沖孔_落料級進(jìn)模-沖壓工藝模具設(shè)計(jì)說明書

1、設(shè) 計(jì) 說 明 書院 系 機(jī)械工程 班 級 095 專 業(yè) 材控 姓 名 楊山虎 學(xué) 號(hào) B573 指導(dǎo)教師 謝老師 評 分 日 期 目錄第一章 零件設(shè)計(jì)任務(wù)1第二章 沖裁件的工藝分析22.1工件材料22.2工件結(jié)構(gòu)形狀22.3工件尺寸精度2第三章 沖裁工藝方案3第四章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇44.1模具的類型的選擇54.2卸料裝置54.2.1條料的卸除54.2.2卸料方式54.3定位裝置54.3.1送料形式54.3.2定位零件：54.4.模架類型及精度54.4.1模架54.4.2.精度6第五章 沖壓工藝計(jì)算：75.1排樣75.1.1排樣方案分析75.12計(jì)算條料寬度75.1.3確定布距：85.1

2、.4計(jì)算材料利用率852沖壓力計(jì)算95.2.1沖裁力計(jì)算95.2.2卸料力、頂件力的計(jì)算105.3壓力中心的計(jì)算115.4模具工作部分尺寸及公差115.4.1落料凸凹模尺寸115.4.2沖孔凸凹模尺寸12第六章 主要零部件設(shè)計(jì)136.1凹模的設(shè)計(jì)136.2凸模的設(shè)計(jì)146.2.1.沖孔凸模：156.2.2.落料凸模156.2.3凸模的校核：156.3固定板的設(shè)計(jì)166.3.1.凸模固定板:166.4模架以及其他零部件的選用16第7章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)177.1 校核模具閉合高度177.2 沖壓設(shè)備的選定17第8章 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件18第9章 結(jié)論19第一章 零件

3、設(shè)計(jì)任務(wù)零件簡圖：如圖1-1 所示材料：10號(hào)鋼材料厚度：1.2mm未標(biāo)注尺寸按照IT10級處理.圖1-1 墊片零件圖第二章 沖裁件的工藝分析2.1工件材料由圖1-1分析知：10#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性能，主要用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等。適合沖裁加工。2.2工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，只有一個(gè)圓孔。料厚為2mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。2.3工件尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT13級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁

4、加工。第三章 沖裁工藝方案完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工藝方案分為以下3種：1.方案一：單工序模生產(chǎn)。先沖孔，后落料；2.方案二：級進(jìn)模生產(chǎn)。沖孔落料級進(jìn)沖壓；3.方案三：復(fù)合模生產(chǎn)。沖孔落料復(fù)合沖壓。各模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及比較如下表3-1：表 3-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級低一般可達(dá)IT13IT10級可達(dá)IT10IT8級零件特點(diǎn)尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)3mm生產(chǎn)效率低較低工序間自動(dòng)送料，可以自

5、動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔希仨毷謩?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級進(jìn)模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合表分析：方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時(shí)比復(fù)合模低。方案三只需一副

6、模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案二低，模具輪廓尺寸較小。綜上對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。第四章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇4.1模具的類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進(jìn)模。4.2卸料裝置4.2.1條料的卸除因采用級進(jìn)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。4.3定位裝置4.3.1送料形式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向手動(dòng)送料方式，即由左向右送料既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成

7、本，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.3.2定位零件：零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和導(dǎo)正銷定位。4.4.模架類型及精度4.4.1模架1若采用四導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，能承受級進(jìn)模高速?zèng)_壓次數(shù)。2. 若采用對角導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，可縱向或橫向送料;3. 若采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)柱模架，可三方送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊的，但模具受力不平衡，滑動(dòng)不平穩(wěn)。綜上，結(jié)合本沖孔、落料級進(jìn)模的特點(diǎn)，決定采用四導(dǎo)柱模架。4.4.2.精度由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進(jìn)模因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的四

8、導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用級模架精度。第五章 沖壓工藝計(jì)算：5.1排樣5.1.1.排樣方案分析方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。5.1.2.計(jì)算條料

9、寬度根據(jù)零件形狀，查工件之間搭邊值a=1.5mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=1.8mm,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值 公式（5-1）式中：Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1-沖裁件之間的搭邊值；=1.8mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=0.20mm。B0=1621.8=19.6故條料寬度為19.65.1.3.確定布距：送料步距S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。級進(jìn)模送料步距S 公式（5-2）Dmax零件橫向最大尺寸，a1

10、搭邊S161.517.5mm排樣圖如圖2-1所示。 圖2-1 排樣圖5.1.4.計(jì)算材料利用率一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 /BS100% 公式（5-3）式中 A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距； 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積A=82-3.252= 190mm2所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率=BS100% = 190（19.617.5）100%=55.4%5.2.沖壓力計(jì)算5.2.1.沖裁力計(jì)算用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算： 公式（5-5）式中：F沖裁力；L沖裁周邊長度；t材料厚度；b材料抗剪強(qiáng)度；10鋼b的值查表可知：該材料的抗剪強(qiáng)度為255-333pa,則取b=320Mpa系數(shù)；

