2024年模具設(shè)計(jì)與制造項(xiàng)目

模具設(shè)計(jì)與制造大作業(yè)

機(jī)械0804胡川紅20231884

圖示連接板沖裁零件，材料為10鋼,厚度為2mm，該零件年產(chǎn)量20萬件,

沖壓設(shè)備初選為250kN開式壓力機(jī),規(guī)定：

j?2O2X08.5

40±0.15

----------------------------------9^

零件圖

1.沖裁件工藝性分析。

2.選擇模具日勺構(gòu)造形式。

3.設(shè)計(jì)排樣，畫排樣圖。

4.進(jìn)行必要的工藝計(jì)算。沖壓力、凸凹模間隙及尺寸等

5.選擇與確定模具的重要零部件的構(gòu)造。

包括:定位、導(dǎo)向、卸料、支撐構(gòu)造

6.選擇壓力機(jī)，校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)。

7.繪制模具總圖。

1.沖裁工藝分析

沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝日勺適應(yīng)性。良好日勺沖裁工藝性

是指能用一般沖裁措施，在模具壽命和生產(chǎn)效率較高、成本較低日勺條件下得

到質(zhì)量合格出J沖裁件。當(dāng)然工藝性H勺好壞是相對(duì)H勺，它直接受到工廠H勺沖

壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等原因日勺影響。以上規(guī)定是確定沖壓件W、J構(gòu)造，形

狀，尺寸等對(duì)沖裁件工藝口勺實(shí)應(yīng)性口勺重要原因。根據(jù)這一規(guī)定對(duì)該零件進(jìn)

行工藝分析。

1.1幾何形狀該沖裁件外形簡樸，形狀規(guī)則，且成幾何中心對(duì)稱。

1.2沖裁件日勺外形和內(nèi)孔沒有尖角。

1.3沖孔的I尺寸合適"沖孔日勺直徑d>1.3t：1.3t=1.3x2=2.6不不不

大于8.5mm滿足條件c

1.4最小孔距、孔邊距經(jīng)應(yīng)滿足a22t,經(jīng)計(jì)算零件的孔邊距為5.75mm

不不大于最小孔邊距2t=2x2=4mm^孔距為40mm明顯足夠。

1.5材料10鋼屬于碳素鋼，查附表可知其屈強(qiáng)比較小，延伸率較高，

具有良好的沖壓性能。

1.6沖裁件的精度和斷面粗糙度由于零件內(nèi)外形尺寸均未注公差,屬自由

尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸公差，經(jīng)查公差表得各尺寸公差分別為：

零件的外形尺寸：2(4'214。。43

零件時(shí)空尺寸：8.5產(chǎn)6

工藝性分析的結(jié)論：此零件適合沖裁

2.模具構(gòu)造形式W、J選擇

2.1確定沖壓工藝方案確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，重要

包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和次序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不

同樣的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合日勺經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇

一種合理日勺沖壓工藝方案。

2.1.1方案種類該零件包括沖孔,落料兩個(gè)基本工序，可以采用如下三種

方案：

(1)采用單工序模生產(chǎn):先落料再?zèng)_孔

(2)采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn):沖孔一落料依次沖壓

(3)采用復(fù)合模生產(chǎn):沖孔一落料復(fù)合沖壓

方案的比較與分析

方案(1)模具構(gòu)造簡樸，但需要兩道工序，兩套模具才能完畢零件的

加工，且生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)W、J需求，且更重要日勺是在

第一道工序完畢后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量

大打折扣，達(dá)不到所需口勺規(guī)定，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。

由于零件構(gòu)造簡樸對(duì)稱，為提高生產(chǎn)效率,重要可以應(yīng)用如下兩種方案

即采用復(fù)合沖壓或級(jí)進(jìn)沖壓，又由于級(jí)進(jìn)沖壓模具構(gòu)造相對(duì)復(fù)合沖壓模具

構(gòu)造較大,且較為復(fù)雜些，為了便于工藝加工及節(jié)省昂貴的模具材料,本模具

采用復(fù)合沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)，且構(gòu)造緊湊，零件精度高，生產(chǎn)效率高。

