模具設計與制造專業(yè)墊板沖裁模設計

1、HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION高等教育自學考試畢業(yè)設計題目 墊板沖裁模設計 專業(yè)班級 姓名 指導教師姓名、職稱 所屬助學單位 2011年 5月 20日目 錄摘 要 2ABSTRACT 3第一章 緒論 4第二章 沖壓件的工藝性分析與方案確定 52.1 沖壓件工藝性分析 52.1.1沖裁件的尺寸和形狀 52.1.2沖裁件的尺寸精度 62.2 沖裁工藝方案的確定 6第三章 沖裁工藝計算 73.1 排樣方案的確定及計算 73.1.1排樣設計 73.1.2條料尺寸的確定 73.2材料利用率 73.3 沖壓力的計算和選擇壓力機 83.3.1沖裁力的計算 83.3.2卸料力、推料

2、力、頂料力及總壓力 83.3.3選擇壓力機 83.4 壓力中心的確定及相關計算 93.5 工作零件刃口尺寸計算 9第四章 模具總體設計 114.1 模具類型的選擇 114.2 定位方式的選擇 114.3 卸料出件方式的選擇 114.4 導向方式的選擇 12第五章 沖裁模主要零部件結構設計 135.1凸模結構的設計 135.2 凹模結構的設計 135.3 凸凹模的的結構設計 15第六章 模具材料的選用和模架的選擇 166.1 模具材料的選用 166.2 模架的選擇 17第七章 主要零部件的設計 187.1定位零件的設計 187.2 導料板的設計 187.3卸料部件的設計 18第八章 模具總裝圖

3、19第九章 沖壓設備的選擇 20第十章 模具零件加工工藝 21結論 23致謝 24參考文獻 25摘 要本套模具設計是墊板沖裁模的設計及加工制造的全過程。墊板的作用是承受凸?；虬寄５妮S向壓力，防止過大的沖壓力在上、下模板上壓出凹坑，影響模具正常工作。墊板厚度根據(jù)壓力大小選擇，一般取512 mm，外形尺寸與固定板相同。設計內(nèi)容是從零件的工藝性分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設計的大體思路計算出沖裁時的沖壓力、卸料力、推件力、確定模具的壓力中心、選擇壓力機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。模具主要零部件結構設計是模具設計的主要內(nèi)容，包括凸模、凹模及其他零件如

4、定位零件span、卸料板、固定板、墊板、導柱、導套、模柄與模架的選取等重要零部件的設計加工工藝過程，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計算，沖裁機構與卸料裝置以及其它結構的設計過程，并著重對模具的設計部分作了詳細介紹。通過對零件的認識可知,此工件有沖孔和落料兩個工序。材料為10鋼，具有良好的沖裁性能，適宜沖裁加工。工件結構外形簡單，形狀規(guī)則，有兩個圓孔?？着c孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，工件的尺寸公差無特殊要求，可看作IT14級，尺寸精度較低，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，再經(jīng)過方案比較，故選擇復合正裝式落料沖孔復合模作為該副模具工藝生產(chǎn)方案即比較加工又便于經(jīng)濟。關鍵詞：墊板、沖孔、落料、復合模多媒體會議

5、室工程解決方案2009-04-13 15:36:43    其他 |  評論(0 |  ABSTRACT This set of mould design is plate punch die design and manufacture process.This set of mould design is plate punch die design and manufacture process，Prevent excessive rushed in and under pressure on the template pits, pre

6、ss the impact Mould normal work。Fixed board the same. Clear choice, according to the size of thickness of general pressure, take 5 12 mm size and solid shape.Design content analysis of technology from parts began, according to the technical requirement of general ideas to determine the design when c

7、alculated the blunt pressure cutting, unloaded force, pushing a force, determine the pressure center, choose mould pressing machines and determine the closing of the height, finally stamping calculated according to the content of the front of determined convex, concave die mold size and shape.Mould

8、major parts of the structure design is the main content of the mould design，including the punch, concave die and other parts such as positioning parts, the stripper plate, fixed plate, plate, guiding pole, lead sets, mould grip and the selection of formwork such important parts design, important par

9、ts machining process of technological parameters selection and calculation, cutting institutions and unloader device and other structural design process, with the focus on the part mold design was introduced in detail.Through the understanding of parts that are punching and workpiece, the two blanki

10、ng process. Material for 10 steel， has the good cutting performance, suitable for cutting processing. Workpiece structure, shape and appearance simple rules of two round hole. Hole hole edge with holes, the distance between the also meet the requirements, the size of workpiece tolerance no special r

