沖壓模具設(shè)計(jì)

1、沖壓模具設(shè)計(jì)1 .沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)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(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)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(jiǎn)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(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)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(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還濟(jì)方是經(jīng)面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)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(gè)沖件。（2）沖壓時(shí)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(zhǎng)，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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。(4)沖壓一般沒(méi)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(shí)一個(gè)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(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)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(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、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(guò)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(shuō)，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(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)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(lái)，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(shí)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(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)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(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓一一在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓一一在壓力機(jī)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(jí)進(jìn)一一在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)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(jí)進(jìn)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(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)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。上模回升時(shí)，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(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。設(shè)

7、計(jì)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(jí)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(jiǎn)單，形狀對(duì)稱，沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的制約，其值不應(yīng)過(guò)小2.2 沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT14級(jí)，一

8、般落料公差等級(jí)最好低于IT10級(jí)，沖孔件公差等級(jí)最好低于IT9級(jí).因此可用于一般精度的沖裁，普通沖裁可以達(dá)到要求.由于沖裁件沒(méi)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(qiáng)度p=255Mpa斷后伸長(zhǎng)率35%此材料具有良好的塑性級(jí)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(gè)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(jí)進(jìn)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(fèi)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(qiáng)度不能保證

9、；用用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí),生產(chǎn)率高，操作方便,通過(guò)合理設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問(wèn)題，根據(jù)以上分析，該零件采用級(jí)進(jìn)沖裁工藝方案.3,沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1 模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級(jí)進(jìn)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(dá)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(jí)進(jìn)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(jí)模架精度。4 .排樣設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(huì)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(jì)與分析，我們可以得出如級(jí)進(jìn)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(jí)進(jìn)?？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(jì)凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)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(kuò)大，為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于

12、刃口輪廓的簡(jiǎn)化形狀凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸（長(zhǎng)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(duì)于簡(jiǎn)單對(duì)稱形狀刃口凹模，由于壓力中心即對(duì)稱中心，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)凹模壁厚來(lái)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?cè)谕S線上.I圖5-2凹模(2) .凸模設(shè)計(jì)落料凸模刃口部分為方形，又在它里面開(kāi)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(jì)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(jì)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(jì)與制造選用CrWMn.對(duì)圖5-5,5-6,5-7說(shuō)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(jì)；(4) .15是工作尺寸要求；(5) .刃口尺寸由前面計(jì)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(jiān)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(shí)際要求，查標(biāo)準(zhǔn)選用GB70-85M12X70,這里要12個(gè)，承料板的螺釘選用GB70-85M5X20,這里要2個(gè).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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)用擋料銷和導(dǎo)料板等定位零件作粗定位時(shí)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(duì)位置公差要求.導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)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(jī)的型號(hào)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(zhǎng)度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程時(shí)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(kuò)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(jì)時(shí)，由于壓力較大,根據(jù)GB2865.2-81選取規(guī)格為L(zhǎng)XBXH=200X160X8.其余，承料板：根

19、據(jù)GB2865.6-81選取規(guī)格為L(zhǎng)XBXH=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L(zhǎng)XBXH=200X160X32;凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過(guò)2個(gè)銷釘定位，4個(gè)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(guò)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(dá)要求7銃銃漏料孔達(dá)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(dá)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(jī)床12鉗工研光各型孔達(dá)要求13檢驗(yàn)6.2凸模加工工藝過(guò)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(guò)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(dá)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(dá)要求10檢驗(yàn)工序號(hào)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(dá)配合尺寸車床4車工作尺寸車工作尺寸達(dá)要求車床5倒角倒角達(dá)要求車床6鉗工拋光達(dá)表面要求7熱處理淬火，回火，保證HRC58628鉗工磨平上下表面達(dá)要求9檢驗(yàn)說(shuō)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(guò)程工序號(hào)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(jī)床4銃銃工作尺寸留0.01銃床5鉗工倒角達(dá)要求6鉗工拋光達(dá)表面要求7熱處理淬火，回火，保證HRC58628鉗工磨平上下表面達(dá)要求9檢驗(yàn)說(shuō)明：余下三個(gè)沖孔凸模按表6-2-3同理加工6.3 卸料板加工工藝過(guò)程如表6-3所示表6-3卸料板加工工藝過(guò)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