雙孔墊片級進模設計

1、浮生丶流年塑性成形工藝塑性成形工藝課程設計課程設計題 目： 雙孔墊片級進模設計 姓 名： 灬焚書灬 學 號： 89757 系 別： 材料工程系 專 業(yè)： 年 級： 指導教師： 2015 年 月 日2目 錄1 課程設計任務書.42 沖壓工藝分析.42.1 零件結構.42.2 尺寸精度.52.3 材料.53 工藝方案及模具結構類型.54 排樣方案的確定.54.1 排樣方式的選擇.54.2 計算條料寬度.54.3 計算條料步距.64.4 計算材料利用率.75 工作零件刃口尺寸計算.76 工作零件結構尺寸與設計.96.1 落料凹模板結構尺寸.96.2 卸料部件的設計.116.3 墊板的結構設計.116

2、.4 導料板的結構設計.126.5 承料板的結構設計.126.6 模柄.126.7 標準模架和導向零件.126.8 模座的選擇.136.9 選擇導柱和導套.146.10 凸模尺寸計算.147 沖壓力與壓力中心計算.157.1 沖壓計算.157.2 壓力中心.168 壓力機的選擇與校核.178.1 壓力機的選擇.1738.2 校核.188.2.1 模具閉合高度的校核.188.2.2 校核導柱導套行程配合.19參考文獻.2041 課程設計任務書設計題目：雙孔墊片級進模設計工件圖：如圖 1 所示：材料：45#鋼厚度：1.5mm技術要求：零件公差按 IT13 選取圖 1 零件尺寸圖2 沖壓工藝分析2.

3、1 零件結構該零件結構簡單，為圓形，并在對稱中心線上有兩個直徑為 14mm 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 5.5mm（直徑為 14mm 的孔與最邊緣的之間的尺寸） 。由此可以看出該零件具有良好的沖壓性能。52.2 尺寸精度零件上所有未標公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按 IT13 級確定工件尺寸的公差。零件外形尺寸：50 0 -0.46mm；零件內形尺寸：14 +0.27 0mm；孔心距尺寸： 25mm。適合沖裁加工。2.3 材料零件采用 45#鋼，該零件的材料具備可塑性、高強度性、高硬度性，由冷沖模設計1表 2-3 可得，材料剪應力 =480MPa。適合沖裁加工。3

4、工藝方案及模具結構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：方案一：采用單工序模生產(chǎn)，模具結構簡單，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：采用復合模生產(chǎn)，只需一副模具，沖裁較復雜零件時，比級進模低不安全，需采取安全措施沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低。方案三：采用級進模生產(chǎn)，只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復合模低。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三方案為佳。4 排樣方案的確定4.1 排樣方式的選擇該零件可采

5、用以下三種排樣方式：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。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高。方案二：少廢料排樣 材料利用率稍高，沖模結構簡單，但因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低。方案三：無廢料排樣 材料利用率最高，但沖件的質量和模具壽命更低一些。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量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。64.2 計算條料寬度條料采用無測壓裝置送料，條料寬度按下式計算：B=（D+2 a1+2+b0） 0 - 公式（1）式中 D沖裁件與送料方向垂直最大尺寸；a1沖裁件與條料側邊之間的搭邊；板料剪裁時的

6、下偏差；b0條料與導料板之間的間隙。 查冷沖模設計表 3-10 確定搭邊值；兩工件間的搭邊： a=0.9mm; 工件邊緣搭邊： a1=1.08mm; 查冷沖模設計表 3-11 得剪裁的下偏差：=1.0mm查冷沖模設計表 3-13 得條料與導料板之間的間隙：b0 =0.8mmB=（D+2 a1+2+b0） 0 - =（50+21.08+21+0.8） 0 -1 =54.96 0 -1mm4.3 計算條料步距條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定側刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結構有關。進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊

7、有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。級進模送料步距 SS=Dmax+a1 公式（2） 式中 Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊S500.950.9mm確定后排樣圖如下圖 2 所示：7圖 2 沖壓件排樣圖4.4 計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。一個進距內的材料利用率公式為=S1/S0100%=S1/AB100% 公式（3） 式中 S1一個步距內零件實際面積； S0一個步距內所需毛坯面積； A送料步距；A=50.9mm B條料寬度；B=54.96mmS0=AB=50.954.96=27

