沖壓模具課程設(shè)計(jì)說明書

1、1前言.12零件的工藝性分析 .32.1結(jié)構(gòu)與尺寸 .32.2精度 .32.3材料 .33工藝設(shè)計(jì) .43.1排樣方式的確定及計(jì)算 .43.2計(jì)算凹、凸模刃口尺寸 .53.2.1確定凸、凹模刃口尺寸的原則 .53.2.2確定加工方法 .63.2.3工作部分尺寸的計(jì)算 .63.3計(jì)算沖壓力與壓力中心 .83.3.1沖壓力的計(jì)算 .83.3.2確定壓力中心 .94主要零部件的設(shè)計(jì) .94.1工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .94.2定位零件的設(shè)計(jì) .134.3卸料與出件裝置 .12沖壓模具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)要求：1、設(shè)計(jì)名稱：沖壓件2 、零件簡圖：3、基本參數(shù)：材料： 45料厚： 1mm批量：大批量沖壓模具

2、課程設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：模具；沖裁件；凹模；凸模；1 前言沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備 （主要是壓力機(jī)） 上的模具對(duì)材料施加壓力， 使其產(chǎn)生分離或塑性變形， 從而獲得所需零件 （俗稱沖壓或沖壓件） 的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行變形加工， 且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。 沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具， 簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。 沖模在沖壓中至關(guān)重要， 沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行； 沒有先進(jìn)的沖模， 先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。 沖壓工藝與模

3、具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素， 只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比， 沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量 , 而模具的壽命一般較長 , 所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定 , 互換性好 , 具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、 形狀較復(fù)雜的零件， 如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、 覆蓋件等， 加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)， 沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒

4、有切屑碎料生成， 材料的消耗較少， 且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。由于沖壓加工的零件種類繁多， 各類零件的形狀、 尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。 概括起來， 可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序， 按基本變形方式不同又可分為沖裁、 彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中， 當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、

5、 尺寸較少而公差要求較小時(shí)， 若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。 這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成， 稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合 -級(jí)進(jìn)和復(fù)合 -級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓 在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合 -級(jí)進(jìn) 在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。 通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、 彎曲模、拉深模和成形模等

6、；按工序的組合方式可分為單工序模、 復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。 但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位， 壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓， 在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形， 從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)， 模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、 凹模上卸下或推、頂出來，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。此設(shè)計(jì)針對(duì)所給的零件進(jìn)行了一套冷沖壓模具的設(shè)計(jì)， 其中設(shè)計(jì)內(nèi)容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度） ，擬定零件的沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，排樣，裁板，計(jì)算

7、沖壓工序壓力，選用壓力機(jī)及確定壓力中心，計(jì)算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝編制，壓力機(jī)的校核。沖壓模設(shè)計(jì)題目如圖 -1 所示零件：沖壓件；生產(chǎn)批量：大批量；材料： 45t=1mm ；設(shè)計(jì)該零件的沖壓工藝及模具圖-1 ：零件圖2 零件的工藝性分析2.1結(jié)構(gòu)與尺寸該零件結(jié)構(gòu)簡單， 形狀對(duì)稱。 工件除了要求平直度和不允許沖裂外， 沒有其他的有嚴(yán)格要求。2.2精度零件圖樣上明確表明了各個(gè)尺寸的公差，分別為：48 00.24 ;380 0.17 ;1400.43;2000.35 ;420.12;120.05;180.08 ，根據(jù)查表得， 這些尺寸公差的等級(jí)為 IT12 級(jí)。利用普通沖裁

8、方式可以達(dá)到零件圖樣要求。2.3材料45 鋼，屬于中碳鋼，查冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)附表一可知抗剪強(qiáng)度 =480MPa，斷后伸長率 =16%。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，該零件工藝性較好，可進(jìn)行沖裁加工。3 工藝設(shè)計(jì)3.1 排樣方式的確定及計(jì)算制件長為 48mm，寬為 38mm。因?yàn)椴牧虾穸葹?mm，查參考書沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表3-9 得制件制件的搭邊為 a=2mm，制件與調(diào)料側(cè)邊的搭邊 b=1.5mm。初步確定制件的排樣圖，有圖 -2 所示兩種排樣方式：方案（ a）方案（ b）圖-2 排樣圖比較兩種排樣方式，兩種排樣方式在加工效率和模具的復(fù)雜程度都基本一致，

