沖裁模具設(shè)計(jì)

1、115第4章 沖裁模具設(shè)計(jì)4 沖裁模具設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：確定模具類型，設(shè)計(jì)計(jì)算凸凹模刃口的形狀、尺寸、精度、配合間隙以及選擇定位、卸料方式等。教學(xué)要求：了解各種類型沖裁模具的結(jié)構(gòu)形式、使用范圍及其特點(diǎn)。掌握沖裁模具的設(shè)計(jì)步驟。根據(jù)工藝方案所定的工藝順序、工序性質(zhì)和設(shè)備選用情況設(shè)計(jì)一般的沖裁模具。4.1 普通沖裁模設(shè)計(jì)基本原則：(1) 模具與制件的尺寸精度及生產(chǎn)批量適應(yīng)(2) 模具與壓力機(jī)適應(yīng)(3) 模具與工藝適應(yīng)(4) 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架和模具零件(5) 模具工作與存放安全4.1.1 無(wú)導(dǎo)向開(kāi)式簡(jiǎn)單沖裁模特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，尺寸小，制造容易，成本低。但調(diào)整麻煩，壽命低，沖裁件精度差，操作不夠安全

2、。應(yīng)用：精度要求不高、形狀簡(jiǎn)單、批量小的沖裁件。圖4.1 無(wú)導(dǎo)向開(kāi)式簡(jiǎn)單沖裁模4.1.2 導(dǎo)板式落料沖裁模特點(diǎn)：有導(dǎo)板導(dǎo)向，但壓力機(jī)行程要短(一般不大于20mm)。圖4.2 導(dǎo)板導(dǎo)向式?jīng)_裁模4.1.3 設(shè)計(jì)實(shí)例4.1.3.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套式 落料沖裁模特點(diǎn)：導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行精確導(dǎo)向定位應(yīng)用：精度要求較高、生產(chǎn)批量較大的沖裁件圖4.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套式落料模4.1.3.2 設(shè)計(jì)舉例圖4.4 制件圖 材料Q235，大批量生產(chǎn)1) 沖裁件工藝分析外形簡(jiǎn)單，一次沖裁加工即可成形。大批量生產(chǎn)，采用單工序、后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套式?jīng)_裁模進(jìn)行加工。制件尺寸較厚，采用固定卸料板剛性卸料和下出料的方式。2) 工藝計(jì)算(1) 沖裁力、

3、卸料力、推件力計(jì)算及初選壓力機(jī)查表Q235的，取。表4-1 部分碳素結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能牌 號(hào)屈服強(qiáng)度/ MPa伸長(zhǎng)率/%抗拉強(qiáng)度/ MPaQ215Q235Q255Q2751652151852352052552252752631212619241520335410375460410510490610計(jì)算沖裁力：查表；表4-2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚/mmK卸K推K頂鋼0.10.0050.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03鋁、鋁

4、合金0.0250.080.030.07純銅、黃銅0.020.060.030.09由取凹模刃口高度，故在凹?？趦?nèi)同時(shí)存有沖孔廢料的個(gè)數(shù)個(gè)推料力：總力：總初選：公稱壓力為的開(kāi)式壓力機(jī)。(2) 確定模具壓力中心 本例產(chǎn)品為對(duì)稱形狀制件，壓力中心位于制件的幾何中心。(3) 計(jì)算排樣 由表4.3取搭邊值（便于進(jìn)距取整），條料寬度為45mm，進(jìn)距為42mm。表4-3 最小工藝搭邊值 (單排)材料厚度t / mm工件間a1/mm沿邊a/mm0.251.82.00.250.51.21.50.50.81.01.20.81.20.81.01.21.61.01.21.62.01.21.52.02.51.51.82.

5、53.01.82.23.03.52.22.5(4) 沖裁摸間隙及凹模、凸模刃口尺寸公差計(jì)算查表，。表4-4 沖裁模初始雙面間隙 z ( z = 2c ) (單位：mm)板料厚度/mm材 料08、10、35、Q23540、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.0400.0600.0400.0800.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.090

6、0.1261.00.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2301.750.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3802.10.2600.3800.2800.4002.50.3600.5000.3800.5402.750.4000.5600.4200.6003.00.4600.6400.4800.660查表，。表4-5 規(guī)則形狀(圓形、方形)沖裁凸模、凹模的極限偏差 (單位：mm)基本尺寸凸模偏差凹模偏差180.0200.02018300.0200.0

7、2530800.0200.030801200.0250.0351201800.0250.0401802600.0300.0452603600.0350.0503605000.0400.060查表，。表4-6 磨損系數(shù)x材料厚度t/mm工件公差（為上偏差減下偏差）非圓形圓形x=1x=0.75x=0.5x=0.75x=0.510.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.310.590.600.300.30由于，滿足故凸、凹模采取分別制造的方法。凸、凹模尺寸：3) 有關(guān)模具零件設(shè)

8、計(jì)計(jì)算(1) 凹模、凸模、凸凹模尺寸取凹模厚，外圓直徑。（校核）凸模采用圓形沖孔凸模，采用固定板固定方式。 (2) 選擇上、下模板及模柄采用GB/T2851.31990后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)向模架。根據(jù)凹模外形尺寸選相近規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)模板，為，上模板厚，下模板厚。選用GB/T2861.11990導(dǎo)柱，GB/T2861.61990導(dǎo)套。根據(jù)壓力機(jī)模柄孔尺寸，選擇JB/T7646.11994壓入式模柄。(3) 其他結(jié)構(gòu)尺寸墊板： 凸模固定板： 剛性卸料板： 導(dǎo)料板： 凸模長(zhǎng)度：，取 4) 模具閉合高度所選壓力機(jī)閉合高度，。滿足5) 繪制模具總圖及零件圖圖4.5 沖裁模裝配圖圖4.6 工作零件圖4.1.4 連續(xù)模

