沖壓模具設(shè)計

1、沖壓模具設(shè)計1. 沖壓的概念、特點與應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備主要是壓力機上的模具對材 料施 加壓力，使其產(chǎn)生別離或塑性變形，從而獲得所需零件俗 稱沖壓或 沖壓件的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對 材料進展冷變 形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以 也叫冷沖壓或板料 沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要 方法之一，隸屬于材料 成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料金 屬或 非金屬批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至 關(guān)重要， 沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進展；沒有 先進的沖模， 先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖 壓設(shè)備

2、和沖壓材料 構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才 能得出沖壓件。與機械加工與塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面 還濟 方是經(jīng)面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高， 且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。 這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工， 普通壓力機的行程 次 數(shù)為每分鐘可達幾十次， 高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以 上， 而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。2沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破 壞沖壓件的外表質(zhì)量 , 而模具的壽命一般較長 , 所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定 , 互換性好 , 具有“一模一樣的特征。3 沖壓可加

3、工出尺寸 X 圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表 的 秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效 應(yīng)， 沖壓的強度和剛度均較高。4沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的本錢較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性， 有時一個復(fù)雜零 件 需要數(shù)套模具才能加工成形， 且模具 制造的精度高， 技術(shù)要求高， 是 技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖 壓加 工的優(yōu)點才能充分表達，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。 相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓

4、法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、 農(nóng) 機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電與輕工等行業(yè)。在這些 工業(yè) 部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇螅倌敲?60% 以上，多那 么 90% 以上。不少過去用鍛造 =鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生 產(chǎn)中不 諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、 降低生產(chǎn) 本錢、快速進展產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn) 的。2. 沖壓的根本工序與模具 由于沖壓加工的零件種類繁多， 各類零件的形狀、 尺寸和精度要求 又各不一樣， 因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。 概括 的輪廓線別離而獲得一定形狀、

5、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓 俗稱沖裁 件的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而 獲 得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。起來，可分為別離工序和成形工序兩大類；別離工序是指使坯料沿一 定上述兩類工序，按根本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和 成 形四種根本工序，每種根本工序還包含有多種單一工序。在實際生產(chǎn)中， 當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、 尺寸較少而公差要求較 小時，假設(shè)用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于到達要求。 這 時 在工藝上多采用集中的方案， 即把兩種或兩種以上的單一工序集中 在一 副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合- 級進 和復(fù)合-級進三種組合方式。復(fù)合沖壓

6、在壓力機的一次工作行程中， 在模具的同一工位上同 時 完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓在壓力機上的一次工作行程中， 按照一定的順序在同 一 模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合 方式。復(fù)合 - 級進在一副沖模上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、 拉 深模和成形模等； 按工序的組合方式可分為單工序模、 復(fù)合模和級 進 模等。但不管何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩局部 組成， 上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定局部。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓

7、,在模具工作零件即凸模、凹模的作用下坯料便產(chǎn)生別離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模上升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進展下一次沖壓循環(huán)。設(shè)計該零件的沖裁模，沖壓件圖如以下圖所示：k 匚 +03+0.150匚 +0.250八6.5+°288.9 °.52沖壓技術(shù)要求：1. 材料:H622. 材料厚度:4mm3. 生產(chǎn)批量 : 中批量4. 未注公差 :按 IT14 級確定 .2.1 零件的工藝性分析該零件材料為 H62 黃銅結(jié)構(gòu)簡單 ，形狀對稱 ，沖孔時，因受凸模強 度 的限制 , 孔的尺寸不應(yīng)太小 . 沖孔的最小尺寸取決于

8、材料性能 , 凸模 的 強度和模具結(jié)構(gòu)等 .沖裁件孔與孔之間 : 孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質(zhì)量 的 制約 , 其值不應(yīng)過小2.2 沖裁件的精度與粗糙度 沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于 IT14 級 , 一般落料公差等級最好低于 IT10 級, 沖孔件公差等級最好低于 IT9 級 . 因此可用于一般精度的沖 裁, 普通沖裁可以到達要求 . 由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求 , 我們不必考慮 .2.3 沖裁件的材料該零件材料為 H62 黃銅 ，抗剪強度 T =255Mpa 斷后伸長率 35%此材 料具有良好的塑性級較高的彈性 ， 沖裁性較好 ，可以沖裁加工 .2.4 確定工藝方案 .該沖裁

