沖壓模具設(shè)計(jì).docx

青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院沖壓模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:_內(nèi)緣整修模 專 業(yè):模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí): _12模具_(dá) 學(xué)生姓名: _孫鑫慧_ _ 學(xué) 號(hào)：_20123183126_ 指導(dǎo)教師: _ _趙劍波_ 起止日期：2014-6-2至2014-6-_13此模具適用于塑性較好的材料的沖孔擠光，精整一次完成。青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書12 沖壓件工藝性分析33 沖壓工藝方案的確定44 主要設(shè)計(jì)計(jì)算64.1沖壓力的計(jì)算84.2 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算94.3工作零件刃口尺寸計(jì)算105 模具總體設(shè)計(jì)115.1 模具類型的選擇 115.2 定位方式的選擇115.3 卸料、出件方式的選擇125.4 導(dǎo)向方式的選擇126 主要零部件設(shè)計(jì) 126.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 136.2 定位零件的設(shè)計(jì)156.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)176.4 卸料部件的設(shè)計(jì)196.5 模架及其它零部件設(shè)計(jì) 216.6 模具總裝圖236.7 沖壓設(shè)備的選定 256.8 模具零件加工工藝266.9 模具的裝配 28參 考 文 獻(xiàn)33設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)34第1章 沖裁件的工藝分析1.1 工件材料: 上圖零件采用冷軋鋼板SPCC比重：7.85，展性較佳，強(qiáng)度適中，但表面未經(jīng)處理易生銹，一般用于機(jī)構(gòu)支架、汽車零件。1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀： 工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡單，落料為50的圓形，內(nèi)孔為四個(gè)12的圓弧和四個(gè)5的圓弧連接成的對(duì)稱形狀，厚為2mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁落料加工完成加工要求，在采用內(nèi)緣修正滿足尺寸要求。1.3 工件尺寸精度： 據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT5級(jí)精度，公差為0.011mm.尺寸要求較高，需要二次加工才能完成尺寸要求。第2章 沖裁工藝方案的確定由于本次課程設(shè)計(jì)方向?yàn)閮?nèi)緣修正，保證工件尺寸滿足公差等級(jí)。工件前期已經(jīng)通過沖裁，落料初步完成。只需再次沖壓內(nèi)孔。表2-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級(jí)進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級(jí)低一般可達(dá)IT13IT10級(jí)可達(dá)IT10IT8級(jí)零件特點(diǎn)尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時(shí)得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)第3章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 模具結(jié)構(gòu)如上圖所示，上模為凸模，下模為凹模。采用手動(dòng)放料，擋料銷固定工件。彈性裝置采用人工橡膠，與金屬彈簧相比工作時(shí)間長，抗疲勞強(qiáng)度高，成本低。 第4章 模具總體設(shè)計(jì)4.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用單工序模沖壓，所以模具類型為單工序模。4.2 操作方式 零件的生產(chǎn)批量為一萬件，但尺寸要求高，可采用手動(dòng)送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較：剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.20.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。 工件平直度較高，料厚為2mm相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。4.3.2 出件方式 手動(dòng)放料，彈性卸料。4.4 確定送料方式 本課程研究的是內(nèi)緣修正屬于單工序，故采用手動(dòng)放料。4.5 確定導(dǎo)向方式 方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件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(dòng)沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。綜上所述，根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命，保證工件尺寸精度，故采用方案三，四導(dǎo)柱模架，保證工件受力均勻。第5章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 沖壓力的計(jì)算5.1.1 沖裁力的計(jì)算在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：F=KLtb 公式（5-4）式中F沖裁力； L沖裁周邊長度；t材料厚度；b材料抗剪強(qiáng)度；系數(shù)；L=50+14+34+3（44+36）34/360+251.2+28 =500.2mm系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。b的值查表2為310380pa,取b=380Mpa所以F=KLtb =1.3500.22380 =494197.6N5.1.1 卸料力、頂件力的計(jì)算在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下公式計(jì)算：卸料力 F X=KXF 公式（5-5）頂件力 FD=KDF 公式（5-6）FX=KXF =0.04494197.6N=19767.9N（KX 、KD為卸料力系數(shù)，其值查表7可得）FD=KDF=0.06494197.6N=29651.9N所以總沖壓力FZ=F+FX+FD=494197.6N+19767.9N+29651.9N =543617.4N壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)為J2363。表5-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKXKTKD鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.095.2壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：1）.