沖壓模具設(shè)計(jì)說明書1

1、沖壓模具設(shè)計(jì)說明書第一章緒論沖壓加工是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，對模具里的板料施加變形力，使板料在模具里產(chǎn)生變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料成形生產(chǎn)技術(shù)對航空、航天、國防、汽車、船舶以及其它日用品的生產(chǎn)和發(fā)展具有十分重要的意義。在沖壓加工過程中，將毛坯材料加工成沖壓件的一種特殊工藝裝備，被稱為沖壓模具（或稱沖模、冷沖模）。沖模是進(jìn)行沖壓生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)板料沖壓成形必可少的主要工藝裝備。沖壓件的沖壓質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，都與沖模類型、結(jié)構(gòu)及其零部件的設(shè)計(jì)制造精度有著直接關(guān)系。沖壓生產(chǎn)對沖模結(jié)構(gòu)的基本要求是：在保證加工成形出合格沖壓件的前提下，不但應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)，

2、而且還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便安全、使用壽命長、易于制造和維修、成本低廉等特點(diǎn)。中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。20第二章工藝性分析及總體方案的設(shè)計(jì)工件名稱：耳罩生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235厚度：1.2mm工件結(jié)構(gòu)如圖2.1零件的性能分析1 材料的性能分析Q235屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，有一定的強(qiáng)度，有害雜質(zhì)元素硫、磷受到嚴(yán)格限制，非金屬夾雜物含量

3、少，塑性和韌性較好，主要制作較重要的機(jī)械零件。材料Q235鋼板，其抗剪強(qiáng)度為p=304373Mpa,抗拉強(qiáng)度0b=432461Mpa,屈服強(qiáng)度0s=235Mpa,伸長率S=20%,具有較好的沖壓性能和力學(xué)性能，易于進(jìn)行各類沖壓加工。市場上也容易買到這種材料，價格適中。2 零件工藝性分析：該零件是耳罩，為一般的帶凸緣拉伸件，尺寸公差無特殊要求，按IT14級選取，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。中間020mm的孔有多種方法制成，一種可以拉伸后車去底部，再一種是翻邊。第一種加工成本高，生產(chǎn)周期長。第二種采用翻邊，生產(chǎn)效率高且省料。故采用第二種方法是合理的。初步分析該零件的沖壓基本工序有；落料、拉伸、

4、沖孔、翻邊、切邊。2.2工藝方案的確定1計(jì)算毛坯尺寸外緣落料拉伸后得到的沖壓件如圖2.2.11所示。圖 2.2.1-11）毛坯直徑1.86由公式查設(shè)計(jì)資料得切邊余量=4.3,凸緣直徑d=(105.88+24.3)mm=114.86mm其中d=56.8mm,h=10.8mm,r=2.06mm(均按零件中線計(jì)算)因?yàn)?14.4855.3420,r2.06所以DJ(d24dh)=115.5467mm,取116mm。2）是否使用壓邊圈毛坯的相對厚度t1.21001001.03D116零件的拉伸系數(shù)56.81160.4897查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中表3）計(jì)算拉伸次數(shù)由凸緣相對直徑4-2,需采用壓邊圈。D

5、116 c 22.083d1 56.8查沖模設(shè)計(jì)與實(shí)用計(jì)算手冊1-27表得:m1=0.41因?yàn)閙m1所以零件拉伸次數(shù)n=1。2 .落料工序落料工序需沖裁出直徑D=116mm的板料。3 .內(nèi)孔外翻1）翻邊前是否需要拉伸成階梯零件，對翻邊進(jìn)行核算20處的高度尺寸H=9mm,dm=21.2mm,r1=2.06根據(jù)公式，翻邊的高度Hi=dmlk/2+0.43r+0.72t經(jīng)計(jì)算k=0.316即翻邊高度H1=9mm,需翻邊系數(shù)k=0.316。查新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊中表5-4得kmin=0.68因?yàn)閙in所以零件必須采用先拉伸再翻邊的工藝2）計(jì)算拉伸及翻邊的高度尺寸翻邊所能達(dá)到的最大高度（k=0.72

6、,拉伸凸模圓角半徑凸=2mm）hmax強(qiáng)（1-k）0.57r凸2=2.968+1.04=4.108mm沖孔直徑：拉伸高度：如圖 2.2.3-1do=Kdm=0.7221.2=15.264mmh1=9-hmax+r凸+t=8.092mm圖2.2.3-1綜上所述，可以進(jìn)一步確定該零件的沖壓加工工序包括以下基本工序：落料、外緣拉伸、內(nèi)緣拉伸、沖孔、翻邊、切邊。綜上所述，共有四種工藝方案。第一種落料與外緣拉深復(fù)合，其他基本工序不變。第二種落料與外緣拉深復(fù)合，預(yù)沖孔與翻邊復(fù)合，外緣孔與切邊復(fù)合，其他基本工序不變。第三種落料、外緣拉深和預(yù)沖孔復(fù)合，其他基本工序不變。第四種落料、拉伸、沖孔、翻邊、切邊組成級

