冷沖模課程設計---沖孔落料級進模設計

1、<p>　　本科課程設計（ 說明書）</p><p>　　院 系： 機電工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械工程及自動化 </p><p>　　班 級： 09機自A4 </p><p>　　學 號： 094812998 </p>&l

2、t;p>　　姓 名： 丁維佳 </p><p>　　指導老師： 田浩彬 </p><p>　　完成日期： 2012年6月21日 </p><p>　　沖孔落料級進模具課程設計說明書</p><p><b>　　目錄</b></p><p&

3、gt;　　一、 零件工藝性分析3</p><p>　　1.結構工藝性分析4</p><p>　　2. 確定工藝方案5</p><p>　?。?）計算毛坯尺寸5</p><p>　?。?） 沖壓工藝方案的確定5</p><p>　　二、主要設計計算6</p><p>　　1. 排樣

4、方式的確定及計算6</p><p>　　2. 沖壓力的計算6</p><p>　　3. 壓力中心的確定7</p><p>　　4. 工作零件刃口尺寸計算8</p><p>　　5. 卸料橡膠的設計10</p><p>　　三、模具總體設計11</p><p>　　1. 模具類型的選擇

5、11</p><p>　　2.定位方式的選擇11</p><p>　　3.卸料、出件方式的選擇12</p><p>　　4.導向方式的選擇12</p><p>　　四、主要零部件的設計12</p><p>　　1. 確定凸模尺寸：12</p><p>　　2. 確定凹模板的外形

6、尺寸14</p><p>　　3. 確定卸料板的外形尺寸15</p><p>　　4. 模架及其他零部件的確定15</p><p>　　5. 固定結構的設計16</p><p>　　6. 導料銷的設計16</p><p>　　7. 卸料部件的設計16</p><p>　?。?） 卸料

7、板的設計16</p><p>　?。?） 卸料螺釘的選用16</p><p>　　8. 模柄的選擇17</p><p>　　五、模具總裝圖17</p><p>　　1. 三維開模總裝圖17</p><p>　　2. 三維閉?？傃b圖18</p><p>　　3. 三維零件爆炸圖18&

8、lt;/p><p>　　4. 二維閉?？傃b19</p><p>　　5. 模具的工作原理19</p><p><b>　　六、設計小結20</b></p><p>　　七、參考文獻：20</p><p><b>　　零件工藝性分析</b></p><p

9、>　　如圖所示為需要加工成型的零件三維圖</p><p>　　如圖所示為零件二維圖</p><p>　　該零件的材料為10鋼，厚度為1.0mm，屬于大批量生產。</p><p><b>　　結構工藝性分析 </b></p><p>　　該零件外形對稱、無尖角，凹陷或者其他形狀突變，屬于典型的板料沖壓件。零件的外形尺

10、寸無公差要求，零件上Φ12和Φ6的孔分別均布在零件的兩個表面上，孔距沒有位置要求，且孔徑無公差配合。由于材料為10鋼，則查表的最小相對彎曲半徑為0.4mm,由于圖中未注彎曲半徑，則視為很小，幾乎為零，則由于該半徑小于0.4，則不能一次彎曲成形，需要彎曲后進行校正。且彎曲角為900.</p><p><b>　　2. 確定工藝方案</b></p><p><b&g

11、t;　　計算毛坯尺寸</b></p><p>　　該零件的毛坯展開尺寸可按下面公式計算</p><p>　　L=l1+l2+1.57（r+x0t）</p><p>　　上式中，圓角半徑為零。板料厚度為1mm；X 0為中性層系數。由查表 可得X 0=0.37；l1、l2為直邊尺寸，將這些數值代入可得毛坯寬度方向 的尺寸L=16+22+1.57x（0.3

12、7x1）=38.58mm，考慮到彎曲時板料纖維 的伸長，經過試壓修正，實際毛坯尺寸取L=38.5mm。同理，可以計算 其他部位的尺寸。</p><p>　?。?） 沖壓工藝方案的確定</p><p>　　該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：</p><p>　　方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產。</p><p&g

13、t;　　方案二：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產。</p><p>　　方案三：沖孔—落料復合沖壓。采用復合模生產。</p><p>　　方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高且生產效率低，難以滿足大批量生產要求。方案二也只需要一副模具，在模具上可以設置導正銷，保證沖壓件形位精度，生產效率高，操作方便，工作精度也能滿足要求。方案三也只需要一套模具，但是由于上下凸凹模設計較為復

14、雜，所以不宜采用。</p><p>　　通過對上述兩種方案的比較分析，該零件的沖壓方案采用方案二為佳。</p><p><b>　　二、主要設計計算</b></p><p>　　1. 排樣方式的確定及計算</p><p>　　通過查表比較分析，且由經驗得搭邊值為1.5mm和5mm,步距s=27mm，條料寬度B=42mm

