沖壓模設計說明書材料成型及其控制專業(yè)

1、課 程 設 計 說 明 書題目：沖孔落料模具設計 姓 名： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： 2 0 1 5 年 1 月 12 日專 業(yè) 課 程 設 計 任 務 書材料成型及控制工程（模具方向）設計題目： 沖孔落料模 設計任務：設計一簡單沖壓零件，并根據該零件設計一副沖壓模具。制件年產量：50萬件完成的任務：1. 沖壓工藝過程卡一份；2. 產品零件圖一份；3. 沖壓模具裝配及模具成形零件工程圖各一份；4. 設計說明書一份。時間安排：1. 借資料、產品的結構設計及繪制零件圖；（1.5天）2. 確定零件沖壓工藝方案，填寫沖壓工藝過程卡；（1天）3. 零件工藝性分析及沖壓工藝方案的確定；毛坯排樣方案設

2、計及材料利用率計算；沖裁力及壓力中心計算；選擇壓力設備；模具總體結構設計，包括送料方式、卸料和出件方式、凹模板外形尺寸的計算、其它模板尺寸的確定和模架的選擇；凸、凹模零件設計，包括刃口尺寸計算、凸模結構及凹模型腔結構設計；卸料和頂件裝置設計；模具結構三維設計。（4天）4. 繪制模具結構裝配圖、模具成型零件工程圖；（2.5天）5. 編寫設計說明書；（2天）6. 答辯。（1天）參考書目：1翁其金.沖壓工藝及沖模設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2004 2黃毅宏.模具制造工藝M.北京：機械工業(yè)出版社，20043王新華.沖模結構圖冊M.北京：機械工業(yè)出版社，20044陳錫棟.實用模具設計簡明手冊M.北京

3、：機械工業(yè)出版社，20015鄭家賢.沖壓工藝與模具設計實用技術M.北京：機械工業(yè)出版社，20056楊玉英.實用沖壓工藝模具設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2005 目錄引言.11 沖壓件工藝性分析.22 沖壓件工藝方案的分析與確定.42.1 排樣和搭邊的設計.42.2 沖壓力計算和初選壓力機.52.3 壓力中心的計算.62.4 計算凸凹模刃口尺寸.72.4.1 落料刃口尺寸計算.92.4.2 沖孔刃口尺寸計算.112.4.3 凹模孔心距尺寸.123 沖裁模主要零部件的結構與設計.133.1 凹模的設計.133.2 卸料裝置和推件裝置的選擇.133.2.1 卸料裝置的選擇.133.2.2 推件

4、裝置的選擇.153.3 凸模的設計.153.4 凸凹模的設計.163.5 定位方式的選擇.173.6 擋料銷的選擇.173.7 擋料銷的選擇.173.8 導向裝置設計.183.9 螺釘與銷釘的選擇.184 模架選擇.205 沖壓設備的選擇.216 模具總裝配圖.22結束語.24致謝.25參考文.26引言在現在工業(yè)生產中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鑄造，鍛造，沖壓，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生產行業(yè)中得到廣泛應用。由于采用模具能提高生產效率、節(jié)約材料、降低成本，并且可以保證一定的加工質量要求，所以，汽車，飛機、拖拉機電器、儀表、玩具和日常用品等產品的零部件很多都采用模具加工。隨著工業(yè)科學

5、技術的 ，工業(yè)產品的品種和數量不斷增加，產品的改性換代加快，對產品質量、外觀不斷提出新的要求，對模具質量的要求也越來越高。，如果模具設計及制造水平落后，產品質量低劣，制造周期長，必將影響產品的更新換代，使產品失去競爭能力，阻礙生產和經濟的發(fā)展。因此，模具設計及制造 技術在國民經濟中的地位是顯而易見的。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需的零件的一種壓力加工方法。冷沖壓在工業(yè)生產中應用十分廣泛，其加工效率高，且操作方便，易于實現自動化；沖壓時模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，一般不破壞沖壓件的表面質量，而且壽命比較長，所以沖壓件質量穩(wěn)定，互換

6、性好具有“一模一樣”的特征；可以加工出尺寸范圍比較大、形狀復雜的零件，如小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料冷變形硬化效應，沖壓件強度和剛度均較高；沖壓沒有切屑廢料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的熱設備，也是一種省料的加工方法；沖壓件陳本較低；但是沖壓一般使用的模具具有專用型，有時一個復雜的零件需要數套模具才能加工成型，且模具精度較高，技術要求高，是技術密集型產業(yè)，所以只有在沖壓件生產批量較大杜鋒情況下才能充分的體現從而獲得較好的經濟效益。1 沖壓件工藝性分析 工件名稱： 模具名稱：倒裝式復合模生產批量：大批量(50萬件)工件材料：Q235材料厚度：1mm尺寸精度：零件圖

