沖壓模具設計-2

黑龍江東方學院本科課程設計沖壓模具課程設計說明書題目：沖壓墊片復合模__________院（系）：機電工程學部_______________專業(yè)：機械設計制造及自動化（模具設計與制造）方向2017級1班____________學生姓名：XXX_________________學號：XXXXXX___________________指導教師：XXX__________________沖壓模具課程設計任務書題目：設計墊片零件的沖壓模具設計（批量生產(chǎn)）內(nèi)容：1.零件圖1張2.沖壓模具裝配圖1張3.模具零件圖（凸模，凹模，導柱，導套，凸模固定板，上模座）6張4.課程設計說明書（15頁以上）1份班級：20XX級模具3班_學生：XXX______指導教師：XXX_____教研室主任：XXX_____2025年6月22日前言沖壓工藝規(guī)程是模具設計的依據(jù)，而良好的模貝結構設計又是實現(xiàn)工藝過程的可靠保證，若沖壓工藝有所改動，往往會造成模貝的返工，甚至報廢，沖裁同樣的零件，通常可以采用幾種不同方法，工藝過程設計的中心就是依據(jù)技術上先進，經(jīng)濟上合理，生產(chǎn)上高效，使用上安全可靠的原則，使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項技術要求的前提下達到最佳的技術效果和經(jīng)濟效益。設計沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖入手，分析零件圖包括技術和經(jīng)濟兩個方面：1、沖壓加工方法的經(jīng)濟性分析沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用，由于模具費用高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時采用其他方法制作該零件可能會更有效果．2、沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度，在技術方面，主要分析該零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求，良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結構簡單，而且壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，方便等。不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何，其生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件。對于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過切削焊接或鉚接等加工才能完成。目錄（一）：分析沖裁件的工藝性………..3（二）：確定沖裁工藝方案及模具結構形式………………...3（三）模具設計計算41．排樣計算條料寬度及確定步距42.利用率計算43.計算總沖壓力54.確定壓力中心65．沖模人口尺寸及公差的計算76.確定各主要零件結構尺寸9（1）凹模外形尺寸的確定9（2）凹模長度的確定9（3）凸模強度校核10（4）定位零件的設計11（5）導料板的設計11（6）卸料板的設計11（四）沖壓設備的選用11（五）設計并繪制總圖、選取標準件11（六）設計繪制非標準零件圖13（七）模具主要零件加工工藝規(guī)程的制圖13總裝工藝13墊板的加工工藝15凸模固定板的加工工藝15落料凸模的加工工藝15導正銷的加工工藝15沖孔凸模的加工工藝15卸料板的加工工藝15凹模的加工工藝15導料板的加工工藝16始沖擋料銷的加工工藝16致謝181墊片沖壓工藝分析1．1零件分析本設計是一個是由沖孔、落料工序制成的工件。該工件結構簡單，應用廣泛薄墊片。材料為10號鋼，厚度為2mm，根據(jù)提供的零件圖，其數(shù)據(jù)如下：1.1.1對工件的結構工藝要求（1）工件的結構形狀，在滿足裝配，使用性能和效果條件下，該工件的形狀是對稱、簡單和實現(xiàn)無廢料與少廢料排樣：（2）工件的外形是矩形，有利于提高工件的質(zhì)量，與延長模具使用壽命：（3）工件沒有凸出或凹入部分，且工件沒有伸出懸臂和窄槽：1.1.2工件的精度及毛刺精度可以分為精密級與經(jīng)濟級兩種：（1）精密級是沖壓工藝技術上所允許的精度：（2）經(jīng)濟級是用經(jīng)濟手段達到的精度。還有對尺寸或配合精度要求很高的精密級高精度，則需要安排特殊的成型方法。毛刺，在普通沖裁中，由于凸凹模有一定的間隙存在，加上沖件材料的輕度，厚度，模具的刃口鋒利程度等，沖件的斷面真正的切面只有剛接觸的刀口的一小段距離，一般約為此板料厚度的1/3一1/5或更少。其余部分是因撕裂而分離的。由于沖件一般具有塑性，所以在撕裂時就形成高低不等的毛刺，因此普通沖裁的毛刺是不可避免的。1.2定工藝方案根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序只有落料一種。按其先后順序組合，可得如下幾種方案：（1）落料，單工序沖壓。（2）落料，單件復合沖壓。（3）落料級進沖模。采用級進模生產(chǎn)方案一屬于單工序沖壓。