1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄摘要1引言21.沖壓工藝方案制定定31.1 沖壓件圖測(cè)繪3 1.2 工件工藝性分析3 1.3 確定沖壓方案32. 零件工藝計(jì)算4 2.1排樣方式的計(jì)算和確定4 2.2 沖壓力的計(jì)算6 2.3 模具壓力中心的計(jì)算6 2.4 凸凹模工作部分尺寸計(jì)算73. 主要零部件的設(shè)計(jì)和選擇8 3.1 落料凹模外形尺寸的計(jì)算8 3.2 模架的確定和選擇9 3.3 模柄的確定和選擇9 3.4 沖孔凸模的外形尺寸計(jì)算10 3.5 彈性卸料裝置的計(jì)算和選擇11 3.6 凸凹模的外形尺寸計(jì)算11 3.7 固定板的尺寸確定和選擇12 3.8 墊板的尺寸確定和選擇12 3.9 卸料板的尺寸確

2、定和選擇13 3.10 螺釘與銷(xiāo)釘?shù)某叽绱_定和選擇13 3.11 打桿與推板、推桿的尺寸確定和選擇14 3.12 擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)的尺寸確定和選擇144. 復(fù)合?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)154.1 模具結(jié)構(gòu)與其運(yùn)動(dòng)過(guò)程154.2 模具總安裝方式及位置17總結(jié)與體會(huì)17致謝18參考文獻(xiàn)18專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 摘要 本設(shè)計(jì)為落料沖孔的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，對(duì)此工件進(jìn)行了工藝分析，其外形、尺寸、材料等均符合沖壓模具的工藝要求。通過(guò)工藝計(jì)算，確定落料沖孔的沖壓工序。擬訂了工藝方案，分析比較后確定的方案為：利用落料、沖孔倒裝復(fù)合模完成以上工序。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行了必要的尺寸計(jì)算，選擇了模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)，選擇

3、和設(shè)計(jì)了模具零件。最后用計(jì)算機(jī)繪制了所有模具的裝配總圖和工件圖，并編寫(xiě)了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。關(guān)鍵詞：沖孔落料、倒裝復(fù)合模、排樣、沖壓力、壓力中心、主要零部件引言國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了愈來(lái)愈高的要求，促使模具技術(shù)迅速發(fā)展，作為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品的重要工藝裝備，模具已發(fā)展成為一門(mén)產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展十分迅速。其中由于沖壓有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此，在機(jī)械制造、電子、電器等各行業(yè)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。大到汽車(chē)的覆蓋件，小到鐘表及儀器、儀表元件，大多都是由沖壓方法制成的。目前，采用沖壓工藝所獲得的沖壓制品，在現(xiàn)代汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表及各種電子產(chǎn)品和人

4、們?nèi)粘Ｉ钪?，都占有十分重要的地位。人們?nèi)粘Ｉ钪杏玫慕饘僦破罚瑳_壓件所占的比例更大。在許多先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家里，沖壓生產(chǎn)和模具工業(yè)得到高度的重視，例如美國(guó)和日本，模具工業(yè)的產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，模具工業(yè)成為重要的產(chǎn)業(yè)部門(mén),而沖壓生產(chǎn)則成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)先進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的重要手段。 沖壓模具設(shè)計(jì)是為模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是： （1）綜合運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力。 （2）鞏固與擴(kuò)充“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法

5、和步驟。 （3）掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。1. 沖壓工藝方案制定1.1 沖壓工件圖測(cè)繪 圖1 工件圖1.2 工件工藝性分析 工件圖1為所示的落料沖孔件，材料為硬鋁，材料厚度為1mm。 1.材料分析 材料為硬鋁，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。 2.結(jié)構(gòu)分析 此工件只有沖孔和落料兩個(gè)工序。工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有1個(gè)直徑13mm的孔；孔與孔，孔與邊緣之間的距離滿(mǎn)足要求，沖裁件最小孔邊距8.5mm凹凸模最小壁厚2.7mm，所以，該零件滿(mǎn)足沖裁結(jié)構(gòu)要求。 3.精度分析 工件的尺寸精度等級(jí)全部取IT14級(jí)，尺寸精度底，普通沖裁就能滿(mǎn)足要求。 從工件的材料、

