1、.課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書題目：彎墊板沖壓模具設(shè)計(jì)學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：材料成型及控制工程班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：.目錄一、 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式二、 工藝計(jì)算三、 凸、凹模具零件設(shè)計(jì)四、 模具零部件設(shè)計(jì)五、 相關(guān)零件剛度、強(qiáng)度校核六、 壓力機(jī)的校核七、 參考文獻(xiàn).零件圖一、確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式（一）工藝方案的確定1、零件的工藝性分析該零件材料為 10 鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗剪強(qiáng)度為 =260340mpa，抗拉強(qiáng)度為 b=300440mpa，屈服強(qiáng)度為 s=210mpa，伸長(zhǎng)率為 =29%，屈強(qiáng)比為 s/b=0.480.7，材料綜合性能良好，適合沖壓工藝。大批量生

2、產(chǎn)，板厚為1.5mm，工件精度為 it8 。有落料、沖孔、彎曲三個(gè)工序。2、工藝方案的確定（ 1）方案種類：該零件包括落料、沖孔、彎曲三個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案：方案一：先沖孔，后落料，再?gòu)澢?。采用單工序模生產(chǎn)方案二：先沖孔落料，再?gòu)澢２捎眠B續(xù)模和彎曲模生產(chǎn)方案三：先沖孔落料，再?gòu)澢?。采用?fù)合模和彎曲模生產(chǎn)方案四：沖孔落料彎曲復(fù)合模生產(chǎn).（ 2）方案比較：方案一：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要三道工具三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，模具壽命低，沖壓精度差，操作也不安全，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二：連續(xù)模是一種多工位，效率高的加工方法。但連續(xù)模輪廓尺寸較大，采用此方案會(huì)加大模具尺寸，使加工難度提高，

3、因而也排除此方案。方案三：需要兩套模具， 工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足， 模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。方案四：只需一套模具，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造加工難度大，且維修不易。綜合考慮，故采用第三種方案最佳。（二）模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案， 采用復(fù)合沖裁模，所以模具類型為落料 -沖孔復(fù)合模、彎曲模。復(fù)合模的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是存在有雙重作用的結(jié)構(gòu)零件凸凹模。 凸凹模裝在上模模稱為正裝式復(fù)合模， 凸凹模裝在下模稱為倒裝式復(fù)合模。 采用倒裝式復(fù)合模省去了頂出裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，因此采用倒裝式復(fù)合沖裁模。2、定位方式模具沖壓所使用的原料是條料， 卸料采用彈性卸料裝置，

4、 導(dǎo)料采用導(dǎo)料銷， 送進(jìn)步距控制采用活動(dòng)擋料銷。3、卸料與出件方式采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝置依靠彈簧的彈力來(lái)卸料，卸料力不大，但沖壓時(shí)可兼起壓料作用， 可以保證沖裁件表面的平面度。 沖孔廢料直接從凸凹?？字新湎拢萍身敿K從凹模中頂出。4、模架的類型中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架適宜于縱向送料， 對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架適宜橫向送料， 四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具； 而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。 該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的模架，模架 100 80130150 i gb/t 2851.3 ，用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，送料與操作的方便。二、工藝計(jì)算（一）毛坯尺寸計(jì)算彎曲件毛坯展開長(zhǎng)度的計(jì)算：一般將 r t0.5 的

5、彎曲稱為有圓角半徑的彎曲， rt0.5 的彎曲稱為無(wú)圓角半徑彎曲。根據(jù)工件圖， rt = .，故零件是無(wú)圓角半徑彎曲。無(wú)圓角半徑彎曲的毛坯尺寸計(jì)算是依據(jù)彎曲前后材料體積不變?cè)瓌t確定的， 并考慮彎曲時(shí)圓角變形區(qū)板厚變薄。計(jì)算公式如下：l（）（二）排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。 排樣設(shè)計(jì)包括選擇排樣方法、 確定搭邊值、.計(jì)算條料寬度和送料步距，計(jì)算材料利用率，畫排樣圖。、排樣方法的選擇根據(jù)對(duì)所給零件的分析， 可采用直排有廢料排樣或無(wú)搭邊對(duì)排方式， 但無(wú)搭邊對(duì)排方式模具過(guò)于復(fù)雜，且不能保證精度，而且兩種排樣方式材料利用率相差不大，故采用直排有廢料排樣方式， 這樣可以保證沖件質(zhì)量，

