沖壓模具設計課程設計

1、沖壓工藝及模具設計模具課題設計班級： 姓名： 學號： 日期： 材料科學與工程學院College of Materials Science and Engineering引言在工業(yè)產品中，板材件占據(jù)了一個大比例。許許多多的機械零件，產品覆蓋件都是用板料加工而成的，因此，研究板料的成形方法對產品的設計與加工有著重要的意義?，F(xiàn)在的板材成形方法有許許多多種，其中冷沖壓占據(jù)很大的一部分。冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需要的零件的一種壓力加工方法。冷沖壓可以分為兩大類，即分離工序和成形工序。分離工序是指使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀，尺寸和切斷面

2、質量的沖壓件的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸沖壓件的工序。冷沖壓過程主要依靠沖模和壓力設備完成加工的，便于實現(xiàn)自動化生產，生產率很高，操作簡單 。而且產品壁薄、質量輕、剛度好、可以加工成形復雜的零件，小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁，覆蓋件等。冷沖壓與其他加工方法相比具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產中，尤其在大批量生產中應用十分廣泛。本課程即將結束之時，為了了解沖壓工藝的基本原理，掌握沖壓工藝的編制和模具的設計，我將選擇了一個墊片零件。通過設計沖裁模實現(xiàn)零件的大規(guī)模的生產與制造。目錄引言I一 零件的工藝性分析11.1 零件要求11.2 沖裁件的工藝性分析11

3、.3 沖裁工藝方案的設定2二 沖模設計相關計算22.1 排樣的相關設計與計算22.2 沖裁力的計算32.3 沖裁壓力中心的計算42.4 沖裁模刃口尺寸及公差的計算42.5主要零件的尺寸計算5三 定位裝置的設計73.1 橫向送料定位裝置設計73.2 縱向送料定位裝置的設計7四 標準件的選用94.1 模座選用94.2 壓力機選用104.3 緊固件選擇10五 模具加工工藝115.1 凸模加工工藝115.2 凹模加工工藝11六 總結12參考資料：12七 圖紙（附錄）136.1零件明細表136.2裝配圖（見附圖）136.3零件圖（見附圖）13一 零件的工藝性分析1.1 零件要求1. 材料：10F2. 零

4、件無公差要求，取IT14級3. 生產批量：大批量4. 零件表面無污漬，平整光滑，無裂紋等缺陷5. 表面去毛刺，要求平整度小于0.121.2 沖裁件的工藝性分析1. 零件的材料分析：10F鋼，碳含量0.07%0.13%，是優(yōu)質的碳素鋼，這種鋼強度不大，而塑性和韌性甚高，有良好的沖壓、拉伸和彎曲性能，可作塑性須好的零件。2. 零件的結構分析：工件所有結構均采用圓弧過渡，最小壁厚為4mm，而沖裁臨界加工壁厚為1.5t，即2.25mm。因此，滿足沖裁件的最小壁厚要求。工件上最小沖孔為8，滿足最小沖孔要求。3. 尺寸精度分析：工件未注明尺寸公差要求，因此所有的尺寸按照IT14級公差要求設計。按孔軸的公差

5、尺寸，查表得各尺寸為：8 0+0.36、22 0+0.52、40 -0.620、 R8 -0.360、46-0.31+0.311.3 沖裁工藝方案的設定沖裁模按組合程度有單工序模，復合模，級進模。單工序模結構簡單，成本低，但是生產率低，精度不高，平整度較差，只適合生產批量小，形狀簡單，批量小的工件。級進模生產率最高，雖然模具制造復雜，但是可以大批量生產精度較高的制件。復合模精度最高，產品質量好，生產率也比較高。但是模具制造復雜，制造精度高，成本高，比較適合生產批量較大精度要求高的工件。綜合工件的工藝性分析，該工件適合沖裁。由于工件精度要求不高，但是生產批量大，且零件尺寸不大，質量要求不高，因此

