模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)大作業(yè)

模

具

設(shè)

計(jì)

與

制

造

專

業(yè)

大

作

業(yè)

JM1005

顏輝

工件簡(jiǎn)圖a

生產(chǎn)批量:大批量

材料:20F

料厚:0.8mm

一.沖裁件的工藝分析

1.沖裁件材料的分析

工件選用20F材料,該材料屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,抗拉強(qiáng)度。b=333?471MPa,屈服強(qiáng)度

。s=225MPa,伸長(zhǎng)率810=26%,塑性好,屈服強(qiáng)度適中，有較好的力學(xué)性能,適宜沖裁.

2.沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性的分析

a.該工件形狀規(guī)則，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,上下對(duì)稱,排樣廢料少,有利于材料的合理利用

b.該工件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡量避免尖角，因無(wú)特殊要求,可采用圓弧代替，

以便于模具加工,減少?zèng)_裁時(shí)工件尖角處的影響.

c.沖裁件上的懸臂和凹槽應(yīng)盡量避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂和窄槽,該工件上凸出的懸臂和凹槽滿

足設(shè)計(jì)要求,通過(guò)計(jì)算知道,最小寬度b》l.5t,最大長(zhǎng)度hW5b

d.為保證模具強(qiáng)度和避免工件變形,孔邊距和孔間距不能過(guò)小,否則會(huì)產(chǎn)生孔間材料的

扭曲或使孔邊材料變形.通過(guò)計(jì)算知該工件孔間距為8.75,滿足設(shè)計(jì)要求,cel.5t;孔邊距

為0.75,不滿足設(shè)計(jì)要求（c'2t）,因此可適當(dāng)更改圖紙尺寸，使其符合孔邊距的設(shè)計(jì)要

求.

3.沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度分析

如工件簡(jiǎn)圖所示,該工件對(duì)尺寸精度無(wú)特別要求,所以統(tǒng)一選擇IT14級(jí)作為沖裁標(biāo)準(zhǔn)；

另外根據(jù)工件材料厚度為0.8mm,查表2.6.7［課本）知沖裁件斷面的表面粗糙度為Ra=3.2um,

查表2.6.8（課本）知生產(chǎn)時(shí)允許的毛刺高度WO.10mm,因此該工件屬于普通沖裁,精度要求，

表面粗糙度,毛刺高度要求不高.

4.沖裁件的尺寸標(biāo)注

該工件尺寸基準(zhǔn)都選擇在沖裁過(guò)程中始終不參加變形的面或線上,與定位基準(zhǔn)重合,故

該工件尺寸標(biāo)注沒(méi)有問(wèn)題,符合尺設(shè)計(jì)要求.所以,考慮沖裁件的尺寸基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡可能考慮制

造模具及模具的使用定位基準(zhǔn)重合,以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合造成的誤差.

確定工藝方案

該工件屬于大批量生產(chǎn),工藝性較好,符合沖壓工藝要求.但不宜采用復(fù)合模,因?yàn)樽钫?/p>

處（孔邊距）的距離為0.75mm,而復(fù)合模的凸凹模最小壁厚需要2.3mm（見(jiàn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-27）,

所以不能采用復(fù)合模.如果采用單工序模應(yīng)先落料以后再?zèng)_孔,則生產(chǎn)效率太低滿足不了工

件大批量生產(chǎn)的要求,而且工件尺寸較小,安全性不高,生產(chǎn)需要采取措施,費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此不

予選擇.由于該工件生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，因此在提高工件生產(chǎn)效率和保證生產(chǎn)安全性和

工件尺寸精度的情況下，確定工件的工藝方案為沖孔一落料級(jí)進(jìn)模.

三.確定模具的主要結(jié)構(gòu)形式

該工件生產(chǎn)批量為大批量,為保證和提高生產(chǎn)效率,故采用橫向自動(dòng)送料方式,落件和廢

料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式;考慮工件尺寸較小,厚度僅為0.8mm,所以采

用彈壓卸料裝置，以保證沖裁件的平整和正常卸料;為保證孔與外形的相對(duì)位置尺寸要求和

孔的精度要求,故采用始用擋料銷(xiāo)定位,導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正.

