連接片沖壓課程設計

1、材料工程系模具設計與制造專業(yè)沖壓模具設計與制造實訓說明書想要圖紙聯(lián)系：扣扣202077731 姓 名： 班 級： 學 號： 指導教師: 日 期： 題 目：沖壓模具設計與制造實訓任務 內 容： （1）設計題目：連接片落料沖孔復合模 （2）模具基本類型與工作部分零件尺寸計算 （3）模具整體結構說明設計和繪制裝配圖 （4）模具主要零件圖的繪制及標注 （5）課程設計的校核、修改 （6）打印裝訂原始資料如圖所示零件：生產批量：12萬件 材料：T10A 厚度：1mm2014年 11月目錄1前言-42 設計任務書-53沖裁工藝分析-64確定沖壓工藝方案-75沖裁工藝計算-86沖裁零部件的設計-137選定設備

2、-228結論-23連接板沖壓模具設計摘 要： 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國模具制造屬于專用設備制造業(yè)。本設計是連接板沖孔、落料復合模設計，沖模的結構性能直接反映了沖壓技術水平的高低。選用材料時應考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精度，生產批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應用十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大，壓力機不相匹配等問題。本文就以連接板沖孔、落料復合模設計主要介紹了沖壓模具設計的全過程： 1經工藝分析工藝計算，間隙值的選

3、擇，確定了該設計工藝流程及沖模結構形式。 2同時對所設計的模具分別進行了分析說明， 3對壓力機做出了合理的選擇， 4整個過程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和用UG繪制模具的三維圖。 關鍵字：沖壓模；復合模；連接片；沖壓工藝。1 前言冷沖壓技術從最初的作坊式生產到現(xiàn)在的專業(yè)化模具工業(yè)生產，從無到有發(fā)展迅速。而我國模具工業(yè)在近20年來發(fā)展更是迅速，模具及模具加工設備市場需求潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產品的品種、數(shù)量越來越多，對產品質量和外觀的要求，更是日趨精美、華麗。所以改革開放20多年以來，我國已成為使用各類模具的大國，其中，汽車、摩托車與家電產品生產用的各類模具的

4、年需求量已占全國模具總量的60%以上。但是，我國模具生產能力和水平，與國外相比則差距頗大，造成20世紀90年代模具進口量占全國模具銷售總額的1/3以上，達6億10億美元。改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件

5、。導柱式沖裁模的導向比導板模的準確可靠,并能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長，而且在沖床上安裝使用方便，因此導柱式沖裁模是應用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產。尤其是在我國加入WTO之后，在全球化經濟競爭的市場的環(huán)境下，為生產符合“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”等要求服務的模具產品，研究、開發(fā)、改進模具生產設備與模具設計方式更具有深遠的現(xiàn)實意義和緊迫性。本設計說明書是根據(jù)冷沖壓工藝及模具設計、冷沖壓模具設計指導、沖模設計手冊、中國模具設計大典編寫的。設計了一副簡單的復合模，該工藝過程中利用了沖孔和落料等工藝方法。由于缺乏經驗、知識有限、時間倉促，該說明書中

6、難免出現(xiàn)一些不足之處，請老師和同學們多多指教，謝謝大家的支持！本說明書由湖南生物機電職業(yè)技術學院模具設計與制作專業(yè)07級355班謝意偉主編，劉真摯、張軍老師審核。在編寫的過程中得到了劉真摯、張軍、張秀玲等老師指導和幫助，同時還得到了同學們的提示，特在此表示衷心的感謝！由于水平有限，缺點錯誤再所難免，歡迎大家指正！2 設計任務書2.1設計題目零件名稱：連接板生產批量：12萬件材料及厚度：10，1mm零件圖形：2.2設計要求1、繪制模具總裝圖2、繪制全部自制零件的工程圖3、編制典型零件的加工工藝規(guī)程3 沖裁工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條

