沖壓模具課程設(shè)計說明書

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《沖壓工藝與模具設(shè)計》

課程設(shè)計說明書

設(shè)計題目：安裝板沖壓模具課程設(shè)計學(xué)生姓名：盧錦彬?qū)W號：202336030431系別：機(jī)電工程系專業(yè)班級：12機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)設(shè)計4班指導(dǎo)教師：曾月鵬起止時間：2023年12月28日——2023年1月6日

東莞理工學(xué)院城市學(xué)院

《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目（填入零件名稱）沖壓模具設(shè)計根據(jù)產(chǎn)品圖，設(shè)計沖裁模具1副（復(fù)合模或級進(jìn)模），主要內(nèi)容如下：1、產(chǎn)品零件圖1張（紙質(zhì)版二維圖）2、模具裝配圖1#圖幅1張（紙質(zhì)版二維圖）設(shè)3、凸模零件圖1張（紙質(zhì)版二維圖）計內(nèi)4、凹模零件圖1張（紙質(zhì)版二維圖）容5、課程設(shè)計說明書1份6、用PRO-E繪制模具三維裝配圖（電子版）1、根據(jù)設(shè)計條件，進(jìn)行零件工藝性分析、沖壓工藝分析，確定方案（1天）。2、模具設(shè)計基本參數(shù)計算（2天）3、繪制模具的裝配圖（3天）。進(jìn)4、畫模具的非標(biāo)準(zhǔn)零件圖（1天）度5、編寫課程設(shè)計說明書（2天）安排6、課程設(shè)計辯論（1天）1、《沖壓工藝與模具設(shè)計》柯旭貴編機(jī)械工業(yè)出版社主2、《最新沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊》楊占蕘編化學(xué)工業(yè)出版社要參3、《沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》伍先明國防工業(yè)出版社考文獻(xiàn)本任務(wù)書與課程設(shè)計說明書一并裝訂（封面后一頁）存檔。

目錄

1、前言12、零件的工藝分析33、確定沖裁工藝方案74、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案105、工藝設(shè)計計算136、設(shè)計選用零件、部件，繪制模具總裝草圖157、壓力機(jī)的校核178、模具裝配圖199、總結(jié)22

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(jī)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)生分開或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模上升時，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(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。

此設(shè)計針對所給的零件進(jìn)行了一套冷沖壓模具的設(shè)計，其中設(shè)計內(nèi)容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度），擬定零件的沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，排樣，裁板，計算沖壓工序壓力，選用壓力機(jī)及確定壓力中心，計算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝編制，壓力機(jī)的校核。

沖裁模設(shè)計題目

如圖1所示零件：安裝板生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235t=1mm設(shè)計該零件的沖壓工藝與模具

2零件的工藝分析

2.1結(jié)構(gòu)與尺寸

該零件結(jié)構(gòu)簡單,形狀對稱。Q235被自由凸模沖圓形孔,查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》表3-8,可知該工件沖孔的最小尺寸為1.3t,該工件的孔徑為:Φ12>1.3t=1.3×2=2.6。

由于該沖裁件的沖孔邊緣與工件的外形的邊緣不平行,故最小孔邊距不應(yīng)小于材料厚度t,該工件的空邊距(6)>t=1均適合于沖裁加工。

2.2精度

零件內(nèi)、外形尺寸均未標(biāo)注公差,屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經(jīng)查表得,各尺寸公差分別為：

零件外形:54

0?0.740?0.620?0.520?0.430?0.36，36,49,12,3

0.17零件內(nèi)形:12??0.08

孔心距:63.4±0.215,

利用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖樣要求。

2.3材料

Q235，屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼,查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》附表1可知抗剪強(qiáng)度τ=260MPa,斷后伸長率=32％。此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。

根據(jù)以上分析,該零件的工藝性較好,可以進(jìn)行沖裁加工。

3確定沖裁工藝方案

該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下幾種工藝方案：(a)先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；

