沖裁工藝及模具設(shè)計

1、墊片沖壓工藝及設(shè)計一沖壓件工藝分析3（一）材料：3（二）零件結(jié)構(gòu)：3二工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型3三排樣設(shè)計4四壓力機(jī)的選擇5（一）壓力機(jī)的選擇原則5（二）沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇6（三）壓力機(jī)的其它參數(shù)6五工作零件結(jié)構(gòu)尺寸7（一）落料凹模板尺寸：1（二）落料凹模板的固定方式：8（三）凸凹模尺寸計算：8（四）凸凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：8（五）沖孔凹模洞口的類型9（六）凸凹模的固定方法和主要技術(shù)要求10（七）沖孔凸模尺寸計算：10（八）凸模的固定方式11（九）標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件11六有關(guān)模具設(shè)計計算:13（一）卸料彈簧選擇：13（二）設(shè)計和選用卸料與出件零件13（三）選擇上、下模板及模柄14（四）墊板的結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計：14（五）閉合高度15（六）裝配圖16參考文獻(xiàn)：17一沖壓件工藝分析材 料：H62 精度：IT11 板厚：1mm圖1.墊片零件圖（一）材料：沖裁件為H62銅板，是平均含銅量為62%的普通黃銅，力學(xué)性能好，具 有良好的切削加工性。適合沖裁。（二）零件結(jié)構(gòu)：該零件結(jié)構(gòu)簡單，在對稱中心線上有兩個直徑為3.5mm的圓孔?？着c孔， 孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為2.25mm。由此可以看出該 零件具有良好的沖壓性能。二工藝方案及模具結(jié)構(gòu)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： 1.先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 2.落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 3.

3、沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，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。方案二：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。方案三：需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但制造難度大，并 且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度， 作不方便。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二方案為佳。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為了便于操作，所以復(fù)合 模結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模及彈性卸料和定位釘定位方式。三排樣設(shè)計方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。

4、沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 沿部件部分外形切斷或沖裁，只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時邊緣毛刺被凸模帶入間隙會影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無任何搭邊。沖件的質(zhì)量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。查冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)表2-18，確定搭邊值：兩工件間的搭邊：

5、a=2.5mm; 工件邊緣搭邊： b=2.2mm; 步距為： S=b+a=25+2.2=27.2mm;條料寬度： B=（D+2b）=(40+2×2.5) =450.4mm確定后排樣圖如下圖所示：一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為 =A/（B×h）×100% 式中A 沖裁件的面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2） n 一個進(jìn)距內(nèi)沖件的數(shù)目 B 條料寬度（mm） h 步距(mm)A=40×252××1.75×1.75980.76mm2=980.76/（44.6×27.2）=80.8%四壓力機(jī)的選擇（一）壓力機(jī)的選擇原則沖壓設(shè)備的選

6、擇直接關(guān)系到設(shè)備的安全及生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問題。重壓設(shè)備的選擇主要包括設(shè)備的類型和規(guī)格參數(shù)兩方面的問題。主要根據(jù)所要完成沖壓工序的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇沖壓設(shè)備類型。1、對于中小型沖裁件，彎曲件或淺拉深件的常采用開式曲柄壓力機(jī)。2、對于大中型對于大和精度要求高的沖壓件，多采用閉式曲柄壓力機(jī)。3、對于大型或較復(fù)雜的拉深件，常采用上傳動的閉式雙動拉深壓力機(jī)。4、對于大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜，批量很大的中小形沖壓件應(yīng)優(yōu)先選用自動高速壓力機(jī)或者多工位自動壓力機(jī)。5、對于批量小，材料厚的沖壓件，常采用液壓機(jī)。6、對于精沖零件最好選擇專用的精沖

7、壓力機(jī)。（二）沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇在選擇沖壓設(shè)備的類型后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓加工中所需的沖壓力（包括卸料力，壓料力等）變形功以及模具的結(jié)構(gòu)形式或閉合高度，外形輪廓尺寸等選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格。1、公稱壓力壓力機(jī)的公稱壓力是指壓力機(jī)滑塊離下止點(diǎn)前一特定距離，既壓力機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)侄離下止點(diǎn)前某一角度時滑快上所容需的最大工作壓力。一般情況下，壓力機(jī)的工稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓工藝力的1.11.3倍。2、滑快行程壓力機(jī)的滑快行程是指滑快從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離壓力機(jī)的行程的小應(yīng)能保證毛胚或半成品的放入及成型零件的取出。3、閉合高度壓力機(jī)的閉合高度是指滑快在下止點(diǎn)時，滑快底平面到工作臺面之間的高度模具的閉合高度

