沖壓模具實(shí)例

1、沖壓模具實(shí)例例8.2.1沖裁模設(shè)計(jì)與制造實(shí)例工件名稱：手柄工件簡(jiǎn)圖：如圖8.2.1所示。生產(chǎn)批量：中批量材料：Q235-A鋼材料厚度：1.2mm1沖壓件工藝性分析 此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。 材料為Q235-A鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)8mm的孔和5個(gè)5mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為35mm（大端4個(gè)5mm的孔與8mm孔、5mm的孔與R16mm外圓之間的壁厚）。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。2沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落

2、料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚35mm接近凸凹模許用最小壁厚32mm，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。3主要設(shè)計(jì)計(jì)算（1）排樣方式的確定及其計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條

3、料排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，直排時(shí)材料利用率低，應(yīng)采用直對(duì)排，如圖8.2.2所示的排樣方法，設(shè)計(jì)成隔位沖壓，可顯著地減少?gòu)U料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)180°，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。搭邊值取25mm和35mm，條料寬度為135mm，步距離為53 mm，一個(gè)步距的材料利用率為78%（計(jì)算見表8.2.1）。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選950mm×1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為7張條料（135mm×1500mm），每張條料可沖56個(gè)工件，故每張鋼板的材料利用率為76%。圖8.2.1 手柄工件簡(jiǎn)圖圖8.2.2

4、手柄排樣圖（2）沖壓力的計(jì)算該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見表8.2.1。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-25。（3）壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖8.2.3所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1L6共6組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)（13.57，11.64）。有關(guān)計(jì)算如表8.2.2所示。由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23-25沖床，C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)

5、，滿足要求。（4）工作零件刃口尺寸計(jì)算在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(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。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，具體計(jì)算見表8.2.3所示。圖8.2.3 凹模型口圖（5）卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見表8.2.4。選用的四塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。4模具總體設(shè)計(jì) （1）模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，

6、所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。（2）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)料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來定。（3）卸料、出件方式的選擇因?yàn)楣ぜ虾駷?.2mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。（4）導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。5主要零部件設(shè)計(jì)（1）工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M8螺

7、釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其總長(zhǎng)L可按公式2.9.2計(jì)算：=20+14+1.2+28.8=64mm具體結(jié)構(gòu)可參見圖8.2.4（a）所示。沖孔凸模因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中沖5個(gè)5的圓形凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件B型式（尺寸為5.15×64）。沖8mm孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖8.2.4（b）所示。凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計(jì)算：凹模厚度

8、 H=kb=0.2×127mm=25.4mm（查表2.9.5得k=0.2）凹模壁厚 c=（1.52）H=3850.8mm取凹模厚度H=30mm，凹模壁厚c=45mm，凹模寬度B=b+2c=（127+2×45）mm=217mm凹模長(zhǎng)度L取195mm（送料方向）凹模輪廓尺寸為195mm×217mm×30mm，結(jié)構(gòu)如圖8.2.4（c）所示。（2）定位零件的設(shè)計(jì)落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用工件上5mm和8mm兩個(gè)孔作導(dǎo)正孔。8mm導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖8.2.5所示。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，

9、所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為18mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。起粗定距的活動(dòng)擋料銷、彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為8×16。（3）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按表2.9.7選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為4045HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。（4）卸料部件的設(shè)計(jì) 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045HRC。卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上

10、設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm。卸料材料：Crl2MoV 熱處理：5862HRC技術(shù)要求：尾部與凸模固定板按H6/m5配合 材料：Crl2MoV熱處理：5862HRC 材料：Crl2 MoV 熱處理：6064HRC圖8.2.4 工作零件釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后， 應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時(shí)通過在 螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。（5）模架及其它零部件設(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)，選擇 模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mm×L/mm

11、分別為28×160，32×160；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為28× 115×42，32×115×45。上模座厚度H上模取45mm，上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H下模取50mm，那么，該模具的閉合高度：H閉=H上模 H墊L H H下模h2 =（45106430502）mm=197mm式中 L凸模長(zhǎng)度，L=64 mm；H凹模厚度，H=30mm；h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。6

12、模具總裝圖 通過以上設(shè)計(jì)，可得到如圖8.2.6所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（7個(gè)）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷13作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷4，利用條料上5mm和8孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷13上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷4再作精確定距?；顒?dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移02mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷

