卡口板沖壓模具設(shè)計(jì)（模具畢業(yè)設(shè)計(jì)）

1、目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)1二、工藝分析1三、沖裁工藝方案的確定11、方案的種類12、方案的比較13、方案的確定2四、模具結(jié)構(gòu)形式的確定2五、工藝尺寸計(jì)算21、排樣設(shè)計(jì)22、沖裁力的計(jì)算33、壓力機(jī)公稱壓力的確定34、沖裁壓力中心的確定35、刃口尺寸的計(jì)算5六、模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61、模具類型的選擇62、卸料，出件方式的選擇63、導(dǎo)柱，導(dǎo)套位置的確定6七、主要模具零件的設(shè)計(jì)61、工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62、模架及其他零件的選擇8八、模具總裝圖9九、沖壓設(shè)備的選取9十、模具零件加工工藝10十一、模具的裝配111、下模的裝配112、上模的裝配113、檢驗(yàn)、試沖11十二、設(shè)計(jì)總結(jié)11參考文獻(xiàn)12卡口板單工序落料模設(shè)

2、計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)零件名稱：卡口板生產(chǎn)批量：大批量 材料：20鋼L1=940.12 L2 =130 H =39 B=16 R =18 t=0.8注：未注尺寸公差按IT14二、工藝分析 此工件材料20鋼為普通碳素鋼,s=245MPa ,b=410 MPa ,s/b=0.59,沖壓性能良好。零件形狀比較規(guī)則簡單，外形尺寸只有130mm39mm0.8mm,比較小，工件兩端懸臂寬10mm1.5t (t為板厚0.8mm)，符合沖裁加工要求。零件除L1=940.12精度為IT11，其余未注公差按IT14計(jì)算,精度尺寸比較低，普通沖裁完全能夠滿足要求。根據(jù)以上分析，該零件工藝性良好，適合沖裁加工。三、沖裁工藝方

3、案的確定1、方案的種類 該零件結(jié)構(gòu)簡單，其中的凹槽可以單獨(dú)加工，也可以直接整體落料，所以有以下三種工藝方案。方案一：先沖凹槽，后落料。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案二：沖凹槽和外形落料同時(shí)進(jìn)行。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：直接整個(gè)零件一次落料成型。采用單工序落料模生產(chǎn)。2、方案的比較 各方案的特點(diǎn)比較如下：方案一：級(jí)進(jìn)模是一種多工位，高效率的加工方法。但是級(jí)進(jìn)模的外形輪廓尺寸比較大，制造復(fù)雜，加工難度比較大，裝配難度高，成本較高。級(jí)進(jìn)模強(qiáng)度較高，壽命較長，較難保證沖件內(nèi)外形的相對(duì)位置的一致性，一般適用于比較復(fù)雜的零件。方案二：復(fù)合模的沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性較好。沖件表面較為平整

4、，適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料，沖模的面積較小。復(fù)合模的成本偏高，制造周期長，適用比較復(fù)雜的沖件。方案三：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，只要一道工序落料，模具生產(chǎn)周期短，制造成本低，加工難度比較小，裝配簡單，工件尺寸不受限制，零件加工精度比較低。 3、方案的確定 對(duì)比以上三個(gè)方案，采用方案三的單工序模一次性落料，雖然單工序模的生產(chǎn)效率不高，精度不高，但是，采用有導(dǎo)柱導(dǎo)向的單工序落料?？梢蕴岣呱a(chǎn)效率，同樣可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。單工序落料模制造簡單，裝配容易，成本低，工件尺寸不受限制，加之工件的公差等級(jí)低，采用單工序落料來完成這個(gè)工件的生產(chǎn)是比較經(jīng)濟(jì)，合理的。四、模具結(jié)構(gòu)形式的確定為了模具加工的工

5、件精度更高，采用導(dǎo)柱導(dǎo)向單工序模。在保證強(qiáng)度力度的情況下，使結(jié)構(gòu)更簡單，采用橡膠彈性卸料裝置，工件直接順著沖裁方向落下。五、工藝尺寸計(jì)算1、排樣設(shè)計(jì)a 排樣方法的確定 根據(jù)工件的形狀，采用無廢料排樣的方法是不可能做得到的，只能采用有廢料和少廢料排樣?，F(xiàn)決定采用直排法，材料的利用率比較高。 b 確定搭邊值 查手冊，得搭邊值：工件間a=2mm 側(cè)面a=2mm c 確定條料步距 步距L=H+a=39+2=41 寬度B=L+2a=130+22=134mmd 條料利用率 經(jīng)計(jì)算工件的面積A3974mm ,得到條料利用率=100=397441134100=72.2e 畫出排樣圖 根據(jù)上述數(shù)據(jù)資料畫出排樣圖

