支板沖壓模具設(shè)計(jì)DOC

1、 1.沖壓件工藝性分析沖裁件為Q235鋼，是碳素結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度較高。零件外形簡單，結(jié)構(gòu)對稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能得到的經(jīng)濟(jì)精度為IT7IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為。將以上精度與零件的精度要求相比較，可以認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。原始資料： 工件名稱：支板 生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235 圖1厚度：1.2 mm工件形狀如圖1所示 2.工藝方案的確定該零件所需的基本沖壓工序?yàn)闆_孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：兩個單工序模分別兩次加工，即：落料沖孔。方案二：沖孔、落料復(fù)

2、合模。方案三：沖孔、落料級進(jìn)模。 采用方案一，沖模的結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短，價格低，而且通用性好，但是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個工序，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料連續(xù)模。采用方案二，復(fù)合模的行為精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何結(jié)構(gòu)簡單對稱，模具的制造并不困難。采用方案三，級進(jìn)模，適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn)，模具強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率也高，針對該零件，雖然級進(jìn)模制造復(fù)雜性和價格要比復(fù)合模低，但零件的沖裁精度較差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正

3、銷對條料精定位，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)方案采用方案二的復(fù)合模為佳。3.必要的工藝計(jì)算3.1 排樣設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)復(fù)合模時，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有T形特點(diǎn)，直排列時材料的利用率較低，采用直對排（見圖2）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。查表2.9得搭邊值為：工件間a=1.0mm和側(cè)面a=1.2mm。采用導(dǎo)料銷送料，因此采用無側(cè)壓裝置的送料方式，條料寬度的計(jì)算公式為： 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a側(cè)搭邊值代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度：B=（43+21+9）=54mm步距：A=D+a=50=1=51mm材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場供

4、應(yīng)情況，原材料選用550mm×2000mm×1.2mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪54mm ×500 mm規(guī)格條料40條，材料剪切利用率達(dá)90%以上。由材料利用率通用計(jì)算公式 = 式中 S單個沖裁件的面積，S=1249.24mm² n單個步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；n=2； B條料寬度，mm; A送料步距， mm；得一個步距內(nèi)材料的利用率為 =81.6% 圖2 排樣圖3.2 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 查2.4表得間隙值3.2.1 沖孔mm凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于零件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸、凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：查表2.

5、5得凸、凹模制造公差： 。校核：-=0.054mm，+=0.04mm。滿足-+的條件。查表2.6得：IT14級時磨損系數(shù)x=0.5。查式（2.5） （10+0.50.1）=10.05mm（10.05+0.0126）=10.176mm3.2.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算對外輪廓的落料由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法由利于得到最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的要求，其凸、凹刃口部分的尺寸計(jì)算如下：當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)時，凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。查表2.6得磨損系數(shù) 當(dāng)0.50時，=0.5； 當(dāng)<0.50時, =0.75;按公式(2.8):A=(A -) A凹

6、模尺寸（mm）； A 相對應(yīng)的沖裁件基本尺寸（mm）； 沖裁件的公差（mm）；35=(35-0.750.4)=35.3mm50=(50-0.50.84)=50.42mm10=(10+0.750.1)=10.075mmR8=(8+0.750.1)=8.075mm落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是35.3mm、50.42mm、10.075mm不必標(biāo)注公差，但要求在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值，最大不超過（落料凹模刃口部分尺寸示意圖見圖3） 圖3 落料凹模刃口部分尺寸示意圖3.3沖裁力的計(jì)算落料力 F=Lt=（50+82+227.02+28.9+14.82

7、）1.2450 =152.661.2450=82438.2N=82.44kN式中 F沖裁力（kN） L沖裁周邊長度（mm） t材料厚度（mm） 材料抗拉強(qiáng)度(MPa)沖孔力 F孔=Lt=101.2450=16956N=16.956kN沖孔時的推件力 = n 取直壁式刃口的凹模刃口形式，由表2.21查的h=6,則n=h/t=6/1.2=5查表2.7得，=0.05 故 = n=50.0516.956 kN =4.239 kN落料式的卸料力 = F查表2.7得，=0.03 故 = F=0.0382.44kN=2.473kN式中 K推 、F卸 推件力系數(shù), n同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù), n=

