模具設(shè)計作業(yè)

目錄

1.沖壓件工藝性分析-------------------------------(1)

2.沖壓工藝方案的確定-----------------------------(3)

3.主要設(shè)計計算

(1)排樣方式的確定以及計算-----------------------------------------------(3)

(2)壓力中心的確定及相關(guān)計算-------------------------------------------(3)

(3)沖壓力的計算-------------------------------------------------------(4)

(4)工作零件刃口尺寸計算------------------------------------------------(4)

(5)卸料彈簧的設(shè)計-------------------------------------------------------(5)

4.模具總體設(shè)計

(1)模具類型的選擇-----------------------------------------------------(5)

(2)定位方式的選擇--------------------------------------------------(5)

(3)卸料，出件方式的選擇----------------------------------------------(6)

(4)導向方式選擇-------------------------------------------------------(6)

5.主要零部件設(shè)計

(1)主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計--------------------------------------------------(6)

(2)定位零件的設(shè)計---------------------------------------------------------(8)

(3)導料板的設(shè)計-----------------------------------------------------------(8)

(4)卸料板部件設(shè)計---------------------------------------------------------(8)

(5)模架及其他零部件設(shè)計------------------------------------------------(8)

6.模具總裝圖

7.沖壓設(shè)備的選定------------------------------------(8)

8.工作零件的加工工藝----------------------------------(8)

9.模具的裝配-----------------------------------------(10)

主要參考文獻-----------------------------------------(12)

設(shè)計小結(jié)--------------------------------------------(12)

級進模設(shè)計說明

沖裁級進模設(shè)計（08-2班）

要求：1、對產(chǎn)品進行工藝性分析，確定工藝方案；

2、進行必要的工藝計算，例如：沖裁力、壓力中心、刃口尺

寸等；

3、對工作零件、定位零件、導向零件、卸料和出件裝置等進

行設(shè)計，對裝配中使用的標準件進行選??；

4、確定各零件尺寸（可列表說明），畫出二維或三維級進模

裝配圖、凸模、凹模零件圖。

40±0.1

材料：Q235A

厚度：2.5mm

工件圖

1.沖壓件工藝性分析

此工件只有沖孔和落料兩個工序。材料為Q235A,具有良好的沖壓性能，適合沖裁。

工件結(jié)果簡單，有1個半徑6mm的孔，有2個直徑8mm的孔；孔與孔，孔與邊緣之間的

距離滿足要求，工件的尺寸有規(guī)定公差，特別是孔的尺寸精度較高。

2。沖壓工藝方案的確定

該工件包括落料沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：

方案-：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。

方案二：落料一沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。

方案三：沖孔一落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。

方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生

產(chǎn)要求。

方案二只需一套模具，工作精度及生產(chǎn)效率都比較高，但制造難度大，并且沖壓成品件留在

模具上，清理模具上的物料影響沖壓速度，操作不方便。

方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，設(shè)計簡單，雖然工件精度要求較高，但

綜合考慮，基本能滿足工件技術(shù)要求。

所以經(jīng)過比較，采用方案三最為合適。

3.主要設(shè)計計算

(1)排樣方式的確定以及計算

設(shè)計級進模，先要設(shè)計條料排樣圖。工件圖可視為一矩形中間3個孔，直排材料利用

率最高。

如圖一所示的排樣方法，可減少廢料。第一次沖裁使用活動擋料銷，然后第二次可用固定擋

料銷。

搭邊值取1mm,壁厚取1.5mm,條料寬度為63.5mm,步距為21mm,一個步距的材料利用

率為74%

(2)壓力中心的確定及相關(guān)計算

畫出凹模型口圖如下；通過軟件得出壓力中心點(-2.89,0)。

(3)沖壓力的計算

該模具采用級進模，選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關(guān)計算見表1

根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選擇J23-25。

表一條料及沖壓力的相關(guān)計算

項目分

項目公式結(jié)果備注

類

A=40x20+萬10+乃82/2-萬1008.7

沖裁件面積A2

4mm

X32-2^-X42+2X40X2/2

排樣

條料寬度BB=58+2x2.5+0.563mm

a=lmm,

步距SS=20+l21mm

一個步距的材料%=2.5mm

n=—X100%=100874xlOO%76%

利用率BS63x21

F=KLrT233983

沖裁力FbL=205.70mm

.75N

=1.3x205.70x2.5x350

查表得

11699.