6、如圖所示 排樣圖2、沖裁力的計(jì)算a 沖裁力F 查表取材料20鋼的抗拉強(qiáng)度b=410Mpa，經(jīng)計(jì)算得工件周長L=424.828mm,t為工件厚度0.8mm，由FLtb得F=424.8280.8410140KNb 卸料力F查表得卸料力系數(shù)K=0.05，由F=KF得F=0.05140=7KNd 推件力F查表得推件力系數(shù)K=0.055，n為沖裁時(shí)同時(shí)梗塞在凹模的工件數(shù)或廢料數(shù)。可知對(duì)于此模具n=1，由F=nKF得F=nKF=10.055140=7.7KNe 頂件力F 查表得頂件力系數(shù)K=0.06 ，由F= KF得F=0.06140=8.4KN3、壓力機(jī)公稱壓力的確定 本模具采用橡膠彈性卸料裝置和下出料

7、方式，所以總沖壓力F= F+F+F，得F=140+7+7.7=154.7KN根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查表，初步選用壓力機(jī)型號(hào)為J23-16。4、沖裁壓力中心的確定a 按比例畫出每一個(gè)凸模刃口輪廓的位置，并確定坐標(biāo)系，標(biāo)注各段壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)，如圖所示。b 畫出坐標(biāo)軸X,Yc 分別算出各段壓力中心點(diǎn)及各段壓力中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，并標(biāo)注如上圖所示。沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于各段直線段的中心，沖裁圓弧線段時(shí)，其壓力中的位置按公式y(tǒng)=(180Rsin)/=RS/b計(jì)算，如下圖。d 分別計(jì)算刃口長度沖裁壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù)如下表各段基本要素長度L/mm各基本要素壓力中心坐標(biāo)x/mmy/mmAL1=7800Bl2=2139

8、10.5CL3=25.14726.09DL4=215510.5EL5=10600FL6=216510.5GL7=28.358.4632.46HL8=94039IL9=28.3-58.4632.46JL10=21-6510.5KL11=10-600LL12=21-5510.5ML13=25.1-4726.09NL14=21-3910.5沖裁壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù)表e 根據(jù)力學(xué)原理，合力對(duì)于某軸之力矩等于各分力對(duì)同軸力矩之和，而沖裁力F與沖裁的周邊長度L成正比，由此可得壓力中心坐標(biāo)(x,y)。x=，y=代入數(shù)據(jù)得x=0 ，y=19.15綜合上述，沖裁件的壓力中心坐標(biāo)為（0，19.15）5、刃口尺寸的計(jì)算

9、a 加工方法的確定模具凸凹模加工方法有分開加工法和配作法，分開加工法適用于圓形或矩形規(guī)則簡單的工件。結(jié)合此工件的形狀特點(diǎn)，此模具制造適合采用配作法。因?yàn)槭锹淞夏?，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按要求配作。只是需要在配作時(shí)保證最小雙面間隙值Z=0.04mm，Z=0.056mm（查表所得）b 采用配作法，先判斷模具各個(gè)尺寸在模具磨損后的變化情況，分三種情況，分別統(tǒng)計(jì)如下。第一類尺寸（增大）：R=18mm H=39mm L=130mm 第二類尺寸（變?。築=16mm第三類尺寸（不變）：L=94mmc 根據(jù)IT14公差等級(jí)按入體原則標(biāo)注公差(L=

10、940.12mm除外)，查表確定沖裁件外形尺寸公差，工作刃口尺寸計(jì)算見表。尺寸分類尺寸轉(zhuǎn)換計(jì)算公式結(jié)果第一類尺寸R=1818A=（A-x）17.79H=393938.79L=130130129.79第二類尺寸B=1616B=（A+x）16.215第三類尺寸L=94940.12C=(C+) 940.03工作刃口尺寸計(jì)算表備注：查表,系數(shù)x的取值：工件厚度小于1mm，當(dāng)工件公差0.16mm時(shí)，x=1 當(dāng)0.36mm時(shí)，x=0.5，當(dāng)公差在在0.17 0.35 mm之間時(shí)，x=0.75。六、模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用單工序落料模沖壓，所以本套模具類型為單工序落料模。