9、件包括落料和沖孔兩個根本工序 , 可采用的沖裁方案有單工序 沖 裁, 復(fù)合沖裁和級進沖裁三種 . 零件屬于中批量生產(chǎn) , 因此采用單工 序 須要模具數(shù)量較多 , 生產(chǎn)率低 , 所用費用也高 , 不合理 ; 假設(shè)采用復(fù) 合 沖, 可以得出沖件的精度和平直度較好 , 生產(chǎn)率較高 , 但因零件的孔 邊 距太小 ,模具強度不能保證 ;用用級進模沖裁時 , 生產(chǎn)率高 , 操作方便, 通過合理設(shè)計可以到達較好的零件質(zhì)量和防止模具強度不夠的問題,根據(jù)以上分析 ,該零件采用級進沖裁工藝方案 .3. 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案 , 采用級進沖裁模 .3.2 操作與定位方式 零件

10、中批量生產(chǎn) , 安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠到達批量生 產(chǎn) , 且能降低模具本錢 , 因此采用手工送料方式 . 零件尺寸較大，厚度較 高，保證孔的 精度與較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正， 為了提高材料利用率采用始用擋 料銷和固定擋料銷。3.3 卸料與出件方式 考慮零件尺寸較大，厚度較高，采用固定卸料方式，為了便于操 作， 提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方 式。3. 4 模架類型與精度 由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采 用 導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架， 考慮零件精度要求不是很高， 沖裁間隙較 小，因此采 用 I 級模架精度。4. 排樣設(shè)

11、計 該沖裁件材料厚度較厚，尺寸大，近似方形，因此可采用橫排和直排 比較 合理 , 如圖 4-11 ， 4-12 所示。.這不、卜 A Y/, c'、W_ V/7/z y x /J. 2S、<SSV?、'、 * 、s ><r V紅/A y/+T?1fv1 1>un- +FJ-U =1T1 +L十匚l圖4/橫排0圖4-2直排由于材料較厚，模具間隙較小，模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，并且還可以放大基準件的制造公差，一般可取沖件公差的1/4,使 制造容易，因此采用配作加工為宜由落料尺寸得，凹模會變小，所以以凹模為基準，配作凸模由沖孔尺寸得，凸模尺寸變小，所

12、以以凸模為基準，配作凹模5.1根據(jù)前面的設(shè)計與分析，我們可以得出如級進模具的總X圖.材料：622.材料厚度:4圖5-1級進模總裝圖1.墊板；2.凸模固定板3銷釘;4卸料板;5.凸模;6.導(dǎo)板;7.凹模；8.導(dǎo)正銷;9.始用擋料銷；10.模柄；11. 上模座；12.導(dǎo)套;13.導(dǎo)柱；14.下模座;15.螺釘;16.定位銷;17.螺釘;18.承料板;19.導(dǎo)料板.5.2 沖壓模具的零件圖(1) .凹模設(shè)計凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘 ，銷針與下模座固定的固定方 式.考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直筒形刃口壁結(jié)構(gòu),漏料局部刃口輪廓適當擴大，為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計成近似于

13、刃口輪廓的簡化形狀凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 長X寬與厚度尺寸H.從 凹 模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚 C.對于簡單對稱形狀刃口凹模，由于 壓力中心即對稱中心，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四 周擴大 一個凹模壁厚來確定凹材料的選用：材料選用Cr4WmoV因為壓力中心與凹模板的幾何中心相差不太,壓力中心仍在模柄投影面積，可設(shè)他們在同軸線上.| i II夕|心I其余-圖5-2凹模2(2) . 凸模設(shè)計落料凸模刃口局部為方形 ,又在它里面開孔 ,裝配導(dǎo)正銷 ,為便于凸模 和固定板的加工 , 可通這設(shè)計成鉚接方式與固定板固定 .沖孔凸模由 于 相隔很近 , 不宜采用階梯結(jié)構(gòu) ,設(shè)計成

