模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--沖裁如圖零件模具

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 沖裁件的工藝分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　1.1 工件材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><

2、;p>　　1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　1.3 工件尺寸精度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 </p><p>　　第2章 沖裁工藝方案的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　2 .1 模具類型的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　2 .2 模具結(jié)構(gòu)的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7</p><p>　　第

4、3章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p><p>　　3.1 排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7</p><p>　　3.2 沖壓力的計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

5、</p><p>　　3.3 壓力中心的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　3.4 模具刃口尺寸的計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　第4章 主要零部件設(shè)．．．．．．．．．．．．．．．．．

6、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．13</p><p>　　4.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　4.2 模架的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15</p>&

7、lt;p>　　4.3其它零件的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15</p><p>　　第5章 壓力機(jī)的校核及模具的閉合校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　5.1壓力機(jī)的校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16

8、</p><p>　　5.2 壓力機(jī)的高度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　第6章 零件裝配圖和零件圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：（沖裁如圖零件模具）</p><p><b>　　

9、題目1.托板沖裁模</b></p><p>　　第1章 沖裁件的工藝分析</p><p>　　沖裁件的工藝性主要是指工件在沖裁加工中的難易程度。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等。而影響沖裁件的因素很多，如沖裁件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等。本次設(shè)計(jì)制件如下：</p><p>　

10、　工件名稱：托板　材料：10　厚度：3mm　大批量生產(chǎn)</p><p><b>　　1.1 工件材料</b></p><p>　　10號(hào)鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，塑性好，焊接性好，無(wú)回火脆性，淬透性和淬硬性差，韌性很好，易冷熱加工成型。</p><p>　　1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀</p><p>　　上圖分析知：工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)

11、簡(jiǎn)單，有四個(gè)圓孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為3mm滿足許用壁厚要求，可以沖裁加工。</p><p>　　1.3 工件尺寸精度</p><p>　　零件圖紙上所有尺寸均沒(méi)有標(biāo)注公差，屬于自由尺寸。可以按照IT14等級(jí)精度確定工件尺寸的公差。</p><p>　　根據(jù)以上分析，該零件工藝性較好，適于沖裁加工。</p><p>　　第2章

12、沖裁工藝方案的確定</p><p>　　2.1 模具類型的確定</p><p>　　方案一：采用單工序模逐步加工</p><p>　　（1）沖孔→落料單工序模</p><p>　?。?）落料→沖孔單工序模</p><p>　　方案二：沖孔—落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：

13、沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。</p><p>　　表2-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較</p><p>　　根據(jù)分析結(jié)合表分析：</p><p>　　方案一：工序分散，生產(chǎn)效率低，工序尺寸的積累誤差大，會(huì)影響到孔的定位精度。</p><p>　　方案二：沖裁時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，沖出制件的精度高，平整。沖裁精度和平直度較好，生產(chǎn)率也較高，適

14、用于大批量生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：采用工序集中原則，生產(chǎn)率比復(fù)合模高，可保證零件尺寸精度和孔的定位精度，可減少模具和設(shè)備的數(shù)量，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。</p><p>　　通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二（復(fù)合模）為佳。</p><p>　　2.2 模具結(jié)構(gòu)的選擇 </p><p>　　由于工件尺寸精度要求

15、不高，形狀不大，料厚3mm并且屬于大批量生產(chǎn)。為保證孔的定位精度和沖模生產(chǎn)率，用導(dǎo)正釘進(jìn)行定位，剛性卸料裝置，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。 </p><p>　　第3章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1 排樣、計(jì)算條料寬度、材料利用率</p><p>　　3.1.1 排樣方式的選擇</p><

16、;p>　　方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。</p><p>　　方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p>　　方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。</p&g

17、t;<p>　　通過(guò)上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量及模具成本，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。</p><p>　　3.1.2 計(jì)算條料寬度</p><p>　　搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖

18、件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。</p><p>　　搭邊值和側(cè)搭邊值確定。</p><p>　　根據(jù)零件形狀，工件之間搭邊值a=2.5mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=2.2mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值—△</p><p>　　B0△=（Dmax＋2a1）0△ 公式（3-1

19、）</p><p>　　式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；</p><p>　　a1---沖裁件與條料邊緣之間的搭邊值（側(cè)搭邊）；</p><p>　　△—板料剪裁下的偏差；可得△=0.2mm。</p><p>　　B0△=58＋2×2.2</p><p>　　=62.40-0.2mm</

20、p><p>　　故條料寬度為62.4mm。</p><p>　　3.1.3 確定步距</p><p>　　送料步距S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長(zhǎng)度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。</p><p>　　進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；

21、最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。</p><p><b>　　復(fù)合進(jìn)模送料步距S</b></p><p>　　S=Dmax+a1 </p><p>　　Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊</p><p><b>　　S＝30＋2.5</b></p

22、><p><b>　　＝32.5mm</b></p><p>　　3.1.4 計(jì)算材料利用率</p><p>　　沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。</p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達(dá)64.32%，滿足要求。</p><p>