8、97.5 mm2S1=（ ）2-2（ ）2=（）2-2（）2=1654.8 mm2D2d2502142= S1/S0=1654.8/2797.5100%=59.1%5 工作零件刃口尺寸計算落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。81）落料凹模尺寸計算沖裁間隙：查多工位級進模設計與制造2表 2-4 得 Zmin=0.190mm Zmax=0.240mm Zmax-Zmin=0.240-0.190=0.040mm凸模和凹模的制作偏差：查冷沖模設計表 3-6 得 凹=+0.030mm 凸

9、=-0.020mm |凹|+|凸|=0.050mm0.040mm 不滿足|凹|+|凸|Zmax-Zmin的要求故采用黃金分割 凸=0.4（Zmax-Zmin） 公式（4） =0.40.040 =0.016mm 凹=0.6（Zmax-Zmin） 公式（5） =0.60.040 =0.024mm磨損系數(shù)：查冷沖模設計表 3-5 得x=0.5凹模尺寸計算公式：D凹=（Dmax-x） + 凹 0 公式（6）式中 D沖裁件的基本尺寸沖裁件的尺寸公差 x磨損系數(shù) 制造偏差凸模尺寸計算公式：D凸=（Dmax-x-Zmin） 0 - 凸 公式（7）式中 d沖裁件的基本尺寸沖裁件的尺寸公差Z沖裁模的間隙 x磨損

10、系數(shù) 制造偏差9計算結果： D凹=（Dmax-x） + 凹 0 =（50-0.50.46）+0.024 0 =49.77 +0.024 0 mm D凸=（Dmax-x-Zmin） 0 - 凸 =（50-0.50.46-0.190）0 -0.016 = 49.58 0 -0.016 mm2）沖孔凸模尺寸計算沖裁間隙：查多工位級進模設計與制造表 2-4 得 Zmin=0.190mm Zmax=0.240mm Zmax-Zmin=0.240-0.190=0.040mm凸模和凹模的制作偏差：查冷沖模設計表 3-6 得 凹=+0.020mm 凸=-0.020mm |凹|+|凸|=0.040mm=0.04

11、0mm 滿足要求磨損系數(shù)：查冷沖模設計表 3-5 得x=0.5凹模尺寸計算公式：d凸=（dmax+x）0 - 凸 公式（8）式中 d沖裁件的基本尺寸 沖裁件的尺寸公差 x磨損系數(shù) 制造偏差凹模尺寸計算公式：d凹=（dmax+x+Zmin）+ 凹 0 公式（9）式中 d沖裁件的基本尺寸 沖裁件的尺寸公差 Z沖裁模的間隙 x磨損系數(shù) 制造偏差計算結果： d凸=（dmax+x）0 - 凸 =（14+0.50.27）0 -0.02010 =14.135 0 -0.020 mm d凹=（dmax+x+Zmin）+ 凹 0 =（14+0.50.27+0.190）+0.020 0 = 14.325 +0.0

12、20 0 mm 3）孔心距的計算孔心距公稱尺寸 L=25mm，查機械設計課程設計手冊3表 9-1 的公差為 0.330mm，即L=250.330mm6 工作零件結構尺寸與設計6.1 落料凹模板結構尺寸1）凹模洞口的類型選擇沖孔凹模的孔口形式通常有如圖 3 所示的幾種。圖中 a）、e）為 直壁形，刃口強度高，刃磨后空口尺寸不變，制造方便。但是在孔口內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，模具的總壽命較低。a）適用于圓形或矩形工件；e）適用于形狀復雜的工件。b）、c）、d）的孔口為錐形，孔口內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

13、損及每次的餓刃磨量小。但刃口強度較低，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火強度不高，可以用手錘敲打凸臺斜面以調整模具間隙，直到試沖出滿意的沖壓件為止。圖 3 凹模洞口11而根據(jù)上述分析本模具采用 a）為合理。2）落料凹模板尺寸凹模厚度：H=kb（15mm） 公式（10）式中 b沖壓件最大外形尺寸；k系數(shù)，考慮板料厚度的影響,其值可查冷沖模設計表 4-3；k 取 0.25 H=0.2550=12.5mm 取 H=1

