沖壓模具設計之連接板設計作業(yè)

1、設計題目零件名稱：連接板生產批量：大批量材料及厚度：10，1mm3 沖裁工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結構，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實應性的主要因素。根據這一要求對該零件進行工藝分析。3.1 幾何形狀該沖裁件外形簡單，形狀規(guī)則，且成幾何中心對稱。3.2 最小孔距、孔邊距經計算零件的孔邊距為5.75mm大于最小孔邊距1.5t=1.5x1=1.

2、5mm、孔距為40mm明顯足夠，所以零件適合沖裁。3.3 沖孔最小尺寸查表3-8（參考文獻1）沖孔最小尺寸為1.3t=1.3x1=1.3小于8.5，即得此孔能夠沖出。3.4 沖裁件的精度和斷面粗糙度由于零件內外形尺寸均未注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸公差，經查公差表得各尺寸公差分別為：零件外形尺寸：20 14零件內形尺寸：8.53.5 材料10鋼屬于碳素鋼，查附表1（參考文獻1）可知其屈強比較小，延伸率較高，具有良好的沖壓性能。結論：此零件適合沖裁4 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，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應在不同的工藝分

3、析進行全面的分析與研究，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。4.1 方案種類該零件包括沖孔，落料兩個基本工序，可以采用以下三種方案：(1)先落料再沖孔 采用單工序模生產(2)落料沖孔復合沖壓 采用復合模生產(3)沖孔落料連續(xù)沖壓 采用級進模生產4.2 方案的比較與分析方案(1)模具結構簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，且生產效率較低，難以滿足零件大批量生產的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，進入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質量大打折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產需要。故而不選此方案。由于零件結構簡單對稱，為提高生產效率，主要可以應用以下兩種方

4、案即采用復合沖壓或級進沖壓，又由于級進沖壓模具結構相對復合沖壓模具結構較大，且較為復雜些，為了便于工藝加工及節(jié)省昂貴的模具材料，本模具采用復合沖裁方式進行生產，且結構緊湊，零件精度高。 4.3 方案的確定由零件尺寸可知，查表3-28（參考文獻1）得最小壁厚為2.75.75mm即凸凹模壁厚大于允許的最小壁厚，所以為便于操作完全可以采用復合模結構。復合模有兩種結構形式，正裝式復合模和倒裝式復合模?？紤]到工件成形后，如何脫模方便。正裝式復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，借助模具的合復力就可以輕松的將工件給卸下來?？紤]到工件成

5、形后，如何脫模方便，故采用倒裝式復合模，因該制件較薄，為保證制件平整，采用彈壓卸料裝置。它還可以對沖孔小凸模起導向作用和保護作用，和定位釘定位方式。5 沖裁工藝計算5.1 排樣及裁板方式確定在沖壓生產中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，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。5.1.1 排樣排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經濟利用），與沖件的外形有很大關系。根據不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應的排樣類型，而根據排樣的類型，又可分為少或無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，

6、根據工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到；但能采用有廢料和少廢料的排樣方法?？紤]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，沖件之間以及沖件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，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、對排等）。條料的送料方法（是否有側壓板）。擋料裝置的形式（包括擋料銷、導料銷和定距側刃等的形式）。搭邊值一般是由經驗再經過簡單計算確定的。查表3-13（參考文獻1）得搭邊參考值為：沿邊a=1.8工件間a1=1.5由式3-12（參考文獻

7、1）送料步距S=20+ a1即得S=20+1.5=21.5mm又因為本模具采用無側壓裝置，查表3-14（參考文獻1）得條料寬度公式B=（Dmax+2a+Z）即得B=（60+2x1.8+0.5）=64.2式中Z導料與最寬條料之間的間隙，其值由表3-16查得（參考文獻1）條料寬度偏差，其值由表3-15查得（參考文獻1）條料排樣圖如下圖所示5.1.2 裁板方式與利用率的計算當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結構形式，并影響沖裁件的質量。根據不產品的結構和工

8、藝性能，本副模具頂板式順出件結構。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對平面度的要求，有能保證安全生產。查附表3 （參考文獻1）選用的板料規(guī)格為600x1200x1mm(1)橫裁：根據板料的規(guī)格及零件的尺寸，剪切條料尺寸為64.2x600,一板料可裁條料為18條，每條可沖零件的個數為26個，即一塊板料可沖裁總的零件個數為18x26=468個根據式3-10（參考文獻1）一塊板料的利用率為：=n x100%=468 x100%=53%式中A0一個制件的有效面積A 一塊板料的面積n 一塊板料秘沖制件的總個數(2)縱裁：剪切條料尺寸為64.2x1200,一塊板料可裁條料共9條，每

