沖壓模具課程設(shè)計

1、1鎖擋零件圖及工藝方案的擬訂零件圖鎖檔零件如圖1-1所示，材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板，牌號為08F,抗剪強(qiáng)度E MPa） ： 220 310；抗拉強(qiáng)度（4/MPa）： 280 390；屈服強(qiáng)度（oJMPa）： 180；伸長率（5/%）: 3211'；料厚2nim,大批量生產(chǎn)，制造精度要求IT10IT12,要求零件表面無劃傷，周邊無毛刺，不允許出現(xiàn)起皺、拉裂、缺料等缺陷。由于該零件形狀較復(fù)雜，部分尺寸有精度要求，因此必須在仔細(xì)分析零件沖壓工藝的基礎(chǔ)上合理進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。4T劑援6 r6劑衩圖1-1鎖擋零件The lock stopper零件的結(jié)構(gòu)工藝分析該零件屬帶凸緣拉深件，除采用拉

2、深工藝外，還包括沖孔、落料及切舌加工工序。由 于其尺寸較小，兩凸緣孔和底部的切舌部位尺寸均不超過4mm,離筒壁很近，且對兩端凸 緣4 nlm孔有位置精度要求，所以加工困難，在設(shè)計成形工序時必須仔細(xì)考慮。1.2.1 沖裁部位成形工藝性沖裁件孔徑因受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜過小，否則容易折斷或壓彎，沖孔 的最小尺寸取決于沖壓材料的力學(xué)性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。該工件初步擬定采用無保 護(hù)套沖孔，沖孔的最小尺寸必須滿足以下條件：圓孔（t <390 MPa）, d（直徑）2 t（料厚）； 方孔，b（邊寬）20. 9t0對該工件t=2 mm,圓孔處d=4 mm>t滿足；方孔處b=4 mm

3、>滿足。 沖孔件孔與孔，孔與邊緣的距離不能過小，以避免工件變形，模壁過薄或因材料易被拉人 凹模而影響模具壽命，一般最小孔邊距取值范圍為：圓孔取a2（l1. 5）t；矩形孔取 a2（l. 52）t。對該工件，凸緣孔處：a=4 mm>；方孔與筒底孔邊距：a=4 mm> ,均滿足 要求。1.2.2 拉深部位成形工藝性拉深件各部分的尺寸比例要恰當(dāng)，應(yīng)盡量避免寬凸緣（4、>3d）和深度大的拉深件 （h2d）,該工件：4產(chǎn)34nlln, h=10 mm, J, =26 mm,均在易成形拉深參數(shù)范圍內(nèi)。在拉深件 上沖孔時，為避免凸模受水平推力而折斷，孔壁與工件壁應(yīng)保持一定距離，以避開

4、拉深圓 角。拉深件凸緣上的孔距應(yīng)滿足：2e（4+2弓+4性孔）（1-1）拉深件底部孔徑應(yīng)滿足：金孔（1-2）對該工件（如圖 1-2所示）：=40 mm, J, =26mm , t=2 mm , =5 nun , =2 mm , 4皿孔=4 mm , "底孔=8 mm,貝I：（4 +2 弓+ d凸.）=40 mm= Dxt/1 -2 rx -t=20 mm> 8 mm=均符合要求。圖1-2拉深件上孔的位置要求Position of the hole in drawing work-piece拉深件的圓角半徑在保證尺寸要求情況下應(yīng)盡量大些，以利于成形和減少拉深次數(shù)，拉深 件底與壁、

5、凸緣與壁圓角半徑應(yīng)滿足：r,22t,否則應(yīng)增加整形工序。對該工件: r.=2 mm, r,=5 mm,拉深部位圓角半徑滿足要求，無需增加整形工序。采用拉深加工，必須計算其拉深次數(shù)，并確定是否增加切口工序。由圖1所給的尺寸: d凸=34mm, dl=26mm, t=2 mm, D為零件毛坯展開直徑，由于材料厚度t=2mm,故按中線尺 寸計算，根據(jù)下式初步計算：(1)確定修邊余量：根據(jù)制件尺寸查表4-5得修邊余量"二，故實際凸緣直徑4 = d 凸 +2 A/?=34+2 X =39mm.(1-3)(2)預(yù)算坯料直徑：由表4-7查得帶凸緣筒形件的坯料直徑計算公式為：D = J"：

6、 +6.284, +8戶 +4"M +6.28/?/ +4.562 +42 痣?(1-4)將中線尺寸 4 =22mm, R=6mm, r=3mm, 2=28mm, h = 1mm,=4Omm, =39mm.代入上式得：£> = >/222+6.28x3x22+8x32+4x28xl + 6.28x6x28 + 4.56x62+392-402 = 47.16/?/?則：“"出=34/281.2。=2/47.16、4.2%加=&/。= 28/47.164。,59/?® =10/28%0.357根據(jù)表4-12和表4-13查得凸緣件首次拉深的

7、極限拉深系數(shù)m二,帶凸緣簡形件第一 次拉深的最大相對高度：|h/d =，貝h/d2 =<h/d 0由計算結(jié)果可知拉深可一 次完成，無需增加切口工序。此外根據(jù)零件圖可知該工度要求不高，對平面度及垂直度也 沒要求，所以無需采用彎曲整形。但對于該模具為了使條料在拉深工序后，條料收縮不影 響條料的正常定位，故在拉深工序前加道切口工序，切口為以D二為內(nèi)邊，寬為b=2rmn的兩 個扇形環(huán)，所以坯料的實際直徑：.二D+2b=+2X2=。1.2.3 切舌部位彎曲成形工藝性彎曲件的相對圓角半徑若過小會使彎曲件外表面纖維的拉伸應(yīng)變超過材料所允許的 極限而出現(xiàn)裂紋或折斷，所以在保證坯料外表面纖維不發(fā)生破壞的前