11、一般取=1.3。1、沖孔力計(jì)算沖孔周長：L=6.5=20.4所以沖孔力F1=KLtb=1.36.51.2320 =10.19kN2落料力的計(jì)算落料周長L=d落料沖裁力F2= KLtb =1.3161.2320=25.08kN。5.2.2.卸料力、頂件力的計(jì)算一般按以下公式計(jì)算： 卸料力 公式（5-6）（為卸料力系數(shù)，其值查表5-1可得）沖孔推件力 落料推件力 所以總沖壓力 公式（5-8）表5-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKXKTKD鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.06

12、30.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09由 ,即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50%-60%，取,則公稱壓力. 初選壓力機(jī)的公稱壓力為600KN。5.3.壓力中心的計(jì)算用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 公式（5-9）Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依然選在坐標(biāo)原點(diǎn)。5.4.模具工作部分尺寸及公差5.4.1.落料凸凹模

13、基本尺寸計(jì)算落料的輪廓尺寸為16。為保證沖出合格沖件。沖裁件精度到,X取.查表知：Zmax =0.360，Zmin =0.246。查表可知： A=0.021mm，T=0.013mm綜上所述可得：落料凹模基本尺寸為 公式（5-10）落料凸?；境叽鐬?公式（5-11）5.4.2.沖孔凸凹模尺寸大小為1、沖孔凸模基本尺寸的計(jì)算 公式（5-12）2、沖孔凹模 基本尺寸計(jì)算 公式（5-13）第六章 主要零部件設(shè)計(jì)6.1.凹模的設(shè)計(jì)沖孔落料凹模如圖6-1 圖6-1 凹模零件圖1、凹模厚度H的計(jì)算：=14.875mm, 查表得K取1.25 公式（6-1） 又因?yàn)楣蕿榘踩?，取H=30mm 2、凹模長度和

14、寬度L凹模=4H =430=120mm W凹模=L2 =60mm 公式（6-2） 3、凹材料的選用:查表可知：材料選用Cr12MoV，HRC：60-644、凹模的固定方法直接將凹模與下模座用兩個(gè)M6的螺栓裝配。6.2凸模的設(shè)計(jì)6.2.1.沖孔凸模：1、沖孔凸模設(shè)計(jì)：沖孔凸模的零件圖如6-2所示圖6-2 沖孔凸模零件圖長度：凸模的尺寸根據(jù)凸模固定板尺寸h1、卸料板尺寸h2、材料厚度h3和h。h一般在10-20mm了安全著想取15mm所以凸模的長度L為： L=24+2+9.4+15=50.4mm 公式（6-4）凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)選用Cr12MoV， HRC：58-626.2.2.落料凸模1

15、、長度：有關(guān)計(jì)算同沖孔凸模；2、材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊選用Cr12MoV，HRC58-623、落料凸模零件圖6-7如 圖6-76.2.3.凸模的校核：考慮沖孔凸模的直徑很小，故需對最小凸模8.06進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核：1、剛度的校核：根據(jù)凸模校核公式：L90d/ 公式（6-5）帶入數(shù)據(jù)可得：=28.28mm L：為凸模的允許最大工作尺寸，而設(shè)計(jì)中，凸模的工作尺寸為2228.28,所以鋼度得以校核，符合要求。2、強(qiáng)度校核:凸模的最小直徑d應(yīng)滿足: 公式（6-6）10.162.6 所以凸模強(qiáng)度得以校核，符合要求。 6.3固定板的設(shè)計(jì)6.3.1.凸模固定板:1、凸模固定板的厚度：其厚度取

16、24mm。2、凸模固定板的外形尺寸根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為：3、材料：選用45#鋼。4、配合及連接件：凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個(gè)銷釘定位,6個(gè)螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凸模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。6.3.2. 壓料板 壓料板的外形尺寸與凸模固定板一致，各空位置也保持一致。查表可得厚度H=106.4模架以及其他零部件的選用該模具為級進(jìn)模，采用四導(dǎo)柱模架，能使上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)模送。以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。上模座查表可知：厚度取35mm，外形尺寸為，20060墊板厚度取5mm,下模座厚度取40mm，外形尺寸與

17、上模座一致為，20060。根據(jù)上下模座選取導(dǎo)柱為25mm150mm,導(dǎo)套為25mm8533第7章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度 公式（7-1）式中 壓力機(jī)最大閉合高度為300mm 壓力機(jī)最小閉合高度為200mm 墊板厚度為15mm將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得200H315.經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度H=167mm，在200mm315mm內(nèi)，且開式壓力機(jī)最大裝模高度300mm,大于模具閉合高度173mm ,可以使用。7.2 沖壓設(shè)備的選定通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī)J能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：600KN滑塊行程：100mm最大閉合高度：450mm最大裝模高度：300mm工作臺(tái)尺寸（前后左右）：420mm630mm 模柄孔尺寸：48mm35mm第8章 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件。繪制模具裝配圖，見圖8-1。 圖8-1 裝配圖 1模柄，2上模座，3卸料螺釘，4沖孔凸模，5卸料彈簧，6壓料板，7緊固螺栓