模具課程設(shè)計(jì)沖裁件模具設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)（說(shuō)明書(shū)） 題 目:沖裁件模具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 ：桂志 學(xué) 號(hào) : 201023053112專(zhuān) 業(yè) : 模具設(shè)計(jì)與制造指導(dǎo)教師 : 葛立完成日期：2012年5月28日目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù). . . . .3第二章 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式. . 32.1沖壓工藝分析. . . . 32.2沖壓工藝方案的確定. . . . 4第三章 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì). . .53.1模具類(lèi)型的確定. . .53.2定位方式的選擇. . .53.3卸料裝置的選擇. . .53.4導(dǎo)向裝置的確定. . .5第四章 排樣圖設(shè)計(jì). . . .64.1排樣相關(guān)尺寸的計(jì)算. . . 64.2繪制排樣圖. . .

2、. 6第五章 主要工藝計(jì)算. . . 75.1壓力中心的計(jì)算. . . 75.2沖壓力的計(jì)算. . . . .85.3工作零件刃口尺寸計(jì)算. . .10第六章 主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì). . . 106.1凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì). . . . .116.2沖孔凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì). . .126.3凸凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 136.4定位零件的設(shè)計(jì). . . . 146.5彈簧的設(shè)計(jì). . . 146.6 凸凹模尺寸確定. . . 176.7卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì). . .176.8卸料裝置的設(shè)計(jì). . . 176.9模柄的確定. . . . . .176.10上墊板的確定. . . . 176.11剛性推件裝置的確定. .

3、 176.12凸模固定板的確定. . . .176.13凸凹模固定板的確定. . . 18第七章 模架及其它零件的設(shè)計(jì). . . 19第八章 沖壓設(shè)備的選用. . .208.1壓力機(jī)的選擇. . . .208.2模具的閉合高度的計(jì)算. . . 21第九章 固定方式的確定. . .229.1凸和凹模的固定. . . .229.2確定裝配基準(zhǔn). . . .23第十章 繪制模具裝配圖. . . . . . . . .24第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)（機(jī)械零件見(jiàn)附圖）第二章 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式2、1沖壓工藝分析1、(1) 零件材料、尺寸公差要求此工件材料為t10a，具有良好的沖壓性能，適

4、合沖裁。（2）零件尺寸精度工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，只有落料和沖孔兩個(gè)工序。將外形視為落料，需要沖的孔有2個(gè)16mm的孔。落料可看作it11級(jí)，沖孔可按it10級(jí)，尺寸精度一般普通沖裁能滿足要求。2、零件的形狀、結(jié)構(gòu)及沖壓工藝性（1）該零件屬于平板沖裁件，有兩個(gè)直徑為16mm的孔。（2）零件的材料厚度t=1.5mm，且材料塑性較好，適于沖裁。（3）一般沖孔模沖壓材料45的最小孔徑d大于等于1.0t，t=1.5mm，d大于等于1.5。零件孔徑為16mm，所以符合要求。（4）孔與孔，孔與工件邊緣之間的最小壁厚均大于2t。綜上所述，此零件可用冷沖壓加工成型。2、2沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基

5、本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：先沖孔再落料，連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案三：落料沖孔復(fù)合，采用復(fù)合模生產(chǎn)。進(jìn)行比較：方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序和兩副模具，成本較高，而生產(chǎn)效率低。方案二級(jí)進(jìn)模是一種多工序，效率高的加工方法。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。方案三只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都訥訥個(gè)滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。故滿足要求。 通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，同時(shí)考慮到加工的經(jīng)濟(jì)性。該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。第三章 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3、1 模具類(lèi)型的

6、確定 由沖壓工藝分析可知，采用沖孔落料復(fù)合模。復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式和倒裝式?？紤]到工件成型后脫模的難易，選用倒裝式復(fù)合模。上摸加裝一副推件裝置。3、2定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞哌x用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，控制條料的送進(jìn)步距采用彈簧彈頂?shù)幕顒?dòng)擋料銷(xiāo)來(lái)定步距。第一件的沖壓位置可以靠操作工人目測(cè)來(lái)確定。3、3卸料裝置的選擇該模具復(fù)合模，材料厚度為1.5mm，推件力比較大，用彈性裝置取出工件不太容易，且對(duì)彈力要求高，不易使用。而采用推件塊，利用模具開(kāi)模力來(lái)推出工件，既安全又可靠。故選擇剛性推件彈性卸料的復(fù)合卸料方式。3、4導(dǎo)向裝置的確定為了提高模具的壽命和工件的質(zhì)量，方便安裝和

