沖壓模具設(shè)計(jì)和制造實(shí)例

1、沖壓模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)例例：圖1所示沖裁件，材料為A3，厚度為2mm，大批量生產(chǎn)。試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。零件名稱：止動(dòng)件生產(chǎn)批量：大批材料：A3材料厚度：t=2mm一、 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)1.沖壓件工藝分析材料：該沖裁件的材料A3鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并在轉(zhuǎn)角有四處R2圓角，比較適合沖裁。0-0.520-0.520-0.520-0.520-0.74尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差?？走吘?2mm的公差為-0.11，屬11級(jí)精度。查公差表可得各尺寸公差為：零件外形

2、：65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm+0.360零件內(nèi)形：10 mm孔心距：37±0.31mm結(jié)論：適合沖裁。2.工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)工序，可以采用以下三種工藝方案：先落料，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。0-0.11方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。由于孔邊距尺寸12 mm有公差要求，為了更好地保證此尺寸精度，最后確定 用復(fù)合

3、沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復(fù)合模結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模及彈性卸料和定位釘定位方式。3.排樣設(shè)計(jì)查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表，確定搭邊值：兩工件間的搭邊：a=2.2mm 工件邊緣搭邊：a1=2.5mm步距為：32.2mm條料寬度B=D+2a1=65+2*2.5 =70確定后排樣圖如2所示一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：=A/BS×100%=1550÷（70×32.2）×100%=68.8%查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選900mm×1000mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為14張條料（70mm×1000mm），每張條料可沖378

4、個(gè)工件，則為：=nA1/LB×100% =378×1550/900×1000×100% =65.1%即每張板材的材料利用率為65.1%4.沖壓力與壓力中心計(jì)算沖壓力落料力 F總=1.3Lt=1.3×215.96×2×450=252.67（KN）其中按非退火A3鋼板計(jì)算。沖孔力 F沖=1.3Lt =1.3×2×10×2×450=74.48（KN）其中：d 為沖孔直徑，2d為兩個(gè)圓周長(zhǎng)之和。卸料力 F卸=K卸F卸 =0.05×252.67 =12.63（KN）推件力 F推=nK推

5、F推 =6×0.055×37.24 =12.30（KN）其中 n=6 是因有兩個(gè)孔?？倹_壓力：F總= F落+ F沖+ F卸+ F推 =252.67+74.48+12.63+12.30 =352.07（KN）壓力中心如圖3所示：由于工件X方向?qū)ΨQ，故壓力中心x0=32.5mm=13.0mm其中：L1=24mm y1=12mmL2=60mm y2=0mmL3=24mm y1=12mmL4=60mm y4=24mmL5=60mm y5=27.96mmL6=60mm y6=24mmL7=60mm y7=12mmL8=60mm y8=12mm計(jì)算時(shí)，忽略邊緣4-R2圓角。由以上計(jì)算可

6、知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為（32.5，13）5.工作零件刃口尺寸計(jì)算落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。即以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。刃口尺寸計(jì)算見(jiàn)表1 6.工作零件結(jié)構(gòu)尺寸落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb（15mm） H=0.28×凹模邊壁厚：c（1.52）H =（1.52）×18.2 =（27.336.4）mm 實(shí)取c=30mm凹模板邊長(zhǎng)：L=b2c =652×30 =125mm查標(biāo)準(zhǔn)JB/T -6743.1-94：凹模板寬B=125mm故確定凹模板外形為：125×

7、;125×18（mm）。將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取為：125×125×14（mm）。凸凹模尺寸：凸凹模長(zhǎng)度：L=h1+h2+h =16+10+24 =50（mm）其中：h1-凸凹模固定板厚度 h2-彈性卸料板厚度 h-增加長(zhǎng)度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等）凸凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為7mm，根據(jù)強(qiáng)度要求查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表知，該壁厚為4.9mm即可，故該凸凹模側(cè)壁強(qiáng)度足夠。沖孔凸模尺寸：凸模長(zhǎng)度：L凸= h1+h2+h3 =14+12+14 40mm其中：h1-凸模固定板厚 h2-空心墊板厚 h3-凹

8、模板厚凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠。7.其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點(diǎn)：凹模板尺寸并查標(biāo)準(zhǔn)JB/T-6743.1-94，確定其它模具模板尺寸列于表2：序號(hào)名稱長(zhǎng)×寬×厚（mm）材料數(shù)量1上墊板125×125×6T8A12凸模固定板125×125×1445鋼13空心墊板125×125×1245鋼14卸料板125×125×1045鋼15凸凹模固定板125×125×1645鋼16下墊板125×125×6T8A1根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸，查標(biāo)