7、進(jìn)模，其他基本工序不變。對上述方案進(jìn)行比較確定最佳工藝方案：第二方案中，預(yù)沖孔與翻邊復(fù)合，模具壁厚過小，容易損壞。第三方案中，預(yù)沖孔與外緣孔復(fù)合，他們的刃口不在統(tǒng)一工作平面上，修模不方便。第四方案中，級進(jìn)模將各工序合并，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長，成本高。因此采用第一方案。第三章確定排樣裁板方案及材料利用率計(jì)算根據(jù)上述計(jì)算，毛坯直徑已經(jīng)確定，可以進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)。1 .排樣方式確定根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和材料的利用情況有三種排樣方式，即有廢料排樣、無廢料排樣和少廢料排樣。由于毛坯直徑較大，采用有廢料排樣，考慮操作方便，排樣采用單排。2 .搭邊值的確定查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中表2-10得a=2mm

8、a尸1.5mm條料進(jìn)距h=D+a二117.5mm條料寬度b=D+2a=120mm排樣如圖2.3.2-1圖2.3.2-1第四章沖壓力計(jì)算1落料、外緣拉伸工序F落=Ltb=(1161.2450)N=196689.6NF外拉伸=d1tbk1=3.1456.81,24500.8581863.568NF壓=D2-d12rd2q3141162-56.8222442.519152.744NQ卸=KF落=0.04196689.6=7867.584Nb為板料抗拉強(qiáng)度，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)附表12得Q235的抗拉強(qiáng)度為（440-470）MPa,取450MPa。口為修正系數(shù)，q為單位壓力，K為卸料力系數(shù)，查

9、沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊表1-53得k1=0,85表1-56得q=2.5MPa表2-15得K=0.42內(nèi)緣拉伸工序根據(jù)工件結(jié)構(gòu)，在內(nèi)緣拉伸之前，外緣已經(jīng)進(jìn)行拉伸，因此在內(nèi)緣拉伸時其凸緣上的金屬不太可能有徑向流動，但內(nèi)緣拉伸成型高度相對較淺，金屬流動阻力不大，可以按寬凸緣的筒型件拉伸時計(jì)算其沖壓力，根據(jù)表F內(nèi)拉深=d2tbk33.1421.21,24500.75=26960.04N,取350KN。3預(yù)制孔預(yù)制孔直徑d=15.264mm,F沖孔=Ltb=3.1415.2641.245025881.6384N4翻邊翻邊高度hmax=4.108mm,當(dāng)采用圓柱平底凸模時，圓孔翻邊力為F翻邊=1.1d

10、m-dots1.13.1421.2-15.2641.22405904.85479Ns為板料抗拉強(qiáng)度，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)附表12得Q235的屈服強(qiáng)度為240MPa.5 邊緣沖孔孔直徑d0=10mm，F(xiàn)沖孔=Ltb=3.14101.245016956N6 切邊F切=Ltb=(270.3731.2450)N=1460011.42N第五章工作零件刃口尺寸的計(jì)算1落料落料凹模、落料凸模采用分別加工法加工。落料件尺寸為116-00.35mm。根據(jù)t=1.2mm，查中國模具設(shè)計(jì)大典(第3卷)表19.1-7、表19.1-9和表19.1-10，得Zmin=0.132mm，Zmax=0.180mm，p-

11、0.087mm，d0.054mm，x=0.5。|p|dl=0.141mmZmax-Zmin=0.048mm說明所取公差不能滿足|p|d|WZmax-Zmin,調(diào)整如下：p=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.0480.0192mmd=0.6(Zmax-Zmin)=0.60.048=0.0288mm凹模刃口尺寸Dd=(Dmax-x)0d=(116-0.50.054)00.0288mm=115.97300.0288mm凸模刃口尺寸Dp=(Dd-Zmin)-0=(115.973-0.132)-00.0192mm-p=115.841-00.0192mm2外緣拉深外緣拉深尺寸為55.6o0.03mm

12、1)圓角半徑拉深凹模的圓角半徑可按經(jīng)驗(yàn)公式rd=0.8J(D-d)t0.8y116-55.6126.81mm,取7mm一次拉深中凸模的圓角半徑rp應(yīng)與工件圓角半徑相等。但對于厚度小于6mm勺材料，其數(shù)值不應(yīng)小于2t。驗(yàn)證rp=2mm2t=2.4mm，需加整形工序，凸模圓角半徑rp=3mm2)間隙拉深模的凸模及凹模的單邊間隙C=Dd-dp2外緣采用壓邊圈，這時C=tmax+Kt=1.2+0.11.2=1.32mmK一系數(shù)，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表4-8,得K=0.13)拉深凸、凹模工作部分尺寸確，根據(jù)中國模具設(shè)計(jì)大典(第3卷)表19.4-39得凹模Dd=(d+0.4+2c)0d=(55.6+0.4

