沖壓件沖裁模課程設(shè)計

1、摘要冷沖壓也稱板料沖壓，是塑料加工的一種基本方法，一般以金屬板料為原料，利用壓力機上的模具作往復(fù)運動，在常溫下對金屬施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形已達到預(yù)定的形狀尺寸。本課程設(shè)計對一個簡單沖壓件工藝進行了分析，并設(shè)計了單工序落料模具及主要零部件，在這個課程設(shè)計中詳細介紹了沖裁件從排樣到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，再到裝配的整個過程，通過這一簡單的例子讓我們知道了什么是冷沖壓工藝。關(guān)鍵詞：沖壓件；排樣設(shè)計；模具結(jié)構(gòu)；裝配目 錄一、確定沖壓工藝和模具的結(jié)構(gòu)形式 （一）沖壓工藝的簡介 （二）分析制件的沖壓工藝性 （三）分析比較和確定工藝方案 （四）確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 （五）選擇沖壓設(shè)備（六）有關(guān)設(shè)計二、工藝計算

2、 （一）排樣、計算條料寬度、確定步距 （二）計算沖壓力 （三）確定壓力中心 三、凸、凹模零件設(shè)計 （一）凹凸模刃口尺寸的計算 （二）確定凸、凹模零件結(jié)構(gòu)尺寸 1、落料凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定 2、沖孔凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定 3、凸凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定 四、選沖壓標準模架和標準零件 五、模具總體設(shè)計及繪制出模具總裝圖和零件圖 六、選模具非標準件 七、校核沖壓設(shè)備基本參數(shù) （一）模具閉合高度校核 （二）沖裁所需總壓力校核 致謝 參考文獻 一、確定沖壓工藝和模具的結(jié)構(gòu)形式（一）沖壓工藝簡介沖壓是塑性加工的一種基本方法之一，它是利用安裝在壓力機上的模具，在室溫下對材料施加壓力使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲

3、得具有一定形狀，尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因為它主要用于加工板料制件，所以也稱板料沖壓。在機械加工中是一種高效率的加工方式。 沖壓廣泛用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等行業(yè)中占有極其重要的地位。沖壓工藝有如下特點1. 能沖出其它加工難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的零件，比如，從儀器儀表小零件到汽車覆蓋件、縱梁等大型零件，均有沖壓加工完成 2. 沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓工藝是有模具成型，模具制造精度高，使用壽命長，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制品互換性好，尺寸精度一般可打到T10T14級，最高可達到T16級，有的制件不需要安裝，便可滿足裝配和使用要求。3. 沖壓件

4、具有重量輕、強度高、剛性好、表面粗糙度小等特點。4. 沖壓加工生產(chǎn)效率極高，沒有其它任何一種機械加工方法能與之相比。比如，汽車覆蓋件這樣的大型沖壓件的生產(chǎn)效率，可達每分鐘數(shù)件；高速沖壓小型制件，可達每分鐘上千件。5. 材料利用率高，一般為70%80%，因此沖壓件能實現(xiàn)少廢料或無廢料生產(chǎn)，在某種情況下，邊角余量也可以充分利用6. 操作簡單，便于組織生產(chǎn)，易于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。對操作人員的素質(zhì)要求不高，新工人經(jīng)短期培訓(xùn)就便能上崗操作。7. 沖壓的特點是模具制造時間長、制造成本高，故不適于單件小批量生產(chǎn)，另外，沖壓生產(chǎn)多采用機械壓力機，由于滑塊往復(fù)運動快，手工操作時；勞動強度大，易發(fā)生事故，故

5、必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。8. 沖壓模設(shè)計需要很強的想象力和與創(chuàng)造力，對于模具的設(shè)計者和制造者無論在理論、經(jīng)驗、創(chuàng)造力方面都有很高的要求。（2） 分析制件的沖壓工藝性1.沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸 壓圈 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差及技術(shù)要求等。沖裁件的工藝性合理與否，影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)率等。壓圈形狀簡單、外形結(jié)構(gòu)對稱。在沖裁是零件的孔與孔之間，孔與邊之間均受模具強度和沖裁質(zhì)量的制約，為了避免沖孔是凸模受水平推力而不被拆斷，所以該零件的精度要求能夠在沖裁加

6、工中得到保證，其生產(chǎn)批量等情況。也均符合沖裁的工藝要求，故壓圈也符合沖裁的工藝要求。2.沖裁件的精度分析 從設(shè)計課程要求看公差等級要達到IT11級。所以經(jīng)濟精度可以用沖裁得到，該零件的斷面粗糙沒有特別要求。零件的厚度為0.2mm，可采用普通沖裁（斷面粗糙可達到3.2um-12.5um）就可以達到圖紙要求。3.材料分析QSn4-4-2.5經(jīng)退火處理后，其抗剪強度為125550MPa，其抗拉強度為294490MPa，其伸長率為5%35%適合于做壓材料。（3） 分析比較和確定工藝方案方法一：沖孔落料方法二：落料，沖孔（復(fù)合）方法三：落料，沖孔（連續(xù)）方案一：單工序模，先沖孔在落料保證一定的精度，但主