結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)要求；方案二需一副模具，生產(chǎn)效率高，盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件幾何形狀簡單，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，但是制造精度不如復合模。通過對上述方案分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。1.3排樣設計與計算根據(jù)材料的經(jīng)濟利益利用程度，排樣的方法可分為廢料、無廢料、少廢料。據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到的，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法1.3.1搭邊排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝余料稱為搭邊。搭邊值不能過大或過小。搭邊過大，浪費材料；搭邊過小，起不到搭邊作用，材料可能被拉入凸、凹模之間的縫隙中，使模具刃口破壞。搭邊的合理數(shù)值：保證沖裁件質(zhì)量、模貝壽命，保證自動送料時不被拉彎、拉斷條件下允許的最小值。影響搭邊值的因素：板料厚度、材料種類、沖裁件大小、沖裁件的輪廓形狀等。條料是由板料（或帶料）剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定條料寬度的上偏差為0，下偏差為負值（-△）搭邊和條料寬度的確定：查《沖壓工藝與模貝設計（第二版）》表3-3，確定零件沿邊a=2mm、零件之間距離a1=2.2mm，步距62.2mm。搭邊及排樣如圖1-1所示：圖1-1零件的搭邊及排樣方式查《沖壓工藝與模具設計》表3-4可取條料寬度公差?！?0.5，計算種類項目公式結果備注排樣沖裁件面積A80×604800mm2條料寬度B=（D+2a+C）mm查表3-4可取條料寬度公差。△=0.5步距S=60+a162.2mm一個步距的材料利用率η=（）×100%90.3%一張鋼板的材料利用率η=（）×100%88.9%n總為鋼板可生產(chǎn)數(shù)352件A是一個工件的面積mm2；N是工件的總數(shù)量；B是條料寬度L是條料長度mm。1.4沖裁工藝1.4.1計算沖裁力沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力的計算：沖裁力：是指作用于凸模上的最大抗力。沖裁力FPFP=KLtτ如果視沖裁為純剪切變形，沖裁力可按下式計算：FP=1.3Ltτ(K取1.3）式中：FP沖裁力；L沖裁件受剪切周邊長度(mm)；T沖裁件的料厚(mm)；τ材料抗剪強度(MPa)，此例中零件的周長為280mm，材料厚度2mm，材料Q235的抗剪強度取300MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為：FP=1.3×280×2×300=218400N=218.4KN卸料力FQ和推件力FQ1計算模具采用彈性卸料裝置和推件結構，所以所需卸料力FQ和推件力FQ1為：卸料力FQ：從凸模上卸下板料/沖孔件所需的力；推件力FQ1：從凹模內(nèi)向下推出落料件/廢料所需的力。（l)卸料力FQFQ=KFP=0.05×218.4KN=10.92kN（2）推件力FQ1FQ1=NKlF=6×0.055×218.4KN=25.86KN公式中:FP是沖裁力K卸料力系數(shù),其值為取0.05K1是推料力系數(shù),其值為取0.055N梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料的數(shù)量，N=h/t，h是直刃口部分高度（mm），t為材料厚度(mm)。1.4．2壓力機的公稱壓力的選取采用了彈壓卸料裝置和和下出件的模具時：FP總=FP+FQ+FQ1=KN經(jīng)查《沖壓設計與模具設計》中附錄A表的壓力機的主要技術參數(shù)可知，可以選擇J23-25開式雙柱可傾壓力機。其一些主要的參數(shù)是最大閉合高度是Hmax=220mm，最小的閉合高度是Hmin=175mm計算沖壓模閉合高度H：查《沖模設計與制造實用計算手冊》中的公式：公式中：Hmax壓力機的最大閉合高度(mm)；Hmin壓力機的最小閉合高度(mm)；H沖模的閉合高度(mm)．220-5>H>175+10215>H>185所以沖模高度：H=2001.5沖壓壓力中心沖模對工件施加沖壓力的合力的中心稱沖壓壓力中心。所以遵循沖壓壓力中心原則：(l)對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心；（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合；（3）形狀復雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。零件外形為對稱件，中間的異形孔雖然左右不對稱，但孔的尺寸很小，左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小，所以該零件的壓力中心可近似認為就是零件外形中心線的交點。