7、件下，能以最簡單最經濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結構，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實應性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進行工藝分析。3.1 幾何形狀該沖裁件外形簡單，形狀規(guī)則，且成幾何中心對稱。3.2 最小孔距、孔邊距經計算零件的孔邊距為5.75mm大于最小孔邊距1.5t=1.5x1=1.5mm、孔距為40mm明顯足夠，所以零件適合沖裁。3.3 沖孔最小尺寸查表3-8沖孔最小尺寸為1.3t=1.3x1=1.3小于8.5，即得此孔能夠沖出。3.4 沖裁

8、件的精度和斷面粗糙度由于零件內外形尺寸均未注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸公差，經查公差表得各尺寸公差分別為：零件外形尺寸：20 14零件內形尺寸：8.53.5 材料10鋼屬于碳素鋼，查附表1可知其屈強比較小，延伸率較高，具有良好的沖壓性能。結論：此零件適合沖裁4 確定沖壓工藝方案確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應在不同的工藝分析進行全面的分析與研究，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。4.1 方案種類該零件包括沖孔，落料兩個基本工序，可以采用以下三種方案：(1)先落料再沖孔 采用單工序模生產(2)

9、落料沖孔復合沖壓 采用復合模生產(3)沖孔落料連續(xù)沖壓 采用級進模生產4.2 方案的比較與分析方案(1)模具結構簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，且生產效率較低，難以滿足零件大批量生產的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，進入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質量大打折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產需要。故而不選此方案。由于零件結構簡單對稱，為提高生產效率，主要可以應用以下兩種方案即采用復合沖壓或級進沖壓，又由于級進沖壓模具結構相對復合沖壓模具結構較大，且較為復雜些，為了便于工藝加工及節(jié)省昂貴的模具材料，本模具采用復合沖裁方式進行生產，且結構緊湊，零件精度高。 4.3

10、 方案的確定由零件尺寸可知，查表3-28得最小壁厚為2.75.75mm即凸凹模壁厚大于允許的最小壁厚，所以為便于操作完全可以采用復合模結構。復合模有兩種結構形式，正裝式復合模和倒裝式復合模?？紤]到工件成形后，如何脫模方便。正裝式復合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒裝式復合模成形后工件留在上模，只須在上模裝一推出裝置，借助模具的合復力就可以輕松的將工件給卸下來?？紤]到工件成形后，如何脫模方便，故采用倒裝式復合模，因該制件較薄，為保證制件平整，采用彈壓卸料裝置。它還可以對沖孔小凸模起導向作用和保護作用，和定位釘定位方式。5 沖裁工藝計算5.1 排樣及裁板方式確定在沖壓生產中，節(jié)

11、約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。5.1.1 排樣排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經濟利用），與沖件的外形有很大關系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。零件外形近似矩形，輪廓尺寸為60x20，根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到；但能采用有廢料和少廢料的排樣方法?？紤]到操作方便并為了保證零件精度，排樣方式采用直排有廢料排樣。排樣時，沖件之間以及沖件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。

12、它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：件的尺寸和形狀。材料的硬度和厚度。排樣的形式（直排、斜排、對排等）。條料的送料方法（是否有側壓板）。擋料裝置的形式（包括擋料銷、導料銷和定距側刃等的形式）。搭邊值一般是由經驗再經過簡單計算確定的。查表3-13得搭邊參考值為：沿邊a=1.8工件間a1=1.5由式3-12送料步距S=20+ a1即得S=20+1.5=21.5mm又因為本模具采用無側壓裝置，查表3-14得條料寬度公式B=（Dmax+2a+Z）即得B=（60+2x1.8+0.5）=64.2式中Z導料與最寬條料之間的間隙，其值由表3-1

13、6查得條料寬度偏差，其值由表3-15查得條料排樣圖如下圖所示5.1.2 裁板方式與利用率的計算當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結構形式，并影響沖裁件的質量。根據(jù)不產品的結構和工藝性能，本副模具頂板式順出件結構。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對平面度的要求，有能保證安全生產。查附表3 選用的板料規(guī)格為600x1200x1mm(1)橫裁：根據(jù)板料的規(guī)格及零件的尺寸，剪切條料尺寸為64.2x600,一板料可裁條料為18條，每條