13、0.0321.32)0.09=58.2520.09mm凸模dp=(d+0.4)0=(55.6+p0.40.03)0006=55.612006mm式中p、d-圓形凸、凹模的制造公差，由沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表4-34得到，p=0.06d=0.093 .內(nèi)緣拉深內(nèi)緣拉深尺寸為2000.21mm。1)圓角半徑根據(jù)零件形狀拉深凹模的圓角半徑需與工件圓角半徑相等，即rd=2mm一次拉深中凸模的圓角半徑rp=(0.6-1)%。但對于厚度小于6mmi勺材料，其數(shù)值不應(yīng)小于2t。驗(yàn)證rp=2mm2t=2.4mm，需加整形工序，凸模圓角半徑rp=3mm。2)間隙內(nèi)緣拉深沒有采用壓邊圈，c=tmax=1.2mm。3)凸、凹

14、模工作尺寸的確定凹模Dd=(d+0.4+2c)0d=(20+0.40.21+21.2)00.08=22.48400.08凸模dp=(d+0.4)-0p=(20+0.40.21)-00.05=20.0084-00.05式中p、d圓形凸、凹模的制造公差，由沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表4-34得到，p=0.05d=0.084 翻邊沖孔翻邊前沖孔的直徑為d0=15.26400.18mm，沖孔凸模、沖孔凹模采用分別加工法加工。根據(jù)t=1.2mm查中國模具設(shè)計(jì)大典(第3卷)表19.1-7、表19.1-9和表19.1-10，得Zmin=0.132mm，Zmax=0.180mm，p0.021mm，d0.013mm，x=0.

15、5。|p|d|=0.044mmZmax-Zmin=0.048mm說明所取公差滿足|pl|d|WZmax-Zmin,且有=(15.264+0.5 0. 18)沖孔凸模：dp=(dmaxx).-00.021=15.354-00.021mm沖孔凹模：dd=(dp+Zmin)0d=(15.354+0.132)00.013mm=15.48600.013mm5 翻邊圓孔翻邊時，材料沿切向伸長，其斷面材料變薄非常嚴(yán)重。查沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5-5得，C=0.9mm凸模直徑：D(d)0(20+0.21)-00.05=20.21-00.05mmp-p凹模直徑：Dd=(d+2c)od=(20+0.21+2X0.9)00

16、08=22.01o0.08mmp、d圓形凸、凹模的制造公差，由沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表4-34得到，p=0.05d=0.086切邊與邊緣沖孔A沖孔凸模、沖孔凹模采用分別加工法加工。根據(jù)t=1.2mm查中國模具設(shè)計(jì)大典（第3卷）表19.1-7、表19.1-9和表19.1-10,得Zmin=0.132mm,Zmax=0.180mm,p0.021mm,d0.013mm,x=0.5。Zmax- Zmin=0.048mm| p| | dl=0.044mm0.0130 mm.-0.021 =10.09 00.021mm工件尺寸公差計(jì)算公式凹模刃口尺寸767600.3A=(amax-X)04B=(bminx)3-/4

17、C=(Cmin%)/875.775oO.O75R10R1000.159.8875oO.O37540400.25401250.03125TO.145-0.03125606000.359.85oO.O754848。0.2547.875oO.O625按照公差等級確定補(bǔ)償系數(shù)x。x=0.75凸模刃口尺寸按實(shí)際尺寸配作，保證單面間隙z=0.15mm。第六章沖壓設(shè)備的選擇由于零件屬于中小型沖壓件，且需要拉伸工序，所以沖壓設(shè)備類型初步選為開式壓力機(jī)。1落料拉伸工序P=F落+F外拉伸+F壓+Q卸=3o5573.496N壓力機(jī)選型號為J23-40，公稱壓力：400KN?；瑝K行程：65mm閉合高度：265mm33

18、0mm模柄孔：直徑50mm深度70mm打桿：直徑小于16mm，孔深度70mm，行程40mm2內(nèi)拉深工序P=F內(nèi)拉深+F壓=d2tbk33.1421.21,24500.751.1=29656.0444N壓力機(jī)選型號為J23-6.3公稱壓力：63KN滑塊行程：35mm閉合高度：85mm120mm模柄孔：直徑30mm深度55mm3 預(yù)沖孔工序F沖孔=Ltb=3.1415.2641.245025881.6384N壓力機(jī)選型號J23-6.3，公稱壓力：63KN滑塊行程：35mm閉合高度：85mm120mm模柄孔：直徑30mm深度55mm4 翻邊F翻邊=1.1dm-dots1.13.1421.2-15.2

