沖壓模具課程設(shè)計(jì)沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或者塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具在冷沖壓加工中，將材料（金屬或者非金屬）加工成零件（或者半成品）的一種特殊工藝裝備，稱之冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)與制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益與新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些要緊表現(xiàn)在飛行器鈑金件、高檔轎車與大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，不管在設(shè)計(jì)還是加工工藝與能力方面，都有較大差距。覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)與制造難度大，質(zhì)量與精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。盡管在設(shè)計(jì)制造方法與手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模與多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)進(jìn)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。因此我們?cè)趯W(xué)習(xí)完《飛機(jī)鈑金成形原理與工藝》等模具有關(guān)基礎(chǔ)課程后，安排了模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，以幫助我們掌握模具設(shè)計(jì)的過(guò)程，為以后參加工作打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)內(nèi)容一、零件的工藝性分析圖1零件圖1） 零件的尺寸精度分析如圖1所示零件圖，該零件外形尺寸為R11,19；內(nèi)孔尺寸為R3,6,均未標(biāo)注公差，公差等級(jí)選用IT14級(jí)，則用通常精度的模具即可滿足制件的精度要求。2） 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析零件形狀簡(jiǎn)單，適合沖裁成形。3） 制件材料分析制件材料為45鋼，抗剪強(qiáng)度為432?549Mpa，抗拉強(qiáng)度為540?685Mpa，伸長(zhǎng)率為16%。適合沖壓成形。綜合以上分析，得到最終結(jié)論:該制件能夠用沖壓生產(chǎn)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。但有幾點(diǎn)應(yīng)注意：1） 孔與零件左邊緣最近處僅為2mm，在設(shè)計(jì)模具是應(yīng)加以注意。2） 制件較小，從安全方面考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞健?） 有一定批量，應(yīng)重視模具材料與結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。二、工藝方案的確定由零件圖可知，該制件需落料與沖孔兩種沖壓工藝，設(shè)計(jì)模具時(shí)可有下列三種方案：方案一：先落料，再?zèng)_孔，使用單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔、落料連續(xù)沖壓，使用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：落料與沖孔復(fù)合沖壓，使用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一使用單工序模生產(chǎn)，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，難以滿足零件年產(chǎn)20萬(wàn)件的需求，而且要考慮第二套模具中工序件的定位問(wèn)題，操作不便。方案二使用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，可有效地提高生產(chǎn)效率，但連續(xù)模制造與設(shè)計(jì)難度大，費(fèi)用高，用于生產(chǎn)該制件達(dá)不到經(jīng)濟(jì)性要求。方案三使用復(fù)合模生產(chǎn)，亦有很高的生產(chǎn)效率，復(fù)合模能在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔兩道工序，所沖壓的工件精度較高，不受送料誤差影響，能較好的滿足該制件內(nèi)孔與外形同心的要求。通過(guò)對(duì)比，故使用方案三，比較適合該零件。三、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定（一） 模具類型及卸料方式分析因制件材料較薄，為了保證制件的平整度，因此使用正裝式復(fù)合模，即凸凹模安裝在上模，這樣，從模柄中穿入導(dǎo)桿能夠直接把嵌在凸凹模里的廢料從刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料能夠用彈性卸料板卸料；沖孔凸模與落料凹模安裝于下模，用頂件器帶動(dòng)卸料板頂出制件。（二） 模具定位方式分析在模具設(shè)計(jì)中，拋棄了傳統(tǒng)的銷釘定位，而是把凸凹模與凹模分別在上、下模座定位，上、下模座的定位沉臺(tái)在制造時(shí)是與導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定在一起加工完成的，這樣保證了上、下模工作零件的同軸度，從而達(dá)到保證零件尺寸精度的目的。