14、可沖零件的個數(shù)為26個，即一塊板料可沖裁總的零件個數(shù)為18x26=468個根據(jù)式3-10一塊板料的利用率為：=n x100%=468 x100%=53%式中A0一個制件的有效面積A 一塊板料的面積n 一塊板料秘沖制件的總個數(shù)(2)縱裁：剪切條料尺寸為64.2x1200,一塊板料可裁條料共9條，每條可沖零件的個數(shù)為54個，即一塊板料可沖裁總的零件個數(shù)為54x9=486個。根據(jù)式3-10一塊板料的利用率為：=n x100%=486 x100%=55%式中A0一個制件的有效面積A 一塊板料的面積n 一塊板料秘沖制件的總個數(shù)經計算得到的橫裁與縱裁的材料利用率，相比較確定裁板方式為縱裁5.2 沖壓力計算

15、5.2.1.力的計算計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計算：F=A式3-1式中，A為剪切斷面面積，為板料的抗剪強度?？紤]到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，并取抗剪強度為抗拉強度b的0.8倍，于是在生產中沖裁力便可按下式計算：F=LT式3-2式中 L沖裁輪廓的總長度(mm);t板料厚度(mm);板料的抗拉強度(MPa)。經查的取=3005.2.2 計算工序沖壓力由于影響卸料力、推加力和頂件力的因素很多，根本無法準確計算。在生產中均采用下列經驗公式計算：查附表1取材料的抗拉強度=270Mp

16、a落料力Fl=KLt式3-10Fl=1.3x146.04x1x270=51.3KN沖孔力Fk=KLt式3-10Fk=1.3x2x8.5x1x270=18.7KN卸料力Fx =K xFl式3-15 Fx=0.045x51.3=2.3KN推件力Ft=nKtFk式3-16Ft=6x0.055x18.7=6.2KN式中L沖裁時材料發(fā)生剪切變形處的周長K安全系數(shù)，K=1.3K x、Kt分別為卸料力、推件力系數(shù)，查表3-18 n同時卡在凹模內的廢料個數(shù)，n=（h為凹模洞口深度，t為料厚）n=6 查表3-27在此取h=6Fz=Fl+Fk+Fx+Ft=51.3+18.7+2.3+6.2=78.5KN5.3 初

17、步預選壓力機根據(jù)以上所計算得到的總沖壓力，查附表5初選型號為JB23-25的壓力機。5.4 確定壓力中心因為此圖形為對稱圖形,固它的壓力中心即重心就是此圖形的 對稱中心5.5 彈性元件選擇計算根據(jù)已知沖裁板厚t=1mm，沖裁力卸料力F=2.3KN1).初選彈簧數(shù)目為6個，每個彈簧應提供預壓力即為： F0 式3-37 F0=384N2).初選彈簧規(guī)格為：25mmX4.5mmX50mm查表得， 其具體參數(shù)如下：D2=25mm,d=4.5mmt=7.85mm,F2=786N, H0 =16.5mm,H0=50mm,n=5.53).計算彈簧預壓縮量H0H0= （）F0 式3-38=（）x384=8mm

18、4).校核H=H0+H'+H" 式3-39=8+2+5=15mm由于16.515，即H2H 式3-38所以所選彈簧合適。式中F0彈簧的預壓力Fx卸料力n彈簧根數(shù) H2彈簧最大許可壓縮量H彈簧實際總壓縮量 H0彈簧預壓縮量H'卸料板的工作行程，一般取H'=t+1,t為料厚，這里取H'=2H"凸模刃磨余量，可取510mm5.6 工作零件刃口尺寸計算刃口工藝分析：結合模具及工件的形狀特點，此模具制造宜采用配作法，落料時，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按要求配作；沖孔時，則只需計算凸模的刃口尺寸及