6、 提高模具壽命。 可以補(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格工件。、計(jì)算沖裁面積沖裁面積 a （ ）（ （ ） . mm2側(cè)面搭邊 1.mm, 工件間搭邊 .mm、步距和條料寬度的計(jì)算步距 h 1. .mm條料寬度 b . . . mm 、排樣圖（三）材料利用率的計(jì)算一個(gè)步距的材料利用率 : (a/bh) 100% ( . /（ . .） )100% .%（四）工藝力的計(jì)算、沖孔落料模（）沖裁工藝力的計(jì)算沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)材料的壓力。 沖裁力是選用壓力機(jī)、 模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。.沖裁力的計(jì)算公式： fklt 式中 f沖裁力（ n ）；l零件的剪切周長(zhǎng)（mm）；t材料厚度（ mm）；材料

7、抗剪切強(qiáng)度（mpa）；k 系數(shù)。考慮到模具間隙值的波動(dòng)及均勻性，刃口的磨損，材料力學(xué)性能及厚度的波動(dòng)、潤(rùn)滑情況等因素對(duì)沖裁力的值都有影響，一般取k 1.3。k 1.3 ；t .mm ； mpa；落料力 f1kl1t1.3 . n沖孔力 f2kl2t1.3 . . n沖裁力 f f1f2 n卸料力 f 卸 k 卸 f0.04 n推件力 f 推 k 推 f0.055 n表 3.1卸料力、推件力、頂件力系數(shù)料厚（ mm）k卸k 推k 頂0.10.065 0.0750.10.140.1 0.50.045 0.0550.0630.08鋼0.5 2.50.04 0.050.0550.062.5 6.50.

8、03 0.040.0450.05 6.50.02 0.060.0250.03鋁 鋁合金0.025 0.080.03 0.07紫銅 黃銅0.02 0.060.03 0.09（）初選壓力機(jī)總的沖壓力 f 總 f f 卸 f 推 . kn應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力為：160kn 。因此可選擇壓力機(jī)型號(hào)為j23-16。.j23-16 壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)：160kn公稱壓力：滑塊行程 ：55mm滑塊行程次數(shù)：120/n?min-1最大封閉高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm工作臺(tái)尺寸（左右前后） ：450300mm模柄孔尺寸（直徑深度） ：4060mm傾斜角：352、彎曲模(1)彎曲回彈角的確定1 表 3-

9、11，?=1.5 此彎曲件為小圓角半徑彎曲，查文獻(xiàn)(2)l 形彎曲件自由彎曲力l 形彎曲件是在自由彎曲階段相當(dāng)于彎曲u 形件的一半，而且應(yīng)設(shè)置壓料裝置，所以可近似地取彎曲力為f 自=（fu+fq） /2（ 1-1）其中： fu 為彎曲力fq 為壓料力fu0.7kbt 2b/（r+t）式中 fu為 u 形件沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力， （n）；b沖裁件寬度（ mm）；t材料厚度（ mm）；r沖裁件彎曲半徑（mm）； b材料抗拉強(qiáng)度（ mpa）；k為安全系數(shù)。一般取系數(shù)k=1.3u 形彎曲件彎曲力計(jì)算：fu0.71.312 1.52370/（0.5 1.5） 4545.45n對(duì)設(shè)置壓料裝置的彎曲模

10、，其壓料力也要由壓力機(jī)滑塊承擔(dān)， fq 可近似取自由彎曲力的 30%60%,即 fq=（0.30.6）fu。，這里取 fq=0.5fu。將數(shù)據(jù)代入，求得：fq=2272.73n將 fq、fu 代入式（ 1-1）得：f 自=3409.09n(3) l 形彎曲件校正彎曲力f 校 ap式中 f 校 為校正彎曲時(shí)的彎曲力， （n）；2a為校正部分垂直投影面積，(mm )；具體彎曲計(jì)算如下：a 20 9+0.5112 369.97mm2f 校 100mpa 369.97mm236997n=37kn(4)頂件力f 頂（ 0.30.8）fu，取系數(shù)為 0.5，則 f 頂 =2272.73n.(5) 沖 由彎

