模具設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、西北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計05010903指導(dǎo)教師:完成日期:2012.9設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計內(nèi)容1、模具的圖樣設(shè)計1）了解制品的工藝性2） 了解制品的生產(chǎn)批量3） 了解制品所選用的沖壓設(shè)備2、確定模具設(shè)計方案2）確定模具設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)3）確定模具所選用的標(biāo)準(zhǔn)件類4）確定模具中凸凹模的尺寸5）完成模具圖樣的設(shè)計三、進(jìn)度安排1、第一周：熟悉任務(wù)，消化圖紙，收集相關(guān)資料，做好前期準(zhǔn)備2、第二周：對零件進(jìn)行工藝性分析，擬定設(shè)計方案3、第三周：設(shè)計模具，繪制圖紙4、第四周：編寫說明書，做好答辯準(zhǔn)備摘要模具設(shè)計是上學(xué) 年課程飛機(jī)鎖金成形工 藝與原理的應(yīng)用延伸。設(shè)計過程從零件的工 藝分析開始的，根據(jù)工 藝要求來確

2、定設(shè)計的大體思路。其開始是確定該模具 類型為落料拉深復(fù)合模，計算毛坯尺寸，確定拉深次數(shù)，作工藝計算，計算出沖裁時的沖 壓力、卸 料力、推件力，以及拉 深時的拉 深力和壓邊力，確定 模具的壓力中 心，選擇壓力機(jī)和確定沖模的閉合高度，最后根據(jù)前面所計算出的內(nèi)容確 定模 具 的凸、凹模尺寸和形狀。設(shè)計出擋料銷、卸料板、推件裝置、彈簧、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和模柄等模具 的主要零部件，從 而完成整個模具的設(shè)計工 作。其中模 具主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計是這次設(shè)計的主要內(nèi)容，其內(nèi)容包 含了凹模結(jié)構(gòu) 設(shè)計、凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計、凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計、定位零件、彈性卸料裝置、鋼性推件裝置、彈簧 的選用、導(dǎo)柱與導(dǎo)套、模 柄與模架的選取等重要零

3、部件的設(shè)計加工方法和加工 注意要 點。這樣更有利于加工人員的一線操作，使其通俗易懂加工方便。本次設(shè)計不僅讓我熟悉 了課本所學(xué)的知識，而且讓我做到所學(xué)的運用到實踐當(dāng)中，更讓我了解了沖壓模具設(shè) 計的全過程和加工實踐中應(yīng)注意的要點。在此次真正的感受到去設(shè)計一 個模具的整個過程中，去體會知識與實際、理 論與實際的結(jié)合，獲益良多。關(guān) 鍵詞：落料拉 深 沖壓力沖模閉合高度 拉 深力1冷沖壓工藝規(guī)程的編制1.1工藝分析該零件為旋轉(zhuǎn)體零件。屬于大批量生產(chǎn)，是一個不帶凸緣的圓筒形零件，且其形狀簡單、 對稱，有利于合理排樣、減小廢料，直線、曲線的連接處為圓角過渡。其主要的形狀、尺寸可以 由沖裁和拉深工序獲得。且工

4、件精度要求不高，不需要校形，作為拉深成形尺寸，其厚度、高度 相對值t/d、h/d都比較合適，拉深工藝性較好，因此，該零件可以用冷沖壓加工成形。其零件如圖1.1 ：001 2確定工藝方案沖壓該零件所需的基本工序為落料和拉深，及切邊。其拉深工藝 方案如下采用落料馬拉深復(fù)合模進(jìn)行加工，然后再進(jìn)行切邊修復(fù)。沖壓生產(chǎn)率高，適合于大批量生產(chǎn)，缺點是沖模面積較小，制造復(fù)雜，價格較高2零件成形方案的確定2.1 修邊余量的確定一般拉深件，在拉深成形后，工件口周邊不齊，必須進(jìn)行修邊以達(dá)到工件的要求。因此，在按照工件圖樣計算毛坯尺寸時，必須加上修邊余量后再計算，查表可得： 二1。 表2.1無凸緣圓筒形拉伸的修邊余量

