壓生產(chǎn)會產(chǎn)生噪聲和振動，勞動保護(hù)不到位時，還存在安全隱患；沖壓件

5、的精度取定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產(chǎn)就難以達(dá)到?？傮w上看，沖壓是一種制件質(zhì)量較好、生產(chǎn)效率高、成本低，其他加工方法無法替代的加工工藝，在機(jī)械、車輛、電機(jī)、電器、儀器儀表、農(nóng)機(jī)、輕工、日用品、航空航天、電子、通信、船舶、鐵道、兵器等制造業(yè)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。2.任務(wù)要求與分析本次課程設(shè)計我們小組所接受的任務(wù)是根據(jù)任務(wù)書上產(chǎn)品圖設(shè)計沖壓模具。編制零件的加工工藝規(guī)程。如圖1所示為產(chǎn)品圖和圖2產(chǎn)品尺寸圖，材料為10號鋼，大批量生產(chǎn)。圖1 產(chǎn)品圖圖2：產(chǎn)品尺寸前期根據(jù)我們小組的討論與分析，完成產(chǎn)品所有的工藝分析和相關(guān)的計算，后期根據(jù)自己確定選用的工序來完成接下來的所有沖壓模設(shè)計。

6、目錄給出任務(wù)都是我需完成的，因此，設(shè)計時要考慮的因素很多，設(shè)計模具時，盡量做到使設(shè)計的模具制造容易，造價便宜，特別那些比較復(fù)雜的成型零件，必須考慮是采用一般的機(jī)械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎樣進(jìn)行組裝，同時還應(yīng)考慮到試模以后的修模，要留有足夠的修模余量，模具零件應(yīng)耐磨耐用，模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)產(chǎn)品的成型特性。設(shè)計要求：1）設(shè)計過程中，認(rèn)真，能獨(dú)立完成在規(guī)定時間內(nèi)的設(shè)計任務(wù)；2）思路清晰，方案基本正確，圖面質(zhì)量好；3）說明書條理清晰，公式正確；4）答辯中能全面、準(zhǔn)確地回答問題；5）在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有的內(nèi)容（圖紙和設(shè)計說明書）。3.沖材件工藝性分析（1

7、）沖壓零件的工藝性分析沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質(zhì)量檢驗組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。本零件形狀簡單而規(guī)則，零件尺寸公差無要求，故按IT13級選取，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為10號鋼，厚度為1mm。T10碳素工具鋼,強(qiáng)度及耐磨性均較T8和

8、T9高,但熱硬性低,淬透性不高且淬火變形大，晶粒細(xì),在淬火加熱時不易過熱,仍能保持細(xì)晶粒組織;淬火后鋼中有未溶的過剩碳化物,所以耐磨性高,用于制造具有鋒利刀口和有少許韌性的工具。適于制造切削條件較差、耐磨性要求較高且不受突然和劇烈沖擊振動而需要一定的韌性及具有鋒利刃口的各種工具，也可用作不受較大沖擊的耐磨零件。特性： T10是最常見的一種碳素工具鋼，韌度適中，生產(chǎn)成本低，經(jīng)熱處理后硬度能達(dá)到60HRC以上，但是，此鋼淬透性低，且耐熱性差（250），在淬火加熱時不易過熱，仍保持細(xì)晶粒。韌性尚可，強(qiáng)度及耐磨性均較T7-T9高些，但熱硬性低，淬透性仍然不高，淬火變形大。力學(xué)性能硬度：退火,197HB

9、,壓痕直徑4.30mm;淬火,62HRC 熱處理規(guī)范：試樣淬火760780,水冷。該產(chǎn)品對于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。該零件是該零件外形對稱、無尖角，凹陷或者其他形狀突變，屬于典型的板料沖壓件。零件的外形尺寸無公差要求，零件上12和6的孔分別均布在零件的兩個表面上，孔距沒有位置要求，且孔徑無公差配合。由于材料為10鋼，則查表的最小相對彎曲半徑為0.4mm,由于圖中未注彎曲半徑，則視為很小，幾乎為零，則由于該半徑小于0.4，則不能一次彎曲成形，需要彎曲后進(jìn)行校正。且彎曲角為900.通過上述工藝性的分析，可以看出該零件為普通

10、的厚板彎曲件，尺寸精度要求不高，主要是輪廓成型問題，有屬于大批量生產(chǎn)，因此可以用沖壓的方法生產(chǎn)。（2）沖裁工藝方案的確定沖載方案根據(jù)零件彎曲變形方式，考慮工序組合，可以有如下四種沖載方案：方案一：單工序沖載方案二：進(jìn)級模沖載方案三：復(fù)合模沖載方案一：優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，模具壽命長，定位基準(zhǔn)統(tǒng)一且與設(shè)計基準(zhǔn)重合，回彈小容易控制，尺寸精度高，操作方便。方案二：特點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長，制造較復(fù)雜，模具壽命短，尺寸精度較差方案三：精度和模具壽命都比較好(3）模具結(jié)構(gòu)形式的確定根據(jù)零件分析，制件的精度要求較低，孔邊距較大，為提高經(jīng)濟(jì)效益和簡化模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上分析確定該制件

11、的生產(chǎn)采用沖孔模具生產(chǎn)(4) 模具總體設(shè)計A模具類型的選擇經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單,根據(jù)材料厚度，決定實(shí)行單工序沖孔工藝，加彈性卸料裝置，自然漏料結(jié)構(gòu)方式。B操作.定位方式采用手工裝料取料方式，側(cè)標(biāo)卸料，手工清理廢料，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)采用定位板定位 C卸料方式剛性卸料與彈性卸料的比較：剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取（0.20.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大

