多孔沖裁模設(shè)計說明書綜述

1、課程編號:青島理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計說明書設(shè)計人:專業(yè)班級:學(xué) 號:指導(dǎo)教師:許廣良材料073200706168鄭少梅日期：2010年1月7日一序言3二設(shè)計任務(wù)書及零件圖5三零件的工藝性分析6四 沖裁零件工藝方案的確定7五壓力計算與壓力機(jī)的選擇9六 模具刃口尺寸和公差的計算11七凸模與凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計14八模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計19九其他需要說明的內(nèi)容20十參考資料21序言21世紀(jì),現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展使沖壓技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，隨之而來的 便是對沖壓模具設(shè)計與制造的要求越來越高。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工藝設(shè) 備，其設(shè)計是否合理對沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等影響 巨大

2、。因此，研究沖壓模具的各項技術(shù)指標(biāo)，對沖壓模具設(shè)計和沖壓技術(shù)發(fā)展是 十分必要的。我們這次課程設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一套簡單沖裁模具，即由老師給出零件及生 產(chǎn)要求與精度要求，在老師的指導(dǎo)下設(shè)計出一套符合要求的沖裁模。由于是初次設(shè)計，經(jīng)驗不足，因此在設(shè)計過程中難免走了不少彎路，犯了不少 錯誤，但是這些都將成為我們以后進(jìn)行設(shè)計的寶貴經(jīng)驗。雖已經(jīng)過多次計算、修改, 但仍可能還存有疏漏和不當(dāng)之處，敬請批評、指出。在此次設(shè)計過程中，得到了鄭少梅老師的和廣大同學(xué)的熱心幫助，獲益非淺, 在此表示衷心的感謝。二設(shè)計任務(wù)書及產(chǎn)品圖2.1已知：(1)產(chǎn)品零件圖:零件圖(2)生產(chǎn)批量：大批量(3)零件材料:08鋼(4)材料

3、厚度：2. 0mm2.2求作：（1）進(jìn)行沖壓工藝性分析（從材料、零件結(jié)構(gòu)、尺寸精度幾個方面進(jìn)行）（2）確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型（3）進(jìn)行相關(guān)工藝計算，包括：沖壓力計算及壓力中心的確定；凸凹模刃口尺寸計算；模具零件結(jié)構(gòu)尺寸計算；設(shè)備選擇等。（4）繪制模具總裝配圖；（5）繪制工作零件及主要零件的零件圖；（6）編寫課程設(shè)計說明書；2.3要求：根據(jù)所設(shè)計工件的尺寸、形狀、批量等原始數(shù)據(jù)和要求，每人獨(dú)立設(shè)計、繪 制完成一套沖壓模具。包括：（1）模具裝配圖1張（按照1： 1比例，或適當(dāng)比例）；（2）模具工作零件圖2-3張（按照1： 1比例，或適當(dāng)比例）；（3）設(shè)計說明書1份;三零件的工藝性分析由工件圖可

4、見，該工件的加工涉及到落料、拉深、沖孔三種工序內(nèi)容。根據(jù)變 形特點，對于帶孔的拉深件，尤其是當(dāng)孔到直壁的距離較近時.，一般應(yīng)先拉深后 沖孔。因此此次課程設(shè)計的模具為在落料和拉深之后使用的沖孔模。3.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下， 把沖裁件設(shè)計成少或無廢料形狀，以減少廢料。對于所沖孔直徑為10mm,在手冊中查得,一般沖孔模對該種材料可以沖壓的最 小孔徑為dt, t=2mm,因而該孔符合工藝要求。查手冊知，沖裁件上的孔與孔、或孔與邊緣的距離b、b：為： b 3.0mm , bx 2mm。而零件上各孔的孔邊距均大于最小孔邊距。以上各項分析

5、 均符合沖裁工藝要求，故可以采用多孔沖裁模進(jìn)行加工。3. 2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度分析沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不 高于IT12,沖孔件比落料件高一級。如果工件精度高于上述要求，則需要在沖裁 后整修或采用精密沖裁。3. 3沖裁件的尺寸基準(zhǔn)分析沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合 誤差。孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的面或線上，且不 要與參加變形的部位聯(lián)系起來。本次設(shè)計中的零件為沖孔件，其精度采用IT14級，滿足沖裁工藝性的要求。 沖裁件的材料為08鋼，屈服強(qiáng)度為196 MPa,彈性模量為186X 10?