15、。排樣圖如圖所示，材料利用率最高。</p><p>　　一個步距的材料利用率η=（nA/BS）x100%</p><p><b>　　A=490mm2</b></p><p>　　S0=BS=42x27=1134(m㎡) n=1</p><p>　　所以η=490/1134x100%=43.2%</p>

16、<p><b>　　2. 沖壓力的計算</b></p><p>　　該模具采用級進模，選擇彈性卸料、下出件。</p><p><b>　　由F=KLtτb</b></p><p>　　F-沖裁力 L-沖減周邊長度 t-材料厚度 τb-抗剪強度</p>&

17、lt;p>　　K-考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料力學性能與厚度的波動等因素引入的修正系數，一般取K=1.3</p><p>　　F總=F+F卸+F推 F壓=1.3F總</p><p><b>　　t=1mm</b></p><p>　　查表得τb=400MPa</p><p>　　

18、所以沖裁力F=F沖+F落=1.3x56.52x400x1+1.3x78.69x</p><p>　　400=70.30KN</p><p>　　由卸料力F卸=K卸F落 F推=nK推F沖</p><p>　　K卸、 K推—卸料力系數、推件力系數 查表得 K卸取0.04，K推取0.06</p><p>　　n-同時卡在凹

19、?？卓诘臎_件數取n=3，</p><p>　　所以有F卸=0.04x78.69=3.15kN F推=3x0.06x56.52=10.17kN</p><p>　　所以有F總=F+F卸+F推=70.30+3.15+10.17=83.62KN</p><p>　　F壓=1.3xF總=1.3x83.62=108.7KN</p><p>　

20、　初選壓力機，如下表所示：</p><p>　　3. 壓力中心的確定</p><p>　　根據排樣圖選擇坐標軸。如圖所示 </p><p>　　由于落料凸模是不規(guī)則的所以需要先單獨計算其壓力中心：</p><p><b>　　X落</b></p><p>　　=(0.5x3.14x11+2x(23

21、.5x10+5x17.5+12.5x11)+1.5x3.14x6)/78.69=29.61</p><p><b>　　y落</b></p><p>　　=(3.14x11x40+10x51+5x48.5+11c46+40x3.14x6+11x34+5x31.5+10x29)/78.69=53.56</p><p>　　之后由于沖孔的凸模為圓，

22、那么其壓力中心為幾何中心，即可以開始計算總的壓力中心</p><p><b>　　X落</b></p><p>　　=(29.61x78.69+2x3.14x6x7.5+2x3.14x12x29.5)/(78.69+2x3.14x6+2x3.14x12)=22.4</p><p><b>　　y落</b></p>

23、;<p>　　=(53.56x78.69+2x3.14x6x13+2x3.14x12x13)/(78.69+2x3.14x6+2x3.14x12)=31.5</p><p>　　4. 工作零件刃口尺寸計算</p><p>　　在刃口尺寸計算時需注意：設計落料模時應先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過減小凸模尺寸獲得。設計沖孔模時應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上

24、，沖裁間隙通過減小凹模尺寸獲得。</p><p>　　落料件各個尺寸的計算：</p><p>　　落料計算時以凹模為基準</p><p>　　A類尺寸：A1、A2、A3、A4.</p><p>　　由表可查得：X1=0.5， X2=0.75， X3=0.5， X4=0.75</p><p>　　A1d=（6-0.5x0

25、.16）0+1/4X0.16</p><p>　　=5.920+0.04mm</p><p>　　A2d=（10-0.75x0.22）0+1/4X0.22</p><p>　　=9.840+0.06mm</p><p>　　A3d=（11-0.5x0.21）0+1/4X0.21</p><p>　　=10.900+0.

26、06mm</p><p>　　A4d=（10-0.75x0.22）0+1/4X0.22</p><p>　　=9.840+0.06mm</p><p>　　B類尺寸：B1, B2。 查表得： X1=0.75</p><p>　　B1d=(11+0.75x0.27)0-1/4X0.27</p><p>　　=11.2

27、00-0.07</p><p>　　B2d=(11+0.75 x0.27)0-1/4X0.27</p><p>　　=11.200-0.07</p><p>　　C類尺寸： C1. C2</p><p>　　C1d=（5+0.5x0.32）+1/8X0.32-1/8X0.32</p><p>　　=5.16+0.04

28、-0.04mm</p><p>　　C2d=（5+0.5x0.32）+1/8X0.32-1/8X0.32</p><p>　　=5.16+0.04-0.04mm</p><p>　　相應地落料凸模應保證雙邊間隙值Zmin~Zmax=0.05-0.07mm.</p><p>　　對于沖孔件的尺寸計算，應以凸模為基準</p><

