沖壓模課程設計說明書

1、Hefei University課程設計COURSE PROJECT題目：沖孔淺拉深復合模設計系別：機械工程系專業(yè)：材料成型及控制工程學制：四年姓名：黃燊學號：1206031006導師：周偉2015 年7月 13 日序言3第一部分沖壓成形工藝設計5沖壓工藝性分析51. 材料52. 工件結(jié)構53. 尺寸精度5制定沖壓工藝方案51. 工序性質(zhì)和數(shù)量52. 工序順序和組合6主要參數(shù)確定71. 確定是否需要壓邊圈72. 確定拉深次數(shù)8第二部分沖壓模具設計9確定沖模類型機結(jié)構形式9計算工序壓力，選擇壓力機91. 拉深力92. 沖孔力93. 推件力104. 初選壓力機10計算模具壓力中心111 凸、凹模刃

2、口尺寸的確定122凸、凹模分別加工時的工作部分尺寸133 凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸14、彈性元件的設計16模具零件的選用161.模架的選擇162. 導向零件的選用183. 模柄的選擇194. 螺釘195.定位銷19沖壓設備的校核201、沖裁間隙的調(diào)整212、模架的裝配213、凸模和凸凹模的裝配214、總裝225、試沖和調(diào)整22設計總結(jié)23參考文獻24序言目前我國模具工業(yè)與發(fā)達國家相比還相當落后。主要原因是我國在模具標準化， 模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家相比差距很大。隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，模具產(chǎn)品生成呈現(xiàn)的品種、少批量、復雜、大型精密更新?lián)Q代速度快。模具設計與技術由于手工

3、設備， 依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機加工， 技術向以計算機輔助設計， 數(shù)控編程切屑加工， 數(shù)控電加工核心的計算機輔助設計（ CAD/CAM)技術轉(zhuǎn)變。模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度， 高復雜程度 , 高生產(chǎn)率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出來，從而有好的經(jīng)濟效益，因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有十分重要的地位， 是我國國防工業(yè)及民用生產(chǎn)中必不可少的加工方法。隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓零件日趨復雜化，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展， 沖模制造難度日益增大。模具制造正由過去的勞動密集、依靠人工的手工技巧及采用傳統(tǒng)機械加工設備的行業(yè)轉(zhuǎn)

4、變?yōu)榧夹g密集型行業(yè)，更多的依靠各種高效、高精度的 NC機床、 CNC機床、電加工機床，從過去的單一的機械加工時代轉(zhuǎn)變成機械加工、 電加工以及其他特種加工相結(jié)合的時代。 模具制造技術，已經(jīng)發(fā)展成為技術密集型的綜合加工技術。設計題目沖孔淺拉深復合模設計設計內(nèi)容要求材料：08厚度：t=1mm硬度：6064HRC第一部分沖壓成形工藝設計沖壓工藝性分析1. 材料 08 鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構剛， 易于拉伸成形， 具有良好的沖壓性能2.工件結(jié)構該工件為圓形帶孔淺拉深件，拉深高度不大，孔在底部并且不在拉深變形區(qū)3. 尺寸精度零件圖上工件高度70±1孔 9+0.360。工件外輪廓 78+0.2屬IT13級

5、。一般沖壓均能滿足精度要求。0制定沖壓工藝方案1. 工序性質(zhì)和數(shù)量（ 1）工序性質(zhì) 根據(jù)零件圖分析沖壓加工時需用淺拉深、沖孔工序。（ 2）工序數(shù)量 確定工序數(shù)量的基本原則是：在保證工件質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求的前提下，工序數(shù)量應盡可能地減少。該零件精度要求較高，故采用復合模。2. 工序順序和組合1） 工序順序各工序的安排主要取決于沖壓變形規(guī)律和零件質(zhì)量要求。工序順序的安排一般應注意以下幾方面：1）所有的孔只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工續(xù)的影響，都應在平板坯料上沖出。2 ）所在位置會受到以后某工序變形的影響的孔，一般都應在有關的成型工序完成后再沖孔。3 ）孔靠近或孔邊緣較小時，如果模具強度夠高，最好

6、同時沖出。否則應先沖出大孔和一般精度孔， 后沖出小孔和高精度孔或者先落料再沖孔， 力求把可能產(chǎn)生的畸變限制在最小范圍內(nèi)。4 ）如果在同一個零件的不同位置沖壓時， 變形區(qū)域互相不發(fā)生作用， 根據(jù)模具結(jié)構定位和操作的過程難易程度來確定。5 ）多角彎曲件主要從材料變形核材料的運動兩方面安排彎曲的順序。一般是先彎外部角后彎內(nèi)部角，彎角根據(jù)零件圖先沖裁后落料，由固定擋料銷定位。（ 2 ）工序組合方式選擇沖壓工序的組合是指將兩個或兩個以上的工序分析合并在一道工序內(nèi)完成。減少工序及占用的模具設備和數(shù)量，提高效率和沖壓件的精度，在確定工序組合時，首先應考慮組合的必要性和可行性，然后再決定是否組合。1 ）工序組