13、作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約02mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到002mm。7沖壓設(shè)備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：250KN滑塊行程：65mm最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm圖8.2.5 導(dǎo)正銷圖8-2-6手柄級(jí)進(jìn)模裝配圖工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：370mm×560mm墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm模柄孔尺寸：40mm×60mm最大傾斜角度：30°8模具零件加工工藝本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工

14、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(duì)簡(jiǎn)單。圖8.2.4（a）所示落料凸模的加工工藝過程如表8.2.5 所示。凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。圖8.2.4（c）所示凹模的加工過程與圖7.2.1所示落料凹模的加工過程完全類似，見表7.2.4，在此不再重復(fù)。9模具的裝配 根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表8.2.6所示。例8.2.2 拉深模設(shè)計(jì)與制造實(shí)例零件簡(jiǎn)圖：如圖8.2.7所示。生產(chǎn)批量：大批量材料：鍍鋅鐵皮材料厚度：1mm1 沖壓件工藝性分析該工件屬于較典型圓筒形件拉深

15、，形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所有尺寸均為自由公差，對(duì)工件厚度變化也沒有作要求，只是該工件作為另一零件的蓋，口部尺寸69可稍作小些。而工件總高度尺寸14mm可在拉深后采用修邊達(dá)要求。2沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后拉深。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模

16、具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進(jìn)操作不方便，加之工件尺寸偏大。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。3主要設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 毛坯尺寸計(jì)算根據(jù)表面積相等原則，用解析法求該零件的毛坯直徑D，具體計(jì)算見表8.2.7。（2）排樣及相關(guān)計(jì)算采用有廢料直排的排樣方式，相關(guān)計(jì)算見表8.2.7。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選750mm×1000mm的冷軋鋼板，每張鋼板可剪裁為8張條料（93mm×1000mm），每張條料可沖10個(gè)工件，故每張鋼板的材料利用率為68%。（3）成形次數(shù)的確定該工件底部有一臺(tái)階，按階梯形件的拉深來計(jì)算，求出h/dmin=15.2/40=0.38，根據(jù)毛

17、坯相對(duì)厚度t/D=1/90.5=1.1，查表4.4.3發(fā)現(xiàn)h/dmin小于表中數(shù)值，能一次拉深成形。所以能采用落料-拉深復(fù)合沖壓。（4）沖壓工序壓力計(jì)算該模具擬采用正裝復(fù)合模，固定卸料與推件，具體沖壓力計(jì)算見表8.2.7所示。根據(jù)沖壓工藝總力計(jì)算結(jié)果并結(jié)合工件高度，初選開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25。（5） 工作部分尺寸計(jì)算落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸計(jì)算見表8.2.8所示。其中因?yàn)樵摴ぜ诓砍叽缫笠c另一件配合，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可將其尺寸作小些，即拉深凹模尺寸取68.1+0.08mm，相應(yīng)拉深凸模尺寸取66.1-0.05mm。工件底部尺寸43 mm、40 mm、3mm與R2 mm因?yàn)閷儆谶^渡

18、尺寸，要求不高，為簡(jiǎn)單方便，實(shí)際生產(chǎn)中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模該處尺寸。4模具的總體設(shè)計(jì) （1）模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為落料-拉深復(fù)合模。（2）定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板（本副模具固定卸料板與導(dǎo)料板一體），送進(jìn)步距控制采用擋料銷。（3）卸料、出件方式的選擇模具采用固定卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。（4）導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。5主要零部件設(shè)計(jì) （1）工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于工件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖8.2.8所示。為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。所以圖8.2.8a）所示拉深凸模，其長(zhǎng)度L可按下式計(jì)算：材料：CrWMn 熱處理：工作部分局部淬火，硬度6064HRC 圖8.2.8 主要工作零件圖8.2.8b）所示凸凹模因?yàn)樾涂纵^多，為了防止淬火變形，除了采用工作部分局部淬火（硬度5862HRC）外，材料也用淬火變形小的CrWMn模具鋼。（2）其它零部件的設(shè)計(jì)與選用 彈性元件的設(shè)計(jì)頂件塊在成形過程中一方面起壓邊作用，另一方面還可將成形后包在拉深凸模上的工件卸下。其壓力由標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供。模架及其它零部件的選用模