14、鉚接方式 .凸模的尺寸根據(jù)導(dǎo) 料 板尺寸、卸料板尺寸和安裝固定要求尺寸 凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計 與制造選用 CrWMn.對圖 5-5,5-6,5-7 說明 .(1) . 反鉚反磨平是為了裝配的要求 ;(2) . 裝配的尺寸為 H7/m6 ， 可得裝配尺寸的上下偏差 ；(3) . 倒角 13 是參照 ISO 標準設(shè)計 ；(4) .15 是工作尺寸要求 ；(5) . 刃口尺寸由前面計算可得 , 圖 5-6 為配作尺寸按配作要求配作 ；(6) . 淬硬 5862HR ( 是為了提高模具的壽命 ；(7) . 工件外表粗糙度要求較高 , 取 0.8, 其余的可取 6.3；(8) . 保持刃口鋒利 ,

15、 為了減小(9) 材料為 CrWMn反鉚后磨平反鉚后磨平圖5-5沖孔凸模圖5-7沖孔凸模圖5-6落料凸模(3) .選擇穩(wěn)固件與定位零件螺釘規(guī)格的選用：由凹模板的厚度可選用M12,在根據(jù)實際要求,查標準選用GB 70-85 M12X70,這里要12個，承料板的螺釘選用 GB 70-85M5X20這里要2個.選取材料為45鋼.銷釘規(guī)格的選用：銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑一樣或小一個規(guī)格,因此根據(jù)標準選用 GB 119-86 A10X70,選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式與坯料的形狀與尺寸，選用適宜的標準定位零件.擋料銷：固定擋料銷，擋料銷高度，選取材料為45鋼，數(shù)量為2,查標準 GB2866.11-

16、81, 如圖 5-8 固定擋料銷所示 ：X0.5LDXT1圖5-8固定擋料銷始用擋料根據(jù)導(dǎo)料板間距與凹模,可得導(dǎo)料板寬度,導(dǎo)料板厚度.根據(jù)GB2866.1-81選取始用擋料銷規(guī)格長 L=70mm厚度H=12的始用擋料銷裝置，規(guī)格為：始用擋料銷：塊一 70X12 GB2866.1-81彈簧一 1.0X10X20 GB2089-81彈簧芯柱一 8X18 GB2866.2-81材料：塊一選取材料為45鋼，彈簧芯柱一根據(jù)GB700-79為A3.熱處理：塊一硬度HRC4348.4:X:堂、0萬烹£巳旳血3*0戸圖5-9始用擋料銷彈-簧芯柱導(dǎo)料板：根據(jù)凹模LXB=200X160,始用導(dǎo)料銷70X

17、12查標準GB2865.5-81,選規(guī)格為：長度L=200,寬度B=50,厚度H=12,材料為A3的導(dǎo)料板，即導(dǎo)料板:200X50X12 GB2865.5-81/A3, 熱處理 HRC2832.女口圖5-10所示：導(dǎo)正銷：使用導(dǎo)正銷的目的是消除送料時用擋料銷和導(dǎo)料板等定位零件作粗定位時的誤差，保證沖件在不同工位上沖出的內(nèi)形與外形之間的相對位置公差要求？導(dǎo)正銷主要用于級進模，也可用于單工序 模?導(dǎo) 正銷通常設(shè)在落料凸模上，與擋料銷配合使用，因此我們采用導(dǎo) 正銷，其 中A型用于導(dǎo)正d=212mm I勺孔,安裝處按H7/n6配合查表3-33,3-34根據(jù)GB 2864.1-81A 型導(dǎo)正銷可得出導(dǎo)正