8、提下，工件能夠彎成 的內(nèi)表面最小圓角半徑為Wrmm W為壓彎線與軋制紋向垂直的最小彎曲半徑，0. 4t為壓 彎線與軋制紋向平行的最小彎曲半徑）。該工件彎曲處內(nèi)表面圓角半徑為：r=l>,故可 以彎曲。彎曲部位直邊高度不能過小，彎曲直角時，彎曲件直邊高度h必須大于或等于最 小彎邊高度：hmin=2t,該工件彎曲部位直邊高度為：h=4 mm,符合要求。1. 3沖壓工藝方案確定模具類型的選用主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量、尺寸大小和精度要求等因素。對尺寸 較小的沖壓件，考慮到單工序模上料不方便和生產(chǎn)率低，加上存在安全隱患，常選用復(fù)合 模或級進(jìn)模生產(chǎn)。若選用自動送料，一般用連續(xù)沖壓，為避免多次沖壓的定

9、位誤差，常選 用復(fù)合模生產(chǎn)。復(fù)合模的沖壓精度比級進(jìn)模高，結(jié)構(gòu)緊湊，模具輪廓比級進(jìn)模小，但級進(jìn) 模的生產(chǎn)效率更高，操作比較安全，容易實現(xiàn)單機(jī)自動化生產(chǎn)。若安裝自動送料裝置，可 實現(xiàn)小件的自動沖壓生產(chǎn)，這主要是針對薄件（料厚不超過2所）。級進(jìn)模設(shè)計時，工序可 以分散，采用空工位，不必集中在一個工位，不存在復(fù)合模的“最小壁厚問題”，因而模 具強(qiáng)度較高，壽命較長。使用級進(jìn)?？梢詼p少壓力機(jī)數(shù)量，減少半成品的運輸，可大大減 少車間和倉庫面積。對于該零件，生產(chǎn)批量大，零件尺寸小，最大徑向尺寸為52 mm,料 厚為2mm,較薄，尺寸精度要求IT12級。鑒于此，采用自動送料出件的級進(jìn)模生產(chǎn)最合適。 根據(jù)所選用的

10、模具類型為級進(jìn)模及所確定的沖壓工序，擬定以下幾種工藝方案。1）方案1：沖中心孔一切口一拉深一切舌一沖兩凸緣孔一落料 2）方案2：沖中心孔一切口一拉深一沖兩凸緣孔一切舌一落料3）方案3：切口一拉深一沖中心孔一沖兩凸緣孔一切舌一落料4）方案4：切口一拉深一沖中心孔與兩凸緣孔復(fù)合一切舌一落料 對以上各方案比較分析如下。方案1復(fù)合程度低，為簡單工序的連續(xù)沖壓，模具結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試容易，但該方 案第2工步的定位不便。若采用導(dǎo)正銷，則結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因為拉深件在精度要求不高的情 況下一般靠外形定位，此外，切舌工步底部必須有方孔的存在以容納彎曲直邊，到后續(xù)工 序也必須存在，以便條料放置（落料除外），增加了模具

11、零件的加工難度。方案2與方案1一 樣復(fù)合程度低，也同樣存在第2工步的定位問題，其不同點在于調(diào)換了切舌與沖凸緣孔兩 工步，解決了前面模具零件加工的問題。方案3復(fù)合程度較低，但這對級進(jìn)模而言并不是 問題，而是其特點所在。其與方案4的主要區(qū)別在于后者將沖中心孔與沖凸緣孔復(fù)合，這 樣設(shè)計可以保證三孔的中心位于同一條基準(zhǔn)線，符合零件的技術(shù)要求，但是可能存在最小 壁厚問題。確切一點說，壁厚問題存在的關(guān)鍵不是在底孔，也不是復(fù)不復(fù)合的問題，而在 于兩凸緣孔本身。因為凸緣孔離拉深簡壁較近，若存在問題，方案3同樣不可行，這一點 由后續(xù)的排樣設(shè)計及模具設(shè)計過程可以看出并不存在問題，所以方案4與方案3同樣是可行 的，

12、但是其復(fù)合程度相對較高，而且也不影響級進(jìn)拉深過程。總體而言方案4優(yōu)于方案3。 綜合以上比較分析，方案4更經(jīng)濟(jì)合理可行，符合生產(chǎn)要求，故采用方案4。模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇1.4.1 模具結(jié)構(gòu)形式要求根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具 的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。確定加工工藝后，應(yīng)通過分析比較，選擇合適的模具結(jié)構(gòu)形式，使其盡量滿足以下要 求：（1）能沖出符合技術(shù)要求的工件；（2）能提高生產(chǎn)率；（3）模具制造和維修方便；（4）模具有足夠的壽命；（5）模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。1.4.2 模具整體結(jié)構(gòu)按照模具設(shè)計原則，根據(jù)帶料排樣

13、圖，結(jié)合零件特點，在上述分析計算的基礎(chǔ)上，進(jìn) 行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計。模具采用整體式彈壓卸料板，凹模均采用組合式鑲塊結(jié)構(gòu)，送料 采用人工送料，導(dǎo)料板粗定位，導(dǎo)正銷精定位。該零件精度要求不高，因此模具主要靠側(cè) 壓裝置和側(cè)刃定位，故采用始用擋料銷、導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷導(dǎo)料。切舌工步因凸模細(xì)長采 用護(hù)套結(jié)構(gòu)，最后工步因是拉深件落料，必須進(jìn)行導(dǎo)正，故采用導(dǎo)正銷。該多工位級進(jìn)模 的模具結(jié)構(gòu)如圖6所示。L上模座2.導(dǎo)套（25mm） 3,墊板4.切舌凸模5,凸模固定板6.拉深凸模7,模柄8.防轉(zhuǎn)銷8x149.切舌凸模10.防轉(zhuǎn)銷2x6 11.防轉(zhuǎn)銷4x712.開槽螺釘13.落料凸模14.防轉(zhuǎn)銷06x10 15.導(dǎo)套