6、 MPa,抗剪強(qiáng) 度為255353MPa,抗拉強(qiáng)度為324441 MPa。綜合以上各方面情況，可以確定零件主要沖壓工序的工藝性良好。四、沖裁零件工藝方案的確定由工件圖可見，該工件的加工涉及到落料、拉深、沖孔三種工序內(nèi)容。根據(jù) 變形特點，對于帶孔的拉深件，尤其是當(dāng)孔到直壁的距離較近時，一般應(yīng)先拉深 后沖孔。因此此次課程設(shè)計的模具為在落料和拉深之后使用的沖孔模。所給零件所需的基本工序為沖孔，可以擬定出如下六種工藝方案：方案一：剛性卸料板+后側(cè)導(dǎo)柱模架。方案二：剛性卸料板+對角導(dǎo)柱模架。方案三：剛性卸料板+中間導(dǎo)柱模架。方案四：彈性卸料板+后側(cè)導(dǎo)柱模架。方案五：彈性卸料板+對角導(dǎo)柱模架。方案六：彈性

7、卸料板+中間導(dǎo)柱模架。根據(jù)所給零件的結(jié)構(gòu)與材料情況，模具的受力狀況，以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，本 模具選用適合于單個半成品件沖裁的彈性卸料板+中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，即方案六。 這種模架的導(dǎo)柱安裝在模具中心對稱位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的 模具偏斜，并且便于在卸料板上安裝導(dǎo)套。五壓力計算、壓力中心的確定及壓力機(jī)的選擇5. 1沖壓力計算 因該沖裁件的結(jié)構(gòu)簡單，幾何結(jié)構(gòu)呈中心對稱形式，故凸模 采用水平布置。5.1.1 沖裁力的計算L = x 10 = 63mm, t = 2nun ,6 = 380MP。,F = Lxrxo?( = 63x2x380 = 47.880(/V).5.1.2 卸料力的計算=

8、 K卸尸，查模具設(shè)計應(yīng)用實例表2-15,取K卸= 0.45；故FVi = 0.045 x 47880 =2147(N)5. 1.3推件力的計算選如下圖所示的凹模刃口形式，取 =(當(dāng)t=(0. 5-5)nun時,h= (5-10)mm).則 =% = 3個;查模具設(shè)計應(yīng)用實例表2-15, K推= 0.05；故/推= 3 x 0.05 x 47880 = 7200(N);選擇沖床的總沖壓力為：尸總=尸+所+尸椎= 57.2(KN)5. 2壓力中心的確定因為沖裁件呈中心對稱形結(jié)構(gòu),材料密度均勻,所以壓力中心選在工件的中心 位置即可.5. 3壓力機(jī)的選擇查表選用開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-16:公稱壓力

9、：160KN滑塊行程：55mm最大閉合高度：220mm閉合高度調(diào)節(jié)量：45mm滑塊中心線至床身距離：160mm工作臺尺寸：300wx450墊板厚度：40mm模柄孔尺寸：x 60mm六模具刃口尺寸和公差的計算6.1 計算凸凹模刃口據(jù)模具設(shè)計應(yīng)用實例表2T0查得間隙值Zmm = 0.22，Zmax = 0.26據(jù)模具設(shè)計應(yīng)用實例表2-12查得凸凹模的制造公差加=0.02mm,癰=0.02mm校核：Zmax Zmin = O.(M/n , Z max- Z min = 0.04，肆i + dul = 0.04/77/7?滿足Zmax-ZmR訊+/的條件，可采用凸凹模分開加工的方法。對零件圖中未注尺寸

