沖孔切斷彎曲級進模的設計與制造

1、Hefei University本科課程設計（論文）BACHELOR DISSERTATION論文題目： 沖 孔 彎 曲 級 進 模 學科專業(yè)： 材控（二）班 作者姓名： 金 國 忠 導師姓名： 周 偉 完成時間： 2014年6月 目 錄第一章零件工藝分析31、工件材料32、工件結構形狀33、工件尺寸精度3第二章沖壓零件工藝方案的擬定4第三章彎曲件尺寸、排樣形式、裁板方法和材料利用率計算51、彎曲件展開尺寸的計算52、排樣方式的選擇53、裁板方法64、計算材料利用率6第四章沖裁力、彎曲力、壓力中心的確定和壓力機的選擇61、沖裁力72、彎曲力73、卸料力74、推件力75、壓力中心的確定8第五章沖

2、裁間隙的確定9第六章模具主要結構的設計101、模具類型的選擇102、操作方式103、出件方式104、確定送料方式105、確定導向方式10第七章沖孔刃口尺寸的計算11第八章主要零部件的設計131、沖裁凸模132、沖裁凹模133、彎曲凸模、凹模的設計144、定位零件155、卸料板的設計156、上下模座157、模柄168、模具的閉合高度：17第九章壓力機技術參數(shù)校核17第十章模具零件制造工藝編制171、沖孔凸模加工工藝過程172、沖孔凹模加工工藝過程183、彈壓卸料板加工工藝過程19第十一章模具工作原理與使用注意事項19第十二章設計感受20參考資料21第一章 工藝分析 圖1-11、工件材料主要特征:

3、 10號鋼塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性均差。制造要求受力不大、韌性高的零件，如汽車車身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等，可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形，也可用作心部強度不高的滲碳件、碳氮共滲件等。2、工件結構形狀工件結構簡單，U型彎曲，有一個圓孔，厚為1.5mm，滿足許用壁厚要求，可以沖裁、彎曲加工。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IT10級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。第二章加工工藝方案確定 各類模具結構及特點比較模具種類比較項目單工序模（無導向）（有導向）級進模

4、復合模零件公差等級低一般可達IT13IT10級可達IT10IT8級零件特點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0.16mm可加工復雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結構與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，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向的稍高沖裁簡單的零件時，比復合模低沖裁較復雜零件時，比

5、級進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)方案一：先沖孔，后切斷、彎曲。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔切斷、彎曲復合沖壓。復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔切斷、彎曲級進沖壓。級進模生產(chǎn)。根據(jù)分析結合表分析：方案一模具結構簡單，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，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三低，模具輪廓尺寸較小。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率

6、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比復合模低。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。第三章彎曲件尺寸、排樣形式、裁板方法和材料利用率計算以及步距精度計算1彎曲件展開尺寸的計算彎曲屬于90角彎曲，取圓角半徑r = 0.1t =0.1，r 0.5。此類工件可視為無圓角彎曲件，因彎曲彎曲變形程度較大，壓彎時板料變形區(qū)變薄情況嚴重，而且斷面畸變也較大。此情況應依據(jù)變形前后毛坯體積和工件體積相等的原則來進行計算。查沖壓工藝與模具設計P120x=0.5可知彎曲件毛坯長度按下式計算：L = l+ l+ 0.5 = 14.5+20.5+0.51.5=

7、35.752排樣方式的選擇題目已給出采用少廢料排樣3裁板方法 4計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。5. 步距精度 步距的精度直接影響沖件的精度。由于步距的誤差，不僅影響分段切除余料，導致外形尺寸的誤差，還影響沖件內(nèi)、外形的相對位置。也就是說，步距精度愈高，沖件精度也愈高，但步距精度過高，模具制造也就愈困難。所以步距精度的確定必須根據(jù)沖件的具體情況而定。 影響步距精度的因素很多，但歸納起來主要有：沖件的精度等級、形狀復雜程度、沖件材質(zhì)和厚度；模具的工位數(shù)；沖制時條料的送進方式和定距形式等。 根據(jù)多年來的實踐，總結歸納出多工位級進模