7、合的必要性主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量。2 ）工序的組合的可行性受到多種因素的限制， 應保證能沖壓出形狀、尺寸和精度均符合要求的圖樣，實現(xiàn)其所需動作保證有足夠的強度與現(xiàn)有的沖壓設備條件相適應。根據(jù)零件圖的要求及批量采用淺拉深沖孔復合模。3 沖壓工藝方案（ 1）工藝方案分類方案一：淺拉深、沖孔分別進行。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：淺拉深- 沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。（ 2）工藝方案分析方案一模具結(jié)構簡單，但須兩道工序，即需要淺拉深模和沖孔模兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足產(chǎn)量要求。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單

8、對稱，模具制造并不困難。通過對上述兩種方案的分析比較，該件的沖壓方案采用方案二為佳。主要參數(shù)確定1. 確定是否需要壓邊圈根據(jù)坯料相對厚度：t/D ×100=1/30 × 100=3.3 2式中 t 坯料厚度，D 毛坯直徑，查手冊可知不需要壓邊圈。2. 確定拉深次數(shù)由于拉深件的高度與其直徑的比值不同， 有的拉深件科研用一次拉深制成，而有的高度大的拉深件，則需要多次拉深才能制成。所有根據(jù)工件的相對高度（h/d ）和坯料的相對厚度（t/D× 100）的大小確定拉深次數(shù)。查表可知，由于工件相對高度 0.15 遠遠小于一次拉深時的相對高度 0.70 0.57 ，則可一次拉深

9、成形。第二部分沖壓模具設計確定沖模類型機結(jié)構形式在沖壓工藝性分析后擬定沖壓工藝方案時選擇復合模，又因零件的幾何形狀簡單對稱，復合模結(jié)構相對簡單，操作方便。計算工序壓力，選擇壓力機在沖裁模設計中，沖壓力是指落料力，缷料力，拉深力，壓邊力，沖孔力，切邊力和推件力的總稱。 它是沖裁時選擇壓力機，進行模具設計校核強度和剛度的重要依據(jù)。1. 拉深力F 拉 K dt b 1.0 ×3.14 ×30×1× 330N 31086N查模具設計簡明手冊可知式中 K修正系數(shù)，K 1.0 b 材料強度極限，08 鋼 b 275390MPa,取 b 330MPa2. 沖孔力F沖

10、1.3 dt b 1.3 ×3.14 ×28.26 ×1×320N 11756.16N式中 d工件孔直徑，d 28.26mm。 b =3203. 推件力F推 nK 推 F 沖 1× 0.055 × 11756.16N 646.59N式中n沖孔時卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)，n 1；K推推件力因素，K 推0.055。4. 初選壓力機總的沖壓力為：F 總=F 拉+F 沖+F 推=31086+11756.16+646.59N=43488.75NF 設 >=1.2F 總 =52.19kN從滿足沖壓力的情況看，選用J23-6.3 型開式雙柱可傾壓力

11、機主要技術參數(shù)：公稱壓力：63KN滑塊行程：35mm最大封閉高度：150mm最大封閉調(diào)節(jié)量：35mm工作臺尺寸：200mm×310mm工作臺墊板孔尺寸：140mm模柄孔尺寸： 30mm×55 mm計算模具壓力中心模具的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導向件的磨損，從而提高模具的壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力的作用點方法。由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓線的斷面厚度不變，輪廓部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力的作用點可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的中心。由下圖可知，其壓力中心就在圓心上。即 X

12、0=0，Y0 =0。計算模具零件的刃口尺寸1 凸、凹模刃口尺寸的確定凸、凹模刃口尺寸的確定原則1）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模。因此，落料模應先決定凹模的尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理的間隙。沖孔件的尺寸取決于凸模，因此，沖孔模應先決定凸模尺寸。用增大凹模尺寸來保證合理的間隙。2）考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響。刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，應接近或等于沖件的最大極限尺寸。3）考慮沖件精度與模具精度之間的關系，選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高23 級。2 凸、凹模

