沖壓工藝與模具課程設(shè)計——墊片倒裝復合模

1、<p><b>　　說</b></p><p><b>　　明</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 倒裝復合模</p><p>　　學 院：機電工程學院</p><p><b>　　目

2、 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 設(shè)計任務及確定工藝方案2</p><p>　　1.1 零件設(shè)計任務2</p><p>　　1.2 零件工藝性分析2<

3、;/p><p>　　1.3 沖裁工藝方案的確定3</p><p>　　第二章 排樣圖設(shè)計及材料利用率分析4</p><p>　　2.1 排樣設(shè)計4</p><p>　　2.2 材料利用率分析4</p><p>　　第三章 計算沖壓力、壓力中心和沖壓設(shè)備的選用和校核5</p><p>　　3

4、.1 計算沖壓力5</p><p>　　3.2 沖壓設(shè)備的選用6</p><p>　　第四章 刃口尺寸計算7</p><p>　　4.1 落料(外形)8</p><p>　　4.2 沖孔(內(nèi)形)9</p><p>　　第五章 沖裁模具零件及結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計10</p><p>　　5.

5、1凹模設(shè)計：10</p><p>　　5.2 凸模設(shè)計：11</p><p>　　5.3 凸凹模計算13</p><p>　　5.4 模座的選用及標準件的選取14</p><p>　　5.4.1模架的選用14</p><p>　　5.4.2 凸模固定板14</p><p>　　5.4

6、.3 卸料板14</p><p>　　5.4.4 墊板的確定14</p><p>　　5.4.5 模柄的選擇14</p><p>　　5.4.6 螺栓銷釘?shù)倪x擇15</p><p>　　5.4.7 卸料裝置中彈性元件的選擇15</p><p>　　第六章 模具零件制造加工15</p><

7、p>　　6.1 模具零件的加工15</p><p>　　6.2 模具的裝配20</p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計的內(nèi)容為沖裁模，完成落料、沖孔兩道工序。模具為倒裝復合模結(jié)構(gòu)，由打桿推動頂件塊從而頂出

8、制件，橡膠墊驅(qū)動的卸料板卸除條料。排樣方式為單斜排，由擋料銷和導料銷定位、導向。模架為后側(cè)導柱矩形模架，凸緣式模柄。選擇典型組合，查國家標準GB2873.1，生成裝配圖和相關(guān)的零件圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：落料 沖孔 倒裝 單斜排 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　冷沖模畢業(yè)設(shè)計是在理論教學之后

9、進行的實踐性教學環(huán)節(jié)，其目的在于鞏固所學知識，讓學生會用課堂學到的知識解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的實際問題，培養(yǎng)學生綜合運用沖壓工藝理論知識，分析解決一般的沖壓過程實際問題的能力，了解和掌握沖壓模具設(shè)計的一般過程、方法、步驟及零件加工工藝，進一步熟悉沖壓模具的類型及結(jié)構(gòu)和零件加工方法，在熟悉相關(guān)國家標準和技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，提高學生正確查找、判斷、選擇相關(guān)技術(shù)參數(shù)的能力，培養(yǎng)學生的標準及規(guī)范意識，歸納出與相關(guān)的冷沖模工作崗位對職業(yè)的能力要求，為以后

10、走向工作崗位做好準備。</p><p>　　第一章 設(shè)計任務及確定工藝方案</p><p>　　1.1 零件設(shè)計任務</p><p><b>　　工件圖： </b></p><p>　　材料為3A21鋁合金，材料厚度1.0mm，生產(chǎn)批量為大批量。</p><p>　　1.2 零件工藝性分析<

11、/p><p><b>　?。?）材料分析</b></p><p>　　3A21鋁為防銹鋁，具有較好的沖裁成形性能。</p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　本設(shè)計是一個是由沖孔、落料工序制成的工件。該工件結(jié)構(gòu)簡單，應用廣泛薄墊片。材料為3A21鋁合金，厚度為1mm，零件結(jié)

