沖壓模具課程設(shè)計(jì)(例3)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)目錄一、設(shè)計(jì)依據(jù)、原始數(shù)據(jù)3二、零件沖壓加工工藝分析32、1沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性2、2沖裁件的精度和斷面粗糙度三、確定零件沖壓工藝方案43、1方案比較3、2確定方案四、排樣設(shè)計(jì)54、1導(dǎo)正孔4、2 確定條料的寬度4、3 排樣的方式4、4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 五、沖裁工藝力的計(jì)算85、1導(dǎo)正孔5、2 確定條料的寬度5、3 排樣的方式5、4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 六、零件沖壓工藝計(jì)算136、1凸、凹模間隙值的確定6、2凸、凹模刃口尺寸的確定七、參考文獻(xiàn)19一、設(shè)計(jì)依據(jù)、原始數(shù)據(jù)圖1-1 空調(diào)機(jī)墊片零件圖空調(diào)機(jī)墊片，材料：45號(hào)鋼，厚度3mm，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。二、零件沖壓加工工藝分

2、析沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。1、沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性（1）沖裁件孔的最小尺寸 模具凸模的強(qiáng)度受沖裁件上孔的尺寸的影響，所以沖裁件上的孔不能太小，查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-2，沖裁空調(diào)機(jī)墊片時(shí)，沖孔的最小尺寸為1.3t=0.39mm，該零件的孔遠(yuǎn)比0.39mm大，所以凸模的強(qiáng)度不受沖裁件上孔的尺寸的影響。（2）最小孔距、孔邊距 沖裁件的孔與孔、孔與邊緣之間的距離a(見(jiàn)圖2-1)不能太小，否則模具強(qiáng)度不夠或使沖裁件變形，一

3、般a2t，但是不得小于34mm。該零件最小孔邊距a=3.75mm2t=6mm。因?yàn)槟＞邚?qiáng)度不夠，故得分開(kāi)沖小孔，先沖八個(gè)奇數(shù)孔，后沖八個(gè)偶數(shù)孔。a圖2-12、沖裁件的精度和斷面粗糙度（1）精度 零件圖1-1所示空調(diào)機(jī)墊片零件其外形相對(duì)比較簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，適合沖裁加工。但零件尺寸公差要求較高，按it11級(jí)選取，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-3，該沖裁件內(nèi)形尺寸公差為0.20mm，外形尺寸公差為0.40mm；表2-4，孔中心距公差為0.25（2）斷面粗糙度 查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-5，材料厚度t=3mm，得斷面粗糙度=25m。三、確定零件沖壓工藝方案該零件的外形簡(jiǎn)

4、單，形狀規(guī)則，材料為45鋼板，厚度t=3mm，=600mpa。由于生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。而且成型工藝只有沖孔和落料兩個(gè)工序，所以設(shè)計(jì)關(guān)鍵是設(shè)計(jì)模具工作零件的結(jié)構(gòu)，保證模具使用壽命。1、方案比較方案一：采用單工序模，對(duì)于該零件，沖模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期短，價(jià)格低，而且通用性好，比較容易在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序，生產(chǎn)效率不太高。方案二：采用復(fù)合模，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可以完成兩個(gè)或者兩個(gè)以上工序，生產(chǎn)效率高，適合大批量零件生產(chǎn)，沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好，適宜沖薄料，但是很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，只能實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)化，而且制造復(fù)雜性和價(jià)格都比單工序模高。方案三

5、：采用級(jí)進(jìn)模，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可以完成多個(gè)工序，生產(chǎn)效率高，沖件精度高，適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，較難保證內(nèi)外形相對(duì)位置一致性。模具強(qiáng)度高，耐磨性能要好，級(jí)進(jìn)模制造復(fù)雜性和價(jià)格要比復(fù)合模低。 2、確定方案比較以上方案，決定采用級(jí)進(jìn)模沖裁該零件，由于生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，而且具有操作方便、安全制造方便，維修容易等特點(diǎn)，模具強(qiáng)度較高，壽命較長(zhǎng)。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。采用側(cè)刃定距保證定位.該零件屬于小型零件，而且產(chǎn)量是大批量生產(chǎn)。從模具的制造復(fù)雜性和價(jià)格還有生產(chǎn)效率等方面考慮，所以決定采用級(jí)進(jìn)模沖裁該零件。四、排樣設(shè)計(jì) 1、導(dǎo)正孔 利用中間的孔作為導(dǎo)正孔 2、 確定條料的寬度條料寬度