7、上所有未注公差的尺寸屬于自由尺寸，可按IT12級，零件圖如圖1-1所示，零件尺寸圖如圖1.1。 圖1.1零件圖模具的種類和模具的選用原則：根據制件的生產批量決定模具類型。一般來說，小批量生產時，應力求模具結構簡單、生產周期短、成本低、宜采用單工序模；大批量生產時，模具費用在沖裁件成本中所占比例相對較小，可選用復合?；蚣夁M模。根據制件的尺寸精度要求決定模具類型。復合模的沖壓精度高于級進模，而級進模又高于單工序模。根據制件的形狀大小和復雜程度決定模具類型。一般情況下，對于大型制件，為便于制造模具并簡化模具結構，應采用單工序模；對于小型且形狀復雜的制件，常用復合模或級進模。因此，根據工件的的結構和尺

8、寸選擇倒裝式復合模，結構特點是有一個既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模。且生產效率高，適用于大批量生產，孔邊距大，生產精度要求高的薄制件。2 沖壓件工藝方案的分析與確定2.1 排樣和搭邊的設計沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣方案對材料的利用率、沖件質量、生產率、模具結構與壽命等都有重要影響。因此，選擇搭邊值時應考慮材料的利用率，如：設計合理的排樣方案，選擇合理的板料規(guī)格和合理的裁板法，利用廢料制作小零件。搭邊值如表2.1所示搭邊值表2.1材料厚度t圓形件或圓角r2t矩形件或邊長L50或r0.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.0

9、62.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表得 總沖壓力Fz 總沖壓力是各種沖壓工藝的總和，根據不同的模具結構計算，由于本模具采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模，則： =56.78+0.04556.78+0.0656.78 =62.74KN2.3 壓力中心的計算沖裁力合力的作用點稱為模具的壓力中心，模具的壓力中心應該通過壓力機滑塊的中心線。對于有模柄的沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線，否則會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。因為工件是規(guī)則矩形，故其壓力中心也就

10、是工件的幾何中心。其中心相對坐標為：X0=0 Y0=0 圖2.3壓力中心圖2.4 計算凸凹模刃口尺寸因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩類：（1）按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復雜形狀的沖模。這種加工方法的特點是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡單，不必校核的條件，并且還可以放大基準件的制造公差，使制造容易。表2.4.1初始雙面間隙、材料厚度/08、10、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5極小間隙0.50.04

11、00.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1

12、700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表2.4.1確定初始雙面間隙、 的值：由于材料厚度為1mm，則： 表2.4.2規(guī)則形狀凸、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差1818303080 0.0200.0200.0250.030120180180160 0.0300.0400.045 80120 0.025 0.0351603601360500500300.0350.0400.0500.0500.0600.070 可以由表2.4.2 確定、

13、的值 孔： =0.020mm =0.020mm倒角R3：=0.020mm =0.020mm尺寸20：=0.020mm =0.025mm尺寸25：=0.020mm =0.025mm尺寸45：=0.020mm =0.030mm表2.4.3磨損系數表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13=0.75工件精度IT14=0.5由公差等級，可查得所需的=0.52.4.1 落料刃口尺寸計算當以凹模為基準件時，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸第一類尺寸。它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式： (2-7) (2-8) 式中 模具基準尺寸() 工件極限尺寸()工件公差() 圖2.4.4凸

14、凹模選公差等級為IT14查公差表將尺寸轉化為 ，45轉化為，R3轉化為由表4.1、4.2、4.3知：=0.140mm =0.100mm =0.020mm =0.025mm =0.030mm x=0.5 +=（0.020+0.025）mm=0.045mm-=（0.140-0.100）mm=0.040mm+=（0.020+0.030）mm=0.050mm-=（0.140-0.100）mm=0.040mm+=（0.020+0.020）mm=0.040mm-=（0.140-0.100）mm=0.040mm 說明所取凸、凹模不能滿足+-的條件，但相差不大，可調整如下： =0.4（）=0.40.040mm

15、=0.016mm =0.6（）=0.60.040mm=0.024mm mm則 則 則 2.4.2 沖孔刃口尺寸計算對于沖小孔轉換為利用公式 (2-9) (2-10) 其中 是工件的公差值 由表4.1、4.2、4.3知=0.140mm =0.100mm =0.020mm =0.020mm x=0.5 校核間隙： +=（0.020+0.020）mm=0.040mm=所以滿足+=的條件，制造公差合適。 則= = mm 2.4.3 凹?？仔木喑叽纾?(2-11) =（250.775）mm3 沖裁模主要零部件的結構與設計3.1 凹模的設計凹模厚度的確定： (3-1) 式中為系數 為凹模刃口的最大尺寸()