12、構(gòu)簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中有一個φ35mm的孔和2個φ10mm的孔，滿足沖裁最小孔徑≥的要求。另外，經(jīng)計算孔距零件外形之間的最小孔邊距為5mm，滿足沖裁件最小孔邊距≥的要求。，所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。</p><p><b>　?。?）精度分析</b></p><p>　　零件上的尺寸該制件無特殊要求公差等級，可按IT14精度等級計算，普通

13、沖裁即可實現(xiàn)要求。</p><p>　　由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。</p><p>　　1.3 沖裁工藝方案的確定</p><p>　　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：　　方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)?！　》桨付郝淞?沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)?！　》桨溉簺_孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。&

14、lt;/p><p>　　方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件的精度較差，生產(chǎn)效率低，在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。</p><p>　　方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀對稱簡單，模具制造并不困難。</p><p>　　方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但生產(chǎn)零件

15、的過程中要保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導正銷導正，模具制造、裝配較復合模略復雜。</p><p>　　根據(jù)以上分析，該零件采用復合沖裁工藝方案。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復合模采用倒裝復合模及彈性卸料板和定位定方式定位。</p><p>　　第二章 排樣圖設(shè)計及材料利用率分析</p><p>　　2.1 排樣設(shè)計 </p

16、><p><b>　　(1) 搭邊</b></p><p><b>　　查表確定搭邊值：</b></p><p>　　兩工件的搭邊：a=1.1mm；</p><p>　　工件邊緣搭邊：a1=1.4mm；</p><p>　　步距51.53mm；</p><p&

17、gt;<b>　　調(diào)料寬度 B</b></p><p>　　確定后排樣圖如圖1-2所示。</p><p>　　導料板的距離B0=B+Z=52.8+0.5=53.3mm</p><p>　　2.2 材料利用率分析</p><p>　　該制件的外形面積和周長由CAD計算分別為2015.996mm、446.512mm。<

18、/p><p>　　一個步距內(nèi)材料利用率η為：</p><p>　　A——是一個工件的面積mm2；</p><p>　　N——是一個進距內(nèi)的工件的數(shù)量；</p><p>　　B——是條料寬度mm；</p><p><b>　　S——是進距mm。</b></p><p>　　選用5

19、30mm×1000mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為10條料（35mm×1000mm）,每張條料可沖19個工件，則材料總的利用率為</p><p>　　N——是一張板上的工件的總的個數(shù)</p><p><b>　　B——是板料的寬度</b></p><p><b>　　L——是板料的長度</b></p&

20、gt;<p>　　第三章 計算沖壓力、壓力中心和沖壓設(shè)備的選用和校核</p><p>　　模具采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，沖壓力為沖裁力、推件力、卸料力的總和。</p><p><b>　　3.1 計算沖壓力</b></p><p>　?。?）沖裁力F：基本計算公式 （沖壓模具設(shè)計與制造1-12）&l

21、t;/p><p>　　此零件的周長由CAD求得為L=446.512mm，材料厚度1.0mm，3A21鋁合金的抗拉強度查（冷沖壓工藝手冊表2-21，P48）取140MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為</p><p>　　推件力：基本計算公式為（沖壓模具設(shè)計與指導）</p><p>　　查表（沖壓模具設(shè)計與指導2-20）取0.05，且凹模洞口直刃高度h取6mm，n=h/t=6

22、/1.0=6,得：</p><p>　?。?）卸料力：基本計算公式</p><p>　　（沖壓模具設(shè)計與制造1-13）</p><p>　　查表（沖壓模具設(shè)計與制造1-8）取0.04，得</p><p>　　=0.0462.5KN=2.5KN</p><p><b>　　（4）沖壓力</b><

23、;/p><p>　　F= Fc+ Fx+ Ft=62.5+2.5+18.75=83.75KN</p><p>　　3.2 沖壓設(shè)備的選用</p><p>　?。?）初選設(shè)備壓力機</p><p>　　查（沖壓模具課程設(shè)計指導與范例表9-9）根據(jù)總沖壓力選擇壓力機的標稱壓力，所以初選J23-10開式雙柱可傾壓力機。</p><p