8、步距精度的經(jīng)驗公式為： 多工位級進模步距對稱偏差值； 沖件沿條料送進方向最大輪廓基本尺寸（指展開后）精度提高三級后的實際公差值； n模具設計的工位數(shù)； k修正系數(shù)，k=1.03，第四章沖裁力、彎曲力、壓件力壓力機的選擇和壓力中心的確定1. 沖裁力 模具共有2個沖裁區(qū)，沖裁力由下式計算。 式中：沖裁力（N）；沖裁件周邊長度（）；材料厚度（），t=1.5；材料抗剪強度（MPa），。各沖裁區(qū)只是沖裁線的長度不同，材料抗剪長度和材料厚度均相同，用上式可分別計算各沖裁區(qū)的沖裁線長度和沖裁力，見表4-1。表4.1沖裁線長度和沖裁力部 位第 1工 位1732028第 2工 位125.175060總 計107

9、0882 彎曲力該零件彎曲屬于V形件彎曲。彎曲力公式（3.23）沖壓工藝與模具設計式中 自由彎曲力（）； b彎曲件寬度（），B40彎曲件材料厚度（）t0.15 彎曲件內(nèi)半徑（），R0.1t0.1 材料抗拉強度， 安全因數(shù)，0.71.3101.54001.5+1.52730（N）3卸料力和推件力的確定1卸料力 卸料力不僅是設計卸料板是的重要參數(shù)，它還是沖小孔是，影響凸模使用壽命的一個主要因素。合理地確定卸料力可以使模具結構緊湊和保證沖裁生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。 生產(chǎn)上常以經(jīng)驗公式來估算卸料力P即式中 F沖裁力 K卸料力系數(shù)，查模具設計使用手冊查得K=0.050.08取K=0.05 F卸0.0510708

10、85354.4（N）2推件力 查 模具設計使用手冊(2.26)查得（N）式中 F彎曲力 K卸料力系數(shù)，查模具設計使用手冊查得K=0.050.08取K=0.05 n同時卡在凹模內(nèi)沖裁件（或廢料）數(shù)，n=h/t(h為凹模洞口的直刃壁高度；t為材料厚度)。n=3 F推30.052730=4095（N）3.頂件力 查沖壓工藝與模具設計（2.27）頂件力系數(shù)，見表2.150.06107088=6425.28（N）4壓力中心的確定利用CAD計算出壓力中心第五章沖裁間隙設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方

11、面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近。考慮到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Zmin。沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使

12、凸模側面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。查沖壓工藝與模具表2.5得mm，mm第六章模具結構形式的確定1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進模2操作方式零件的生產(chǎn)批量為大批量，但合理暗盤生產(chǎn)可用手動送料方式，既要滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。3出件方式采用推件出料4確定送料方式因選用的沖壓設備為開式壓力機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故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。5確定導向

13、方式方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽

14、命和工件質(zhì)量，該級進模采用對角導柱的導向方式，即方案一最佳。第七章沖孔刃口尺寸計算按下面關系選取。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT11IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5A、0.5A、A凹模制造偏差，通常取A=/4。 系數(shù)x選取料厚t(mm)非圓形圓形x=1x=0.75x=0.5x=0.75x=0.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30(1) 沖孔模第一次沖裁為沖孔工序，采用凸凹模分別加工法，

15、這種方法適合于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，使模具制造簡單，精度得到保證。由沖壓工藝與模具設計公式2.4，,25得,式中，沖孔凸模丶凹模的尺寸（mm）； 沖孔極限的最小尺寸（mm）。（2）孔中心距孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸。若工件上沖出的孔心距尺寸為其凹模型孔的孔心距可按下式確定；或，校核：孔心距尺寸：（3）落料模第二次沖裁，沖制形狀復雜的工件，采用配做加工，設計是以凸模為基準。凹模磨損后有三類尺寸A,B,CA類尺寸（擴大）25 5：B類尺寸（縮?。?0 10：C類尺寸(不變)9按照入體原則查沖裁模課程設計表2.3確定沖裁件內(nèi)形尺寸公差，工作零件刃口尺寸計算如圖第八章 主要零件的設計1

