沖壓模具設(shè)計(jì)

1、目 錄一、工藝性分析2二、工藝方案的確定3三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定3四、工藝設(shè)計(jì)3（1）計(jì)算毛坯尺寸3（2）畫(huà)排樣圖3（3）計(jì)算材料利用率4（4）計(jì)算沖壓力5（5）初選壓力機(jī)6（6）計(jì)算壓力中心7（7）計(jì)算凸凹模刃口尺寸8五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8（1）模具類型的選擇8（2）定位方式的選擇8（3）凹模設(shè)計(jì)8（4）凸模設(shè)計(jì)9（6）選擇模架及確定其他沖模零件尺寸10六、裝配圖和零件圖12七、結(jié)束語(yǔ)12致謝13參考文獻(xiàn)14設(shè)計(jì)內(nèi)容一、 工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為08F，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)潔。有一個(gè)6的孔和兩個(gè)非圓孔：孔與孔.孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為

2、4mm(小孔與邊緣之間的距離)。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，一般沖裁完全能滿足要求。但應(yīng)留意： 圖1（1）有肯定批量，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證肯定的模具壽命。（2）沖裁間隙，凸凹模間隙的確定應(yīng)符合制件的要求。（3）各工序凸凹模動(dòng)作行程的確定應(yīng)保證各工序動(dòng)作穩(wěn)妥、連貫。二、工藝方案確定該工件包括落料.沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種方案：方案一:先落料,后沖孔.接受單工序模生產(chǎn).方案二:落料-沖孔復(fù)合沖壓.接受復(fù)合模生產(chǎn).方案三:沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓.接受級(jí)進(jìn)生產(chǎn).方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,但需要兩道工序兩副模具,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足中批量生產(chǎn)要求,方案二只需

3、要一副模具,工件精度及生產(chǎn)效率都能滿足，模具輪廓尺寸較小，制造成本低。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作便利，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件沖壓生產(chǎn)接受方案二為佳。三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定。因制件材料較薄，為保證制件平整，接受彈性卸料裝置。為便利操作和取件可初選雙立柱可傾壓力機(jī)，橫向送料。接受圓柱頭式擋料銷。綜上所述：由沖壓手冊(cè)1表53，58選用彈性卸料橫向送料典型組合結(jié)構(gòu)形式，后側(cè)導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向模架。四、工藝設(shè)計(jì)。（1）計(jì)算毛坯尺寸。制件長(zhǎng)尺寸如圖一。（2） 排樣方式的確定及尺寸確定。 排樣方式的選擇方案一：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

4、寸完全由沖模來(lái)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?gòu)U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(jiǎn)潔。方案三：無(wú)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(guò)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。制件排樣如圖2：（3） 計(jì)算材料利用率。 由參考書(shū)沖壓手冊(cè)2 P45表2-18表2-18 最小工藝搭邊值（單行排列） （單位為mm)材料厚度t圓件及r2t的圓角矩形邊長(zhǎng)L50矩形邊長(zhǎng)L50或圓角 r2t 工件間

5、a1側(cè)邊a 工件間a側(cè)邊a1工件間a1側(cè)邊a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.52.02.2選a=1.5mm,a1=1.2mm.由沖壓工藝學(xué)P45,無(wú)側(cè)壓裝置有：條料寬度 = D+2 (a+)+c1)導(dǎo)尺間距離 S=b+c1=D+2(a+c1)其中：b條料板公稱寬度（mm） D沖裁件垂直于送料方向的尺寸（mm） a側(cè)搭邊的最小值,見(jiàn)表2-18（mm） c1

6、導(dǎo)尺與最寬條料之間的單面小間隙，其值見(jiàn)表2-21（mm） 條料寬度的單向偏差，見(jiàn)表2-19、表2-20（mm）查表2-19，有0.6mm,表2-21，有c1=0.5mm則；B = D+2×(a+)+c1) = 50.3 mm 條料步距 S=14+a1=15.2 mm.查參考書(shū)沖壓手冊(cè)P506表8-12，選板料規(guī)格為600mm×1200mm×1.2mm。 由零件圖算得一個(gè)零件的面積為S=14×48-2×(14-7×1.732)+(14×14×3.14÷6-7×1.732×14÷

7、2) ×2-3.14×3×3-5×2×2-3.14×2×2=510.72 接受橫裁時(shí)，剪切條料尺寸為50.3。一塊板可裁的條料為23，每條可沖零件個(gè)數(shù)39個(gè)零件。則一塊板材的材料利用率為：=（n×A0/A）×100 =（23×39×510.7/600×1200）×100=63.6接受縱裁時(shí)，剪切條料尺寸為50.3。一塊板可裁的條料為11，每條可沖零件個(gè)數(shù)78個(gè)零件，則一塊板材的材料利用率為：=（n×A0/A）×100 =（11×78&#