14、（25mm） 16.卸料板17.瓦軸18.導(dǎo)柱（28mm） 19.凹模固定板20.內(nèi)六角螺釘21. 落料凹模22.導(dǎo)正銷23.切舌凹模24.彈簧25.頂桿26.切舌護(hù)套27.沖孔凹模28 .拉深凹模 29.頂件塊30.導(dǎo)柱（25mm） 31.下模座32.導(dǎo)料板33.側(cè)刃34.側(cè)刃擋塊35.導(dǎo)料銷36.始用擋料銷 37.沖凸緣孔凸模38.沖中心孔凸模39.卸料螺釘40.圓柱銷10x60 41.橡膠42.圓柱頭螺釘43. 圓柱銷中10x70圖1-3模具結(jié)構(gòu)Die structure1.4.3 模具工作過程首先是板料進(jìn)入第1個工位，利用始用擋料銷進(jìn)行定位，此時壓力機(jī)滑塊下行，帶動 切口凸模4壓入切口

15、凹模中，完成切口工步，然后滑塊上行，人工進(jìn)料一個步距，制件進(jìn) 入第2工步，側(cè)刃定位，緊接著壓力機(jī)滑塊下行，帶動拉深凸模6壓入拉深凹模27中，完成 拉深工步；然后滑塊上行，凸凹模分離，制件由頂件塊28頂出，此時人工送料一個步距， 制件進(jìn)入第3工位沖出中心孔及凸豫孔；再由頂件塊頂出后送入第4工位進(jìn)行切舌，在此工 位由切舌凸模護(hù)套對拉深部位導(dǎo)正后沖裁及彎曲；最后工件進(jìn)入落料模，先由導(dǎo)正銷21導(dǎo) 正，再由落料凸模13和落料凹模20完成沖裁落料，使制件與板料完全分離，制件從凹模孔 中落下，完成落料工序。1.4.4 模具結(jié)構(gòu)特點1）模具整體尺寸較小，選用對角布置式，其受力較平衡，操作維護(hù)較為方便。同時采

16、用2副導(dǎo)柱導(dǎo)套的不等直徑設(shè)計，避免裝錯方向時損壞凸、凹模刃口。2）各道工序凹模都采用鑲拼結(jié)構(gòu)，安裝在凹模固定板上，便于模具制造、更換及修模。3）采用整體式彈壓卸料板，選用聚氨酯橡膠作為彈性元件。卸料板除卸料作用外，還 起到壓料和凸模導(dǎo)向作用，此外還兼起防止沖裁時材料的變形等作用。4）卸料板安裝導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合上下運動，保證了卸料板的運動精度，使卸料板凸模導(dǎo) 向正確、可靠。5）第3工步?jīng)_中心孔與沖凸緣孔同時完成，可以保證三孔的中心位于同一條基準(zhǔn)線上, 符合零件的技術(shù)要求，且工藝符合程度高，簡化模具結(jié)構(gòu)。采用整體式三孔凹模，既保證 了三孔的尺寸精度，又簡化了模具結(jié)構(gòu)，提高了模具強(qiáng)度。6）切舌凹模同時

17、起到頂件塊的作用，與下面的卸料螺釘及彈性元件配合組成彈頂器。7）切舌模沖裁凸模在沖壓時容易折斷，因此在模具設(shè)計時采用了保護(hù)套。保護(hù)套對切 舌模起導(dǎo)向及保護(hù)作用，并且由于斜刃沖裁過程中，本身就存在錯移力，對細(xì)長凸模的影 響尤為嚴(yán)重，所以必須增加壓料裝置。保護(hù)套在切舌進(jìn)行前還可利用外形對零件前一工序 拉深部分定位。8）上模固定方式：凸模固定板和墊板用螺釘緊固，銷釘定位，緊固在上模座上，拉 深凸模、沖孔凸模、切舌凸模、落料凸模利用凸模固定板直接固定在墊板上，零件之間配 合為過渡配合用，查表2-13,基孔制優(yōu)選、常用配合。9）下模固定方式：凹模均采用組合式鑲塊結(jié)構(gòu)，凹模固定板用螺釘緊固，銷釘定位, 緊

18、固在下模座上，拉深凹模、沖孔凹模、切舌凹模、落料凹模均利用凹模固定板固定在下 模座上，為了方便凹模鑲塊的更換，各凹模鑲塊與凹模固定板過渡配合，固定在凹模固定 板上各自的位置上。2鎖擋沖壓工藝計算2. 1排樣設(shè)計2.1.1零件展開通過對零件圖的分析與計算，繪制出的零件展開如圖3所示，該工件（包括結(jié)構(gòu)廢料） 展開后的有效面積為：F « 冗（/ 緣）=X （ 23.58?+6?） =2（2-1）53.16圖2-1 零件展開The developed blank drawing考慮變形過程中，各部分變形性質(zhì)與材料流動情況不盡相同，且過渡圓角部分為簡化計算有小部分沒計入，則毛坯計算面積取為18

19、60nini、2.1. 2排樣設(shè)計確定選用多工位級進(jìn)模，先要解決排樣圖的設(shè)計。根據(jù)零件形狀選用合理的排樣方案可以提高材料利用率，延長模具壽命，提高生產(chǎn)率。對于該工件，采用斜排和直排2種形式的排樣方案如圖2-2所示，同時為保證沖件的質(zhì)量及模具壽命，沖件周邊都有搭邊。圖2-2 2種排樣方式比較Two kinds of blank layout比較以上2種方案，顯然斜排方案材料利用率要比直排方案材料利用率要大，第2種雖 在模具布局上復(fù)雜一點，但并不影響模具強(qiáng)度及加工難度，并且由于是對稱件，也不存在壓力中心的偏移，所以選用第2種方案。確定后的排樣如圖2-3所示，工位安排為：拉深一- 沖孔切舌整體落料。