11、equirements, but as IT14 level, size accuracy, low production batch for mass production。and then after scheme comparison, so choose compound are mounting type blanking punching composite modulus as the deputy mould technology production plan and convenient for economy that compare processing.Keyword

12、s: plate, punch, blanking, composite modulus第一章 緒論模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎設備，它以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原材料成形。由于用模具生產(chǎn)的制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復雜程度，是其他任何制造方法所不及的。因此模具得到了非常廣泛的應用。模具按成形對象和方式大致可以分為三大類：金屬板料成形模具，如冷沖壓模具；金屬體積成形模具，如鍛造模、壓鑄模；非金屬材料成形模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。模具工業(yè)技術的高低已成為衡量國家制造業(yè)水平的重要指標之一。因此我國非常重視模具工業(yè)的發(fā)展，重視模具技術的提高。近年來我國模具行業(yè)結

13、構調(diào)整取得了較大的成績，但與發(fā)達國家相比還存在一定的差距。我國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€方面： 模具結構日趨大型、精密、復雜，模具壽命日益提高。 CAD/CAE/CAM技術在模具設計中的廣泛應用 快速經(jīng)濟制模技術的推廣應用 新技術在塑料模具技術的推廣應用 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術 高速銑削在模具加工中的推廣和應用 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 開發(fā)成形新工藝和模具，培養(yǎng)新理念和新概念所以該課題研究的主要目的和意義是設計墊板的沖裁模具來加工墊板。從零件的工藝性分析選材到相關計算各零部件的選用等整套沖裁模設計的全過

14、程。第二章 沖壓件的工藝性分析與方案確定2.1 沖壓件工藝性分析如圖2-1所示零件：墊板生產(chǎn)批量：中批量材料：10鋼、材料厚度：t=5mm圖2-12.1.1沖裁件的尺寸和形狀沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。 沖裁件的形狀應能符合材料合理排樣，減少廢料。 沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當?shù)膱A角。 沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應避免過長的懸臂與窄槽。 沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小。 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強度的限制，不能太小。該零件簡單對稱、排樣廢料少，無過長的懸臂與窄槽，材料為10鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，具有良好的可沖壓性能。孔間距

15、d=30>2t=10mm，最小孔徑也滿足要求，可以沖裁。2.1.2沖裁件的尺寸精度零件圖上所有尺寸均未標準公差，屬自由尺寸，按IT14確定工件的尺寸公差。經(jīng)查公差等級表得各尺寸公差為6,30,40 ,70。結論：可以沖裁。2.2 沖裁工藝方案的確定該工件包括沖孔和落料兩個基本工序，經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，工件產(chǎn)量較大，材料較厚的特點，初步擬定兩種沖壓工藝方案：落料沖孔單工序沖壓;沖孔落料復合工序沖壓；沖孔落料級進模沖壓。方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本較高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。根據(jù)工件特點，為了保證孔位精度，又有較高的生產(chǎn)率，形狀簡單，尺寸較小，成本

16、相對比較低些，并且操作十分方便工件精度也能滿足要求。宜采用第二種方案。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求但由于本副模具比較簡單，需要再定位裝置精度很難達到工件上所標注的尺寸公差，故而采用該方案不符合。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二復合沖裁為佳。第三章 沖裁工藝計算3.1 排樣方案的確定及計算3.1.1排樣設計根據(jù)已確定的沖裁工藝方案和模具類型，考慮到工件的結構特點，排樣方案設計為有廢料單排排樣。采用有壓邊裝置進行送料。如圖3-1圖3-13.1.2條料尺寸的確定首先查沖裁件搭邊參考值表確定搭邊。根據(jù)零件形狀兩零件之間取搭邊值a=3，側邊取搭邊值

17、b=4，則送料布局取43mm。條料寬度按相應公式計算：B=(L+2b=70+2×4=783.2材料利用率材料利用率 n=（F/AB）×100%工件面積 F=40×70-2×3.14×9=2743.48材料利用率 n=(2743.48/44×78 ×100%=79.94%3.3 沖壓力的計算和選擇壓力機3.3.1沖裁力的計算沖裁力系數(shù)Kp=1.3，45鋼=500MPa，按排樣圖計算沖裁件輪廓長度L=220mmP=KpLt=1.3×500×220×5=715000N式中： L-沖裁件周長mmt -材