四.排樣設(shè)計(jì)

1.材料的經(jīng)濟(jì)利用

據(jù)材料厚度0.8mm,查表2.5.2(課本)知工件間長(zhǎng)度ai=l.5mm,沿邊長(zhǎng)度a=l.8mm,再根

據(jù)工件簡(jiǎn)圖求出步距〔相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離)A=4.5mm,條料寬度B=3mm.工件面積S=58

平方毫米,則一個(gè)步距的材料利用率

19=(S/AB)100%=(58/13.5)X100%=43%

2.排樣

該工件材料厚度不高,尺寸較小,近似長(zhǎng)方條形,通過(guò)計(jì)算,因此采用橫排比較合理,符合

要求.排樣如下圖所示

五.確定沖壓力和壓力中心

1.沖壓力的計(jì)算

因?yàn)椴牧虾穸萾=o.8mm,。b=333?471MPa,抗拉強(qiáng)度在范圍內(nèi)故取中間為

。b=400MPa,k=L3,則根據(jù)式(2-4),

FP=KLtr=l,3X52.42X0.8X400N?21807N

查表2-20,K=0.05故

F0=K卸Fp=0.05X21453N=1073N

查表2-20,得K=0.05故

F推=21453X0.05X(8/0.8)N=10727N

所以F總=Fp+F卸+F推

=(21807+1073+10727)N=33607N

2.壓力中心的計(jì)算

圖一

圖二

采用壓力中心簡(jiǎn)化方法,引入負(fù)線段L1和L2,組成一個(gè)長(zhǎng)方形,更方便計(jì)算它的壓力

中心，這樣該工件就被分為三部分，再分別求它們的周長(zhǎng)和壓力中心.左邊部分周長(zhǎng)

La=19.71,壓力中心Ya=5.78;中間部分周長(zhǎng)Lb=12,壓力中心Yb=2;右邊部分周長(zhǎng)

Lc=18.ll,Yc=ll.05

對(duì)于負(fù)線段:Ll=-4,Yl=lL2=-4,Y2=l

則》Li=19.71+12+18.11=49.82

SLiYi=19.71X5.78+12X2+18.11X11.05=338.0391

SY<iYi/Li=338.0391/49.82=6.785

六.計(jì)算各主要零件的尺寸

1.凹模厚度

按式2-19(設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū))，其中b=23.5mm,K按表2-24查得,K=0.35故H=Kb=O.35X

23.5nnn=8.225mm但該件上需要進(jìn)行沖孔和落料,且均需在同一凹模上進(jìn)行,所以凹模的厚度

應(yīng)適應(yīng)增加，同時(shí)凹模厚度應(yīng)該符合其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),故凹模厚度H=25nun

按式2-20,凹模壁厚C=[1.5?2)H^50mm,根據(jù)工件尺寸和材料合理搭配即可估算出

凹模的外形尺寸:長(zhǎng)度X寬度為125mmX100mm

2.凸模固定板的厚度

Hl=0.7H=0.7X25mm=17.5mm,取整數(shù)為20mm,故凸模固定板厚度在凹模厚度的0.6倍

到0.8倍之間,符合設(shè)計(jì)要求.

3.墊板的采用與厚度：是否采用墊板，以承壓面較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖小孔的凸

模承壓面的尺寸如圖所示,按式2-10(設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū))，其承壓應(yīng)力

6=F/A=(8.355X1.3X0.8X400)/(I.5X3)MPa

七772MPa

查表2-39得鑄鐵模板的[6p]為90MPa?140MPa,故6>[6p],因此須采用墊板,墊板厚

度取8mm.

4.卸料橡皮的自由高度:根據(jù)工件材料的厚度為0.8mm,沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取

1mm,考慮模具維修時(shí)刃磨留量為2mm,再考慮到開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸模1mm,則總的工作行程

h工件=4.8mm,根據(jù)式(8-5),橡皮的自由高度h自由=h工件/(0.25-0.3)=16-19.2mm.