10、公差的尺寸，由模具設(shè)計應(yīng)用實例樹末附錄D和E 查出其極限偏差:例公。如查模具設(shè)計應(yīng)用實例表2-13得因數(shù)X: 010?孔 X =0.506.1.1 凸模刃口尺寸的計算式中，/凸沖孔凸?；境叽?mm) ;工件制造公差(mm);匹凸模制造公差(mm) ； X磨損量，磨損系數(shù)為X：(零件精度為IT10以上時，X=l;零件精度為IT11IT13時X = 0.75 ；零件精度為IH4時，X=0.5o)工件精度為 IH4, X=0.50;亂=0.02mm。查互換性與測量得=。？% (表1-8)則有如 Qn1 = (io+O.5x 0.24 匕 0 mm6.1.2 凹模刃口尺寸的計算式中凸、 凹沖孔凸、凹

11、?；境叽?mm);Zmin最小合理間隙(mm)； 工件制造公差(mm);由上面的計算過程知:X= 0.5mm;亂=0.02mm , %=0.02mm則例 Q-| = (io+O.22X002 = 10.2*Q mm6.2 尺寸計算依據(jù)上述計算沖裁凸凹模刃口尺寸的依據(jù)為：沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相同；沖孔尺寸與凸模刃口尺寸相同；零件的尺寸精度；合理的間隙值；磨損規(guī)律，如圓形件凹模尺寸磨損后變大，凸模尺寸磨損后變小，間隙磨損后變大；沖模的加工制造方法。根據(jù)沖裁變形規(guī)律，沖孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口 尺寸。在沖孔時以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上，落料時以凹模為基

12、準(zhǔn)件，間 隙取在凸模上。新模具的間隙應(yīng)是最小的合理間隙，磨損后到最大合理間隙。一 般凹模公差標(biāo)注成+如，凸模公差標(biāo)注成-編。七凸模與凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計7.1 凹模的選用及設(shè)計7.1.1 凹模的外形尺寸根據(jù)沖壓件的形狀，為了保證凹模有足夠的強(qiáng)度，而采用拉深件口部朝上放 置,因此網(wǎng)模的外形尺寸仍可按常規(guī)進(jìn)行設(shè)計。凹模厚度 H = Kh = 0.42xl0= 4.2()(15();凹模壁厚c =(L52)“ ；式中b-凹模最大寬度(mm)；K-因數(shù)；H-凹模厚度，其值為1520mm；c-凹模壁厚，其值為2640mm；故取 =20mm, c = 40.7.1.2 確定凹模結(jié)構(gòu)形式查中國模具設(shè)計大典表22.

13、5-15,選取標(biāo)準(zhǔn)件:LxBxH = 160x160x20 ;模具材料為T10A,熱處理為時效；根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，取凹模厚度”=20，四模壁厚C = 40 o 11rl模上各孔中心 矩的制造公差應(yīng)比工件精度高3-4級，其中h = 6mi,查沖模設(shè)計應(yīng)用實例， 四模的零件簡圖如下圖所示:此為柱形刃口筒形凹模，此模的特點是：刃口強(qiáng)度較高，修模后刃口尺寸不 變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于精度較高工件的沖 裁。當(dāng) / = 0.5 5mm 時， =5 1 Onmi ；此時 t = 2mm,取 =6mm。7.2 凸模的選用及設(shè)計凸模的長度公式：L = tl+t2+t5+l：式中L凸模長