11、曲工 可知，彎曲 的校正彎曲力與自由彎曲力、 出力不是同 生的，且校正彎曲力比自由彎曲力和 出力大得多。因此，可按f 校=37kn 沖 ， 用 100kn 力機(jī)，因此可 力機(jī)型號(hào) j23-10。 力機(jī) j23-10，其主要技 參數(shù) ：公稱 力：100kn滑 行程：45mm滑 行程次數(shù)：145/nmin-1最大 合高度：180mm 合高度 量：35mm工作臺(tái)尺寸（左右前后） ：370240mm模柄孔尺寸（直徑深度） ：3055mm床身最大 角：35（五）沖模的壓力中心的確定 算公式 :x0 （ l1x1 l2x2 lnxn ）/（ l1 l2 ln） lixi/ li y0（ l1y1 l2y2

12、 lnyn） /（ l1 l2 ln） liyi/ li 式中 : l1、l2 、ln 個(gè)凸模 廓 。x0 0 （零件左右 稱）y0（ 2/3 11 11 2 15.59224 86 30+11 12 +286） /（ (12+6+11+6） +34）=2424.39/143.9 16.85mm壓力中心計(jì)算圖.三、凸、凹模具零件設(shè)計(jì)（一）落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)1、沖裁凸凹模間隙的確定沖裁模間隙是直接關(guān)系到?jīng)_裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數(shù)。沖裁模間隙數(shù)值，主要與材料的厚度、種類有關(guān)。但由于各種沖壓件對(duì)其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異， 在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有

13、一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，而應(yīng)區(qū)別情況， 分別對(duì)待， 在保證沖裁件斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，是模具壽命最高。查教材表 2-3，可知：zmax 0.120mm ， zmin 0.090mmzmax zmin=0.030mm2、沖模的凸凹模刃口尺寸計(jì)算凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算可以分為兩種：一是凸凹模分別加工，這種加工方法適用于圓形或簡(jiǎn)單形狀的沖裁件。采用凸、凹模分別加工法，為了保證合理間隙，必須滿足系類條件：p dzmaxzmin 。二是凸、凹模配合加工， 對(duì)于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁， 一般采用配合加工。（ 1）對(duì)于落料，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，工件形狀復(fù)雜，采用配合加工 ,系數(shù) x=1。各尺寸為a1

14、：22 0.0165， a2：9 0.011，a 3：12 0.0135， c1：8 0.011，c2：5 0.009+ =(22.0165 1 0.033)+0.008mma1d=(?1?)= 21.98+00.00800+ +0.006mma2d=(?2?)=(9.011 1 0.022)=8.99 +0.006000+ =(12.0135 1 0.027)+0.007mma3d=(?3?)=11.990+0.00700c1d=() + =( 7.989+0.5 0.)0220.003=8 0.003mm?1+ 0.5?-c2d=() + = (4.991+0.5 0.)0180.002=

15、5 0.002mm?2+ 0.5?-.該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值z(mì)minzmax=0.090.12mm。（ 2）對(duì)于沖孔 6，采用凸凹模分別加工： p0.02mm ， d 0.02mm；工件公差0.018mm；磨損系數(shù) x 0.75經(jīng)計(jì)算： p d=0.04mm zmax zmin ，可取 p=0.4（ zmax zmin ）=0.012mm， =0.6（ zmaxzmin ）=0.018mm。ddp（ d + x ）0（ 6 + 0.75 0.018 ）06.010mm- p-0.012-0.012+ d+0.018dd（ dp + zmin ） 0

