模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)落料沖孔級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

1、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目： 墊圈沖裁模課程設(shè)計(jì) 內(nèi) 容：（1）沖壓件的工藝分析 （2）工藝方案的確定（3）工藝計(jì)算（4）模具總體設(shè)計(jì) （5）模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（6）沖壓設(shè)備的選擇急繪制模具總裝圖落料沖孔級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)工件名稱：墊圈生產(chǎn)批量：大批量材料：h62-m厚度：1.5mm工件簡(jiǎn)圖見圖1圖1墊圈 一、沖壓件工藝性分析此零件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，材料為h62-m，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)6.5mm的孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為3.75mm。零件圖上尺寸均未標(biāo)注尺寸偏差，屬于未注公差尺寸，可按it14

2、級(jí)確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公查表，各尺寸公差為：22.30-0.52，60-0.36，140-0.45，6.5+0.360，0.50-0.25，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。 二、工藝方案的確定該零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：先落料，后沖孔。采用簡(jiǎn)單的單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔落料復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。 采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 采用方案一，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是需要兩副模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足中大批量生產(chǎn)要求，且累計(jì)誤差大。方案二只需要一副模具，工件的精度及生

3、產(chǎn)效率都較高，但是工件的最小壁厚3.75mm小于凸凹模許用的最小壁厚3.8mm，模具的強(qiáng)度較差，制造的難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件的精度也能滿足要求。通過上述三種方案的比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案三最佳。三、必要的工藝計(jì)算（1）排樣設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件是對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，可以采用直排圖2的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。 查表沖壓工具及模具設(shè)計(jì)可取得搭邊值為1.0mm和1.8mm。 計(jì)算條料寬度b=(d+2a)-0查有關(guān)表=0.15則 條料寬度按相應(yīng)的公式

4、計(jì)算b=22.3+21.8=25.90-0.15 mm送料步距：a=14+1.0=15 mm 沖裁件的面積計(jì)算可得s=207.29 mm2。一個(gè)步距的材料利用率 =, 式中 s個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，mm2;a送料步距； b條料寬度，mm; = =53.4畫出排樣圖，如圖2所示。圖2 條料的排樣（2）計(jì)算沖壓力：由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分：沖6.5mm孔的力p1、落外形料的力p2，向下推出6.5mm沖孔廢料的力p3，向下推出工件的力p4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機(jī)提供的，故不用計(jì)算在內(nèi)?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能

5、及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式： p=klt（1式中 p沖裁力（kn） l沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm） t沖裁件材料厚度（mm） 被沖材料的抗剪強(qiáng)度(mpa) k系數(shù)，一般取1.3。上式中抗剪強(qiáng)度與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的=0.8b,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：p=1.3ltltb式中 b被沖材料抗拉強(qiáng)度(mpa)。查手冊(cè)可得h62的b=294mpap1=6.51.5294=9kn p2=62.881.5294=27.74kn推件力 pt=nktp kt推件力系數(shù),由手冊(cè)（3）表27查得kt=0.05 n同時(shí)卡在凹模內(nèi)的工件(或廢

6、料)數(shù),其中n=ht h凹模洞口的直刃壁高度（mm）， t板料厚度 ( mm)查手冊(cè)3表221可得和h=6mm,故n=4p3=40.059=1.8knp4=0.0527.74=1.39kn工序總力p總=p1+p2+p3+p4 =9+27.74+1.8+1.39=40kn3）初選壓力機(jī) 查文獻(xiàn)開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為j23-6.3，見表一。表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱壓力/kn滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm滑塊底面尺寸/mm可傾斜角/封閉高度調(diào)節(jié)量/mmj23-6.363351502403702003104535(4)確定模具壓力中心模具的壓力中心就是沖壓力合

7、力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。由于該零件為規(guī)則形狀的制件，其對(duì)稱中心既為壓力中心。4、計(jì)算凸凹模刃口尺寸工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）工作零部件的計(jì)算查表2.43得間隙值z(mì)min=0.090mm，zmax=0.120mm（1）沖裁6.5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下，查