9、條可沖零件的個數為54個，即一塊板料可沖裁總的零件個數為54x9=486個。根據式3-10（參考文獻1）一塊板料的利用率為：=n x100%=486 x100%=55%式中A0一個制件的有效面積A 一塊板料的面積n 一塊板料秘沖制件的總個數經計算得到的橫裁與縱裁的材料利用率，相比較確定裁板方式為縱裁5.2 沖壓力計算.力的計算計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計算：F=A式3-1（參考文獻1）式中，A為剪切斷面面積，為板料的抗剪強度?？紤]到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數為1.3，并取抗剪強度為

10、抗拉強度b的0.8倍，于是在生產中沖裁力便可按下式計算：F=LT式3-2（參考文獻1）式中 L沖裁輪廓的總長度(mm);t板料厚度(mm);板料的抗拉強度(MPa)。經查的取=300（參考文獻1）5.2.2 計算工序沖壓力由于影響卸料力、推加力和頂件力的因素很多，根本無法準確計算。在生產中均采用下列經驗公式計算：查附表1（參考文獻1）取材料的抗拉強度=270Mpa落料力Fl=KLt式3-10（參考文獻1）Fl=1.3x146.04x1x270=51.3KN沖孔力Fk=KLt式3-10（參考文獻1）Fk=1.3x2x8.5x1x270=18.7KN卸料力Fx =K xFl式3-15 （參考文獻1

11、）Fx=0.045x51.3=2.3KN推件力Ft=nKtFk式3-16（參考文獻1）Ft=6x0.055x18.7=6.2KN式中L沖裁時材料發(fā)生剪切變形處的周長K安全系數，K=1.3K x、Kt分別為卸料力、推件力系數，查表3-18（參考文獻1） n同時卡在凹模內的廢料個數，n=（h為凹模洞口深度，t為料厚）n=6 查表3-27（參考文獻1）在此取h=6Fz=Fl+Fk+Fx+Ft=51.3+18.7+2.3+6.2=78.5KN5.3 初步預選壓力機根據以上所計算得到的總沖壓力，查附表5（參考文獻1）初選型號為JB23-25的壓力機。5.4 確定壓力中心因為此圖形為對稱圖形,固它的壓力中

12、心即重心就是此圖形的 對稱中心5.5 彈性元件選擇計算根據已知沖裁板厚t=1mm，沖裁力卸料力F=2.3KN1).初選彈簧數目為6個，每個彈簧應提供預壓力即為： F0 式3-37（參考文獻1） F0=384N2).初選彈簧規(guī)格為：25mmX4.5mmX50mm查表10-1（參考文獻2）其具體參數如下：D2=25mm,d=4.5mmt=7.85mm,F2=786N, H0 =16.5mm,H0=50mm,n=5.53).計算彈簧預壓縮量H0H0= （）F0 式3-38（參考文獻1）=（）x384=8mm4).校核H=H0+H'+H" 式3-39（參考文獻1）=8+2+5=15m

13、m由于16.515，即H2H 式3-38（參考文獻1）所以所選彈簧合適。式中F0彈簧的預壓力Fx卸料力n彈簧根數 H2彈簧最大許可壓縮量H彈簧實際總壓縮量 H0彈簧預壓縮量H'卸料板的工作行程，一般取H'=t+1,t為料厚，這里取H'=2H"凸模刃磨余量，可取510mm5.6 工作零件刃口尺寸計算刃口工藝分析：結合模具及工件的形狀特點，此模具制造宜采用配作法，落料時，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按要求配作；沖孔時，則只需計算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實際尺寸按要求配作；只是需要在配作時保

14、證最小雙面合理間隙值查表3-33 Zmin=0.100mm(參考文獻1)凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結合完成。1).沖孔凸模沖孔8.5由式3-9（參考文獻1）dT=(d+x) =(8.5+0.5x0.36) =8.68相應凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證Zmin=0.100mm式中x系數，在0.51之間，查表3-5得x=0.5（參考文獻1）沖裁零件制造公差T凸模的制造公差，在此取T=Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm2).落料凹模由式3-8（參考文獻1）DA=（Dmax- x）+落外形20DA=（20-0.5x0.52）=19.74落外形14DA=（