7、要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn)，生存率較低，且多了一模具，生產(chǎn)周期長。方案二：避免了多次定位的結(jié)構(gòu)，并在沖裁過程中可以壓料，工件較平整，較單序?？s短生存周期。方案三：根據(jù)生產(chǎn)量，模具可以采用連續(xù)模，但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對制造精度的要求高，連續(xù)模比較生產(chǎn)周期長，成本高，維護也困難。（四）確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 沖裁件的精度要求不高，尺寸不大，形狀簡單，只需沖孔和落料兩道工序即可完成，板料厚度薄，但生產(chǎn)批量大。根據(jù)這些特點，為了保證孔位精度，提高沖模生產(chǎn)率，實行工藝集中的方案較好，即采用級進?；驈?fù)合模。 經(jīng)過比較分析壓圈的沖壓模具設(shè)計采用方案二。（五）選擇沖壓設(shè)備。 由于零件尺寸較小，精度要求不高

8、，批量大，且只有沖孔和落料兩道工序，選用高速壓力機，生產(chǎn)效率高。其次選開式機械壓力機，適合沖裁加工，有一定的精度和剛度、操作方便、價格低廉，所以選用開式機械壓力機。沖裁件尺寸為90mm x 55mm,板厚為0.2mm，查壓力機規(guī)格表，初選J23-6.3型開式可傾壓力機。（六）有關(guān)設(shè)計壓圈由落料沖孔單工步成型，只需設(shè)計落料沖孔復(fù)合模，壓圈生產(chǎn)過程由于結(jié)構(gòu)廢料較多，原材料的利用率較低，而模具費用的份額比例較大，這樣要求模具的結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率高，落料沖孔復(fù)合模設(shè)計成一模一腔。復(fù)合模采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，卸料可靠，操作安全方便，生產(chǎn)效率高，并為機械化出件提供有利條件，應(yīng)

9、用十分廣泛二、工藝計算。（一）排樣、計算條料寬度、確定步距。 查最小搭邊值表，確定搭邊值，兩側(cè)搭邊各取a =2mm,a1也取2mm。送料步距為n=65.51，條料寬度為B=（D+2a+），查表得=0.5，則得B=59.5。畫出排樣圖，如下圖：排樣圖（二）計算沖壓力。 兩個工序，沖壓力等于沖孔時的沖壓力和落料時的沖壓力之和。查常用鋼的力學(xué)性能表得=471MPa。K的取值依據(jù)沖裁刃口尺寸而定，平刃口，K=1-1.3；斜刃口，K=0.2-0.6,考慮到刃口的磨損、生產(chǎn)批量和材料厚度等因素，此取K=1.3。P落=KLt=1.3x210.2x0.2x471=25.74kNP 沖= KLt=1.3x166

10、.14x0.2x471=20.35kNP 卸=K落P落=0.06x25.74=1.54kNP頂=KP落=0.08x25.74=2.06kNP總=P落+P沖+P卸+P頂=25.74+20.35+1.54+2.06=49.64kN(三)確定壓力中心。 工件圖形為對稱圖形，如排樣圖所示，故沖孔和落料時的壓力中心都在它的幾何中點上。三、凸、凹模零件設(shè)計。（一）凹凸模刃口尺寸的計算模具刃口尺寸精度等級是影響沖裁件尺寸精度等級的主要因素，模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來保證的。因此，在確定凹、凸模工件部分尺寸及其制造精度時，必須考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級、模具磨損和制造特點等。（1）

11、落料時，先確定凹模工作部分，其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸比凹模公稱尺寸小一個合理間隙值。（2） 沖孔時，先確定凸模工作范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應(yīng)比凸模公稱尺寸大一個合理間隙值。（3） 對于落料件，一般標準單向負公差。假定工件的尺寸為D，工件公差為,則工件尺寸就是D 。沖孔件的工差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為d，工件公差為，則沖孔件公差為d。若工件尺寸標注有正負公差，則應(yīng)將正負偏差換成上述要求的等價的正負公差，若沒有工件沒有標注公差，則工件公差按國家標注非配合尺寸IT14級來處理。 凹凸模配合加工，