2.2模具機(jī)構(gòu)形式確實(shí)定

復(fù)合模有兩種構(gòu)造形式,正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。考慮到工件成

形后，怎樣脫模以便。正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模,需向上推出工件，

取也不以便。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只須在上模裝一推出裝置,

借助模具日勺合復(fù)力就可以輕松日勺將工件給卸下來,故采用倒裝式復(fù)合模，因

該制件較薄，為保證制件平整,采用彈壓卸料裝置。它還可以對(duì)沖孔小凸模

起導(dǎo)向作用和保護(hù)作用，和定位釘定位方式。

3.排樣的設(shè)計(jì)

排樣是沖裁件在調(diào)料或板料上的布置措施。排樣口勺合理與否直接關(guān)系

到材料運(yùn)用率的高下,在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)省金屬和減少廢料具有非常重要口勺

意義，尤其是在大批量生產(chǎn)中，很好地確定沖件尺寸和合理排樣是減少成本

H勺有效措施之一。

沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)運(yùn)用），與沖件的外形有很大關(guān)系。根

據(jù)不同樣幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的

類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。零件外

形近似矩形，輪廓尺寸為60x20,根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的

措施是不也許做到；但能采用有廢料和少廢料的排樣措施?？紤]到操作以

便并為了保證零件精度,排樣方式采用直排有廢料排樣。排樣時(shí),沖件之間

以及沖件與條料側(cè)邊之間留下日勺余料叫搭邊。它的作用是賠償定位誤差，

保證沖出合格的J沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取

決于如下原因：

①件的尺寸和形狀。

②材料的硬度和厚度。

③排樣的形式（直排、斜排、對(duì)排等）。

④條料的送料措施（與否有側(cè)壓板）。

⑤擋料裝置日勺形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一

般是由經(jīng)驗(yàn)再通過簡樸計(jì)算確定日勺。

查表得搭邊參照值為：沿邊8，工件間a1=1.5

調(diào)料寬度：B=I>2a+=60+2x1.8-K).6=64.2miTi

條料排樣圖如下圖所示

4.必要日勺工藝計(jì)算

4.1沖壓力計(jì)算

計(jì)算沖裁力日勺目H勺是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。

則沖裁力可按下式計(jì)算：F=KLtr

考慮到刃口日勺磨損、間隙日勺波動(dòng)、材料力學(xué)性能日勺變化、板料厚度的偏差

等原因的影響，可取安全系數(shù)為K=1.3,并取抗剪強(qiáng)度T二0.84，生產(chǎn)中

為了計(jì)算以便沖裁力可按下式計(jì)算:

F=Lt%

式中L一沖裁輪廓的總長度（mm）;

t一板料厚度（mm）;

4一板料的抗拉強(qiáng)度（MPa）o

查表取八二30OMpa

落料力：F.^.=Lt（7b=146.08x2x300=87.65KN會(huì)沖孔力：

白L5=26.70x2x300,60KN

沖裁力：F=F落+/=87-65+L6O=8925KN

由于影響卸料力、推加力和頂件力的原因諸多，主線無法精確計(jì)算。在生產(chǎn)

中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

推件力F,=nK,F=6x0.055x89.25=29.45KN

卸料力F.=K3F=0.05X89.25=4.46KN

總沖裁力用=F+H+月=89.25+29.45+4.46=123.16KN

降、匕一分別為推件力和卸料力系數(shù)，

n一同步卡在凹模洞口內(nèi)口勺零件個(gè)數(shù)，n=h/t

h（h為凹模洞口深度，t為料厚）查表在此取h=12

4.2初步預(yù)選壓力機(jī)根據(jù)以上所計(jì)算得到的總沖壓力，查表初選型號(hào)