16、沖裁凸模凸模材料選用Cr12MoV，凸模刃口淬火硬度為HRC5860，尾部回火至4050HRC。此凸模為圓形凸模所以凸模的固定方式使用階梯固定方式,如圖所示凸模長度計算：模具采用彈性卸料裝置 根據(jù)沖壓工藝標準件表4.5查得L1=45mm：L2=80mm2沖裁凹模凹模的刃口形式：查沖壓工藝與模具設計沖孔凹模采用形刃口形式。，此凹模固定采用螺釘和銷釘直接直接固定在支撐板上凹模大小按照固定板和墊板的大小沖孔凹模凹模厚度公式 Hkb式中 k系數(shù) b凹模刃口最大尺寸(查表取K0.3) 凹模厚度系數(shù)KS/mm材料厚度t/mm11336 500.300.400.350.500.450.60 501000.2

17、00.300.220.350.300.45 1002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22取凹模厚度H 10mm壁厚C=10mm；凹模寬度B=32mm凹模長度L=51mm3彎曲凸模、凹模的設計1)彎曲凸凹模的圓角半徑（1）此彎曲件的相對彎曲半徑較小，所以凸模的圓角半徑就取彎曲件的彎曲半徑t=1.5mm （2）凹模圓角半徑材料厚度t2-4凹模圓角半徑r（3-6）t（2-3）t2t因為彎曲件的相對彎曲半徑較小，所以據(jù)表取凹模的圓角半徑為3t2)彎曲凹模深度彎曲U件的凹模深度值彎曲件邊長L材料厚度11-22-44-64-105015

18、2025303550-75202530354075-1002530354040100-1503035405050150-2004045556565據(jù)表，彎曲凹模深度取203)彎曲凸模與凹模間的間隙式中 Z彎曲模的凸、凹模單邊間隙t工件材料厚度n間隙系數(shù)：沖壓模具課程設計表3.154定位零件1) 導料板2) 導正銷5卸料板的設計卸料板采用Q235制造，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度根據(jù)沖壓模具標準件表7.8,7.9得厚度H=12,卸料板孔與凸模的單邊間隙c=0.15。6上下模座 模座分帶導柱和不帶導柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導柱的模座。本模具采用四角導柱、導套來保證模具

19、上、下模的精確導向。滑動導柱、導套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導柱底面的距離為5mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用R7/h5的過盈配合,導套的外徑與上模座導套孔采用R7/h5的過盈配合。導套的長度，需要保證沖壓時導柱一定要進入導套10mm以上。導柱與導套之間采用H7/h6的間隙配合，導柱與導套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬5660HRC。導柱的直徑、長度，按標準選取。導柱：d/mmL/mm分別為32170；導套：d/mmL/mmDmm分別為326530根據(jù)沖壓模標準件表2

20、.24模座的的尺寸L/mmB/mm為160mm100mm。上模座厚度32，下模座厚度40凸模固定板厚度25，凹模固定板厚度137模柄模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動，擰入防轉螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。5）浮動式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結構可以通過球面墊塊消除沖

21、床導軌位差對對沖模導向精度的影響，適用于滾珠導柱、導套導向的精密沖裁。本模具采用帶臺階的壓入式模柄。在設計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔徑一致。8模具的閉合高度：該模具的閉合高度為 H閉=H上模+H墊+L+H+H下模-h2 =()mm =190（mm）式中： L凸模長度，L=62 H凹模厚度，H=30h2凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=29.綜上所述，根據(jù)模具設計與制造簡明手冊表1.308選用L=80mm，B=63mm10.橡膠的選用根據(jù)模具安裝位置擬用八個彈簧，F(xiàn)x=（1.6+3.75）/6=0.668KN由沖壓標準件選用與設計指南表6.3得選204011.

