沖壓件沖裁模課程設(shè)計(jì)

1、摘要冷沖壓也稱板料沖壓，是塑料加工的一種基本方法，一般以金屬板料為原料，利用壓力機(jī)上的模具作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在常溫下對(duì)金屬施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形已達(dá)到預(yù)定的形狀尺寸。本課程設(shè)計(jì)對(duì)一個(gè)簡單沖壓件工藝進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了單工序落料模具及主要零部件，在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了沖裁件從排樣到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再到裝配的整個(gè)過程，通過這一簡單的例子讓我們知道了什么是冷沖壓工藝。關(guān)鍵詞：沖壓件；排樣設(shè)計(jì)；模具結(jié)構(gòu)；裝配目 錄一、確定沖壓工藝和模具的結(jié)構(gòu)形式 （一）沖壓工藝的簡介 （二）分析制件的沖壓工藝性 （三）分析比較和確定工藝方案 （四）確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 （五）選擇沖壓設(shè)備（六）有關(guān)設(shè)計(jì)二、工藝計(jì)算

2、 （一）排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距 （二）計(jì)算沖壓力 （三）確定壓力中心 三、凸、凹模零件設(shè)計(jì) （一）凹凸模刃口尺寸的計(jì)算 （二）確定凸、凹模零件結(jié)構(gòu)尺寸 1、落料凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定 2、沖孔凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定 3、凸凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定 四、選沖壓標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)零件 五、模具總體設(shè)計(jì)及繪制出模具總裝圖和零件圖 六、選模具非標(biāo)準(zhǔn)件 七、校核沖壓設(shè)備基本參數(shù) （一）模具閉合高度校核 （二）沖裁所需總壓力校核 致謝 參考文獻(xiàn) 一、確定沖壓工藝和模具的結(jié)構(gòu)形式（一）沖壓工藝簡介沖壓是塑性加工的一種基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對(duì)材料施加壓力使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲

3、得具有一定形狀，尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶现萍?，所以也稱板料沖壓。在機(jī)械加工中是一種高效率的加工方式。 沖壓廣泛用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等行業(yè)中占有極其重要的地位。沖壓工藝有如下特點(diǎn)1. 能沖出其它加工難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的零件，比如，從儀器儀表小零件到汽車覆蓋件、縱梁等大型零件，均有沖壓加工完成 2. 沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓工藝是有模具成型，模具制造精度高，使用壽命長，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制品互換性好，尺寸精度一般可打到T10T14級(jí)，最高可達(dá)到T16級(jí)，有的制件不需要安裝，便可滿足裝配和使用要求。3. 沖壓件

4、具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、表面粗糙度小等特點(diǎn)。4. 沖壓加工生產(chǎn)效率極高，沒有其它任何一種機(jī)械加工方法能與之相比。比如，汽車覆蓋件這樣的大型沖壓件的生產(chǎn)效率，可達(dá)每分鐘數(shù)件；高速?zèng)_壓小型制件，可達(dá)每分鐘上千件。5. 材料利用率高，一般為70%80%，因此沖壓件能實(shí)現(xiàn)少廢料或無廢料生產(chǎn)，在某種情況下，邊角余量也可以充分利用6. 操作簡單，便于組織生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)。對(duì)操作人員的素質(zhì)要求不高，新工人經(jīng)短期培訓(xùn)就便能上崗操作。7. 沖壓的特點(diǎn)是模具制造時(shí)間長、制造成本高，故不適于單件小批量生產(chǎn)，另外，沖壓生產(chǎn)多采用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，手工操作時(shí)；勞動(dòng)強(qiáng)度大，易發(fā)生事故，故

5、必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。8. 沖壓模設(shè)計(jì)需要很強(qiáng)的想象力和與創(chuàng)造力，對(duì)于模具的設(shè)計(jì)者和制造者無論在理論、經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造力方面都有很高的要求。（2） 分析制件的沖壓工藝性1.沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸 壓圈 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差及技術(shù)要求等。沖裁件的工藝性合理與否，影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)率等。壓圈形狀簡單、外形結(jié)構(gòu)對(duì)稱。在沖裁是零件的孔與孔之間，孔與邊之間均受模具強(qiáng)度和沖裁質(zhì)量的制約，為了避免沖孔是凸模受水平推力而不被拆斷，所以該零件的精度要求能夠在沖裁加

6、工中得到保證，其生產(chǎn)批量等情況。也均符合沖裁的工藝要求，故壓圈也符合沖裁的工藝要求。2.沖裁件的精度分析 從設(shè)計(jì)課程要求看公差等級(jí)要達(dá)到IT11級(jí)。所以經(jīng)濟(jì)精度可以用沖裁得到，該零件的斷面粗糙沒有特別要求。零件的厚度為0.2mm，可采用普通沖裁（斷面粗糙可達(dá)到3.2um-12.5um）就可以達(dá)到圖紙要求。3.材料分析QSn4-4-2.5經(jīng)退火處理后，其抗剪強(qiáng)度為125550MPa，其抗拉強(qiáng)度為294490MPa，其伸長率為5%35%適合于做壓材料。（3） 分析比較和確定工藝方案方法一：沖孔落料方法二：落料，沖孔（復(fù)合）方法三：落料，沖孔（連續(xù)）方案一：單工序模，先沖孔在落料保證一定的精度，但主

