沖裁模課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)二、零件工藝性分析2.1結(jié)構(gòu)與尺寸分析2.2材料分析 2.3精度分析三、沖裁工藝方案的確定四、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案4.1模具類型4.2操作與定位方式4.3卸料與出件方式4.4導(dǎo)向方式4.5模架類型及精度五、墊片沖壓工藝計(jì)算5.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算5.2計(jì)算沖壓力 5.3計(jì)算模具壓力中心5.4模具刃口尺寸計(jì)算六、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1落料凹模6.2固定板6.3墊板的設(shè)計(jì)6.4卸料板的設(shè)計(jì)6.5凸模設(shè)計(jì)6.6卸料彈簧設(shè)計(jì)6.7凸凹模長(zhǎng)度確定 6.8卸料板的設(shè)計(jì)6.9模架設(shè)計(jì)6.10卸料彈簧窩座深度的確定6.11選擇緊固件和定位零

2、件6.12模柄的設(shè)計(jì)七、參考文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)任務(wù)工件為墊片，材料為08al，未標(biāo)注公差，精度要求取it14，尺寸如圖所示，設(shè)計(jì)一套沖壓模具，大批量生產(chǎn)。圖1 墊片零件圖二、 零件工藝性分析1.結(jié)構(gòu)與尺寸分析零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀對(duì)稱，零件中部為梯形孔，外接圓直徑為20mm，滿足沖裁最小孔徑的要求；孔與零件邊緣間的最小孔邊距為10mm，滿足沖裁件最小孔邊距的要求。由于沖孔轉(zhuǎn)角處有尖角，應(yīng)改為圓弧過(guò)渡，便于模具加工，圓角=0.60t=0.6。因此，零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。2.材料分析 08al為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有很好的沖裁成形性能。3.精度分析零件的精度要求為it14，模具按精度it11計(jì)算，普通沖裁

3、即可滿足圖樣要求。由以上分析可知，該零件工藝性較好，可以進(jìn)行沖裁加工。三、沖裁工藝方案的確定零件為落料沖孔件， 可采用沖孔落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。該方案只需要一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。四、確定模具總體結(jié)構(gòu)方案1模具類型根據(jù)之前確定的零件沖裁工藝方案，采用倒裝式復(fù)合沖裁模。2操作與定位方式為降低成本，可采用手工送料方式。板料定位靠導(dǎo)料銷和橡皮頂?shù)幕顒?dòng)擋料銷完成，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，采用導(dǎo)料板控制材料的送進(jìn)方向。3.卸料與出件方式?jīng)_壓完畢后，打桿推動(dòng)推板，推桿和推件塊將零件從凹模中推出。沖孔廢料則從凸凹模孔通過(guò)工作臺(tái)孔落下。4.導(dǎo)向方式根據(jù)零件尺寸大小，該

4、模具為中小型模，采用滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。5. 模架類型及精度考慮到零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用中間導(dǎo)柱模架。五、墊片沖壓工藝計(jì)算1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）分析零件形狀，并考慮到定位方便，采用單行直排；（2）搭邊值確定：查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-16，確定搭邊值a，b。當(dāng)t=1時(shí) a=1.5 b=1.5 圖2 搭邊示意圖（3）條料寬度和導(dǎo)尺間距的計(jì)算：定位采用擋料銷定位，無(wú)側(cè)壓裝置，板料采用龍門剪床裁剪。條料寬度b-0=(d+2a+z)- 0式中z導(dǎo)尺與最寬條料之間的最小間隙，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-20得z=0.5mm；條料寬度的單向偏差，mm，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-19得=-0.6mm。所以 b-0=(4

