2988 矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì),矩形,墊片,復(fù)合,沖壓,模具,設(shè)計(jì) 1xx 大 學(xué)名稱 　　矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì) 院 　系 機(jī)電工程系 班 級 姓 名 系　主　任 教研室主任 指 導(dǎo) 教 師 2長墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在國民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)墊片的復(fù)合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)再到工藝計(jì)算，一直到最后的模具裝配圖。關(guān)鍵詞：墊片、復(fù)合沖壓模具、設(shè)計(jì)3目 錄引言（緒論） ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1一、沖裁件的工藝性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7二、確定沖壓工藝方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????71.模具的形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.定位裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.卸料裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.導(dǎo)向零件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.模架 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4四、必要的工藝計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.計(jì)算沖壓力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.計(jì)算模具壓力中心 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.計(jì)算模具刃口尺寸 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4五、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.落料凹模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.沖孔凸模長度及強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.凸凹模長度確定及壁厚校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.凸凹模固定板尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????46.卸料板的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47.模座的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4六、壓力機(jī)校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.模柄孔的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.模具閉合高度的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.沖裁力校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4七、繪制模具總裝配圖及零件圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14課程設(shè)計(jì)小結(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4參考文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????254引 言汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在 2007 年還呈現(xiàn)出三大亮點(diǎn)： 一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到 100 噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到 0.5μm 的超精模具和能與 2500 次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進(jìn)模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達(dá)到或超過了 80%等；行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。二、是行業(yè)骨干隊(duì)伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展，勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有 80 多家重點(diǎn)骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000 萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有 100 家左右。骨干隊(duì)伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼 2006 年之后，全國的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長 25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有 10%以上的提高。 三、是國際合作進(jìn)一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè) 2007 年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著?！　≡谥袊＞吖I(yè) 2007 年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費(fèi)用不斷上漲，2007 年又比上年漲了 20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進(jìn)一步受擠壓，利潤率進(jìn)一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投5入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前，在部分領(lǐng)域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進(jìn)水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進(jìn)水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進(jìn)水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認(rèn)落后，而且總體來說，不是落后一點(diǎn)點(diǎn)，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進(jìn)水平相比有著較大差距。此外，當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。6模具設(shè)計(jì)一、沖裁件的工藝性分析（1）材料 Q235 是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單?？走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按 IT14 級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。7二、確定沖壓工藝方案該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以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)。 