16、查表3.2選取系數=0.30表3.1凹模系數條料寬度材料厚度11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30凹模厚度，取15；凹模壁厚；送料方向的凹模長度=45+230=105垂直于送料方向的凹模寬度B=20+230=80取凹模外形尺寸為。式中送料方向的凹模刃壁間最大距離； 垂直于送料方向的凹模刃壁間最大距離；凹模的刃口形式選用直筒式刃口。該凹模的厚度的全部為有效刃口高度，刃壁無斜度，刃磨后刃口尺寸不變，適用于制件或廢料逆沖壓方向推出的沖裁模如復合模、薄料落料模。

17、3.2 卸料裝置和推件裝置的選擇3.2.1 卸料裝置的選擇常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板。前者式剛性結構主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性結構，兼有壓料和卸料兩個作用。其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件。主要用于沖制薄料和要求制件平整的沖模中，因此選取彈壓卸料板。彈壓卸料板與凸模配合間隙值查表的=0.1表3.2.1彈壓卸料板與凸模配合間隙值材料厚度0.50.511單面間隙0.050.10.15在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應高出凸模刃口0.10.3。卸料板的厚度查表3.4。表3.2.2卸料板的厚度材料厚度卸料板寬度 505080 80125hoH0hoH

18、0hoH00.8686108130.81.561081210141.536-10-12-查上表得卸料板厚度1.下卸料采用彈簧作為彈性單元，彈簧的自由高度為：=（3.54） (3-2) 式中彈簧的自由高度（mm）; 工作行程與模具修磨量和調整量（46mm）之和。 =（2.3+6）mm=8.3mm則 =(3.54)8.3mm=29.0533.2mm取=33mm。彈簧的裝配高度為：（0.850.9）=28.529.7mm3.2.2 推件裝置的選擇推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種，一般剛性用的較多，它由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。其工作原理是在沖壓結束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打

19、料桿，撞擊上模內的打桿與推件板，將凹模內的工件推出，其推件力大，工作可靠。此處設計的推件裝置是由壓力機的橫桿通過打桿、打板、推桿傳給推件板。推件板是出件裝置中最重要的零件。根據計算，推桿可用2根圓柱頭螺釘，其規(guī)格M430mm推件板與凹模保證單邊間隙0.1mm，其與凸模配合部分取最小間隙，開階梯孔。這樣沖孔凸模因沖孔尺寸較小，能加強其強度，又起到了導向和護套的作用。結構尺寸詳見零件圖。3.3 凸模的設計凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、與上模板直接固定和采用低溶點合金或環(huán)氧樹脂澆注固定三種，各自的特點的比較如下表。表3.3固定形式的特點比較固定形式固定方法特點凸模固定板固定一般采用H7/m6

20、過渡配合，圓形凸模則采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困難與上模板直接連接采用螺釘，銷釘直接把凸模固定在上模板上適用于大型凸模的固定低熔點合金澆注固定或環(huán)氧樹脂澆注固定使低熔點合金或氧樹脂溶化，像粘結劑一樣固定在凸模上適用于沖裁0.32的板料由于本工件是大批量的生產，且內孔有一定的精度要求，模具采用的是復合模，則從上表的比較中可選低熔點合金澆注固定或環(huán)氧樹脂澆注固定形式固定凸模，。沖孔凸模為圓形，采取臺階式凸模，它的強度剛性較好，裝配修磨方便，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直徑的作用是形式臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出，材料選取,熱處

21、理硬度為5862。其凸模長度計算公式：(3-3) 式中凹模的厚度=15mm凸模固定板厚度 = 材料厚度 1 增加長度，一般選取010凸模的結構形式如圖 3.3圖3.3 凸模3.4 凸凹模的設計凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的結構大到分為整體式和鑲拼式的兩種，鑲拼式結構適合于大，中型和形狀復雜，局部容易損壞的整體凸模式或凹模，而此處所需的凸凹模形狀較簡單，所以選用整體式來加工凸凹模。它的內外圓均為刃口，凸凹模的最小壁厚與模具結構有關：倒裝復合模的沖孔廢料容易積存在凸凹模型孔內，所受脹力大，凸凹模最小壁厚要大些，當材料厚度為t=1mm，由沖壓工藝及模具設計表3-

