冷沖壓模具設(shè)計與制造課程設(shè)計沖孔落料連續(xù)模（）

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1、 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院 課程設(shè)計說明書 需圖紙，聯(lián)系QQ153893706 課程名稱： 冷沖壓模具設(shè)計與制造 題目名稱： 沖孔落料連續(xù)模 班 級：2008級 機(jī)制 專業(yè) 機(jī)制 三班 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 評定成績： 教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 目

2、錄 冷沖壓的概述…………………………………………………………………… 2 沖壓工藝的特點及其應(yīng)用…………………………………………………… 2 模具設(shè)計的主要內(nèi)容……………………………………………………………3 一、零件設(shè)計總圖…………………………………………………………………3 二、沖壓件的工藝分析……………………………………………………………4 四、沖裁工藝方案………………………………………………………5 五、排樣………………………………………………………………………………8 六、計算沖壓力…………………………………………………………………10 七、確定模具壓力中心…………

3、………………………………………………10 八、計算凸凹模刃口尺寸………………………………………………………12 九，凸模和凹模工作部分尺寸的設(shè)計計算…………………………………13 十、磨具其他裝置的設(shè)計………………………………………………………15 十一、模架的選擇………………………………………………………16 十二、壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的計算…………………………………………17 十三、裝配圖………………………………………………………………………17十四、結(jié)論…………………………………………………………………………17 十五、參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………1

4、8 。冷沖壓的概述： 冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的零件加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一。 在冷沖壓加工中，冷沖模就是沖壓加工所用的工藝設(shè)備，沒有先進(jìn)的冷沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。 冷沖壓工序的分類： 由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其沖壓方法可分為分離工序和變形工序兩大類。 冷沖壓可分為5個基本工序： 沖裁 使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序。 彎曲 將金屬材料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。

5、 拉伸 將平面板料變成各種開口空心件，或者把空心件的尺寸作進(jìn)一步改變的沖壓工序。 成形 用各種步同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序。 立體壓制 將金屬材料體積重新分布的沖壓工序。 沖壓工藝的特點及應(yīng)用 冷沖壓工藝與其他加工方法相比，有以下特點： 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜，用其他加工方法難以加工的工件。冷沖壓的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 材料利用率高，工件質(zhì)量輕，剛性好，強(qiáng)度高，沖壓過程耗能少，因此工件成本較低。 操作簡單，勞動強(qiáng)度低，易于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高。 冷沖壓加工中所需的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長，成本較高，

6、因此多用于成批，大量生產(chǎn)。 由于冷沖壓有許多突出優(yōu)點，因此在各個行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。 模具設(shè)計的主要內(nèi)容： 1. 熟悉相關(guān)設(shè)計資料及文獻(xiàn)。 2. 對沖裁件進(jìn)行工藝性分析。 3. 確定合理的沖裁的工藝方案。 4. 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。 5. 進(jìn)行必要的工藝計算，主要包括： 1) 排樣的設(shè)計與計算：選擇排樣方法，確定搭邊值，計算送料步距與條料寬度，計算材料利用率，畫出排樣圓等。 2) 計算沖壓力：包括沖裁力，卸料力，推件力或頂件力。 3) 計算模具的壓力中心。 4) 計算凸凹模工作部分尺寸并確定其制造公差。 5) 彈性元件的選用。 6．選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸

7、。 7．繪制裝配圖與零件圖。 8．編寫設(shè)計說明書。 一 零件設(shè)計總圖 零件名稱 圖號 16 材料 H62 厚度 0.5mm 生產(chǎn)批量 大批量 二 沖壓件的工藝分析 該零件形狀簡單，沖孔是圓，落料周邊都是直線組成。由表2.3、表2.5查出，沖裁件內(nèi)外形成能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11。將以上精度與工件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該工件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也都能滿足沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料連續(xù)沖

8、裁模進(jìn)行加工。 三 沖裁工藝方案 完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工藝方案分為以下3種： 方案一：單工序模生產(chǎn)，先沖孔，后落料; 方案二：復(fù)合模生產(chǎn)，沖孔——落料復(fù)合沖壓； 方案三：連續(xù)模生產(chǎn)，沖孔——落料連續(xù)沖壓。 各模具結(jié)構(gòu)特點及比較如下表： 模具種類比較項目 單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模 沖壓精度 一般較低 中、高級精度 中、高級精度 制件最大尺寸與材料厚度 一般不受限制 一般應(yīng)在300mm以下 常在200mm以下，料厚在0.1~2.0mm之間 生產(chǎn)效率 低 較高 高 制造復(fù)雜性和價格 結(jié)構(gòu)簡單，制造簡單，價格低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制

