沖壓模具課程設(shè)計(jì)范例

1、沖壓模具課程設(shè)計(jì)范例沖壓模具課程設(shè)計(jì)范例【范例】（1）題目：東風(fēng)EQ-1090汽車儲氣簡支架（2）原始數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)如圖71 所示。大批量生產(chǎn)，材料為 Q215, t=3mm。圖7-1零件圖（3）工藝分析 此工件既有沖孔，又有落料 兩個(gè)工序。材料為Q235、t=3mm的碳素鋼，具有良好的沖壓性能， 適合沖裁，工件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，有一個(gè)直徑3 44mm的圓孔，一個(gè)60m作26mm、圓角半徑為 R6mm的長方形孔和兩個(gè)直 徑13mm的橢圓孔。此工件滿足沖裁的加工要求，孔與孔、孔與工件邊緣之間的最小壁厚大于 8mm o工件的尺寸落料按ITll級，沖孔按IT10級計(jì)算。尺寸精度一般，普通沖裁完全能滿足要求。

2、（4）沖裁工藝方案的確定方案種類該工件包括落料、沖 孑L兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案。方案一：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔一落料級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：采用落料一沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模生產(chǎn)。方案的比較各方案的特點(diǎn)及比較如下。方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成 本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成 后，進(jìn)入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大 打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。方案二：級進(jìn)模是一種多工位、效率高的加工方法。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用 于大批量、小型沖

3、壓件。而本工件尺寸輪廓較大，采用此方案，勢必會增大模具尺 寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模 具輪廓尺寸較小、模具的制造成本不高。故本方案用先沖孔后落料的方法。方案的確定綜上所述，本套模具采用沖孔一落料復(fù)合 模。(5)模具結(jié)構(gòu)形式的確定 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。分析該工件成形后脫模方便性，正裝式復(fù)合模成形后工件 留在下模，需向上推由工件，取件不方便。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模。圖7 2粗畫排樣圖(6)工藝尺寸計(jì)算 排樣設(shè)計(jì)a.排樣 方法的確定根據(jù)工件的形狀

4、。確定采用無廢料排樣的方法不可能做到，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法。經(jīng)多次排樣計(jì)算決定采用直對排法，初畫排樣圖如圖7 2所示。b.確定搭邊值查表，取最小搭邊值：工件間al=2.8,側(cè)面a=3.2o考慮到工件的尺寸比較大，在沖壓過程中須在兩邊設(shè)置壓邊值，則應(yīng)取。a=5;為了方便計(jì)算取 al=3oc.確定條料步距步距：257.5mm,寬度：250+5+5=260mm. d.條料的利用率 e.畫由排樣圖根據(jù)以上資料畫由排樣圖，如圖 7-3所示。圖7-3排樣圖 沖裁力的計(jì)算a.沖裁力F查表9-1取材料Q235的抗拉強(qiáng)度 （yb=386MPa由F Lt btE知:L=181+113+10 X 2+2

5、20.5+50.73+39.7+98.27+ 兀 X 44+14 X 2 +48><2+兀 X 6X2+5X4+TT X 13X 2=1124.68 所以F=1124. 68X 3X 386N=1302379NQ1300klb.卸料力 Fx 由 Fx=KxF , 已 知 Kx=0 .04（ 查表 2-17） 則Fx=KxF=0.004 X1300=52kN c.推件力 FT 由 FT=nKTF ,已 知 n=4KT=0.045（ 查 表 2-17）貝 UFT=nKTF=4X 0.045 1300=23.4kN d .頂件力 FD 由 FD=nKDF , 已知 KD=0.05（查表

6、2-17）貝 UFD=nKDF=0.05X 1300=65kN 壓力機(jī)公稱壓力的確定本模 具采用剛性卸料裝置和下生料方式，所以 Fz=F+FT=1323.4kN 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選 JA21-160O沖裁壓力中心的確定a.按比例畫由每一個(gè)凸模刃口輪廓的位置，并確定坐標(biāo)系，標(biāo)注各段壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)，如圖 7-4所示。圖7-4壓力中心計(jì)算圖 b.畫由坐標(biāo)軸 x、yoc.分別計(jì)算由各段壓力中點(diǎn)及各段壓力中點(diǎn)的坐標(biāo)值， 并標(biāo)注如圖7-4所示。沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于各段直線段的中心。沖裁圓弧線段時(shí)，其壓力中心的位置見圖7-5,按下式計(jì)算 Y=（180Rsin a F（ u a ）=RSb