7、調(diào)整，該復(fù)合模采用導(dǎo)柱來(lái)導(dǎo)向，同時(shí)考慮到進(jìn)料的方便性，所以應(yīng)采用對(duì)角導(dǎo)柱形式。第四章 排樣圖設(shè)計(jì)4、1排樣相關(guān)尺寸的計(jì)算a查表2.15，取最小搭邊值：a1=1.5mm，a=1.8mm，考慮壓邊取a1=3mm，a=2mm。b送料步距h=d+a1=83mm。c按無(wú)側(cè)壓條料寬度計(jì)算公式，查表2.9和2.8可以確定條料與導(dǎo)料銷(xiāo)的間隙和條料寬度偏差分別為b。=0.8mm，=1.0mm。條料寬度b=（l+2a+b。）0 -.=64.8 0 -1mm4、2 繪制排樣圖計(jì)算材料利用率 材料利用率計(jì)算的通用公式a/lb=n100得=60*80/(64.8*83)*100%=89.2%式中 a沖裁件的面積； n一

8、板料的沖件數(shù)目； b板料寬度（mm）； l板料長(zhǎng)度（mm）。經(jīng)計(jì)算可知用如圖排樣方法節(jié)省材料，利用率高。排樣圖如下圖：第五章 主要工藝計(jì)算5、1壓力中心的計(jì)算由于該零件為左右上下對(duì)稱(chēng)，壓力中心在其幾何中心。 5、2沖壓力的計(jì)算沖裁力f沖由落料時(shí)的沖裁力f1和沖孔時(shí)的沖裁力f2組成。沖裁力可由公式f=ltb計(jì)算式中：l沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）； b材料的抗拉強(qiáng)度（mpa）；t材料的厚度（mm）。 推件力ft= n k（fc1+fc2）；式中k系數(shù)，由文獻(xiàn)1中表2-11可得k=0.055沖壓工藝總力fo = ft+ fc1+fc2計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2表2 條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算項(xiàng)目分類(lèi)項(xiàng)目公 式結(jié) 果備 注

9、沖壓力沖裁力fc1f=ltb252knt=1.5b=600mpl=280沖裁力fc2f=ltb90.4knt=1.5b=600mpl=100.5推件力ftft= n kfc2；n=29.95knk=0.055卸料力fxfx=kfc112.6knk=0.05沖壓工藝總力fofo=ft+fc1+fc2+fx365 kn沖壓設(shè)備擬選j23-40開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)。5、3工作零件刃口尺寸計(jì)算凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影響沖載件的尺寸精度，模具合理的間隙值也是靠模具的刃口尺寸和公差來(lái)保證，因此要進(jìn)行刃口相關(guān)尺寸的計(jì)算。因工作零件的形狀對(duì)較簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以

10、及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。具體計(jì)算見(jiàn)表3。表3 工作零件刃口尺寸計(jì)算項(xiàng)目分類(lèi)尺寸轉(zhuǎn)換計(jì)算公式結(jié)果備注落料ad =800.07a=（amax-x）+ 0ad =79.93+0.04 0查設(shè)計(jì)手冊(cè)得，沖裁雙面間隙zmax=0.31mmzmin=0.27mm磨損系數(shù)x1=0.75，x2=0.75模具按it11級(jí)制造，校核滿足b+d（zmax-zmin）bd=600.005b=（bmin-x）0 -.bd =59.995+0.003 0 沖孔16+0.04 0dp=(d+x)0 -pdd=(dp+zmin)0+ddp=16.030 -0.010dd=16.3

11、0+0.015 0孔心距42420.08ld=l/16420.005第六章 主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)6、1凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)凹?？刹捎谜w凹模，其輪廓尺寸可計(jì)算：凹模厚度 h=kb=(0.220.28)* 80,但考慮到凸模和固定板的長(zhǎng)度取h=20mm。凹模壁厚 c=（1.52）h=3040取c=35mm。凹模寬度 b=l+2c=（60+2*35）mm=130mm取160mm。凹模長(zhǎng)度 l=步距+2c=82+2*35=152mm取200mm。查jb/t80501999凹模輪廓尺寸為200mm*160mm*20mm 。凹模采用t10a加工，要求淬火達(dá)到6062hrc。結(jié)構(gòu)如下圖：6、2沖孔凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)