29、;p>　　查表得X1=0.5 </p><p><b>　　凸模1尺寸計算：</b></p><p>　　dp=（d+xΔ）0-δp</p><p>　　=(6+0.5x0.16)0-0.02</p><p>　　=6.080-0.02mm</p><p><b>　　相對應的凹

30、模</b></p><p>　　dd=( dp+Zmin)0+δd</p><p>　　=(6.08+0.05)0+0.02</p><p>　　=6.130+0.02mm</p><p><b>　　凸模2的尺寸計算：</b></p><p>　　dp=（d+xΔ）0-δp</

31、p><p>　　=(12+0.5x0.27)0-0.02</p><p>　　=12.140-0.02mm</p><p><b>　　相對應的凹模尺寸：</b></p><p>　　dd=( dp+Zmin)0+δd</p><p>　　=(12.14+0.05)0+0.02</p>

32、<p>　　=12.190+0.02mm</p><p>　　5. 卸料橡膠的設計</p><p>　　由于準備采用彈性卸料的方式，所以需要彈簧或者橡膠。最后選定橡膠作為彈性卸料元件。查表得橡膠墊的形式以及 計算項目與公式</p><p>　　取得H自由=15mm 則按照公式 H預=14mm H工作=5mm 如圖所示</p><p&g

33、t;<b>　　橡皮 </b></p><p><b>　　三、模具總體設計</b></p><p>　　1. 模具類型的選擇</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。</p><p>　　該套模具的工作原理分析：該模具設兩個工位：第一個工位完成φ6圓

34、孔和φ12圓孔，第二個工位落工件外形的料，第一個零件加工完成從漏料孔中落下；之后連續(xù)送料，連續(xù)沖裁，此后壓力機每沖裁一次，完成一個工件的沖裁加工。</p><p><b>　　定位方式的選擇</b></p><p>　　因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料釘，無側壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用彈簧擋料銷以及導正銷</p><p>

35、　　導正銷1 導正銷2</p><p><b>　　擋料銷 彈簧</b></p><p>　　卸料、出件方式的選擇</p><p>　　因為工料厚度為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因為是級進模生產，所以采用下出件比較便于操作與提高生產效率。</p><p><b>　　導向方式的

36、選擇</b></p><p>　　為了提高模具壽命和工作質量，方便安裝調整，該級進模采用對角導柱的導向方式。導向方式如圖</p><p>　　四、主要零部件的設計</p><p>　　1. 確定凸模尺寸：</p><p>　　凸模包括一個落料凸模和兩個沖孔凸模。對于落料凸模和沖孔凸模都應做成臺階式。</p><

37、p>　　該模具采用彈性卸料板卸料，因此，凸模長度L：</p><p>　　L=h1+h2+t+h</p><p><b>　　h1凸模固定板厚度</b></p><p><b>　　h2卸料板厚度</b></p><p><b>　　h附加長度</b></p>

38、<p>　　所以 1. 沖壓凸模1：</p><p>　　L=h1+h2+t+h=20+30+10=60mm</p><p><b>　　2. 沖壓凸模2：</b></p><p>　　L=20+30+10=60mm</p><p><b>　　3. 落料凹模： </b></p&

39、gt;<p>　　L=20+30+10=60mm</p><p><b>　　沖孔凸模1如圖所示</b></p><p><b>　　沖孔凸模2如圖所示</b></p><p><b>　　落料凸模如圖所示</b></p><p>　　2. 確定凹模板的外形尺寸&

40、lt;/p><p>　　凹模采用正式凹模，安排凹模在模具上的位置時，要依據計算壓力中心的數據，將壓力中心與模柄中心重合。</p><p>　　1. 確定凹模外形尺寸</p><p>　　凹模厚度：H=ks（不小于15mm）</p><p>　　查表得k=0.35 s=44 </p><p>　　H=0.3x4

41、4=20（圓整）</p><p>　　垂直于送料方向的凹模寬度B：</p><p>　　B=s+（2.5~4）H=44+(2.5~4)x20=100（圓整）</p><p>　　送料方向上的凹模長度L：</p><p>　　L=s1+ks2=40.5+2x40.5=125（圓整）</p><p>　　凹模整體標準化，取

42、為125mmX100mmX25mm</p><p>　　3. 確定卸料板的外形尺寸</p><p>　　根據凹模以及排樣圖的條料設計的卸料板如下圖所示</p><p>　　4. 模架及其他零部件的確定</p><p>　　以凹模周界尺寸為依據，再結合壓力機最大閉合高度，選擇模架規(guī)格。</p><p>　　所以有導柱dx

43、L為別為22x150、25x150；導套dxL分別為A22H685X33、A25H6x85x333.</p><p>　　取上模座厚度H=35mm，上模墊板厚度H=8mm，固定板厚度H=20mm，下模座厚度H=35mm，所以有，該模具的閉合高度為H=35+8+20+30+25+35+10=163mm</p><p>　　，根據公式H大 -5mm》H?！稨小 +10mm符合所選用的壓力機&l