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù) 合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級 進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式8（1）模具的形式此工件有三個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。（2）定位裝置 采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設(shè)讓位孔。（3）卸料裝置1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。（4）導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以不采用；針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。（5）模架 若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結(jié)構(gòu)比較緊湊。本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。四、必要的工藝計(jì)算（1）排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算91、單直排a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 ，確定搭邊直 a、a1t = 8 mm，工件間 a1 =7 mm。側(cè)搭邊 a = 6mm。b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置，所以B=（D+2a） = （160+7+7） = 174 mm0?015.?015.?式中 ——條料寬度的單向偏差，mm，查表得 =-0.15mm??c、送料步距：S = L + a =200 +6 = 206 mmd、材料利用率利用 CAD 軟件，查得其面積為 1163.542mm2條料一個步距內(nèi)的面積為 45×34=1530 mm= 100%= 100%=76.04%?A1?5304.6?排樣圖如下：2、計(jì)算沖壓力沖裁力公式為P= P + P孔 落式中 P —— 沖裁力；P —— 沖孔沖裁力；孔10P ——落料沖裁力。落（1） 沖孔沖裁力 P 孔。P = P t孔 孔 ?式中 L ——沖孔周長；t ——材料厚度，t=1mm；——材料抗拉強(qiáng)度，MPa，查手冊，Q235， =375~460MPa，取?=400MPa。所以 P = L t =（2 ×3×2+2 ×8）×1×400=35168N孔 孔 ?（2） 落料沖裁力 P 落。P = L t落 落 ?所以 P = L t =（ + +26×4）×1×4 00落 落 ?1802562??18023??=77605.3N（3） 卸料力 P 。卸P = K × P卸 卸 落式中 P ——卸料力；卸K ——卸料系數(shù)，查表 K =0.04~0.05，取 K =0.04。卸 卸 卸所以 P = K × P =0.04×77605.3N=3104.212N卸 卸 落（4） 推件力 P推P = K P n推 推 孔式中 K ——推料系數(shù)，查表取 K =0.055；推 推n——同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取 n=3。所以 P = K P n=0.055×35168×3N=5802.72N推 推 孔（5） 總沖壓力 P 總。沖裁時，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為P =P+ P + P = P + P + P + P總 卸 推 孔 落 卸 推11=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N 122KN?初選壓力機(jī)型號為：JH23—25。該壓力機(jī)的主要參數(shù)：公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?3.計(jì)算模具壓力中心由于該零件關(guān)于中心對稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。4.計(jì)算模具刃口尺寸落料 設(shè)工件的尺寸為 ,根據(jù)計(jì)算原則，落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先0??D確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。=（ ）AD?xma??0D =（D ）TZ=（D ）?axax0??沖孔 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。d =(d +x )Tmin?0??d =(d +z ) =(d +x +z )Ai??0Tmin??0孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為 L 兩個孔時，其凹模型孔中心距可按下式確定。?2/?L =Ld?81?上述式中： 、D ——落料凹、凸模尺寸；AT12d 、 d ——沖孔凸、凹模尺寸；TAD ——落料件的最大極限尺寸；maxd ——沖孔件孔的最小極限尺寸；inL、 L ——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸；——工件制造公差；?z ——最小合理間隙；minx ——磨損系數(shù)；——凸或凹模的制造公差，可按 IT6~IT7 級來選取，也?可查表選取，或取 （ ） ，4.0T??minaxZ?（ ） 。6.0?AminaxZ?為了保證初始間隙不超過 Z 即 + + , 和 選取必須滿足以minTAaxTA?下條件：+T?A?minax?外形由落料獲得， 16 由沖孔同時得到：?查表得：Z =0.1mm,Z =0.14mm,minmax則 Z -Z =(0.14-0.1)mm=0.04mmaxi由于尺寸為自由公差，均為 IT14 級，所以×=0.5mm設(shè)凸、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造，則沖 16 孔：?d =(d +× ) =(16+0.5×0.43) =16.215 mmTmin?0??0??01.?d =( d + Z ) =(16.215+0.1) =16.315 mmAi?18.?8.?校核： +TA?minaxZ0.011+0.018 0.14-0.10.029 n i所以滿足最小壁厚 n> n 的要求。i4.凸凹模固定板尺寸凸凹模形狀為矩形 120×70,厚度取 20mm，與凸凹模過盈配合。5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)理論上，確定是否需要墊板的方法如下：條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 y??][Y式中 ——凸模端面壓應(yīng)力，MPa；y?——模座材料許用壓應(yīng)力，鑄鐵約為 100MPa，鋼約為 200MPa；][YP——沖裁力，N；F——凸模上端面面積，mm ；2D——凸模上端面直徑，mm。墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為 3~10mm。墊板材料常用 T7 或 T8 工具鋼，熱處理硬度為 48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度 R 0.32~0.63um。?本例中上模部分已有墊板。16下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計(jì)算，很顯然不需要加墊板。因?yàn)榧訅|板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。6.卸料板的設(shè)計(jì)1）卸料板的形狀和尺寸。卸料板取矩形板，厚度為 H=10mm，卸料板材料選 A3 或（45 鋼） ，不用熱處理淬硬。2）卸料板上成形孔的設(shè)計(jì)。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。7.模座選擇由于模板周界為 120×70mm，所以選上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小 140mm，最大 165mm。導(dǎo)柱 20×130 GB/T2861.1—1990導(dǎo)套 20×70×28 GB/T2861.6—1990六、壓力機(jī)校核初選壓力機(jī)型號為：JH23—25.該壓力機(jī)的主要參數(shù)：公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?1.