沖壓模具設(shè)計(jì)流程

1、沖壓模具一般設(shè)計(jì)流程步驟詳細(xì)內(nèi)容備注1、沖壓件工藝分析分析材料類(lèi)型；尺寸、規(guī)格；力學(xué)性能和沖壓性能沖裁件、彎曲件、拉深件、擠壓件的工藝分析2、沖壓生產(chǎn)方案分析與制定沖壓工序順序；沖壓工序數(shù)目；沖壓工序組合根據(jù)工件的形狀、尺寸精度、表面質(zhì)量要求進(jìn)行工藝分析，確定基本工序的性質(zhì)；根據(jù)工藝計(jì)算，確定工序數(shù)目； 根據(jù)各工序的變形特點(diǎn)、尺寸要求確定工序排列的順序；根據(jù)生產(chǎn)批量和條件，確定工序的組合3、沖壓設(shè)備選擇根據(jù)沖壓工序性質(zhì)；沖壓件大??；沖模外形尺寸選擇查表1 4、工藝計(jì)算坯料展開(kāi)計(jì)算；沖壓力計(jì)算；壓力中心計(jì)算；排樣規(guī)劃與搭邊值計(jì)算；凸、凹模間隙和工作部分尺寸計(jì)算；拉深的相關(guān)計(jì)算注意拉深模具的計(jì)算；

2、沖裁件搭邊值、拉深件拉深次數(shù)、拉深系數(shù)、拉深極限表2-65、工作零件設(shè)計(jì)凸模設(shè)計(jì)；凹模設(shè)計(jì)；凸凹模及凸、凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定模具主要零件外形尺寸6、定位零件設(shè)計(jì)送進(jìn)導(dǎo)向方式與零件；送料定距方式與零件；定位板與定位銷(xiāo)的設(shè)計(jì)導(dǎo)料銷(xiāo)、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置；擋料銷(xiāo)、側(cè)刃、導(dǎo)正銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)、尺寸確定7、推件與卸料零件設(shè)計(jì)卸料裝置設(shè)計(jì)（固定卸料裝置、彈壓卸料裝置）；推件與頂件裝置設(shè)計(jì)；彈簧與橡膠的選用與計(jì)算8、模架設(shè)計(jì)模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考資料1、鄧展主編，沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2013年4月2、魏春雷，吳俊超主編，沖模設(shè)計(jì) 與案例分析，北京理工大學(xué)出版社，2010年12月表1 表2 彈壓與固定卸料

3、搭邊值表3 最小搭邊值表4 拉深件修邊余量表5 拉深系數(shù)表6 拉深次數(shù)案例分析：圖1所示沖裁件，材料為A3,厚度為2mm，大批量生產(chǎn)。試制定工件沖壓藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。2.1沖壓件基本情況零件名稱(chēng):止動(dòng)件生產(chǎn)批量:大批材料:A3t=2mm2.2沖壓件工藝分析材料:該沖裁件的材料A3鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。零件結(jié)構(gòu):該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并在轉(zhuǎn)角有四處R2圓角，比較適合沖裁。尺寸精度:零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按工T14級(jí)確定工件尺寸的公差.孔邊距12二的公差為-0.11,屬11級(jí)精度。查公差表可得各尺寸公差為:零件外形: 65mm 24mm

4、 30mm R30 mm R2mm零件內(nèi)形: 10 mm孔中心距37mm有好的沖壓性能，良好的沖壓性質(zhì)以及精確地公差等級(jí)所有該件適合沖裁。2.3方案及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案:先落料，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)；落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)；中孔一落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求.由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。方案只需要一套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由

5、于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造并不困難。方案也只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，通過(guò)以上三種方案的分析比較，對(duì)該件沖壓生產(chǎn)以采用方案為佳。2.4排樣設(shè)計(jì)查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2,確定搭邊值:兩工件間的搭邊:a=2.2m；工件邊緣搭邊:a1=2.5m；步距為:32.2m；條料寬度H=(D+2a1)-=(65+2×2.5)-=70確定后排樣圖如圖2所示。沖裁單件材料的利用率：=1550÷（70×32.2）×100%=68.8% ？ (3-3)式中 A沖裁面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料)；n 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)