13、分別加工時的工作部分尺寸其公式見表：表一凸、凹模分別加工時的工作部分尺寸的計算公式工沖序件凸模尺寸凹模尺寸性尺質(zhì)寸落Dp =（ DDd=（ DX ）D0-料X Zmin ）0 +d0- pd =d=沖D0+pd孔（ d+X ）（ d+X+Zmin ）0- p0 +d表示： Dp ， Dd分別為落料凸，凹模刃口尺寸dp， dd分別為沖孔凸，凹模刃口尺寸D ， d 分別為落料件外徑和沖孔件的基本尺寸，d分別為凸凹模的制造公差，凸模按IT6 ，p凹模按IT7.制件的制造公差Zmin 最小合理間隙X 磨損系數(shù)，其值在 0.51 之間。零件精度IT10 以上， X=1，工件精度IT14 ， X=0.5.

14、 為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必須p +d Zmax Z min3 凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸對于沖制復雜形狀沖件的模具或單件生產(chǎn)的模具， 其凸凹模常采用配合加工的方法。凸凹模工作部分尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大（ A 類尺寸），減?。˙ 類尺寸）和不變（C 類尺寸）的規(guī)律分三種。沖件按凸模磨損后尺寸減?。?B 類尺寸），增大（ A 類尺寸）和不變（ C 類尺寸）的規(guī)律分三種。因為工件屬沖孔，根據(jù)設計要求確定凸模刃口尺寸并依次為基準配置凹模，按磨損后其尺寸變大，變小，不變。刃口部分（ 1）沖孔刃口尺寸計算對 9+0.360 , 制造公差由教

15、材表3-25 可查得 d =+0.008 。 p=-0.006 。由表 3-20 可查得c=(7%10%)t。故cmin =0.07*1=0.07mm;cmax=0.1*1=0.1mm.由表 3-24 可查得磨損系數(shù)x=0.5.由于孔型簡單，以凸模為基準，用分別加工法加工模具。凸模刃口d p =(d+x) 0- p=(9+0.5*0.36)0-0.006=9.180mm-0.006凹模刃口 d d =(d p +2c min )+ d0=(9.18+2*0.07=9.32+0.008）0+0.0080mm校核2（c max-c min ） =2* （ 0.1-0.07)=0.06mm; d +

16、 p=0.008+0.006=0.014mm;故 d +p <2（ cmax-c min ） , 模具精度合適。（ 2）淺拉深部分尺寸計算對淺拉深高度為 2+0.05 的部分，制造公差由表 3-25 查得 d =+0.05, p =-0.03 。磨損系數(shù) x, 凸模為 x=0.75, 凹模時為 x=0.4 ；單邊間隙 c=t max+Kc t, 由表 5-12 查得 Kc =0.1故 c=1.1t=1.1mm;由于該部分為未注公差，可由GB1820-79查得為±0.39則淺拉深部分的底部直徑調(diào)整為29.61+0.780mm。凸模刃口d p1 =(d 1 +x) 0- p0-0.

17、03= 29.9220mm-0.03凹模刃口 d d1=(d p1 +2c）+ d0=（29.922+2*1.11） +0.005=32.122+0.050mm、彈性元件的設計為了得到較平整的工件。此模具采用彈壓式卸料結(jié)構。彈簧和橡膠是模具中廣泛應用的彈性元件。主要為彈性卸料，壓料及出件裝置供彈壓力。根據(jù)模具安裝位置擬選1 個橡膠板，查模具設計與制造簡明手冊初選彈簧規(guī)格為D*H=16mm× 16mm。模具零件的選用1. 模架的選擇沖模模架標準是1991 年 5 月 1 日由國家技術監(jiān)督局批準頻布實施的，該標準是在冷沖模國家標準的基礎上修訂的新標準，其中模架產(chǎn)品標準：（GB/T2851

18、.1, GB/T2851.3 7,GB/T2852.1 4）共 10 個。模架的選擇一般根據(jù)凹模定位和卸料裝置的平面而定，選擇模座的形狀和尺寸，模座外形，尺寸比凹模相應尺寸大40 70mm。模座厚度一般取凹模厚度的11.5 倍。下模座外形尺寸至少超過壓力機約 50mm，同時選擇的模架與閉合后的模具設計的高度相適應。通常所說的模架由上模座， 下模座， 導柱，導套四部分組成，一般標準模架不包括模柄。 模架是整副模具的骨架， 它是連接沖模主要零件的載體， 模具的全部零件都固定在它上面， 并承受沖壓過程的全部載荷。 模具的上模座盒下模座分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上下模間的精確位置由導柱導套來實