8、h/t h凹模洞口直刃壁高度（mm） t板料厚度( mm)總沖壓力F總為 = F+2F孔+ =82.44+33.912+3.39+2.47=122.212 kN3.4壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn),模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線相重。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命甚至損壞模具。 該零件的結(jié)構(gòu)形狀對稱（如圖4所示），屬于簡單的幾何圖形。對于這類零件沖裁的壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上： 因零件左右對稱即取=0，故只需計(jì)算，取零件總高度的一半，=

9、1/2（35+8）=21.5mm。故刃口輪廓的壓力中心坐標(biāo)為（0，21.5）。 圖4 零件的輪廓 4. 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)以上分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模孔洞中，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊；卡在凸凹模上的廢料有卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，因此選用彈性卸料板來卸下條料廢料。 因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右向左送進(jìn)。為卻保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)

10、柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不高，所以此處采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。 5. 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括以下幾方面5.1.1 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)，由于要設(shè)置推薦塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通形刃口，由于凹模簡單，同時為了降低凹模加工難度和凹模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，得到較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，凹模易采用整體式，采用直壁式凹模刃口。查表2.21，取得刃口高度h=6mm。凹模外形尺寸計(jì)算公式如下： 凹模厚度H= （不小于15mm） 凹模壁厚C=(1.52)H式中 k厚度系數(shù)；s垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離； C凹模壁厚mm ，指刃口至凹模外形邊緣的距離

11、。 查表2.22取凹模厚度系數(shù) K=0.35，凹模厚度H= =0.35×43=15.05mm 凹模壁厚C=1.5H = 1.5×15.05=22.55mm 凹模的外形尺寸確定： 凹模外形長度L：50+2×22.55=95.1mm凹模外形寬度B：43+2×22.55=98.1mm凹模板整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化為： 100mm×100mm×22mm T10A JB/T 7653-94凹模結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)尺寸如下圖5所示 圖5：凹模示意圖5.1.2 推件塊的設(shè)計(jì)該模具中，被凸凹模推入落料凹模的沖壓件被設(shè)置在落料凹模內(nèi)的推件塊推出，推件塊的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)如圖

12、6所示，推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計(jì)成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.20.5mm。其中與落料凹模接觸的部分按凹模尺寸進(jìn)行配做，保證單邊間隙0.10.2mm。推件塊采用45鋼，熱處理硬度為4348HRC。 圖6 推件塊示意圖5.1.3 沖孔mm凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級式，且它的外形尺寸較小，所以選用B形圓凸模。凸模固定板厚度取16mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定 L=16+22+1=39mm 由于此凸模直徑較小，但長度較短，則強(qiáng)度和剛度

13、足夠，所以無需對其進(jìn)行強(qiáng)度校何。沖裁時凸模進(jìn)入凹模刃口1mm。5.1.4 凸凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。校核凸凹模的強(qiáng)度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為3.2mm，而實(shí)際的最小壁厚為10mm，故符合要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.1260.180mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸10mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高34級，即定為0.15mm。 圖7 凸凹模結(jié)構(gòu)示意圖5.2

14、 落料彈性元件的設(shè)計(jì) 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選2個橡膠彈簧（聚氨酯彈性體），每個彈簧的預(yù)壓力為/2=2473/2=1236.5N。 1）確定橡膠的自由高度。根據(jù)選用橡膠的原則可知，由于=（35%45%），=（10%15%）。故=（25%30%），由于=（t+1）+5=7.2mm，所以橡膠的自由高度為： =（3.5）=28.8mm，取=30mm 經(jīng)校何+，故橡膠的高度選取合適。 2）確定橡膠的橫截面積A。根據(jù)橡膠選用的原則可知，為使橡膠滿足壓力的要求，則=AP，所以，可以確定橡膠彈簧的面積 A=/P=1236.5N/2.1Mpa=589 3） 確定橡膠彈簧的平面尺寸。選用圓筒形橡膠彈簧，根據(jù)摸具結(jié)構(gòu)取中

15、間小徑d=10mm，外徑D可根據(jù)橫截面積A=（D+d）求出，D=30mm。橡膠彈簧形狀如圖8所示。 4）校核橡膠彈簧的自由高度。/D=1,在0.5/D1.5的范圍內(nèi)，不會導(dǎo)致橡膠的失穩(wěn)，可以使用。5）橡膠的安裝高度。=-=30-3=27mm。圖8： 聚氨酯彈性體5.3 模架的設(shè)計(jì) 模架的各零件標(biāo)記如下： 上模座： 110×130×25mm HT200 GB/T2855.5 下模座 110×130×30mm HT200 GB/T2855.6 導(dǎo) 柱 A20h51×20mm 20 JB/T 2861.1 導(dǎo) 套 A20H6×70×