8、必須適合于壓力機(jī)閉合高度范圍的要求。他們之間的關(guān)系為：理論上： Hmin-H1HHmaxH1實(shí)際上：Hmin-H110HHmax-H1-5H模具閉合高度；Hmin壓力機(jī)的最小閉合高度Hmax壓力機(jī)的最大閉合高度；H1墊板厚度HminH1壓力機(jī)的最小裝模高度；Hmax-H壓力機(jī)的最大裝模高度（三）壓力機(jī)的其它參數(shù)1、壓力機(jī)工作臺的尺寸壓力機(jī)工作臺上墊板的平面尺寸應(yīng)大于模具下模座的平面尺寸，并留有固定模具的充分余地，一般每邊留50-70mm。2、壓力機(jī)工作臺孔的尺寸，模具底設(shè)置的漏料孔或彈頂裝置尺寸必須小于壓力機(jī)工作臺孔的尺寸。3、壓力機(jī)模柄孔尺寸模柄直徑必須和壓力機(jī)滑快內(nèi)模柄安裝用孔的直徑相一致

9、，模柄的高度應(yīng)小于模柄安裝用孔的深度。綜上所述根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計表1.7可選擇壓力機(jī)為參數(shù)如下：參數(shù)如圖4-2公稱壓力250KN滑快行程80mm行程次數(shù)100次/min最大閉合高度250mm最大裝模高度180mm閉合高度調(diào)解量70mm立柱間距離260mm工作臺孔尺寸前后130mm左右260mm墊板尺寸厚度70mm模柄孔尺寸直徑50mm深度70mm五工作零件結(jié)構(gòu)尺寸（一）落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb（其計算結(jié)果大于或等于15）其中b沖壓件最大外形尺寸；K系數(shù)，考慮板材厚度的應(yīng)響,其值可查冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)表2-24得K=0.42,則有 H=0.42×40=16.80凹模壁厚：

10、C=(1.52)H （其計算結(jié)果大于或等于3040）C=(1.52)×16.80=(25.2033.60) 實(shí)際取C=33.5mm凹模板邊長：L=40+2C=107查冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)表2-41有：凹模板寬B100故確定凹模板外形為：107×100×21（）將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取為：107×100×16mm.落料凹模板零件圖如圖5-1 圖5-1落料凹模零件圖（二）落料凹模板的固定方式：凹模一般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根據(jù)凹模的大小，可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷

11、孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，應(yīng)滿足有關(guān)要求。（三）凸凹模尺寸計算：凸凹模長度計算：16101642mm其中：凸凹模固定板厚度 彈性卸料板厚度增加長度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等） （四）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6mm，根據(jù)強(qiáng)度要求查沖壓工藝與模具設(shè)計表2.27可知，該壁厚為4.9mm即可，故該凸凹模側(cè)壁強(qiáng)度足夠。（五）沖孔凹模洞口的類型沖孔凹模的孔口形式通常有如圖7-3所示的幾種。圖中a、e為 直壁形，刃口強(qiáng)度高，刃磨后空口尺寸不變，制造方便。但是在孔口 內(nèi) 易于積存工件或廢料，增大了凹模的脹力、推件力和孔壁的磨損； 磨損后每次的修磨量大

12、，模具的總壽命較低。此外，凹模磨損后孔口可能成倒錐，使沖成的工件或廢料反跳到凹模表面上，造成操作困難。直壁形孔口 凹模適用于沖裁精度較高、厚度較大的工件。對于上頂出工件（或廢料）的模具也采用此種孔口形式。a適用于圓形或矩形工件；e適用于形狀復(fù)雜的工件。b、c、d的孔口為錐形，孔口 內(nèi)不 易于積存工件或廢料，孔壁所受的脹力、摩擦力小，所以沖孔凹模的磨損及每次的餓刃磨量小。但刃口強(qiáng)度較低，且刃口的尺寸在修磨后略有增大。一般用于形狀簡單，精度要求不高和較薄的沖裁件。c適用于較復(fù)雜的沖裁加件；d用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。f為凸臺式凹模，適用于沖裁軟而薄的金屬與非金屬材料，這種材料一般不淬火或淬