11、2、卸料，出件方式的選擇根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，該模具采用彈性卸料方式，彈性卸料板還起到壓料作用，可以保證工件平整。工件直接順著沖裁方向從凹模落下。3、導(dǎo)柱，導(dǎo)套位置的確定 為了提高模具壽命和保證工件的精度、質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該模具采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)向模架。七、主要模具零件的設(shè)計(jì)1、工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a 落料凹模 凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)床一次成型，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)壓力中心數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。凹模厚度 H=kb,b為最大刃口尺寸130mm，k查表為0.2,所以 凹模厚度 H=1300.2=26mm凹模壁厚 C=（1.5 2）H=（2

12、8.2 37.6）mm取凹模厚度 H=40mm壁厚 C=35mm凹模寬度B=b+2C=130+235=200mm凹模長度L=H+2C=39+235=109mm(H為長度方向最大刃口尺寸)根據(jù)工件圖樣，保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長度L=200mm,寬度B=100mm,則凹模外形輪廓尺寸為200mm100mm40mm，凹模沖裁時(shí)，磨損厲害，需要采用Cr12MoV，熱處理到58 62HRC，可以得到較好的模具壽命。b 凸模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸應(yīng)保證凸模的安裝外，還要考慮螺釘銷釘孔的設(shè)置。厚度一般取凹模厚度的0.6 0.8倍，取0.7，則凸模固定板的厚度C=0.740=

13、28mm,因此凹模板規(guī)格為200mm100mm28mm，材料選用45鋼。c 卸料板 卸料板的周界尺寸與凹模周界尺寸相同，查表卸料板厚度取18mm，因?yàn)?00mm100mm18mm為標(biāo)準(zhǔn)件，可以減少加工，材料選用45鋼。e 橡膠卸料裝置采用橡膠，初步選定下面形狀的橡膠，選定高度H=25mm，寬度a=100mm橡膠預(yù)定壓縮量為25%，即壓縮了7mm,此時(shí)橡膠承受單位面積應(yīng)力p=1.05Mpa,則根據(jù)公式b=得橡膠的長度b=7000(0.11.0510)=67mm,由于采用100mm67mm25mm的橡膠在模具中無法安裝，改用200mm100mm25mm的橡膠，在凸模的位置和螺釘孔安裝位置挖空。挖去

14、凸模位置和螺釘孔后的橡膠截面積經(jīng)計(jì)算為16027mm,面積大于計(jì)算得到的橡膠面積6700 mm,所以此方法足夠可以保證橡膠的強(qiáng)度，可以使用。橡膠的最大壓縮量校核所選的橡膠必須滿足壓縮量的要求，即HH+H，H為橡膠的允許最大壓縮量。為保證橡膠不過早損壞，一般H=35% 45%H ，H為橡膠的自由高度，即25mm。H為橡膠的預(yù)壓縮量，H為橡膠的工作行程，包括卸料板的工作行程h和凸?？傂弈Ｓ嗔縣,即H= h+h。其中h=t+1,為材料厚度0.8mm, h取2mm，則H=（0.35 0.45）25=（8.75 11.25）mmH=0.8+1+2=3.8mmHH+ H=7+3.8=10.8 mm所以橡膠

15、的使用符合要求。f 凸模凸模的長度為凸模固定板的厚度，加上卸料板厚度以及橡膠安裝高度，凸模要預(yù)留修模量取2mm,凸模的刃口要比卸料板低1mm,所以，凸模的長度L=H+ H+H+ h-1，代入數(shù)據(jù)得，L=28+18+18+2-1=65mm凸模沖裁過程發(fā)生磨損，材料應(yīng)該要耐磨，受沖擊力大，材料心部要堅(jiān)韌，選用Cr12MoV,熱處理到58 62HRC。g 墊板墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所承受的單位壓力，防止模座局部壓陷。是否需要墊板，可按下式校核：=F/A ,式中為模板承受的壓應(yīng)力，F(xiàn)為沖裁力，A為凸模與上模板的接觸面積。為模板材料的許用應(yīng)力，對(duì)于模座材料HT250, =9