22、14查得倒裝復合模最小壁厚為2.7mm。其結構如圖3.4圖3.4凸凹模3.5 定位方式的選擇定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置，以保證沖制出合格的零件。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進成為送進導向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進的距離（步距）。3.6 導料銷的選擇 屬于送料導向的定位零件又導料銷，導料板、側壓板等。導料板及側壓板多用于級進模和單工序模中。導料銷則多用于復合模和單工序模中。因此選導料銷做為導向且位于條料的同側，一般設2個，從前向后送料時導料銷裝在左側（固定式），為標準件。3.7 擋料銷的

23、選擇屬于送料定距的定位零件有擋料銷、導正銷、側刃等，導正銷及側刃多用于級進模和單工序模中。擋料銷則多用于復合模和單工序模中。選取擋料銷做定距定位零件。在模具閉合后不許擋料銷的頂端高出材料因選取固定式擋料銷。其擋料銷的高度h查表得h=3，固定擋料銷釣形A10表3.7擋料銷高度0.3232343.8 導向裝置設計為保證模具沖壓時上下模之間有一定的精確關系，必須設計導向裝置，在此副模具中，因為要保證落料與拉深的準確位置關系，因此，采用導柱與導套進行導向。導柱導套滑動導向模架將導柱與導套制成小間隙配合，為H6/h5時稱為一級模架，為H7/h6時為二級模架。導柱導套滾導向模架在導柱與導套這間加多排鋼珠，

24、組成滾動導向裝置。 由于導柱與導套是標準件，只需購買即可。具體規(guī)格由冷沖壓設計指導書可選?。簩е篸/mmL/mm=25mm170mm導套：d/mmL/mmD/mm=28mm85mm38mm其中，導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過度配合，其裝配關系見裝配圖。3.9 螺釘與銷釘的選擇查冷沖壓模具設計指導書表（8-30）與表（8-34）本模具采用內六角圓柱頭螺釘，選擇螺釘型號為M6得圓柱的長度為L=40mm，直徑d=6mm,c=1.2mm圓柱銷的材料為35鋼，熱處理硬度28-38HRC上模采用 M680mm 凸凹模與其固定板采用 M650mm下模座與卸料板相連采用 M640mm 根據壓

25、力機的選擇及一些基本情況，我選用后側導柱模架，再根據凹模圍界直徑等于160及查沖壓手冊（GB2856-11-81)得出有關模架的一系列數據及相應結構。4 模架選擇 模架由上、下模座和導向零件組成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置由導柱、導套的導向來實現。 模架選用適用中等精度，中、小尺寸壓件的對角導柱模架，導柱安裝在模具中心對稱的對角線上，上模座在導柱上滑動平穩(wěn)，常用于橫向送料（從右向左送料）的級進模，操作方便。上模座：L/mmB/mmH/mm=200m100mm35mm下模座：

26、L/mmB/mmH/mm=200mm100mm40mm導柱導套的配合精度，可以根據沖裁模精度、模具壽命、間隙大小來選擇。導柱：d/mmL/mm=25mm170mm導套：d/mmL/mmD/mm=25mm85mm33mm墊板厚度取：10mm凸模固定板厚度?。?5mm限位板厚度為：10mm凹模的厚度為：15mm凸凹模的厚度為：60mm凸凹模固定板厚度?。?0mm卸料板厚度?。?0mm模具的閉合高度：H模=（35+40+10+15+10+15+60+1)-3=183mm 凸模沖裁后進入凹模的深度為3mm。5 沖壓設備的選擇為使壓力機能安全工作，取： （1.6 1.8） (5-1)= 1.7 62.7

27、4 kN = 106.66(kN)故選J23-16的開式可傾壓力機,同時可選出相應的模柄孔，并根據模架選擇工作臺的尺寸。其主要技術參數為：公稱壓力：160 kN滑塊行程：55 mm滑塊行程次數：120 次/min最大封閉高度：220 mm連桿調節(jié)長度：45 mm工作臺尺寸（前后mm左右mm） ：300 mm 450 mm墊板尺寸（厚度mm孔徑mm）: 40 mm80 mm模柄孔尺寸：40 mm 60 mm工作臺板厚度：35 mm最大傾斜角度：35機床外形尺寸:前后:900 mm ,左右:665mm ,高度:1658 mm機床總質量:576 6 模具的總裝圖主視圖 俯視圖左視圖結論本次課程設計的主要任務是倒裝沖壓模具的設計以實現自動化提高產量。在設計過程中，運用了Word、CAD和Pro/e 等軟件進行編輯排