沖壓模具課程設(shè)計(jì)說明書

1、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目： 沖 壓 模 具 設(shè) 計(jì) 院 系： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院專業(yè)班級(jí)：材料成型及控制工程0811班29組姓 名：學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2010年7 月 6日 目錄1. 確定零件的基本沖壓工序31.1 毛坯展開圖31.2 毛坯尺寸計(jì)算41.3 分析零件沖壓工藝性能42.擬定沖壓工藝方案43.毛坯排樣44 工序排樣54.1 工序排樣類型54.2 沖切刃口設(shè)計(jì)64.3 載體設(shè)計(jì)64.4 條料定位方式64.5 導(dǎo)正方式64.6 工序排樣圖64.7 條料尺寸74.8 排樣及材料利用率75 沖壓力計(jì)算85.1 沖裁力85.2 彎曲力85.3 卸料力85.4 總壓力9

2、5.5 壓力中心96 結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)96.1 基本結(jié)構(gòu)形式96.2基本尺寸96.3 選模座導(dǎo)柱導(dǎo)套106.4 選沖床116.5 選模柄117 結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)117.1 工作單元結(jié)構(gòu)117.2 卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)117.3 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)117.4 送料與出件方式117.5 模具零件的固定127.6 安全裝置128 模具零件設(shè)計(jì)128.1 工作零件設(shè)計(jì)128.2 凸模高度設(shè)計(jì)148.3 彈性元件設(shè)計(jì)159 模具制造工藝設(shè)計(jì)159.1 典型凸模加工工藝過程159.2典型凹模加工工藝過程159.3 卸料板加工工藝過程1510 總結(jié)15參考文獻(xiàn)161. 確定零件的基本沖壓工序零件為一帶孔彎曲件，其沖壓工序主要包括：

3、毛坯沖孔彎曲。圖1.零件圖1.1 毛坯展開圖圖2.毛坯展開圖1.2 毛坯尺寸計(jì)算 l=5+x1+25.4x2+4.5+4+x4.5+2+/2+20.5+4+10+7+3+3+3+2=171.74mm1.3 分析零件沖壓工藝性能 該零件是一個(gè)簡(jiǎn)單零件，零件工作時(shí)受力不大，對(duì)強(qiáng)度，剛度和精度要求不高，零件形狀較簡(jiǎn)單不對(duì)稱，中批量生產(chǎn)，沖裁彎曲即可成形，沖壓難點(diǎn)，在于彎曲方向相反，對(duì)于級(jí)進(jìn)有阻礙，即通過添加橡膠措施即可控制。.零件精度符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)要求，模具精度取it9即可。.材質(zhì)為20f, 能進(jìn)行一般沖壓加工，市場(chǎng)上易得材料，價(jià)格適中。.外形落料工藝性：零件屬于中小尺寸零件，料厚1mm，外

4、形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可用沖裁落料工藝。.沖孔工藝性分析：孔徑為3，2.8，孔精度要求一般，可采用沖孔。.彎曲工藝性：該零件包含兩個(gè)彎曲部位，彎角可以彎一次。綜合以上分析，零件主要沖壓工序的工藝性良好。2.擬定沖壓工藝方案圖中零件所需基本工序?yàn)槁淞希瑳_孔，彎曲，可一定出兩套工藝方案。方案一：用簡(jiǎn)單模分四次加工：落料沖孔彎曲沖孔方案二：級(jí)進(jìn)模沖制 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件尺寸的積累誤差大，操作不安全，不方便，由于該零件屬于大批量生產(chǎn)，能夠用沖壓加工，現(xiàn)選方案二。3.毛坯排樣毛坯排樣有兩種，見圖3，圖4。圖3.排樣方案一圖4.排樣方案二第一種方案要求的條料寬度小，模具寬度也小，但

5、模具長(zhǎng)度會(huì)較長(zhǎng)，而且采用這種方案，不便于彎曲加工，；采用第二種方案，雖然模具寬度增加，但長(zhǎng)度會(huì)縮短，便于彎曲，而且送進(jìn)步距小，有利于提高生產(chǎn)率。搭邊值 查表：a1=2 a=2.5 s=14+2=16mm4 工序排樣4.1 工序排樣類型：根據(jù)零件的沖壓要求，由于含有彎曲工序，所以本零件的沖壓不適合選用落料型工序排樣，考慮到零件最后沖壓完成后的出件，選切邊型工序排樣。4.2 沖切刃口設(shè)計(jì) 4.3 載體設(shè)計(jì) 采用中心載體，載體位于條料中部寬為19mm，他比單邊載體和雙邊載體節(jié)省材料，在彎曲件的工序排樣中應(yīng)用較多，所以選擇寬為19mm的中心載體。4.4 條料定位方式 由于產(chǎn)品零件精度的要求精度一般，所