5、S工件高度h工件的相對高度h/H附圖>0.20.8>0.81.6>1.62.5>2.54>2-101.01.21.52i>10-201.21.622.5111 fl>20-5022.53.34>50-10033.856IIU 11 I>100-150456.58r 1 i Ii j>15020056.3810>20025067.5911>25078.510122.2 毛坯尺寸的計算毛坯尺寸計算公式：D = -d24dH-1.72rd -0.56p=、29?4 29 6.5-1.72 1.5 29-0.56 1 5=3920

6、mm式中：D為毛坯直徑H=h+ d,h如表2.1圖所示2.3 計算毛坯相對厚度及是否使用壓邊圈相對厚度：一D3 9.0(t/D)% =(1/39)% ： 2.6所以查表2.2可知不用壓邊圈拉深。表2.2采用或不采用壓邊圈的條件拉深方法第一次拉深以后各次拉深(t/D)/%m(t/D)/%mn用壓邊圈<1.5<0.60<1<0.80可用可不用1.5-2.00.601-1.50.80不用壓邊圈>2.0>0.60>1.5>0.802.4 拉深次數(shù)及系數(shù)確定計算零件的相對高度有h/d = 6/30=0.2查表有：當(dāng)h/dv0.6時，拉深次數(shù)n=1m d找尹

7、.743工藝計算3.1 凸、凹模間隙值的確定3.1.1 沖裁間隙的確定沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模之間工作部分的尺寸之間，一般是指雙邊間隙。合理間隙值有一個相當(dāng)大的范圍，約為(5%25%) t o取小間隙利于提高沖件質(zhì)量,大間隙有利于提高模具的壽命。沖裁間隙的合理數(shù)值應(yīng)在設(shè)計凸模與凹模工作部分尺寸時給予保證，同時在模具裝配時必 須保證間隙，沿封閉輪廓線的分布均勻，這樣才能保證取得滿意的效果。表3.1沖裁模初始雙邊間隙材料厚度mm08、10、35、09Mn、Q235HPb5g40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax>0.5極小間隙（或無間隙）0.90

8、.0720.1040.0900.1260.0720.1041.00.0900.1260.1000.1300.0900.1261.20.1000.1400.1320.1800.1000.140故 Zmin -0.13.1 2拉深間隙的確定D凹-D凸拉深模的間隙是指單邊間隙，即Z_2一。確定間隙的原則是 既要考慮板料厚度的公差，又 要考慮筒形件口部的增厚現(xiàn)象，根據(jù)拉深時是否采用壓邊圈和零件尺寸精度要求合理確定。筒形 件拉深時，間隙z可按間隙為（1 1.1） t確定。本模具單邊間隙值為1.1 mm o3.2 凸、凹模工作部分的尺寸321總裁模凸、凹模配合加工時工作部分的尺寸沖裁模確定凸凹模加工尺寸的

9、原則：落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙刃口磨損后沖件尺寸減小，取接近或等于沖件的最大極限尺寸。在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。此處取IT8表32配合加工時，凸凹模尺寸的計算公式工序性質(zhì)制件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料Az按凹模尺寸配制，其雙面間隙為Zmin ZmaxAd= < A_x 汀心Bd= ( B + X 心)_o.25 也CC帕CoCd= (C+O.M 肚 0.125AClCd= (C-Offll) ±0.125iC ±A,Cd=C±0.

10、125i沖孔AlAp = (A-xA/凸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為Zmin ZmaxBoAj 0Bp= ( B + X 也)_0.25 也CCoCP= (C+0.5A ) ±0.125 也clCP= (C-0.5 也)±0.125 占C± ACp =C±0.125 也凹模磨損后落料件尺寸增大，由表3.2得：（A x： ） 75：式中Ad 一 凹模刃口尺寸，單位為mmA工件基本尺寸，單位為mm<工件的公差，本工件公差為0.03 mm一一磨損系數(shù)。此處x =0.75所以凹模的尺寸為：AA (A-x ) o25-39.1610018凸模尺寸為：Ap 二