8、表2.5（3）得凸、凹模制造公差：a=0.02mm，t=0.02mm。校核：zmaxzmin=0.03mm，而at=0.04mm不滿足zmaxzminat的條件，所以用配做法制作凸、凹模，查表2.63得it14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)x：x=0.5以凸模尺寸為基準(zhǔn)，計(jì)算如下：凸模尺寸 由手冊(cè)可查得=0.36 dap=（d+x）-p0 =(6.5+0.50.36)0-0.02 =6.680-0.02mm凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證雙面間隙在0.090.120mm之間（2）外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配作法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)

9、備的精度要求。采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況先正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-第一類尺寸a 第一類尺寸：aj=(amax-x)0+0.25 b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-第二類尺寸b 第二類尺寸：bj=(bmax+x)0 -0.25 c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸c 第三類尺寸：cj=(cmin+0.5)0.125 有分析可知凹模尺寸都是磨損后增大的，所以均屬于第一類尺寸查表2.63可得磨損系數(shù)x為：當(dāng)0.50時(shí)，x=0.5當(dāng)0.50 時(shí)，x=0.75

10、因?yàn)閳D中沒有標(biāo)注公差所以可以去it14級(jí)公差，有相關(guān)手冊(cè)可得22.3、6、14、三個(gè)尺寸的公差分別是0.52、0.36、0.5第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：有公式可得如下： a1=(amax-x) 0+0.25=(22.3-0.50.52) 0+0.250.52=22.0400.155 mma2=(amax-x) 0+0.25=(6-0.750.36) 0+0.250.36=5.730+0.09 mma3=(amax-x) 0+0.25=(14-0.50.43) 0+0.250.43=13.78500.108 mm落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是13.785mm，5.73mm，22.04m

11、m，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值z(mì)min=0.090。圖3 落料凹模刃口部分尺寸四、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，采用自動(dòng)送料方式。3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是一般的，又是大批量生產(chǎn)，沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上6.5mm的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依

12、此作為條料送進(jìn)的精確定距。3）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了自動(dòng)送料方式，采用中間導(dǎo)柱模架。4）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕?jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為1.5mm，料厚比較厚，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料廢料。 五、模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用整體式凹模凹模外形尺寸的確定：凹模厚度h（按經(jīng)驗(yàn)公式h=kb（h15mm） ）其中b為最大型孔的寬度尺寸，有設(shè)計(jì)工件可知b=22.3mm，k為系數(shù)，查沖壓手冊(cè)可取k=0.5所以h=

13、22.30.5=11.15mm，綜上可取h=15mm凹模長(zhǎng)度l的確定 l=b+2c因t=1.5mm沖壓工件寬度b=22.3mm，查表可得凹模壁厚c=30mm則l=22.3+302=82.3mm凹模寬度b的確定 b=步距+工件寬+2c由以上的設(shè)計(jì)中可知b=15+14+230=89mm凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為10010015凹模材料選用cr12制造，熱處理硬度為5862hrc。落料凸模如圖4所示：圖4落料凸模沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖5所示：圖5 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式凸模長(zhǎng)度的計(jì)算：凸模長(zhǎng)度的確定主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、修磨、操作安全、裝配等因

14、素的需要。采用卸料板和導(dǎo)料板，凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算： l=h1+h2+h3+h式中 l凸模長(zhǎng)度， mm h1凸模固定板厚度，mmh2卸料板厚度，mm h3導(dǎo)料板厚度，mm h附加高度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（0.51）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離，一般取1520mm，就取17mm。凸模固定板厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，可取9mm，卸料板厚度可以取凹模厚度的0.81.0倍，可取12mm。導(dǎo)料板厚度查相關(guān)沖壓手冊(cè)可知為6mm。綜上可取凸模長(zhǎng)度l=9+12+6+17=44mm小凸模強(qiáng)度校核 如要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即 對(duì)于

15、圓形凸模 dmin式中 dmin圓形凸模最小截面直徑，mm t沖裁材料厚度，mm 沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，mpa 凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.01.6）103mpadmin=1.36mm 所以承壓能力足夠。抗縱向彎曲力校核對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）max270d2/式中 lmax 允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm f 沖模力,n 凸模最小截面的直徑，mmlmax270d2/=2706.682/， 所以長(zhǎng)度適宜。凸模固定端面的壓力q =式中q凸模固定端面的壓力，mpa f落料或沖孔的沖裁力，n模座材料許用壓應(yīng)力，mpa q =94.7mpa凸模固定板端面壓力超過了8090a，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一