22、螺釘與定位銷，導正銷的選用根據(jù)沖壓模具標準件表5.6表5.11選用螺釘M545，銷釘“銷GB/T 119.1 5m645-A1”。導正銷根據(jù)模具設計與制造簡明手冊表1.233選用第九章壓力機技術參數(shù)校核通過校核，該沖裁件所需的沖裁力為124.12Kg，選擇開式雙柱可傾壓力機J2316能夠滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下：公稱壓力：160KN;滑塊行程：55mm ;最大閉合高度：120mm最大裝模高度；220mm工作臺尺寸（前后左右）：300mm450mm墊板尺寸（厚度孔徑）：40mm6mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大傾角高度：35主視圖俯視圖第十章模具零件制造工藝編制1沖裁凸模加工工藝過程

23、 材料：T8A 硬度：5660HRC：序號工序名稱工序內(nèi)容1備料鍛件（退火狀態(tài)）：302070mm2粗洗洗六面到尺寸131363mm，注意兩大平面與相鄰側面用標準角尺測量達到基本垂直3熱處理淬火 硬度至HRC56604線切割切割外型，保留0.01-0.02mm磨削余量5磨削磨削端面尺寸到表面粗糙的要求6檢驗檢驗7鉗裝配（鉗修并裝配、檢修）2 沖孔凹模加工工藝過程 材料：Gr12MoV 硬度：5660HRC序號工序名稱工序內(nèi)容1備料鍛件（退火狀態(tài)）：22015040mm2粗洗洗六面到尺寸20212732mm，注意兩大平面與相鄰側面用標準角尺測量達到基本垂直3平面磨磨光兩大平面厚度達到31mm，并

24、兩相鄰側面達到四面垂直，垂直度0.02mm4鉗劃線 畫出各孔徑中心線并畫出凹模洞口輪廓尺寸鉆孔 鉆螺紋底孔、銷釘?shù)卓缀桶寄６纯诖┚€孔絞孔 絞銷孔到要求攻絲 攻螺紋到要求5熱處理淬火 使硬度達到5660HRC6磨平面磨光兩大平面，使厚度達到30.3mm7線切割割凹模洞口，并留有0.010.02的研磨量8鉗研磨洞口內(nèi)壁側面達到0.08um9鉗用墊片層保證凹模與凸凹模間隙均勻后，凹模與上模座配做銷釘孔10平磨研磨凹模板上面達到厚度尺寸要求3彈壓卸料板模加工工藝過程 材料：45鋼 硬度：4860HRC序號工序名稱工序內(nèi)容1備料鍛件（退火狀態(tài)）：165657mm2粗洗洗六面到尺寸160606mm，注意兩

25、大平面與相鄰側面用標準角尺測量達到基本垂直3平面磨磨光平面厚度達到6m，并兩相鄰側面達到四面垂直，垂直度0.02mm4鉗劃線 畫出各孔徑中心線并畫出凹模洞口輪廓尺寸鉆孔 鉆螺紋底孔、銷釘?shù)卓缀桶寄６纯诖┚€孔絞孔 絞銷孔到要求攻絲 攻螺紋到要求5熱處理淬火 使硬度達到5660HRC6磨平面磨光兩大平面，使厚度達到30.3mm7線切割割凹模洞口，并留有0.010.02的研磨量8鉗研磨洞口內(nèi)壁側面達到0.08um9鉗用墊片層保證凹模與凸凹模間隙均勻后，凹模與上模座配做銷釘孔10平磨研磨凹模板上面達到厚度尺寸要求第十一章使用注意事項注意事項：1：裝配前，按圖紙檢查零件配合尺寸，合格零件才能裝配，所有零件裝配前用煤油清洗。2：裝配好的沖模，其閉合高度應符合設計要求。3:模柄（活動模柄除外）裝入上模座后，其軸心線對上模座上平面應垂直度。4:導柱和導套裝配