7、要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn)，生存率較低，且多了一模具，生產(chǎn)周期長。方案二：避免了多次定位的結(jié)構(gòu)，并在沖裁過程中可以壓料，工件較平整，較單序?？s短生存周期。方案三：根據(jù)生產(chǎn)量，模具可以采用連續(xù)模，但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)制造精度的要求高，連續(xù)模比較生產(chǎn)周期長，成本高，維護(hù)也困難。（四）確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 沖裁件的精度要求不高，尺寸不大，形狀簡單，只需沖孔和落料兩道工序即可完成，板料厚度薄，但生產(chǎn)批量大。根據(jù)這些特點(diǎn)，為了保證孔位精度，提高沖模生產(chǎn)率，實(shí)行工藝集中的方案較好，即采用級(jí)進(jìn)?；驈?fù)合模。 經(jīng)過比較分析壓圈的沖壓模具設(shè)計(jì)采用方案二。（五）選擇沖壓設(shè)備。 由于零件尺寸較小，精度要求不高

8、，批量大，且只有沖孔和落料兩道工序，選用高速壓力機(jī)，生產(chǎn)效率高。其次選開式機(jī)械壓力機(jī)，適合沖裁加工，有一定的精度和剛度、操作方便、價(jià)格低廉，所以選用開式機(jī)械壓力機(jī)。沖裁件尺寸為90mm x 55mm,板厚為0.2mm，查壓力機(jī)規(guī)格表，初選J23-6.3型開式可傾壓力機(jī)。（六）有關(guān)設(shè)計(jì)壓圈由落料沖孔單工步成型，只需設(shè)計(jì)落料沖孔復(fù)合模，壓圈生產(chǎn)過程由于結(jié)構(gòu)廢料較多，原材料的利用率較低，而模具費(fèi)用的份額比例較大，這樣要求模具的結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率高，落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)成一模一腔。復(fù)合模采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，卸料可靠，操作安全方便，生產(chǎn)效率高，并為機(jī)械化出件提供有利條件，應(yīng)

9、用十分廣泛二、工藝計(jì)算。（一）排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距。 查最小搭邊值表，確定搭邊值，兩側(cè)搭邊各取a =2mm,a1也取2mm。送料步距為n=65.51，條料寬度為B=（D+2a+），查表得=0.5，則得B=59.5。畫出排樣圖，如下圖：排樣圖（二）計(jì)算沖壓力。 兩個(gè)工序，沖壓力等于沖孔時(shí)的沖壓力和落料時(shí)的沖壓力之和。查常用鋼的力學(xué)性能表得=471MPa。K的取值依據(jù)沖裁刃口尺寸而定，平刃口，K=1-1.3；斜刃口，K=0.2-0.6,考慮到刃口的磨損、生產(chǎn)批量和材料厚度等因素，此取K=1.3。P落=KLt=1.3x210.2x0.2x471=25.74kNP 沖= KLt=1.3x166

10、.14x0.2x471=20.35kNP 卸=K落P落=0.06x25.74=1.54kNP頂=KP落=0.08x25.74=2.06kNP總=P落+P沖+P卸+P頂=25.74+20.35+1.54+2.06=49.64kN(三)確定壓力中心。 工件圖形為對(duì)稱圖形，如排樣圖所示，故沖孔和落料時(shí)的壓力中心都在它的幾何中點(diǎn)上。三、凸、凹模零件設(shè)計(jì)。（一）凹凸模刃口尺寸的計(jì)算模具刃口尺寸精度等級(jí)是影響沖裁件尺寸精度等級(jí)的主要因素，模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來保證的。因此，在確定凹、凸模工件部分尺寸及其制造精度時(shí)，必須考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級(jí)、模具磨損和制造特點(diǎn)等。（1）

11、落料時(shí)，先確定凹模工作部分，其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸比凹模公稱尺寸小一個(gè)合理間隙值。（2） 沖孔時(shí)，先確定凸模工作范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應(yīng)比凸模公稱尺寸大一個(gè)合理間隙值。（3） 對(duì)于落料件，一般標(biāo)準(zhǔn)單向負(fù)公差。假定工件的尺寸為D，工件公差為,則工件尺寸就是D 。沖孔件的工差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為d，工件公差為，則沖孔件公差為d。若工件尺寸標(biāo)注有正負(fù)公差，則應(yīng)將正負(fù)偏差換成上述要求的等價(jià)的正負(fù)公差，若沒有工件沒有標(biāo)注公差，則工件公差按國家標(biāo)注非配合尺寸IT14級(jí)來處理。 凹凸模配合加工，