9、造難度大，價格高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，價格與工位數(shù)成比例上升 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的生產(chǎn) 根據(jù)分析結(jié)合相關(guān)方面分析： 方案一模具簡單，但不能滿足制件的精度要求。 方案二能滿足制件的精度要求，但復(fù)合模必須用到凸凹模，但凸凹模有最小壁厚要求，材料厚度為0.5mm，則最小壁厚為3.0mm。故不能使用復(fù)合模。（《冷沖模設(shè)計》） 方案三能滿足精度要求，且生產(chǎn)率高，操作方便。 綜合對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 四 模具的基本結(jié)構(gòu) 4.1模具的類型

10、選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為連續(xù)模。 連續(xù)模的結(jié)構(gòu)組成 單元 功能 主要零件 工作單元 沖壓加工 凸模、凹模 輔 助 單 元 卸料 卸料板、卸料螺釘、彈簧 定 位 X 擋料銷、側(cè)刃 Y 導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置 Z 浮頂銷等 精定位 導(dǎo)正銷 導(dǎo) 向 外導(dǎo)向 模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套 內(nèi)導(dǎo)向 小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套 固定 凸模固定板、上下模座、模柄、螺釘、銷釘 4.2條料（工件）送進(jìn)與定位方式 條料送進(jìn)方式采用手動送料，在模具設(shè)計時要特別注意操作安全問題。 條料在X方向的定位是采用擋料銷定位，Y方向

11、采用分離式的導(dǎo)料板。沖裁件的精定位采用導(dǎo)正銷。 導(dǎo)料板一般沿條料送進(jìn)方向安裝在凹模形孔的兩側(cè)，對條料進(jìn)行導(dǎo)向。該模架采用平直式，平直式多用于低速、手工送料，且為平面沖裁的連續(xù)模。如下圖所示： 4.3卸料裝置 因采用級進(jìn)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。 有剛性卸料和彈性卸料兩種方式，彈性卸料則是卸料板、卸料螺釘和彈性元件構(gòu)成卸料裝置。在凸模抬起過程中，通過彈性元件的回彈力將條料從凸模上脫離的一種卸料方式。 在多工位連續(xù)模中，多使用彈性卸料裝置。 4.4導(dǎo)向方式 一般采用安裝在模架上的導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。連續(xù)模上的卸料板需對凸模進(jìn)行設(shè)計導(dǎo)向時，

12、需增加小導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。 4.5模具的正裝關(guān)系 對于連續(xù)模而言，其沖裁工序一般只采用正裝方式，否則由于廢料排除不便，導(dǎo)致無法完成連續(xù)沖壓成形。正裝是指凸模裝于上模，凹模裝于下模。 4.6模架類型及精度 選擇對角導(dǎo)柱模架，這種模架在凹模面積的對角中心線上裝有前、后導(dǎo)柱，其有效區(qū)在毛坯進(jìn)給方向的導(dǎo)套間。受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上運動平穩(wěn)。適用于縱向或橫向送料，使用面寬，常用于連續(xù)模或復(fù)合模。其凹模周界范圍為63mm x50mm至500mm x 500mm。這種模架的導(dǎo)向精度較高。 對于中小型模具都是通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的。本模具采用壓入式模柄。 五 排樣 1送料步距 A

13、 條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距。每一個步距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件，送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個對應(yīng)沖裁間的對應(yīng)點之間的距離。 每次只沖一個零件的步距A的計算公式為： A = D + a 式中 D－ 平行于送料方向的沖裁件寬度 a－ 沖裁件之間的搭邊值 ∴ 步距 A＝ 6 + 1.5 ＝ 7.5 mm ② 條料寬度 B 條料是由板料裁剪下料而得，為了保證送料順利，裁剪時的公差帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值（- △）條料在模具上送進(jìn)時一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而又無側(cè)壓裝置時，在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差。條料寬度B的

14、計算應(yīng)保證在這二種誤差的影響下，仍然保證在沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定的搭邊值a。 條料寬B＝（ D + 2a1 + Z ） 式中D－沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸； a1－沖裁件與條料側(cè)邊的搭邊； －板料剪裁時的下偏差。 Z -條料于導(dǎo)料間的間隙 查表2.8跟2.9可以得a=1.5mm Z=0.1 ∴ B =（ 48 + 2 1.5 + 0.1 ）= 51.1 mm 采用無廢料的排樣方案。側(cè)刃最小搭邊a=3mm。 計算沖壓件毛坯面積： 條料寬度：48mm 進(jìn)距：h=（6+3）=9mm：