6、壁厚、形狀、生產(chǎn)數(shù)量、精度等分析，該工件符合沖壓的工藝要求，所以可以采用沖壓工藝進(jìn)行加工。1.3 確定沖壓方案 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(mǎn)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，而且生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但零件幾何形狀較簡(jiǎn)單，模具制造不困難，倒裝復(fù)合模可以使廢料直接從壓力機(jī)臺(tái)面落下，比較方便。 方案三也只需要一副模具，生

7、產(chǎn)效率高，操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但工件孔定位有誤差，較方案二精度稍低，欲保證沖壓件的形狀位置精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)進(jìn)行導(dǎo)正，模具制造、配合較方案二復(fù)雜。 所以經(jīng)過(guò)比較，采用方案二最為合適。對(duì)復(fù)合模中的凸凹模壁厚進(jìn)行校核，材料厚度為1mm，可查得凸凹模最小壁厚為2.7mm,現(xiàn)在零件上的最小孔邊距為8.5mm，可以采用復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用方案二。2. 零件工藝計(jì)算2.1 排樣方式的計(jì)算及確定設(shè)計(jì)倒裝復(fù)合模，先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。查表可知：搭邊值a=1.5mm側(cè)搭邊值a=1.8mm 圖2所示為排樣方法1條料寬度的單向偏差=0.6mm條料與導(dǎo)板間的最小間隙Z=0.5mm步距A=D+ a=48+1.5=

8、49.5mm 條料寬度B=D+2(a+)+Z 0 -=142+2（1.8+0.6）+0.5 0 -0.6=147.3 0 -0.6mm 導(dǎo)板間距離C=B+Z=147.8 0 -0.6mm 一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積S=4486.4mm 材料利用率=S/S100=S/A*B100=61.53 圖 2 零件排樣圖圖3所示為排樣方式2條料寬度的單向偏差=0.6mm條料與導(dǎo)板間的最小間隙Z=0.5mm步距A=150.85mm 條料寬度B=87.58mm 一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積S=4486.42=8972.8mm材料利用率=S/S100=S/A*B100=67.92排樣方式2較排樣方式1材料利用率高，但

9、也高不了多少，而且排樣方式2的模具安排不方便，要安裝兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的沖孔凸模和兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的沖孔落料凸凹模，落料凹模也形狀復(fù)雜，綜合比較，還是選用排樣方式1排樣。 圖3 零件排樣圖22.2 沖壓力的計(jì)算 零件外周長(zhǎng)L=364.27mm；零件內(nèi)孔周長(zhǎng)L=40.84mm；材料的抗剪強(qiáng)=160MPa;卸料力系數(shù)取K 卸=0.04；推件力系數(shù)取K 推=0.04；凹模直壁洞口的高度取h=6梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)n=h/t=6/1=6沖裁力：落料力F=K*t*L*Z=1.31364.27160=75.77KN沖孔力F=K*t*L*Z=1.3140.84160=8.495KN卸料力F 卸=K 卸*F=0.0475.77

10、=3.03KN推件力F 推=n*K 推*F=60.048.495=2.04KN壓力機(jī)所需總沖壓力F 總=F+F+F 卸+F 推=89.335KN依據(jù)所算出來(lái)的壓力機(jī)所需要的沖壓力和模具的總體高度選擇壓力機(jī)，綜合考慮選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-25。開(kāi)式壓力機(jī)J23-25的主要參數(shù)：標(biāo)稱(chēng)壓力250KN滑塊行程 80mm行程次數(shù) 100 次/min封閉高度調(diào)節(jié) 60mm最大閉合高度 250mm工作臺(tái)尺寸 前后：360mm 左右：560mm模柄孔尺寸 5070mm電動(dòng)機(jī)功率 2.2kW2.3 模具壓力中心的計(jì)算設(shè)定零件坐標(biāo)如圖，X=(l*X+l*X+l n*X n)/(l+l+l n）=0Y=(l*Y

11、+l*Y+l n*Y n）/(l+l+l n） =(46.1918.2135.823.9721.4519.2810.274.54812.57711118154.71）24851.21186133132.7318.2123.9719.284.5412.571184.71251.2161132.73 =24.8mm 求得零件壓力中心（0，24.8），位置如圖3所示。 圖4 零件壓力中心坐標(biāo)2.4 凸、凹模工作部分尺寸的計(jì)算 查表可得：Z min=0.06mm，Z max=0.08mmZ max-Z min=(0.08-0.06)mm=0.02mm落料部分：查表得： 凹=+0.25mm， 凸=-0.

