異形件沖壓模具設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上異形件沖壓模具設(shè)計學生姓名張江福所在系部機械電力工程系年 級08級模具三班專 業(yè)模具設(shè)計與制造指導(dǎo)教師張安民成 績?yōu)o州職業(yè)技術(shù)學院 2011 年 6 月 1 摘 要在激烈的市場競爭中，產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，模具開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質(zhì)量和價格。因此，如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下加工模具是值得認真考慮的。模具加工工藝是一項先進的制造工藝，已成為重要發(fā)展方向，在航空航天、汽車、機械等各行 目錄1. 緒 論1.1沖壓的概念、特

2、點及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能

3、得出沖壓件。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖

4、壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的

5、比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。 2零件工藝性分析 工件為圖1所示的落料沖孔件，材料為10鋼，材料厚度為2mm，生產(chǎn)批量為大批量。工藝分析內(nèi)容如下 圖一、工件圖2.1材料分析 10剛為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)剛，含碳量低，塑性和韌性較好，強度和硬度都很低，具有良好的沖裁性能。2.2結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)簡單對稱無尖角，對沖裁加工較為有利。零件最小沖裁R角為Rmin0.5t=1mm。另外經(jīng)計算最小孔邊距為7.4mm。滿足沖裁件最小孔邊距l(xiāng)min1.5t=3的要求。所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。2.3精度分析

6、由零件的標注查表得。其公差要求屬于IT12，所以普通沖裁可以達到零件的沖裁要求。對于未注公差尺寸按IT13等級查補。由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。2.4沖裁工藝方案的確定零件為落料沖孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(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)這效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的時候不適用。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(fù)雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困

7、難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。所以，比較三個方案令人噴欲采用方案二生產(chǎn)。現(xiàn)對復(fù)合模中凸凹模壁厚進行較核，當材料厚度為2mm時，可查得凸凹最小壁厚為4.9mm，現(xiàn)零件上的最小孔邊距為7.4mm，所以可以采用復(fù)合模生產(chǎn)，即采用方案二。3工藝計算3.1排樣設(shè)計分析零件形狀，應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件排樣方式如圖所 圖二 排樣圖 查沖壓具設(shè)計與制造表2.5.2 得 a=2.2mm a=2.5mm B=50mm+2a=55mm L=25+2X5+2a=39.4mm因此可將調(diào)料板裁

8、成寬54.4mm，長為1972.2mm的矩形調(diào)料板(每塊可沖50件工件)。其具體排樣圖如圖（三）所示 圖三:排樣圖3.2沖壓力計算 查沖壓具設(shè)計與制造69頁得：沖裁力的計算公式為 F=KLt K系數(shù)(一般取K=1.3) F沖裁力 L t 材料抗剪強度 L(3.14X5X6+2X20+2X35)mm=204.2mm T=2mm 查沖壓模具設(shè)計與制造表1.3.6得為260-340MPa這里取300 則F=1.3X204.2X2X300=N159kN模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以所需卸料力和推件力為推件力式中FK、K、K卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見沖壓模具設(shè)計與制造表2.6.1所以總的沖壓力

9、 F=F+F+F=(159+7.95+32.5)KN=199.45kN3.3壓力中心計算該零件結(jié)構(gòu)對稱，固壓力中心為零件的幾何中點。3.4刃口尺寸計算零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。（1）落料件尺寸的基本計算公式為。 尺寸R5mm，可查沖壓具設(shè)計與制造表2.3.3及2.4.1得。凸、凹模最小間隙Zmin=0.246，最大間隙Zmax=0.360，凸模制造公差 T=0.02mm，凹模制造公差A(yù)=0.03，將以上各值代入T+AZmax-Zmin校驗是否成立，經(jīng)校驗不等式成立，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。即 尺寸R2.5mm，可查沖壓具設(shè)計與制造表2.3.3及2.4.1得。凸、凹模最

10、小間隙Zmin=0.246，最大間隙Zmax=0.360，凸模制造公差 T=0.02mm，凹模制造公差A(yù)=0.03，將以上各值代入T+AZmax-Zmin校驗是否成立，經(jīng)校驗不等式成立，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。 即 (2) 沖孔基本公式為尺寸10mm，查沖壓具設(shè)計與制造表2.4.1得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗算，滿足不等式，得(3)中心距 4沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機JH2335，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：250kN 滑塊行程：65mm 閉合高度：280mm 閉合高度調(diào)節(jié)量：55mm 滑塊中心線到床身距離：200mm 工作臺尺寸：370 m