8、215;510.7/600×1200）×100=60.9 依據(jù)以上分析，橫裁比縱裁時(shí)的板材材料利用率高，因此接受橫裁。每塊裁成50.3mm × 1200mm ×1.2mm的條料。 （4）計(jì)算沖壓力。 1)、沖裁力的計(jì)算用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：F=KLt b式中F沖裁力； L沖裁周邊長(zhǎng)度；t材料厚度；b材料抗剪強(qiáng)度； K系數(shù)，系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等緣由的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。 計(jì)算沖裁件輪廓尺寸L=48-(14-7×1.732) ×2 ×

9、;2+3.14×2×14÷3=117.8mm由參考書(shū)沖壓手冊(cè)查得08F的抗剪強(qiáng)度為 b=300MPa由參考書(shū)沖壓手冊(cè)2表237 表2-37 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚t/mmK卸K推K頂鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金紫銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09則：接受彈性卸料裝置沖裁力為F總= F沖+F頂+ F卸F沖裁=1.3

10、Ltb=55130.4NF推=nK推F落 由表查出K推=0.055，查得凹模刃口直壁高度h=8mm，則n=h/t=6.67F推=nK推F落=20224.6N頂件力：F2=K2F卸料力：F3=K3F查表：K2 =0.06 K3 =0.04F2=0.06×55130.4=3307.824NF3=0.04×55130.4=2205.216N總沖裁力F總= F沖+F頂+ F卸=55130.4+3305.824+2205.216=60644.048N=60.6KN（5）初選壓力機(jī)。查表壓力機(jī)主要參數(shù)公稱壓力/KN63滑塊行程/mm50行程次數(shù)/(次/min)160滑塊中心線至床身距離

11、/mm110工作臺(tái)尺寸/mm 前后200 左右315立柱間距離/mm150最大傾斜角30°最大閉模高度/mm170封閉高度調(diào)整量/mm40沖模閉合高度H（Hmax-5）H(Hmin+10) 165mmH140mm（6） 計(jì)算凸凹模刃口尺寸。 對(duì)于外形簡(jiǎn)單或薄材料的沖裁件，為了保證凸凹模之間的間隙值，并使其分布均勻，必需接受協(xié)作加工，這種方法是先加工好凸?；虬寄Ｗ鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件為標(biāo)準(zhǔn)加工凹?；蛲鼓?，使二者保持肯定間隙。 外形48mm，14mm由落料獲得 圓孔6及兩個(gè)非圓孔由沖孔同時(shí)獲得 查表：Zmin =0.126mm ，Zmax =0.180mm 磨損系數(shù)x 尺寸，28&#

12、177;0.2,5±0.12，R x=0.75 尺寸，R x=0.5 尺寸 x=1 基準(zhǔn)制造偏差 尺寸5±0.12 =0.03 尺寸28±0.2 =0.05 尺寸 =0.0325 尺寸 =0.04 尺寸，R =0.1075 尺寸R =0.0625磨損后變大的尺寸（A類）有 ，R=（-x）=（48-0.75*0.25）=47.8125=（14-0.5*0.43）=47.8125=（14-0.5*0.43）=47.8125磨損后變小的尺寸（B類）有，5±0.12 ,R =(+x)=(6+1*0.16)=6.16=(5+0.75*0.24)=5.18=(2+0

13、.75*0.25)=2.1875孔距尺寸：Ld =L±/8=28±0.05（7）計(jì)算壓力中心。由于此沖裁件屬于中心對(duì)稱件，故其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心。五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）模具類型的選擇   由沖壓工藝分析可知，需落料沖孔兩個(gè)工序，所以模具類型落料沖孔復(fù)合模。（2）定位方式的選擇由于該模具接受的是條料，把握條料的送進(jìn)方向接受導(dǎo)料板，無(wú)側(cè)壓裝置。把握條料的送進(jìn)步距接受擋料銷。而第一件的沖壓位置由于條料長(zhǎng)度有肯定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。（3）凹模設(shè)計(jì)。凹模結(jié)構(gòu)形式因制件材料簡(jiǎn)潔，總體尺寸不大，選用整體式矩形凹模較為合理。因生產(chǎn)批量較大，由

14、文獻(xiàn)沖壓手冊(cè)1表3-5選用T10A為凹模材料。由該文獻(xiàn)表2-39得凹模壁厚c=30mm。凹模高度h=22mm。凹模刃口與邊緣的距離 由文獻(xiàn)沖壓手冊(cè)P68表241得a=33mm凹模長(zhǎng)度： L=s1+2s2 s1 -送料方向凹模刃壁間最大距離 14mm s2 -送料方向凹模刃壁到凹模邊緣最小距離 33mm L=80mm 凹模寬度： B=s+(2.54)c s-垂直于送料方向的凹模刃壁間最大距離 48mm c-凹模厚度 30mm B=123168mm 取B=125mm 凹模輪廓尺寸為 80mm×123mm×30mm凸模設(shè)計(jì) 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法落料凸模刃口尺寸為非圓形，為了便