12、25mm 凹+ 凸=0.5mm0.02mm不滿(mǎn)足分別加工的條件，所以用單配加工法制造凹模和凸模。該沖裁件屬于落料件，只要計(jì)算落料凹模尺寸及制造公差，凸模由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配作。凸模不用標(biāo)注公差，以0.100.14間隙與落料凹模配制。落料件尺寸代號(hào)如圖4所示。a 凹=（142-0.51）=141.5mmb 凹=（48-0.50.62）=47.69mmc 凹=（51.21-0.50.74）=50.84mmd 凹=（67+0.50.74）=67.37mme 凹=（37.5-0.50.74）=37.19mmf 凹=180.11mm g 凹=(12.54-0.50.43)=12.315mmh 凹

13、=（42.64-0.50.62）=42.33mm圖5 零件尺寸沖孔部分：查表得： 凹=+0.01mm， 凸=-0.007mm 凹+ 凸=0.017mm0.02mm而且沖孔部分形狀簡(jiǎn)單，所以可以凸模和凹模分別加工。d 凸=（d min+x）=（13+0.50.43）=13.215mmd 凹=（d 凸+Z min）=（13.215+0.06）=13.275mm3.主要零部件的設(shè)計(jì)和選擇3.1 落料凹模外形尺寸計(jì)算 考慮板料厚度的影響的系數(shù)K=0.18凹模厚度 H 凹=Kb=1420.18=26.64mm 取28mm凹模壁厚c=（1.52）H=1.528=42mm凹模外形尺寸L=b+2c=226mm

14、，B=a+2c=132mm凹模的外形尺寸如圖5所示。 圖6 凹模外形尺寸3.2 模架尺寸的確定和選擇模架包括上、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套。模座的外形尺寸，決定了整個(gè)模具的長(zhǎng)度和寬度。這次所選用的模具是精度要求不高的中小型模具，所以選用后置導(dǎo)柱式模架。根據(jù)前面算到的凹模的外形尺寸226mm132mm可以確定模架的規(guī)格型號(hào)250160170210 I GB 2851.3，再根據(jù)模架規(guī)格,可以查到：上模座的規(guī)格型號(hào)25016045 GB/T 2855.5，下模座的規(guī)格型號(hào) 25016050 GB/T 2855.6。上下模座選擇的材料為：HT200 GB 9439技術(shù)條件： 按GB/T 12446 的規(guī)定。

15、還可以查到：導(dǎo)柱的規(guī)格型號(hào) 導(dǎo)柱A32h5160 GB/T 2861.1，導(dǎo)套的規(guī)格型號(hào) 導(dǎo)套A32H610543 GB/T 2861.6。 導(dǎo)柱和導(dǎo)套選擇的材料為： 20鋼 GB 699熱處理： 滲碳深度0.81.2mm，硬度HRC5862技術(shù)條件： 按GB/T 12446的規(guī)定。3.3 模柄的尺寸確定和選擇因?yàn)槭侵行⌒湍＞撸乙O(shè)置打桿，所以選擇凸緣式模柄。前面依據(jù)所算出來(lái)的壓力機(jī)所需要的沖壓力選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-10，查表可得：模柄尺寸5070，再查得：模柄的規(guī)格型號(hào) C 50100 GB 2862.381A3。模柄選擇的材料為： 圖 7 模柄形狀尺寸3.4 沖孔凸模的外形尺寸計(jì)

16、算 凸模固定板的厚度 H=0.4H 凸，落料凹模的厚度 H 凹=28mm 凸模長(zhǎng)度 H 凸=H+H 凹+1=0.4H 凸+H 凹+1 H 凸=48.33mm 取48mm沖孔凸模的詳細(xì)尺寸如圖6所示。 圖 8 沖孔凸模尺寸3.5 彈性卸料裝置的計(jì)算和選擇彈性卸料裝置中的彈性元件選用橡膠，橡膠的類(lèi)型選用聚氨酯橡膠。橡膠的橫截面積A=22613214450=22632mm橡膠板的單位壓力q=2Mpa橡膠的工作壓力P=A*q=226322=45264N零件卸料力F卸=3.03KN因?yàn)镻F卸，所以橡膠能提供足夠的卸料力。取橡膠的厚度H彈=32mm橡膠的形狀尺寸如圖7所示。 圖 9 橡膠形狀尺寸圖3.6

