圓墊片落料沖孔復(fù)合模設(shè)計

1、沈陽航空學(xué)院課程設(shè)計說明書 4 工藝計算沖壓模具設(shè)計說明書 一、課題名稱：墊片沖孔落料連續(xù)模二、設(shè)計要求： 1主要內(nèi)容（1）編制沖壓工藝（2）設(shè)計模具（分析、計算、裝配圖、非標(biāo)零件圖）（3）編制模具主要零件制造工藝（4）分析估算工時，確定完成工期（5）核算成本，報價（6）編寫全套設(shè)計制造說明書2基本要求：（1）分析計算全面，圖紙表達(dá)準(zhǔn)確；（2）工藝水平規(guī)程制定，力求符合實際；（3）必要的數(shù)據(jù)須進(jìn)行市場調(diào)查；（4）分析核算工期、成本，著重于過程。第2章 工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 制件的工藝性分析及工藝計算2.1.1 工藝分析，方形墊片，結(jié)構(gòu)如圖所示，材料08，t=1.2mm。精度要求為IT1

2、4。 三、主要內(nèi)容1、制件的工藝性分析 1.1、可行性分析1.1.1、形狀、尺寸：制件形狀規(guī)則、簡單、對稱。1.1.2、精度：該制件尺寸精度為IT14，用一般精度制造模具即可滿足。1.1.3、材料：08是沖壓用鋼板中沸騰鋼的一種牌號（中國稱08，日本稱S9CK，德國用C10，前蘇聯(lián)用08）08指的是含碳量萬分之八；特性：強度低和硬度、塑性、韌性好，易于深沖、拉延、彎曲和焊接。用途：鋼板用作深沖壓和深拉延的容器，如搪瓷制品、儀表板、汽車駕駛室蓋板等。 圓鋼用作心部強度要求 不高的滲碳或氰化零件。力學(xué)性能：抗拉強度 b （MPa）：295（30）屈服強度 s （MPa）：175（18）伸長率 5

3、（%）：35斷面收縮率 （%）：60硬度 ：未熱處理，131HB推薦熱處理/ ：正火930正火推薦保溫保溫時間30min，空冷；淬火推薦保溫時間30min，70.80和85鋼油冷，其余鋼水冷；回火推薦保溫時間1h。2、總體工藝方案的確定 2.1、沖壓工序性質(zhì)的確定：先進(jìn)行沖孔 再進(jìn)行落料。 2.2、沖壓方案的確定： 方案一：采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：采用復(fù)合模生產(chǎn)。 因為方案二的工件精度和生產(chǎn)效率較高，屬于大批量生產(chǎn)，所以選用方案二最為合適。 3、主要工藝計算 3.1、排樣設(shè)計 3.1.1、排樣方式：查冷沖壓工藝及模具設(shè)計P53，表2-7，確定排樣方式為單行直排。搭邊值取2.5mm和2mm

4、3.1.2、搭邊：查冷沖壓工藝及模具設(shè)計P55，表2-8，搭邊值取2.5mm和2mm a=2.5mm，計算得寬度b=+2a=35+2.5*2+1=41mm，步距L=D+a1=35+2=37mm。一個步距的材料利用率為67.5%查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選14003000mm的鋼板，每張鋼板可剪裁34張條料，每張可沖出81個工件，故每張鋼板的利用率為67.15% 3.1.3、材料利用率：A沖裁件面積B調(diào)料寬度h送料進(jìn)距n一個進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)其中n=1 B=41 H=37沖裁面積為；A=35*35-64*3.14=1024.04mm2所以其材料利用率為：=1024.04/(4137)=67.5% 3.2、沖擊力的

5、計算：1 方形沖裁力為F=1401.21.3390=85176N 中間圓形沖裁力為:F=3.14161.31.2390=30566.016N總的沖裁力為；F=85176+30566.016=115742.016N查常用T08鋼的力學(xué)性能表得 =390Mpa查表得 K=0.045 K=0.55F=KF=0.045115742.016=5208.39NF=nKF=0.55115742.0167=445606.762N總的沖裁力為：F=115742.016+5208.39+445606.762=566.6KN因為總的沖裁力不得超過壓力機(jī)的80%所以所需壓力機(jī)的總的沖壓里為F=566.6/0.8=70