5、0+21.5+0.5)- 0=43.5-0.60 (mm)導(dǎo)尺間距離a a=b+z=d+2a+2z=40+21.5+20.6=44.2 (mm) 材料利用率00=nf1lb100%式中 n板料（或帶料、條料）上實(shí)際沖裁的零件數(shù)量； f1零件的世紀(jì)面積，mm2；l板料（或帶料、條料）長(zhǎng)度，mm；b板料（或帶料、條料）寬度，mm；若取工件數(shù)量n=20件，則料長(zhǎng)為l=20d+19b+2b=2040+191.5+21.5=831.5 (mm)取 l=832mm所以條料規(guī)格為83243.51所以材料的利用率為0=nf1lb100%=2020283243.5100%=69.4%2計(jì)算沖壓力 沖裁力公式為

6、p=p孔+p落式中 p沖裁力； p孔沖孔沖裁力； p落落料沖裁力。(1)沖孔沖裁力p孔。 p孔=kl孔t式中 k系數(shù)，一般取1.3； l孔沖孔周長(zhǎng)，l孔=47.4mm； t材料厚度，t=1.0mm； 材料抗剪切強(qiáng)度，mpa，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-20得=300mpa。所以 p孔=kl孔t=1.347.41.0300=18486 (n)取 p孔=18.5 (kn)(2)落料沖裁力p落。p落= kl落t l落=d=40=125.7 (mm)所以p落= kl落t=1.3125.71.0300=49023 (n)取p落=49 (kn)(3)卸料力px。 px=kxp落式中 px卸料力； kx卸料系數(shù)

7、，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-29得 kx=0.045.所以 px=kxp落=0.04549=2.2 (kn)(4)推料力pt。pt=ktp孔n式中 kt推料系數(shù)，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-29得kt=0.055 n同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=4.所以 pt=ktp孔n=0.05518.54=4.1 (kn)(5)頂件力pd。pd=kd(p孔+p落)式中 pd頂件力； kd頂件系數(shù)，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-29得kd=0.06.所以 pd=kdp孔+p落=0.0618.5+49=4.1 (kn)(6)總沖壓力p總。采用彈性卸料裝置和下出件方式，總的沖壓力為p總=p+px+pt=p孔+p落+px+

8、pt=18.5+49+2.2+4.1=73.8 (kn)初選壓力機(jī)：根據(jù)總的沖壓力，選擇壓力機(jī)型號(hào)為j23-16(開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī))，主要技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)稱壓力 160kn滑塊行程 55mm行程次數(shù) 120次/min最大閉合高度 220mm閉合高度調(diào)節(jié)量 45mm滑塊中心到機(jī)身距離 160mm工作臺(tái)尺寸 前后300mm 左右 450mm 工作臺(tái)孔尺寸 210mm模柄孔尺寸 直徑40mm 深度60mm3.計(jì)算模具壓力中心 x0=0 y0=4.66-17.25+12.80.5+12.80.54.6+17.2+12.8+12.8=0.489450.5圖3 壓力中心的確定4.模具刃口尺寸計(jì)算由于零

9、件為形狀簡(jiǎn)單的工件，采用凸、凹模分開(kāi)加工。查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-24得zmin=0.10 mm；zmax=0.13 mm(1)沖孔凸模的尺寸計(jì)算 設(shè)工件孔的尺寸為，根據(jù)沖裁模刃口尺寸計(jì)算原則，沖孔應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。其計(jì)算公式為： ap=a+x-p bp=b+x-pcp=c+x-p (沖孔凸模刃口尺寸) ad=(ap+zmin)+d=(a+x+zmin）+d bd=(bp+zmin)+d=(b+x+zmin）+d cd=(cp+zmin)+d=(c+x+zmin）+d(沖孔凹模刃口尺寸)式中 ap、bp、cp，ad、bd、cd沖孔凸模和凹模尺寸，mm； a、b、c落料件工件