因為該工件是對稱形狀的單個沖裁件沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。如圖1-2所示：圖1-2工件幾何形狀1.6零件刃口尺寸計算1.6.1刃口尺寸計算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)：（1）由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。（2）在測量與使用中,落料件是以大端尺寸為基準,沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。（3）沖裁時,凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦,凸模愈磨愈小,凹模愈磨愈大,結果使間隙越來越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則:（1）落料件尺寸由凹模尺寸決定,沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定,故設計落料模時,以凹模為基準,間隙取在凹模上;設計沖孔模時,以凸模尺寸為基準,間隙取在凹模上,（2）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損,設計落料凹模時,凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時,凹?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^大尺寸。這樣在凸凹模磨損到一定程度的情況下,仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。（3）確定沖裁模刃口制造公差時,應考慮制件的公差要求,如果對刃口精度要求過高(即制造公差過小)，會使模具制造困難,增加成本,延長生產(chǎn)周期;如果對刃口要求過低(即制造公差過大)，則生產(chǎn)出來的制件可能不合格,會使模具的壽命降低。若制件沒有標注公差,則對于非圓形工件按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理,沖模則可按IT11級制造;對于圓形件,一般可按IT7-IT6級制造模具,沖壓件的尺寸公差應按“入體”原則標注,落料件上偏差為零,下偏差為負;沖孔件下偏差為零,上偏差為正。1.6.2刃口尺寸計算該零件的材料是Q235號鋼(10),厚度是2mm,該零件是屬于無特殊要求,屬于一般沖裁件,經(jīng)過查表3-19，3-20可知，c=（7%-10%）t，即cmin=7%t=7%×2mm=0.14mmcmax=10%t=10%×2mm=0.2mm零件的外形尺寸,以凹模為基準。φ16孔由沖孔獲得,以凸模為基準。磨損系數(shù)x由表3-23查得，凸凹模制造公差δp,δd查GB/T1800.1-2009并分別取IT6和IT7級制造工差，則凹模，凸模，凸凹模尺寸計算如下：(l)沖孔d=φ，x=1，δp=0.011，δd=0.018dp=（d+x△）0-δp=16.060-0.011mmdd=（d+x△+2cmin）0+δd=16.306+0.0180mmδp+δd=0.011+0.018=0.029mm2（cmax-cmin）=2×（0.2-0.14）=0.12mm即δp+δd<2（cmax-cmin）,故模具精度合適(2)落料DA60=(Dmax-X△)0+§A=mmDT60=(DA46-Zmin)§0=mmDA80=(Dmax-X△)0+§A=mmDT80=(DA28-Zmin)§0=mm校核：經(jīng)過校核，以上各式均滿足滿足間隙公差條件。l.6.3凹模的外形輪廓尺寸沖裁凹模外形輪尺寸主要根據(jù)被加工板料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸確定,并綜合考慮與其他零件的連接因素。凹模的外形尺寸主要指凹模的厚度(或稱高度)H及壁厚(c)。凹模厚度:H=Kb(H≥15mm)；凹模壁厚:c（1.5-2）[c≥(30-40)]式中:b沖裁件的最大外形尺寸;K系數(shù)(板料厚度影響)。經(jīng)過查表3.26可知:K取0.3所以凹模厚度:H=Kb=0.3×80=24凹模壁厚：C=(1.5~2)H=(1.5~2)×24=36~48,取C=40mm所以凹模寬度B和長度A分別為:凹模寬度:B=80+2*40=160mm凹模長度:A=h1+h2+h3+Y=160mm查表3-28根據(jù)裝配、銷位置以及螺釘排放要求,這里凹模寬度取100mm,為配合合適的模架,實取L=125mm故確定落料凹模的外形尺寸為:125×100×16.如圖1-3所示圖1-3落料凹模1.6.4凸模設計計算因為在刃口計算是得到12孔的尺寸為:凹模直徑:dp=（d+x△）0-δp=（12+1×0.78）0-0.011=12.780-0.011mm凸模直徑:dd=（d+x△+2cmin）0+δd=（12.78+2×0.14）0+0.018=13.660+0.018mm經(jīng)過查《沖壓工藝及模具設計》表3-24可知取得到凸模的相關數(shù)據(jù):直徑：d=12.78mm，基本尺寸：D=16mm，D1=19mm，h=5mm，l=36-55mm凸模長度L=h1+h2+h3+l=17+12+20+（15-30）=63mmh1凸模固定板厚度h2卸料板厚度h3落料凹模厚度l附加長度，一般取15一30m（包括凸模進入凹模深度，凸模的修模量及凸模固定板與卸料板之間的安全高度）沖孔凸模如圖1-4所示：圖1-4凸模1.6．