23、　　3.2 沖壓力的計(jì)算</p><p>　　3.2.1 沖裁力的計(jì)算</p><p>　　在沖裁過(guò)程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。</p><p>　　用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：F=KLtτ.系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性

24、能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3. 取τ=335Mpa,所以</p><p><b>　　=KLtτ=</b></p><p>　　=211966.56N</p><p>　　3.2.2 沖孔力 和推件力的計(jì)算</p><p><b>　　沖孔力</b></p>

25、<p><b>　　=82048.2N</b></p><p><b>　　推件力</b></p><p>　　=39691.99N</p><p><b>　　總壓力</b></p><p>　　=333706.75N</p><p>　

26、　沖壓的工程壓力，應(yīng)大于或等于計(jì)算出的總壓力的1.1—1.3倍</p><p>　　最大閉合高度應(yīng)大于沖模閉合高度+5mm </p><p>　　沖模閉合高度是模具在最低工作位置時(shí)上模座上平面和下模座下平面之距離H。 擬選 JG23-40。公稱壓力 400N。</p><p>　　3.3 壓力中心的確定</p><p>　　模具壓

27、力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。</p><p>　　1、稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。</p><p>　　2、件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。</p><p>　　3、件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。</p><p>　　該工件件形狀對(duì)稱

28、，參照原則1選擇壓力中心。</p><p>　　設(shè)落料以為壓力中心。 沖孔以為壓力中心。設(shè)沖模壓力中心距離為X. </p><p><b>　　X=9mm</b></p><p>　　3.4 模具刃口尺寸的計(jì)算</p><p>　　沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號(hào)C表示，其值可為正也可

29、為負(fù)，在普通沖裁模中均為正值。它對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。</p><p>　　按照凸模與凹模刃口尺寸確定的原則。保證雙向間隙0.25—0.36mm.</p><p>　　3.4.1、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則</p><p&g

30、t;　　計(jì)算刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行，其原則如下：</p><p>　　(1)落料時(shí)，因落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凹模尺寸，即以凹模尺寸為基準(zhǔn)。落料凸?；境叽鐒t按凹模基本尺寸減最小初始間隙。</p><p>　　(2)沖孔時(shí)，因工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凸模尺寸，即以凸模尺寸為基準(zhǔn)。</p><p&

31、gt;　　3.4.2 落料尺寸</p><p>　　為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上，X取1. 沖裁件精度IT11~IT13,X取0.75. 沖裁件精度IT14，X取0.5。由于本產(chǎn)品采用IT14級(jí)精度，所以X取0.5.</p><p>　　根據(jù)IT14公差查得標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值:</p><p>　　58mm：58 38mm： 30mm：

32、 14mm： </p><p>　　17mm：17 Φ3.5： R8mm：</p><p>　　按IT14級(jí)取未注公差尺寸，刃口補(bǔ)償系數(shù)X=0.5；</p><p>　　3.4.3凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算</p><p>　　該制件有沖孔－落料兩道工序。</p><p>　　1. 沖孔刃口尺寸的計(jì)

33、算</p><p>　　以凸模為基準(zhǔn)，應(yīng)運(yùn)用公式如下：</p><p>　　Ｂ類尺寸：磨損后減小的尺寸</p><p>　　B1 ＝(＋x1)0-δT </p><p>　?。?5+0.5×0.3) </p><p><b>　?。?.15 mm</b></p>

34、<p>　　——與Ｂ類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm）</p><p>　　2.落料凹模刃口尺寸的計(jì)算</p><p>　　以凹模為基準(zhǔn)，當(dāng)凹模磨損后，尺寸變大．因此，應(yīng)運(yùn)用公式如下：</p><p>　　A類尺寸：磨損后變大的尺寸</p><p>　　A1 =(－x1`) =(30-0.5×0.52)<

35、/p><p><b>　　=mm</b></p><p>　　A2=(－x2)=(58-0.5×0.74)</p><p><b>　　=mm　</b></p><p>　　A3 =(－x1)=(38-0.5×0.52)</p><p><b>　

36、　=mm</b></p><p>　　A4 =(－x1)=(8-0.5×0.36)</p><p><b>　　= mm</b></p><p>　　A 5 =(－x1)=(16-0.5×0.44)</p><p><b>　　=</b></p>&

37、lt;p>　　3.尺寸不變 14和17</p><p>　　按IT14查公差確定 </p><p><b>　　4.沖孔</b></p><p>　　沖孔時(shí)以凸模為基準(zhǔn)，其中5沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)公差。</p><p>　　按照IT14查表確定公差，用基孔制5+0.3</p><p><b&

38、gt;　　計(jì)算公式 </b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　根據(jù)條件 </b></p><p><b>　　滿足條件</b></p><p>　　第4章 主要零部件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.