20、圖2-3排樣Process layout diagram2. 2條料寬度和利用率計算2. 2. 1搭邊排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是 補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊值一般由經(jīng)驗或 查表確定，根據(jù)所送材料厚度t=2n)m,查表2-10得兩工件之間搭邊值4;2nun,側(cè)邊取。二。2. 2.2送料步距和條料寬度的確定(1)送料步距條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距，對于該模具為了條料在拉深工序后，條 料收縮不影響條料的正常定位，故在拉深工序前加道切口工序，切口為以D=為內(nèi)邊，寬為 b=2mm的兩個扇形環(huán)，故每次只沖一個

21、零件的步距S的計算公式為：S = D+/+2b(2-2)式中：D：平行于送料方向的沖裁寬度(mm)；%：沖裁之間的搭邊值(nun);b ：扇形環(huán)的徑向?qū)挾?；代?S = D+/+2b=+2+2X2=(2)條料寬度(2-3)條料寬度的確定原則，最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條 料寬度要能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。當(dāng)條料用 側(cè)刃定位時，條料寬度必須增加側(cè)刃切去的材料寬度，采用一個側(cè)刃時，可按下列公式計 算：膽=(4m+/+，也七=(Lg, + 1.75d + 仇)A = (51.16 + L75 x 2.5 + 2)工=57.54B，= B+

22、c = 57.54+0.5 = 58.04= 41m+L75a +y = 51.16 + 1.75x2.5 + 0.15 = 55.69 式中：B：條料寬度的基本尺寸(mm)；B'：導(dǎo)料板的入端導(dǎo)料寬度的基本尺寸(mm)； 導(dǎo)料板的出端導(dǎo)料寬度的基本尺寸(mm);Lmax :條料寬度方向沖裁件的最大尺寸(mm);。：側(cè)搭邊值，可參考教材表2-7, (mm)； n ：側(cè)刃數(shù)，取 =1;A :側(cè)刃沖切的料邊寬度，見表2-10,取A=2mm；c ：沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙，見表2-9,取c;；y ：沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙，見表2T0,取)，二;2. 2.3材料利用率一個步距

23、的材料利用率：n = _Lx100% =型一x 100% = 60.8%SB53.16x57.54式中：(2-4)(2-5)(2-6)r) ：材料利用率；尸：沖裁件的面積(nun2 )；S :步距(mm);B:條料寬度(mm)；2. 3計算沖壓力沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。計算沖裁力的目的是為了選用 合適的壓力機(jī)、設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹?qiáng)度。根據(jù)拉深、沖裁工藝沖壓力計算公式計算 出各工序沖壓力。2. 3. 1拉深工序沖壓力a.拉深力計算 = TO/ = X30=94mm(2-7)用壓邊圈的一次拉深力：F 拉洸= Lt(5hKl =94X2X390X1=(2-8)式中：L：拉深

24、件橫斷面積周長(mm)；t：材料厚度(麗)；5:拉深件抗拉強(qiáng)度(MPa);/：拉深力計算系數(shù)；b.壓邊力計算由表4-45網(wǎng)，單邊壓力機(jī)上拉深的單位壓邊力查得P=3,Q=AP=Xkx132 X3=(2-9)式中：Q：壓邊力(MPa)；A：壓邊圈毛坯面積(mm。；P:單位壓邊力(MPa)；C.拉深工序的卸料力計算由表2-13，查得K卸二，尸卸=、(F拉深+Q) =X ( + ) =(2-10)%小 F拄深+Q+/=+=(2-11)2. 3.2沖孔工序沖壓力a.沖孔沖裁力計算P小=KL1ft(2-12)(式中：4.l：沖孔沖裁力；右：沖孔周長度(nun), L1 = X8+2XX4=;一材料抗剪強(qiáng)度

25、，MPa,工件的材料抗剪強(qiáng)度t=310 MPa；/：材料厚度(mm) , r=2mm；K：系數(shù)，通常K二；代入與二KL,九二X X2X310=b.卸料力計算%=K 和(2-13)式中：品：卸料力；K)p：卸料系數(shù)，查表2-13網(wǎng)得K州二。代入=K/i 二 X;c.推料力計算%=nK惟相(2-14)式中：隹：推料力；K推:推料系數(shù)，查表2T3得K推=。n ：同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=3。代入/=nK/L=3XX二F淳 2=Al+& + =+=（2T5）2. 3.3落料工序沖壓力a.落料沖裁力計算P;. =KL2tx（2-16）式中 展：落料沖裁力；L）：落料周長度（mm）, U =

26、；代入P？r=KL2tT = X X2X310二b.推料力計算號產(chǎn)K卸展（2-17）式中 乙：卸料力；K）（：卸料系數(shù)，查表2-13得K和代入水和修 ; X =2. 3.4切舌工序沖壓力a.切舌沖裁力計算 =KtT(a+b-i)(2-19)n 式中 a：切口的長度(mm)；b：切口的寬度(mm)；H：斜角高度H=2/=4 (mm)；t9代入Pj. = KtT(a+b ) = X2X310X (4+2X-)=sb.推料力計算號產(chǎn)K和%占(2-20)式中：&：卸料力；K和：卸料系數(shù)，查表2T3得K州=。代入多 = %-X =+4=%舌+4=+:=(2-21)2. 3.5切口工序沖壓力a.切

27、口沖裁力計算%口二長/婷工(2-22)式中：P切口：切口沖裁力； 145145L .:切口周長度(mm), L,= 2 x -x47.16xtt + -x51.16x714-2tt = 261.26 ： “"360360T：材料抗剪強(qiáng)度，MPa,工件的材料抗剪強(qiáng)度工=310 MPa；':材料厚度(mm) ,，=2mm；K:系數(shù),通常K二；代入Plll=KL,.tT： = X X2X310=b.卸料力計算(2-23)式中 4：卸料力；K和：卸料系數(shù)，查表2T3得K卻=。代入/水和3 口 = X =c.推料力計算尊二nK卻/ 口(2-24)式中：隹：推料力；K惟：推料系數(shù)，查表2