12、、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。 工件平直度較高，料厚為1mm較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料。(5).沖壓力的計算（6）.沖裁力的計算用平刃沖裁時，其沖裁力一般按下式計算：F=KLtb 式中F沖裁力； L沖裁周邊長度；t材料厚度；b材料抗剪強(qiáng)度； K系數(shù)，系

13、數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。查表8-7取b=400Mpa （沖壓手冊中查得，下同）。所以 F=KLtb =1.3（12+6）1400 =29405 N（7）.卸料力的計算卸料力F卸F卸=K卸F沖查表得K卸=0.045F卸=K卸F沖=0.04529405 =1323 N所以總沖壓力F總=F沖+F卸=29405+1323 =30728根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為J2316。由于沖載力都大于10KN根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為J2316（8）.模具壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合

14、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)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，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。L1=12=37.7L2=6 =18.8X0=37.737.5+18.816/(37.3+18.8)=30 mmY0=37.721+18.821/(37.3+18.8)=21 mm所以壓力中心距離工件右端21 mm ， 距里端11 mm即在工件對稱中心軸線上。（9）.沖裁間隙分析1）間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個

15、差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。2）間隙對模具壽命的影響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。3）間隙對沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的520

16、%左右時，沖裁力的降低不超過510%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。4）間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶?/p>

17、作為合理間隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。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(yīng)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(yīng)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)中使用不方便，所常采用查表法來確定間隙值。（10）.沖模刃口尺寸及公差的計算沖孔凸模、凹模尺寸計算該制件只有沖

18、孔dp=(d x) 0-p dd=( dpZmin)d0 查表2-23 、2-30得： Zmax=0.02 mm Zmin=0.02 mm X=0.5 校核：pd=0.04mmZmaxZmin，滿足pdZmaxZmin的條件。將已知和查表所得的數(shù)據(jù)代入公式，即得：12的凸模 dp=(12+0.50.27）0-0.02=12.140-0.02 mm dd=(12.14+0.1)0+0.20 = 12.240+0.20 mm6的凸模 dp=(6+0.50.16）0-0.02=6.080-0.02 mm dd=(6.08+0.1)0+0.20 = 6.180+0.20 mm第三類尺寸C =（22+0

19、.50.3）1/80.3=22.150.04 mm(11).卸料彈簧的設(shè)計 根據(jù)模具安裝位置，擬選用4根彈簧，則每個彈簧的負(fù)荷為：F預(yù)=F卸/4=1323/4=330.75 N查表101，并考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為，d=3.5、D2=18、t=5.93、Fj=557h0=32、n=4.5、hj=9.75、L=368（規(guī)格標(biāo)記為：彈簧3.51832）Fj=388 N hj=12.6 mmh預(yù)=hj/FjF預(yù)=9.75/557330.75=5.79mmh預(yù)+h工作+h修磨=5.79+2+1.5=9.299.75故所選彈簧式合適的。4.主要零件設(shè)計(1).凹模的設(shè)計計算依據(jù)計算壓力中心的數(shù)

20、據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式計算：凹模厚度查表2-40得 b=0.35 h=kb =0.3538.5=13.475 70 mm 合適12的凸模 27012.142/(1.3121400)0.5=284 mm 70mm 合適(3)卸料裝置A.卸料板的設(shè)計卸料板采用45鋼制造，淬火硬度4045HRC，厚度為20mm。B.卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm,螺紋部分為M810mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運(yùn)動。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料螺板超出凹模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。(4)上下模座級其他零件以

21、凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。選用中間導(dǎo)柱圓形模架，選一組導(dǎo)套、導(dǎo)柱。導(dǎo)柱為22mm150mm,導(dǎo)套為22mm80mm 33mm；上模座厚度H1取35mm,墊板厚度取8mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取25mm,凹模厚32mm，下模坐厚度取45mm。(5)模具閉合高度的確定和驗算(1).校核模具閉合高度模具閉合高度H應(yīng)該滿足Hmin 10 mmHHmax 5 mm式中Hmax壓力機(jī)最大閉合高度；Hmin壓力機(jī)最小閉合高度；根據(jù)擬選壓力機(jī)J2325，查開式壓力機(jī)參數(shù)表得：Hmax=300mm, Hmin=160mm160 mm H 190 mm經(jīng)計算該模具閉合高度H=188 mm，在

22、160mm190mm 內(nèi)，開式壓力機(jī)公稱壓力160KN，滿足要求。(2).沖壓設(shè)備的選定通過校核，選擇開式壓力機(jī)公稱壓力160KN能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：160KN滑塊行程：70mm最大閉合高度：300mm最大裝模高度：160mm工作臺尺寸（前后左右）：300mm450mm 墊板尺寸（厚度）：40mm模柄孔尺寸：30mm50mm最大傾斜角度：3006.設(shè)計并繪制模具總裝圖7繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖A.凸模固定板B.定位板總結(jié)時間過得很快，轉(zhuǎn)眼2個禮拜的課程設(shè)計就已經(jīng)進(jìn)入尾聲了。本次課程實(shí)訓(xùn)讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)課程，使我對模具設(shè)計特別是冷沖壓部分的過程有了更深刻的體會。這次的課程設(shè)計在上一門注塑模課程設(shè)計的程度上又有了一