14、6mm凹模壁厚：c=（1.52）H （其結果大于或等于 3040mm） 公式（11）c=（1.52）16=30mm 取 c=30mm凹模板的長：L長=2c+S步距+D/2+d/2 公式（12）L長=230+50.9+502+142 =142.9mm凹模板的寬：L寬=2c+b 公式（13）L寬=230+54.9=114.9mm查沖壓模具標準件選用與設計指南4表 4-2 凹模板長160mm；凹模板寬=125mm。由于凹模刃口需要修模量（46）mm，實取 H=25mm。故確定凹模板外形為：16012525（mm）落料凹模板零件圖如圖 4 所示：12圖 4 落料凹模零件圖3）落料凹模板的固定方式凹模一

15、般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應可根據(jù)凹模的大小，可在標準的典型組合中查得。位置可根據(jù)結構需要作適當調整。螺孔、銷孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，應滿足有關要求。6.2 卸料部件的設計1）卸料板的設計卸料板采用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160mm125mm 組模具參考，其厚度為6mm。2）卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為d=M8，公稱長度為L=20mm的開槽沉頭螺釘。6.3 墊板的結構設計考慮推件裝置在上模內挖窩，采用墊板加固，上墊板厚度取 8mm,墊板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺

16、寸相同。6.4 導料板的結構設計導料板是級進模中最通用的一種倒料裝置，安裝在凹模上平面的兩側?；拘问綖槠叫械膬蓧K長條板，導板的結構形式和尺寸規(guī)格查沖壓模設計指導5表 3-23 選 200366mm JB/T7648.56.5 承料板的結構設計安裝在導料板大出凹模的部分的底下，以支承條料引入模具。承料板的結構形式和尺寸規(guī)格查沖壓模設計指導表 3-24 選 12540mm JB/T7648.66.6 模柄由壓力機的型號 J21-40.可查得模柄孔的直徑 d=50mm,深度 L=75mm,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為 H7/m6 并加銷釘防轉,模柄長度比模柄孔深度小 510mm,由于采用固定卸料

17、，上13模座回程時受力較大，因此選用壓入式模柄較合理，查沖壓模設計指導表 3-40 選GB/T7646.1-19956.7 標準模架和導向零件標準模架中，應用最廣泛常的是用的導柱導套式模架，是由上、下模座和導向零件組成。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備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導柱、導套的導向來實現(xiàn)。 按導柱在模架上的固定位置不同，導柱模架的基本型式有如圖 5 所示的四種。 a）后側導柱模架 b）中間導柱模架 c）對角導柱模架 d）四導柱模架圖 5 模架 圖 a）為后側導柱模架。由于前面和左、右不

18、受限制，送料和操作比較方便。因導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導柱導套單邊磨損，并且不能使用浮動模柄結構 。14圖 b）為中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。圖 c）為對角導柱模架。由于導柱安裝在模具中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復合模。圖 d）為四導柱模架。具有滑動平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。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)以上特點選用 a 較為適合。6.8 模座的選擇查沖壓模具標準選用與設計指南表 2-3 選用 GB/T2855.6-81

19、 后側帶導柱形式模板。根據(jù)凹模輪廓尺寸 LB=160mm125mm，上模座板厚為 35mm.下模座板厚為 40mm。如圖 6 所示： a）上模座 b）下模座圖 6156.9 選擇導柱和導套導柱和導套的結構和尺寸都可以由標準中選取，查沖壓模具標準選用與設計指南表 3-2 選用 A 型導柱和導套，根據(jù)模座閉合高度 H=174.5mm，以及導柱上端面與上模座的的頂面的距離等參數(shù)，選擇導柱 25160mm；導套 3895mm。6.10 凸模尺寸計算零件外形相對簡單，根據(jù)實際情況并考慮加工，為了滿足凸模強度和剛性，將凸模設計成階梯式，使裝配修磨方便。采用成形銑、成形磨削加工。凸?？傞L計算公式L=H1+H

20、2+H3+Y 公式（14）式中 H1凸模固定板厚度；H1=36mmH2卸料板厚度； H2=6mmH3導料板厚度； H3=6mm Y附加長度；包括凸模刃口修模量，凸模進入凹模的深度（0.51）mm，凸模固定板與卸料板的安全距離，其中 Y 取 1520mmL=H1+H2+H3+Y36+6+6+19.5=67.5mm7 沖壓力與壓力中心計算7.1 沖壓計算通過沖壓力計算能合理地選擇沖壓設備和設計模具。沖壓力的大小主要與材料的力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。用平刃口沖裁時，沖裁力 F（N）可按下式進行計算：F=KLt 公式（15）式中 F沖裁力；L沖裁件周邊長度； t材料厚度； 材料抗剪強度

