沖裁模工藝設(shè)計(jì)

1、沖裁模課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：沖裁模設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：作業(yè)內(nèi)容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(wàn)件，沖壓設(shè)備初選為250kN開(kāi)式壓力機(jī)，要求： 1.沖裁件工藝性分析。2.選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。3.設(shè)計(jì)排樣，畫(huà)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.選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)。包括：定位、導(dǎo)向、卸料、支撐結(jié)構(gòu)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)沖裁工藝的適應(yīng)性。良好的沖裁工藝性是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)效率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的

2、沖裁件。當(dāng)然工藝性的好壞是相對(duì)的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對(duì)沖裁件工藝的實(shí)應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析。 1.1 幾何形狀 該沖裁件外形簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，且成幾何中心對(duì)稱。1.2 沖裁件的外形和內(nèi)孔沒(méi)有尖角。1.3 沖孔的尺寸適宜。沖孔的直徑；1.3t=1.3x2=2.6小于8.5mm滿足條件。1.4 最小孔距、孔邊距經(jīng)應(yīng)滿足，經(jīng)計(jì)算零件的孔邊距為5.75mm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

3、.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： 零件的空尺寸：工藝性分析的結(jié)論：此零件適合沖裁2.模具結(jié)構(gòu)形式的選擇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，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)合理的沖壓工藝方案。 2.1.1 方案種類 該零件包括沖孔，落料兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種方案：(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)：沖孔落料依次沖壓(3

4、) 采用復(fù)合模生產(chǎn)：沖孔落料復(fù)合沖壓 2.1.2 方案的比較與分析方案(1)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，且生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，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)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱，為提高生產(chǎn)效率，主要可以應(yīng)用以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)沖壓模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)合沖壓模具結(jié)構(gòu)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)，且結(jié)構(gòu)緊湊，零件精度高，生產(chǎn)效率高。 2.2 模具機(jī)構(gòu)形式的

5、確定 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)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，如何脫模方便。正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。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，借助模具的合復(fù)力就可以輕松的將工件給卸下來(lái)，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)料或板料上的布置方法。排樣的合理與否直接關(guān)系到材料利用率的高低，在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。

6、沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。 根據(jù)不同幾何形狀的沖件，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(wú)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(wú)廢料排樣的方法是不可能做到；但能采用有廢料和少?gòu)U料的排樣方法。考慮到操作方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)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。 搭邊數(shù)值取決于以下因素： 件的尺寸和形狀。 材料的硬度和厚度。 排樣的形式（直排、斜排

7、、對(duì)排等）。 條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。 擋料裝置的形式（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)再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算確定的。查表得搭邊參考值為：沿邊a=1.8 ，工件間a1=1.5 調(diào)料寬度：條料排樣圖如下圖所示 4必要的工藝計(jì)算 4.1沖壓力計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(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： 考慮到刃口的磨損、間隙的波動(dòng)、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為K=1.3，并取抗剪強(qiáng)度=0.8，生產(chǎn)中為了計(jì)算方便沖裁力可按下式計(jì)算： 式中 L沖裁輪廓的總長(zhǎng)度(mm)； t板料厚度(mm)；板料的抗拉強(qiáng)度(M

8、Pa)。 查表取=300Mpa 落料力：沖孔力: 沖裁力： 由于影響卸料力、推加力和頂件力的因素很多，根本無(wú)法準(zhǔn)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 卸料力 總沖裁力 、分別為推件力和卸料力系數(shù)， n同時(shí)卡在凹模洞口內(nèi)的零件個(gè)數(shù)，h（h為凹模洞口深度，t為料厚）查表在此取h=124.2 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)際尺寸按要求配作；沖孔時(shí)，則只需計(jì)

9、算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實(shí)際尺寸按要求配作；只是需要在配作時(shí)保證最小雙面合理間隙值查表 Zmin=0.100mm。 工件精度取IT14，x=0.5。4.31落料凹模外形mm：磨損后尺寸變大外形 mm：磨損后尺寸變大相應(yīng)凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證間隙Zmin即可。式中x系數(shù)，在0.51之間，查表得x=0.5 沖裁零件制造公差 凹模的制造公差，在此取Zmin最小初始雙面間隙，查表，取Zmin=0.100mm 4.3.2沖孔凸模內(nèi)孔：磨損后尺寸變小相應(yīng)凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證Zmin=0.100mm即可。式中x系數(shù)，在0.51之間，查表得x=0.5 沖裁零件制造公

10、差 凹模的制造公差，在此取Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm 4.3.3.孔心距（凹模、凸模磨損后不變的尺寸） 4.4 凸凹模的尺寸設(shè)計(jì)（1）沖孔凸模 凸模長(zhǎng)度： Lt=h1+h2+h3 =14+12+14 =40mm 式中h1凸模固定板厚度，一般?。?.60.8）凹模板厚 h2空心墊板厚 h3落料凹模板厚 凸模零件圖如圖所示：(2)落料凹模 由式H=ks(H8) H=0.30x60 =18mm 由式B=s+(2.54.0)H B=60+(2.54.0)x18 =105132 由式L=s1+2s2 L=20+2x30 =80mm 式中H凹模厚度 B垂直于送料方向的