12、計(jì)因?yàn)樗鶝_的孔都是圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以采用臺(tái)階型，一方面便于加工，另一方面又便于裝備和更換。凸模長(zhǎng)度與凸模估計(jì)板和推件板厚度有關(guān)，可根據(jù)l=h1+h2+ a計(jì)算，即l=h1+h2+ a=20+15+5=40mm。尺寸與結(jié)構(gòu)如下圖。凸模采用t10a加工，要求淬火達(dá)到6062hrc。頭部回火同樣達(dá)到4050hrc。該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，滿足強(qiáng)度要求。沖孔凸模結(jié)構(gòu)圖6.3凸凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖：6、4定位零件的設(shè)計(jì)結(jié)合本套模具的具體結(jié)構(gòu)，考慮到工件的形狀，設(shè)置一個(gè)6活動(dòng)擋銷(xiāo)和兩個(gè)8的活動(dòng)導(dǎo)料銷(xiāo)。擋銷(xiāo)和導(dǎo)銷(xiāo)下面分別采用壓縮彈簧，在開(kāi)模時(shí)，彈簧恢復(fù)彈力把擋料銷(xiāo)頂起，使它處于工作狀態(tài)，

13、旁邊的導(dǎo)料銷(xiāo)也一起工作。卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為20mm，材料為45鋼，淬火硬度為4348hrc。6、5彈簧的確定：已知t=1.5mm，沖裁卸料力f=12.6kn，擬選8個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧預(yù)壓力fof/n=1.575，查表9-32，初選彈簧規(guī)格為d=6mm,d=30mm，ho=60mm,fj=1700n,hj=13.1mm,n=7,f=1.88,t=7.8mm.其中d為材料直徑，d為彈簧大徑，fj為工作極限負(fù)荷，n為 有效圈數(shù)，t為帶距。總壓縮h=fo/fj*hj=12.1hj,彈簧適用。6、6凸凹模尺寸確定當(dāng)采用倒裝復(fù)合模時(shí)，凸凹模尺寸計(jì)算如下：h凸凹=h1+h2+t+h=2

14、0+15+1.5+0.5=47mm。式中，h1為卸料板厚度，其值為（0.81.0）倍的凹模厚度，取為20mm；h2為凸凹模固定板厚度，其值為凹模厚度的0.60.8，取為15mm；t為卸料板與固定板的安全高度，取10.5mm。因凸凹模為模具設(shè)計(jì)中的配作件，所以應(yīng)保證沖孔凸模和落落凹模的雙邊合理間隙zmin。依料厚1.5mm，最小壁厚為3.8mm。6、7卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)卸料板采用8個(gè)m10的螺釘固定，長(zhǎng)度l=h1+h2+a=34+8+15=57mm，其中h1為彈簧的安裝高度，h2為卸料板工作行程；a為凸凹模固定板厚度。6、8卸料裝置的設(shè)計(jì) 卸料板周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為20mm。卸料板采用

15、45鋼制造，淬火硬度為4348hrc。卸料板6、9模柄的確定通過(guò)查找手冊(cè)確定選用凸緣式b型模柄，查表9-43沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例模柄的尺寸如下d=50m 極限偏差為-0.080 -0.240d=100mm 材料為q235-bf壓入式模柄的b型模柄：gb2862.3-816.10上墊板的確定 矩形墊板周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為5mm。墊板采用45鋼制造，淬火硬度為4045hrc。墊板200x160x5。技術(shù)條件：按jb/t76531994的規(guī)定。6、11剛性推件裝置的確定推桿依模柄孔選 a16x160 ,45鋼，jb/t7938。推板選a40 45鋼jb/t7650.4。連接桿擬選

16、4根，依推件力和單桿許用載荷f=(3.14dxd)q/4,f=f推/4,查表14-5簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，得直徑4mm，4x35 45鋼jb/t7650。推件塊結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 6、12凸模固定板的確定矩形固定板周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為20mm。固定板采用45鋼制造，淬火硬度為4045hrc。固定板200x160x20-45鋼jb/t7643.2。技術(shù)條件：按jb/t76531994的規(guī)定。結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示6、13凸凹模固定板的確定矩形固定板內(nèi)孔與凸凹模配h7/m6，厚度為15mm。固定板采用q235制造，淬火硬度為4045hrc。固定板120x120x15-45鋼jb/t7643.2。

17、技術(shù)條件：按jb/t76531994的規(guī)定。結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示 第七章 模架及其它零件的設(shè)計(jì)該模具采用對(duì)角導(dǎo)柱模架，依凹模周界尺寸b*l=160*200。查表9-45選擇模架規(guī)格如下：上墊板厚度取5mm，則該模具閉合高度h為h上+h下+h墊+l+h-h=40+45+5+45+47-2=180mm，其中l(wèi)為凸模高度，h為凸凹模高度，h為沖裁合進(jìn)入凸凹模深度，取為2mm?？梢?jiàn)閉合高度小于所選壓力機(jī)取大裝模高度300mm，壓力機(jī)可以滿足使用要求。選擇模架規(guī)格為200mm*160mm*215250mm上模座尺寸200mm*160mm*40mm下模座尺寸200mm*160mm*45 mm外型尺寸l=20