同時(shí)沒(méi)有使用銷釘，也使模具的維修方便了很多，即使多次拆卸也能保證零件的精度不變。四、 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算（一）制件排樣與材料利用率計(jì)算使用單排直排有廢料排樣，如圖2所示。由文獻(xiàn)【1】表3-17查得制件間搭邊值a=0.8mm，側(cè)搭邊值a1=1mm，則送料步距L=19+0.8=19.8；條料寬度B=22+1+1=24；經(jīng)計(jì)算制件面積S=284.73mm2,一個(gè)步距的材料利用率為：n=S/(BL)X100%=284.73/(24X19.8)X100%=59.92%圖2排樣圖由文獻(xiàn)【2】表4-1冷軋鋼板的尺寸，選板料規(guī)格為1200mmX600mmX1mm,剪裁條料時(shí)使用橫裁法，因此條料尺寸為24mmX600mm。每板條料數(shù)氣二1200/24=50（條）；每條制件數(shù)n「（600-0.8X2）/19.8=30（件）；每塊板制件數(shù)n「七Xn2=50X30=1500（件）材料總利用率n，=1500X284.73/（1200X600）=59.3%（二）沖壓力的計(jì)算沖裁力可按下列公式［1］計(jì)算：F=KLttkp式中：t一材料厚度（mm）；L一沖裁件周長(zhǎng)（mm）；丁炒--材料抗剪強(qiáng)度（Mpa）。已知K=1.3,t=1mm；查文獻(xiàn)【2】表4-12得\=432?549,取'=500；經(jīng)計(jì)算得外形周長(zhǎng)Lj67.57mm，內(nèi)孔周長(zhǎng)L2=30.85mm。因此落料沖裁力F1=KL1ttkp=1.3X67.57X500X1=43.92kN沖孔沖裁力F2=KL2ttkp=1.3X30.85X500X1=20.05kN推件力與卸料力可用下列經(jīng)驗(yàn)公式［1］進(jìn)行估算：F推件=nK推FF卸料%F式中：F一沖裁力；n為同時(shí)卡塞在凹模內(nèi)的零件數(shù)，通常為3?5；K推一推件力系數(shù)；K卸一卸料力系數(shù)。查文獻(xiàn)【1】表3-15得，K推=0.055,K卸=0.04?0.05，因此F卸料=K『「0.04X43.92=1.7568kNF推件二nK推F2=5X0.055X20.05=5.51kN由于該制件模具使用彈性卸料裝置，因此總沖壓力的計(jì)算公式為：F總二F1+F2+F卸料+F推件=43.92+20.05+1.7568+5.51=71.24kN（三） 初選壓力機(jī)根據(jù)總壓力71.24kN,查文獻(xiàn)【2】表4-33開(kāi)式壓力機(jī)的要緊技術(shù)參數(shù)，初選壓力機(jī)型號(hào)規(guī)格為J23-10，其要緊參數(shù)如下：公稱壓力：100kN滑塊行程：45mm最大閉合高度：180mm最大裝模高度：145mm工作臺(tái)尺寸：370mmX240mm模柄孔尺寸：30mmX55mm（四） 計(jì)算壓力中心該制件圖形較規(guī)則，上下對(duì)稱，故使用解析法求壓力中心較為方便。建立如下圖所示坐標(biāo)系。設(shè)壓力中心為（x,y），由于上下對(duì)稱，因此y=0，只需求x，又由于內(nèi)孔0 0 0 0為軸對(duì)稱圖形，因此只需考慮外形。經(jīng)計(jì)算得L=15.1mm,L=52.47mm,x=3.165,12 2X1=-8。根據(jù)合力矩定理得

x—x—L1x1+L2x2—15.1x(-8)+52.47x3.165=072L1+L2因此，壓力中心為(0.72,0)。15.1+52.47計(jì)算凸凹模刃口尺寸本制件形狀簡(jiǎn)單，可按分別加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差七與七務(wù)必滿足不等式［1］：5p"d^m根據(jù)制件的材料與厚度，由文獻(xiàn)【3】表2-14汽車、拖拉機(jī)等行業(yè)沖裁模初始雙邊間隙值，查得：Z=0.140mm,Z.=0.100mm；根據(jù)制件的基本尺寸與厚度，由文獻(xiàn)【3】表2-19汽車、拖拉機(jī)等行業(yè)簡(jiǎn)單形狀制件凸、凹模的制造偏差，查得：落料部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020沖孔部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020驗(yàn)證制造偏差是否合格：5p+5d=0.02+0.02=0.04Zm-Zmin=0.140-0.100=0.04因此，5p+5d=Zm盤Z訕=0.04，合格，能夠使用該公差值。由于零件圖未注公差，為了降低工作難度，因此在實(shí)際生產(chǎn)中按照IT14等級(jí)確定制件各尺寸公差，查文獻(xiàn)【3】附錄一標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值與表2-17磨損系數(shù)x得：落料部分：尺寸R11，公差為0.43mm，取x=0.5；尺寸19，公差為0.52mm，取x=0.5；沖孔部分：尺寸R3，公差為0.25mm，取x=0.5；尺寸6，公差為0.3mm，取x=0.75。1)落料尺寸R11+0.215D=(D-xA)+5d=(11.215-0.5X0.43)+O-O2O=11+o.O2OTOC\o"1-5"\h\z-0.215dmax0 0 0Dp=(Dd-Z_J-5p=(ll-0.l00)-0.02=10.9-0.02尺寸19+0-26 D=(D-xA)+5d=(19.26-0.5X0.52)+0.020=19+0.020-0.26dmax0 0 0D=(D-Z.)0=(19-0.100)-002=18.9-002pdmin—5p U?02 U?02沖孔尺寸R3-0.125 dp=(dmin+xA)Ogp=(2.875+0.5X0.25)-如廣3-°炬d=(d+Z)+5d=(3+0.100)+0-020=3.1炊020TOC\o"1-5"\h\zdp mi/0 J0 0尺寸6+0.15 d=(d+xA)0=(585+075X03)0 =6075。