模柄孔的校核模柄的尺寸為 40×80，上模座厚度為 30mm，則模柄伸出上模座的高度17為 50mm<60mm，因此合適。2.模具閉合高度的校核模具的閉合高度 H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機(jī)的最大封閉高度 260mm，其調(diào)節(jié)量為 55mm，則壓力機(jī)的最小閉合高度為 205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項(xiàng)也可滿足要求。3.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核查手冊，該型號模座的外形尺寸為：194×142mm，壓力機(jī)的工作臺尺寸為560×370mm，符合每邊留出 60~100mm 的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。4.沖裁力校核沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力 P 為 122KN<壓力機(jī)的公稱壓力 250KN，所以總合適。綜上所述：型號為 JH23—25 的壓力機(jī)符合要求。七、繪制模具總裝配圖及工作零件圖模具整體裝配效果圖1819總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)使我對模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢有了更深刻的了解，通過整個模具設(shè)計(jì)流程，使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計(jì)思路及在模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題、及處理方法，對設(shè)計(jì)中一些常規(guī)方法了有了進(jìn)一步的了解，為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計(jì)算機(jī)輔助手段實(shí)現(xiàn)了對模具零件的三維造型，同時利用軟件完成了相關(guān)零部件的裝配過程，實(shí)現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的總裝配，同時，使用了 AutoCAD 完成了相關(guān)二維結(jié)構(gòu)及零件圖。這次課程設(shè)計(jì)讓我鞏固了專業(yè)知識，對知識有了更深刻的認(rèn)識。20參考文獻(xiàn)：[1]王孝培主編. 沖壓手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社 1990.11 [2]王一梅主編.典型實(shí)用模具圖冊.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 1991.8[3]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會主編. 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社.2000.4[4]丁松聚主編.冷沖模設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2001.10[5]徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1[6]付宏生主編. 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.3[7]K.Stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2003.2[8]楊占堯主編.現(xiàn)代模具工手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7[9]高軍、李嘉平、修大鵬等編著.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.2[10]楊占堯主編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社.2008.3[11]周本凱編著.沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)踐. 化學(xué)工業(yè)出版社.2008.3[12]中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心組織編寫.模具設(shè)計(jì)師.中國勞動社會保障出版社.2008.51xx 大 學(xué)名稱 　　矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì) 院 　系 機(jī)電工程系 班 級 姓 名 系　主　任 教研室主任 指 導(dǎo) 教 師 2長墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在國民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在 2007 年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)墊片的復(fù)合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)再到工藝計(jì)算，一直到最后的模具裝配圖。關(guān)鍵詞：墊片、復(fù)合沖壓模具、設(shè)計(jì)3目 錄引言（緒論） ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1一、沖裁件的工藝性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7二、確定沖壓工藝方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????71.模具的形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.定位裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.卸料裝置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.導(dǎo)向零件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.模架 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4四、必要的工藝計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.計(jì)算沖壓力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.計(jì)算模具壓力中心 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.計(jì)算模具刃口尺寸 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4五、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.落料凹模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.沖孔凸模長度及強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.凸凹模長度確定及壁厚校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.凸凹模固定板尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????46.卸料板的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47.模座的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4六、壓力機(jī)校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.模柄孔的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.模具閉合高度的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44.