17、凸凹模的外形尺寸計(jì)算 凸凹模的最小壁厚a=2.7mm零件最小孔邊間隙l=8.5mmaH 凹=H2+H彈+H卸=30+32+10mm =72mm凸凹模分為三段式，最上段為凸凹模，中段為一長(zhǎng)方體，便于機(jī)械加工出來(lái)，最后一段為加退刀槽的凸臺(tái)，用于安裝固定凸凹模。凸凹模洞口設(shè)計(jì)為直壁式，沖裁精度較高，刃口強(qiáng)度也好。雖然沖裁磨損很大，模具總壽命低，但是這種直壁式的凹凸模適用于沖件形狀簡(jiǎn)單、材料較薄的復(fù)合模。所以選用直壁式的凸凹模。凸凹模的形狀尺寸如圖8所示。 圖 10 凸凹模的外形尺寸3.7 固定板的尺寸確定和選擇固定板的厚度H：凸模固定板 H=0.4H凸=19.2mm凸凹模固定板H=30mm固定板的外

18、形尺寸大小必須與模具總體結(jié)構(gòu)匹配，凸模固定板的外形尺寸與凹模一致。凸模、凹模、凸凹模與固定板之間按H7/m6或H7/n6過(guò)度配合，因此，固定板中的配合孔尺寸，公差大小必須滿(mǎn)足配合要求。固定板用Q235或Q275制造，配合面粗糙度Ra1.60.8m。3.8 墊板的尺寸確定和選擇根據(jù)需要設(shè)置，當(dāng)凸模端面強(qiáng)度大于100MPa時(shí)，需設(shè)置墊板。沖孔凸模沖壓時(shí)受力F3=F2+F推=8.495+2.04KN=10.535KN 沖孔力F2=8.495KN 推件力F推=2.04KN沖孔凸模端面面積A1=*D/4=415.48mm沖孔凸模端面受壓強(qiáng)P1=F3/A1=10.535415.48=25.36Mpa100

19、Mpa但還是選擇在沖孔凸模端面加一墊板，用于保護(hù)上模座。 墊板的外形尺寸和凸模的外形尺寸一致。墊板厚度取6mm。45鋼制造，淬火處理， 4348HRC。凸凹模端面受力 F4=F1+F2+F推=75.77+8.495+2.04KN=86.305KN 落料力F1=75.77 推件力F推=2.04KN凸凹模端面面積A2=L*M=55.19149mm=8223.31mm凸凹模端面受壓強(qiáng)P2=F4/A2=10.5Mpa100Mpa 所以凸凹模端面不用加墊板。3.9 卸料板的尺寸確定和選擇 因?yàn)榱慵?mm的硬鋁，材料較軟，厚度不大，所以選擇彈性卸料板。安裝在下模上，卸料板厚度一般為620mm，這里取10

20、mm的卸料板；與凸模雙面間隙為0.10.3mm。3.10 螺釘與銷(xiāo)釘?shù)某叽绱_定和選擇螺釘用于緊固，銷(xiāo)釘用于定位。螺釘尺寸關(guān)系如圖9。上模座安裝了8個(gè)固定螺釘，螺釘規(guī)格選用 GB/T 5782 M1076下模座安裝了6個(gè)固定螺釘，螺釘規(guī)格選用 GB/T 5782 M1055進(jìn)入被連結(jié)件深度：鋼1.5d，鑄鐵2d。銷(xiāo)釘?shù)闹睆竭x用10mm的，上下模座各安裝2個(gè)，按對(duì)稱(chēng)分布安裝，但不能安裝在同一水平線(xiàn)和垂直線(xiàn)上，具體安裝位置見(jiàn)總組裝圖。銷(xiāo)釘按H7/m6過(guò)度配合。壓入連接件深度1.5d，壓入被連接件深度2.5d。卸料螺釘安裝在下模座上，安裝了4個(gè)，分別位于四個(gè)角。具體安裝位置見(jiàn)總組裝圖。選用卸料螺釘規(guī)格