卸料力F,F<=K]F=0.05X233983.75

19N(二0.05

沖壓力

18718.

推件力上F=nKF=0.08X233983.75〃取1

TT7N

F=F+F+F

ZXT271421彈性卸料

沖壓工藝總力尸z

=233983.75+11699.19+18718..15N下出件

7

（4）工作零件刃口尺寸計算

在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配

方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料

凸模，凹模，凸模固定板，卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝

配簡化。因此工作零件刃口尺J計算就按分開加工的方法來計算，具體計算見表二所示。

表二工作零件刃口尺寸的計算

尺寸及分類尺寸轉(zhuǎn)換計算公式結(jié)果備注

查表得沖裁雙面間

R/9.64產(chǎn)隙

+Td

R心6

落料R10RA=（L-K1A）°2max=0.3mm

0=9.415%

號=（44一Zmm）=0.225

~Tp

0

dr=8.375^003mm

4=@"+KIA）T

沖孔①8中8-Tp

+Td

服=8.6產(chǎn)zmm,laxx-zmi.n=0.0

"A=（%+Zmin）0

〃=40±0.02575mm

孔心距4040±0.1LA=L±A/8

0查表系數(shù)Ki-1.0,

4=（4叫+0）dT=6.03?o03K2=0.75模具孔左

沖孔①6-4+0.04~TP

①6°d>8和中6按IT7級，

+Td

服=+Zmin）0服=6.255廿°45其余按IT10制造。

校核滿足

落料R8+TdTP+Td-（Zmax-

R8°RA=7.64產(chǎn)Zmin）

n%&=（Rg-K2A）o

0

&=（3-Zmin）際=7.415，。。3

~Tp

（5）卸料彈簧的計算

5.1彈簧預壓力確定。

初步確定彈簧根數(shù)為6,按式F偵=F卸/n（1.1）計算每根彈簧預壓力,

即F預=尸卸.=11699.19/6=1949.87N

5.2選擇彈簧

使彈簧最大工作極限負荷F1>F預，彈簧的參數(shù)如下表三。

表三彈簧參數(shù)

彈簧外鋼絲直徑在距自由高度Fl時的高最大工作

徑D/mmd/mmt/mmH0/mm度H1/mm負荷F1/N

365.09.08052.83119.78

5.3校核所選彈簧總壓縮量。

彈簧允許最大壓縮量hl=H0-Hl=27.2mm；

彈簧受預壓力時的預壓縮量預/Fl=27.2*1949.87/3119.78=17mm；

卸料板工作行程：h[=t+l=2.5+1=3.5mm

模具修模量：h修磨=5mm；

彈簧總壓縮量:he=h修磨+h(-+h預=25.5mm；

5.4確定彈簧的裝配高度。

H2=H0-h預=80T7=63mm。

4.模具總體設(shè)計

(1)模具類型的選擇

由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。

(2)定位方式的選擇

因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置。

控制條料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。而第一?件的沖壓位置可

由活動擋料銷定距。

(3)卸料，出件方式的選擇

因為工件料厚2.5mm,相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。

又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。

(4)導向方式選擇

為了提高模具壽命和工件治療，方便安裝調(diào)整，該級進模采用中間導柱的

導向方式。

5.主要零部件設(shè)計

(1)主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

a.落料凸模

結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，采用線切割機床加工,

2個M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。總長L可按公式計

算：L=固定板+卸料銷+卸料彈簧+t=65.2mm

落料凸模結(jié)構(gòu)如下圖所示

精度要求按計算

b.沖孔凸模

因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔凸

模采用臺階式，加工簡單，便于裝備與更換。沖孔凸模結(jié)構(gòu)如下圖所示。

Q+0.05

沖孔①8中X。

65.20

.1

V

”

-V-

N

沖孔(i>6

“6產(chǎn)

c.凹模

凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模具

在模架上的位置時。要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄范圍內(nèi)。其

輪廓尺寸可按公式計算：

凹模厚度H=kb=0.35x58=20.3,為了方便彈簧安裝，取H=25

凹模壁厚。=(1.5-2)H=30-40.6,取c=40

凹模寬度B=b+2c=58+2x40=138取B=150

凹模長度L取130mm(送料方向)