(b)采用落料——沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)；(c)用沖孔——落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。

方案(a)模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為了提高生產(chǎn)效率，主要采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁方式。采用復(fù)合沖裁時，沖出的零件精度和平直度好，生產(chǎn)效率高，操作便利，通過設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量。

根據(jù)以上分析，該零件采用復(fù)合沖裁工藝方案。

4確定模具總體結(jié)構(gòu)方案

4.1模具類型

根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用復(fù)合沖裁模。復(fù)合模的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是存在

有雙重作用的結(jié)構(gòu)零件——凸凹模，凸凹模裝在下模稱為倒裝式復(fù)合模。采用倒裝式復(fù)合模省去了頂出裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，因此采用倒裝式復(fù)合沖裁模。

4.2操作與定位方式

雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)，可用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考慮到零件尺寸大小，材料厚度，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，固定擋料銷擋料，并與導(dǎo)正銷協(xié)同使用以保證送料位置的確鑿性，進(jìn)而保證零件精度。為了保證首件沖裁的正確定距，采用始用擋料銷，采用使用擋料銷的目的是為了提高材料利用率。

4.3卸料與出件方式

采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝配依靠橡皮的彈力來卸料，卸料力不大，但沖壓時可兼起壓料作用，可以保證沖裁件表面的平面度。為了便利操作，提高零件生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。

4.4模架類型及精度

考慮到送料與操作的便利性，模架采用中間導(dǎo)柱的模架，用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。

4.5凸模設(shè)計

凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法：

落料凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模與固定板的加工，可設(shè)計成固定臺階式，中間臺階和凸模固定板以H7/m6過渡協(xié)同，凸模頂端的最大臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于凸模固定板中拉出。并將安裝部分設(shè)計成便于加工的長圓形，通過接方式與凸模固定板固定。

5工藝設(shè)計計算

5.1排樣設(shè)計與計算

零件外形近似矩形，輪廓尺寸為54×88。考慮操作便利并為了保證零件精度，采用直排有廢料排樣。如圖1所示：

查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》表3-13，工件的搭邊值a=2，沿邊的搭邊值a1=2.2。級進(jìn)模送料步距為S=30+2=32mm

條料寬度按表3-14中公式計算：B-0△=(Dmax+2a1)-△0查表3-15得：△=0.6

0B=（88+2×2.2）0?0.6=92.4?0.6（㎜）

由零件圖近似算得一個零件的面積為1354.8㎜2，一個進(jìn)距內(nèi)的壞料面積

B×S=92.4×56=5174.4㎜2。因此一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為：

?=（A/BS）×100﹪=67.8﹪

查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》附表3選用板料規(guī)格為710×2000×1。

采用橫裁時，剪切條料尺寸為92.4。一塊板可裁的條料為32，每間條可沖零件個數(shù)22個零件。則一塊板材的材料利用率為：

?=（n×A0/A）×100﹪

?=（22×32×1354.8/710×2000）×100﹪=67.2﹪

采用縱裁時，剪切條料尺寸為92.4。一塊板可裁的條料為11，每條可沖零件個數(shù)62個零件，則一塊板材的材料利用率為：

?=（n×A0/A）×100﹪

?=（11×62×1354.8/710×2000）×100﹪=59.2﹪

根據(jù)以上分析，橫裁時比縱裁時的板材的材料利用率高，因此采用橫裁。

5.2計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機(jī)

沖裁力：根據(jù)零件圖可算得一個零件外周邊長度：

L1=16π+8+28+38×2

=162.27內(nèi)周邊長度之和：L=2π×3=18.84㎜

查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》附表1可知：??260MPa;查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》附表3可知：Kx=0.05,KT=0.055.落料力：F落=KL1tT