16、0 140Mpa,時(shí)，需要加墊板，反之不需要，墊板厚度一般采用4 8mm。對(duì)于此模具的校核=F/A=1400001755.95=83Mpa=90Mpa所以，此模具可不加墊板，為了保險(xiǎn)起見，加墊板，取H=8mm，材料選用45鋼，淬硬到43 48HRC。2、模架及其他零件的選擇 該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可以防止由于偏心矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，查表選擇模架如下導(dǎo)柱：分別為 25mm150mm 28mm150mm導(dǎo)套：分別為 25mm85mm38mm 28mm85mm38mm上模座厚度取 H=35mm，下模座厚度 H=40mm模具的閉合高度 H=H

17、+H+H+H+H+H+H-h 其中h為凸模沖裁時(shí)進(jìn)入凹模的深度和材料的厚度之和，取進(jìn)入凹模深度0.5mm,則h=1.3mm模具的閉合高度 H=35+40+8+28+18+18+40-1.3=185.7mm可見該模具的閉合高度小于所選的壓力機(jī)J23-16的最大裝模高度220mm,因此該壓力機(jī)可以滿足使用要求。根據(jù)模具尺寸結(jié)構(gòu)以及所選壓力機(jī)J23-16的模柄最大安裝尺寸（直徑深度）：40mm60mm，選模柄標(biāo)準(zhǔn)件為d=35mm D=38mm D=46mm H=95 h=35mm h=6mm b=3mm a=1mm d=6mm 模柄八、模具總裝圖通過以上設(shè)計(jì)，可以得到模具總裝配圖，模具上模部分主要由

18、上模座、墊板、凸模、凸模固定板、卸料板、橡膠組成。下模由凹模，下模座組成。出件方式采用下出料方式，直接順著沖裁放下落料，卸料采用橡膠加卸料板彈性卸料，并且起到壓料的作用，使工件的平整度得到保證。條料的送進(jìn)采用人工送料，設(shè)置固定擋料銷、導(dǎo)料銷進(jìn)行擋料和導(dǎo)料定位。九、沖壓設(shè)備的選取通過校核，選擇開式雙柱壓力機(jī)J23-16能夠滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm滑塊行程次數(shù)：120次/min 最大封閉高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm 滑塊中心線至床身距離：160mm立柱距離：220mm 工作臺(tái)尺寸（前后左右）:300mm450mm墊板尺寸（厚度）：40m

19、m 模柄尺寸（直徑深度）：40mm60mm十、模具零件加工工藝模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件，固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對(duì)簡單。工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1備料Cr12MoV 205mm105mm45mm2熱處理退火3銑銑6面互為直角，上下平面留余量0.5mm4鉗鉆螺釘孔，銷釘孔，劃線（線切割穿線孔）5線切割線切割加工工件輪廓達(dá)到尺寸要求6熱處理淬火，檢測使硬度達(dá)到58 62HRC7磨平面精磨上下平面達(dá)到尺寸要求8鉗鉗工精修刃口達(dá)到要求9檢驗(yàn)檢驗(yàn)零件是否達(dá)到圖紙要求凹模加工工藝過程工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1備料Cr12MoV 135mm45mm70mm2熱處理退火3

20、數(shù)控銑按圖紙要求直接加工到尺寸精度4熱處理調(diào)質(zhì)、淬火5檢驗(yàn)檢驗(yàn)表面硬度是否達(dá)到58 62HRC6鉗鉗工精修凸模刃口7檢驗(yàn)檢驗(yàn)零件是否達(dá)到圖紙要求凸模加工工藝過程工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1備料45鋼200mm100mm28mm(標(biāo)準(zhǔn)板)2線切割按圖紙要求線切割出刃口尺寸2數(shù)控銑按要求銑出與凸模凸臺(tái)配合的凹槽3鉗鉆銷釘孔、螺釘孔4檢驗(yàn)檢驗(yàn)零件是否達(dá)到圖紙要求 凸模固定板加工工藝過程十一、模具的裝配此模具為單工序落料模，以凹模為基準(zhǔn)，所以應(yīng)該先裝配凹模，也就是先裝下模，然后再裝上模，采用透光法控制凸模和凹模的間隙，然后按一定順序裝配其他零件，最后試沖。1、下模的裝配a 將凹模對(duì)正放置在下模座上，使二者中心線重合，畫出模座漏料孔的線，并加工漏料孔。b 按凹模上螺釘孔和銷釘孔的位置在下模座上配置螺釘孔和銷釘孔，裝入螺釘和銷釘。2、上模的裝配a 將凸模裝入凸模固定板內(nèi)