6、8.25KN 模具壓力中心： 因為制件形狀對稱，所以沖模的壓力中心位于其制件的幾何中心。3.5.3、根據(jù)沖壓工藝及模具設(shè)可知；由于制件的外形為落料所以以凹模為基準(zhǔn)配合加工凸模查表的2-5得x=0.5凹模尺寸的計算當(dāng)沖裁精度在IT14時， x=0.5。凹模變大尺寸20,10.尺寸公差,落料時DA=（350.50.2）=34.9DT=（DA0.2）=34.7沖孔時 以凸模為計算標(biāo)準(zhǔn)配合加工凹模當(dāng)沖裁精度在IT12時， x=0.75。dT=（16+0.750.14）=16.105 Da=16.1054、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1、凹模設(shè)計：因為制件簡單，所以選擇錐筒式凹模。由沖壓工藝與模具設(shè)計查的 p56

7、圖2-15可得到；查沖壓工藝與模具設(shè)計由公式（2-19）可知，凹模的高度H為；H=kb=0.2*140=28mm(查表2.9.5得k=0.2) H取30mm凹模壁厚c=(1.52)H=4560mm凹模壁厚C取50mm凹模寬度 B=b+2c=140+100=240mm凹模長度L取250mm凹模輪廓尺寸為250mm240mm30mm有沖壓工藝與模具設(shè)計可得；H上模板 =3045mm 圓整按照標(biāo)準(zhǔn)取值45mm墊板厚度為（612）取值10凸模固定板H固定板=1824mm H固定板取20mm橡膠圈厚度為15H凹=30mm有標(biāo)準(zhǔn)模架可查的：下模座為55mm綜合上述由中國模具大典可知：選取模架為對角導(dǎo)柱模架

8、；其尺寸規(guī)格為；選取100x80有計算的模具閉合高度為H=45+20+15+30+80+55+3=248mm有模架可知符合 其具體可以參見沖壓工藝與模具設(shè)計 p76圖2-424.3、凸模設(shè)計： 因為是落料凸模。 4.4、導(dǎo)柱、導(dǎo)套選擇： 查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南P67，表3-2，P68，表3-3 得出所選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套尺寸。其中：D=32 L=70 H=30 b=3 a=2導(dǎo)柱的選擇；其中基本尺寸d=20 L=1304.5、模架的選擇 因為制件的對稱性好，所以采用中間導(dǎo)柱模架 查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南P24，表2-7，P25，表2-8 得出所選用下模架尺寸其中BXL=100X100

9、H=25 L1=90 B1=90 S=125 R=35 D=32 D1=35 4.6、模柄的選擇： d=25mm5、模具的裝配 （1）先將凸模8裝入固定板14中，保證凸模掛臺不高出固定板。 （2）講凹模16與下墊板4用螺釘5與下模架2連接，擰緊螺釘。 （3）通過凹模上的銷釘孔配做下模架上的銷釘孔，把銷釘17裝入其中。 （4）把凸模固定板和上墊板用螺釘連接，螺釘不擰緊。（5）把裝好的上模和下模合模。（6）通過下模架的漏料孔，用透光法調(diào)整凹、凸模間的間隙，調(diào)好后擰緊螺釘15。（7）把上模架的銷釘孔鉆絞成，裝入銷釘10。（8）上模裝上彈性橡膠15，卸料板6，并用卸料螺釘11緊固。（9）下模裝上定位銷

10、17，導(dǎo)料銷18。（10）合模，并裝上模柄9。（總裝配圖見下頁）由圖可知，產(chǎn)品為圓片落料、圓片沖孔。產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)簡單對稱，無狹槽、尖角；孔與孔之間、孔與零件之間的最小距離滿足c1.5t要求。 （ 1.5t=1.5）（1）尺寸精度 任務(wù)書對沖件的尺寸精度要求為IT12級，查參考文獻(xiàn)2知，普通沖裁時對于該沖件的精度要求為IT12IT11級，所以尺寸精度滿足要求。（2）沖裁件斷面質(zhì)量 因為一般用普通沖裁方式?jīng)_1mm以下的金屬板料時，其斷面粗糙度Ra可達(dá)12.53.2，毛刺允許高度為0.050.1mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度上沒有太嚴(yán)格的要求，單要求孔及輪廓邊緣無毛刺，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，在沖裁