對(duì)稱形狀的單個(gè)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。3）.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 公式（5-7） Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）公式（5-8）用解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模形口圖，如圖5-5所示。在圖中將XOY坐標(biāo)系建立在建立在圖示對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1L5共3組基本線段 (注：由于圖中3個(gè)圓弧形孔均以一個(gè)點(diǎn)為圓心的等分列陣排列，所以其幾何圖形為一組) ，用解析法求得該模具壓力中心的坐標(biāo)。有關(guān)計(jì)算如表5-5所示。由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依然選在坐標(biāo)原點(diǎn)。表5-5 壓力中心的計(jì)算基本要素長度L/mm基本要素壓力中心的坐標(biāo)值（mm)XYL1=15700L2=180.851.20L3=4451.20L4=102.451.20L5=1676.80 合計(jì)500.233.3（取33）05.3 模具刃口尺寸的計(jì)算5.3.1 沖裁間隙分析根據(jù)JB/Z27186規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號(hào)C表示，其值可為正也可為負(fù)，在普通沖裁模中均為正值。它對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。1）、間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。2）、間隙對(duì)模具壽命的影響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。3）、間隙對(duì)沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的520%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過510%。間隙對(duì)卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時(shí)的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃螅謱⒁鹦读狭?、頂件力迅速增大?）、間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近。考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Cmin。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其間隙暫取厚度的12%，所以由公式：Zmin=厚度12% 公式（5-9）取中間間隙可得：Zmin=212%=0.24mm由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。5.3.2 落料尺寸落料尺寸大小為： 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上，X取1. 沖裁件精度IT11IT13,X取0.75. 沖裁件精度IT14，X取0.5。由于本產(chǎn)品采用IT14級(jí)精度，所以X取0.5.500-0.62 DA=( Dmaxx) +0.020=(500.620.5) +0.020=49.69 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(49.690.24) 0-0.02=49.450-0.025.3.3 沖孔尺寸沖孔尺寸大小為：290+0.43 dT=( dminx) 0-0.02=(290.430.5) 0-0.02=29.22 0-0.02 dA=( dTZmin) +0.020=(14.220.24) +0.020=29 +0.020 5.3.4內(nèi)緣修整凸模（上圖）為保證內(nèi)孔尺寸精度，凸模采用階梯狀，如上圖1直徑尺寸為29.045 ，2直徑尺寸為28.9.第6章 主要零部件設(shè)計(jì)6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 凸模零件外形相對(duì)簡單，根據(jù)實(shí)際情況并考慮加工，為了滿足凸模強(qiáng)度和剛性，將凸模設(shè)計(jì)成階梯式，使裝配修磨方便。采用成形銑、成形磨削加工。落料凸?？傞LL：LH1H2H3 公式（6-1）30+70+30 130mmH1為凸模固定板厚度，H2為橡膠安裝高度，H3為卸料板厚度， 6.1.2 落料凹模落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式計(jì)算：凹模厚度HKS 公式（6-2）0.355020mm(查表6-1取K0.2)取凹模厚度H20mm凹模寬度B表6-1 凹模厚度系數(shù)KS/mm材料厚度t/mm11336 500.300.400.350.500.450.60 501000.200.300.220.350.300.45 1002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.226.2 卸料部件的設(shè)計(jì)6.2.1 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板采用Q235制造，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度根據(jù)JB/T 8066.2-1995規(guī)定，選用160mm125mm140-170組模具參考，其厚度為20mm。6.2 模架以及其他零部件的選用該模具采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。上模座按GB/T 2855.2-1990規(guī)定，厚度取40mm,墊板厚度取15mm,橡膠厚度取70mm,卸料板厚度取20mm,下模座按GB/T 2855.2-1990規(guī)定，厚度取40mm。根據(jù)上下模座選取導(dǎo)柱分別為20h5mm160mm40mm,25h5mm160mm；導(dǎo)套分別為20H6 mm80 mm28mm, 25H6 mm80 mm28mm。(精度為IT6級(jí))模具閉合高度H HH上模座H墊板H固定板H卸料板H下模座H橡膠H凹模板 公式（6-5） 30mm15mm70mm20mm40mm20mm193mm第7章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度模具閉合高度H應(yīng)該滿足HminH110HHmaxH15 公式（7-1）式中 Hmax壓力機(jī)最大閉合高度； Hmin壓力機(jī)最小閉合高度； H1墊板厚度。根據(jù)擬選壓力機(jī)J2363，查開式壓力機(jī)參數(shù)表得： Hmax460mm, Hmin210mm,H180mm.將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得140H365經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度H=143mm，在140mm365mm內(nèi)，且開式壓力機(jī)J2363最大裝模高度250mm,大于模具閉合高度143mm ,可以使用。7.2 沖壓設(shè)備的選定通過較核，選擇開式雙