10、孔的基本尺寸，mm； zmin最小合理間隙(雙面)，mm； p、d凸模和凹模的制造公差，mm，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-28得p=-0.020，d=+0.020； x磨損系數(shù)，與制造精度有關(guān)，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-27得x=0.75； 工件的制造公差，mm，=0.62。表1 沖孔模具尺寸零件基本尺寸沖孔凸模尺寸沖孔凹模尺寸4.65.0655.16517.217.66517.76512.813.26513.365(2)落料凹模的尺寸計(jì)算 設(shè)落料件的尺寸為d-，根據(jù)沖裁模刃口尺寸計(jì)算原則，落料應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上。其計(jì)算公式如下：dd=(d-x)+d=39.535+0.020 (落

11、料凹模刃口尺寸)dp=dd-zmin-p=d-xd-zmin-p=38.535-0.020(落料凸模刃口尺寸)式中 dp、dd落料凸模和凹模尺寸，mm； 工件的制造公差，mm，=0.62； zmin最小合理間隙(雙面)，mm； p、d凸模和凹模的制造公差，mm，； x磨損系數(shù)，與制造精度有關(guān)。六、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.落料凹模凹模外形如圖 4所示。圖4 落料凹模尺寸在設(shè)計(jì)凹模時(shí)一般按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。凹模厚度為：h=kb=0.3540=14 mm式中 k系數(shù)，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-29得k=0.35； b工件最大的外形尺寸，b=40mm。由于h應(yīng)大于15mm，故取h=15mm。凹模壁厚

12、為：c=1.52h由于零件形狀簡(jiǎn)單，故取 c=30 mm。由于工件形狀為圓形，故選用圓凹模凹模直徑 d=b+2c=40+230=100 mm凹模直壁高度 h=4 mm由以上算的凹模輪廓尺寸dh=10016,查有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)jb/t7643.4-94，取標(biāo)準(zhǔn)尺寸dh=10016,凹模材料選用t8a，熱處理淬硬（5862）hrc。2.固定板 (1)凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸與凸模的外形尺寸一致，其厚度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：h=0.60.8h凹,取h=12mm，選取板的規(guī)格為 dh=11512(2)凸凹模固定板： 凸凹模固定板的外形尺寸與墊板的外形尺寸一致，厚度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件要求，選擇15mm， 選取板

13、的規(guī)格為dh=115153.墊板的設(shè)計(jì)墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷，因此在與模座接觸面之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。凸模墊板的外形尺寸與凸模固定板相同，厚度取4mm，選取規(guī)格1154。凸凹模墊板的外形尺寸與凸凹模固定板相同，厚度取10mm，選取規(guī)格1154。4.卸料板的設(shè)計(jì)用卸料板卸料，卸料板的平面外形與凸凹模板相同，取其厚度為10mm,即dh=11510, 卸料板材料為45號(hào)鋼。5.凸模設(shè)計(jì)(1)沖孔凸模為非圓形凸模，其固定部分做成圓柱形，采用騎縫螺釘定位。凸模長(zhǎng)度 l=l固+l凹=12+16=28 mm 沖模材料選用普通碳素工具鋼t8a，熱處理淬硬（58-62）

14、hrc，t=1000-1600mp。凸模如圖5所示。 圖5 沖孔凸模尺寸(2)凸模強(qiáng)度校核校核公式 p孔fmin壓式中 fmin凸模最小斷面的面積，mm2； p孔沖裁力，n； 壓凸模材料的許用應(yīng)力，mpa，取1300mpa。因?yàn)?p孔fmin=18500120=154.2mpa壓所以凸模強(qiáng)度符合要求。(3)凸模剛度校核凸模校核公式 lmax1200jminp孔式中 lmax凸模最大自由長(zhǎng)度，mm jmin凸模最小斷面慣性矩，mm4，jmin=113(17.22+417.24.6+4.62)36(17.2+4.6)=1074； p孔沖裁力。代入公式，得 lmax1200jminp孔=120010