7、 貝U Y=142X 188/220.5=121圖7-5壓力中心的位置 所以，根據(jù)圖7-5求生H點(diǎn)的坐標(biāo)為:H（121.27, 120.86）od.分別計(jì)算由凸模刃口輪廓的周長。沖裁壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù)見表7-1 oe.根據(jù)力學(xué)原理，分力對奧軸的力矩等于各分力對同軸力矩的代數(shù)和，則可求得壓力中心坐標(biāo)（，）得 綜上所述,沖裁件的壓力中心坐標(biāo)為 （101.87 , 62.73） o刃口尺寸的計(jì)算 a.加工方法的確定。結(jié)合模具及工件的形狀特點(diǎn)，此模具制造宜采用配作法，落料時(shí)，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按要求配作；沖孔時(shí)，則只需計(jì)算凸模的刃口尺寸及

8、制造公差，凹模刃口 尺寸由凸模實(shí)際尺寸按要求配作；只是需要在配作時(shí)保證最 小雙面合理間隙值 Zmin=0.46mm（查表）。凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結(jié)合完 成。b.采用配作法，先判斷模具各個(gè)尺寸在模具磨損后的變 化情況，分三種情況，分別統(tǒng)計(jì)如下。第一種尺寸（增大）：181, 171 , 56.5, 14.5, 98.27, 50.73, 179, 113, 56, 27, 51, 75。第二種尺寸（減小）：142, 13, 26, 60, 44, 6。第三種尺寸（不變）：10, 5, 60, 40oc.按入體原則查表2-3確定沖裁件內(nèi)形與內(nèi)形尺寸公差， 工作零件刃口尺寸計(jì)算見

9、表。d.畫由落料凹模、凸凹模尺寸，如圖 7-6所示。圖76工作零件尺寸 e.卸料裝置的設(shè)計(jì)。采用圖77所示的卸料裝置，已知沖裁板厚 t=3mm,沖 裁卸料力 FX=52kN 。根據(jù)模具安裝位置擬選6個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為F0> FX/n=8.67kN查第9章表9-32圓柱螺旋壓縮彈簧，初 選彈簧規(guī)格為（使所選彈簧的工作極限負(fù)荷Fj > F預(yù)）D =6mm, D=30mm, hO=60mm, Fj=1700mm , hj=13.1mm , n=7, f=1.88mm, t=7.8mm 其中，d為材料直徑，D為彈簧 大徑，F(xiàn)j為工作極限負(fù)荷，hO為自由高度，hj為工作極限 負(fù)荷下變

10、形量，n為有效圈數(shù)，t為節(jié)距。彈簧的總壓縮量為 圖77卸料裝置l一打桿；2推板；3 一連接推桿；4 一推件塊（7）模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具類型 的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以本套 模具類型為復(fù)合模。定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料 的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷；控制條料的送進(jìn)步距采用彈簧彈頂?shù)幕顒訐趿箱N來定步距而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料有一定的余量，可以靠操作 工人目測來確定。卸料、由件方式的選擇根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動特點(diǎn)，該 模具采用剛性卸料方式比較方便。因?yàn)楣ぜ虾駷?mm,推件力比較大，用彈性裝置取由工 件不太容易，且對彈力要求很高，不易使用。而采用推件塊，利用模具的開模

11、力來推由工件，既安全又 可靠。故采用剛性裝置取由工件。結(jié)構(gòu)如圖7-7所示。導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定為了提高模具的壽命和工件質(zhì) 量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱模 架。（8）主要零部件的設(shè)計(jì) 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.落料凹模凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)床即可 一次成形，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)壓力中心的 數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式（2-24）和公式（2-25）計(jì)算凹模厚度H=kb=0.20 X181=36.2mm（查表 2-22 得 k=0.22）凹模壁厚 C=（1.5 2）H=54.3 72.4mm 取凹模厚度 H=60ram

12、,壁厚 C 取 60mm。凹模寬度 B=b+2c=179+2X60=299mm（送料方向）凹模長 度L=181+2X 60=301根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證 壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長度為315mm,寬度為315mm,所以凹模輪廓尺寸為 315m由315mrK 60mm。b.沖孔凸模根據(jù)圖樣：工件中有4個(gè)孔，其中有2個(gè)孔大小相等，因此需設(shè)計(jì) 3支 凸模。為了方便固定，都采用階梯式，長度為 L=凹模+固定板 +t=60+30+3.5=93.5mm。c.凸凹模 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=20+30+3+10.5=63.5mm 式中，hl 為卸料板 厚