16、個(gè)淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格查手冊(cè)，查得10010062、定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（1）始用擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）.圖6 始用擋料銷的設(shè)計(jì)擋料銷標(biāo)記： 4536 gb/t2866.181 材料：45鋼 gb/69988 熱處理：硬度4348hrc 技術(shù)條件：按gb287081（1） 固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖7圖7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)選用直徑8mm，h=4mm材料為45鋼a型固定擋料銷（jb/t7649.1094）根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖 廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置（如圖8）圖8 固

17、定擋料銷的位置=c-()+0.1 擋料銷與導(dǎo)正銷的間距，mm c連續(xù)模的步距，mm dr導(dǎo)正銷的直徑，mm d擋料銷頭部直徑，mm =15.5-()+0.1=15.55mm （3）導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照jb/t7647.194和jb/t7647.294選定。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè)2選用如圖9圖9 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式d=d-2ad導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸d沖孔凸模直徑2a導(dǎo)正銷與孔徑兩邊的間隙沖裁6.5mm孔的導(dǎo)正銷 查表得h=0.6t 2a=0.05mmd=d-2a=6.15-0

18、.05=6.50mmh=0.62.2=1.32mm 3、導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)查表分析得導(dǎo)料板長(zhǎng)度l=100mm，寬度b=26mm ，厚度h=6mm如圖10。圖10 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 4、 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板用螺釘、銷釘固定在下模的凹模工作面上，卸料板能承受較大的卸料力，其中卸料板孔與凸模單邊間隙一般?。?.10.5）t，就取0.45mm。卸料板兼做凸模向?qū)?，與凸模的配合為h7/h6，厚度為12mm，其外形尺寸一般與凹模相同。5、5、承料板的設(shè)計(jì)承料板的作用是擴(kuò)大沖壓板料受承托部分的長(zhǎng)度，以便于送進(jìn)。送料定距零件始用擋料銷 始用擋料銷又稱臨時(shí)擋料銷，條料首次送進(jìn)定位時(shí)使用。開始沖裁時(shí)，將擋料銷向里

19、壓緊，完成條料第一次定位后，在彈簧的作用下?lián)趿箱N自動(dòng)退出。6、.標(biāo)準(zhǔn)模架的選用模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成。由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界100mm,b=100mm,閉合高度h1=122mm 選擇中間導(dǎo)柱模架10031003130150導(dǎo)柱標(biāo)記：203100 gb/t2861.1 203100 gb/t2861.1 導(dǎo)套標(biāo)記：20365323 gb/t2861.6 20365323 gb/t2861.6上模座標(biāo)記：1003100325 gb/t2855.1下模座標(biāo)記：1003100330 gb/t2855.2模柄標(biāo)記：a503110 jb/t 7646.

20、1兩個(gè)導(dǎo)柱左、右對(duì)稱分布，受力均衡，所以導(dǎo)柱導(dǎo)套磨損均勻，但是只能一個(gè)方向送料，適用于縱向送料和單個(gè)毛坯沖制的較精密的模具。圖11 中間導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架7、模柄的選用 模柄的作用是使模具的中心線與壓力機(jī)的中心線重合，并把沖壓模具上模部分零件固定在壓力機(jī)滑塊上。對(duì)于本設(shè)計(jì)選擇壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合，常加銷釘防止松動(dòng)。主要用于小型沖壓模具。圖12 壓入式模柄8、緊固零件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)選用模具上常用的緊固零件是螺釘和銷釘，螺釘與銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體如下：內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：45鋼m8365 gb7085螺釘標(biāo)記：45鋼m8330 gb6876圓柱銷釘標(biāo)記：45鋼6365 gb 11986 止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：45鋼436gb119869、校核沖壓設(shè)備基本參數(shù)模具閉合高度的校核：h閉=h上+h下+h凹+h凸+h墊-1.5=20+30+15+44+6-1.5=119.5mm，沖床的最大閉合高度為150mm，滿足條件。沖裁所需要總壓力p0=40kn，沖床的公稱壓力為p共為63kn，p0p共 滿足生產(chǎn)要求。六、模具工作原理凸模下行，上下模有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，條料由前向后送，首件沖孔時(shí)有手作用始用擋料銷定位，然后始用