16、=（ 6.01 + 0.09） 0 6.10+00.018mm（ 3）對(duì)于沖孔 12，采用凸凹模分別加工： p0.02mm ， d 0.02mm；工件公差0.027mm；磨損系數(shù) x 0.75經(jīng)計(jì)算： p d=0.04mm zmax zmin ，可取 p=0.4（ zmax zmin ）=0.012mm， d=0.6（ zmaxzmin ）=0.018mm。00 12.020mmdp（ d + x ）（ 12 + 0.75 0.027 ）- p-0.012-0.012dd（ dp + zmin ）+ d+0.018=（ 12.02 + 0.09）12.11 +00.018 mm00（二）彎曲模

17、工作部分尺寸計(jì)算1. 彎曲凸凹模的間隙確定：彎曲 u 形件時(shí)，凸凹模間隙 c 的大小，對(duì)彎曲件質(zhì)量有直接影響，過(guò)大的間隙將引起彈復(fù)角的增加，過(guò)小時(shí)，引起工件材料厚度的變薄， 降低了模具試用壽命。對(duì)于鋼板，凸凹模合理間隙值： c（ 1.051.15） t，取系數(shù)為 1.1，則 c=1.1 1.5=1.65mm。2. 凸、凹模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算彎曲件長(zhǎng)度尺寸標(biāo)注在外側(cè)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)。工件彎曲長(zhǎng)度 l 22mm， 0.033mm， p0.02mm；ld= （l - 0.5）+ p+0.02+0.02mm（ 22 + 0.5 0.033） 22.02000lp ld-c 22.02-1.6520.3700

18、-0.02 mm3. 凸、凹模的圓角半徑凸模圓角半徑 rp r0.5mm ；凹模圓角半徑 rd (36)t，取 rd=5t=51.5=7.5mm4. 彎曲凹模深度查文獻(xiàn) 1 表 3-26，m=4mm則 l 0=16+4=20mm四、模具零部件設(shè)計(jì)（一）落料 -沖孔復(fù)合模具1、 沖孔凸模設(shè)計(jì)沖孔部分的凸模刃口尺寸為圓形，為了便于凸模和固定板的加工，將沖孔凸模設(shè).計(jì)成臺(tái)階式。小端圓柱部分，是具有鋒利刃口的工作部分，采用臺(tái)肩式固定。凸模材料采用 cr12mov ，凸模工作端（即刃口）淬硬至 hrc 5862。2、 凹模設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法： 凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)， 通過(guò)螺釘、銷釘與固定板，上

19、模座連接固定。凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式：因沖件的批量較大，考慮凹模有磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取 10mm。凹模材料和技術(shù)要求： 凹模的材料選用cr12mov 。工件部分淬硬至hrc6064。外輪廓棱角要倒鈍。3、 凸凹模設(shè)計(jì)凸凹模采用固定板固定。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作 ,內(nèi)形刃口尺寸按凸模尺寸配做，保證最小間隙為 zmin =0.09mm。凸凹模材料采用cr12mov ，淬硬至 hrc 5862。4、 定位零件定位零件的作用是使坯料或工件在模具上相對(duì)凸、凹模有正確的位置。選用活動(dòng)擋料銷一個(gè)。 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進(jìn)的距離，活動(dòng)擋料銷

20、固定在卸料板上，材料 45 號(hào)鋼，硬度為 hrc 43 48 選用導(dǎo)料銷 2 個(gè)。導(dǎo)料銷的作用是保證條料送料的準(zhǔn)確，在條料的送進(jìn)方向上。5、 卸料及出件裝置卸料采用彈性卸料裝置， 由，卸料板，卸料螺釘，彈性元件（這里是橡膠） 組成。出件裝置由打桿、推件塊、連接推桿、頂件塊組成。6、 模柄模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊上， 同時(shí)使模具中心通過(guò)滑塊的壓力中心，模柄的尺寸規(guī)格選用凸緣式模柄， b20jb/t7646.3。7、 模座標(biāo)準(zhǔn)模座根據(jù)模架類型及凹模周界尺寸選用，上模座： 1008025mm；下模座： 1008030mm；模座材料采用灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，采用牌號(hào)為ht200。8、