11、凹模寬度 L送料方向的凹模長(zhǎng)度 k系數(shù)，查表取k=0.30 s垂直于送料料方向的凹模刃壁間的最大距離 s1送料方向的凹模刃壁間的最大距離 s2送料料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離 查表根據(jù)上面所算得的尺寸，確定凹模 板外形規(guī)格為125x125x18(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 零件圖如圖所示： (3)凸凹模 L凸凹 = h1+h2+h3 =10+34+14 =58mm 式中 h1卸料板厚度一般?。?12）在此取h1=10mm h2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之間距離，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般?。?535）mm,在

12、此取34mm. h3凸凹模固定板厚度，一般?。?.60.8）倍凹模板厚度，在此取為14mm 剙 凸凹模零件圖如圖所示：5.沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具總體設(shè)計(jì) 根據(jù)已確定的工藝方案，分析可知模具結(jié)構(gòu)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，下漏料方式的倒裝式?jīng)_裁，模具結(jié)構(gòu)形式可采用后置導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架5.1.固定擋料銷 沖模的定位裝置及零件，其作用是保證材料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置，以保證沖壓件的質(zhì)量及沖壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行。查表?yè)趿箱N具體參數(shù)如下： 材料：45#鋼 熱處理：HRC43-48 規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-81 5.2.導(dǎo)料銷 查表?yè)趿箱N具體參數(shù)如下

13、： 材料：45#鋼 熱處理：HRC43-48 規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-81 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?。?-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(參考文獻(xiàn)2)確定卸料螺釘相關(guān)參數(shù)如下: 材料: 45#鋼 熱處理:2428HRC 規(guī)格: 10x60 GB2867.5-81 5.4 推件零件設(shè)計(jì) (1)打桿 由于零件結(jié)構(gòu)的限制，其結(jié)構(gòu)形式采用簡(jiǎn)單的圓柱式打桿，其直徑按模柄孔大小確定，d=12mm打桿長(zhǎng)度L=L1+L2+C L=10+95+15 =120mm 式中L1

14、推出狀態(tài)時(shí)，打桿在墊板上平面以下的長(zhǎng)度 L2模柄長(zhǎng)度 C考慮各種誤差而加的常數(shù)，通常取C=1015在此取15mm 打桿零件圖如圖所示： (2)推件塊 推件塊按落料凹模配作，保證間隙在（0.51）mm,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(zhǎng)度L=L1+L2+L3 L=4+18+2=24mm 式中L1推件塊凸臺(tái)高，一般?。?4 ）mm在此取為4 mm 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距離 L3推件塊行程 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（0.60.8）倍落料凹模板厚，即(0.60.8)x18=(10.814.4

15、)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： (2)凸凹模固定板 凸凹模固定板厚度為（0.60.8）倍落料凹模板厚，即(0.60.8)x18=(10.814.4)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：上墊板 根據(jù)下式算得結(jié)論，驗(yàn)證是否需要墊板查表3-34 模座材料的許用應(yīng)力（參考文獻(xiàn)1） 得 在90140MPa 之間 明顯本模具不需要墊板,但由于結(jié)構(gòu)的需要,所以加一塊厚為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： (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

16、 (1)模架 隨著冷沖壓技術(shù)的發(fā)展和新型模具材料的出現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定的變化，雖然模具的結(jié)構(gòu)類型很多，但對(duì)其基本要求是一致的。即不僅能沖出合格的零件，適應(yīng)生產(chǎn)批量的需要，而且要求操作方便，生產(chǎn)安全、壽命長(zhǎng)、成本低，以及制造和維修方便。隨著冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，在設(shè)計(jì)模具時(shí)對(duì)沖模模架的選擇一般都是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選的。 由前面所確定的為標(biāo)準(zhǔn)的后置導(dǎo)柱模架,又根據(jù)凹模周界尺寸L=125mm B=125mm 初選模架125x125x(160190)mm GB/T2851.3-90.查表2-41（參考文獻(xiàn)2） 又依模具結(jié)構(gòu)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

17、=183mm在模架最大最小閉合高度（160190）之間。 所以所選模架合適。 (2)模柄 本模具采用壓入式模柄,又根據(jù)所初選的壓力機(jī)，從而得到的模柄孔尺寸參數(shù)，可以確定模柄相關(guān)參數(shù)如下： 材料：Q235 規(guī)格：A40x95 GB286.21-81 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/T65-2000 M8x65 查附表4.3 (參考文獻(xiàn)4) (2)下模緊固螺釘 材料:45#鋼 規(guī)格:GB/T65-2000 M8x40 查附表4.3 (參考文獻(xiàn)4) (3)凸凹模緊固螺釘 材料:45#鋼 規(guī)格:GB/T65-2000 M8x40 查附表4.3 (參考文獻(xiàn)4) (4)上模長(zhǎng)圓柱銷 材料:45#鋼 規(guī)格:GB/T119.1 10 x60 查附表4.14 (參考文獻(xiàn)4) (5)上模短圓柱銷 材料:45#鋼 規(guī)格:GB/T119.1 10 x45 查附表4.14 (參考文獻(xiàn)4) (6)上模短圓柱銷 材料:45#鋼 規(guī)格:GB/T119.1 10 x40 查附表4.14 (參考文獻(xiàn)4) (7)防轉(zhuǎn)銷 材料:45#鋼 規(guī)格: 6x146. 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(cè)量動(dòng)精度很困難，目前還沒(méi)有