11、代-Z39.161-0.1=39.061 °o.oi23.2.2拉深模凸、凹模工作部分的尺寸拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差，當(dāng)工件要求外形尺寸時以凹模尺寸為基準(zhǔn) 進(jìn)行計算，即：出自文獻(xiàn)1式3.1凹模尺寸：Dd=(Dmax_075 Y凸模尺寸：Dp=(Dmax 0. 75； -Z°)pD max工件外徑，單位mm，本工件為30mm故Dd= (30 0.75 0.039)o ° °=729.97o n°m°Dp = (30 0.75X 0.0391.1 x2)； 04= 27.77； 04mm3.3 拉深模凸、凹模圓角半徑一般來

12、說，rd盡可能大些，大的%可以降低極限拉深系數(shù)，而且可以提高拉深件的質(zhì)量。筒形件首次拉深時的凹模圓角半徑可由下式確定：rd =0.8 D -d ) =2 m5m因本工件為一次拉深成形，所以凸模圓角半徑與零件底部圓角半徑的數(shù)值相等。即：Rp = 1 mm。3.3.1 排樣和裁板方式的經(jīng)濟(jì)性分析排樣：排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。據(jù)零件外形與尺寸,本零件的排樣方法為直排。3.3.2 搭邊排樣時，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊用以補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，保證條料剛度，便于送料表3.3最小工藝搭邊值材料厚度t手工送料自動送料圓形非圓形往復(fù)送料aaaaaiaaia

13、<11.51.51.5223>1-21.5222.52.53.523>2-322.52.533.54>3-42.5333.54534故工件間距a =1.5mm，側(cè)邊距a = 7.5mm3.3.3 條料寬度計算條料寬度B （mm），當(dāng)導(dǎo)料板之間（或兩個單邊導(dǎo)料銷）時，條料寬度計算按下式計算：8 = D 2 ia即：B=39+ 2 X 1.5=42mm進(jìn)昆巨h=D+a=39+1.5=40.5mm3.3.4 裁板方式的確定條料大多由板料剪裁而得，條料寬度一經(jīng)決定，就可以裁板。板料一般都是長方形的，所以就有 縱裁（沿長邊裁，也就是沿展制纖維方向裁）和橫裁（沿短邊裁）兩種方法。因

14、為縱裁裁板次數(shù) 少，沖壓時調(diào)換條料次數(shù)少，工人操作方便，生產(chǎn)率高，所以在通常情況下應(yīng)盡可能縱裁。3.3.5 排樣方式設(shè)計排樣圖是排樣設(shè)計最終的表達(dá)形式，排樣圖是編制沖壓工藝與設(shè)計模具的重要工藝文件。張完整的模具裝配圖，在其右上角應(yīng)畫出沖裁件圖及其公差，送料步距及搭邊a,ai值。1591.5圖3.1排樣圖3.4沖裁工藝力的計算3.4.1 沖裁力的計算在沖壓過程中，壓力機(jī)除了要克服沖裁力外，往往還需要克服卸 料力、推件力、頂件力等壓力。普通平刃的沖裁模，其沖裁力一般按下式計算：式3.4F 沖二 K Lt式中：F沖沖裁力，單位為NK-系數(shù)要考慮到刃口鈍化，間隙不均勻，材料力學(xué)性能與厚度波動等因素 而

15、增加的安全系數(shù)。常取K =1.3。L-沖裁件周長，單位為mmt板料厚度，單位為mmC -板料的抗剪強(qiáng)度，單位為Mpa本工件為350MPa o則本零件的沖裁力為:=1.3 3.14 39 1 350 =55719.3(N)3.4.2 卸料力、推件力和頂件力的計算卸料力F卸、推件力F推、頂件力F頂，在實際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式計算：3卸=，F(xiàn)沖口推=水推5沖pj頂=心距沖式中F卸、F推、F頂分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)(0.048、0.05、0.06 )其值查表 3.4 ：表3.4卸料力、推件力及頂件力系數(shù)沖裁材料K卸K推K頂純銅、黃銅0.02-0.060.03-0.09鋁、鋁合金0.025-