21、 導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)柱選用 a 型導(dǎo)柱， a20h6120gb2861.1-81 。材料為 20 鋼，熱處理要求：滲碳深度為 0.81.2，硬度 hrc5862。導(dǎo)套選用 a 型導(dǎo)套， a20h7 6523 gb2861.6-81 。材料為 20 鋼，熱處理要求：滲碳深度為 0.8 1.2，硬度 hrc5862。（二）彎曲模1、 凸模凸模采用固定板固定。 凸模材料采用 cr12mov ，凸模工作端淬硬至 hrc 58 62。2、 凹模凹模是由兩部分組成，用螺釘固定于下模座內(nèi)。凹模材料采用cr12mov ，淬硬至 hrc6064。3、 模柄模柄材料為 q235，采用凸緣式 a30 64 jb/t 76

22、46.1。.4、導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)柱選用 a 型導(dǎo)柱， a20h6130gb2861.1-81 。材料為 20 鋼，熱處理要求：滲碳深度為 0.81.2，硬度 hrc5862。導(dǎo)套選用 a 型導(dǎo)套， a20h7 7028 gb2861.6-81 。材料為 20 鋼，熱處理要求：滲碳深度為 0.8 1.2，硬度 hrc5862。五、相關(guān)零件剛度、強(qiáng)度校核(一 )沖孔落料模1、沖孔凸模長(zhǎng)度計(jì)算沖孔凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的， 其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：l = h 1 + h 2 + h 3 + h式中 l 凸模長(zhǎng)度，m mh 1 凸模固定板高度，m mh 2 推件塊高度，m mh 3 凸模進(jìn)

23、入凹模深度，m mh 附加高度，一般取1 5 2 0 m m凸模長(zhǎng)度l = 2 0 + 10+ 1.5 + 15= 46.5 m m2、強(qiáng)度校核對(duì)于圓凸模，校核強(qiáng)度可以用最小直徑 d 的大小是否滿足式 d4t/ 壓 求得， t 沖裁材料厚度， 沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，取 300 m p a 壓 凸模材料許用壓應(yīng)力，取1000mpa即 d4 1.5300/1000=1.8mm滿足要求3、彎曲應(yīng)力校核對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）l m a x270d2/f式中 l m a x 允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，f 沖模力 , 凸模最小直徑，l m a x270 62/ 33082=53.44mm所以長(zhǎng)度適宜。(二

24、 )彎曲模1、凸模長(zhǎng)度計(jì)算沖孔凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的， 其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：l = h 1 + h 2 + h式中 l 凸模長(zhǎng)度，m mh 1 凸模固定板高度，m mh 2 凸模進(jìn)入凹模深度，m m.h 附加高度， mm凸模長(zhǎng)度l = 8 + 18.5 +29 = 55.5 m m2、強(qiáng)度校核對(duì)于非圓凸模，校核強(qiáng)度可以用凸模刃口最小面積a 的大小是否滿足式a f/壓 求得， 壓 凸模材料許用壓應(yīng)力，取 1000mpa即 a=20.3722=448.14mm237000/1000=37mm2滿足要求3、彎曲應(yīng)力校核對(duì)于非圓形凸模（ 有導(dǎo)向裝置）l m a x1200（ j)

25、f式中 l m a x 允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，f 沖模力 ,j 凸模最小斷面慣性矩，j=ab3/12=2220.373 /12=15495mm415495l m a x1200()=777mm37000所以長(zhǎng)度適宜。六、壓力機(jī)的校核（一）沖孔落料模壓力機(jī)表 6.1開式壓力機(jī)j23-16 的技術(shù)參數(shù)公稱壓力（ kn ）160滑塊行程（ mm）55滑塊行程次數(shù) (n/ min)120最大閉合高度 (mm)220閉合高度調(diào)節(jié)量 (mm)45工作臺(tái)尺寸 (mm)前后300左右450模柄孔尺寸 (mm)直徑40深度601、公稱壓力根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為 j23-16,它的壓力為 160kn98.62kn, 故符合要求。2、滑塊行程滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓件能順利地從模具中取出 .這里只是材料的厚度 t=1.5mm, 卸料板的厚度 h=10mm,及凸模沖入凹模的最大深度1.5mm,即 s1=1.5+10+1.5=13mm37kn,