9、兩種方案的材料利用率也相差無幾， 此種情況下一般經(jīng)驗(yàn)采用關(guān)于送料方向?qū)ΨQ的排樣，所以選擇方案（ b）。條料寬度：B0( D2b) 0B條料寬度尺寸，單位mm；D制件在條料寬度方向的基本尺寸，單位mm；b制件與條料側(cè)邊的搭邊值，單位mm； 條料寬度公差值，單位mm；查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表 3-10=0.4B (48 2 1.50.4)00.451.400.4 mm條料送料步距： L=38+2=40mm.制件排樣方式如圖 -2 所示：材料利用率：AFO 100%AF(314211382 2020)n100%51.4n400.5= 64.2%3.2計(jì)算凹、凸模刃口尺寸3.2.1 確定凸、凹模刃口尺寸

10、的原則×1 ）落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于之間的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)， 也能沖出合格制件， 凸模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凹模小一個(gè)最小合理間隙。2 ）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)， 也能沖出合格的孔。 凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。3 ）選擇模具刃口制造公差時(shí)， 要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系， 既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高23 級(jí)。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)

11、應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注， 即：落料件上偏差為零， 下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為零，下偏差為負(fù)。3.2.2 確定加工方法該模具結(jié)構(gòu)簡單，分開加工和配合加工兩種加工方法都能達(dá)到模具的精度要求。但為了使模具加工更加方便，生產(chǎn)周期更短，更加經(jīng)濟(jì)，選用配合加工方法來制造該模具。3.2.3 工作部分尺寸的計(jì)算該零件為落料模，所以以凹模為基準(zhǔn)件來配作凸模。該制件的零件圖如圖 -3 所示：由落料件 IT=10 ，查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表3-6 得：材料厚度 t 1mm 時(shí)， 0.16 ，磨損系數(shù)x=1 ； 0.36 ，磨損系數(shù)x=0.5 ；0.17< <0.36 ，磨損系數(shù) x=0.75查沖壓工藝及

12、模具設(shè)計(jì)表3-5 可得沖裁凸模、凹模的制造偏差如表-1 所示：表 -1 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁凹模、凸模的制造偏差公稱尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d18+0.020>1830-0.020+0.025>3080+0.030圖 -3 落料件和落料凹模尺寸凹模磨損尺寸變化分為變大、變小、不變?nèi)N情況：1）凹模磨損后可能變大的尺寸 （屬于內(nèi)表面，相當(dāng)于“孔” ），如圖 -3b 所示的尺寸 A 1，A 2、A 3、 A 4，應(yīng)使其具有最小極限尺寸，并利用 x 系數(shù)修正可按一般落料凹模尺寸公式計(jì)算，即Aa( Ax ) 0 d所以Aa1(480.750.24)00 .03047.8200.03

13、0 mmAa2( 42 0.75 0.24)00.03041.8200.030 mmAa3(380.750.17)00.03037.8700.030 mmAa4(140.50.43)00.03013.78500. 020 mm2）凹模磨損后變小的尺寸（屬于外表面，相當(dāng)“軸” ），如圖 -3b 所示的尺寸 B1 ，應(yīng)使其具有最大極限尺寸，并用 x 系數(shù)修正，即Ba(Bx )0 d所以B(20 0.75 0.35)00.02520.2600.025mma13）凹模磨損后大小不變的尺寸，如圖 -3 所示的尺寸 C1、C2，分為下列三種情況：a、當(dāng)工件尺寸標(biāo)注偏差形式為C0 時(shí)C a(C0.5 )db