11、后加修整工序，沖裁件斷面的質(zhì)量就可以保證。（3）產(chǎn)品材料分析 對于沖壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計的產(chǎn)品材料為08鋼，屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強度、硬度低而塑性較好，非常適合沖裁加工。另外產(chǎn)品對于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證 經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。2.1.2 排樣及工藝計算2.1.2.1排樣 零件外形為圓形 ，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為中等批量生產(chǎn)，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結(jié)構(gòu)就會相應(yīng)增大，從而增加模具生產(chǎn)成本，所以

12、本設(shè)計決定采用單排結(jié)構(gòu)。如圖所示。 圖2.1 排樣圖 2.1.2.2 搭邊查參考文獻(xiàn)1 ，確定搭邊值，。當(dāng)t=1時，a=2，b=1.52.1.2.3條料寬度 B=D+2a=80+2*2=84mm 2.1.2.4材料利用率 式中 一個歩距內(nèi)沖裁件數(shù)目； A沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）； S歩距長度； B板料寬度；?。簄=1; A=*40=5026.55；S=81.5；B=84 =5026.5581.5*84=73.42.2 沖壓力及壓力中心的計算2.2.1 計算沖壓力 2.2.1.1 沖裁力 沖裁力公式為 式中 沖裁力； 沖孔沖裁力； 落料沖裁力。2.2.1.2 沖孔沖裁力 式中 K系數(shù)（取K

13、=1.3）； 孔的個數(shù)，n=3。 沖孔周長，mm mm 材料厚度， 材料抗剪強度，查參考文獻(xiàn)2知LY12，320MPa，取MPa。 =61253.4=61.25KN2.2.1.3 落料沖裁力。 mm 所以 2.2.1.4卸料力。7 式中 卸料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1知0.05，取。 所以 KN2.2.1.5 推料力 式中 推料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1取。 同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，。 所以 KN2.2.1.6 頂件力 式中 頂件系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1取。 所以 KN 2.2.1.7 總沖壓力沖裁時，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同，當(dāng)采用

14、彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為=181.87KN 初選壓力機(jī)：Jc23-35。 2.2.2 計算模具壓力中心 由于該零件完全對稱于相互垂直大大兩條多層次線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的狹槽點上。2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計算2.3.1計算模具刃口尺寸 模具采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，計算刃口尺寸時宜采用尺寸轉(zhuǎn)換法計算。 零件上包含三個尺寸：落料尺寸；沖孔尺寸,；位置尺寸。查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。1）落料刃口尺寸計算：的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模與凹模 分開加工方法，由表查得X=0.5，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：2）沖40mm孔刃口尺

15、寸計算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： ,其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 3）沖5mm孔刃口尺寸計算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：86 其他零件的設(shè)計2.3.2落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算落料凹模尺寸如圖5.1所示。圖5.1 落料凹模尺寸2.3.2.1厚度 式中 凹模的理論厚度。mm進(jìn)一位取整數(shù)取 mm查參考文獻(xiàn)4知刃磨余量為 。所以凹模厚度為 29+6 = 35mm。因為落料沖裁力，所以凹模厚度應(yīng)小于25mm。所以將凹模做成一塊凹模板和一塊夾板

16、相拼的結(jié)構(gòu)。綜合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，取凹模厚度mm，夾板厚度為12mm。2.3.2.2 凹模板直徑 零件外形為圓形，而且完全對稱，所以將凹模板做成圓形。 式中 切斷輪廓線到凹模邊緣的尺寸，輪廓為平滑曲線時，。 所以 mm 查參考文獻(xiàn)2按推薦值取 mm 所以凹模板外形尺寸2.3.3沖孔凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定圖5.2 凸模尺寸2.3.3.1沖孔凸模長度如圖所示 （0.60.8） 式中 凸模固定板厚度； 沖孔凸模厚度，21mm；10mm 凸模自由長度。 所以 （0.60.8）=（0.60.8）12.616.8mm，取14mm。（0.60.8）=（0.60.8）10=68mm, 取8mm。mm（考慮到在落