28、T3得K椎=。n：同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=3。代入尊二nK卸修 口 =3XX=居總=4口 + / + 4產(chǎn)+=(2-25)2. 2.6總沖壓力根據(jù)拉深、沖栽工藝沖壓力計算公式計算出各工序沖壓力分別為：F年二，F(xiàn)黨二F3總二kN, F,總二，月總 計算時，考慮了各工序的卸料力和推件力。最終計算出的總沖壓 力為設(shè)備選型的重要依據(jù)：F息邛嗚+ %總+ F3總+F,總+用總（2-26）=+«» - 0沖模壓力中心的計算沖壓力合力的作用點即為模具的壓力中心，設(shè)計時應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊 中心重合，否則沖壓時產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的磨損加快，降低模具 和

29、壓力機(jī)的使用壽命。實際中由于一系列因素，不可能使壓力中心與滑塊中心完全重合， 但壓力中心的偏移不能超出所選用壓力機(jī)所允許的范圍。確定壓力中心的另一個目的就是 找到模柄中心線，模柄中心線應(yīng)與壓力中心線重合?？紤]到側(cè)刃沖壓一個步距時也會產(chǎn)生 沖裁力，從而會影響壓力中心的位置，但由于該沖載力比較小，可忽略不計，則根據(jù)壓力 中心計算公式，以導(dǎo)柱為圓心畫出受力坐標(biāo)如圖2-4所示，求出壓力中心位置：圖2-4壓力坐標(biāo)圖Pressure coordinates figure(2-27)% = "E + 小 + F3d3 + .應(yīng)七 + F5d5 耳總+ 外總+總+工總+瑞總_ 252.6 x 70.

30、34 + 79.99 x 123.5 + 48.57 x 176.66 + 427 x 220.82 +116.60 x 282.98252.6 + 79.99 + 48.57 + 4.27 +116.60=139.86mm% = °2. 5壓力機(jī)的選擇由于畢業(yè)設(shè)計題目沒給出指定的車間設(shè)備的實際情況，故采用本人實習(xí)單位的車間設(shè) 備的實際情況制定，理論聯(lián)系實際。根據(jù)以上計算和分析，再結(jié)合車間設(shè)備的實際情況，初選用公稱壓力為630KN的開式 雙柱可傾臺壓力機(jī)（型號為JB23-63）。?JB23-63具體參數(shù)如下：型號：JB23-63公稱壓力/KN： 630滑塊行程/mm： 120滑塊行程

31、次數(shù)/次/分：70最大閉合高度/mm： 360閉合高度調(diào)節(jié)量/mm： 90滑塊中心線至床身距離/nun： 260立柱距離/mm： 340工作臺尺寸/前后X左右/mm： 710X480模柄孔尺寸/直徑X深度/mm： 50X70電機(jī)功率/KM2. 6模具刃口尺寸計算3. 6.1凸模和凹模加工方法凸模和凹模配作加工，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個，然后依此為 基礎(chǔ)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放 大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗01ax -ZmE。同時還能大大簡化設(shè)計模具的繪圖工件。<<yiiiAAiiiiii目前，工廠對單件生產(chǎn)的模具或沖制

32、復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配作加工的方法來設(shè) 計制造。故采用凸模和凹模配作加工。落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基 準(zhǔn)計算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。2. 6.2工作零件刃口尺寸計算落料件尺寸取決于凹模尺寸，落料模先決定凹模尺寸，用減少凸模尺寸來保證沖裁間 隙值。沖孔件尺寸取決于凸模尺寸，沖孔模先決定凸模尺寸，用減小凹模尺寸來保證沖裁 間隙值。根據(jù)沖裁間隙標(biāo)準(zhǔn)化分類及實用間隙值，采用中等間隙，因殘余應(yīng)力小，能減少 變形破裂現(xiàn)象，設(shè)凸凹模分別按IT6和IT7級加工制造。表27工作零件刃口尺寸計算Tape2-l W

33、orking parts of the blade size calculation工序 分'類尺寸尺寸 轉(zhuǎn)換計算公式及結(jié)果備注切口R2R2/dp =(4un += (2 + 0.75 X 0.1)兀=2.08 幻24 =+ZG? = (2.08+0.246)產(chǎn)=2.33產(chǎn)查表2-203得沖A23.56；”1dp =(4而=(23.56+0.75x0.21)?0 s =23.72%?%=也=(23.72 + 0.246)廿必=23.97gR25.56”，/ =(4而 + 必4 =(25.56+0.75x0.21)力=25.72曝"d=（dp+ZnG/ K25.72 + 0.2

34、46）/25 =25.97g裁雙面間隙： 77max 一,4 min -' 沖裁件精度IT11-IT13 級之 間，取磨損系數(shù) %=,查表2-23得 到以和3校核 滿 足 ： 5rf + 5P - Zm« _ Zmn o :式中：“max，'/min : 1中 件公稱尺寸；:沖件公差；落料552°A =（% - 必）2=。2 -0.75x 0.3）產(chǎn)=51.78產(chǎn) 耳=（。4 -工刖）%, =（ -）2）.02=51.5310234& =（。皿一必）/ =（34-0.75x0.25）/3 =33.8132, =（2 -4力工=（-）力2=33.56：

35、。2R6& =（0max 一入公）0 "="-X ） ,8 = 5.91°24=（。/-04=（-）%=5.66%R2也D（i =（0max -入4）。d = （2 - X ） 002 = 93丁92，=（aZn“n4=（-）二=1.68,2沖孔8中8產(chǎn)dp= 4n + 必） =（ 8+ X ） "8.1%4/=q+Zmm）=（+）產(chǎn)=8.36 產(chǎn)4中4kdp= 3min +必 =（4+X ） "002 = 4.0哈 024=q+Zw)>=( +)產(chǎn)=4.34 產(chǎn)Dp, &：落料 凸、凹模刃口尺 寸；?4，,：沖孔凸、 凹