21、為 卸料螺釘 1062 GB 2867.581。螺釘和銷(xiāo)釘選用材料：45號(hào)鋼 GB 69965熱處理：硬度HRC3540技術(shù)條件：按GB/T 8976的規(guī)定螺釘技術(shù)條件 圖 11 螺釘尺寸關(guān)系3.11 打桿與推板、推桿的尺寸確定和選擇打桿規(guī)格選擇 推桿 A16110 GB 2867.181打桿尺寸如圖10所示 圖12 打桿尺寸推板規(guī)格選擇 頂板 B 80 GB 2867.481推板的尺寸及與模柄螺釘之間的位置關(guān)系如圖11所示圖 13 推板尺寸及與模柄上螺釘之間的位置關(guān)系推桿的規(guī)格選擇 頂桿 646 GB 2867.381打桿和推板、推桿選擇的材料：45 號(hào)鋼 GB69965熱處理：硬度HRC4

22、3483.12 擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)的尺寸確定和選擇因?yàn)閾趿箱N(xiāo)的位置距離沖裁模具很遠(yuǎn)，所以選擇圓形固定擋料銷(xiāo)，這種擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。固定擋料銷(xiāo)的規(guī)格為 擋料銷(xiāo) A 632 GB 2866.1181又因?yàn)閷?dǎo)料銷(xiāo)距離沖裁模具很近，如果設(shè)置成固定導(dǎo)料銷(xiāo)的形式，將會(huì)大大削弱沖裁模具的剛度，所以這里選用橡膠彈性導(dǎo)料銷(xiāo)。橡膠彈性擋料銷(xiāo)的規(guī)格為 導(dǎo)料銷(xiāo) 612 GB 2866.781擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)安裝在下模的卸料板上，擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)的具體安裝位置見(jiàn)模具總組裝圖。擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)選擇的材料:45號(hào)鋼熱處理：硬度HRC 43484.復(fù)合?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 模具結(jié)構(gòu)與其運(yùn)動(dòng)過(guò)程落料和沖孔兩個(gè)個(gè)工序復(fù)合在一起，落

23、料和沖孔倒裝。落料凹模安裝在上模，沖孔凸模安裝在上模，凸凹模安裝在下模的倒裝復(fù)合模?？傃b簡(jiǎn)圖如圖12所示。 （a）開(kāi)模狀態(tài) （b）閉模狀態(tài)圖14 落料、沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖落料凹模19和沖孔凸模15通過(guò)沖孔凸模固定板18、墊板17用螺釘與定位銷(xiāo)與上模座7固定在一起。裝載下模部分的凸凹模21是通過(guò)凸凹模固定板22與下模座固定在一起。上、下模采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，導(dǎo)柱布置在模座后面。為了防止使用時(shí)模具裝反，可以把兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑大小做成不一樣。在沖裁后，為了完成推件與卸料，在上模部分還裝有打桿112、推板11、推桿10與推件板9組成的剛性推件系統(tǒng)，而在下模部分則裝有卸料板20、卸料螺釘2與橡皮組成的彈性卸

24、料系統(tǒng)。沖裁時(shí)，條料在模具上定位是采用布置在左側(cè)的兩個(gè)活動(dòng)導(dǎo)料銷(xiāo)6控制送料方向，中間的一個(gè)固定擋料銷(xiāo)控制送料步距。沖裁時(shí)，彈性卸料板先壓住條料起較平作用。繼續(xù)下行時(shí)，落料凹模將彈性卸料板壓下，套入落料凸模中，沖孔凸模也進(jìn)入凹?？字?，于是同時(shí)完成沖孔與落料。當(dāng)上模回程時(shí)，彈性卸料板在橡皮作用下將條料從凸凹模上卸下，而打桿12受到壓力機(jī)橫桿的推動(dòng)，通過(guò)推板11、推桿10與推件板9將沖件從落料凹模中自上而下推出，沖孔廢料則直接由凸凹?？字新┑綁毫C(jī)臺(tái)面下。4.2 模具總安裝方式及位置 上下模座的固定方式及安裝位置如圖15所示，圖15還可以知道條料的進(jìn)送情況及擋料銷(xiāo)、導(dǎo)料銷(xiāo)的安裝位置。 圖 15 模具安裝方式及位置簡(jiǎn)圖