x \U?UUIU?'U/、U?U) u.u/u-0.15 pmin—8p —0.02 —0.02d=(d+Z)+8d=(6.075+0.100)+0.020=6.175+0-020dpmin0 0 0五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模設(shè)計(jì)因制件形狀簡(jiǎn)單，輪廓近似圓形，且總體尺寸不大，選用整體式圓形凹模較為合理。因制件精度較低，厚度較小，由文獻(xiàn)【2】表3-5冷沖模工作零件的材料及熱處理要求，選用9Mn2V為凹模材料。1)確定凹模厚度H值：由凹模厚度經(jīng)驗(yàn)公式⑷估算：H=K1K2V01F式中，F(xiàn)一沖裁力，N；K1一凹模材料修正系數(shù)，合金鋼取1，碳素鋼取1.3；K一凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)。2本例中沖裁力F=43.92kN；凹模材料為合金鋼，故K1取1；凹模刃口周邊長(zhǎng)度為67.57mm，查文獻(xiàn)【4】表3-34凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，得K=1.12，2因此H=K1K2V0.1F=1X1.12XV0.1X43920=19.06mm2)確定凹模周界尺寸D：根據(jù)條料寬度B=24mm，材料厚度t=1mm,由文獻(xiàn)【4】表3-33，查得凹?？妆诤馽=22mm。因此D=2R+2c=22+2x22=66mm由文獻(xiàn)【2】表5-45圓形凹模板尺寸，可查到較為靠近凹模周界尺寸為63mmX20mm，故凹模周界尺寸取為63mmX20mm。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3圖3凹模（二）其他沖模零件設(shè)計(jì)據(jù)以上確定的凹模周界尺寸，查文獻(xiàn)【2】表5-5復(fù)合模圓形厚凹模典型組合尺寸，可得其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及要緊參數(shù)。1）卸料板標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mmX8mm,結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。圖4卸料板2）凸凹模固定板標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mmX12mm,結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5凸凹模固定板3）頂件塊非標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸根據(jù)凸、凹模尺寸確定，結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。1919圖6頂件塊4）凸凹模凸凹模使用直通式結(jié)構(gòu)，固定部分簡(jiǎn)化為圓形，因使用彈壓卸料，因此凸凹模長(zhǎng)度按下式⑹計(jì)算L=h1+h2+t+h式中，h1—凸凹模固定板厚度，mm；h2—卸料板厚度，mm；t—材料厚度，mm；h一增加長(zhǎng)度。它包含凸凹模修磨量、凸凹模進(jìn)入凹模的深度（0.5?1mm）、凸凹模固定板與卸料板之間的安全距離等，通常取10?20mm。本例中，h「12mm，h「8mm，t=1mm，h取14mm，因此凸凹模長(zhǎng)度L=h+h+t+h=12+8+1+14=35mm1 2凸凹模結(jié)構(gòu)圖如圖7所示?！?30—一嫵圖7凸凹模

凸模凸模亦使用直通式，固定部分簡(jiǎn)化成圓形，長(zhǎng)度L=19.5mm，其結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。圖8凸模選擇模架由凹模周界尺寸63mmX20mm及模架閉合高度110mm，查文獻(xiàn)【2】表5-8滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格，選用后側(cè)導(dǎo)柱模座，其要緊參數(shù)如下：上模座63mmX63mmX25mm(GB/T2855.5-1990)；下模座63mmX63mmX30mm(GB/T2855.6-1990)；導(dǎo)柱 16mmX110mmX30mm(GB/T2861.2T990)；導(dǎo)套16mmX50mmX23mm(GB/T2861.6-1990)。

模架具體結(jié)構(gòu)尺寸，參照文獻(xiàn)【5】表4-6后側(cè)導(dǎo)向模柱、表3-38導(dǎo)柱與表3-39導(dǎo)套設(shè)計(jì)。（四）模柄設(shè)計(jì)本例使用凸緣模柄，尺寸與模柄孔配做。六、 校核壓力機(jī)安裝尺寸模座外形尺寸為63mmX63mm，閉合高度為110mm,J23-10型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為370mmX240mm，最大閉合高度為180mm，故此壓力機(jī)能滿足要求。七、 繪制裝配圖什由4五

結(jié)束語(yǔ)鈑金沖壓成形課程設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)期間的一門重要課程，是對(duì)我們將理論應(yīng)用于實(shí)踐能力的考核。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我加深了對(duì)沖壓成形的懂得，掌握了模具設(shè)計(jì)的基本方法，很好地鞏固了往常所學(xué)的知識(shí)，相信對(duì)我將來(lái)從事工作將有很大幫助。在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，