13、度，取20mm； h2為凸凹模固定板厚度，取 30mm； t為材 料的厚度，取3mm; h為卸料板與固定板之間的安全高度， 取 10.5。因凸凹模為模具設(shè)計(jì)中的配作件，所以應(yīng)保證與沖孔凸模 和落料凹模的雙邊合理間隙Zmin o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)小6活動擋料銷（起定距的作用）和兩個(gè)H 的活動導(dǎo)料銷。擋料銷和導(dǎo)料銷的下面分別采用壓縮彈簧，在開模時(shí)，彈 簧恢復(fù)彈力把擋料銷頂起，使它處于工作狀態(tài)，旁邊的導(dǎo)料 銷也一起工作，具體結(jié)構(gòu)如圖 78所示。圖78活動擋料銷a.卸料板設(shè)計(jì)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，淬火硬變

14、為 4045HRC。b.卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板采用6個(gè)M8的螺釘固定，長 度L=h1+h2+a=44+8+15=67mm(其中hl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)。模架及其他零部件的設(shè)計(jì)該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可以防止由于偏心 力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)， 查第表9-48選擇模架規(guī)格 導(dǎo)柱： d(mm)XL(mm)分另I為 3 45X230 3 50X230(GBT 2861.1)。導(dǎo)套：d(mm) XL(mm) X D(mm)分別為 3 45 X 125 x、4& 45 X 125 X 48(GB /

15、T2861.6)。上模座厚度 H上取50mm ,下模座厚度 H下取60mm , 上墊板厚度H墊取10mm,則該模具的閉合高度H閉為H閉 =H 上 +H 下 +H 墊 +L+H-h=50+60+10+93.5+63.5-3.5=273mm 式中 L 凸模 高度，mm; H凸凹模高度， mm; h凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度，mm。可見該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī)JA21-160的最大裝模高度450mm,因此該壓力機(jī)可以滿足使用要求。(9)模具總裝圖 通過以上設(shè)計(jì)，可得到如圖 7-9所示模具 的總裝圖。模具上模部分主要由上模座、墊板、沖孔凸模、沖孔凸模固定板、凹模板等組成。下模由下模座板、固定板、

16、卸料板等組成。由件是由打桿、推板、連接推桿、推件塊組成的剛性推件裝置，利用開模力取由工件。卸料是在開模時(shí)，彈簧恢復(fù)彈力，推動卸料板向上運(yùn)動，從而推由條料。在這中間沖出的廢料由漏料孔直接漏出。條料送進(jìn)時(shí)利用活動擋料銷定步距，側(cè)邊的兩個(gè)導(dǎo)料銷來定條料的寬度位置。操作時(shí)完成第一步后，把條料向上抬起向前移動，移到剛 沖過的料口里，再利用側(cè)邊的導(dǎo)料銷繼續(xù)下一個(gè)工件的沖 裁。重復(fù)以上動作來完成所需工件的沖裁。(10)沖壓設(shè)備的選取 通過校核，選擇開式雙柱固定臺式 壓力機(jī)JA21-160能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。公稱壓力：1600kN滑塊行程：160mm滑塊行程次數(shù):40次/ min最大封閉高度：

17、450mm封閉高度調(diào)節(jié)量：130mm滑塊中心線至床身距離：380mm 立柱距離：530mm工作臺尺寸（前后左右）：710mm< 1120mm 墊板尺寸（厚度）：460mm模柄尺寸（直徑深度）：70mm< 80mm滑塊底面尺寸（前后左右）：460mm< 650mm （11）模具零件加工工藝 模具零件加工的關(guān) 鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)， 這些零件的加工就變得相對簡單。表7-3所列為 344圓孔凸模的加工工藝，表 7-4所列為60 >26沖孔凸模加工工藝過程。表7-5所列為凹模加工工藝過程。（12）模具的裝配 根據(jù)復(fù)合模的特點(diǎn)，先裝上模，再裝下 模

18、較為合理，并調(diào)整間隙，試沖，返修。具體過程如下。上模裝配a.仔細(xì)檢查每個(gè)將要裝配零件是否符合圖紙 要求，并作好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。b.先將凸模與凸模固定板裝配，再與凹模板裝配，并調(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后，打入銷釘及擰入螺絲下模裝配a。仔細(xì)檢查將要裝配的各零件是否符合圖紙要求，并作好劃 線、定位等準(zhǔn)備工作。b.先將凸凹模放在下模座上，再裝入凸凹模固定板并調(diào) 整間隙，以免發(fā)生干涉及零件損壞。接著依次按順序裝入銷釘、活動擋料銷、彈頂橡膠塊及卸 料板，檢查間隙合理后擰入卸料螺釘，再擰入緊固螺釘，并 再次檢查調(diào)整。c.將經(jīng)調(diào)整后的上下模按導(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)果作由相應(yīng)調(diào)整，直到生產(chǎn)由合格制件。(13)結(jié)