15、于凸模和固定板的加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式。為了保證強(qiáng)度、剛度及便于加工與裝配，圓形凸模常做成圓滑過(guò)渡的階梯形，小端圓柱部分。是具有鋒利刃口的工作部分，中間圓柱部分是安裝部分，它與固定板按H7/m6協(xié)作，尾部臺(tái)肩是為了保證卸料時(shí)凸模不致被拉出，圓形凸模接受臺(tái)肩式固定。 凸模長(zhǎng)度計(jì)算凸模的長(zhǎng)度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的。接受固定卸料板和導(dǎo)尺時(shí)，凸模長(zhǎng)度按沖壓模具設(shè)計(jì)有用手冊(cè)P245公式計(jì)算： L=H1+H2+H3+H 式中 L-凸模長(zhǎng)度，mm； H1-凸模固定板厚度，一般為凹模厚度的60%80% 即1824mm 取H1=20mmH2-卸料板厚度，一般取510mm 取H2 =10; H3-導(dǎo)尺的厚度,

16、倒裝式復(fù)合模無(wú)導(dǎo)尺H-附加長(zhǎng)度，一般取1520mm，取H=15mmL=20mm+10mm+15mm=45mm 凸模的強(qiáng)度與剛度校核一般狀況下，凸模強(qiáng)度與剛度足夠，由于凸模的截面尺寸較為積適中，估量強(qiáng)度足夠，只需對(duì)剛度進(jìn)行校核。對(duì)沖孔凸模進(jìn)行剛度校核：凸模的最大自由長(zhǎng)度不超過(guò)下式：有導(dǎo)向的凸模Lmax1200，其中對(duì)于圓形凸模Imin=d4/64則Lmax1200=24.00mm由此可知：沖孔部分凸模工作長(zhǎng)度不能超過(guò)24.00mm，依據(jù)沖孔標(biāo)準(zhǔn)中的凸模長(zhǎng)度系列，選取凸模的長(zhǎng)度：50.5 凸模材料和技術(shù)條件凸模材料接受碳素工具鋼T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 5660，凸模尾端淬火后，

17、硬度為HRC 4348為宜。6.6 模架及其它零件的選用6.6.1 模柄模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊上，同時(shí)使模具中心通過(guò)滑塊的壓力中心，模柄的直徑與長(zhǎng)度與壓力機(jī)滑塊全都，模柄的尺寸規(guī)格選用壓入式模柄如圖8所示: 圖8 模柄 6.6.2 模座標(biāo)準(zhǔn)模座依據(jù)模架類型及凹模同界尺寸選用，上模座：125×125×30 GB 2855.5-81 材料： HT200 GB/T9436-88下模座：125×125×35 GB 2855.6-81 材料： HT200 GB/T9436-88導(dǎo)柱 ： 20×100 GB 2861.1-81 材料: 20鋼

18、GB/T699-1999導(dǎo)套： 25×65×78 GB2861.6-81 材料: 20鋼 GB/T699-1999模座材料接受灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，接受牌號(hào)為HT200。6.6.3 墊板墊板的作用是承受并集中凸?；虬寄鬟f的壓力，以防止模座被擠壓損傷。是否要用板，可按下式校核：P=F12/A式中P凸模頭部端面對(duì)模座的單位面積壓力；F12凸模承受的總壓力； A凸模頭部端面與承受面積。P=402.857x1000/71.5x71.5=1378.26MPa > c=90140MPa由于計(jì)算的P值大于灰鐵模座材料的許用應(yīng)力，因此在凸模與模座之間需要加墊板。6.6.4

19、緊固件的選用上模螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，上模上6個(gè)，45鋼，尺寸為M6*63下模螺釘：6個(gè)，45鋼，尺寸為M6X50.銷釘起定位作用，同時(shí)也承受肯定的偏移力.上模3個(gè)，45鋼，尺寸為6X60.6.6.4 橡膠 卸料橡膠的設(shè)計(jì)見(jiàn)表：項(xiàng)目公式結(jié)果備注卸料板工作行程h工h工=h1+ t+h24h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度0.8mmh2為凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm橡膠工作行程h工h工= h工+h修 8H修為凸模修模量，取4mm橡膠自由高度h自由h自由= h工 /0.2730取h工為h自由的27%相交的預(yù)壓縮量h預(yù)h預(yù)=15%h自由4.5一般h預(yù)=（10%25%）h自由每個(gè)橡膠承受的載荷FF=a×a×p15625Na=125mm p=1MPaF>F 橡膠合適六、裝配圖結(jié) 束 語(yǔ)沖壓成形課程設(shè)計(jì)是我在高校期間的一門重要的課程，是把理論應(yīng)用到實(shí)踐中的過(guò)程。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)如何去培育我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，