19、制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實際尺寸按要求配作；只是需要在配作時保證最小雙面合理間隙值查表3-33 Zmin=0.100mm(參考文獻1)凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結合完成。1).沖孔凸模沖孔8.5由式3-9dT=(d+x) =(8.5+0.5x0.36) =8.68相應凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證Zmin=0.100mm式中x系數(shù)，在0.51之間，查表3-5得x=0.5沖裁零件制造公差T凸模的制造公差，在此取T=Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm2).落料凹模由式3-8DA=（Dmax- x）+落外形20DA=（20-0.5x0.52）=19

20、.74落外形14DA=（14-0.5x0.43）相應凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證間隙Zmin=0.100mm式中x系數(shù)，在0.51之間，查表3-5得x=0.5沖裁零件制造公差A凹模的制造公差，在此取A =Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm3).孔心距（凹模、凸模磨損后不變的尺寸）由參考文獻1公式：CA=（Cmin+0.5）0.5ACA=(39.85+0.5x0.3)0.0375=400.03756 沖裁模主要零部件的結構設計6.1 模具總體設計根據(jù)已確定的工藝方案，分析可知模具結構可采用前后送料，擋料銷定距，導料銷定位，彈性卸料裝置卸料，下漏料方式的倒裝式沖裁

21、，模具結構形式可采用后置導柱標準模架。模具結構草圖，如下圖所示：1.下模座 2.導柱 3.凸凹模固定板 4.彈簧 5.卸料板 6.落料凹模板 7.空心墊板 8.導套 9.上模座 10.螺釘 11.模柄 12.打桿 13.圓柱銷 14.凸模 15.墊板 16. 凸模固定板 17.推件塊 18.導料銷 19. 凸凹模6.2 模具零件設計6.2.1 工作零件設計(1)沖孔凸模凸模長度： Lt=h1+h2+h3=14+12+14=40mm式中h1凸模固定板厚度，一般?。?.60.8）凹模板厚h2空心墊板厚h3落料凹模板厚凸模零件圖如圖所示：(2)落料凹模由式3-31H=ks(H8)H=0.30x60=

22、18mm由式3-32B=s+(2.54.0)HB=60+(2.54.0)x18=105132由式3-33 L=s1+2s2L=20+2x30=80mm式中H凹模厚度B垂直于送料方向的凹模寬度L送料方向的凹模長度k系數(shù)，查表3-24取k=0.30s垂直于送料料方向的凹模刃壁間的最大距離s1送料方向的凹模刃壁間的最大距離s2送料料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離查表2-41（參考文獻3）根據(jù)上面所算得的尺寸，確定凹模板外形規(guī)格為125x125x18(mm)，因考慮到昂貴的模具材料的節(jié)省，將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后實取為125x125x14(mm)其零件圖如圖所示：(3)凸凹模L = h1

23、+h2+h3=10+34+14=58mm式中 h1卸料板厚度一般取（612）在此取h1=10mmh2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之間距離，根據(jù)經驗值一般?。?535）mm,在此取34mm.h3凸凹模固定板厚度，一般?。?.60.8）倍凹模板厚度，在此取為14mm凸凹模零件圖如圖所示：6.2.2 定位零件的確定(1)固定擋料銷查表10-60（參考文獻2）擋料銷具體參數(shù)如下：材料：45鋼 熱處理：HRC43-48規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-81(2)導料銷查表10-60（參考文獻2）擋料銷具體參數(shù)如下：材料：45鋼 熱處理：HRC43-48規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-

24、816.2.3 卸料零件設計(1)卸料板本模具采用彈性卸料裝置，卸料板厚度根據(jù)經驗值一般?。?-12）mm在此取10mm,其周界尺寸與落料凹模同等大小。其零件圖如圖所示：(2)卸料螺釘查表10-64(參考文獻2)確定卸料螺釘相關參數(shù)如下:材料: 45鋼 熱處理:2428HRC規(guī)格: 10x60 GB2867.5-816.2.4 推件零件設計(1)打桿由于零件結構的限制，其結構形式采用簡單的圓柱式打桿，其直徑按模柄孔大小確定，d=12mm打桿長度L=L1+L2+CL=10+95+15=120mm式中L1推出狀態(tài)時，打桿在墊板上平面以下的長度L2模柄長度C考慮各種誤差而加的常數(shù)，通常取C=1015