18、料厚度mm -材料抗剪強度MPa3.3.2卸料力、推料力、頂料力及總壓力表 3-1 卸料力、頂件力、推件力系數(shù)材料及厚度/mmK卸K推K頂鋼0.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.05>6.50.020.030.0250.03鋁、鋁合金0.0250.080.030.07紫銅、黃銅0.020.060.030.09查表3-1 取K卸=0.03，K頂=0.05，K推=0.045卸料力P卸=K卸×P=0.03×715000N=21450N頂料力P

19、頂=K頂×P=0.05×715000N=35750N推料力P推=K推×P=0.045×715000N=32175NP總=P+P頂+P卸=（715000+35750+21450）N =772200N3.3.3選擇壓力機選擇壓力機要求壓力機的標稱壓力大于所有沖壓力之和，即T>P總。選擇壓力機的型號為J2180。3.4 壓力中心的確定及相關計算因為本次所設計加工的零件為對稱矩形件，其加工方式為沖孔落料一步完成，且精度為IT14，為了模具設計和模具制造方便，壓力中心即為沖裁件輪廓圖形的幾何中心。3.5 工作零件刃口尺寸計算由圖2-1可知，該零件屬于無特殊要

20、求的一般沖裁件，由沖孔和落料兩個工序組成。表3-2初始雙面間隙2c，2c材料厚度t/mm08、10、3509M2、Q23516Mn40、5065Mn2c2c2c2c2c2c2c2c<0.5極小間隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.092.4.50.7201.0000.6800.9600.7801,0405.50.9401.2800.7801.1000.9801.320查表3

21、-2得2c=0.8mm ，2c=1.2mm ，則2c-2c=0.4mm 。查表3-3得（6）,x=0.5 ；（40）,x=0.5 ,（70）,x=0.5 。表3-3 磨損系數(shù)x材料厚度t/mm非圓形沖件圓形沖件10.750.50.750.5沖件公差/mm10.160.170.350.36<0.160.16120.200.210.410.42<0.200.20240.240.250.490.50<0.240.2440.300.310.590.60<0.300.30沖孔凸、凹模刃口尺寸計算沖孔以凸模為基準，且凸模在實際工作中磨損后減小，為保證精度和使模具具有一定的使用壽命，

22、應加上一個被磨量x。凸模 d=(d+ x = (6+0.5×0.3=6.15mm凹模 d=（d+2c=（6.15+0.8）=6.23mm校核：+ 2c-2c0.008+0.0121.2-0.8（滿足間隙公差條件）落料對外輪廓的落料，由于形狀較復雜，故采用分開加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：當以凹模為基準件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，無變小和不變的尺寸，因此均屬于A類尺寸。有A(40 ,A(70。刃口尺寸計算公式：A=（A- x）則A(40 =（40-0.5×0.62）=39.69mmA(70=(70-0.5×0.74）=69.63mm凸模尺寸按凹

23、模相應部位的尺寸配制，由表3-2沖裁合理間隙2c=0.8mm ，2c=1.2mm，保證雙面最小間隙為 2c=0.8mm。第四章 模具總體設計4.1 模具類型的選擇模具類型分為三種分別是：單工序模、復合模和級進模。單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。復合模是指在一次壓力機的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復合模是一種多工序沖裁模，它在結構上的主要特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件凸凹模，如落料沖孔復合模中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。級進模是指壓力機在一次行程中，依次在模具

24、幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。由沖壓工藝分析可知，該模具采用復合沖壓，所以模具類型為復合模。4.2 定位方式的選擇定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結構形式很多，用于對條料進行定位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板、側壓裝置、導正銷、側刃等，用于對工序進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料板，有側壓裝置。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測定。4.3 卸料出件方式的選擇卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件

25、或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置彈性卸料裝置二種。固定卸料裝置僅由固定卸料板構成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫蛳鹉z的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件。出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把裝在上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。綜合考慮該模具的結構和使用方便，以及工件料厚為5mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料，采用上出件的方式出料。4.4 導向方式的選擇在沖壓過程

26、中，導向結構一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用導柱、導套的導向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該復合模采用后導柱的導向方式。第五章 沖裁模主要零部件結構設計5.1凸模結構的設計沖6孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面裝頂件塊，因此采用臺肩式凸模，尺寸標注如圖5-1圖5-15.2 凹模結構的設計凹模的外形尺寸，凹模的厚度（H）和外徑分別為：H=K×b=0.5×40=20mm式中：K有b和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù)查表5-1b垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離凹模壁厚c=1.5H=30mm尺寸標注如圖5-2表5-1 凹模厚度系數(shù) 圖5-2 圖5-35.3