19、641.22405904.85479NF卸=KF翻邊=0.045904.85479=236.2NF=F翻邊+F卸壓力機(jī)采用型號J23-6.3，公稱壓力：63KN滑塊行程：35mm閉合高度：85mm120mm模柄孔：直徑30mm深度55mm5 邊緣沖孔孔直徑F沖孔=Ltb=3.14101.245016956N壓力機(jī)采用型號J23-6.3，公稱壓力：63KN滑塊行程：35mm閉合高度：85mm120mm模柄孔：直徑30mm深度55mm6 切邊F切=Ltb=(270.3731,2450)N=1460011.42N壓力機(jī)采用型號J23-16公稱壓力：63KN滑塊行程：35mm閉合高度：85mm120m

20、m模柄孔：直徑30mm深度55mm第七章其他零部件的設(shè)計(jì)以拉深卸料復(fù)合模和翻邊單工序模為例。1彈性元件1)復(fù)合模選用的彈性元件是強(qiáng)力彈簧，根據(jù)卸料力7.87KN,采用4個卸料彈簧。F預(yù)=F卸/4=1.9675KN,初選彈簧參數(shù)為；外徑35mm,內(nèi)徑19mm,類別TM，自由長度80mm。載荷1970N2450N。2)翻邊工序模采用的彈性元件是橡膠，卸料力為236.4N(1)確定橡膠的自由高度H0=3.5Hz=3.513.2=46.2mm(2)確定橡膠的橫截面積A和每個橡膠塊面積aA=F卸/P=236.4/1.4=168.86mm2a=A/4=42.215mm(3)確定橡膠的平面尺寸D=d21.2

21、7a橡膠塊尺寸如圖2.7-110102.7-112工作零件尺寸1)凹模的尺寸本工序中落料凹模刃口為規(guī)則的圓形，結(jié)構(gòu)簡單，加工成形容易,故采用整體式圓形凹模。凹模厚度：凹模刃壁間最大距離s=d=116mm查表3-15取系數(shù)k=0.3則H=ks=0.3x116mm=34.8mmD=s+(1.52)H=116+(1.52.0)X34.8mm=168.2-185.6mm查有關(guān)資料，初步選定凹模輪廓尺寸為200乂50mm由于落料與拉深做成復(fù)合模，凹模的厚度不但要滿足落料的強(qiáng)度，還要求能夠滿足拉深的高度，凹模板的高度要增高，經(jīng)計(jì)算需要將其高度增加到50。即凹模的輪廓尺寸為200x50mm。2) 選擇模架根

22、據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)尺寸，查資料選擇的模架為：下模板：200X200X50mm上模板：200X200X45mm3) 固定卸料板料厚小于3mm時，固定卸料板高度應(yīng)取8倍。H20.8H40mm但是實(shí)際中，經(jīng)驗(yàn)證明，不需要這么厚即可滿足使用要求，故選取卸料板為210X210X16也能滿足使用要求。4) 校核在一般情況下零件的強(qiáng)度與剛度是足夠的，沒必要進(jìn)行校核，只有當(dāng)零件的截面尺寸很小而沖裁的厚度較大時或根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定的凸模特別細(xì)長時，則應(yīng)進(jìn)行承載能力和彎曲能力的校核。由于設(shè)計(jì)初期，所選用的零件都有較大的富余量，且沒有薄壁部分，故不再進(jìn)行校核。要完整的生產(chǎn)一套模具，既有這些尺寸時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還有很多尺寸在這

23、里還不能準(zhǔn)確制定，有的需要繪制草圖厚才能確定，這里不再詳細(xì)贅述，最終的尺寸及公差請看零件圖。結(jié)論本次沖壓模具設(shè)計(jì)有沖壓模具裝配圖2張，模具零件圖22張。比較成功的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。我在設(shè)計(jì)中遇到了一些問題，但是也收獲了很多，第一，我對于材料的知識又有了進(jìn)一步的了解；第二，我對模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)又有了一個新的認(rèn)識；第三，我對模具的結(jié)構(gòu)又掌握了許多；第四，我熟悉了模具設(shè)計(jì)的過程。第五，我對熱處理的知識又有了深了步的了解。經(jīng)過沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，對各種級進(jìn)模、復(fù)合模、拉深模、沖孔模的有了很深的認(rèn)識，可以設(shè)計(jì)各種模具。通過排樣的學(xué)習(xí)，可以考慮全面，最大限度的提高材料的利用率；拉深件的兩大缺陷是起皺和拉裂，通過壓邊圈的設(shè)置和拉伸程度的控制可以