16、0.080.03-0.07鋼材料厚度mm-0.10.06-0.0750.10.14>0.1-0.50.045-0.0550.0650.08>0.52.50.04-0.050.0500.06>2.56.50.03-0.040.0400.05>6.50.02-0.030.0250.03F沖一沖載力；n梗塞在凹模內(nèi)的沖裁件或廢料的數(shù)目n二t(h為凹模直壁洞口的高度，1為厚度)F卸和F推是選擇卸料裝置和頂件裝置的彈性元件的依據(jù)在計算沖裁所需要的總沖壓力時， 應(yīng)考慮F卸、F推的影響，則：F 卸二 K 卸店 £ . 0 5 5 5 7 1N9. 3 NF頂二K 頂沖 FU

17、05557 U9.3N3.4.3 總沖壓力的計算F總沖二F沖 F頂 F卸-55719.3N2786.0 N 2786.0N=6 1 2 9M . 33.5 拉深力和壓邊力的計算計算拉深力的目的是為了合理的選用壓力機(jī)和設(shè)計拉深模具?？偟臎_壓力為拉深力與壓邊 力之和。3.5.1 拉深力的計算Fl - dt； bk式中尸八-拉深力(N )d一筒形件的工序直徑，根據(jù)料厚中線計算，單位為mmt材料厚度，單位為mm二b材料抗拉強(qiáng)度，本工件為350MPak系數(shù)，此處取125由上式可算出該零件的拉深力：Fl 二 dt-1 bk= 3.1 4291 . 2=5 3<N 03.5.2 壓邊力的計算 由2.3

18、知，無需壓邊圈，故無需計算壓邊力3.6 計算壓力中心一切對稱沖裁件的壓力中心，均位于其輪廓圖形的幾何中心點 上。對于該零件，由圖形 可知壓力中心位于圓心上。3.7 選擇壓力機(jī)首先以沖裁所需的總沖壓力初步選擇壓力機(jī)，壓力機(jī)的公稱壓力 必須大于所計算的總沖壓力。在確定了模具結(jié)構(gòu)及尺寸以后，還需對所選的壓力機(jī)的其它技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校核，最后才能確定所需的壓力機(jī)。表3.5開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格型號J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-16BJ23-25JC23-25公稱壓力/KN31.563100160160250350滑塊行程/mm25354555706580滑塊行程次數(shù)（次

19、/mm）2001701451201205550最大封閉高度/ mm120150180220220270280封閉高度調(diào)節(jié)量/ mm25353545605560滑塊中心線至床身距離/mm90110130160160200205立柱距離/mm120150180220220270300= 3.1 4291 .2=5 3<N 0工作臺尺寸/mm刖后160200240300300370380左后250310370450450560610工作臺孔尺寸/mm刖后90110130160110200200左右120160200240210290290直徑110140170210160260260墊板尺寸/

20、mm厚度30303540605060直徑150模柄孔尺寸/mm直徑25303040404050深度40555560606070滑塊底面尺寸/mm刖后90180190左右100200210床身最大可傾角45。45。35。35。35。- -030.020考慮到閉合高度的問題，由表3.5可得，選擇壓力機(jī)的型號為J23-163.8 沖模的閉合高度沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)連桿調(diào)至最短時為壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax，調(diào)至最長時為最小值Hmino沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)H m in和H max間，其大小關(guān)系為：Hrnax-5mm _ H _ H min+10mm當(dāng)沖模閉合高度

21、大于壓力機(jī)的Hma時，沖模不能在該壓力機(jī)上使 用。反之，小于壓力機(jī) HmirW,可加減經(jīng)過磨平的墊板。沖模的結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機(jī)相適應(yīng)，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機(jī)墊板、滑塊底 面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機(jī)正整板孔尺寸等都必須相適應(yīng)，以便 模具能正確安裝和正常使用。所以加工該零件的模具閉合高度應(yīng)為：220mm -5mm _ H _ 160mm 10mm則H值為:215mm H -170mm 所以 H 取 175mm。4模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1 凹模洞口形狀的選擇直壁式的孔壁垂直于頂面，刃口尺寸不隨修磨刃口增大。故沖件精度較高，刃口強(qiáng)度