6、目；b條料寬度；h進(jìn)距。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選900mm×1000mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為14張條料(70×1000mm)，每張條料可沖378個(gè)工件，則總為：總=×100% =×100% = 65.1%2.5壓力與壓力中心計(jì)算2.5.1沖壓力沖裁力F = F1=1.3Lt (3-4)=1.3× 215.96× 2×450=252.67(KN)式中：F沖裁力（N）；L工件外輪廓周長(zhǎng)，L21mm；t材料厚度；材料的剪切強(qiáng)度（Mpa），查得350Mpa。其中按非退火A3鋼板計(jì)算.沖孔力 F沖= F1=1.3Lt =1.3×

7、27×3.1×10×2×X450=74.48(KN) 其中:d為沖孔直徑，2 7×3.14為兩個(gè)孔圓周長(zhǎng)之和卸料力： F卸K卸F落 (3-5)式中：K卸卸料力因數(shù)，其值由2表2-15查得K卸0.05。卸料力：F卸=6×0. 055 ×37.24=12.30(KN)推件力：推件力計(jì)算：F推=nK推F沖 (3-7)式中：K推推件力因數(shù)，其值由2表2-15查得推0.05；n卡在凹內(nèi)的工件數(shù)，n=4。推件力則為：F推6×0.055×37.24=12. 30 (KN)其中n=6是因有兩個(gè)孔.模具總沖壓力為：F總 F

8、落F卸F壓252.67+74.48+12.63+12.302.6壓力中心 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，減低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定：（1）對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。（3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。2.6.1如圖3所表示由于工件x方向

9、對(duì)稱(chēng)，由于工件x方向?qū)ΨQ(chēng)，故壓力中心X0=32.5mm。yc 計(jì)算時(shí)，忽略邊緣4-R2圓角。2.7工作零件刃口尺寸計(jì)算，落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制;沖孔部分明中孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)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。2.7.1刃口尺寸計(jì)算.對(duì)于孔10的凸凹模的制造公差查表查得凹=0.025mm, 凸=0.020mm由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由2表2-13查得，X0.5 D= (d+x)=（10+0.5*0.4）=10.2mm R=1/2d=5.1mm d=(10+0.4×0.5+0.132)=

10、10.3 mm R=1/2d=5.15mm 沖孔：d=（10.2+0.132） =10.332 mm 落料：D=（125-0.2）=29.87 mm2.7.2落料凹模板尺寸:凹模厚度: H=Kb(15mm) H=O. 28 ×X 65=18.2 mm凹棋邊壁厚c(1.5-2)H = (1. 5-2)× 18.2 =(27.3-36.4)mm 實(shí)取c=30mm凹棋板邊長(zhǎng): L=b+2c=65+2 X 30=125mm查標(biāo)準(zhǔn)JB/T一6743.1-94:凹模板寬B=125mm故確定凹棋板外形為:125×125×18(mm)凹棋板作成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取

11、為:125×125×14(mm)。2.7.3凸凹模尺寸:凸凹模長(zhǎng)度:L=hl+h2+h3=16+10+24=50 (mm)其中:h1凸凹模固定板滾度h2:一彈性卸料板厚度h-增加長(zhǎng)度(包括凸模進(jìn)入凹棋深度，彈性元件安裝高度等)。凸凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核:根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為7mm,據(jù)強(qiáng)度要求查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2.9.6知，該壁厚為4.9 mm即可，故該凸凹模側(cè)壁強(qiáng)度足夠。3.7.4沖孔凸模尺寸:凸模長(zhǎng)度:L凸=h1+h2+h3 =14+12+14 =40mm其中:hl-凸模固定板厚 h2一空心墊板厚；h3-凹模板厚；凸模強(qiáng)度校核:該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)

12、度足夠。2.8沖床選用2.8.1沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)：1）所選壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于總沖壓力，即F壓F總2）壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開(kāi)高度，因此對(duì)于沖裁，彎曲等模具，其行程不于過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開(kāi)的不良后果。對(duì)于拉深模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進(jìn)和成行零件的取出。3）所選壓力機(jī)的最大高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。4壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)