19、現(xiàn)。模架的選擇應從三方面入手：依據(jù)產(chǎn)品零件精度，模具工作零件配合精度、高低確定模架精度；根據(jù)產(chǎn)品零件精度要求，形狀，板料送料方向選項二模架類型； 根據(jù)凹模周界尺寸確定模架的大小規(guī)格。查文獻【 1】P117 表 2 49 選擇沖?；瑒訉蚰＜軐菍е＜?GB/T2851.1-90 。對角導柱模架的特點是導向裝置在側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便，對各類模具的適應性較好。對角導柱模架選擇模架規(guī)格：模板周界尺寸L*B=200mm*160mm,最大閉合高度H 最大為270，最小為210。上模座厚h1 =45mm,下模座厚h2=55mm。下模座輪廓尺寸：L=200mm;B=160mm;L2 =310mm;

20、B2=230mm;S=310mm;S=215mm模具閉合高度H閉 =265mm。2. 導向零件的選用根據(jù)所選模架的閉合高度以及模座尺寸導柱選用滑動導柱 A 型，基本尺寸為 D=25mm,極限偏差 h6, 也就是 250-0.013 mm,L 為 160mm，材料為 20 鋼。導套選用 A 型滑動導套，基本尺寸為 d=25, 極限偏差 H6，也就是 25+0.0130 mm； D=38mm;L=80mm;H=30mm。3. 模柄的選擇模柄選用A 型凸緣模柄基本尺寸為：d=30mm;D=75mm;H=64mm;h=16mm。4. 螺釘固定螺釘引入模體的深度勿太深，如擰入鑄鐵件深度是螺釘直徑的2-2

21、.5倍，擰入一般鋼件深度是螺釘直徑的1.52倍。5. 定位銷沖模中的定位銷常選用圓柱銷，其直徑與螺釘直徑接近，不能太細，每個模具上只需兩個銷釘，長度不能太長，使進入模體長度直徑的 22.5 倍。沖壓設備的校核在確定模架后即可確定模具的閉合高度。在對初選的J23-6.3型開式雙柱可傾壓力機進行校核后發(fā)現(xiàn)該型壓力機的滑塊行程達不到模具要求的行程，即允許的閉合高度過小。因此需要重選壓力機。 在分析模具的結(jié)構和最大閉合高度后，通過查閱模具設計手冊可選得壓力機型號為J23-35 型開式雙柱可傾壓力機。J23-35 型開式雙柱可傾壓力機技術規(guī)格：公稱壓力：350KN滑塊行程：80mm最大封閉高度：280m

22、m最大封閉調(diào)節(jié)量：60mm工作臺尺寸：380mm×610mm工作臺墊板孔尺寸：290mm模柄孔尺寸： 50mm×70 mm墊板厚度：60mm模具裝配模具裝配是按照規(guī)定的技術要求，將若干個零件結(jié)合成型零部件，再將若干個零件和部件組合成模具的工藝過程，裝配工作通常分為部件裝配和總裝配。1、沖裁間隙的調(diào)整對于沖裁模，即使模具零件的加工精度已經(jīng)得到保證，但是在裝配時， 如果不能保護沖裁間隙均勻會影響制件的質(zhì)量和模具的使用壽命。2、模架的裝配模柄的裝配此模具采用的是凸緣模柄中的B 型，模柄與上模座的配合為H7 h6，將模柄裝上模座，用角尺檢查模柄圓柱面與上模座上平面的垂直度，其誤差不

23、大于O 05mm。導柱和導套的裝配導柱導套與上下模座均采用壓入式連接導套導柱與模座的配合分別為H7 r6 和 R7 r6 壓入時要注意校正導柱對模座底面的垂直度，裝配好的導柱的固定端面與下模座底面的距離不小于1-2mm3、凸模和凸凹模的裝配此模具的凸模與固定板的配合采用H7r6 ，凸模，裝入固定板后， 其固定端面應和固定板的支承面處于同一平面內(nèi)，在壓力機上調(diào)整好凸模與固定板的垂直度將凸模壓入固定板內(nèi)，凸模對固定支承面的垂直度經(jīng)檢查合格后將凸模上端鉚合，并在平面磨床上將凸模的上端面和固定板一起磨平，并以固定板支承面定位將凸模工作端面磨平，凸凹模與固定板的配合采用H7 r6 ，總裝前應將凸凹模壓入固定板內(nèi)，壓在平面磨床將上下平面磨平。4、總裝把組裝好凸凹模的固定板放在下模座上，按中心線打正固定板的位置， 用平行夾頭夾緊， 通過螺釘孔在下模座上鉆出錐窩，拆去凸凹模固定板， 在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲， 重新將凸凹模固定板置于下模座上找正，用螺釘緊固，鉆較銷孔，打入