27、 凸凹模的的結構設計本模具為復合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凸模外，必然還有一個凸凹模。凸凹模的結構圖如圖5-3所示。第六章 模具材料的選用和模架的選擇6.1 模具材料的選用 冷沖模用鋼應具有的力學性能：1）應具有較高的變形抗力；2）應具有較高的斷裂抗力；3）應具有較高的耐磨性及抗疲勞性能；4）應具有較高的冷熱加工工藝性。 冷沖模零件材料選用原則： 1）要選擇能滿足模具工作要求的最佳綜合性能的材料；2）要針對模具失效形式選用鋼材；3）要根據(jù)制品的批量大小，以最低成本的選材原則選材；4）要根據(jù)沖模零件的作用選擇材料；5）要根據(jù)沖模精度程度選擇鋼材。 綜合各種材料進行比較及材料的用途查下列表6-1

28、和6-2可選擇Gr12為冷沖模工作零件所用的鋼材。表6-1冷沖模工作零件材料零件名稱使用條件選用材料凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模鑲塊，連續(xù)模，側刃凸模形狀簡單，沖裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生產(chǎn)的沖裁T8、T8A、T10、T10A沖裁件厚度t3mm，形狀復雜，或沖裁厚度t3mm的中小批量沖裁Gr12、GrWMn、Gr15、Gr12MoV要求批量較大，使用壽命較長的沖裁模W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20需要加熱沖裁模3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV選擇說明：在選擇沖裁凸模、凹模材料時，應根據(jù)模具的工作條件和失效特點，量材而用。

29、如形狀簡單、尺寸較小、受力較小的凸、凹模，只需要熱處理工藝適當。性能可以滿足使用，生產(chǎn)批量不大時，可選用碳素工具鋼，這樣可以降低成本；反之，就應該選用變形較小，耐磨性高的合金工具鋼。對于大、中型沖裁模，其材料成本與模具總成本10%18%左右，故應選用變形小、耐磨性高的合金工具鋼較適宜。表6-2 冷沖模輔助材料的選用零件名稱選用材料熱處理硬度HRC上模座、下模座HT2040HT2547、ZG25、ZG35A3、A5模柄A3、A5凸模固定板、凸、凹模固定板A3、A5側面導板45淬火4348導柱20滲碳0.815862導套20淬火5860墊板、定位板45、T7A淬火4348螺母、墊圈A3固定螺栓、螺

30、釘A3、45銷釘45淬火4548頂桿45淬火43486.2 模架的選擇模架選用中等精度的中，小尺寸沖壓件的后側導柱模架，從右向送料，操作方便。第七章 主要零部件的設計7.1定位零件的設計定位零件采用的是導料板定位如下為導料板設計。7.2 導料板的設計導料板的內(nèi)側與條料接觸，外側與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定兩導料板的寬度，導料板的厚度按表選擇。導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為4045HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導料板的進料端安裝有承料板。7.3卸料部件的設計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.第

31、八章 模具總裝圖該復合沖裁模將凹模下模上，是典型的正裝結構，如圖所示為本例的模具總圖8-1。模具上模部分主要由上模座、墊板、凸凹模、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、導料板等組成。固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘、橡膠組成。沖制的工件由頂板、頂桿、頂件塊組成的剛性頂件裝置頂出。圖8-1第九章 沖壓設備的選擇通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J2180能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：800KN滑塊行程：100mm最大閉合高度：300mm連桿調(diào)節(jié)量：65mm工作臺尺寸：（前后mm&#

32、215;左右mm）：460×700墊板尺寸：（厚度mm×孔徑mm）：5×6模柄孔尺寸：（厚度mm×厚度mm）：50×70最大傾斜角度：第十章 模具零件加工工藝本副沖裁模，模具零件加工的關鍵在工作零件，固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術，這些零件的加工就變得相對簡單。落料凸模的加工工藝過程見表10-1。表10-1 料凸模的加工工藝過程表：工序號工序名稱工序內(nèi)容工序圖（示意圖）1備料將毛坯鍛成長方體80×50×102熱處理退火3刨刨6面，互為直角留單邊余量0.5mm4熱處理調(diào)質(zhì)5磨平面磨6面，互成直角6鉗工劃線劃出各孔位置線7加工螺釘孔、安裝孔及穿絲孔按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔等8熱處理按熱處理工藝，淬火回火達到5862HRC9磨平面精磨上、下平面10線切割按圖線切割，輪廓達到尺寸要求11鉗工精修全面達到設計要求p 12檢驗凹模、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。如圖所示凹模的加工過程與圖所示落料凹模的加工過程完全類似，見表10