沖裁力校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4七、繪制模具總裝配圖及零件圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14課程設(shè)計(jì)小結(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4參考文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????254引 言汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在 2007 年還呈現(xiàn)出三大亮點(diǎn)： 一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到 100 噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到 0.5μm 的超精模具和能與 2500 次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進(jìn)模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達(dá)到或超過了 80%等；行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。二、是行業(yè)骨干隊(duì)伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展，勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有 80 多家重點(diǎn)骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000 萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有 100 家左右。骨干隊(duì)伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼 2006 年之后，全國的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長 25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有 10%以上的提高。 三、是國際合作進(jìn)一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè) 2007 年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著?！　≡谥袊＞吖I(yè) 2007 年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費(fèi)用不斷上漲，2007 年又比上年漲了 20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進(jìn)一步受擠壓，利潤率進(jìn)一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投5入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前，在部分領(lǐng)域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進(jìn)水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進(jìn)水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進(jìn)水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認(rèn)落后，而且總體來說，不是落后一點(diǎn)點(diǎn)，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進(jìn)水平相比有著較大差距。此外，當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。6模具設(shè)計(jì)一、沖裁件的工藝性分析（1）材料 Q235 是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單?？走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按 IT14 級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。7二、確定沖壓工藝方案該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以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)。 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù) 合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級 進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式8（1）模具的形式此工件有三個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。（2）定位裝置 采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設(shè)讓位孔。（3）卸料裝置1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。（4）導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以不采用；針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。（5）模架 若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結(jié)構(gòu)比較緊湊。本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。四、必要的工藝計(jì)算（1）排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算91、單直排a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 ，確定搭邊直 a、a1t = 8 mm，工件間 a1 =7 mm。側(cè)搭邊 a = 6mm。b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置，所以B=（D+2a） = （160+7+7） = 174 mm0?015.?015.?式中 ——條料寬度的單向偏差，mm，查表得 =-0.15mm??c、送料步距：S = L + a =200 +6 = 206 mmd、材料利用率利用 CAD 軟件，查得其面積為 1163.542mm2條料一個步距內(nèi)的面積為 45×34=1530 mm= 100%= 100%=76.04%?A1?5304.6?排樣圖如下：2、計(jì)算沖壓力沖裁力公式為P= P + P孔 落式中 P —— 沖裁力；P —— 沖孔沖裁力；孔10P ——落料沖裁力。落（1） 沖孔沖裁力 P 孔。P = P t孔 孔 ?式中 L ——沖孔周長；t ——材料厚度，t=1mm；——材料抗拉強(qiáng)度，MPa，查手冊，Q235， =375~460MPa，取?=400MPa。所以 P = L t =（2 ×3×2+2 ×8）×1×400=35168N孔 孔 ?（2） 落料沖裁力 P 落。P = L t落 落 ?所以 P = L t =（ + +26×4）×1×4 00落 落 ?1802562??18023??=77605.3N（3） 卸料力 P 。卸P = K × P卸 卸 落式中 P ——卸料力；卸K ——卸料系數(shù)，查表 K =0.04~0.05，取 K =0.04。卸 卸 卸所以 P = K × P =0.04×77605.3N=3104.212N卸 卸 落（4） 推件力 P推P = K P n推 推 孔式中 K ——推料系數(shù)，查表取 K =0.055；推 推n——同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取 n=3。所以 P = K P n=0.055×35168×3N=5802.72N推 推 孔（5） 總沖壓力 P 總。沖裁時，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為P =P+ P + P = P + P + P + P總 卸 推 孔 落 卸 推11=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N 122KN?初選壓力機(jī)型號為：JH23—25。該壓力機(jī)的主要參數(shù)：公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?3.