25、在此取15mm打桿零件圖如圖所示：(2)推件塊推件塊按落料凹模配作，保證間隙在（0.51）mm,推件塊凸臺與空心墊板之間的間隙在此取0.5mm,推件塊長度L=L1+L2+L3L=4+18+2=24mm式中L1推件塊凸臺高，一般?。?4 ）mm在此取為4 mmL2在推出狀態(tài)時，推件塊凸臺下平面到落料凹模板下平面的距離L3推件塊行程其零件圖如圖所示：6.2.5 固定板、墊板設計(1)凸模固定板凸模固定板厚度為（0.60.8）倍落料凹模板厚，即(0.60.8)x18=(10.814.4)mm在此取14mm，其周界尺寸與落料凹模同等大。其零件圖如圖所示：(2)凸凹模固定板凸凹模固定板厚度為（0.60.

26、8）倍落料凹模板厚，即(0.60.8)x18=(10.814.4)mm在此取14mm，其周界尺寸與落料凹模同等大。其零件圖如圖所示：(3)上墊板根據(jù)下式算得結論，驗證是否需要墊板P=Fz/A式3-42 (參考文獻1)=18700/(2x )=53Mpa查表3-34 模座材料的許用應力得 在90140MPa 之間明顯本模具不需要墊板,但由于結構的需要,所以加一塊厚為6mm的墊板，其周界尺寸與落料凹模同等大，墊板零件圖如圖所示：(4)空心墊板為了節(jié)省昂貴的模具材料而作成兩部分的空心墊板，其零件圖如圖所示：6.2.6 模架、模柄的選擇(1)模架隨著冷沖壓技術的發(fā)展和新型模具材料的出現(xiàn)，模具結構也發(fā)生

27、了一定的變化，雖然模具的結構類型很多，但對其基本要求是一致的。即不僅能沖出合格的零件，適應生產批量的需要，而且要求操作方便，生產安全、壽命長、成本低，以及制造和維修方便。隨著冷沖模國家標準實施以來，在設計模具時對沖模模架的選擇一般都是按國家標準來選的。 由前面所確定的為標準的后置導柱模架,又根據(jù)凹模周界尺寸L=125mm B=125mm 初選模架125x125x(160190)mm GB/T2851.3-90.又依模具結構草圖及以上得到的各板厚度,可知模具閉合高度H=35+6+40+58+45-1=183mm在模架最大最小閉合高度（160190）之間。所以所選模架合適。(2)模柄本模具采用壓入

28、式模柄,又根據(jù)所初選的壓力機，從而得到的模柄孔尺寸參數(shù)，可以確定模柄相關參數(shù)如下：材料：Q235規(guī)格：A40x95 GB286.21-81 6.2.7 螺釘及銷釘?shù)倪x擇(1)上模緊固螺釘材料:45鋼規(guī)格:GB/T65-2000 M8x65 (2)下模緊固螺釘材料:45鋼規(guī)格:GB/T65-2000 M8x40 (3)凸凹模緊固螺釘材料:45鋼規(guī)格:GB/T65-2000 M8x40 (4)上模長圓柱銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x60 (5)上模短圓柱銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x45 (6)上模短圓柱銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x40 (7)防轉銷材料:45鋼規(guī)格: 6x147 選定設備壓力機對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。當壓力機的動精度不好時，就等于喲暖和精度不好的壓力機進行沖壓加工。由于測量動精度很困難，目前還沒有壓力機動精度的標準，生產廠家也只保證壓力機的靜精度。因此壓力機的動精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結構形式和尺寸以及對壓力機生產廠家的信任程度來推斷。根據(jù)第三部分初選