13、火強(qiáng)度不高（3538）HRC，可以用手錘敲打凸臺斜面以調(diào)整模具間隙，直到試沖出滿意的沖壓件為止。 圖7-2沖孔凹模洞口而根據(jù)上述分析本模具采用 a 為合理。凸凹模的零件圖如下所示：圖7-3凸凹模（六）凸凹模的固定方法和主要技術(shù)要求 凸凹模一般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根據(jù)凹模的大小，可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，應(yīng)滿足有關(guān)要求凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直，上下平面應(yīng)保持平行。型孔的表面有粗糙度的要求 Ra0.80.4m。凹模材料選擇與凸模一樣，但熱處理后的硬度應(yīng)略高于凸模。因此，根據(jù)這

14、些條件可知固定方式為整體式或著組合式直接連接。（七）沖孔凸模尺寸計算：凸模長度計算：=10+12+16+2 =40mm其中：凸模固定板厚空心墊板厚凹模板厚2mm-凸模進(jìn)入沖孔凹模的長度凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長桿，強(qiáng)度足夠。凸模的零件圖如下所示：圖7-4沖孔凸模零件圖（八）凸模的固定方式 平面尺寸比較大的凸模，可以直接用銷釘和螺栓固定。中、小型凸模多采用臺肩、吊裝或鉚接固定。對于有的小凸模還可以采用粘接固定。對于大型沖模中沖小孔的易損凸模，可以采用快換凸模的固定方法，以便于修理與更換。而本設(shè)計在固定中采用了如圖所示：凸模與凸模固定板壓配，并借助與螺緊固定位在上模座上，適應(yīng)與中小尺寸圓形凸模

15、上。（刃口尺寸形狀不對稱時，凸模和凸模固定板之間應(yīng)有防轉(zhuǎn)制動）（九）標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件GBT285117(90)GBT28521(90)列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架，是由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)，常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn)。 按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同，導(dǎo)柱模架的基本型式有如圖 所示的四種。 (a) (b) (d) (c)圖7-5模架圖a)為后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左

16、、右不受限制，送料和操作比較方便。因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮動模柄結(jié)構(gòu) 。圖b)為中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個方向送料。圖c)為對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模 (X軸為橫向，Y軸為縱向) 圖 d)為四導(dǎo)柱模架，具有滑動平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。根據(jù)以上特點(diǎn)選用a較為適合.模架選用的規(guī)格，根據(jù)凹模周界尺寸從標(biāo)準(zhǔn)手冊中選取。經(jīng)估算：L=125

17、mm, B=100mm 閉合高度H=150165mm取H=140mm從 冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)查表得:模架規(guī)格是：125mm×100mm×165mm 導(dǎo)柱：22mm.導(dǎo)套28mm六有關(guān)模具設(shè)計計算:（一）卸料橡膠元件的選擇：模具采取彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下：確定橡膠的自由高度：H自由=(H工作+H修邊) ×(3.54)又H工作+H修邊=2+1+7=10mm，故H自由=35mm.根據(jù)凸凹模及橡膠元件、卸料螺釘、緊固螺釘?shù)鹊牟贾?，卸料板的平面尺寸?25mm×100mm,厚度為10mm。（二）設(shè)計和選用卸料與出件零件卸料以固定板卸料,出件是

18、以凸模往下沖即可,因此不用設(shè)計出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.81倍,所以卸料板的L×B×H=125mm×100mm×10mm,卸料板在此僅起卸料作用,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.20.5mm,這里取0.5mm,材料為45.由以上根據(jù)凸模和凹?？稍O(shè)計出卸料板如圖8-1. 圖8-1卸料板零件圖（三）選擇上、下模板及模柄采用GB2855.6-81后側(cè)帶導(dǎo)柱形式模板。根據(jù)最大輪廓尺寸125mm×95mm選相近規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)模板L×B為125mm×100mm，上模座板厚為30mm.下模座板厚為35mm。 模柄:由壓力機(jī)的型號JG23-40.可查得模柄孔的直徑為50mm,深度為70mm,由裝配要求采用銷釘緊固,模柄長度