6、以條料送進(jìn)方向的送進(jìn)步距控制用側(cè)刃，為了保證側(cè)刃定位精度，選型側(cè)刃。4.5 導(dǎo)正方式 為了確保零件孔精度，采用間接導(dǎo)正，導(dǎo)正孔布置在中間的載體上，導(dǎo)正孔直徑取6.0mm。粗定位方式用臨時(shí)擋料銷，側(cè)刃。當(dāng)條料的料頭送入時(shí)，用手將臨時(shí)擋料銷的擋塊壓出，擋出料頭，然后松手，彈簧使擋塊復(fù)位，確保條料的位置不變開始沖切加工。此后靠側(cè)刃定位。精定位用導(dǎo)正銷。利用中心載體的孔作為導(dǎo)正孔，間接導(dǎo)正。4.6 工序排樣圖根據(jù)以上幾方面的設(shè)計(jì)，經(jīng)綜合分析比較，零件的工序排樣圖如下圖所示，零件沖制用八工位級(jí)進(jìn)模。 圖8. 工序排樣圖，工位設(shè)計(jì) 第一工位：沖孔、切邊第二工位：沖孔第三工位：切邊第四工位：切邊第五工位：切

7、邊第六工位：彎曲第七工位：彎曲第八工位：落料4.7 條料尺寸 條料寬度：62.4+22.5=67.4 步距 s=14+2=16mm4.8 排樣及材料利用率 坯料的形狀為矩形，采用單排最適宜，取a=2.5,a1=2,條料寬度b=62.4+22.5=67.4mm 步距 s=14+2mm， 材料利用率：=（26.4x7-2x1.4+10/2-4.5/2+4x4.5+3x5.5+17x6+4x6+3/2-3-3）/（16x67.4）x100%=38.56 5 沖壓力計(jì)算5.1 沖裁力沖裁力由p1，p2，p3，p4，p5，p6組成。其中p1為沖6孔的力和側(cè)刃切邊，p2為沖4個(gè)孔，p3，p4，p5分別為切

8、邊，p6為落料p1=ltb 查表20鋼b=340p1=(6+2x2x16)x1x340=28165.6n p2=（2x3+2x2.8）x1x340=12384.16np3=(3+6+3/2+4+3)x1x340=7041.4np4=（26.4x2+9）x1x340=21012np5=（3/2+4+7+10+10）x1x340=12141.4np6=(4.5+4+4.5+3+5.5+10)x1x340=21260.2n沖裁力p=p1+p2+p3+p4+p5+p6=28165.6+12384.16+7041.4+21012+12141+21260.2=102004.365.1 彎曲力 根據(jù)（ckb

9、t/r+t）b=（0.6x1.3x6x1/0.5+1）x340=1060.8n (彎曲第六工位)(0.6x1.3x7x1/0.5+1)x340=1237.6n(彎曲第七工位)5.3 卸料力 采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模然后剛性卸料和下出料方式組合，fz=f+fd+fx+ft 其中：卸料力：fx=kxf 頂件力= kdf 推件力=ktf 式中f為沖裁力， kd，kx,kt為卸料力 頂件力 推件力系數(shù)，查表 p34（模具設(shè)計(jì)與制造）kx=0.04 kd=0.06 kt=0.055 fz1=f1+fd1+fx1+ft1=28165.6+0.0428165.6+0.06x28165.6+0.0

10、55x28165.6=32531.268nfz2=f2+fd2+fx2+ft2=12384.16+0.0412384.16+0.06x12384.16+0.055x12384.16=14303.7048nfz3=f3+fd3+fx3+ft3=7041.4+0.04x7041.4+0.06x7041.4+0.055x7041.4=8132.817nfz4=f4+fd4+fx4+ft4=21012+0.0421012+0.06x21012+0.055x21012=24268.86nfz5= f5+fd5+fx5+ft5=12141.4+0.04x12141.4+0.06x12141.4+0.055

11、x12141.4=14023.317nfz6=f7+fd6+fx6+ft6=21260.2+0.0421260.2+0.0621260.2+0.055x21260.2=24555.531nfre=117815.0358n5.4 總壓力 總壓力 p=f+p0+ fre=102004.36+2298.4+117815.0358=222117.7958n一般沖裁彎曲時(shí)壓力機(jī)噸位比計(jì)算沖壓力大30%左右為288753.1345n5.5 壓力中心x=pixi/pi y=piyi/pi x=56p1+42p2+33p3+15.5p4+1xp5+(-41.5)p6 +(-20)pwan1+(40.5)pwa