15、7418500=289 (mm)實(shí)際 l凹=16mm289mm所以凸模剛度符合要求。6.卸料彈簧設(shè)計(jì)(1)單個(gè)彈簧所承受的符合p0已知總卸料力px=2200n設(shè)卸料彈簧個(gè)數(shù)為n=8個(gè)所以p0=pxn=22008=275n(2)根據(jù)p0的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中初選彈簧規(guī)格。初選彈簧參數(shù)：彈簧中徑d2=20mm；彈簧鋼絲直徑d=4.0mm；節(jié)距t=5.3mm；最大工作負(fù)荷p2=650n；最大工作負(fù)荷下的總變形量f2=12.4mm；彈簧的自由長(zhǎng)度h0=70mm；彈簧有效圈數(shù)n=12；最大工作負(fù)荷下的單圈變形量f=1.04mm。(3)彈簧壓縮量f0。 f0=f2p2p0=12.4650275=5.25 (mm

16、) (4)校核彈簧最大壓縮量。校核公式 f2f0+f+f式中 f2最大工作負(fù)荷下的總變形量，mm，f2=12.4mm； f0彈簧壓縮量，mm，f0=5.25mm； f卸料板工作行程，mm，取f=料厚+1=1+1=2mm； f凸凹模修模余量，mm，f=410mm，取f=4mm。所以f0+f+f=5.25+2+4=11.25mm12.4mm結(jié)論：因?yàn)樗x彈簧滿足公式f2f0+f+f，所以所選彈簧規(guī)格符合要求，八個(gè)彈簧的分布情況如圖6所示。圖6 卸料彈簧在凸凹模固定板上布置情況7.凸凹模長(zhǎng)度確定，壁厚校核 凸凹模各部分尺寸如圖7所示。 圖7 凸凹模各部分尺寸(1)凸凹模長(zhǎng)度hta確定。hta=h0-

17、f0+hx-2-10=70-5.25+10-2-1063 (mm)式中 h0彈簧的自由長(zhǎng)度，mm，h0=70mm； f0彈簧壓縮量，mm，f0=5.25mm； hx卸料板厚度，mm，取hx=10mm。(2)其他。取漏料孔直徑=22mm，刃口直邊高度設(shè)計(jì)存四片料，高為4mm，凸凹模和凸凹模固定板之間在裝配時(shí)安裝騎縫螺釘防轉(zhuǎn)。8.卸料板的設(shè)計(jì)(1)卸料板的形狀及尺寸。卸料板取如圖6所示的圓形板，直徑為100mm，厚度hx=10mm；卸料板材料選45鋼，不用熱處理淬硬。(2)卸料板上成形孔的設(shè)計(jì)。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.10.3mm。所以卸料板上與凸模裝配的成形孔尺寸為dx=dt+c式中

18、dt落料凸模刃口尺寸(mm)； c彈壓卸料板與凸模的雙面間隙，取c=0.3mm。9.模架設(shè)計(jì)模架為圓形模架，凹模外形為=115mm，查模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)表2-263得：選擇中間導(dǎo)柱模架，尺寸為l=260mm， d1=160mm，c=170mm。 10.卸料彈簧窩座深度的確定 在彈性卸料機(jī)構(gòu)中，卸料彈簧窩座得深度h應(yīng)保證沖模在閉合狀態(tài)時(shí)，彈簧壓縮到最大許用壓縮量的程度。彈簧窩座h的計(jì)算公式如下h=h0-f2+hx+t+l-hta+h式中 h0彈簧的自由長(zhǎng)度，mm，h0=70mm； f2最大工作負(fù)荷下的總變形量，mm，f2=12.4mm； hx卸料板厚度，mm，取hx=10mm； hta凸凹模高度，mm，hta=63mm； h刃口修磨量，mm，取56mm； t料厚，mm，t=1.0mm； l凸模進(jìn)入凹模深度，mm，取l=1mm。代入公式 h=70-12.4+10+1+1-63+5=11.6 (mm)11.選擇緊固件和定位零件螺釘規(guī)格的選用：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)gb699選取材料為45號(hào)鋼，熱處理硬度值為hrc35-40，卸料螺釘選用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘，卸料板上設(shè)置8個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，卸料螺釘尾部