6、的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)榇思?jí)進(jìn)模考慮采用的是自動(dòng)送料方式，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用側(cè)刃裝置，和采用側(cè)壓裝置，所以計(jì)算條料寬度時(shí)，無(wú)按以下式計(jì)算： b=d+2+nb(mm)式中： b為條料寬度的基本尺寸； d為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸(mm) 條料下料剪切公差(mm) ， 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2.5.3。 得 =0.9mm，=0.5mm。 b=114+2x2.5+1(mm)=120(mm)

7、。3、 排樣的方式根據(jù)以上分析，排樣圖見(jiàn)圖4-4所示。均布圖4-44、 材料的經(jīng)濟(jì)利用 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。 其計(jì)算公式如下：一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率= x100% = x100% 式中 f為工件的實(shí)際面積； 為所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；a為送料進(jìn)距； b條料寬度。得 =x100% =37.13%所以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為37.13%五、沖裁工藝力的計(jì)算1、沖裁力計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁力的大小

8、主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力f（n）可按下式進(jìn)行計(jì)算式中 l沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； t 材料厚度（mm）； 材料抗剪強(qiáng)度（m pa）； k系數(shù)。（考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取k=1.3）一般情況下，材料的，為計(jì)算方便，也可用下式計(jì)算沖裁力f（n） 式中 材料的抗拉強(qiáng)度（mpa）。此制件所需的沖裁力由沖孔力、落料力兩部分組成。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表8-1 得 =600 m pa=（） =3mm*600mpa*(357.96mm+329.07mm+517.47mm)=216.81kn所以此制件

9、所需的沖裁力=216.81kn。2、卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而會(huì)緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。從凹模內(nèi)向上頂出制件所需的力，稱頂件力。如圖4-5所示。 圖4-5 工藝力示意圖、是由壓力機(jī)和模具的卸料、推料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤(rùn)滑情況等。

10、要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是困難的，實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算= =式中 -沖裁力（k n）系數(shù)，查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-20得， 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)，=0.035，=0.040； 梗塞在凹模直壁內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t。查表2-22，取h=9，得=3。=0.035*216.81kn=7.59kn=3*0.040*216.81kn=3.22kn 所以此制件所需的卸料力、推件力和頂件力分別為7.59 k n、3.22kn。3、沖壓設(shè)備的選擇（1）、壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力。 式中 為所選壓力機(jī)的噸位。 為沖裁時(shí)的總力。 沖壓力的計(jì)算 = + =216.81kn+7.59

11、kn+3.22kn =227.62kn查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表8-10得，完成該制件所需的沖壓力為250kn。（2） 初步選擇壓力機(jī) 由冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表8-10查得，選壓力機(jī)為開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，型號(hào)為j23-25，其參數(shù)如表1-1所示。表1-1型號(hào)j23-25公稱壓力/kn250滑塊行程/65滑塊行程次數(shù)/（次/min）55最大封閉高度/270封閉高度調(diào)節(jié)量/55滑塊中心線至床身距離/200床身兩立柱間距離/270工作臺(tái)尺寸/前后370左右560工作臺(tái)孔尺寸/前后200左右290直徑260墊板尺寸/厚度50直徑模柄孔尺寸/直徑40深度60滑塊底面尺寸/前后左右最大傾斜角度/（）30 4

12、、模具壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合。該零件壓力中心分析圖如圖4-6所示。圖4-6 壓力中心分析圖待添加的隱藏文字內(nèi)容2按下列公式求壓力中心的坐標(biāo)值（，）：得 取整數(shù)為437。六、零件沖壓工藝計(jì)算（一）、凸、凹模間隙值的確定 凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來(lái)選用。查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-9，該沖裁件為45鋼板，板料厚度為3mm，故沖裁模初始雙邊間隙=0.27mm，=0.