14、度（mm）；八凸模固定板厚度（mm）；t-卸料板厚度（mm）；G導(dǎo)料板厚度（mm）；I附加長度（mm） , 1包括：凸模進(jìn)凹模的深度0.51mm；總修磨量612mm;凸模固定板于卸料板之間的安全距離，一般取1520mme由前面選取的標(biāo)準(zhǔn)件知：6=14?加 , 八=18 , r3 = Onun附加長度取 / = 42/77/7/所以：L = tl+t2+t3+l = 74 o根據(jù)已經(jīng)計算的有關(guān)凸模刃口的基本尺寸，參照沖壓模具簡明設(shè)計手冊表2. 54圓凸模，設(shè)計凸模如下圖所示。材料為T10, HRC5860圖7-3凸模零件圖八模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計8.1模具的總體設(shè)計圖8T模具裝配圖主視圖圖

15、8-2模具裝配圖俯視圖模具裝配圖組成：1.下模座2.圓柱銷3,凹模4.定位板5.凸模6.導(dǎo)套7.彈簧 8.上模座9.卸料螺釘10.固定板11.墊板12.凸模13.模柄14.圓柱銷15.圓柱銷 16、17.螺釘18.卸料板19.導(dǎo)柱模具工作過程：人工將經(jīng)過落料拉深后的毛坯件放入凸凹模之間，通過4定位 板的作用準(zhǔn)確定位，毛坯件固定好后凸模由上而下以一定的速度運(yùn)動，進(jìn)行沖孔 工序，廢料由凹模落下，成形件通過卸料板的作用與凸模分離，將成形的工件取 出，進(jìn)行下一工件的加工。本模具選用適合于單個半成品件沖裁的中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。這種模架的導(dǎo)柱 安裝在模具中心對稱位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具偏斜

16、，并且 便于在卸料板上安裝導(dǎo)套。定位板對沖壓件起定位作用.彈性卸料板上有與凸模相 配合的導(dǎo)向孔，并在卸料板兩側(cè)裝有兩導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合，因此該卸料板除了有卸料 作用外,在沖孔時還起到壓件和對凸模的保護(hù)作用.沖出的廢料可通過凹模的內(nèi)孔 從沖床臺面孔漏下。上模座：LxBxH =160x 160x45mm下模座：LxBxH = 160x 160/7777?x55mm導(dǎo)柱： dxL = 32 x 180導(dǎo)套：dxLxD = 32 x 110mm x 43墊板厚度取：8mm凸模固定板取:16mm(0.6 0.8)，凹卸料板再度取：10mm(10-20)mm模具閉合高度：小=45+8 + 16 + 25 +

17、26 + 2 + 25+55 = 202tri8.2彈簧的選擇(1)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定四根彈簧,每根彈簧分擔(dān)的卸料力為：= 214% = 536.75N ;(2)根據(jù)預(yù)壓力F預(yù)(2536.75)和模具的結(jié)構(gòu)尺寸，由手冊中選出序號57-61的 彈簧，其最大工作負(fù)荷F1為720N,且大于536. 75N。(3)檢驗是否滿足多之5您.查模具設(shè)計應(yīng)用實例附錄C及負(fù)荷-行程曲線, 并經(jīng)過計算可得下列數(shù)據(jù).序號HoHiSEEs=536.75N)S君=0五+$工憎+S里隰574530.214.81117.3586041.219.81524.3598052.827.22026.36010065.0352632.

18、36113083.846.23440.3S.作=t + 1 = 1.3mm=5mn ,由上述表中數(shù)據(jù)可知，序號59-61的彈簧均滿足S； S忌,根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定使用59號彈簧.該彈簧規(guī)格為：外徑：D = 36mm ；鋼絲直徑：d= 5.0mm;自由高度:4=80 ； 裝配高度：H2 =%- S預(yù)=60 - 20 = 4O(mn)；彈簧露出高度為:34mm (60-8-14-4)8. 3模柄的選擇根據(jù)選取的開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-16,模柄孔尺寸族=30， = 55帆?參照沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15. 18,采用壓入式模柄，初步選取的模柄如右下圖所示:8. 4卸料螺釘?shù)倪x擇卸料螺釘與彈簧安裝在一起，因此卸料螺釘?shù)倪x擇就不得不考慮到彈簧的尺寸，彈簧的外徑：) = 36，鋼絲直徑：