15、一個進(jìn)距的材料利用率： 六、計算沖壓力 該模具采用彈性卸料和下出料方式。 1，沖孔力 查表7.1得到H62的412MPa 根據(jù)2.9式，沖孔力： 2、落料力： 3、根據(jù)式2.12，沖孔部分及切斷部分的卸料力： 查表2.10， 4、根據(jù)式2.13，沖孔部分推件力： 查表2.10，得 5、落料部分推件力： 則

16、總沖壓工藝力為： 七 確定模具壓力中心 沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊的中心線重合。否則滑塊就會受到偏心載荷而導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具的不正常摩擦，降低模具壽命甚至磨損模具。壓力中心的計算是通過空間平行力及合力的作用線的求解方法。 沖裁輪廓周長/mm 個凸模壓力中心坐標(biāo) X(mm) Y（mm） =3 0 7.5 =42 21 9 =6 42 6 =21 31.5 3 =3 21 6 =21 10.5 6 =12.56 2.5 3 =12.56 7.5 3 =12.56

17、 34.5 6 =12.56 39.5 6 由2.7式得，壓力中心到X軸的距離為： 由2.8式得，壓力中心到Y(jié)軸的距離為： 八、計算凸凹模刃口尺寸 1、計算沖孔凸凹模刃口尺寸 查表2.12得間隙值=0.04mm =0.06mm 查表2.14得凸凹模制造公差mm，mm。 校核：-=0.02mm +=0.06mm 為保證新沖模的間隙小于最大合理間隙（），凸模和凹模制造公差必須保證 否則，?。簃m mm 對零件圖中未注公差的尺寸，按IT14級查表7.14，其極限

18、偏差為：。 查表2.17得磨損系數(shù)x=0.5，查表7.14制造公差。 根據(jù)表3.16得： 凸模尺寸 凹模尺寸mm 2、計算落料凸凹模刃口尺寸 對外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸，凹 模刃口部分尺寸計算如下。 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸增大的為A類尺寸，刃口部分尺寸基本不變的為C類尺寸。 對零件圖中未注公差的尺寸，查表7.14，其極偏差為：，，，。 將零件圖中的各尺寸進(jìn)行分類： A類尺寸：，，，mm。 C類尺寸：，mm。 查表2.17得因數(shù)x為：由于都所以因數(shù)x=0.75。 凹模刃

19、口尺寸計算如下： 九，凸模和凹模工作部分尺寸的設(shè)計計算 尺寸計算的原則 落料時，落料件的尺寸由凹模決定，因此應(yīng)以落料凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。沖孔的尺寸是由凸模決定的，因此應(yīng)以沖孔凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。 凸模和凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律。凹模磨損后會增大落料件的尺寸，凸模磨損后會減少沖孔件的尺寸，為了提高模具壽命，在制造新模具時應(yīng)把凹模尺寸做得趨向于落料件的最小極限尺寸，把凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。 凸模和凹模之間應(yīng)該有合力間隙。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設(shè)計圖凸模和凹模尺寸時取初始間隙的最

20、小值Zmin. 凸模和凹模的制造公差，應(yīng)于沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。 尺寸計算時要考慮模具的制造特點：一種是分別加工法，另一種是單配加工法。 1、凹模的設(shè)計 凹模厚度，按式2.38，其中b=45mm,K按表2.21查得，K=0.40 H=Kb=0.445=18mm 凹模壁厚C=1.5H=27mm 凹模刃口形狀的選擇，凹模刃口有兩種基本形狀：一種是直壁式，一種直斜壁式。直壁式強(qiáng)度好，刃磨后尺寸不增大，沖件精度高，但沖裁是磨損大，工件易在型空內(nèi)聚集，嚴(yán)重時會讓凹模脹裂，不如斜壁式鋒利。每次刃磨磨量大。為避免工件在型空內(nèi)聚集，考慮到本例生產(chǎn)量較大凹模刃口形狀應(yīng)選

21、擇直壁式的。 3、沖孔凸模的設(shè)計 沖孔凸模材料選用T10A鋼制造，淬火硬度為HRC58~60， 凸模的長度L：由表7.40得，選用圓凸模A II 4.1540 （CB2863.1-81. T10A ） L=40mm 凸模強(qiáng)度與剛度的校核： 強(qiáng)度校核：根據(jù)式2.26 ，強(qiáng)度滿足要求。 剛度校核：根據(jù)式2.32 ，剛度滿足要求。 十、磨具其他裝置的設(shè)計 1、凸模固定板的厚度應(yīng)取其凸模設(shè)計長度L的40%，故凸模