36、模刃口尺寸； 2min：最小沖裁 間隙；大：磨損系數(shù)，與 沖件精度有關(guān)；3、：凸、凹 模制造公差；66”4=Smm=(6 + 0.75x0.12) =6.09 =(4, +Zmm)和=(6.09 + 0.246渭02 =6.34253.1694 =©. + m)1, =(53.16+0.75 x 0.3)；:0 s =53.3902由=(+乙皿熄=(53.39 + 0.246)產(chǎn)=53.64 /切舌44泮24，=(4加+必)%=(4+X):g=4.09：m4/=(+Znun)0=( +)產(chǎn)=4.34產(chǎn)210=3四+必）%=（2+X）:。2=208:。22.8丁% =3 +必)1 =(

37、2.8 + 0.75x0.1)%2 =2.8820 m4 =(4+ZG =(2.88 + 0.246)產(chǎn) s =33產(chǎn)3模具零件的設(shè)計、選用及必要的計算3. 1成形零件3. L1沖孔凹模跟據(jù)所加工零件的形狀特征，保證零件三孔的中心位于同一條基準(zhǔn)線上，達(dá)到并符合 零件的技術(shù)要求，且工藝符合程度高，簡化模具結(jié)構(gòu)，決定采用整體式三孔凹模。這樣既 保證了三孔的尺寸精度，又簡化了模具結(jié)構(gòu)，提高了模具強(qiáng)度。由表2-21網(wǎng)，凹模孔口型 式選序號1,刃口直筒h=6nun。分析工件可知該件沖裁時得采用階梯沖裁，它是指在多凸模的沖裁中，將凸模做成不同高 度，呈階梯狀布置，使各凸模沖裁力的最大值不在同一個時刻出現(xiàn)，

38、從而降低沖栽力，各 凸模高度的相差量H與板料厚度有關(guān)。對于薄料H=t(t<3)。采用查表法，據(jù)b=8mm,查表2-22得：沖中心孔凹模厚度為H=25mni,故沖凸緣孔凹模的厚度"'=35min,模具結(jié)構(gòu)如圖3T所示：圖3-1 沖孔凸模Punch die3. 1.2落料凹模結(jié)構(gòu)形式刃壁帶有斜度，沖件不易滯留在刃孔內(nèi)，因而減輕對刃壁的磨損，一次刃磨量較少。 雖然由于刃壁與漏料孔用臺肩過渡，導(dǎo)致凹模工作部分強(qiáng)度較差，但因制件形狀簡單，材 料較薄，這種凹模結(jié)構(gòu)可以使用。4. 1. 3沖孔凸模沖中心孔及凸緣孔凸模均采用臺階式，用固定板固定，中間臺階與凸模固定板采用過 渡配合(H7

39、/m6)M。在此雖存在沖小孔凸模(沖孔直徑只有4nlm),但因采用整體式彈壓卸 料板，卸料板能起到凸模導(dǎo)向及保護(hù)作用(凸模與卸料板間隙配合H7/h6),且凸模實際作 用長度只有3 nm1,比徑向尺寸小，所以其強(qiáng)度能保證。材料選用W6Mo5Cr4V2模具鋼，是鋁 鋁系高速鋼，碳化物細(xì)小均勻，韌性高，熱塑性好。熱處理工藝及參數(shù)為：淬火上限溫度 11181200。560580同火3次，硬度可達(dá)到6064HRC。根據(jù)所加工零件的形狀特征，采用標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模，由多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計可知級進(jìn) 模凸模的形式與一般模具相似。但由于在多工位級進(jìn)模中凸模數(shù)量較多，再加上導(dǎo)正銷等 零件的安裝需要占據(jù)位置，使得凸模的安

40、裝空間受到一定限制，由此在選擇安裝固定方法 上要特別注意，以便于裝配與調(diào)整。在同一副模具中還應(yīng)力求固定方法一致。最后確定選 擇軸臺式凸模，并采用壓入法將其固定在凸模固定板上。沖中心孔凸模：4 = "1+也+”3 + = 20 + 30+18.2 + 12.8 = 81(3-1)沖凸緣孔凸模：L,+ 丫 = 20+30 + 18.2 + 2.8 = 71式中：沖中心孔凸模的長度(mm)；右：沖凸緣孔凸模的長度(mm)；%：凸模固定板的厚度(mm);H2：彈性物質(zhì)在最低工作位置的高度(nun)；H3：卸料板的厚度(mm);Y ：自由尺寸(mm)；故沖中心孔凸模和沖凸緣孔凸模的具體結(jié)構(gòu)如圖

41、3-2和3-3所示:05J1 0.023(pl5+0Jl2圖3-2沖中心孔凸模Blunt center of the punch holes（|）12圖3-3沖凸緣孔凸模Blunt flange hole punch die3. L 4沖孔凸模強(qiáng)度計算對于圓形凸模，凸模最小直徑應(yīng)滿足:min(3-2)=4.09之包=型工1.94a , 1600式中："min ：凸模最小直徑（mm）；/：材料厚度（mm）;t：材料抗剪強(qiáng)度（Mpa ）； a ,：凸模材料的許用應(yīng)力（Mpa ）；易知沖孔凸模滿足強(qiáng)度要求。3. 1. 5切舌凸模分析所加工零件的形狀特征，切舌凸模同樣采用臺階式，用同定板同定