44、t;/p><p>　　所以有上模座尺寸：125x100x35 下模座尺寸：125x100x35 墊板：125x100x8</p><p>　　凹模板：125x100x25 凸模固定板：125x100x20 卸料板：125x100x30</p><p>　　5. 固定結構的設計</p><p>　　上模采用2x直徑為8的銷釘和4

45、個卸料螺釘緊固和定位，下模采用4XM8的螺釘緊固，和2x直徑為8的銷釘定位。</p><p><b>　　6. 導料銷的設計</b></p><p>　　導料銷的內側與條料接觸，外側與凹模平齊導料銷采用45鋼制作，熱處理硬度為40HRC~45HRC，通過過渡配合緊固在凹模上。</p><p>　　7. 卸料部件的設計</p>&l

46、t;p>　?。?） 卸料板的設計</p><p>　　卸料板的周界尺寸與凹模板的周界尺寸相同，厚度為35mm 即尺寸為：125x100x30</p><p>　　卸料板采用45鋼制作，淬火硬度為40HRC~45HRC。</p><p>　?。?） 卸料螺釘的選用</p><p>　　卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10，螺紋部分

47、為M8.卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面至少1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。如圖為設計的卸料螺釘</p><p><b>　　卸料螺釘</b></p><p><b>　　8. 模柄的選擇</b></p><p>　　壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/h6的過

48、渡配合，并加上騎縫銷防止轉動。裝配后模柄軸線與上模座垂直度比旋入式模柄好。由下圖中兩種結構中左側的結構簡單，在設計過程中選用左側的模柄。</p><p><b>　　模柄</b></p><p><b>　　五、模具總裝圖</b></p><p>　　通過以上設計，可得到如圖所示的模具總裝圖。模具上部分主要由上模板、墊板、

49、凸模（3個）、凸模固定板及卸料板組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡皮為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板組成。沖孔廢料和工件均由漏料孔漏出。</p><p>　　1. 三維開?？傃b圖</p><p>　　2. 三維閉?？傃b圖</p><p>　　3. 三維零件爆炸圖</p><p><b>　　4. 二維閉?？傃b</b&

50、gt;</p><p>　　5. 模具的工作原理</p><p>　　該模具為沖孔落料級進模，模具通過模柄和壓力機連接在一起，開始工作時，壓力機傳遞壓力給曲柄，曲柄將壓力傳遞到沖孔凸模1和沖孔凸模2和落料凸模，使得沖孔凸模和落料凸模下行，當兩個沖孔凸模和落料凸模以及卸料板下行至與板料接觸時，收到橡皮的彈性作用，繼續(xù)下行，沖孔凸模與沖孔凹模將實現沖孔功能，同時，由于橡皮被壓縮，導致落料凸模相

51、對向上運動，它將于下面的落料凹模配合實現落料功能，當沖孔落料完成后，壓力機將帶動沖孔凸模和落料凸模復位，同時沖壓件將由推料板推出，將板料向前運送，當彈性擋料銷嵌入板料時進行下一次沖裁。</p><p>　　該模具為沖孔落料級進模，易于自動化;可以采用高速沖床生產;可以減少沖床,場地面積,減少半成品的運輸和倉庫占用; 但是對于尺寸要求機高的零件,不宜使用級進模生產. </p>&l

52、t;p><b>　　六、設計小結</b></p><p>　　此次課程設計中我通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，以及請教極具經驗的模具設計人員和老師有關模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質的飛躍。使我對冷沖模具設計的各種制造方法，成型零件的設計，成型零件的加工工藝，主要工藝參數的計算，產品缺陷及其解決辦法，模具的總體結構

53、設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當今社會生活中運用得非常廣泛，掌握模具的設計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。</p><p>　　從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。我相信這次課程設計一定能為這第三年大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。</p><p>　　在這次設計過程中得到

54、了老師和許多同學的幫助。在此，對關心和指導過我各位老師和幫助過我的同學表示衷心的感謝!</p><p>　　模具市場對高速加工有強烈需求，但是技術跟不上，起步晚，基礎較差，整體技術水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個方面協(xié)調發(fā)展，產學研結合，加大投入，綜合利用各個方面力量推動高速生產制造。我們希望，通過各方面的努力，在市場需求的推動下，通過技術進步，像汽車、機床、家電一樣。在不遠的將來，我國不但要成為模具生產大國，而且要

55、成為模具生產強國。</p><p><b>　　七、參考文獻：</b></p><p>　　1、沖壓工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 原紅玲主編</p><p>　　2、模具制造技術 化學工業(yè)出版社 翟德梅主編</p><p>　　3. 沖