13、工作臺(tái)的受里條件也是不利的。2.8.2壓力機(jī)的選擇根據(jù)總沖壓力 F總=352KN,模具閉合高度,沖床工作臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,用J23-63開(kāi)式雙柱可傾沖床,并在工作臺(tái)面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力：630KN；滑塊行程：130mm；行程次數(shù)：50 次分；根據(jù)總沖壓力 F總=352KN,模具閉合高度,沖床工作臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,選用J23-63開(kāi)式雙分查表1。最大閉合高度：360mm；連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：80mm；工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：480mm×710mm。2.9其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點(diǎn): 凹模板尺寸并查標(biāo)準(zhǔn)JB/T-6743.1

14、-94，確定其它模具模板尺寸列于表2。序號(hào)名稱(chēng)長(zhǎng)×寬×厚（mm）材料數(shù)量1上墊板125×125×6T8A12凸模固定板125×125×1445鋼13空心墊板125×125×1245鋼14卸料板125×125×1045鋼15凸凹模固定板125×125×1645鋼16下墊板125×125×6T8A12.10 沖孔刃口尺寸計(jì)算對(duì)于孔30的凸凹模的制造公差由2表2-12查得凹=0.025mm,凸=0.020mm。由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模與凹模配合加工方

15、法。因數(shù)由2表2-13查得，X0.5則d凸(d+X)(10+0.5*0.52) mm (3-11)10.18 mmD凹按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.04 0.06mm，其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-8。 圖3-7落料力刃口尺寸 圖3-8 沖孔刃口尺寸2.11模具的零件設(shè)計(jì)與計(jì)算2.11 1凸模的外形尺寸計(jì)算沖裁時(shí)所受的應(yīng)力，有平均應(yīng)力和刃口的接觸應(yīng)力k兩種。因?yàn)榭讖絛=30mm，材料厚度t=0.5mm。dt, 凸模強(qiáng)度：k (3-15)式中：t沖件材料的厚度（mm），t=0.5mm；d凸模或沖孔直徑（mm），d=30mm；沖件材料抗剪強(qiáng)度（Mpa），310Mpa；k凸模刃口的接觸應(yīng)力(Mpa)；

16、k凸模刃口的許用接觸應(yīng)力Mpa。k =625Mpa1800Mpa凸模在中心軸向心壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長(zhǎng)度與導(dǎo)向方式有關(guān)。卸料板導(dǎo)向凸模 最大允許長(zhǎng)度Lmax的計(jì)算：Lmax= (3-16)式中：Lmax凸模最大允許長(zhǎng)度（mm）；E凸模材料彈性模量，對(duì)于鋼材可取E21000Mpa；其余符號(hào)見(jiàn)前式。Lmax=2373.9mm因?yàn)閺椥孕读习?，其具體長(zhǎng)度如圖3-103-10 凸模2.11.2 凹模尺寸結(jié)構(gòu)凹模的外形尺寸常用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定凹模的厚度確定由式子：HKb (3-17) 凹模壁厚（指凹模刃口與外緣的距離）的確定：(1) 沖30小凹模C(1.52)H (3-18)(2)

17、沖147大凹模 C(23)H式中：b凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）；K因數(shù),按下表查得K30=0.3，K147=0.15；H凹模厚度；C凹模壁厚。S垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22則圖3-11 30凹模的刃壁形式(1)30凹模厚度：H0.3×30=9mm 壁厚：C=1.5×9=13.5mm(2)14凹模厚度：H0.15×147=9mm 壁厚：C=2×22.05=44.1mm(3)凸凹模最小壁厚：m=1.5t=1.5×0.5=0.75mm凹模的結(jié)構(gòu)形式1 。沖裁凹模的刃壁形式：(1) 30凹模見(jiàn)圖3-11，固定結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3-12: h=35mma=530(2)沖裁147凹模見(jiàn)圖3-13參考. 3.7 卸料設(shè)計(jì)與計(jì)算3.7.1 卸料板結(jié)構(gòu)形式卸料板結(jié)構(gòu)形式采用1B1表14-9序號(hào)5圖：無(wú)導(dǎo)向彈壓卸料板,見(jiàn)圖3-14。適用范圍：廣泛應(yīng)用于薄材料和零件要求平整的落料沖孔復(fù)合模，卸料效果好，操作方便。圖3-1