22、固定板厚度為20mm,凸模和一般鋼質(zhì)的凹模鑲塊與固定板選用H7/m6配合。 2、卸料板的確定：材料Q235鋼，長和寬的尺寸和凸模固定板的尺寸相同，根據(jù)表2.26，選擇厚度H=6mm. 3、墊板：一般沖裁模使用的墊板，厚度可在4~12mm內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)選用，外形尺寸應(yīng)與凸模固定板相同。選取厚度H=6.2mm。 4、凸模、凸模固定板、墊板、上模座用圓柱銷和內(nèi)六角圓柱頭螺釘來連接的，凹模與凹模座也是用圓柱銷和內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接 圓柱銷的數(shù)量為4根，其尺寸為GB119-86A6X50。與上下模座、墊板、凹模、凸模固定板的配合為H7/m6的

23、過渡配合。 內(nèi)六角圓柱頭螺釘數(shù)量6個，其尺寸為：GB70-85M6。 5、擋料銷 擋料銷分為固定擋料銷、活動擋料銷、始用擋料銷。這里采用圓形固定擋料銷，安裝在凹模上，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模較近會削弱凹模強(qiáng)度。根據(jù)JB/T7649.10-1994,選擇d=6, =3。 6、導(dǎo)料板 根據(jù)《模具工程大典》P1130選擇導(dǎo)料板 125x40x4 JB/T 7648.5 和160x40x4 JB/T 7648.5 材料：45鋼，調(diào)質(zhì)28~32HRC 技術(shù)條件：按JB/T 7653 ~1994 的規(guī)定。 7、導(dǎo)正銷 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)主要有四種，（見

24、《冷沖模設(shè)計》P104），導(dǎo)正銷是根據(jù)孔的尺寸選用的。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入和定位兩部分組成。導(dǎo)入部分一般用圓弧或圓錐過渡，定位部分為圓柱面。為保證導(dǎo)正銷能順利地插入孔中，應(yīng)保持導(dǎo)正銷直徑與孔之間有一定的間隙。導(dǎo)正銷的直徑按基孔制間隙配合h9，但考慮到?jīng)_孔后彈性變形收縮，因此導(dǎo)正銷的基本尺寸應(yīng)比沖孔凸模直徑小。 這里沖孔凸模的孔徑為6mm，選擇C型，這種結(jié)構(gòu)裝拆方便，模具刃磨后導(dǎo)正銷長度仍能適應(yīng)導(dǎo)正需要。 連續(xù)模采用擋料銷初定位，用導(dǎo)正銷精定位時，擋料銷的安裝位置應(yīng)保證導(dǎo)正銷在導(dǎo)正條料的過程中有移動的余地。有兩種方式對導(dǎo)正銷進(jìn)行定位： 這里按第一種方式進(jìn)行定位：(見《冷沖模設(shè)計》P105圖4-57

25、) =7.5-14/2+6/2+0.1=3.6mm 式中 A——送料步距； D——落料凸模直徑； ——擋料銷柱形部分直徑； ——擋料銷的位置； 0.1mm為條料導(dǎo)正的余地。 十一、模架的選擇 模架選用后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，模架的尺寸確定查表7.30得；導(dǎo)柱選擇A型尺寸查表7.33得；導(dǎo)套尺寸查表7.35得。 模架 L=90mm B=100mm 開模的最大高度 100mm 上模座 90 100 20 GB855.5-81 下模座 90 100 25 CB855.5-81 導(dǎo)柱 A20h5100 GB2861.1-81 導(dǎo)套 A22H68028 GB28

26、61.6-81 十二、壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的計算 模具的閉合高度的計算，根據(jù)式2.23得： 即： 所選壓力機(jī)的最大封閉高度為：100mm，封閉高度調(diào)節(jié)量為25mm，所以壓力機(jī)的閉模高度為95mm，加12mm的墊板。 其中：----壓力機(jī)的最大封閉高度 ----壓力機(jī)的最小封閉高度 十三 裝配圖（見CAD） 十四 結(jié)論 結(jié)論 本次設(shè)計主要依照《模具工程大典》、《冷沖模設(shè)計》、《互換性與技術(shù)測量》進(jìn)行計算設(shè)計的。從設(shè)計查資料到畫裝配圖，一步步發(fā)現(xiàn)很多問題，甚至到最后寫成說明書，也發(fā)現(xiàn)很多問題。這次設(shè)計只是一個開始，也增加了模具設(shè)計的經(jīng)驗。 十五、參考文獻(xiàn)： 1王秀鳳，張永春. 冷沖壓模具設(shè)計與制造（第二版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2008 2.李天佑主編 沖模圖冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 3冷沖模設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版社 4郭景儀主編 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù) 北京出版社 1991 5王孝培主編 沖壓手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 6成虹主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 高等教育出版社 18