39、1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 沖孔凸模</p><p>　　零件外形相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)實(shí)際情況并考慮加工，為了滿足凸模強(qiáng)度和剛性，將凸模設(shè)計(jì)成階梯式，使裝配修磨方便。采用成形銑、成形磨削加工。</p><p><b>　　沖孔凸?？傞L(zhǎng)L： </b></p><p>　　導(dǎo)料板厚度=10mm 卸

40、料板厚度=12mm </p><p>　　凸模固定板厚= 取=18mm h增加高度=18mm</p><p><b>　　=58mm</b></p><p>　　4.1.2 落料凹模</p><p>　　落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與

41、模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式計(jì)算：</p><p><b>　　凹模厚度</b></p><p><b>　　凹模壁厚</b></p><p>　　取 H=28mm C=40mm </p><p><b>　　凹模寬度</b></p><p&g

42、t;<b>　　凹模長(zhǎng)度</b></p><p>　　根據(jù)JB/T 7643.1-1994規(guī)定，取凹模B×L=160×125</p><p>　　凹模整體輪廓尺寸L×B×H=160mm×125mm×28mm</p><p><b>　　4.2 模架的選擇</b>&

43、lt;/p><p>　　1.根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模架分為：標(biāo)準(zhǔn)模架和非標(biāo)準(zhǔn)模架。</p><p>　　2.按導(dǎo)柱不同的位置，可將模架分為中間導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、對(duì)角導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架四種。</p><p>　　該模具采用中間導(dǎo)柱模架。這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可以防止由于偏心力矩而引起模具歪斜。</p><p>　　4.3 其他零件的選擇

44、</p><p>　　1．墊板的形狀及尺寸的確定 </p><p>　　在墊板上穿過(guò)連接螺釘、卸料螺釘和定位銷處要鉆通孔，其直徑比相應(yīng)件的直徑增大0.5～1㎜，應(yīng)注意，穿銷孔是在預(yù)裝模具時(shí)調(diào)整好沖裁間隙后，連同模座和固定板一起經(jīng)鉆孔，鉸孔加工出來(lái)的，墊板淬火變形后難以打入銷釘。 </p><p>　　墊板的厚度H=

45、8mm. 材料45.</p><p>　　2．導(dǎo)料板的確定 </p><p>　　選用導(dǎo)料板，導(dǎo)料板厚度H=10mm.</p><p><b>　　3．凸模固定板 </b></p><p>　　凸模固定板選取矩形，厚度為凹模厚度的0.6—0.8，取H=15mm，材料選擇用45</p><p>

46、;<b>　　4．緊固件的確定 </b></p><p>　　螺釘、銷釘在沖模中起緊固定位作用，設(shè)計(jì)時(shí)主要是確定它的規(guī)格和緊固位置。 </p><p><b>　　5．固定卸料裝置</b></p><p>　　常用的固定卸料裝置與導(dǎo)料板制成一體的整體式卸料板。適用于板料較厚（t＞0.8mm）、卸料力較大、平直度要求不是很高

47、的沖裁件。 </p><p>　　則根據(jù)模具的要求及特性應(yīng)選擇固定卸料裝置。</p><p><b>　　6.卸料板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　卸料板采用45鋼制造，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，，其厚度為12mm，淬火硬度40-45HRC。</p><p><b>　　7.卸料螺釘?shù)倪x用<

48、;/b></p><p>　　卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為10mm,螺紋部分為M8×8mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運(yùn)動(dòng)。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。 </p><p><b>　　4.6導(dǎo)正銷</b></p><p>　　導(dǎo)

49、正銷裝于落料凸模上，在落料前先插入已沖好的孔，使孔與外緣相對(duì)位置對(duì)準(zhǔn)，選取A型導(dǎo)正銷，材料為45，熱處理硬度50—54HRC。</p><p><b>　　4.7導(dǎo)柱和導(dǎo)套</b></p><p>　　導(dǎo)柱和導(dǎo)套用于保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng)。一用導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過(guò)盈配合。采用兩個(gè)導(dǎo)柱（導(dǎo)套）。</p><p>　

50、　第５章 壓力機(jī)的校核及模具的閉合校核</p><p>　　5.1 壓力機(jī)的校核</p><p>　　根據(jù)沖裁工藝和沖裁結(jié)構(gòu)計(jì)算，壓力機(jī)的公稱壓力Fg必須大于沖壓計(jì)算的總壓力，即Fg>F。模架必須能固定在工作臺(tái)面上。</p><p>　　初選（JG23—40）型號(hào)的壓力機(jī)。其主要參數(shù):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</

51、p><p>　　公稱壓力/KN 400KN　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　滑塊行程/㎜ 100㎜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　滑塊行程次數(shù)/（次/min） 80/min　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

52、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　最大封閉高度/㎜ 300㎜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　封閉高度調(diào)節(jié)量/㎜ 80㎜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　

53、工作臺(tái)尺寸/㎜ 630×420㎜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　滑塊底面尺寸/㎜ 300×150㎜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　經(jīng)校核壓力機(jī)的工作尺寸合格。選取JG23—40壓力機(jī)。</p><p>　

54、　5.2 壓力機(jī)高度的校核</p><p>　　=40+50+8+58+28=186mm</p><p>　　可見(jiàn)該模具的閉合高度小于壓力機(jī)的最大封閉高度300.</p><p><b>　　因此滿足高度要求。</b></p><p>　　第6章 模具裝配圖和零件圖</p><p><b&g