24、>　　根據(jù)沖壓力的大小，查（沖模設(shè)計應用實例， P364）選取J23-10開式雙柱可傾壓力機其中主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p><b>　　（2）壓力中心計算</b></p><p>　　沖模對工件施加沖壓力的合力的中心稱沖壓壓力中心。所以遵循沖壓壓力中心原則：</p><p>　?。?）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件

25、的幾何中心；</p><p>　　（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合；</p><p>　?。?）形狀復雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。</p><p>　　零件外形為對稱件，中間的異形孔雖然左右不對稱，但孔的尺寸很小，左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小，所以該零件的壓力中心可近

26、似認為就是零件外形中心線的交點。</p><p>　　因為該工件是對稱形狀的單個沖裁件沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。如圖1-2所示：</p><p>　　圖3-1 工件幾何形狀</p><p>　　(3) 壓力機的校核：</p><p><b>　　由選的壓力機可知：</b></p><p>

27、;<b>　　即：</b></p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　經(jīng)計算</b></p><p>　　第四章 刃口尺寸計算</p><p>　　該零件為落料沖孔兩種工序，形狀簡單，精度低，可采用配合加工方法制造。</p><p

28、>　　該零件的材料是3A21鋁 ，厚度是1mm，該零件是屬于無特殊要求，屬于一般沖裁件，查課本表3—3，確定沖裁間隙為Zmin=0.04mm, Zmax=0.06mm。</p><p>　　零件的外形尺寸φ35、R10由落料獲得 ，2×φ10及φ25，而中心尺寸60，由沖孔獲得。</p><p>　　由公差表查得, IT=10， x=1.0 , ，IT=10，x=1.0

29、 設(shè)計凸凹模分別按IT6, IT7級別加工制造則：</p><p>　　4.1 落料(外形)</p><p>　　沖裁件外形屬落料件，選凹模為設(shè)計基準件，配合加工方法，只需計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的實際按間隙需要配制。</p><p>　　以凹模尺寸為基準，凸模、凹模分別以IT6,IT7級加工 。 </p><p>

30、　　凸模： 凹模： </p><p><b>　　經(jīng)查表可知</b></p><p>　　,x=0.75,,x=0.75</p><p>　　校核： ││+││≤</p><p>　　所以0.02+0.03=0.05> 0.02 不滿足間隙公差要求</p><p>　　只有縮小值，提

31、高制造精度才能保證間隙在合理間隙內(nèi)。因此?。?lt;/p><p><b>　　所以，取 </b></p><p>　　以凹模尺寸為基準，凸模、凹模分別以IT6、IT7級加工 。</p><p>　　凸模： 凹模：</p><p>　　校核： ││+││≤</p><p>　　0.02+

32、0.02=0.04 > 0.02</p><p>　　只有縮小值提高制造精度才能保證間隙在合理間隙內(nèi)。因此?。?lt;/p><p><b>　　所以，取 </b></p><p>　　4.2 沖孔(內(nèi)形)</p><p>　　沖裁件內(nèi)形屬沖孔件，選沖孔凸模為設(shè)計基準件，配做加工法，只需計算沖孔凸模刃口尺寸及制造公

33、差，沖孔凹模刃口尺寸由沖孔凸模的實際按間隙需要配制。</p><p>　　凸模按IT6、凹模按IT7加工， </p><p>　　沖孔件為IT10，查表,取X=0.75</p><p>　　校核：∵││+││≤</p><p>　　即 0.009+0.015>0.02</p><p>　　只有縮小值提高制造精度才

34、能保證間隙在合理間隙內(nèi)。因此取：</p><p><b>　　所以，取</b></p><p>　　沖孔件為IT9，查表,取X=0.75</p><p>　　校核：∵││+││≤</p><p>　　即 0.016+0.013>0.02</p><p>　　只有縮小值提高制造精度才能保證間隙