凹模輪廓尺寸為130x150x25mm,凹模結(jié)構(gòu)如圖所示

凹模

(2)定位零件的設(shè)計

落料凸模下部設(shè)置兩個導正銷，借用工件直徑8mm的的兩個孔作為導正

孔。導正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導正銷導正部分與導正孔采用H7/r6

配合。

（3）導料板的設(shè)計

導料板內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間間隙取1mm,

這樣就可確定了導料板的寬度，導料板厚度取4mm,采用45鋼制作，熱處理硬

度為40-45HRC,用螺釘固定在凹模上。導料板上有活動擋料銷凹槽。

（4）卸料板部件設(shè)計

a.卸料板的設(shè)計

卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為8mm。采用45鋼制造,

淬火硬度為40-45HRCo

b.卸料螺釘?shù)倪x用

卸料板上設(shè)置4個螺釘，公稱直徑為8mm,螺紋部分為M6x4。

（5）模架及其他零部件設(shè)計

該模具采用對角式導柱模架，導柱分別為①28x100,導套分別為

①28x42x95。

上模座厚度取40mm,上墊板厚度取10mm,固定板厚度取15mm,下模座厚度

取45mm,那么該模具的閉合高度：

〃閉=〃匕模+“整+L+”+”F模一%=40+10+50+25+45-2=168mm

式中：h2為凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm

L―凸模長度，L=50mm

H一凹模厚度，H=25mm

可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度（220mm）,可

以使用。

6.模具總裝圖

通過以上設(shè)計，可得如圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、

墊板、凸模（3個）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以

橡膠為彈性元件/下模部分由下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔廢料和成品

件均由漏料孔漏出。

條料送進時采用活動擋料銷21作為粗定距，在落料凸模上安裝2個導正銷，

利用條料上①10的孔作為導正銷孔導正，以此作為條料送進的精確定距。

7.沖壓設(shè)備的選定

通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25能滿足要求。起主要參數(shù)如下:

公稱壓力：250kN

滑塊行程：65mm

最大閉合高度：270mm

最大裝模高度：220mm

連桿調(diào)節(jié)長度:55mm

工作臺尺寸（前后x左右）:370x560mm

墊板尺寸（厚度x直徑）：50x200mm

模柄孔尺寸：中40x60mm

最大傾斜角度：30度

8、模具零件的加工工藝

本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用

線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。表四所示為落料凸模的加工

工藝過程。

表四

TJPv工序名稱工序內(nèi)容工序簡圖

1備料將毛坯鍛成長方體

70x40x60mm

-1

-----------------------ZQ-----------------------

2熱處理退火

3粗刨刨六面，互成直角，留

單邊余量0.5mm

4熱處理調(diào)質(zhì)

5磨平磨六面，互成直角

L

6鉗工劃線劃出各孔位置線、型孔-

輪廓線111

1j

7加工螺釘按位置加工螺釘孔、銷____________

孔、銷孔及孔及穿絲孔__1

穿絲孔

8熱處理按熱處理工藝，淬火，

回火達到60-64HRC

9磨平面精磨上下平面

10線切割按圖切割型孔達到尺

寸要求

____)

11鉗工精修全面達到設(shè)計要求

12檢驗

9、模具的裝配

根據(jù)倒裝復合模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝上模，再裝下模，

并調(diào)整間隙，試沖，返修。具體的情況見表五所示。

表五

序號「.序工藝說明

1凹凸模預裝1）裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否

符合圖紙要求尺寸精度，形狀。

2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加

工均勻。不適合的應(yīng)重新修磨或更換。

2凸模裝配以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板的形孔中，

并牢固。

3裝配上模1）在上模座上劃中心線，按中心線預裝凹模、墊板、凸模

固定板

2）在上模座上，用已經(jīng)加工好的凹模分別確定其螺孔位置，

并分別鉆孔、攻絲

3）將上模座、墊板、凸模固定板、凹模裝在一起，并用螺

釘緊固，打入銷釘

4裝配下模1）在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸凹模與固定板

組合裝入凹模，將上模翻轉(zhuǎn)

2）預裝下