5凸凹模計算高度計算：h=h1+h2+h3=25+30+15=70mmh1凸凹模固定板厚度：h2橡皮厚度h3推料板厚度。如圖1-5所示：圖1-5凸凹模1．7模具結構設計根據(jù)上述工藝分析，該模具可以保證零件所要求的各項精度指標，工序次數(shù)少，生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)。若采用自動送料，操作就更為安全。其特點如下：（1）該模具采用滑動式導柱導套的后側式標準模架，根據(jù)刃口尺寸大小確定凹模的周界大小為160×140mm、閉合高度為壓力機的最大、小閉合高度，所以h=185-215mm這里取200mm。（2）為保證制件的平直度及沖壓工作的操作安全，設計倒裝式復合模結構，落料凹模安裝于上模，凸凹模安裝于下模，它們分別依靠銷釘或接觸面定位，與導柱和導套的相對位置比較精確，從而實現(xiàn)導柱導向的目標．（3）該制件材料厚度適中，適合采用手動送料，條料送進導向精度由導料銷保證。條料送進定距則設計了最簡單的擋料銷裝置，為避免擋料銷安裝孔距離凹凸模太近，擋料銷選用標準的結構形式。（4）退料機構分別為上模剛性推件裝置和下模彈性卸料裝置，剛性推件裝置結構簡單，加工成本低，但是需要依靠壓力機上的打料橫梁進行工作，所以設計時務必考慮打料橫梁的位置及調(diào)節(jié)量。彈性卸料裝置采用的是橡膠作為彈性元件，卸料板通過卸料螺釘與下模相對固定，為保證卸料板的平整，下模座上加工通孔，卸料螺釘掛頭接角面為墊板下表面，這樣避免了下模座孔卸料螺釘沉孔深度難以保證的缺陷，從而降低加工難度。（5）模具工作過程：條料沿導料銷送進抵住活動擋料銷；上模下行，首先是條料由下模的彈性卸料裝置（彈性元件為橡膠）與凹模夾緊；上模繼續(xù)下行，凸凹模、沖孔凸模和凹模同時工作將條料沖斷后，上模到達下止點；沖孔廢料被卡在凸凹模的沖孔凹模型孔中，待下一次沖裁周期將其推出從下模料孔中漏出；落料廢料箍在凸凹模的落料刃口上，上?；爻虝r橡膠回彈推動卸料板將其撥落下來；制件則卡在凹模的型孔中，上?；爻虝r，打桿在上模沒有到達上止點時即碰到壓力機上的打料橫梁面停止運動，推動推板將制件推出，落在下模表面。移走制件后，再將條料抵住活動擋料銷，開始第二次沖裁，周而復始。1.8沖壓模櫝具結構件選取模架：模架包括上模座板、下模座板、導柱和導套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。根據(jù)模架導向的導柱配合性質(zhì)分為：滑動導向模架和滾動導向模架。每一類模架中，由于導柱安裝位置和數(shù)量不同，又分為幾類標準模架，分別為：后側導柱式，中間導柱式，對角導柱式，四角導柱式。見《沖壓模貝簡明設計手冊》表中的標準模架類型根據(jù)兩件的凹模的外形尺寸，和模具閉合高度，選取四角導柱式模架。凹模的外形尺寸為125×100mm閉合高度為H=200mm,選?。喊寄Ｖ芙纾篖×B=125×100。導柱式的上模座板的凹模周界基本尺寸為：L×B×H=125×100×40，和導套配合的孔的直徑為D=25，孔距為160/120mm,上模座板的外形尺寸為A=40，L=210，圓角為R=15，下模座板的基本尺寸為：L×B×H=210×160×37和導套配合的孔的直往為D=20，孔距為120mm/160mm，圓角為R=15.導套經(jīng)查表可知，其基本尺寸為：d=20，D=25，總長度80mm導柱：經(jīng)查表可知，導柱的基本尺寸：d=20mm，總長度180mm，導料銷：根據(jù)模具結構特點和和條料上沖壓件排樣的特點，選用了合適的導料銷。2模具的裝配根據(jù)簡單模的工作特點，先裝上模，再裝下模較為合理，并調(diào)整間隙、試沖、返修、具體過程如下(l)上模裝配仔細檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求，形狀并作好劃線，定位等準備工作：1.先將凸模與凸模固定板裝配，再與凹模板裝配，并調(diào)整間隙；2.把已裝配好的凸模及凹模與上模座，并在次檢查間隙是否合理后，打入銷釘及擰入螺絲。（2）下模裝配仔細檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求，形狀并作好劃線，定位等準備工作。1.先將凸凹模放在下模座上，再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙，以免發(fā)生干涉及工件損壞。接著依次按順序裝入銷釘，活動擋料銷，彈頂橡膠塊及卸料板，檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘，再擰入緊固螺釘，并再次檢查調(diào)整。2.將經(jīng)調(diào)整后的上下模按導柱，導套配合進行組裝，檢查間隙及其它裝配合理后裝機進行試沖并根據(jù)試沖結果作出相應調(diào)整，直到生產(chǎn)出合格制件。汽車墊片倒裝復合模具裝配圖如圖