16、;28mm 20 GB/T 2861.6 模 柄 40×60mm Q235 墊板 100×100×6mm 45# JB/T7643.3 卸料板 100×100×10mm Q235 凸凹模高度 53mm 凸模固定板 100×100×16mm 45# JB/T7643.2凹模 100×100×22mm T10 JB/T765394模具工作時閉合高度:H閉=h+h+h+h+t+h+ h +h=25+6+16+22+1.2+53+10+30=164mm 該模具采用內(nèi)六角螺釘和銷釘緊固，具體選用標(biāo)準(zhǔn)件如下：內(nèi)六角螺

17、釘： M10×50 GB/T 70.12000 M10×30 GB/T 70.12000 圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘： M8×70 JB/T 7650.6 圓柱銷： A8×55 GB/T 1191986 A4×8 GB/T 1191986 6. 沖壓設(shè)備的選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī)型號和技術(shù)參數(shù)型號J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16FJH2-25公稱壓力/KN31.563100160250滑塊行程/mm2535457075最大閉合高度/mm120150180205260工作臺尺寸/mm160250230310240370300450

18、370560墊板尺寸/mm3011030 140351704021050260模柄孔尺寸/mm25403055305540604060最大傾斜角度4535353530選擇型號為JH225的開式雙柱可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：250KN 滑塊行程：75mm 最大閉合高度：260mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm 工作臺尺寸：370mm×560mm（前后×左右） 墊板尺寸：50mm×260mm（厚度×直徑） 模柄孔尺寸：40mm×60mm（直徑×深度） 最大可傾角：30º 7. 繪制模具總裝圖 圖9 模具總

19、裝圖模具的動作過程是：條料沿兩個擋料銷從右向左送進(jìn)，活動擋料銷控制其送進(jìn)步距。上模下行，進(jìn)行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對上下模的運(yùn)動起到可靠的導(dǎo)向。凹模接觸活動擋料銷時，擋料銷被壓下，上端面與板料平齊，所以凹模不必設(shè)置相應(yīng)的讓位孔。沖裁完畢，卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由夏末部分的彈性卸料裝置卸下，沖孔廢料由下模部分的落料孔落下，沖裁下的工件卡在凸模上，隨上模一起回程，上行到一定位置，打桿碰到曲柄壓力機(jī)上的打料橫桿，打桿和推件塊把工件推出模外，完成一次沖裁。如此循環(huán)進(jìn)行連續(xù)沖裁。 結(jié)束語大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的

20、迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械/CAD制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。模具設(shè)計(jì)這個實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個大概的認(rèn)識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時在實(shí)習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多

21、相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。支板屬于復(fù)合沖裁件，分沖孔和落料兩部分。分析其工藝性，并確定工藝方案，根據(jù)分析確定本制件可以采用復(fù)合模具完成，然后根據(jù)沖裁力選取沖裁時用的的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行沖孔、落料模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算沖孔、落料時凸、凹模間的刃口間隙，凸、凹模尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。因制件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有可靠的定

22、位、頂出裝置，足夠的開模高度，因此需要確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，它可以選用標(biāo)準(zhǔn)的模架，直接對模板進(jìn)行加工，選材容易，成本低，制造周期短。這次沖孔落料復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，是理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。設(shè)計(jì)中，充分利用和查閱了各種資料，運(yùn)用了大學(xué)期間學(xué)到的模具專業(yè)知識和所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械/CAD制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿

23、足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性等。這次設(shè)計(jì)是對過去所學(xué)過的機(jī)械方面的知識進(jìn)行了一次溫習(xí)和總結(jié)，將所學(xué)過的知識串在了一起。并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的比較好。同時通過設(shè)計(jì)使我認(rèn)識到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，熟悉多種工藝及加工方法，要多總結(jié)勤學(xué)習(xí)。并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 致 謝首先感謝本人的導(dǎo)師楊占堯老師，他仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。楊占堯老師淵博的知識、誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！感謝母校河南機(jī)電高