沖壓模具設計流程

1、沖壓模具一般設計流程步驟詳細內容備注1、沖壓件工藝分析分析材料類型；尺寸、規(guī)格；力學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、沖壓生產方案分析與制定沖壓工序順序；沖壓工序數目；沖壓工序組合根據工件的形狀、尺寸精度、表面質量要求進行工藝分析，確定基本工序的性質；根據工藝計算，確定工序數目； 根據各工序的變形特點、尺寸要求確定工序排列的順序；根據生產批量和條件，確定工序的組合3、沖壓設備選擇根據沖壓工序性質；沖壓件大小；沖模外形尺寸選擇查表1 4、工藝計算坯料展開計算；沖壓力計算；壓力中心計算；排樣規(guī)劃與搭邊值計算；凸、凹模間隙和工作部分尺寸計算；拉深的相關計算注意拉深模具的計算；

2、沖裁件搭邊值、拉深件拉深次數、拉深系數、拉深極限表2-65、工作零件設計凸模設計；凹模設計；凸凹模及凸、凹模的鑲拼結構設計確定模具主要零件外形尺寸6、定位零件設計送進導向方式與零件；送料定距方式與零件；定位板與定位銷的設計導料銷、導料板、側壓裝置；擋料銷、側刃、導正銷的結構、尺寸確定7、推件與卸料零件設計卸料裝置設計（固定卸料裝置、彈壓卸料裝置）；推件與頂件裝置設計；彈簧與橡膠的選用與計算8、模架設計模架結構設計參考資料1、鄧展主編，沖壓工藝與沖模設計手冊，化學工業(yè)出版社，2013年4月2、魏春雷，吳俊超主編，沖模設計 與案例分析，北京理工大學出版社，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 拉深系數表6 拉深次數案例分析：圖1所示沖裁件，材料為A3,厚度為2mm，大批量生產。試制定工件沖壓藝規(guī)程、設計其模具、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:止動件生產批量: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。零件結構:該沖裁件結構簡單，并在轉角有四處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級確定工件尺寸的公差.孔邊距12二的公差為-0.11,屬11級精度。查公差表可得各尺寸公差為:零件外形: 65mm 24mm

4、 30mm R30 mm R2mm零件內形: 10 mm孔中心距37mm有好的沖壓性能，良好的沖壓性質以及精確地公差等級所有該件適合沖裁。2.3方案及模具結構類型該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案:先落料，再沖孔，采用單工序模生產；落料一沖孔復合沖壓，采用復合模生產；中孔一落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。方案模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率較低，難以滿足零件大批量生產的需求.由于零件結構簡單，為提高生產效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。方案只需要一套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產效率也高。盡管模具結構較方案一復雜，但由

5、于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案也只需要一套模具，生產效率也很高，但零件的沖壓精度較復合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，通過以上三種方案的分析比較，對該件沖壓生產以采用方案為佳。2.4排樣設計查沖壓模具設計與制造表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(包括內形結構廢料)；n 一個沖距內沖沖裁件數

6、目；b條料寬度；h進距。查板材標準，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個工件，則總為：總=×100% =×100% = 65.1%2.5壓力與壓力中心計算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，L21mm；t材料厚度；材料的剪切強度（Mpa），查得350Mpa。其中按非退火A3鋼板計算.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為兩個孔圓周長之和卸料力： F卸K卸F落 (3-5)式中：K卸卸料力因數，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：推件力計算：F推=nK推F沖 (3-7)式中：K推推件力因數，其值由2表2-15查得推0.05；n卡在凹內的工件數，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諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑快的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，減低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定：（1）對稱形狀的單個沖裁件，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稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（3）形狀復雜的零件，多孔沖模，級進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、對稱，由于工件x方向對稱，故壓力中心X0=32.5mm。yc 計算時，忽略邊緣4-R2圓角。2.7工作零件刃口尺寸計算，落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制;沖孔部分明中孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。2.7.1刃口尺寸計算.對于孔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 實取c=30mm凹棋板邊長: L=b+2c=65+2 X 30=125mm查標準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取

11、為:125×125×14(mm)。2.7.3凸凹模尺寸:凸凹模長度: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-增加長度(包括凸模進入凹棋深度，彈性元件安裝高度等)。凸凹模內外刃口間壁厚校核:根據沖裁件結構凸凹模內外刃口最小壁厚為7mm,據強度要求查沖壓模具設計與制造表2.9.6知，該壁厚為4.9 mm即可，故該凸凹模側壁強度足夠。3.7.4沖孔凸模尺寸:凸模長度: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；凸模強度校核:該凸模不屬于細長桿，強

12、度足夠。2.8沖床選用2.8.1沖壓設備的選擇依據：1）所選壓力機的公稱壓力必須大于總沖壓力，即F壓F總2）壓力機的行程大小應適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁，彎曲等模具，其行程不于過大，以免發(fā)生凸模與導板分離或滾珠導向裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機的行程至少應大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進和成行零件的取出。3）所選壓力機的最大高度應與沖模的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。4壓力機工作臺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。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對

13、工作臺的受里條件也是不利的。2.8.2壓力機的選擇根據總沖壓力 F總=352KN,模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,并結合現有設備,用J23-63開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制墊塊。其主要工藝參數如下：公稱壓力：630KN；滑塊行程：130mm；行程次數：50 次分；根據總沖壓力 F總=352KN,模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,并結合現有設備,選用J23-63開式雙分查表1。最大閉合高度：360mm；連桿調節(jié)長度：80mm；工作臺尺寸（前后×左右）：480mm×710mm。2.9其它模具零件結構尺寸根據倒裝復合模形式特點: 凹模板尺寸并查標準JB/T-6743.1

14、-94，確定其它模具模板尺寸列于表2。序號名稱長×寬×厚（mm）材料數量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 沖孔刃口尺寸計算對于孔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，其工作部分結構尺寸如圖3-8。 圖3-7落料力刃口尺寸 圖3-8 沖孔刃口尺寸2.11模具的零件設計與計算2.11 1凸模的外形尺寸計算沖裁時所受的應力，有平均應力和刃口的接觸應力k兩種。因為孔徑d=30mm，材料厚度t=0.5mm。dt, 凸模強度：k (3-15)式中：t沖件材料的厚度（mm），t=0.5mm；d凸?；驔_孔直徑（mm），d=30mm；沖件材料抗剪強度（Mpa），310Mpa；k凸模刃口的接觸應力(Mpa)；

16、k凸模刃口的許用接觸應力Mpa。k =625Mpa1800Mpa凸模在中心軸向心壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產生彎曲）的最大長度與導向方式有關。卸料板導向凸模 最大允許長度Lmax的計算：Lmax= (3-16)式中：Lmax凸模最大允許長度（mm）；E凸模材料彈性模量，對于鋼材可取E21000Mpa；其余符號見前式。Lmax=2373.9mm因為彈性卸料板，其具體長度如圖3-103-10 凸模2.11.2 凹模尺寸結構凹模的外形尺寸常用下列經驗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,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凹模的結構形式1 。沖裁凹模的刃壁形式：(1) 30凹模見圖3-11，固定結構形式見圖3-12: h=35mma=530(2)沖裁147凹模見圖3-13參考. 3.7 卸料設計與計算3.7.1 卸料板結構形式卸料板結構形式采用1B1表14-9序號5圖：無導向彈壓卸料板,見圖3-14。適用范圍：廣泛應用于薄材料和零件要求平整的落料沖孔復合模，卸料效果好，操作方便。圖3-1