17、料前沖孔凸模先接觸板料，所以取 mm）。所以 取14mm =14+35.5=49.5mm =14+35=49mm2.3.3.2 凸模強度（壓應(yīng)力）校核校核公式為 式中 凸模最小斷面積，； 凸模材料的許用壓應(yīng)力，凸模材料選用Cr12MoV，查參考文獻(xiàn)2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。因為 MPa所以凸模強度校核符合要求。2.3.3.3凸模剛度（細(xì)長桿失穩(wěn)）校核。校核公式 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料彈性模量，一般取MPa； 凸模最小斷面慣性矩，圓形斷面； 支承系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向；安全系數(shù)，鋼取23。 代入公式得 mm實際 mm40.96mm 所以凸模剛度符合要求2.3

18、.3.4 凸凹模工作尺寸計算圖5.3凸凹模各部分尺寸1）凸凹模長度確定 mm式中 卸料板厚度，取mm； 凸凹模固定板厚度，（0.60.8）=（0.60.8）2128mm，取mm。2）凸凹模壁厚校核查參考文獻(xiàn)2知，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本設(shè)計中所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設(shè)計的凸凹模符合要求。3）其他漏料孔直徑取，刃口直邊設(shè)計存三片料，高為5mm，凸凹模和凸凹模固定板之間在裝配時安裝止轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)。2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應(yīng)

19、嚴(yán)格控制，以免強度不足。經(jīng)分析，此工件有三個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。2.4.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計采用伸縮式擋料銷縱向定位，安裝在橡膠墊和活動卸料板之間。工作時可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)，工作很方便.2.4.2卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計 2.4.2.1條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。 2.4.2.2 工件的卸除 采用打料裝置將工件從落料凹模中推下，羅在模具工作表面上。2.4.2.3 沖孔廢料的卸除下模座上采用漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凸凹模內(nèi)積聚到一

20、定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。 2.4.3 出件機(jī)構(gòu)設(shè)計 因為是復(fù)合模結(jié)構(gòu)，所以采用上出件機(jī)構(gòu)2.5 其他零件尺寸的確定2.5.1橡膠墊 為保證橡膠墊不過早失去彈性而破壞，其允許的最大壓縮兩不得超過摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%。 橡膠墊產(chǎn)生的力 式中 壓力； 橡膠墊橫截面積； 與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力，如表5.1所示。表5.1 橡膠壓縮量和單位壓力 橡膠壓縮量（%）單位壓力（MPa）橡膠壓縮量(%)單位壓力(MPa)1015200.260.500.702530351.031.522.10取 ，則MPa 取壓縮量為25%，預(yù)

21、壓縮量為10%，工作行程mm。 所以橡膠墊的自由高度為 mm，取14mm 預(yù)壓縮量取為 2m。2.5.2 凸凹模固定板凸凹模固定板形狀與凹模板一致，如圖5.3所示，厚度為24mm。2.5.3凸模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。凸模固定板為圓形，厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，材料為Q235 14mm2.5.4墊板沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時需要在凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即

22、下列情況下雨加墊板。式中 凸模端面的壓應(yīng)力，其數(shù)值為； 模座材料下雨壓應(yīng)力，其數(shù)值：鑄鐵約為100MPa，鋼約為200 MPa； 沖裁力； 凸模上端面面積。墊板的下載與凸模固定板一致，厚度一般取412mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra0.320.63。由于本套模具選用壓入式模柄，在上模座與凸模固定板之間也必須安裝墊板，厚度取為8mm。下面校核一下凸凹模與下模座之間是否下雨加墊板。已知凸凹模下端面直徑mm，所以 所以 模座采用鑄鐵，所以不用加墊板。2.5.5 卸料板卸料板同樣為圓形板，直徑和凹模板一致，如圖5.3所示，厚度為10mm。卸料板材料選A3或（45）鋼，不用熱處理淬硬。取卸料板與凸凹模的雙面間隙為0.10.3mm.卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M1010mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出