35、在合理間隙內(nèi)。因此?。?lt;/p><p><b>　　所以，取</b></p><p>　　孔中心距尺寸： </p><p>　　第五章 沖裁模具零件及結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計</p><p><b>　　5.1凹模設(shè)計：</b></p><p>　?、侔寄：穸?，H=kb（≥1

36、5mm）,k查表3-15得，k=0.35</p><p>　　∴H=kb=0.35×50=17.5mm</p><p>　　根據(jù)考慮強度，H取20</p><p>　　②凹模壁厚：，取C=35mm</p><p>　　所以凹模寬度B和長度A分別為：</p><p>　　凹模寬度：B=b+2c=50+2

37、5;35=120mm</p><p>　　凹模長度A=b+2c=72.04+2×35=142.04mm </p><p>　　根據(jù)查表后側(cè)導柱模架得出國標L=160 B=125 H=20</p><p>　　故確定凹模的外形尺寸為：160×125×20。如圖1-3所示</p><p>　　④凹模材料

38、，因為凹模具有鋒利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，所以凹模應有高的硬度和適應的韌性，故選Cr12M0V</p><p><b>　　5.2 凸模設(shè)計：</b></p><p>　　因為在刃口計算是得到是2×φ10及φ25孔的尺寸分別為：</p><p><b>　　Φ10孔</b></p&

39、gt;<p><b>　　凸模直徑： </b></p><p><b>　　凹模直徑： </b></p><p>　　經(jīng)過查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表2.5.4可知</p><p>　　取得到凸模的相關(guān)數(shù)據(jù)：</p><p>　　直徑：d=10.15mm,基本尺寸： ， ，,

40、l=36～ 55mm</p><p>　　沖孔凸模如圖1-4所示： </p><p><b>　　圖1-4 沖孔凸模</b></p><p>　　凸模長度尺寸的確定。</p><p>　　采用彈性卸料時凸模的長度為L=h1+h2+t+A。</p><p><b>　　∴，取L=

41、42mm</b></p><p>　　強度校核,=41.0140/1300≈0.43mm</p><p>　　經(jīng)過校核凸模強度剛度符合要求.</p><p><b>　　Φ25孔</b></p><p><b>　　凸模直徑： </b></p><p><b

42、>　　凹模直徑： </b></p><p>　　經(jīng)過查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表2.5.4可知</p><p>　　取得到凸模的相關(guān)數(shù)據(jù)：</p><p>　　直徑：d=25.2mm,基本尺寸： ， ，, l=42mm</p><p>　　凸模材料，選用Cr12M0V,淬火后硬度（HRC達58～62）.采用鉚接固定。&

43、lt;/p><p><b>　　5.3 凸凹模計算</b></p><p>　　高度計算：h=h1+h2+h3 =21+10+10 =41mm </p><p>　　h1 ——凸凹模固定板厚度；</p><p><b>　　h2——橡皮厚度；</b></p><p>　　h

44、3 ——推料板厚度。</p><p><b>　　如圖1-5所示：</b></p><p><b>　　圖1-5 凸凹模</b></p><p>　　5.4 模座的選用及標準件的選取</p><p>　　5.4.1模架的選用</p><p>　　材料為45﹟鋼，熱處理淬硬，H

45、RC43-48。上下模座材料選用HT200鋼,選用矩形模座,其長度比凹模板大40-70mm,取值200mm.厚度為凹模厚度的1～1.5倍.</p><p>　　選取模架： 上模座選GB/T2855.5 外形尺寸為160×125×40</p><p>　　下模座選GB/T2855.6 外形尺寸為160×125×50</p><p&

46、gt;　　閉合高度H=170～205mm的后側(cè)導柱模架倒裝復合模。導柱25mm×180mm，導套25mm×95mm×35mm。（模具設(shè)計指導表5-8 P130）</p><p>　　5.4.2 凸模固定板</p><p>　　的外形尺寸取和凹模外形一樣的尺寸，其厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍，（0.6×20=12）凸模固定板的外形尺寸為:160&