12、n2/ pi=16.4mmy=25.66p2+(-29)p3+22.2p4+(-19)xp5+(-5)xp6 +pwan1x(-25)+pwan2x5/ pi=2.14mm6 結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)6.1 基本結(jié)構(gòu)形式6.1.1 正倒裝結(jié)構(gòu)根據(jù)上述分析，本零件的沖制包含落料，沖孔，彎曲等工序，以確定為級(jí)進(jìn)模沖壓，因此選用正裝式結(jié)構(gòu)。6.1.2 導(dǎo)向方式由于本零件的生產(chǎn)是大批量生產(chǎn)，為了確保零件質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用外導(dǎo)性模架，本零件的沖壓精度要求一般，所以僅選用外導(dǎo)向，由于以選用手工送料，為了提高開敞性，選用對(duì)角導(dǎo)柱式模架。6.1.3 卸料方式本零件的沖壓工序包含落料，沖孔工序，所以應(yīng)有卸料機(jī)構(gòu)，又由于零件

13、沖壓中還有向上彎曲工序所以應(yīng)選用彈性卸料板和剛性卸料組合形式。6.2基本尺寸6.2.1 模板尺寸由工序排樣圖可知，凹模的工作區(qū)尺寸基本在67135左右，圓整后取125mm200mm，其他模板尺寸取為與凹模板平面尺寸一致。6.2.2 工作行程本零件的沖壓的最大行程是第七工位的彎曲，其彎曲行程為16mm，模具開啟狀態(tài)下凸模下表面至凹模上表面最小距離取20mm。6.2.3 橡膠的選用：由于設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)模有向上彎曲結(jié)構(gòu)，為了保證調(diào)料進(jìn)給時(shí)不被干涉，所以在凹模下設(shè)置橡膠，使凹模同步下壓與上彈，根據(jù)橡膠最大壓縮量要求為保證橡膠不被破壞，取橡膠高度為25mm，預(yù)緊高度為2.5mm，工作高度為6mm，橡膠壓縮量

14、為34%，符合彈簧要求。取圓柱橡膠，其直徑d為（1.27f/p），查表得p為1.5，f為頂件力：6120.2616，d=71.9849，設(shè)置4個(gè)橡膠，得每個(gè)橡膠直徑d為36，符合0.5h/d1.5。6.2.4模板厚度：凹模模板厚度：20mm剛性卸料板厚度：14mm凸模固定板厚度：8mm墊板厚度：20mm沖裁凸模高度：60mm彎曲凸模高度：75mm橡膠高度：25mm6.2.5 模具工作區(qū)高度模具工作區(qū)開啟高度大于165mm，工作區(qū)閉合高度約為140mm。6.3 選模座導(dǎo)柱導(dǎo)套由于采用手工送料考慮到開敞性和導(dǎo)向精度兩方面的要求，選用對(duì)角型滑動(dòng)模架，根據(jù)模板平面尺寸和工作區(qū)高度要求，查冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

15、 p397 沖壓模具技術(shù)問答 上模座：（gb/t2855.1-90）200mm125mm35mm下模座：（gb/t2855.2-90）200mm125mm40mm導(dǎo)柱：（gb/t2861.1-1990）25mm130mm 導(dǎo)套：（gb/t2861.6-1990）25mm85mm33mm 模具開啟高度為240mm，閉合高度約為225mm。6.4 選沖床 由于采用了一般沖壓，故可選用開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)，由于前計(jì)算的沖壓力要求，初選標(biāo)稱壓力400kn，工作臺(tái)尺寸為630x420，閉合最大高度為400mm，滿足零件模具尺寸要求。（沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)p455）6.5 選模柄根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，該模具為

16、中小模具，可采用上模用模柄固定，下模采用螺接式固定于壓力機(jī)下臺(tái)面的方式。查表時(shí)選用該壓力機(jī)的模柄安裝尺寸為50x70。選冷沖模國(guó)標(biāo)，可選用壓入式模柄。7 結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)7.1 工作單元結(jié)構(gòu)由于采用正裝式結(jié)構(gòu)，凸模一律用凸模固定板安裝于上模，凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，用銷釘定位，螺釘連接于下模座。7.2 卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)中以確定采用鋼性卸料板，卸料板為整體板?？拙?s=170 s1=100 s2=95。墊板厚度 6固定板厚度 18卸料板厚度 14導(dǎo)料板 長(zhǎng)x厚 240x8承料板 125x40x2螺釘x6 m10x55圓柱銷 10x557.3 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)本模具工位有八個(gè)，沖壓精度要求一般，所以采

17、用五次導(dǎo)正銷，導(dǎo)正銷采用普通彈頭型，固定結(jié)構(gòu)采用絲堵將彈簧固定在導(dǎo)正銷上。7.4 送料與出件方式本模具采用手工送料。有工序排樣圖可知，本模具最后工位通過切換實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件與條料分離。產(chǎn)品的零件在送料過程中，由條料端頭頂出后從凹模左側(cè)落下（送料方向由右向左）因此在使用中應(yīng)注意從模具左側(cè)收集沖制好的產(chǎn)品零件。7.5 模具零件的固定 模板采用螺釘固定選用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，銷釘定位，由于各凸模平面尺寸都比較小，所以用模板上的型孔配合定位。7.6 安全裝置 本模具采用手工送料，但工人是在模具外操作，一般情況下，應(yīng)無不安全之慮。為了使廢料順利落下，下模座的落料孔應(yīng)比凹模落料孔大。8 模具零件設(shè)計(jì)8.1 工作