為JB23-25的壓力機(jī)。

4.3工作零件刃口尺寸計(jì)算

刃口工藝分析：結(jié)合模具及工件的形狀特點(diǎn)，此模具制造宜采用配作法,

落料時(shí)，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，

凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按規(guī)定配作；沖孔時(shí)，則只需計(jì)算凸模的刃口

尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實(shí)際尺寸按規(guī)定配作；只是需要在配

作時(shí)保證最小雙面合理間隙值查表Zmin=O.10Ommo工件精度取

IT14,x=0.5o

4.31落料凹模

外形中20)52mm：磨損后尺寸變大

"=(D-xA)；J(20-0.5x0.52)『3二19.74「3〃加

外形1裂043mm:磨損后尺寸變大

。二(B-xA)：J(14-O.5xO.43)/07s=13.93;叫加

對(duì)應(yīng)凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證間隙Zmin即可。

式中x一系數(shù)，在0.57之間，查表得x=0.5

△一沖裁零件制造公差

當(dāng)一凹模的制造公差，在此取力=A/4

Zmin一最小初始雙面間隙,查表，取Zmin=0.100mm

沖孔凸模

內(nèi)孔68.5,叱磨損后尺寸變小

0

4=（4+必）\=（8.5+0.5x0.36北股=8.68009771m

對(duì)應(yīng)凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證Zmin=0.100mm即可。

式中x一系數(shù)，在0,5?1之間,查表得x=0.5

△一沖裁零件制造公差

2—凹模的制造公差，在此取當(dāng)=A/4

Zmin—最小初始雙面間隙，查表3—3,取Zmin=0.100mm

.孔心距（凹模、凸模磨損后不變?nèi)丈壮叽纾?/p>

Cr=C±^=40±0.01875/nw

4.4凸凹模W、J尺寸設(shè)計(jì)

（1）沖孔凸模

凸模長度：Lt=hl+h2+h3=14+12+14=40mm

式中hl一凸模固定板厚度,一般?。?.6?0.8）凹模板厚

h2—空心墊板厚

h3—落料凹模板厚

其余S

技術(shù)要求：

1.材料CU2熱

處理58?60HRC

TO|0O,O2A

凸模零件圖如圖所示:

(2)落料凹模

由式H=ks(HN8)H=0.30x60=18mm

由式B=s+(2.5?4.0)HB=60+(2.5?4.0)x18=105?132

由式L=s1+2s2L=20+2x30=80mm

式中H一凹模厚度

B一垂直于送料方向的凹模寬度

L一送料方向日勺凹模長度

k一系數(shù)，查表取k=0.30

s一垂直于送料料方向H勺凹模刃壁間日勺最大距離

si—送料方向的凹模刃壁間H勺最大距離

s2—送料料方向H勺凹模刃壁到凹模邊緣出J最小距離

查表根據(jù)上面所算得的尺寸，確定凹模

板外形規(guī)格為125xl25xl8(mm),因考慮到昂貴的模具材料的節(jié)省,將凹模

板作成

薄型形式并加空心墊板后實(shí)取為125x125x14(mm)其

技術(shù)要求：

1.上下下(6平〃及為602.餐■及

加.6

，例為C"2.?/t$W2nC.

零件圖如圖所不:

(3)凸凹模

L凸凹=hl+h2+h3=10+34+14=58mm

式中hl一卸料板厚度一般取(6?12)在此取hl=10mm

h2—卸料板下平面到凸凹模固定板上平面口勺之間距離，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般取

(25-35)

mm,在此取34mm.

h3—凸凹模固定板厚度，一般取(0.6?0.8)倍凹模板厚度，在此取為14mm

凸凹模零件圖如圖所示:

技術(shù)里■求：

1.上下平時(shí)平行度為。52,超較度

為1.6

2.材料為512,調(diào)質(zhì)6r4HRC

3.帶,號(hào)的尺寸檜凸.廿模外影尺寸

配作，悍M7-Q.1叩.