21、（MPa） ；查冷沖模設計表 2-3 得 =480MPa 16K系數(shù)；考慮到模具刃口的磨損。模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。F推=nK推F 公式（16）式中 F沖裁力 K推推件力系數(shù) n梗塞在凹模內的沖件數(shù)（n=h/t）1）落料力F落=1.3Lt =1.3501.5480 =147KN2）沖孔力F沖=1.3 Lt=1.32141.5480=82.3KN其中：d 為沖孔直徑，2d 為兩個孔圓周長之和。3）推件力查冷沖模設計表 3-8 得 K推=0.05；該模具凹模刃口形式，凹模洞口主要參數(shù)查冷沖模設計表 4-2；取 h=6mm 則n=h/t=6/1.5

22、=4 個。F推= n K推F = n K推（F落+ F沖）=40.05229.3=45.9kN該套模具采用鋼性卸料，下出件的卸料裝置。4）總沖壓力 F= F落+ F沖+ F推 公式（17）代入數(shù)據(jù) F= F落+ F沖+ F推=275.2 KN7.2 壓力中心模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。17沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中

23、心。2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3）形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。 圖 7 凹模圖1）選定坐標軸 x 和 y如圖 7 以凹模左下角為原點，橫向為 x 軸，縱向為 y 軸建立直角坐標系2）根據(jù)公式 x0= l1x1 + l2x2 + l3x3l1 + l2 + l3y0= 公式l1y1 + l2y2 + l3y3l1 + l2 + l3（18）式中 x0，y0為壓力中心 l凸模直徑代入數(shù)據(jù) x0=l1x1 + l2x2 + l3x3l1 + l2 + l3 =63.55 50 + 114.45 14 2 5

24、0 + 2 14 =81.82mm而 y 方向的壓力中心在凹模對稱中心上，即 y0=62.5mm188 壓力機的選擇與校核 8.1 壓力機的選擇1 壓力機的選擇原則沖壓設備的選擇直接關系到設備的安全及生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質量，模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問題。重壓設備的選擇主要包括設備的類型規(guī)格參數(shù)兩方面的問題。沖壓設備類型的選擇主要根據(jù)所要完成沖壓工序的性質，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。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。3）對于大型或較復雜的拉深件，常采用上傳動的閉式雙

25、動拉深壓力機。4）對于大批量生產(chǎn)或形狀復雜，批量很大的中小形沖壓件應優(yōu)先選用自動高速壓力機或者多工位自動壓力機。5）對于批量小，材料厚的沖壓件，常采用液壓機。6）對于精沖零件最好選擇專用的精沖壓力機。2 沖壓設備規(guī)格的選擇在選擇沖壓設備的類型后，應進一步根據(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構形式或閉合高度，外形輪廓尺寸等選擇沖壓設備的規(guī)格。1）公稱壓力壓力機的公稱壓力是指壓力機滑塊離下止點前某一特定距離，既壓力機的曲軸旋轉侄離下止點前某一角度時滑快上所容需的最大工作壓力。2）滑快行程壓力機的滑快行程是指滑快從上止點到下止點所經(jīng)過的距離壓力機的行程的小應能保證毛胚

26、或半成品的放入及成型零件的取出。3）閉合高度壓力機的閉合高度是指滑快在下止點時，滑快底平面到工作臺面之間的高度模具的閉合高度必須適合于壓力機閉合高度范圍的要求。3 壓力機的其它參數(shù)1）壓力機工作臺的尺寸壓力機工作臺上墊板的平面尺寸應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）壓力機工作臺孔的尺寸，模具底設置的漏料孔或彈頂裝置尺寸必須小于壓力機工作臺孔的尺寸。3）壓力機模柄孔尺寸模柄直徑必須和壓力機滑快內模柄安裝用孔的直徑相一致，模柄的19高度應小于模柄安裝用孔的深度。綜上所述選擇開式曲柄壓力機，壓力機型號為 J21-40。參數(shù)如下表 1表 1公稱壓力400KN滑快行程80mm行程次數(shù)80 次/min連桿調節(jié)長度70mm模柄孔尺寸直徑深度5070mm工作臺尺寸前后左右460700（mmmm）最大裝模高度330mm電動機功率5.5KW8.2 校核8.2.1 模具閉合高度的校核1）閉