22、較高， 刃口強(qiáng)度也較好。直壁式刃口沖截時磨損 大，洞口磨損后會形成倒錐形，因此修磨的刃磨量大， 總壽命低。圖4.1凹模形狀如圖4.1所示的洞口形狀適用于沖件形狀簡單，材料較薄的復(fù)合模，所以本模具選用此形狀的洞口形狀。4.1.2 凹模的外形尺寸凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度。凹模的厚度還應(yīng)考慮修磨量。凹模的 外形尺寸一般是根據(jù)沖件材料的厚度和沖裁的最大外形尺寸來確定的。凹模的厚度:H = Kb 15mm凹模的壁厚：c 二 1 .5 2 H 30 40mm式中b沖裁件的最大外形尺寸k系數(shù)，考慮板料厚度的影響，本模具的系數(shù)取k =0.35則凹模厚度H = Kb = 0.35 40=14則

23、取 所以H = 15mm c=40mm凹模外形尺寸的長與寬可根據(jù)凹模壁厚由圖4.2可算出：T；圖4.2則凹模的外形尺寸的長與寬為:L=b 2c =39 2 40 =119mm取標(biāo)準(zhǔn)值L=125，B取100.4.1.3 凹模的主要技術(shù)要求凹模的型孔軸線與頂面應(yīng)保持垂直。凹模底面與頂面應(yīng)平行。為了提高模具壽命與沖裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁光滑，表面粗糙度為Ra=0.80.4m,底面與銷孔的為Ra=1.6-0.8j m。凹模的材料與凸模一樣，硬度應(yīng)略高于凸模，達(dá)到6064HRC。4.2 凸模和凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)凸凹模的工作要求，拉深凸模和凸凹模的實際尺寸如下圖：Ldi' oh圖4.3

24、拉深凸模圖4.4凸凹模4.3 定位零件4-3.1條料方向的控制條料的送料方向一般都是靠著導(dǎo)料板或?qū)Я箱N一側(cè)導(dǎo)向送料，以免送偏。用導(dǎo)料銷控制送料方向時，一般要用兩個。由于本沖壓模具采用手工送料，為此，不可以省去側(cè)壓裝置。手工直接送料進(jìn)入凸模刃口。4.3,2擋料銷的選擇固定擋料銷分為圓形與鉤形兩種。一般裝在凹模上，活動擋料銷，其常用于倒 裝復(fù)合模中，裝于卸料板上可以伸縮。由于本模具裝置要求簡單，所以可以采用圓形擋 料銷，因為其結(jié)構(gòu)簡單，制造加工方便。4.4彈性卸 料 裝置彈性卸料裝置一般由卸料板、彈 性元件(彈簧或橡皮)和 卸料螺 釘 組成。常用于沖 裁厚度小于1.5mm的板料，由于有壓料作用，沖

25、 裁件平整。廣泛用于復(fù)合模中。卸料板 與凸模之間的單邊間隙取(0.10.2)t。4.5 剛性推件裝置常用于倒裝復(fù)合模中的推件裝置，裝于上模部分。將沖出的工件 或 落 料 從 上模的 凹模型孔內(nèi)向下推出使用的裝置稱為推件裝置。剛性推料裝置推件力大， 工件可靠，便于維修。4.6 導(dǎo)柱與導(dǎo)套在選用時應(yīng)注意導(dǎo)柱的長度，應(yīng) 保證沖模在最低工作位置時，導(dǎo)柱 上端面與上模 座頂面的距離不小于1075mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng) 為 0.51mm。導(dǎo)柱與 導(dǎo)套之間的配 合根據(jù)沖 裁模的間隙大 小選用。當(dāng)沖 裁板 厚 在0.8mm以 下的模具時，選用H6/h5配合的I級精度模架，當(dāng)沖裁板厚為0.8mm4mm時，選 用H7/h6配合的U級精度模架o4.7 模柄中小型模具都是通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的，對于大型模具 則可用 螺釘、壓板直接 將上模座固定在滑塊上。剛性模柄是指模柄與上模座是剛性連接，不能發(fā)生相對運動。本模具采用剛性模柄中的帶凸緣模柄。4.8 模架的選取及裝配圖外形模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成。模架是整副模具的骨架，模具的全