5.沖裁模重要零部件的構(gòu)造設(shè)計(jì)

模具總體設(shè)計(jì)根據(jù)已確定日勺工藝方案,分析可知模具構(gòu)造可采用前

后送料，擋料銷定距，導(dǎo)料銷定位，彈性卸料裝置卸料，下漏料方式日勺倒裝

式?jīng)_裁，模具構(gòu)造形式可采用后置導(dǎo)柱原則模架

5.1.固定擋料銷

沖模的定位裝置及零件，其作用是保證材料時(shí)對(duì)附送進(jìn)及在沖模中的

對(duì)的位置，以保證沖壓件的質(zhì)量及沖壓生產(chǎn)口勺順利進(jìn)行。

查表擋料銷詳細(xì)參數(shù)如下：

材料：45#鋼

熱處理:HRC43-48

規(guī)格：A6x4x3GB2866.il-81

52導(dǎo)料銷

查表擋料銷詳細(xì)參數(shù)如下:

材料：45#鋼

熱處理:HRC43-48

規(guī)格：A6x4x3GB2866.11-81

5.3.卸料零件設(shè)計(jì)

卸料板

本模具采用彈性卸料裝置，卸料板厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般取（6.12）mm在此

取10mm,

其周界尺寸與落料凹模同等大小。

其零件圖如圖所示:

卸料螺釘

查表10—64（參照文獻(xiàn)［2］）確定卸料螺釘有關(guān)參數(shù)如下:

材料:45#鋼熱處理:24?28HRC

規(guī)格：10x60GB2867.5-81

5.4推件零件設(shè)計(jì)

(1)打桿

由于零件構(gòu)造的限制,其構(gòu)造形式采用簡樸的圓柱式打桿，其直徑按模柄孔

大小

確定,d=l2mm打桿長度L=L1+L2+C

L=10+95+15=120mm

式中L1一推出狀態(tài)時(shí)，打桿在墊板上平面如下的長度

L2—模柄長度

C一考慮多種誤差而加時(shí)常數(shù)，一般取C=10?15在此取15mm

打桿零件圖如圖所示：

、------------------125-----------------技術(shù)要求：

&I-----------------------------------------------------------\1.上下平面平行度為

/W0.02,粗低度為1.6

2.材料為45,鈾調(diào)質(zhì)

24-28RRC.

(2)推件塊

推件塊按落料凹模配作，保證間隙在(0.5?1)n】m,推件塊凸臺(tái)與空心墊板

之間的

間隙在此取0.5mm，推件塊長度L=L1+L2+L3L=4+18+2=24mm

式中L1一推件塊凸臺(tái)高，一般取(3?4)mm在此取為4mm

L2—在推出狀態(tài)時(shí)，推件塊凸臺(tái)下平面到落料凹模板下平面的J距離

L3—推件塊行程

技術(shù)要求：

1.上下平而平行度為0.02,初檢度

為1.6

2.材料為45M風(fēng)調(diào)質(zhì)24-28RRC

其零件圖如圖所示:

5.5固定板、墊板設(shè)計(jì)

(1)凸模固定板凸模固定板厚度為(0.6?0.8)倍落料凹模板厚，即(0.6?

0.8)x18=(10.8~14.4)mm在此取14mm,其周界尺寸與落料凹模同

等大。

技術(shù)要求，

I上F+*《什度力.MMt

2力Crl2?■片bl?3

立??卡新尺寸MGB收外■人寸

,ft.maas收工?〃?§■★?

其零件圖如圖所示:

(2)凸凹模固定板

凸凹模固定板厚度為(0.6-0.8)倍落料凹模板厚，即(0.6~0.8)x18=(10.8?1

4.4)mm

在此取14mm，其周界尺寸與落料凹模同等大。

其零件圖如圖所示:

其余電

技術(shù)要求：

1.上下手由不狂史為Q.02.總械

為1.6

，抄料為打，鋼.M24-imc

3.爭?+的人.十杪。“硬汁再又寸史

體,侏讓耳Glflfl(￡K"?i64C舍.