47、#215;125×12</p><p><b>　　5.4.3 卸料板</b></p><p>　　外形尺寸的確定：材料45﹟鋼，長和寬的尺寸取與凸模固定板相同的尺寸,厚度為H=15-2=13mm</p><p>　　5.4.4 墊板的確定</p><p>　　材料T8A鋼，長和寬的尺寸選用典型模架組合尺寸：墊

48、板的外形尺寸：160×125×10</p><p>　　5.4.5 模柄的選擇</p><p>　　選用壓入式模柄，根據(jù)壓力機JG23-10的相關(guān)參數(shù)可知，模柄的外形尺寸為：30×55</p><p>　　5.4.6 螺栓銷釘?shù)倪x擇</p><p>　　上模座連接螺栓選用4-M12×42，上模座連接銷釘

49、選用2-Φ1054下模座固定螺釘選用4-M12×42；下模座連接銷釘選用2-Φ1063；導料板與凹模的連接用4-M6×15;銷釘用6×28</p><p>　　5.4.7 卸料裝置中彈性元件的選擇</p><p>　　模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用彈簧，其尺寸為</p><p>　　第六章 模具零件制造加工</p>&

50、lt;p>　　6.1 模具零件的加工</p><p>　　通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板

51、的導柱孔應與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。</p><p>　　使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設(shè)計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明哪幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須

52、準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用加速進給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標，在設(shè)置坐標時要將分中器的半徑算進

53、去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和</p><p>　　凹模加工工藝過程 材料：T10A 硬度：60～64HRC</p><p>　　凸模加工工藝過程 材料：T1OA 硬度：

54、56～60HRC</p><p>　　凹凸模加工工藝過程 材料：T10A 硬度：60～64HRC</p><p>　　凸模固定板加工工藝過程 材料：45 硬度：24～28HRC</p><p>　　凸凹模固定板加工工藝過程 材料：45 硬度：24～28HRC</p><p><b>

55、;　　6.2 模具的裝配</b></p><p>　　根據(jù)簡單模的工作特點,先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙、試沖、返修、具體過程如下:</p><p><b>　?。?）上模裝配</b></p><p>　?、僮屑殭z查各將要裝配零件是否符合圖紙要求，形狀并作好劃線，定位等準備工作；</p><p>　

56、?、谙葘⑼鼓Ｅc凸模固定板裝配，再與凹模板裝配，并調(diào)整間隙；</p><p>　?、郯岩蜒b配好的凸模及凹模與上模座，并在次檢查間隙是否合理后，打入銷釘及擰入螺絲。</p><p><b>　?。?）下模裝配</b></p><p>　?、僮屑殭z查各將要裝配零件是否符合圖紙要求，形狀并作好劃線，定位等準備工作。</p><p&g

57、t;　?、谙葘⑼拱寄７旁谙履Ｗ?，再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙，以免發(fā)生干涉及工件損壞。接著依次按順序裝入銷釘，活動擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板，檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘，再擰入緊固螺釘，并再次檢查調(diào)整。</p><p>　?、蹖⒔?jīng)調(diào)整后的上下模按導柱，導套配合進行組裝，檢查間隙及其它裝配合理后裝機進行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應調(diào)整，直到生產(chǎn)出合格制件。</p><p><b>

58、;　　參考文獻</b></p><p>　　1 蒙以嫦 梁艷娟.《模具設(shè)計與制造》. 北京：北京理工大學出版社，2010</p><p>　　2 林慧國.《模具材料應用手冊》. 北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　3 馮炳堯.《模具設(shè)計與制造簡明手冊》.上海：上?？茖W科技出版社，1999</p><p>　　4 史

59、鐵梁.《模具設(shè)計指導》.北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　5 任曉莉.《公差配合與測量實訓》.北京：機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　6 王芳，《冷沖壓模具設(shè)計指導》，機械工業(yè)出版社（2002）</p><p>　　7沈智剛、魏春雷，《冷沖模設(shè)計》，江西高校出版社（2006）</p><p>　　8 王謨金，《機