14、、當(dāng)工件尺寸標(biāo)注偏差形式為C0 時(shí)C a(C0.5)dc、當(dāng)工件尺寸標(biāo)注偏差形式為C'時(shí)CaC d所以Ca1180.02mmCa2120.0125mmAa 337.81 00.0502 mm調(diào)整公差后的結(jié)果為：13.810Aa 40.02 mm查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表3-2 得Zmin =0.11 ， Z max =0.15凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證雙面間隙在0.11mm0.15mm之間。3.3計(jì)算沖壓力與壓力中心3.3.1 沖壓力的計(jì)算因?yàn)樵撃＞呤遣捎脛傂孕读涎b置和下出料方式的模具，所以FFpF推1）沖裁力：根據(jù)平刃口沖裁力公式：FpkLt式中 Fp 沖裁力（ N)；L 是沖

15、裁件周邊長度（ mm）；t 是材料厚度（ mm）；是材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）；k 是系數(shù)，通常取 k=1.3 。對(duì)于同一種材料，一般其抗拉強(qiáng)度b=1.3 ，則沖裁力計(jì)算公式為：FpLtb根據(jù)零件圖可以算得一個(gè)零件的周邊長度：L(483818)2208mm查沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表8-1 可知： b=600MPa；所以沖裁力：FpLtb=208×1×600=124.8KN2) 推件力：查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表3-7 可知： Kt =0.055 ；根據(jù)推件力計(jì)算公式發(fā)F推K t Fp 可得：F 推 =0.055×124.8=6.864KN3）沖壓力：FFpF推=124.8+6.8

16、64=131.664KN4）初選壓力機(jī)應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力：25t。因此可初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-25。當(dāng)模具結(jié)構(gòu)及尺寸確定之后， 可對(duì)壓力機(jī)的閉合高度， 模具安裝尺寸進(jìn)行校核，從而最終確定壓力機(jī)的規(guī)格。3.3.2 確定壓力中心畫出凹模刃口，建立如圖-3 所示坐標(biāo)系：圖-3 壓力中心因?yàn)榱慵D關(guān)于 y 軸對(duì)稱，所以壓力中心一定在y 軸上，即 x0；把零件如圖 -3 所示劃分為五個(gè)區(qū)域：=0A1=A 5=3×14=42， y1=y5=19；A2=A 4=11×38=418， y2=y4=19；A3=20×20=400， y3=10。所以壓力中心的縱坐標(biāo)：y0A1

17、y1A2 y2A3 y3A4 y4 A5 y5A1A2A3A4A54219241819240010=16.34224182400該零件的壓力中心坐標(biāo)為（0,16.3）4 主要零部件的設(shè)計(jì)4.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）凹模的設(shè)計(jì)。凹模采用整體、直筒型刃凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)床即可一次成型。凹模選用T10A 材料，熱處理為淬火加回火，硬度為5860HRC。依據(jù)壓力中心與模柄中心重合。其凹模外形尺寸設(shè)計(jì)如下：凹模厚度H=kb（ 15mm）凹模壁厚C=(1.52.0)H(3040mm)式中， b凹模刃口最大尺寸（ mm）；K 系數(shù)，考慮板料厚度的影響。查沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 2-22 可知 k=0

18、.35 ，所以，凹模厚度 H=0.35 ×48=16.8mm；凹模壁厚 C=(1.5 2)H=25.233.6mm。凹模的外形尺寸確定：凹模外形長度 L=48+30×2=108mm凹模外形寬度 B=38+30×2=98mm凹模的校核：H min3F(b a2 )b2a彎 1H min3124800(125 100) 24.67mm 25mm300122125100可取凹模厚度 H=30mm，凹模壁厚 C=30mm，凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化， 取為 125mm× 100mm×30mm。零件圖如圖 -4 所示：圖-4 凹模2) 凸模的設(shè)計(jì)凹模選用 T10A 材料，熱處理為淬火加回火，硬度為5860HRC。凸模的長度：模具采用無導(dǎo)向裝置的開始落料模， 其中沒有上模座和凸模固定板， 凸模通過螺釘直接與模柄相連。 所以凸模的長度只需要滿足： L>卸料板厚度 +t+ 修模量，即 L>18+1+2=21mm，因?yàn)樗x壓力機(jī)型號(hào)為 JH23-16F，其最小封閉高度為 160mm,w為，了保證模具的正常工作，凸模長度選擇L=100mm。凸模、凹模采用的是配做法，故其中凸模與凹模之間應(yīng)保持最小間隙Zmin=0.11mm。3）模架的選擇卸料