42、，中間臺階與 凸模同定板同樣采用過渡配合(H7/m6),工作部分與卸料版間隙配合(H7/h6)。切舌過程 中還必須防止凸模轉(zhuǎn)動，在裝配過程中配止動銷，材料及熱處理工藝同沖孔凸模。查表2T0 及表2 TlM得切舌凸模應(yīng)滿足：斜角高度H=2t=4mm,斜角度數(shù)<p<5°,平均沖載力為平刃的 3040%,其中t=2mm為料厚。最后確定選擇臺階式切舌凸模，切舌凸模的長度：Z5=/7,+H2+H3+/ + y = 20 + 30 + 28.2+2 + 5.8 = 86最后確定切舌凸模如下圖3-5所示：圖3-5切舌凸模Punch die cutting tongue3. 1. 6切舌

43、凸模護(hù)套考慮到切舌凸模在沖裁過程中伸出卸料板達(dá)18mm,并且其最小部位徑向尺寸小于4mm, 故增加凸模護(hù)套，起凸模導(dǎo)向及保護(hù)作用，并作為壓料裝置。材料選用Crl2MoV,熱處理 硬度5862HRC,最終切舌凸模護(hù)套如圖3-6所示：圖3-6切舌模護(hù)套Cover of lancing die3. 1. 7切舌凹模切口的尺寸計算切舌凹模除了起到切舌凹模的作用外，還同時起到頂件塊的作用，其與下面的卸料螺 釘及彈性元件配合組成彈頂器，切舌凹模的切口尺寸較為重要。根據(jù)切舌部分切舌前后零 件體積不變原理，設(shè)切舌后舌部厚度為6,則：切舌前切舌部分的體積:(3-3)匕=abh = 4x2x2 = 16切舌后切舌

44、部分的體積：V, =8 = 5x4x8 = 208(3-4)由切舌部分切舌前后零件體積不變原理可知：匕=匕=206 = 16解得切舌后舌部厚度為5 = 0.8，所以切舌凹模的凹模尺寸寬度基本尺寸4應(yīng)為：% =a + b = 2 + 0.8 = 2.8?，凹模尺寸長度基本尺寸，故切舌凹模的實際尺寸由表 已知。3. 1. 8拉深凸、凹模尺寸計算由表3-25，有壓邊圈拉深單邊間隙，查得：Z/2 = / = 2"，又由表3-29圓筒形拉深件凸模和凹模制造公差，查得:如=0.11, 6凸=0.07,制件要求內(nèi)形尺寸，故采用：，凸二(3+0-4A)q =(26.4+0.4 x。?何=26.51)

45、“( 3-5)4產(chǎn)(3 +0.4A+Z)+5"1 =(26.4+0.4 x O.2+4)40" = 30.5"(3-6)式中：/凸、/凹：凸模和凹模尺寸(mm);/min：工件最小極限尺寸(mm)；A:拉深件公差(mm)；Z：凸模和凹模間的間隙(mm);如、6凸:凹模和凸模制造公差(mm)；3. 1. 9拉深凸、凹模圓角半徑的確定凸模圓角半徑計算：因為該工件拉深部分是一次成形，故彳產(chǎn)r=2"明 凹模圓角半徑 計算：a=O.8j(0-d)f = 0.87(47.16-26)x2 = 5.20(3-7)故凹模圓角半徑胴=5mm o式中：D：毛坯直徑(mm)；

46、d：拉深件直徑(mm)；t ：料厚(mm);3. 1. 10拉深凸模根據(jù)零件拉深特點和情況網(wǎng)，為了防止拉深件被凹模內(nèi)壓縮空氣頂癟及拉深件與凸模 之間發(fā)生真空現(xiàn)象而緊箍在凸模上，應(yīng)在凹模、凸模上設(shè)計通氣孔，以使拉深后工件容易 從凸模上取下，否則，工件與凸模間形成真空，增加卸件困難，造成工件底部不平，查表 4-42確定圓形拉深凸模工件表面上通氣孔尺寸，出氣孔直徑d=5nun,拉深凸模的長度：4="I + % + “3 + 丫 = 20 + 30+18.2 +10 = 78.2/wh確定拉深凸模如圖3-7所示:圖3-7拉深凸模Deep drawing the punch3. 2卸料板和墊板

47、的確定3. 2. 1卸料板整套模具采用整體式彈壓卸料板，兼起卸料、壓邊、保護(hù)凸模和導(dǎo)向作用。卸料板無導(dǎo)向部位單邊問隙取3，導(dǎo)向部位（沖兩凸緣孔凸模與切舌凸模）按H7/h6配合加工。此次 設(shè)汁卸料板選用CrbV冷作模具鋼，熱處理硬度5862HRC ,深冷處理以減小變形，與凸 模相配合的形孔及銷孔均采用慢走絲線切割加工，最后確定卸料板如圖13所示：圖3-8卸料板Stripper plate3. 2. 2墊板墊板可以起到將凸模承受的壓力均布到模座上，避免凸模直接和模座接觸，從而避免 壓強(qiáng)過高而壓塌模面。墊板的作用是直接承受和分散凸模傳遞的壓力，以降低模座所承受 的單位壓力，保護(hù)模座不被凸模斷面壓陷。

48、而是否采用墊板，視模座所受的壓力是否超過 模座材料的許用應(yīng)力司而定，當(dāng)壓應(yīng)力超過可，則用墊板，反之，可以不用墊板。外形尺寸和凸模固定板一致，厚度與外形尺寸有關(guān)，取長度為315mm,寬度為125mm,由表2-40網(wǎng) 選用墊板的厚度為6mm o3. 3模架的選用上、下模座中間聯(lián)接導(dǎo)向裝置的總體稱為模架，選用對角布置式標(biāo)準(zhǔn)模架，其受力較 平衡，操作維護(hù)較為方便，凹模最大外形尺寸為315mmX 125mm,選用GB/中的滑動導(dǎo)向?qū)?角導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。模具的閉合高度h=190-230nlm,上模座GB/為315mm義125mmX45nlin,下模 座GB/為315mnX 125mmX55nlin,導(dǎo)柱GB