6、，該制件需要生產率較高的沖模，綜合各種沖模的特點，采用級進模加工。為了盡量滿足制件的質量，采用有導柱，彈性卸料，導正銷的模具。二 沖模設計相關計算2.1 排樣的相關設計與計算1. 排樣方案和搭邊值得確定根據(jù)板材厚度為1.5mm，查設計手冊，確定a=1.8mm，工件之間的搭邊值取b=1.5mm確定排樣步距s=40+1.5=41.5mm2. 條料寬度計算：排樣如圖所示按有側壓裝置計算公式：條料寬度：B-0=(Dmax+2a)-0查表得=0.5，Z=0.2因此條料寬度為：B=(62+2x1.8)-0.50=65.6 -0.50 （mm）導料板之間的間距：A=B+Z=65.8mm2.2 沖裁力的計算沖

7、裁力有沖孔壓力和落料壓力，由：F=KLtb對10F鋼，取b=300Mpa，K=1.3，t=1.5mm計算得：=（22+8+8）=119mm，=155.4mm因此得：沖孔力：1.3x119x1.5x300=69.6KN落料力：1.3x155.4x1.5x300=90.91KN采用下出料方式與鋼性卸料裝置，得：推件力：n取n=4、查表得：5x0.055x4=35.31KN總沖裁力：=所以： 35.31+90.91+69.6=195.82KN2.3 沖裁壓力中心的計算對落料工序，該工件是對稱圖形，因此落料壓力中心在O1位置。對沖孔工序，壓力中心落在O2位置沖裁壓力中心示意圖因此，合力中心一定在豎直軸

8、線上。設O1，O2的中心為O，且沖裁合力中心與O的距離為x所以： =2.75mm2.4 沖裁模刃口尺寸及公差的計算凸模與凹模有分別加工和配合加工兩種方法。其中配合加工工藝簡單，可以適當放大基準件的公差，制造容易，成本低。該工件精度要求低，因此采用配合加工方法。凸、凹模刃口計算原則：落料以凹模為基準，沖孔以凸模為基準，孔心距的尺寸精度由凹模保證。1. 落料模刃口尺寸計算落料凹模磨損后外形如圖所示：從圖可知：其中R1，2，3 尺寸變大，C不變由落料凹模尺寸計算公式，得：Ad=Amax-x 0+/4查表得：R1=R(8-0.50.36)0+0.09=R7.820+0.092=(40-0.50.62)

9、0+0.115=39.690+0.115C=C -/4+/4=46 -0.0775+0.0775凸模采用配做加工方法，查表雙面間隙值Zmin=0.132mm，Zmax=0.240mm凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙值為0.1320.240mm2. 沖孔模刃口計算沖孔時以凸模為基準計算刃口尺寸如圖所示，凸模磨損尺寸變化情況，其中3，4均變小由公式得：3=(8+0.50.36)-0.090=8.18-0.0904=(22+0.50.52)-0.130=22.26-0.1302.5主要零件的尺寸計算1. 凹模相關尺寸的計算凹模的刃壁形式有直刃壁和斜刃壁。斜刃壁在刃口磨損后修磨會使模具尺寸

10、增大。因此為了落料方便同時修模又不影響精度，采用上方直刃壁，下面為錐形的刃壁。由公式，得凹模高度H：H=ks (8)其中：S：垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離K：系數(shù)，查表取k=0.3代入數(shù)據(jù)得：H=0.362=20mm垂直送料方向的凹模寬度B：B=S+(2.54.0)H得：B=123mm送料方向上凹模長度L：L=S1+2S2其中：S1：送料方向上的凹模刃壁間的最大距離S2：送料方向上的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離代入得：L=73+230=133mm查表取凹模尺寸標準尺寸，得：LxB=160mm125mm2. 凸模的長度計算凸模長度L：凸模尺寸圖其中：h1：凸模固定板厚度，取0.8倍凹模厚度，

11、的H1=16mmh2：固定卸料板厚度，取H2=0.8H(凹模厚度)，H2=16mmh3：導料板厚度，查表取H3=6mmh：增加長度，包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度，以及凸模固定板與卸料板之間的安全距離：取H=20mm代入得：L=16+16+6+20mm=58mm查表取凸模長度為標準尺寸：L=60mm三 定位裝置的設計3.1 橫向送料定位裝置設計在級進模中，橫向定位裝置通常有導料板，導料銷，以及側壓裝置。本方案選用導料板導料，查表，取導料板厚度為6mm。3.2 縱向送料定位裝置的設計縱向定位裝置通常有固定擋料銷，活動擋料銷，以及始用擋料銷，側刃與側刃擋塊，導正銷定位等等。其中固定擋料銷，和