11、m560 mm 工作臺孔尺寸：200mm290mm 模柄孔尺寸：40 mm60mm5模具零部件結(jié)構(gòu)的確定5.1凸凹模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直式，采用線切割機床加工，2個M8螺釘固定在墊板上，由沖壓模具設(shè)計與制造100頁得：其總長 L=h1+h2+t+h式中 h1凸模固定板厚度h2卸料板厚度t 材料厚度h 增長長度，一般取1020 。L凸模長度所以有 L=(14+20+2+14)mm=50mm5.2凸模 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖凸模采用臺階式，模具結(jié)構(gòu)如圖五所示。 圖四（凸模）5.3凹模查沖壓模具設(shè)計與制造表2.5.9得凹模厚度H=kb為0

12、.350.50， 取0.4則 凹模厚度 H=500.4mm=20mm 凹模壁厚 C=(1.52)H=1.520=30 所以凹模的總長度為 L=50+230mm=110mm 凹模的總寬度為 B=35+230mm=95mm5.4標準模架的選用標準模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，模具采用滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架，根椐以上計算結(jié)果，查模具設(shè)計與制造實訓(xùn)模架規(guī)格為 上模座 125mm100mm35mm，下模座 125mm100mm45mm，導(dǎo)柱 22mm130mm導(dǎo)套 2285mm33mm5.5卸料橡膠的設(shè)計模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，查沖壓模具設(shè)計與制造121頁得：（1）確定橡膠的自由高度由以

13、上兩個公式，取。 （2）確定橡膠的橫截面積如果使用4個橡膠，則每個橡膠所產(chǎn)生的壓力Fxy=F查沖壓模具設(shè)計與制造122頁圖2.9.35橡膠特性曲線得：圓筒形橡膠在預(yù)壓量為10%15%時的單位壓力為0.6MPa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸由沖壓模具設(shè)計與制造表2.9.12得D=65 F所需工作壓力 P 壓縮10%35%時的壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)d取6。則 65（4）校核橡膠的自由高度橡膠墊的高徑比在0.51.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.8540 mm =34mm。 6其它零部件設(shè)計模座材料選用Q235結(jié)構(gòu)鋼，上下表面平行度公差為4級，模座的上、下表面粗糙度Ra值為3.21

14、.6m。導(dǎo)柱導(dǎo)套選用20鋼制造。固定板材料選用Q235，厚度為凹模板的0.60.8倍。這里取0.7倍則固定板的厚為200.7mm=14mm平面尺寸與凹模相同。卸料板材料選用Q235，厚度為20mm，平面尺寸與凹模相同。墊板材料選用Q235,厚度為5mm，外形尺寸與凹想同。由沖壓模具設(shè)計與制造表2.9.14得螺釘選用M6、銷釘選用M8 配合要求序號配合零件名稱配合要求配合方式1導(dǎo)柱或?qū)着c模座H7/r6過盈配合2導(dǎo)柱與導(dǎo)套H7/h6間隙配合3凸緣式模柄與上模座H7/h6間隙配合4模柄與壓力機滑塊模柄孔H11/d11間隙配合5凸?；虬寄Ｅc固定板H7/m6過渡配合6卸料板與凸凹模0.10.5mm（單邊）7固定擋料銷與凹模H7/m6過渡配合8推件塊與凸模H8/f8間隙配合9銷釘與固定板、模座H7/n6過盈配合10螺釘與螺桿孔0.10.5mm（單邊）參考文獻1.劉建超、張寶忠主編沖壓模具設(shè)計與制造 高等教育出版社2.朱光力主編 模具設(shè)計與制造實訓(xùn) 機械工程出版社3.顧園國、劉光清主編 公差配合與測量技術(shù) 北京理工大學出版社4呂思科、周憲珠主編 機械制圖（第二版） 北京理工大學出版社5.楊占堯主編 沖壓模具圖冊 高等教育出版社6.陳文鳳主