12、是指先加工凸模（或凹模），然后根據(jù)制好的凸模（或凹模）的實(shí)際尺寸，配合凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配做凹模（或凸模），只需要在圖紙上標(biāo)明相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸（或凹模公稱尺寸），說明“XX尺寸按凸模（或凹模）配做，每邊保證間隙XX”。這樣基準(zhǔn)件的制造公差p（或d）的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制，是模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差p（或d）=/4。1.落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，在后配合做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。 凹模磨損后增尺寸增大時(shí)，凹模尺寸

13、按公式Dd=（D）計(jì)算，其中系數(shù)X按照IT11精度等級(jí)取值x=0.75。 尺寸55在磨損后增大，=0.19mm,化為55.059 Dd=(D)=（55.0950.75×0.19） =54.9525尺寸R10在磨損后增大,=0.09mm,化為10.045 Dd=(D) =(10.0450.75×0.09) =9.97752.沖孔 落料時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，在后配合做凹模。落料凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。 凸模磨損后尺寸減小時(shí)，凸模尺寸按公式計(jì)算，其中系數(shù)X按精度IT11精度等級(jí)取值x=0.75。尺寸35在磨損后減少，=0.16，化為 =(34.92+0.

14、75×0.16) = 尺寸8在磨損后減少，=0.09mm，化為 尺寸6在磨損后減少，=0.09mm，化為 尺寸2在磨損后減少，=0.06mm，化為 凸模磨損后尺寸不變的有70，按=L 或=L計(jì)算=70=700.0238（二）確定凸、凹模零件結(jié)構(gòu)尺寸。1、落料凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 沖裁件精度不高、形狀簡單，落料和沖孔的模具均采用平刃口。凹模外形尺寸確定如下：凹模厚度：H=Kb=0.2x80.62=16.12mm(其中，系數(shù)K是查表求得，b為凹模孔的最大寬度)。 凹模壁厚：c=（1.5-2）H,c取32mm。 凹模長度：L=b+2c=144.62mm。 凹模寬度：B=沖裁件寬度+2c

15、=（55+64）=119。 最后依據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，按沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)模架凹模周界尺寸系列，確定凹模外形尺寸為160mmx125mmx25mm。2、沖孔凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 落料凸模截面形狀與沖裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成。 沖孔凸模L為導(dǎo)板厚度、凹模固定板厚度、板料的厚度、凸模總修模量、凸模進(jìn)人凹模深度、凹模厚度的總和。其中，導(dǎo)板厚度取4 mm，凹、凸模固定板厚度取17mm ，凸模修磨量取3mm ,凸模進(jìn)入凹模的深度取1mm，另外為了保證孔的質(zhì)量，沖大孔的凸模取值比沖孔的大2mm。L1=（4+17+0.2+3+1+25）=50.02mm L2=(4+17+0.2+3+1+25+2)=5

16、2.2mm 3、凸凹模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 凸凹模L為導(dǎo)板厚度、凸凹模固定板厚度、板料的厚度、凸凹模進(jìn)入凹模深度、卸料彈簧壓縮高度的總和。導(dǎo)板、板厚和固定板前面都已確定，附加高度h?。?5-20）mm，取h=20mm。L=（4+12+17+0.2+20）=53.2mm四、選沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)零件。 依據(jù)凸、凹模周界尺寸，初定設(shè)置額定參數(shù)，選用滑動(dòng)導(dǎo)向后惻導(dǎo)柱模架，標(biāo)記為模架200x160x160-200 GB/T2855.5-1990。 聯(lián)結(jié)螺釘選用：螺釘GB/T65-2000 M10 開槽圓柱頭螺釘，螺釘長度依據(jù)聯(lián)結(jié)件厚度而定，依據(jù)卸料力、推料力、壓邊力的大小選彈簧種類。五、模具總體設(shè)計(jì)及繪

17、制出模具總裝圖和零件圖。 模具總裝圖用A0紙繪制，零件圖用A4紙繪制。（另附）六、選模具非標(biāo)準(zhǔn)件。 部分非標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸如下表：1凸凹模固定板160x125x17數(shù)量12墊板160x125x6數(shù)量23卸料板160x125x12數(shù)量14凹模固定板160x125x17數(shù)量1七、校核沖壓設(shè)備基本參數(shù)。（一）模具閉合高度校核。 H 閉=H上+H下+H凹+H凸+H墊-1.2=（40+45+25+53.2+12-1.2）=174mm，J23-6.3開式壓力機(jī)的閉合高度為150mm，可調(diào)量為30mm，模具安裝時(shí)可調(diào)節(jié)壓力機(jī)高度配制。（二）沖裁所需總壓力校核。 前面計(jì)算出P總=49.64kN，沖壓機(jī)的公稱壓力63kN，P總<P公,滿足生產(chǎn)要求。致