12、是指先加工凸模（或凹模），然后根據(jù)制好的凸模（或凹模）的實際尺寸，配合凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做為基準件，它的工作部分的尺寸作為基準尺寸，而與它配做凹模（或凸模），只需要在圖紙上標明相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸（或凹模公稱尺寸），說明“XX尺寸按凸模（或凹模）配做，每邊保證間隙XX”。這樣基準件的制造公差p（或d）的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制，是模具制造容易。一般基準件的制造公差p（或d）=/4。1.落料時應(yīng)以凹模為基準，在后配合做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。 凹模磨損后增尺寸增大時，凹模尺寸

13、按公式Dd=（D）計算，其中系數(shù)X按照IT11精度等級取值x=0.75。 尺寸55在磨損后增大，=0.19mm,化為55.059 Dd=(D)=（55.0950.75×0.19） =54.9525尺寸R10在磨損后增大,=0.09mm,化為10.045 Dd=(D) =(10.0450.75×0.09) =9.97752.沖孔 落料時應(yīng)以凸模為基準，在后配合做凹模。落料凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。 凸模磨損后尺寸減小時，凸模尺寸按公式計算，其中系數(shù)X按精度IT11精度等級取值x=0.75。尺寸35在磨損后減少，=0.16，化為 =(34.92+0.

14、75×0.16) = 尺寸8在磨損后減少，=0.09mm，化為 尺寸6在磨損后減少，=0.09mm，化為 尺寸2在磨損后減少，=0.06mm，化為 凸模磨損后尺寸不變的有70，按=L 或=L計算=70=700.0238（二）確定凸、凹模零件結(jié)構(gòu)尺寸。1、落料凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 沖裁件精度不高、形狀簡單，落料和沖孔的模具均采用平刃口。凹模外形尺寸確定如下：凹模厚度：H=Kb=0.2x80.62=16.12mm(其中，系數(shù)K是查表求得，b為凹模孔的最大寬度)。 凹模壁厚：c=（1.5-2）H,c取32mm。 凹模長度：L=b+2c=144.62mm。 凹模寬度：B=沖裁件寬度+2c

15、=（55+64）=119。 最后依據(jù)設(shè)計尺寸，按沖壓模具標準模架凹模周界尺寸系列，確定凹模外形尺寸為160mmx125mmx25mm。2、沖孔凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 落料凸模截面形狀與沖裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成。 沖孔凸模L為導(dǎo)板厚度、凹模固定板厚度、板料的厚度、凸?？傂弈Ａ?、凸模進人凹模深度、凹模厚度的總和。其中，導(dǎo)板厚度取4 mm，凹、凸模固定板厚度取17mm ，凸模修磨量取3mm ,凸模進入凹模的深度取1mm，另外為了保證孔的質(zhì)量，沖大孔的凸模取值比沖孔的大2mm。L1=（4+17+0.2+3+1+25）=50.02mm L2=(4+17+0.2+3+1+25+2)=5

16、2.2mm 3、凸凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 凸凹模L為導(dǎo)板厚度、凸凹模固定板厚度、板料的厚度、凸凹模進入凹模深度、卸料彈簧壓縮高度的總和。導(dǎo)板、板厚和固定板前面都已確定，附加高度h?。?5-20）mm，取h=20mm。L=（4+12+17+0.2+20）=53.2mm四、選沖模標準模架和標準零件。 依據(jù)凸、凹模周界尺寸，初定設(shè)置額定參數(shù)，選用滑動導(dǎo)向后惻導(dǎo)柱模架，標記為模架200x160x160-200 GB/T2855.5-1990。 聯(lián)結(jié)螺釘選用：螺釘GB/T65-2000 M10 開槽圓柱頭螺釘，螺釘長度依據(jù)聯(lián)結(jié)件厚度而定，依據(jù)卸料力、推料力、壓邊力的大小選彈簧種類。五、模具總體設(shè)計及繪

17、制出模具總裝圖和零件圖。 模具總裝圖用A0紙繪制，零件圖用A4紙繪制。（另附）六、選模具非標準件。 部分非標準件的尺寸如下表：1凸凹模固定板160x125x17數(shù)量12墊板160x125x6數(shù)量23卸料板160x125x12數(shù)量14凹模固定板160x125x17數(shù)量1七、校核沖壓設(shè)備基本參數(shù)。（一）模具閉合高度校核。 H 閉=H上+H下+H凹+H凸+H墊-1.2=（40+45+25+53.2+12-1.2）=174mm，J23-6.3開式壓力機的閉合高度為150mm，可調(diào)量為30mm，模具安裝時可調(diào)節(jié)壓力機高度配制。（二）沖裁所需總壓力校核。 前面計算出P總=49.64kN，沖壓機的公稱壓力63kN，P總<P公,滿足生產(chǎn)要求。致