49、/的基本尺寸為25nlmX 180mm和28mmX 180mm,導(dǎo)套GB/的基本尺寸為 25mm X 95mm X 38nlm 和 28mm X 95mm X 38mm 03. 3. 1上模座查標(biāo)準(zhǔn)GB/,上模座選用對角導(dǎo)柱模架一件，材料為HT200,如圖3-9所示。標(biāo)記：上模座315X125X45 GB/其主要參數(shù)（mm）：L=315B = 125用=130H=45 L, =3255 = 370S, =180 R = 450 = 45圖3-9上模座On mould seat3. 3. 2下模座查標(biāo)準(zhǔn)GB/,下模座選用對角導(dǎo)柱模架一件，材料為HT200,如圖3To所示。標(biāo)記：上模座315X 1

50、25X55 GB/其主要參數(shù)（mm）:L 二 315B = 125=130£=190H = 5571=325 乙=405 S = 370=180/? = 45 = 25mi圖3-10下模座Next mould seat該模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精 度為H7/h6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對滑動，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。材 料為20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58-62HRC。3. 3. 3導(dǎo)柱查標(biāo)準(zhǔn)GB/,導(dǎo)柱選用A型導(dǎo)柱兩條。標(biāo)記：導(dǎo)柱A25h6X200 GB/和導(dǎo)柱A28h6X200 GB/其基本參數(shù)（mm）:4=254=

51、28 L = 2003. 3. 4導(dǎo)套查標(biāo)準(zhǔn)GB/,導(dǎo)套選用A型導(dǎo)套兩件。標(biāo)記：導(dǎo)套A25H7X90X38 GB/和導(dǎo)套A28H7X90X42 GB/ 其基本參數(shù)（mm）:4 = 250 = 38L = 90H=40b = 3a = 4 = 28£) = 42L = 90”=40b = 3a = 3. 4壓力機(jī)的校核3. 4. 1閉合高度的校核前面所選壓力機(jī)的最大閉合高度”皿為360mm,閉合高度的調(diào)節(jié)量為90mm,所以最小 閉合高度為：“mm =360-90 = 270?？根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計模具的閉合高度為：H =210而模具的閉合高度必須與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于壓力機(jī)

52、最大和最小閉合高 度之間，一般可按如下關(guān)系式確定：“mL53/n+10(3-8)360-5>210>270+10所以模具在安裝時需加上厚度為80mm的墊板才能滿足之"之"mm+10的要求。3. 4. 2工作臺面尺寸的校核所選壓力機(jī)的工作臺尺寸為：左右：710 mm前后：480mm而模具的外形尺寸為：左右：454 mm前后：264mm根據(jù)工作臺尺寸一般應(yīng)大于模具底座5070mm,故工作臺面尺寸滿足。3. 5其他標(biāo)準(zhǔn)零件的選用3. 5. 1模柄查標(biāo)準(zhǔn)J/,模柄選用壓入式模柄，材料為Q235的B型壓入式模柄一件，如圖3-11所示。標(biāo)記：模柄B50X105 J/其具體參

53、數(shù)為(nun)：= 504=52 d2 = 60£ = 105=45&=84=54=154=83. 5. 2卸料零件彈性卸料板常用于較薄較軟的板材，卸料力需求不大的場合，它具有壓料作用，所以 采用整體式彈壓卸料板，該彈性卸料板不但能承擔(dān)模具的卸料工作，而且還可以對放置在 模具內(nèi)的條料起壓平和壓住的作用，保證平整和防止位置移動，此外還兼起防止沖裁時材 料的變形等作用。同時由于與凸模的良好配合，加上沖切時凸模伸出長度小，對凸模有較 好的保護(hù)作用。(1)彈性元件由于制件材料較薄，較軟，工件厚度為2mm,卸料力不大為保證沖裁件表面的平 整采用彈性卸料板卸料。根據(jù)卸料力的大小和卸料板寬

54、度B>200,取卸料板厚度為 18mm191,根據(jù)模座周界大小取卸料橡膠尺寸為300mm X110mmX48mm0此級進(jìn)模中的彈性元件采用的是聚氨酯橡膠塊。橡膠塊的壓縮量一般不能超過橡 膠自由高度的30樂否則橡膠會過早地失去彈性。橡膠塊的可壓縮量為4 =xO.3 = 48x0.3 = 14.4?？*1壓縮卸料板的工作行程為/?=/ +1 = 2+1=3/77/77h < % ,所以選橡膠塊滿足使用要求。(2)卸料螺釘查標(biāo)準(zhǔn)JB/T ,選取卸料螺釘四件，選用M10X70的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘，見圖。標(biāo)記：圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘M10X70 JB/T3. 5. 3定位零件(1)導(dǎo)料板導(dǎo)料

55、板一般設(shè)在條料兩側(cè)，此時用于彈壓卸料板結(jié)構(gòu)中，查得表4-22可知，側(cè)料板高度取H二，具體結(jié)構(gòu)如圖3T2所示。川-U圖3-12導(dǎo)料板Guide stripper plate（2）導(dǎo)料銷導(dǎo)料銷一般設(shè)2個，位于條料的兩側(cè)，導(dǎo)料銷結(jié)構(gòu)形式參照圓柱頭擋料銷。查標(biāo)準(zhǔn)JB/T ,選取直徑為d=8mni的A型固定擋料銷作為導(dǎo)料銷，這種零件結(jié)構(gòu)簡單, 使用方便，對模具強(qiáng)度削弱小，如圖3T3所示。標(biāo)記：固定擋料銷A8 JB/T其具體參數(shù)為（mm）：4=84=4 h = 2L = 10©3-13導(dǎo)料銷Guide material pin （3）上、下模座銷釘?shù)倪x取由凹模固定板315X125選用中10的圓柱銷釘，根據(jù)模具的實際情況，上模座選兩 顆10X60的圓柱銷釘定位，下模座選用兩顆10X70的圓柱銷釘定位。參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置。標(biāo)記：銷中10x60