12、導正銷組合定位方便，且易于設計，是大多數(shù)級進模的定位選擇。所以，本方案采用落料凸模上導正銷，與凹模上擋料銷進行組合定位。 1. 導正銷的設計計算凸模上導正銷直徑：d=d1-2cd：導正銷圓柱段部分直徑d1：沖孔凸模直徑2c：導正銷與導正孔之間雙面間隙查表得：2c=0.1mmD=8.08mm2. 擋料銷選擇查表，選擇擋料銷選擇d=10mm 擋料銷材料選擇45鋼，淬火硬度43HRC48HRC3. 擋料銷與導正銷位置的確定導正銷與導料銷配合使用時，導正銷與擋料銷位置關系如圖所示其中：e=D2+a+d2+代入數(shù)值得：e=27mm四 標準件的選用4.1 模座選用模座寬度與凹模尺寸相同，長度可略大于凹模尺

13、寸。模架可以分為鋼制模架和鑄鐵模架，本方案選用鑄鐵標準模架。常用鑄鐵模架為HT200。由于沖件不大，常用中間導柱式模架比較合適。因此查表，取標準模座：LB=160mm160mm其中：上模座尺寸：16016040下模座尺寸：16016045導柱尺寸：28150 和32150導套尺寸：2810038和32100384.2 壓力機選用沖裁所需最大沖裁力為195.82KN，因此，選用壓力機型號為：JE21-25D壓力機公稱力為250KN，滿足使用要求。其中：模柄尺寸為：40mm70mm4.3 緊固件選擇1. 凹模與下模座的銷釘選擇2830mm2. 凹模與下模座的固定，采用6M850mm螺釘3. 凸模與

14、上模座的固定，選擇6M860mm五 模具加工工藝5.1 凸模加工工藝1. 下料：鋸床下圓棒料。2. 粗車：粗車臺階外圓。3. 精車：兩頂尖精車臺階外圓。4. 熱處理：保證硬度6064HRC。5. 磨外圓：磨兩外圓至尺寸。6. 修整：全面達到設計要求。7. 檢驗。5.2 凹模加工工藝1. 下料：鋸床或剪床下料。2. 鍛造：將毛坯鍛成毛坯形狀。3. 熱處理：退火，降低硬度便于加工。4. 粗加工，精加工：加工凹模內孔和外形。5. 鉆孔，攻絲：定位后，鉆孔，攻螺紋。6. 熱處理：保證硬度6064HRC。7. 精加工：磨上下平面至尺寸要求。8. 精整：全面達到設計要求。9. 檢驗六 總結1. 沖裁模是整

15、個冷沖壓模具中最簡單的模具，它只包括沖孔與落料工藝，不涉及彎曲，拉深等其他工序。沖裁模工件基本上都是在平面上進行沖裁，因此沖裁模比其它沖模更加容易保證精度。2. 工件沖裁精度要求的高低和批量的大小是影響沖裁模設計方案的主要因素。根據(jù)精度的要求和批量的大小，可以選擇單工序模、級進模、復合模中合適的沖裁方案。合理選擇沖裁方案對提高生產效率，生產出合格的產品，提高經濟效益都有非常重要的意義。3. 沖裁模的凹、凸模、定位裝置是沖裁精度的主要保證。所以，在設計沖裁模是，凹、凸模，定位裝置的計算非常重要。沖模的凸凹模的刃口精度和加工方案，以及定位裝置的合理選擇和設計對產品的質量非常關鍵。參考資料：1 洪慎

16、章.實用沖模設計與制造M.北京：機械工業(yè)出版社，20162 翁其金，徐新成.沖裁工藝與模具設計M.北京：機械工業(yè)出版社，20123 陳炎嗣.沖壓模具設計手冊M.北京：化學工業(yè)出版社，2013七 圖紙（附錄）6.1零件明細表模具裝配明細表序號名稱數(shù)量材料熱處理硬度（HRC）標準件代號備注1上模座1HT200GB/T 2855.92導柱2205862GB/T 2861.1滲碳淬火3導套2205862GB/T 2861.6滲碳淬火4螺栓M10604455墊板1454348淬火6落料凸模1T10A5862淬火7模柄1Q2358防轉銷615145GB/T 119.1-20009沖孔凸模1T10A5862淬