沖壓模具設(shè)計

1、沖壓模具設(shè)計1 .沖壓的概念、特點及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工

2、的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還濟方是經(jīng)面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。（1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。(3)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到

3、汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。(4)沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工

4、業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60姒上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。2 .沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)

5、生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級進和復(fù)合-級進三種組合方式。復(fù)合沖壓一一在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓一一在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位

6、上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級進一一在一副沖模上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓,在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。設(shè)

7、計該零件的沖裁模，沖壓件圖如下圖所示：:jj+0.33f0.產(chǎn)，0/.21±0.52廣.12±0.25.r31.5±0.2588.900.52沖壓技術(shù)要求：1 .材料:H622 .材料厚度:4mm3 .生產(chǎn)批量：中批量4 .未注公差：按IT14級確定.2.1 零件的工藝性分析該零件材料為H62（黃銅）結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，沖孔時,因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小.沖孔的最小尺寸取決于材料性能，凸模的強度和模具結(jié)構(gòu)等.沖裁件孔與孔之間：孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質(zhì)量的制約，其值不應(yīng)過小2.2 沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于IT14級，一

8、般落料公差等級最好低于IT10級，沖孔件公差等級最好低于IT9級.因此可用于一般精度的沖裁，普通沖裁可以達到要求.由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求，我們不必考慮.2.3 沖裁件的材料該零件材料為H62（黃銅），抗剪強度p=255Mpa斷后伸長率35%此材料具有良好的塑性級較高的彈性，沖裁性較好，可以沖裁加工.2.4 確定工藝方案.該沖裁件包括落料和沖孔兩個基本工序，可采用的沖裁方案有單工序沖裁，復(fù)合沖裁和級進沖裁三種.零件屬于中批量生產(chǎn)，因此采用單工序須要模具數(shù)量較多，生產(chǎn)率低，所用費用也高，不合理；若采用復(fù)合沖，可以得出沖件的精度和平直度較好，生產(chǎn)率較高，但因零件的孔邊距太小，模具強度不能保證

9、；用用級進模沖裁時,生產(chǎn)率高，操作方便,通過合理設(shè)計可以達到較好的零件質(zhì)量和避免模具強度不夠的問題，根據(jù)以上分析，該零件采用級進沖裁工藝方案.3,沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1 模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模.1.2 操作與定位方式零件中批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達到批量生產(chǎn)，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式,零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。1.3 卸料與出件方式考慮零件尺寸較大，厚度較高，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下

10、的下出件方式。3 .4模架類型及精度由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。4 .排樣設(shè)計該沖裁件材料厚度較厚，尺寸大，近似方形，因此可采用橫排和直排比較合理，如圖4-11,4-12所示。圖4-1（橫排）圖4-2（直排）由于材料較厚，模具間隙較小，模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單,并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，（一般可取沖件公差的1/4）,使制造容易，因此采用配作加工為宜.由落料尺寸得，凹模會變小，所以以凹模為基準(zhǔn)，配作凸模.由沖孔尺寸得，凸模尺寸變小，所以以凸模為基準(zhǔn)，配作凹模.5.

11、1根據(jù)前面的設(shè)計與分析，我們可以得出如級進模具的總張圖一10，材料:h622.材料厚度:403+0.15S-0產(chǎn)圖5-1級進?？傃b圖1.墊板；2.凸模固定板；3.銷釘;4.卸料板;5.凸模;6.導(dǎo)板;7.凹模;8.導(dǎo)正銷;9.始用擋料銷；10.模柄;11.上模座;12.導(dǎo)套;13.導(dǎo)柱；14.下模座;15.螺釘;16.定位銷；17.螺釘;18.承料板;19.導(dǎo)料板.5.2沖壓模具的零件圖(1) .凹模設(shè)計凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘，銷針與下模座固定的固定方式.考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直筒形刃口壁結(jié)構(gòu)，漏料部分刃口輪廓適當(dāng)擴大，為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計成近似于

12、刃口輪廓的簡化形狀凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸（長X寬）及厚度尺寸H.從凹模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C,對于簡單對稱形狀刃口凹模，由于壓力中心即對稱中心，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定凹材料的選用：材料選用Cr4WmoV0為壓力中心與凹模板的幾何中心相差不太，壓力中心仍在模柄投影面積，可設(shè)他們在同軸線上.I圖5-2凹模(2) .凸模設(shè)計落料凸模刃口部分為方形，又在它里面開孔，裝配導(dǎo)正銷，為便于凸模和固定板的加工，可通這設(shè)計成鐘接方式與固定板固定.沖孔凸模由于相隔很近，不宜采用階梯結(jié)構(gòu)，設(shè)計成鐘接方式.凸模的尺寸根據(jù)導(dǎo)料板尺寸、卸料板尺寸和安裝固定要求尺

13、寸凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用CrWMn.對圖5-5,5-6,5-7說明.(1) .反鐘反磨平是為了裝配的要求；(2) .裝配的尺寸為H7/m6,可得裝配尺寸的上下偏差；.倒角13是參照ISO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；(4) .15是工作尺寸要求；(5) .刃口尺寸由前面計算可得，圖5-6為配作尺寸按配作要求配作；(6) .淬硬5862HRC是為了提高模具的壽命；(7) .工件表面粗糙度要求較高，取0.8，其余的可取6.3;.保持刃口鋒利，為了減小(9)材料為CrWMn反挪后磨平反挪后磨平圖5-5沖孔凸模二圖5-7沖孔凸模1圖5-6落料凸模(3) .選擇堅固件及定位零件螺釘規(guī)格的選用：由凹模板的厚度可