取h自由二19mm

模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓量為

h預(yù)二10%?15%Xh自由=1.90?2.85mm

取h預(yù)二2mm

由此可以計(jì)算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為17mm

5.計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸：

由表2.2.4（課本）查得2Cmin=0.1mm,2Cmax=0.13mm.

（1）沖孔凸模I工件孔尺寸:寬1.5mm,長(zhǎng)2.25mm,長(zhǎng)3nlm（見(jiàn)工作簡(jiǎn)圖a）

由表2-12（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)）查得:尺寸為1.5mm時(shí)，6P=0.02mm

尺寸為2.25mm時(shí)，6p=0.02mm

尺寸為3mm時(shí)，5p=0.02mm

查表2-13（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)），乂=0.5

0

根據(jù)表2-14（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)），Bp=（B+XA）,sp,根據(jù)表2-16（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)），尺寸

1.5,2.25,3的公差分別為△1=0.25mm,A2=0.25mm,A3=0.3mm,

貝ijBpi=（1.5+0.5X0.25）.00.02

0

=1.625_002mm

Bp2=（2.25+0.5X0.25）,0,02

0

=2.375_o02

Bp3=（3+0.5X0.3）.o02

o

=3.15_QQ2mm

（2）沖孔凸模II工件孔尺寸:寬1.5mm,長(zhǎng)1.5mm,長(zhǎng)3mm（見(jiàn)工作簡(jiǎn)圖a）

由表2-12（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)）查得:尺寸為1.5mm時(shí)，6p=0.02mm

尺寸為3mm時(shí)，8p=0.02mm

查表2-13（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)），X=0.5

根據(jù)表2-16（設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)），尺寸1.5,3的公差分別為△1=0.25mm,A2=0.3mm根據(jù)表2-14

公式得：

Bpi=Bp2=（l.5+0.5X0.25）.002

o

—1.625_o.o2mm

Bp3=（3+0.5X0.3）.002

0

=3.15.0.02mm

(3)落料凹模選擇凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，圖b中虛線為凹模輪廓磨損后的變化,按配制

加工方法,只需計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的實(shí)際尺寸按間隙

要求配制.

<1>根據(jù)b圖，凹模磨損后變大的尺寸有Adi(R1.5)Ad2(RO.75)Ad3(RO.75)Ad4(R0.75)

刃口尺寸計(jì)算公式:Aj=(Amax—XA)+°'2QA

由表2-16(設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū))查得,尺寸1.5,0.75的公差均為△=0.25mm.

由表2.3.1(課本)查得:對(duì)于以上要計(jì)算的尺寸,其磨損系數(shù)均為0.5

,,,+0.25X0.25

Adl=(l.75一10.5X0.25)0

+0.0625

=1.6250mm

*/、+0.25X0.25

Ad2二(1一■0.5X0.25)o

+0.0625

=0.875°mm

A/、+0.25X0.25

Ad3二(1—10.5X0.25)o

+0.0625

=0.875onim

a/\+0.25X0.25

Ad4二(1一■0.5X0.25)o

+0.0625

=0.875°mm

<2>根據(jù)b圖，凹模磨損后變小的尺寸有Bdl(4)Bd2(4).

刃口尺寸計(jì)算公式:Bj=(Bmin—XA)°o25A

由表2-16(設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū))查得,尺寸4的公差均為A=0.3mm

由表2.3.1(課本)查得:對(duì)于以上要計(jì)算的尺寸,其磨損系數(shù)均為0.5

Bdl=⑶7+0.5X0.3)-0.25X0.3

o

=3.85-0.075111111

c/、0

Bd2=⑶7+0.5X0.3)-0.25X0.3

=3.85-o.075111nl

<3〉根據(jù)b圖，凹模磨損后不變的尺寸有Cdl（6）Cd2（6）Cd3（0.5）Cd4（0.5）Cd5（0.5）

Cd6（0.5）

刃口尺寸計(jì)算公式：Cj=(Cmin—0.5△)±0.125△

由表2-16(設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū))查得,尺寸6,0.5的公差分別為A1=0.36mmA2=0.25mm

