模具課程設計墊片沖壓模具設計

1、模具課程設計墊片沖壓模具設計學校：電子科技大學中山學院學院：機電工程學院班級：09機械C班姓名：許桂林學號：29100101062指導老師：劉海潮2013年1月5日沖壓模設計題目如圖1所示零件：墊扳生產(chǎn)批量：大批量材料：08F t=2mm設計該零件的沖壓工藝與模具墊板沖壓模具課程設計摘要：本設計為一墊板的冷沖壓模具設計，根據(jù)設計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工

2、工藝規(guī)程進行編制。其中在結(jié)構(gòu)設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結(jié)構(gòu)設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。關鍵詞：模具；沖裁件；凸模；凹模；凸凹模；1 零件的工藝分析1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸該零件結(jié)構(gòu)簡單,形狀對稱。硬鋼材料被自由凸模沖圓形孔,查冷沖壓工藝及模具設計表3-8,可知該工件沖孔的最小尺寸為1.3t,該工件的孔徑為:6>1.3t=1.3×2=2.6。由于該沖裁件的沖孔邊緣與工件的外形的邊緣不平行,故最小孔邊距不應小于材料厚度t,該工件的

3、空邊距(20)>t=2,(10)>t=2,均適宜于沖裁加工。1.2 精度零件內(nèi)、外形尺寸均未標注公差,屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經(jīng)查表得,各尺寸公差分別為：零件外形:58， 38, 30, 16, 8零件內(nèi)形:6孔心距:18±0.215, 利用普通沖裁方式可以達到零件圖樣要求。1.3 材料08F，屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼,查冷沖壓工藝及模具設計附表1可知抗剪強度=260MPa,斷后伸長率=32。此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。根據(jù)以上分析,該零件的工藝性較好,可以進行沖裁加工。2 確定沖裁工藝方案該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下

4、幾種工藝方案：(a)先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；(b)采用落料沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；(c)用沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案(a)模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為了提高生產(chǎn)效率，主要采用復合沖裁或級進沖裁方式。采用復合沖裁時，沖出的零件精度和平直度好，生產(chǎn)效率高，操作方便，通過設計合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達到較好的零件質(zhì)量。根據(jù)以上分析，該零件采用復合沖裁工藝方案。3 確定模具總體結(jié)構(gòu)方案3.1 模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用復合沖裁模。復合模的主要結(jié)構(gòu)特點是存在有雙重作用的結(jié)

5、構(gòu)零件凸凹模，凸凹模裝在下模稱為倒裝式復合模。采用倒裝式復合模省去了頂出裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，因此采用倒裝式復合沖裁模。3.2 操作與定位方式雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)，可用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]到零件尺寸大小，材料厚度，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向，固定擋料銷擋料，并與導正銷配合使用以保證送料位置的準確性，進而保證零件精度。為了保證首件沖裁的正確定距，采用始用擋料銷，采用使用擋料銷的目的是為了提高材料利用率。3.3 卸料與出件方式采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝配依靠橡皮的彈力來卸料，卸料力不大，但沖壓時

6、可兼起壓料作用，可以保證沖裁件表面的平面度。為了方便操作，提高零件生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。3.4 模架類型及精度考慮到送料與操作的方便性，模架采用后側(cè)式導柱的模架，用導柱導套導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。3.5 凸模設計凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法：落料凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模與固定板的加工，可設計成固定臺階式，中間臺階和凸模固定板以H7/m6過渡配合，凸模頂端的最大臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于凸模固定板中拉出。并將安裝部分設計成便于加工的長圓形，通過接方式與凸模固定板固定。4 工藝設計計算4.1 排樣設

7、計與計算零件外形近似矩形，輪廓尺寸為58×30?？紤]操作方便并為了保證零件精度，采用直排有廢料排樣。如圖1所示：查冷沖壓工藝及模具設計表3-13，工件的搭邊值a=2，沿邊的搭邊值a1=2.2。級進模送料步距為S=30+2=32mm條料寬度按表3-14中公式計算：B -0=(Dmax+2a1)-0 查表3-15得：=0.6B=（58+2×2.2）=62.4 （）由零件圖近似算得一個零件的面積為1354.82，一個進距內(nèi)的壞料面積B×S=62.4×32=1996.8。因此一個進距內(nèi)的材料利用率為：=（A/BS）×100=67.8查冷沖壓工藝及模具設

8、計附表3選用板料規(guī)格為710×2000×2。采用橫裁時，剪切條料尺寸為62.4。一塊板可裁的條料為32，每間條可沖零件個數(shù)22個零件。則一塊板材的材料利用率為：=（n×A0/A）×100=（22×32×1354.8/710×2000）×100=67.2采用縱裁時，剪切條料尺寸為62.4。一塊板可裁的條料為11，每條可沖零件個數(shù)62個零件，則一塊板材的材料利用率為：=（n×A0/A）×100=（11×62×1354.8/710×2000）×100=59.2根