18、銷，如圖5-11,5-12 所示：圖5-11-型導(dǎo)正銷圖5-12型導(dǎo)正銷(4).設(shè)計和選用卸料與出件零件卸料以固定板卸料，出件是以凸模往下沖即可，因此不用設(shè)計出件零 件. 固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板一樣，其厚度可取凹模厚度的 0.81 倍，所以卸料板的 LXBXH=200X160X0.8X56=200X160X44,卸料板在此僅起卸料作用，凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.20.5mm,這里取0.5mm ,材料為Q275.由以上根據(jù)凸模和凹模可設(shè)計出卸料板如圖5-13.(5) 選擇模架與其它模具零件選擇模架：根據(jù)GB/T 2851.5-90,由凹模周界200X160,與安裝要求,選取

19、凹模周界：LXB=250X200,閉合高度：H=220265,上模座:250X200X50下模座:250X200X60,導(dǎo)柱:32X210,35X210,導(dǎo)套:32X115X48,35X115X48.模柄：由壓力機的型號JD21-80.可查得模柄孔的直徑為 60,深度為80,由裝 配要求，模柄與模柄孔配合為 H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄長度比模柄孔 深度小510mm由于采用固定卸料，上模座回程時受力較大，因此選用壓入式模柄較合理，所以根據(jù) GB2862.1-81得圖5-15所示：墊板：墊板的作 用是承受并擴散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷，因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊

20、板的外形尺寸與凸模固定板一樣，厚度可取310mm這里設(shè)計時，由于壓力 較大，根據(jù) GB2865.2-81 選取規(guī)格為 LXBXH=200X160X8.圖5-15模柄承料板：根據(jù)GB2865.6-81,選取規(guī)格為LXBXH=200X40X4.凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致，厚度為凹模的0.60.8h,h為凹模的厚度，這里取0.6h,即0.6X56=33.6mm根據(jù)核準選取板的規(guī)格為LXBXH=200X160X32 ；模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個銷釘定位,4個螺釘與上模座連接固定，各形孔 的位 置尺寸與凹模的保持一致，頂部與凸模鉚接，因此必須倒角，由以上可

21、得 凸模固定板的零件圖如圖5-16所示:圖-凸模固定板表6-1凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成135mrh110mm30mm2熱處理退火3銑銃六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線6鉗工加工好凸模，配作沖孔凹模達要求7銑銑漏料孔達要求銃床8鉗工鉆鉸 6X?10o0.015,鉆攻 4XM12鉆床9熱處理淬火，回火，保證HRC606210平磨磨厚度與基面到達要求平面磨床11線切割按圖切割各型孔，留0.0050.01單邊研量線切割機床12鉗工研光各型孔達要求13檢驗6.2凸模加工

22、工藝過程如表6-2-1,6-2-2,6-2-3 所示表6-2-1落料凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成 110mmX100mmX35mm2熱處理退火3銑銃六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃刃口輪廓尺寸與孔位置尺寸6鉗工加工好凹模，配作落料凸模達要求7鉗工鉆？ 10.5,? 12.5 鉆鉸? 7.5 00.015 ,鉆鉸? 9。0.015鉆床8熱處理淬火,回火,保證HRC60649鉗工磨各配合面達要求10檢驗表6-2-2沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料備料？ 12mmX105mm2熱處理

23、退火3車外圓車外圓達配合尺寸車床4車工作尺寸車工作尺寸達要求車床5倒角倒角達要求車床6鉗工拋光達外表要求7熱處理淬火，回火，保證HRC58628鉗工磨平上下外表達要求9檢驗說明:凸模？ 6.65 00.05, ? 5.313 0o.o38 都按表 6-2-2 加工.表6-2-3沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料備料 35mmX20mmX105mm2熱處理退火3線切割按圖切割外形,留0.0050.01單邊研量線切割機床4銃銑工作尺寸留0.01銑床5鉗工倒角達要求6鉗工拋光達外表要求7熱處理淬火，回火，保證HRC58628鉗工磨平上下外表達要求9檢驗說明：余下三個沖孔凸模按表6-2-3同理加工6.3卸料板加工工藝過程如表6-3所示表6-3卸料板加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成 205mmX165mmX48mm2熱處理退火3銑銃六面，厚度留單邊磨量0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基