15、14-0.5x0.43）相應凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證間隙Zmin=0.100mm式中x系數，在0.51之間，查表3-5得x=0.5（參考文獻1）沖裁零件制造公差A凹模的制造公差，在此取A =Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm3).孔心距（凹模、凸模磨損后不變的尺寸）由參考文獻1公式：CA=（Cmin+0.5）0.5ACA=(39.85+0.5x0.3)0.0375=400.03756 沖裁模主要零部件的結構設計6.1 模具總體設計根據已確定的工藝方案，分析可知模具結構可采用前后送料，擋料銷定距，導料銷定位，彈性卸料裝置卸料，下漏料方式的倒裝式沖裁，模具結構

16、形式可采用后置導柱標準模架。模具結構草圖，如下圖所示：1.下模座 2.導柱 3.凸凹模固定板 4.彈簧 5.卸料板 6.落料凹模板 7.空心墊板 8.導套 9.上模座 10.螺釘 11.模柄 12.打桿 13.圓柱銷 14.凸模 15.墊板 16. 凸模固定板 17.推件塊 18.導料銷 19. 凸凹模6.2 模具零件設計6.2.1 工作零件設計(1)沖孔凸模凸模長度： 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3-31（參考文獻1）H=ks(H8)H=0.30x6

17、0=18mm由式3-32（參考文獻1）B=s+(2.54.0)HB=60+(2.54.0)x18=105132由式3-33 （參考文獻1）L=s1+2s2L=20+2x30=80mm式中H凹模厚度B垂直于送料方向的凹模寬度L送料方向的凹模長度k系數，查表3-24（參考文獻1）取k=0.30s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2-41（參考文獻3）根據上面所算得的尺寸，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取為125x125x14(m

18、m)其零件圖如圖所示：(3)凸凹模L = h1+h2+h3=10+34+14=58mm式中 h1卸料板厚度一般?。?12）在此取h1=10mmh2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之間距離，根據經驗值一般?。?535）mm,在此取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凸凹模零件圖如圖所示：6.2.2 定位零件的確定(1)固定擋料銷查表10-60（參考文獻2）擋料銷具體參數如下：材料：45鋼 熱處理：HRC43-48規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-81(2)導料銷查表10-60（參考文獻2）擋料銷具體參數如下：材料：45鋼 熱處理：HRC43

19、-48規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-816.2.3 卸料零件設計(1)卸料板本模具采用彈性卸料裝置，卸料板厚度根據經驗值一般?。?-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：(2)卸料螺釘查表10-64(參考文獻2)確定卸料螺釘相關參數如下:材料: 45鋼 熱處理:2428HRC規(guī)格: 10x60 GB2867.5-816.2.4 推件零件設計(1)打桿由于零件結構的限制，其結構形式采用簡單的圓柱式打桿，其直徑按模柄孔大小確定，d=12mm打桿長度L=L1+L2+CL=10+95+15=120mm式中L1推出狀態(tài)時，打桿在墊板上平面以下的長度L2模柄長

20、度C考慮各種誤差而加的常數，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,推件塊凸臺與空心墊板之間的間隙在此取0.5mm,推件塊長度L=L1+L2+L3L=4+18+2=24mm式中L1推件塊凸臺高，一般?。?4 ）mm在此取為4 mmL2在推出狀態(tài)時，推件塊凸臺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：6.2.5 固定板、墊板設計(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)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：(

21、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：(3)上墊板根據下式算得結論，驗證是否需要墊板P=Fz/A式3-42 (參考文獻1)=18700/(2x )=53Mpa查表3-34 模座材料的許用應力（參考文獻1）得 在90140MPa 之間明顯本模具不需要墊板,但由于結構的需要,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：6.2.6 模架、模柄的選擇(1)

22、模架隨著冷沖壓技術的發(fā)展和新型模具材料的出現，模具結構也發(fā)生了一定的變化，雖然模具的結構類型很多，但對其基本要求是一致的。即不僅能沖出合格的零件，適應生產批量的需要，而且要求操作方便，生產安全、壽命長、成本低，以及制造和維修方便。隨著冷沖模國家標準實施以來，在設計模具時對沖模模架的選擇一般都是按國家標準來選的。 由前面所確定的為標準的后置導柱模架,又根據凹模周界尺寸L=125mm B=125mm 初選模架125x125x(160190)mm GB/T2851.3-90.查表2-41（參考文獻2）又依模具結構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=183mm