=1.3×162.27×2×260=109.69KN沖孔力：F孔=KL2tT

=1.3×6?×2×260=12.74KN卸料力：Fx=KxF落

=0.05×109.69=5.48KN推件力：

根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6,

故:n=h/t=3FT=nKtF孔

=3×0.055×25.47=4.20KN

總沖壓力：

FЁ=F落+F孔+Fx+FT

則FЁ=109.69+12.74+5.48+4.20

=132.11KN

應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力：25t.因此可初選壓力機(jī)型號為J23-25。

當(dāng)模具結(jié)構(gòu)及尺寸確定之后，可對壓力機(jī)的閉合高度，模具安裝尺寸進(jìn)行校

式中P—凸模頭部端面對模座的單位面積壓力；F12—凸模承受的總壓力；A—凸模頭部端面與承受面積。

由于計算的P值大于《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》表3-34模座材料的許應(yīng)壓力，因此在工作零件與模座之間加墊板。

墊板用45號鋼制造，淬火硬度為HRC43～48，其尺寸規(guī)格為：

160mm×125mm×10mm。上下面須磨平，保證平行。如圖9所示：

圖9墊板

模架選用后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架：上模座：L×B×H=160mm×125mm×40mm下模座：L×B×H=160mm×125mm×40mm導(dǎo)柱：D×L=￠25mm×150mm

導(dǎo)套：d×L×D=Φ25mm×85mm×Φ33mm模架的閉合高度：160～190mm

墊板厚度：10mm；凸模固定板厚度：16mm上模底板厚：40mm，凹模厚度：16mm橡皮厚：24mm卸料板厚度12mm

凸凹模固定板厚度：12mm，下模底板厚：40mm模具的閉合厚度：

Hd=40+16+24+12+12+40+45.5=188.5mm

6.6.4沖壓設(shè)備的選擇

選用開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25。公稱壓力為25t，滑塊行程為65mm,最大閉合高度270mm,

滑塊中心線至床身距離200mm，工作臺尺寸：370mm×560mm，墊板厚度：50mm，

模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm.

6.6.5緊固件的選用

上模螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，上模上6個，45鋼，尺寸為M8X70下模螺釘：

6個，45鋼，尺寸為M6X55.銷釘起定位作用，同時也承受一定的偏移力.上模3個，45鋼，尺寸為Φ6X60.

7壓力機(jī)的校核

7.1公稱壓力

根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號為J23-25,它的壓力為25t>15.79t,所以壓力得以校核;

7.2滑塊行程

滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=2mm,卸料板的厚度H=10mm,及凸模沖入凹模的最大深度2mm,即S1=2+10+2=14mm<S=65mm,所以得以校核.

7.3行程次數(shù)

行程次數(shù)為105次/min.由于生產(chǎn)批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.

7.4工作臺面的尺寸

根據(jù)下模座L×B=125mm×125mm,且每邊留出60~100mm,即L1×B1=325mm×325mm,而壓力機(jī)的工作臺面L2×B2=560mm×370mm,沖壓件和廢料從下模漏出,漏料尺寸小于58mm×30mm,而壓力機(jī)的孔尺寸為250×250,故符合要求,得以校核;

7.5滑塊模柄孔尺寸

滑塊上模柄孔的直徑為40mm,模柄孔深度為60mm,而所選的模柄夾持部分直徑為30mm,長度為48mm,故符合要求,得以校核;

7.6閉合高度

由壓力機(jī)型號知Hmax=270mmM=80H1=70

Hmin=Hmax–M=270-80=190

(M為閉合高度調(diào)理量/mm,H1為墊板厚度/mm)

由公式得:(Hmax–H1)-5≥H≥(Hmin–H1)+10,得

(270–70)-5≥188.5≥(190–70)+10

即195≥188.5≥120,所以所選壓力機(jī)適合,即壓力機(jī)得以校核.

8模具裝配圖

8.1沖壓模具制造技術(shù)要求

模具精度是影響沖壓件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，制造時應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：

a、組成沖壓模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