Cdl=(5.64~10.5X0.36)mm±0.125X0.36mm

=5.46mm±0.045mm

Cd2二(5.64一■0.5X0.36)nuni0.125X0.36mm

=5.46mm±0.045mm

Cd3-(0.25—0.5X0.25)mm±0.125X0.25mm

=0.125mm±0.031mm

Cd4=(0.25—0.5X0.25)mm±0.125X0.25mm

=0.125mm±0.031mm

Cd5=(0.25—0.5X0.25)mm±0.125X0.25mm

=0.125mm±0.031mm

Cd6二(0.25—0.5X0.25)mm±0.125X0.25mm

二0.125mm±0.03mm

圖b

<4>凸模刃口尺寸確定,查表2.2.4(課本)，沖裁合理間隙2Cmin=0.1mm,2Cmax=0.13mm,故:

凸模刃口尺寸按凹模相應(yīng)部位的尺寸配制，保證雙面最小間隙為2cmin=0.1mm.

7.模具總體設(shè)計(jì)

有了上述各步計(jì)算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案,便可以對(duì)模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫(huà)出

草圖,如下圖所示.

從結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度：

H模=(35+8+50+23.5+40-1)mm

=155.5mm

根據(jù)凹模的外形尺寸,確定下模板的外形尺寸為160mmX125mm

8.模具主要零部件的設(shè)計(jì)

本模具是采用自動(dòng)送料的級(jí)進(jìn)模,落料凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱銷(xiāo)固定,沖

孔凸模則須用固定板固定，凹模可直接用螺釘與圓柱銷(xiāo)固定.橫向的定位采用始用擋料銷(xiāo)定

位,導(dǎo)料銷(xiāo)導(dǎo)正.卸料裝置采用彈性的,導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套.

9.選定設(shè)備該模具的總沖壓力：

F總=33607N

閉合高度：H模=155.5mm

外廓尺寸：160mmX125mm

根據(jù)壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁時(shí)該模具的總沖壓力,查表8-10（設(shè)計(jì)指導(dǎo)

書(shū)）知,須采用100KN壓力機(jī),該壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格為:

最大沖壓力：100KN

滑塊行程:45mm

滑塊行程次數(shù)：145/min

最大封閉高度：180mm

封閉高度調(diào)節(jié)量:35mm

滑塊中心線至床身距離：130mm

立柱距離:180mm

工作臺(tái)尺寸:240mmX370mm

因此根據(jù)沖壓力，閉合高度,外廓尺寸等數(shù)據(jù),選定該設(shè)備是合適的.

10.繪制模具總圖總圖如1T所示，圖中零件說(shuō)明見(jiàn)表1-L

表1-L零件明細(xì)表

序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量材料熱處理

1GB/T2855.1上模座1HT200

2GB/T2861.1導(dǎo)套25(H6)X85220鋼滲碳淬火56~60HRC

3GB/T2861.6導(dǎo)柱25(h5)X130220鋼法碳淬火56~60HRC

4GB/T70-85內(nèi)六角螺釘M8X40245鋼淬火40~45HRC

5落料凸模1T8A56-60HRC

6GB/T119-86圓柱銷(xiāo)A8X63235鋼28-38HRC

7GB70-85內(nèi)六角螺釘M8X45445鋼

8GB2862.1-81模柄1Q235

9GB2867.5-81卸料螺釘Ml0X55145鋼淬火40~45HRC

10墊板145鋼淬火40~45HRC

11凸模固定板145鋼淬火40~45HRC

12卸料橡皮1橡膠

13卸料板1Q235

14凹模1T8A

15GB/T119-86圓柱銷(xiāo)A8X70435鋼28-38HRC

16GB/T2855.2下模座1HT200

17沖孔凸模1T8A56—60HRC

18沖孔凸模1T8A56-60HRC

19導(dǎo)正銷(xiāo)