18、零件設(shè)計(jì)8.1.1 沖孔2-2.8凹凸模設(shè)計(jì) 2.8孔為沖孔制成，直徑為2.8mm，查表 p29模具設(shè)計(jì)與制造 p=0.02mm a=0.02mm 查表 p27 模具設(shè)計(jì)與制造 得沖裁模初始雙邊間隙 zmin =0.07mm zmax=0.09mm，校核p+a=0.04mmzma- zmin=0.09-0.07=0.02mm,所以采用凸模和凹模配合加工方法，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件 查表 x=0.75 =0.14沖孔部分：ap=（2.8+0.75x0.14）=2.9058.1.2沖孔2-3凹凸模設(shè)計(jì) 3孔為沖孔制成，直徑為3mm，查表 p29模具設(shè)計(jì)與制造 p=0.02mm a=0.02mm 查表 p

19、27 模具設(shè)計(jì)與制造 得沖裁模初始雙邊間隙 zmin =0.07mm zmax=0.09mm，校核p+a=0.04mm zma- zmin=0.09-0.07=0.02mm所以采用凸模和凹模配合加工方法，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件 查表 x=0.75 =0.06沖孔部分：ap= (3+ 0.75x0.06)=3.045 8.1.3 側(cè)刃凹凸模設(shè)計(jì)a=(amax- x) =0 b=(bmin+ x) =/4=0a1=（3- x)=3mm b1=(3-+x) =3mm b1=4mma2=（16- x)=16mm b1=(16-+x) =16mm b1=4mm8.1.4 沖切凹凸模尺寸設(shè)計(jì)此模有兩部分尺寸構(gòu)成

20、，圓，非圓部分：由沖孔制成，同沖3孔尺寸計(jì)算p=0.02mm a=0.02mm zmin =0.07mm zmax=0.09mm 校核p+a=0.04mmzma- zmin=0.09-0.7=0.02mm 所以采用凸模和凹模配合加工，以凸模為基準(zhǔn) 查表 x=0.75 =0凸模：ap= (dmin+ x)=標(biāo)注尺寸注：由于工件有圓角，使用落料加工方法，所以導(dǎo)致凸模有尖角，為防止凸模過早磨損，應(yīng)使凸模向工件外側(cè)擴(kuò)展，形成一定過度。8.1.5 彎曲模具尺寸設(shè)計(jì)此工件有兩個(gè)位置需要彎曲，即第六和第七工位，第六工位彎曲模設(shè)置于凹模下方，與凸模組合加工。第七工位彎曲模設(shè)置為凸模上，其第六工位彎曲模設(shè)置于下

21、方的高度度為63.5.長(zhǎng)寬為7x6，結(jié)構(gòu)如下圖所示與其配合的彎曲模在凸模上與其配合加工，其高度為55，長(zhǎng)寬為8x8第七工位彎曲模設(shè)置于凸模上，長(zhǎng)度為75和55，因?yàn)槭请A梯狀所以又兩個(gè)高度，其中長(zhǎng)75的位置長(zhǎng)寬為8x6，長(zhǎng)55的位置長(zhǎng)寬為9x5，其示意圖如下圖所示其中彎曲模中均設(shè)置過渡圓角，彎曲模間的間隙為1.05。8.2 凸模高度設(shè)計(jì)以第七位彎曲凸模高度75為基準(zhǔn)；沖中央孔的凸模高度為60；第六工位彎曲凸模高度為63.5；切邊凸模高度為60；落料凸模高度為60.8.3 彈性元件設(shè)計(jì)本模具彈性元件選用普通橡膠，用于提供卸料力。9 模具制造工藝設(shè)計(jì)在完成級(jí)進(jìn)模的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)后，即應(yīng)投產(chǎn)加工。模具的制造分配和零件加工兩部分，這里僅列出幾個(gè)典型凸模和凹模的普通加工工藝過程，而本模具具體的加工工序設(shè)計(jì)，裝配工序設(shè)計(jì)以及數(shù)控機(jī)床加工（電加工，加工中心）。9.1 典型凸模加工工藝過程9.1.2圓形凸模加工下料車削粗加工車削半精加工熱處理外圓磨。9.1.3異型凸模加工下料粗銑平面平面磨磨基準(zhǔn)平面劃線外形輪廓粗銑加工車削粗加工車削半精加工熱處理外圓磨。9.2典型凹模加工工藝過