9、連續(xù)模在一次沖壓行程中，在幾個(gè)不同的工位上同時(shí)完成多道工序的沖裁的沖模，又稱級(jí)進(jìn)模。圖4.7 側(cè)刀定距邊連續(xù)沖裁模4.1.5 正裝式 復(fù)合模正裝式復(fù)合模：落料凹模在下模布置。圖4.8 正裝式?jīng)_孔落料復(fù)合沖裁模4.1.6 倒裝式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模：落料凹模在上模布置的復(fù)合模。圖4.9 沖孔落料倒裝式復(fù)合沖裁模優(yōu)點(diǎn)：廢料能直接從壓力機(jī)落料孔落下，操作方便，生產(chǎn)效率較高，應(yīng)用廣泛。4.2 特殊沖裁模設(shè)計(jì)4.2.1 拼塊式?jīng)_裁模模具凸?；虬寄２捎闷磯K的方法組成。 圖4.10 拼塊上螺釘、銷釘?shù)牟贾?圖4.11 嵌入法(a) 沖大件拼塊落料模平面結(jié)構(gòu)(b) 沖大件拼塊落料上模圖4.12 沖大件拼塊落料模

10、結(jié)構(gòu)4.2.2 厚料沖孔模圖4.13 厚料沖孔模結(jié)構(gòu)圖4.2.3 小孔沖裁模對(duì)于一般的軟鋼，其最小極限孔徑等于板料厚度t，即。小孔沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要是保護(hù)凸模不被折斷。通常采用凸模全長(zhǎng)導(dǎo)向方式，或采用超短凸模方式。圖4.14所示小孔沖模。工件厚度2mm，Q235鋼板，沖兩個(gè)2mm孔。圖4.14 對(duì)凸模采用全長(zhǎng)導(dǎo)向的小孔沖模結(jié)構(gòu) 圖4.15 活動(dòng)護(hù)套與固定護(hù)套結(jié)構(gòu)圖 圖4.16 凸模導(dǎo)向組件在工作始末情況4.2.4 懸臂式?jīng)_孔模 與 側(cè)向沖孔模圖4.17 懸臂式?jīng)_孔模結(jié)構(gòu)圖4.2.5 兩同心件落料模圖4.18 同心件落料復(fù)合模結(jié)構(gòu)圖4.19 同心件零件圖4.2.6 硬質(zhì)合金沖裁模硬質(zhì)合金沖裁模用

11、硬質(zhì)合金作為凸模和凹模材料的沖裁模。特點(diǎn)：模具壽命比一般合金鋼模具壽命高20倍30倍。模具成本比一般合金鋼模高3倍4倍。材料：含鈷量在8%30% 的鎢鈷類合金， YG15、YG20、YG25。圖4.21 硬質(zhì)合金連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)(a) 零件圖 (b) 排樣圖圖4.22 零件圖及排樣圖4.2.7 棒料切斷模(a) 正視圖(b) 俯視圖圖4.23 棒料切斷模結(jié)構(gòu)圖4.2.8 非金屬?zèng)_裁模(a) 沖孔的刃口 (b) 落料的刃口 (c) 復(fù)合模圖4.24 尖刃沖裁模結(jié)構(gòu)4.2.9 精密沖裁模4.2.9.1 整修整修將普通沖裁后所得的毛坯放在整修模中進(jìn)行一次或數(shù)次整修加工，去掉粗糙不平的斷面與錐度，得到光

12、滑平整的斷面。整修工藝示意圖，如圖4.25所示。 圖4.25 整修工藝示意圖 圖4.26 尖角的整修4.2.9.2 光潔沖裁1) 小間隙圓角刃口沖裁圖4.27 帶橢圓角或圓角的凹模2) 負(fù)間隙沖裁圖4.28 負(fù)間隙沖裁 圖4.29 負(fù)間隙沖裁凸模尺寸分布4.2.9.3 精沖工藝特點(diǎn)：壓力下塑性變形，阻止與推遲裂紋產(chǎn)生。圖4.30 精沖模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖模具結(jié)構(gòu)：圖4.31 落料沖孔精沖模圖4.32 凸?；顒?dòng)式復(fù)合精沖模習(xí) 題1. 簡(jiǎn)述題(1) 試分析無(wú)導(dǎo)向開(kāi)式?jīng)_裁模、導(dǎo)板式?jīng)_裁模與導(dǎo)柱式?jīng)_裁模各自特點(diǎn)(2) 正裝復(fù)合模與倒裝復(fù)合模各有何特點(diǎn)？如何選擇？(3) 滾動(dòng)模架和滑動(dòng)模架相比，在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上有什么不同？(4) 非金屬?zèng)_裁的特點(diǎn)和金屬?zèng)_裁的特點(diǎn)有什么不同？非金屬?zèng)_裁的凸、凹模刃口形狀和金屬?zèng)_裁的凸、凹模刃口形狀有什么不同？(5) 整修的沖裁原理和普通的沖裁原理有什么不同？整修的精度可以達(dá)到多少？(6) 采用精沖和采用負(fù)間隙沖裁有何異同？(7) 簡(jiǎn)述精沖工藝原理，并分析精沖模具