14、選用M12,在根據(jù)實際要求，查標(biāo)準(zhǔn)選用GB70-85M12X70,這里要12個，承料板的螺釘選用GB70-85M5X20,這里要2個.選取材料為45鋼.銷釘規(guī)格的選用：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(biāo)準(zhǔn)選用GB119-86A10X70，選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸，選用合適的標(biāo)準(zhǔn)定位零件.擋料銷：固定擋料銷擋料銷高度，選取材料為45鋼,數(shù)量為2,查標(biāo)準(zhǔn)GB2866.11-81如圖5-8固定擋料銷所示：L5X45X0.5圖5-8固定擋料銷其余一O.'jX4u始用擋料銷：根據(jù)導(dǎo)料板間距及凹模，可得導(dǎo)料板寬度，導(dǎo)料板厚度.根據(jù)GB2866.1-81

15、選取始用擋料銷規(guī)格長L=70mm,厚度H=12的始用擋料銷裝置，規(guī)格為：始用擋料銷：塊一70X12GB2866.1-81彈簧一1.0X10X20GB2089-81彈簧芯柱一8X18GB2866.2-81材料:塊一選取材料為45鋼，彈簧芯柱一根據(jù)GB700-79為A3.熱處理：塊一硬度HRC4348.1.小93OO圖5-9始用擋料銷-塊圖5-9始用擋料銷彈-簧芯柱導(dǎo)料板：根據(jù)凹模LXB=200X160，始用導(dǎo)料銷70X12查標(biāo)準(zhǔn)GB2865.5-81，選規(guī)格為：長度L=200，寬度B=50，厚度H=12,材料為A3的導(dǎo)料板，即導(dǎo)料板：200X50X12GB2865.5-81/A3,熱處理HRC2

16、832.如圖5-10所示:其余-圖5-10導(dǎo)料板導(dǎo)正銷：使用導(dǎo)正銷的目的是消除送料時用擋料銷和導(dǎo)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(nèi)形與外形之間的相對位置公差要求.導(dǎo)正銷主要用于級進模，也可用于單工序模導(dǎo)正銷通常設(shè)在落料凸模上，與擋料銷配合使用，因此我們采用導(dǎo)正銷其中A型用于導(dǎo)正d=212mm的孔，安裝處按H7/n6配合查表3-33,3-34根據(jù)GB2864.1-81A型導(dǎo)正銷可得出導(dǎo)正銷，如圖5-11,5-12所示：圖5-12_型導(dǎo)正銷(4) .設(shè)計和選用卸料與出件零件卸料以固定板卸料，出件是以凸模往下沖即可，因此不用設(shè)計出件零件固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相

17、同，其厚度可取凹模厚度的0.81倍,所以卸料板的LXBXH=200X160X0.8X56=200X160X44,卸料板在此僅起卸料作用，凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.20.5mm,這里取0.5mm，材料為Q275.由以上根據(jù)凸模和凹?？稍O(shè)計出卸料板如圖5-13.圖5-13卸料板(5) .選擇模架及其它模具零件選擇模架：根據(jù)GB/T2851.5-90,由凹模周界200X160，及安裝要求，選取凹模周界：LXB=250X200，閉合高度：H=220265,上模座:250X200X50下模座:250X200X60，導(dǎo)柱:32X210,35X210,導(dǎo)套:32X115X48,35X115X48.由

18、以上可得模架及其零件如圖5-14所示.圖5-14模架模柄：由壓力機的型號JD21-80,可查得模柄孔的直徑為60,深度為80,由裝配要求，模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄長度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程時受力較大，因此選用壓入式模柄較合理，所以根據(jù)GB2862.1-81得圖5-15所示：墊板：墊板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷，因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同，厚度可取370mm這里設(shè)計時，由于壓力較大,根據(jù)GB2865.2-81選取規(guī)格為LXBXH=200X160X8.其余，承料板：根

19、據(jù)GB2865.6-81選取規(guī)格為LXBXH=200X40X4.凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致，厚度為凹模的0.60.8h,h為凹模的厚度，這里取0.6h,即0.6X56=33.6mm才艮據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為LXBXH=200X160X32;凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個銷釘定位，4個螺釘與上模座連接固定，各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致，頂部與凸模鐘接，因此必須倒角，由以上可得凸模固定板的零件圖如圖5-16所示：其余一圖性凸模固定板表6-1凹模加工工藝過程工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成135mmX110mmX30mm2熱處理退火3銃銃六面厚度留

20、單邊磨量0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平間磨床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銃銃漏料孔達要求銃床8鉗工鉆較6X小1000.015,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曲磨床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名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成110mmX100mmX35mm2熱處理退火3銃銃六面厚度留單邊磨量

21、0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平間磨床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鉗工鉆力10.5,412.5鉆錢力7.5產(chǎn)5,鉆餃4900.015鉆床8熱處理淬火，回火保證HRC60649鉗工磨各配合面達要求10檢驗工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料備料112mmX105mm2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06.65O0.05,小5.313，038都按表6-2-2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(nèi)容設(shè)備1備料備料35mmX20mmX105mm2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銃銃工作尺寸留0.01銃床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6-2-3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名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成205mmX165mmX48mm2熱處理退火3銃銃六面厚度留單邊磨量0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平間磨床5鉗工