9、準(zhǔn)GB/T2855.5-90選取后側(cè)導(dǎo)柱125×25標(biāo)準(zhǔn)模架一副。8.沖床選用根據(jù)總沖壓力 F總=352KN，模具閉合高度，沖床工作臺(tái)面尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用J23-63開(kāi)式雙柱可傾沖床，并在工作臺(tái)面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下：公稱壓力：63KN滑塊行程：130mm行程次數(shù)：50次/分最大閉合高度：360mm連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：80mm工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：480mm×710mm二、 模具制造1、主要模具零件加工工藝過(guò)程制件：柴油機(jī)飛輪鎖片材料：Q235料厚：1.2mm該制件為大批量生產(chǎn)，制品圖如下：（一）沖裁件的工藝分析1、沖裁件為Q235號(hào)鋼，是普通碳

10、素鋼，有較好的沖壓性能，由設(shè)計(jì)書(shū)查得=350Mpa。2、該工作外形簡(jiǎn)單，規(guī)則，適合沖壓加工。3、所有未標(biāo)注公差尺寸，都按IT14級(jí)制造。4、結(jié)論：工藝性較好，可以沖裁。方案選擇：方案一：采用單工序模。方案二：采用級(jí)進(jìn)模。方案三：采用復(fù)合模。單工序模的分析單工序模又稱簡(jiǎn)單模，是壓力機(jī)在一次行程內(nèi)只完成一個(gè)工序的沖裁模。工件屬大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，不宜采用單工序模，而且單工序模定位精度不是很高，所以采用級(jí)進(jìn)?；驈?fù)合模。級(jí)進(jìn)模的分析級(jí)進(jìn)模是在壓力機(jī)一次行程中，在一副模具上依次在幾個(gè)不同的位置同時(shí)完成多道工序的沖模。因?yàn)闆_裁是依次在幾個(gè)不同的位置逐步?jīng)_出的，因此要控制沖裁件的孔與外形的相對(duì)位置精

11、度就必須嚴(yán)格控制送料步距，為此，級(jí)進(jìn)模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型：用導(dǎo)正銷定距的級(jí)進(jìn)模和用側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模。另外級(jí)進(jìn)模有多個(gè)工序所以比復(fù)合模效率低。復(fù)合模的分析復(fù)合模是在壓力機(jī)一次工作行程中，在模具同一位置同時(shí)完成多道工序的沖模。它不存在沖壓時(shí)的定位誤差。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，精度高，孔與外形的位置精度容易保證，用于生產(chǎn)批量大。復(fù)合模還分為倒裝和正裝兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。倒裝復(fù)合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模內(nèi)有積存廢料賬力較大，正裝復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)是：就軟就薄的沖裁件，沖出的工件比較平整，平直度高，凸凹模內(nèi)不積存廢料減小孔內(nèi)廢料的脹力，有利于凸凹模減小最小壁厚。經(jīng)比較分析，該制件的模具制造選用導(dǎo)料銷加固定

12、擋料銷定位的彈性卸料及上出件的正裝復(fù)合模。（二）排樣圖設(shè)計(jì)及沖壓力和壓力中心的計(jì)算由3-6，3-8表可查得：a1=0.8，a=1.0，=0.6查書(shū)391. 料寬計(jì)算： B=（D+2a）=62+2*1.0=64mm2.步距：A=D=a1=62+0.8=62.8mm3.材料利用率計(jì)算：=A/BS×100%=R2-（×100%=47.08%（其中a是搭邊值，a1是工作間隙，D是平行于送料方向沖材件的寬度，S是一個(gè)步距內(nèi)制件的實(shí)際面積，A是步距，B是料寬，R1是大圓半徑，R2是小圓半徑，12×4.2是方孔的面積，為一個(gè)步距內(nèi)的材料的利用率）4.沖裁總壓力的確定：計(jì)算沖裁力：F=KLt 查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)得=350Mpa180KN落料力：F落=1.3lt=1.3*（2*3.14*31）*1.2*350=106295.28N+1.3*（12+2*4.2）*1.2*350=74572.68N頂件力：F頂=-k2F沖裁總壓力：F=F落+F卸+F沖+F頂 =106295.28+2125.9+74572.68+6377.7=189.4KNF壓=（1.11.3）F=246KN說(shuō)明：K為安全系數(shù)，一般取1.3；k為卸料力系數(shù)，其值