9、據(jù)以上分析，橫裁時比縱裁時的板材的材料利用率高，因此采用橫裁。4.2 計算沖壓力與壓力中心沖裁力：根據(jù)零件圖可算得一個零件外周邊長度：L1=16+8+28+38×2=162.27 內(nèi)周邊長度之和：L=2×3=18.84查冷沖壓工藝及模具設計附表1可知：MPa;查冷沖壓工藝及模具設計附表3可知：Kx=0.05, KT=0.055.落料力：F落=KL1 tT=1.3×162.27×2×260=109.69KN沖孔力：F孔=KL2 t T =1.3×6×2×260=12.74KN卸料力：Fx=KxF落=0.05×

10、;109.69=5.48KN推件力：根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6, 故:n=h/t=3 FT=nKtF孔=3×0.055×25.47=4.20KN總沖壓力：F= F落+ F孔+Fx+ FT則F=109.69+12.74+5.48+4.20 =132.11KN應選取的壓力機公稱壓力：25t.因此可初選壓力機型號為J23-25。當模具結(jié)構(gòu)及尺寸確定之后，可對壓力機的閉合高度，模具安裝尺寸進行校核，從而最終確定壓力機的規(guī)格。確定壓力中心：畫出凹模刃口，建立如圖所示的坐標系：由圖可知，該形狀關于X軸上下對稱，關于Y軸左右對稱，則壓力中心為該圖形的幾何中心。即坐標原點O。該點

11、坐標為（0，0）。4.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差由于模具間隙較小，固凸、凹模采用配作加工為宜，由于凸、凹模之間存在著間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固計算凸模與凹模刃口尺寸時，應按落料與沖孔兩種情況分別進行。由此，在確定模具刃口尺寸及其制造公差時，需遵循以下原則：（I）落料時以凹模尺寸為基準，即先確定凹模刃口尺寸；考慮到凹模刃口尺寸在使用過程中因磨損而增大，固落料件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙；（II）沖孔時以凸模尺寸為基準，即先確定凸模刃口尺寸，考慮到凸模

12、尺寸在使用過程中因磨損而減小，固沖孔件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸，而沖孔凹模的基本尺寸則按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙；（III）凸模與凹模的制造公差，根據(jù)工件的要求而定，一般取比工件精度高23級的精度，考慮到凹模比凸模的加工稍難，凹模比凸模低一級。a):落料凹模刃口尺寸。按磨損情況分類計算：i)凹模磨損后增大的尺寸，按冷沖壓工藝及模具設計公式：DA=(Dmax-X);計算，取 A=/4，制件精度為IT14級，故X=0.558: DA1 =(58-0.5×0.74)=57.63 （）38: DA2=（38-0.5×0.62）=37.69 （）30: DA3=（

13、30-0.5×0.52）=29.74 （）16: DA4=（16-0.5×0.43）=15.785（）8: DA5=（8-0.5×0.36）=7.18（）ii)凹模磨損后不變的尺寸，按冷沖壓工藝及模具設計公式：CA=（Cmin+X）±0.5A: 計算，取A=/4 ，制件精度為IT14級，故X=0.518±0.215: Cd1=(17.785+0.5×0.43)±0.43/8=18±0.05375（）沖裁間隙影響沖裁件質(zhì)量，在正常沖裁情況下，間隙對沖裁力的影響并不大，但間隙對卸力、推件力的影響卻較大。間隙是影響模具壽

14、命的主要因素。間隙的大小則直接影響到摩擦的大小，在滿足沖裁件質(zhì)量的前提下，間隙一般取偏大值，這樣可以降低沖裁力和提高模具壽命。查冷沖壓工藝及模具設計表3-3可知Zmax=0.360 , Zmin=0.246相應凸模按凹模實際尺寸配作，保證最小合理間隙為0.246mm沖孔凸模刃口尺寸。沖孔凸模為圓形，可按冷沖壓工藝及模具設計公式dT=(dmin+x) 計算，取T=/4，制件精度為IT14級，故X=0.512: dT1=(6+0.5×0.30)=6.155 設計選用零件、部件，繪制模具總裝草圖5.1 凹模設計凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法：凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和通過用螺釘、銷釘固定在凹模固定板