計(jì)算模具壓力中心由于該零件關(guān)于中心對稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。4.計(jì)算模具刃口尺寸落料 設(shè)工件的尺寸為 ,根據(jù)計(jì)算原則，落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先0??D確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。=（ ）AD?xma??0D =（D ）TZ=（D ）?axax0??沖孔 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。d =(d +x )Tmin?0??d =(d +z ) =(d +x +z )Ai??0Tmin??0孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為 L 兩個孔時，其凹模型孔中心距可按下式確定。?2/?L =Ld?81?上述式中： 、D ——落料凹、凸模尺寸；AT12d 、 d ——沖孔凸、凹模尺寸；TAD ——落料件的最大極限尺寸；maxd ——沖孔件孔的最小極限尺寸；inL、 L ——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸；——工件制造公差；?z ——最小合理間隙；minx ——磨損系數(shù)；——凸或凹模的制造公差，可按 IT6~IT7 級來選取，也?可查表選取，或取 （ ） ，4.0T??minaxZ?（ ） 。6.0?AminaxZ?為了保證初始間隙不超過 Z 即 + + , 和 選取必須滿足以minTAaxTA?下條件：+T?A?minax?外形由落料獲得， 16 由沖孔同時得到：?查表得：Z =0.1mm,Z =0.14mm,minmax則 Z -Z =(0.14-0.1)mm=0.04mmaxi由于尺寸為自由公差，均為 IT14 級，所以×=0.5mm設(shè)凸、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造，則沖 16 孔：?d =(d +× ) =(16+0.5×0.43) =16.215 mmTmin?0??0??01.?d =( d + Z ) =(16.215+0.1) =16.315 mmAi?18.?8.?校核： +TA?minaxZ0.011+0.018 0.14-0.10.029 n i所以滿足最小壁厚 n> n 的要求。i4.凸凹模固定板尺寸凸凹模形狀為矩形 120×70,厚度取 20mm，與凸凹模過盈配合。5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)理論上，確定是否需要墊板的方法如下：條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 y??][Y式中 ——凸模端面壓應(yīng)力，MPa；y?——模座材料許用壓應(yīng)力，鑄鐵約為 100MPa，鋼約為 200MPa；][YP——沖裁力，N；F——凸模上端面面積，mm ；2D——凸模上端面直徑，mm。墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為 3~10mm。墊板材料常用 T7 或 T8 工具鋼，熱處理硬度為 48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度 R 0.32~0.63um。?本例中上模部分已有墊板。16下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計(jì)算，很顯然不需要加墊板。因?yàn)榧訅|板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。6.卸料板的設(shè)計(jì)1）卸料板的形狀和尺寸。卸料板取矩形板，厚度為 H=10mm，卸料板材料選 A3 或（45 鋼） ，不用熱處理淬硬。2）卸料板上成形孔的設(shè)計(jì)。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。7.模座選擇由于模板周界為 120×70mm，所以選上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小 140mm，最大 165mm。導(dǎo)柱 20×130 GB/T2861.1—1990導(dǎo)套 20×70×28 GB/T2861.6—1990六、壓力機(jī)校核初選壓力機(jī)型號為：JH23—25.該壓力機(jī)的主要參數(shù)：公稱壓力 250KN滑塊行程 75mm最大封閉高度 260mm封閉高度調(diào)節(jié)量 55mm工作臺尺寸 560×370模柄孔尺寸 40×60?1.模柄孔的校核模柄的尺寸為 40×80，上模座厚度為 30mm，則模柄伸出上模座的高度17為 50mm<60mm，因此合適。2.模具閉合高度的校核模具的閉合高度 H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機(jī)的最大封閉高度 260mm，其調(diào)節(jié)量為 55mm，則壓力機(jī)的最小閉合高度為 205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項(xiàng)也可滿足要求。3.壓力機(jī)工作臺尺寸的校核查手冊，該型號模座的外形尺寸為：194×142mm，壓力機(jī)的工作臺尺寸為560×370mm，符合每邊留出 60~100mm 的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。4.沖裁力校核沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力 P 為 122KN<壓力機(jī)的公稱壓力 250KN，所以總合適。綜上所述：型號為 JH23—25 的壓力機(jī)符合要求。七、繪制模具總裝配圖及工作零件圖模具整體裝配效果圖1819總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)使我對模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢有了更深刻的了解，通過整個模具設(shè)計(jì)流程，使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計(jì)思路及在模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題、及處理方法，對設(shè)計(jì)中一些常規(guī)方法了有了進(jìn)一步的了解，為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計(jì)算機(jī)輔助手段實(shí)現(xiàn)了對模具零件的三維造型，同時利用軟件完成了相關(guān)零部件的裝配過程，實(shí)現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的總裝配，同時，使用了 AutoCAD 完成了相關(guān)二維結(jié)構(gòu)及零件圖。這次課程設(shè)計(jì)讓我鞏固了專業(yè)知識，對知識有了更深刻的認(rèn)識。20參考文獻(xiàn)：[1]王孝培主編. 沖壓手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社 1990.11 [2]王一梅主編.典型實(shí)用模具圖冊.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 1991.8[3]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會主編. 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社.2000.4[4]丁松聚主編.冷沖模設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2001.10[5]徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1[6]付宏生主編. 冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.3[7]K.Stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2003.2[8]楊占堯主編.現(xiàn)代模具工手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7[9]高軍、李嘉平、修大鵬等編著.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南. 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