上墊板

P=FZ/A式3-42(參考文獻(xiàn)[1])

=I87OO/(2X3J4X15X15)

4

=53Mpa

根據(jù)下式算得結(jié)論，驗(yàn)證與否需要墊板

查表3-34模座材料的許用應(yīng)力(參照文獻(xiàn)[1])

得。在90?140Mpa之間

明顯本模具不需要墊板，但由于構(gòu)造的需要，因此加一塊厚為6mm的墊板,

其周界尺寸

與落料凹模同等大，墊板零件圖如圖所示:

技術(shù)要求：

+A+02.

啊4M4，”RC

(4)空心墊板

為了節(jié)省昂貴的模具材料而作成兩部分的空心墊板，其零件圖如圖所示:

5.6模架、模柄的選擇

⑴模架

伴隨冷沖壓技術(shù)的發(fā)展和新型模具材料日勺出現(xiàn)，模具構(gòu)造也發(fā)生了一定的

變化，

雖然模具出J構(gòu)造類型諸多，但對(duì)其基本規(guī)定是一致H勺。即不僅能沖出合格

H勺零件，適

應(yīng)生產(chǎn)批量日勺需要，并且規(guī)定操作以便，生產(chǎn)安全、壽命長、成本低，以及

制造和維

修以便。伴隨冷沖模國標(biāo)實(shí)行以來，在設(shè)“模具時(shí)對(duì)沖模模架的選擇一般

都是按

國標(biāo)來選日勺。

由前面所確定的為原則的后置導(dǎo)柱模架,又根據(jù)凹模周界尺寸L=125m

m

B=125mm初選模架125x125x(160~190)mmGB/T2851.3-

90.查表2-41(參照文獻(xiàn)[2])

又依模具構(gòu)造草圖及以上得到的各板厚度，可知模具閉合高度

H=35+6+40+58+45-1=183mm在模架最大最小閉合高度(160?190)

之間。

因此所選模架合適。

⑵模柄

本模具采用壓入式模柄，又根據(jù)所初選的壓力機(jī),從而得到口勺模柄孔尺寸參

數(shù)，可

以確定模柄有關(guān)參數(shù)如下：

材料:Q235

規(guī)格：A40x95GB286.21-81

5.7螺釘及銷釘?shù)倪x擇

(1)上模緊固螺釘

材料:45#鋼

規(guī)格:GB/T65-2023M8x65查附表4.3(參照文獻(xiàn)[4])

⑵下模緊固螺釘

材料:45#鋼

規(guī)格:GB/T65?2023M8x40查附表4.3(參照文獻(xiàn)[4])

(3)凸凹模緊固螺釘

材料：45#鋼

規(guī)格:GB/T65-2023M8x40查附表4.3(參照文獻(xiàn)⑷)

(4)上模長圓柱銷

材料:45#鋼

規(guī)格:GB/T119.110x60查附表414(參照文獻(xiàn)[4])

(5)上模短圓柱銷

材料:45#鋼

規(guī)格:GB/T119.110x45查附表4.14(參照文獻(xiàn)⑷)

(6)上模短圓柱銷

材料:45#鋼

規(guī)格:GB/T119.110x40查附表4.14（參照文獻(xiàn)⑷）

（7）防轉(zhuǎn)銷

材料:45#鋼規(guī)格：6x14

6.選定設(shè)備

壓力機(jī)對(duì)模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機(jī)在不加載狀態(tài)下的精

度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動(dòng)精度。

當(dāng)壓力機(jī)的動(dòng)精度不好時(shí),就等于喲暖和精度不好的壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工。

由于測量動(dòng)精度很困難，目前還沒有壓力機(jī)動(dòng)精度的原則，生產(chǎn)廠家也只保

證壓力機(jī)日勺靜精度。因此壓力機(jī)日勺動(dòng)精度一般只能根據(jù)其靜精度的I好壞、

框架構(gòu)造形式和尺寸以及對(duì)壓力機(jī)生產(chǎn)廠家的信任程度來推斷。