15、內(nèi)，其螺釘與銷釘與凹?？妆陂g距不能太小否則會影響模具強度和壽命，其值可查冷沖壓工藝及模具設計表3-23。凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式：因沖件的批量較大，考慮凹模有磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取6mm, 漏料部分沿刃口輪廓單邊擴大0.5 mm凹模輪廓尺寸的確定：查冷沖壓工藝及模具設計表3-24，得：K=0.28;查冷沖壓工藝及模具設計表3-25, 得: s2=36; 凹模厚度H=ks=0.28×58=16.24（） B=s+（2.54.0）H=58+（2.54.0）×16.24=98.6122.96 （） L=s1+2s2=30+2×36=102 （

16、）根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近的標準凹模板輪廓尺寸為L×B×H=125×125×28.5（）凹模材料和技術(shù)要求：凹模的材料選用T10A。工件部分淬硬至HRC5862。外輪廓棱角要倒鈍。如圖2所示：圖2 落料凹模5.2 凸模設計5.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法沖孔部分的凸模刃口尺寸為圓形，為了便于凸模和固定板的加工，將沖孔凸模設計成臺階式。為了保證強度、剛度及便于加工與裝配，圓形凸模常做成圓滑過渡的階梯形，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配合，尾部臺肩是為了保證卸料時凸模不致被拉出，圓

17、形凸模采用臺肩式固定。5.2.2 凸模長度計算凸模的長度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的。采用彈性卸料時，凸模長度按公式L=h1+h2+h3計算，式中 L-凸模長度，mm； h1-凸模固定板厚度，mm; h2-卸料板厚度，mm ; h3-卸料彈性元件被預壓后的厚度L=22mm+10mm+18.5mm=50.5mm5.2.3 凸模的強度與剛度校核一般情況下，凸模強度與剛度足夠，由于凸模的截面尺寸較為積適中，估計強度足夠，只需對剛度進行校核。對沖孔凸模進行剛度校核：凸模的最大自由長度不超過下式：有導向的凸模Lmax1200，其中對于圓形凸模Imin=d4/64則Lmax1200=24.00mm由此可知：沖孔部

18、分凸模工作長度不能超過24.00mm，根據(jù)沖孔標準中的凸模長度系列，選取凸模的長度：50.55.2.4 凸模材料和技術(shù)條件凸模材料采用碳素工具鋼T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 5660，凸模尾端淬火后，硬度為HRC 4348為宜。如圖3所示： 圖3 沖孔凸模 5.3 凸凹模的設計5.3.1 凸凹模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖4所示：圖4 凸凹模凸凹模與凸凹模固定板的采用H7/m6配合。5.3.2 校核凸凹模的強度沖孔邊緣與工件外開邊緣不平行時，凸凹模的最小壁厚不應小于材料厚度t=2mm，而實際最小壁厚為5mm，故符合強度要求。5.3.3 凸凹模尺寸的確定凸凹模的外刃口尺

19、寸按凹模尺寸配作并保證最小間隙為Zmin=0.246mm,內(nèi)形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保證最小間隙為Zmin=0.246mm。5.3.4 凸凹模材料和技術(shù)條件凸凹模材料采用碳素工具鋼T10A，淬硬至5660HRC。5.4 定位零件定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸、凹模有正確的位置。 選用固定擋料銷一個。擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離，固定擋料銷固定在位于下模的凸凹模上，規(guī)格為GB/T7694.10-94，材料45號鋼，硬度為4348HRC選用導料銷兩個。導料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進，位于條料的后（條料從右向左送進）尺寸規(guī)格為6X25.5 卸料與出

20、件裝置出件方式是采用凸模直接頂出的下出料方式。由于卸料采用彈性卸料的方式，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。6. 沖壓設備的選擇選用開式雙柱可傾壓力機J23-25。公稱壓力為25t，滑塊行程為65mm,最大閉合高度270mm,滑塊中心線至床身距離200 mm，工作臺尺寸：370 mm×560 mm，墊板厚度：50 mm，模柄孔尺寸：40 mm×60 mm.7.總裝工藝總裝圖如圖15所示：圖15 總裝圖1 下模座 2導柱 3內(nèi)六角螺釘8×70 4內(nèi)六角螺釘8×60 5導套 6凸模固定板 7沖孔凸模 8墊板 9上模座 10銷釘 11模柄 12打料

21、桿 13連接推桿 14凸凹模 15卸料板 16推件塊 17凹模 18活動擋料銷 19推板 20彈性橡膠 21凸凹模固定板 22卸料螺釘 23導料銷8.總結(jié)經(jīng)過一段時間的課程設計，至此已基本完成了任務書所規(guī)定的任務。本設計涉及的課程很多，涉及到機械制圖、Pro/E繪圖、CAD繪圖等相關課程的知識。在校期間的我還進行了金工實習、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課程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；金工實習讓我深入而清楚的看到了在實際生產(chǎn)中機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工作運轉(zhuǎn)情況；此次課程設計也是我從大學畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設計。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