23、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,又根據所初選的壓力機，從而得到的模柄孔尺寸參數，可以確定模柄相關參數如下：材料：Q235規(guī)格：A40x95 GB286.21-81 查表10-47(參考文獻2)6.2.7 螺釘及銷釘的選擇(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4)(4)上模長圓柱

24、銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x60 查附表4.14 (參考文獻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4)(7)防轉銷材料:45鋼規(guī)格: 6x147 選定設備壓力機對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。當壓力機的動精度不好時，就等于喲暖和精度不好的壓力機進行沖壓加工。由于測量動精度很困難，目前還沒有壓力機動精度的標準，生產廠家也只保證壓力機的靜精度。因此壓力機的

25、動精度一般只能根據其靜精度的好壞、框架結構形式和尺寸以及對壓力機生產廠家的信任程度來推斷。根據第三部分初選的壓力機，以及第四部分所得到的模具閉合高度，校核壓力機是否合適。Hmax-5mmH+THmin +10mmHmax-T-5mmHHmin-T+10mm270-50-5mmH215-50+10mm215mmH155mm顯然前面初選的壓力機能夠滿足要求式中 Hmax壓力機的最大閉合高度 Hmin壓力機的最小閉合高度 T墊板厚度公稱壓力/mm25床身兩立柱間距離/mm270滑塊行程/mm65墊板尺寸：厚度/mm50滑塊行程次數/（次.min-1）105墊板尺寸：孔徑/mm200最大閉合高度/mm

26、270模柄孔尺寸：直徑/mm40連桿調節(jié)長度/mm55模柄孔尺寸：深度/mm60滑塊中心線至床身距離/mm200最大傾斜角/。30工作臺尺寸：前后/mm370電動機功率/kw2.20工作臺尺寸：左右/mm560壓力機主要技術參數如下表所示：8 結論此次畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生走向未來工作單位重要的一步。通過這一段時間的冷沖壓畢業(yè)設計，從最初的查閱技術文獻和資料，Pro/E、AutoCAD畫裝配圖，零件圖，到最后編寫設計計算說明書，其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。我接受到了實實在在的設計實踐，進一步加強了獨自完成項目設計的能力，更加

27、熟練地掌握了查閱資料的方法。同時，我能夠系統而扎實地鞏固大學以來所學的專業(yè)知識，獨立研究課題方向，充分利用幾年來所學的各種專業(yè)知識來進行問題的分析，并通過查閱各種相關文獻和交流來解決問題和創(chuàng)新設計。這次設計是我走上工作崗位前的一次很好的準備活動，是一次熱身賽，它必將對我今后更快，更好的適應社會工作產生積極而顯著的作用。在大學時光里，我學習了大量的基礎課程，也學習了許多機械類的專業(yè)課程，同時還進行了金工實習、數控實習、鉗工實習和兩次課程設計。這些課程的學習，以及課程設計的演練都為這次畢業(yè)設計做了很好的準備?；A課和專業(yè)課，它們?yōu)槲业脑O計做了前提，它們是我設計的理論基礎和知識基點；金工實習、數控實

28、習讓我深入而清楚的看到了在實際生產中機械產品的結構和工作運轉情況；鉗工實習讓我知道了在模具制造過程中應該注意的種種問題；而兩次課程設計則是和這次畢業(yè)設計設計最接近，最有相似之處的，它們?yōu)槲疫@次的設計的順利進行起到了很好的鋪墊作用。正是有了這老師的不斷教導，我才能夠很好地完成本次的畢業(yè)設計。在畢業(yè)設計設計過程中，通過老師的講解和指導，以及通過與同學的溝通交流，我對沖裁模的設計過程有了進一步的了解。同時對于裝配圖繪制過程中涉及到尺寸標注、公差與配合、材料、熱處理要求以及其他各項技術要求，我都進行了細致的查閱。通過這次設計，我不僅從技術文獻和資料身上學到了知識和技能，進一步提高了自己的計算機輔助設計能力，更重要的是，能夠初步獨立地解決在制定沖壓工藝規(guī)程和設計沖模中的問題，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力。我也感到了生活的充實和學習的快樂，以及獲得知識的滿足。同時，我也初步體驗到了模具設計工作中的樂趣與枯燥，簡潔與繁雜，知識的深入與廣博。但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