18、0mm b=160mm導(dǎo)柱的型號(hào)為28*150，35*150 導(dǎo)套的型號(hào)28*100*38，32*100*38第八章 沖壓設(shè)備的選用8、1壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)對(duì)模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機(jī)在不加載狀態(tài)下的精度稱(chēng)為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱(chēng)為動(dòng)精度。由于測(cè)量動(dòng)精度很困難，目前還沒(méi)有壓力機(jī)動(dòng)精度的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家也只保證壓力機(jī)的靜精度。因此壓力機(jī)的動(dòng)精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及對(duì)壓力機(jī)生產(chǎn)廠家的信任程度來(lái)推斷。根據(jù)以上原因和總的沖裁力必須小于或等于壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力，故選壓力機(jī)型號(hào)為jb23-40其技術(shù)規(guī)格如下:公稱(chēng)壓力 400kn選用公稱(chēng)壓力為 400kn ，而實(shí)際為3

19、65kn，于是滿足。最大封閉高度 300mm連桿高度調(diào)節(jié)量 80 mm工作臺(tái)板厚度 80mm工作臺(tái)孔直徑 200mm滑塊行程 100mm滑塊行程滿足工件高度且能順利的從模具上取出行程次數(shù) 80次/min 滑塊行程次數(shù)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求工作臺(tái)尺寸前后 420mm工作臺(tái)孔尺寸前后為480mm，直徑為200mm，零件最大處尺寸為80mm，模具前后最大為420，所以工件可以正常落下。工作臺(tái)尺寸左右630mm，而模具的左右最大處為320，于是可以正常落下。8、2模具的閉合高度的計(jì)算沖模的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)即模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面與下模座下平面之間的距離h。沖模的閉合高度必須

20、與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓機(jī)的裝模高度 是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時(shí)為壓機(jī)的最大裝模高度hmax；連桿調(diào)至最長(zhǎng)時(shí)為為最小裝模高度hmin。沖模的閉合高度h應(yīng)介于壓機(jī)的最大裝模高度hmax之間，其關(guān)系為：hmax-5mmhhmin+10mm 295h230根據(jù)h閉=h上模+h墊+l+h+h下模-h2=180mm。式中 l-凸模長(zhǎng)度 h-凹模厚度 h2凸模進(jìn)入凹模厚度如果沖模的閉合高度大于壓機(jī)最大裝模高度時(shí)，沖不能在該壓力機(jī)上使用。反之小于壓力機(jī)最小裝模高度時(shí)，可加經(jīng)過(guò)磨平的墊板。hmax-hd-5mmhhmin-hd+10mm；hd為墊板高度115h

21、d50, 取hd為70mm。第九章 固定方式的確定9、1凸模和凹模的固定本模具采用臺(tái)階式凸模，凸模固定板和墊板用螺紋緊固在上模座上，螺釘規(guī)格為m8x65。卸料板通過(guò)卸料螺釘套在凹模上，卸料螺釘規(guī)格為m10x57。凸凹模由固定板及螺釘固定在下模座，螺釘規(guī)格為m10x40。查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用和設(shè)計(jì)指南表5-3。9、2確定裝配基準(zhǔn)上模裝配a,仔細(xì)檢查每個(gè)將須裝配零件是否符合圖紙要求，并做好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。b，先將凸模與凸模固定板裝配，再與凹模裝配，調(diào)整間隙。c,把已裝配好的凸模及凹模與上模座連接，并再次檢查間隙是否合理，打入銷(xiāo)釘及擰入螺絲。下模裝配a仔細(xì)檢查每個(gè)將須裝配零件是否符合圖紙要求，

22、并做好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。b，先將凸凹模固定板放在下模座上，再裝入凸凹模。依次按順序裝入銷(xiāo)釘、活動(dòng)擋料銷(xiāo)，彈頂橡膠塊及卸料板，檢查間隙合理厚擰入卸料螺釘，再擰入緊固螺釘，并再次調(diào)整。c，將經(jīng)調(diào)整后的上下模座按導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝，檢查間隙及其他裝配合理后進(jìn)行試沖，并根據(jù)試沖結(jié)果做出相應(yīng)調(diào)整，直到生產(chǎn)出合格制件。沖裁模具材料的選取：可查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表8-8和8-9：凸模的材料為t10a，凹模的材料為t10a，熱處理硬度為60-62hrc，墊板、凸模固定板的材料的45鋼，熱處理硬度為hrc40-45。沖裁模的常用配合：h6/h5的間隙定位配合，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。h7/r6的過(guò)度配合，用于較高的定位，導(dǎo)套與模座，導(dǎo)套與固定板，模柄與模座的配合。h7/m6的過(guò)度配合，能以最好的定位精度滿足零件的剛性和定位要求，凸模與固定板的配合，導(dǎo)柱與固定板的固定。第十章 繪制