13、33mm。（二）、凸、凹模刃口尺寸的確定1、確定凸、凹模刃口尺寸的原則：a、落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凹模小一個(gè)最小合理間隙。b、沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。c、選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高23級(jí)。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂

14、“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即：落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為零，下偏差為負(fù)。2、凸、凹模配合加工時(shí)的工作部分尺寸對(duì)于沖裁復(fù)雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，其凸、凹模常采用配合加工方法。凸、凹模工作部分尺寸計(jì)算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大、減小和不變的規(guī)律三種；沖孔件按凸模磨損后尺寸增大、減小和不變的規(guī)律三種。計(jì)算公式見(jiàn)冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-14。第一類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會(huì)增大，計(jì)算公式為： =(-x) 第二類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會(huì)減小，計(jì)算公式為：=(+x) 第三類尺

15、寸：凹?；蛲鼓Ｄp后尺寸基本不變，計(jì)算公式為：=(+0.5) 式中 為零件的公差(mm)；因沖裁件尺寸公差要求較高，精度按it11選取。x為磨損系數(shù)，其值在0.51之間，按表2-13選取。該零件精度為it11，故x=0.75 （1）設(shè)計(jì)凸模、凹模的刃口尺寸沖裁該空調(diào)機(jī)墊片零件用級(jí)進(jìn)模來(lái)完成，工序分為三步，所以有三對(duì)凸、凹模，三對(duì)凸、凹模都采用配合加工的方法來(lái)制造。第一對(duì)凸、凹模的圖形如圖4-1所示：空調(diào)機(jī)墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸圖4-1 第一步工序?yàn)闆_孔，選凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。 由冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)

16、書(shū)表2-8查得，沖裁模初始雙邊間隙=0.270mm，=0.330mm。由表2-12查得：尺寸為60mm時(shí)，=0.020mm; 尺寸為13.1mm時(shí), =0.020mm。由表2-13查得：x=0.75。根據(jù)第二類尺寸，=(+x) ，又工件的公差=0.1，故沖孔凸模的基本尺寸計(jì)算如下： 1= (60+0.75x0.1) mm=60.08mm b1=(13.1+0.75x0.1) mm=13.18mm 沖孔凸、凹模的尺寸如圖4-2所示。沖孔凹模的尺寸（按凹模實(shí)際尺寸配做， 沖孔凸模的尺寸保證雙面間隙值為0.2700.330mm） 圖4-2第二對(duì)凸、凹模的圖形如圖4-3所示：空調(diào)機(jī)墊片零件的基本尺寸

17、凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸圖4-3第二步工序?yàn)闆_孔，選凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。 其計(jì)算同上，a2=b1，2= b1 第三對(duì)凸、凹模的圖形如圖4-5所示。空調(diào)機(jī)墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸圖4-4第三步工序?yàn)闆_孔，選凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。 由冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-8查得，沖裁模初始雙邊間隙=0.270mm，=0.330mm。由表2-12查得：尺寸為114mm時(shí)，=0.025mm。由表2-13查得：x=0.75。根據(jù)第二類尺寸， =(+

18、x) ，查表2-15，由于工作部分最大尺寸150mm時(shí)，查得=0.2mm。沖孔凸模的基本尺寸計(jì)算如下： a3= (114-0.1+0.75x0.2) mm=114.05mm 沖孔凸、凹模的尺寸如圖4-5所示。沖孔凹模的尺寸（按凹模實(shí)際尺寸配做， 沖孔凸模的尺寸 保證雙面間隙值為0.2700.330mm） 圖4-5（2）、計(jì)算凹模外形尺寸： 凹模厚度：按公式h=kb(15mm) 凹模壁厚：按公式c=（1.52）h(30mm)式中 b為沖裁件的最大外形尺寸；b=114mm。 k為系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表2-24，得k=0.24。則 h=kb=0.24*114=27.36mm但考慮到要增加凹模

19、強(qiáng)度來(lái)提高模具壽命，所以凹模的厚度要適當(dāng)增加，故取30mm。 c=（1.52）h=4560mm根據(jù)零件尺寸即可以估算凹模的外形尺寸；長(zhǎng)度x寬度為500mmx315mm。 （3）、凸模固定板的厚度：厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。 h1=0.8h=0.8x30mm=24mm。（4）、卸料板的厚度：厚度一般取凹模厚度的0.81.0倍。 h2=0.8h=0.8x30mm=24mm。 （5）、凸模墊板的采用和厚度：是否采用墊板，以凸模的承壓面進(jìn)行計(jì)算，按以下公式計(jì)算： = 式中 f為沖裁力。 a為凸模的承壓面（按最小的凸模的承壓面計(jì)算）。則 =100.6mpa。查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表2-39得鑄鐵模板的為90140mpa。在之間，為了安全起見(jiàn)，因此須采用墊板，墊板厚度取8mm。 （6）、橡膠彈性體自由高度：根據(jù)零件材料厚度為3mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1mm，彈簧的自由高度=60mm。（7） 、計(jì)算凸模外形尺寸： 凸模形長(zhǎng)度