1、湖南鐵道職業技術學院畢 業 設 計題 目 小支架沖孔落料倒裝復合模模具設計 系 機電工程系 專 業 模具制造與設計 學生姓名 班級 指導教師 職稱(務) 完成日期 年 月 日 湖南鐵道職業技術學院畢 業 設 計 評 閱 書學生姓名 班 級 題 目 小支架沖孔落料倒裝復合模模具設計 指導教師 職稱(務) 1、指導教師評語： 簽名： 年 月 日2、答辯委員會綜合評語：經畢業設計(論文)答辯委員會綜合評定成績為： 答辯委員會主任(簽字)： 年 月 日畢 業 設 計 明 細 表計：封 面 張說明書(論文) 頁 表 格 張 插 圖 幅附 設 計 圖 張完成日期 年 月 日評 分 標 準考核項目及總分具體

2、內容分值評分標準得分差中良優設計過程35基本概念、基本理論及專業知識的掌握情況52345在提出、分析和解決問題方面的獨立工作能力的表現1046810查閱參考資料、使用工具書的能力1046810工作態度及遵守紀律情況1046810設計結果40規定任務的完成情況1046810在主要設計原則、貫徹方針政策、方案比較及各項論據方面有無錯誤1046810圖紙、數據表格、說明書質量15691215在設計理論、方法、思想方面有無獨到之處或創新52345答辯情況25對設計的闡述1046810回答基本理論和方法52345回答有關設計問題1046810班級學號姓名總得分指導教師簽名考核小組專家簽名 目 錄一、 沖

3、壓件的工藝分析二、 確定工藝方案三、 沖裁工藝計算四、 模具各零部件的設計五、 模具總體設計六、 模架的選取七、 模具的有關的校核八、 模具工作零件制造的工 藝過程卡 九、 參考文獻十、 設計總結小支架沖孔落料倒裝復合模設計一·沖裁件的工藝分析該零件為支架1沖裁件的材料是Q235是碳素結構鋼具有良好的沖壓性能，適合沖裁。2零件的結構簡單，在沖孔的基礎上加了彎曲。3尺寸精度；零件圖上的所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，零件展開后形狀簡單、對稱，是由圓、圓弧和直線組成的。由沖壓設計資料中可查出，沖裁件內外形所能達到的經濟精度為IT12IT10，而零件圖中的尺寸未標注公差，即該零件的精度等

4、級為IT14級，查沖壓工藝與模具設計附錄5得各尺寸公差為：零件外形: 零件內形：可知該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標注、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，沖裁工藝性良好。二·確定工藝該零件包括落料、沖孔、彎曲三個基本工序，可以采用以下三種工藝方案：方案一 先落料，再沖孔，然后彎曲采用單工序模具生產。方案二 落料，沖孔復合沖壓，然后彎曲，由二套模具完成。方案三 先采用沖孔落料級進模，然后彎曲二套模具完成。方案四 采用多工位級進模，沖裁和彎曲在一套模具上完成。方案一不好原因工序分散，需用模具、壓力機和操作人員較多，勞動生產率低。方案二落料沖孔在一道工序內完成，內

5、、外形的位置尺寸精度高，工件的平整性好；方案三由于是先沖孔后落料，內、外形的位置尺寸精度不如方案二高，工件易彎曲，平整性不如方案二好，但操作安全、方便。方案四制造成本太高，不劃算。方案二和方案三與方案一相比，工序集中，勞動生產率高。由以上可知選方案二。單工序模特點：（1）沖裁精度低（2）沖壓生產率低，壓力機一次行程只能完成一個工序（3）實現操作機械化、自動化的可能性較易，尤其適合多工位壓力機上實現自動化（4）生產通用性好，適合中小批生產（5）結構簡單、制造周期短、價格低復合模特點：(1) 沖壓精度較高(2)沖壓生產率較高，壓力機一次行程可以完成兩個以上工序(3)實現機械化、自動化的可能性難，制

6、品和廢物料排除較復雜，可實現部分機械化(4)生產通用性差，適合于大批量生產(5)模具結構復雜和價格較高級進模的特點：（1）沖壓精度一般（2）沖壓生產率高，壓力機在一次行程里能完成多個工序（3）實現機械化、自動化容易，尤其適合單機上的自動化（4）生產通用性差，僅適合于中小型零件的大批量生產（5）價格低于復合模通過以上的特點的比較，再結合現實的條件。該工件最適合用復合模生產.復合模又分倒裝和正裝復合模。下表（一）為復合模正裝和倒裝優缺點序號正裝倒裝1對于薄沖件能達到平整要求不能達到平整要求2操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出。操作方便，能裝自動撥料裝置，既能提高生產效率，又能保證安全。孔的廢料

7、通過凸凹模的孔往下漏掉。3廢料不會在凸凹模孔內積聚，每次由打棒打出，可減少孔內廢料的漲力，有利于凸凹模減少最小壁厚。廢料在凸凹模孔內積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度。4裝凹模的面積較大，有利于復雜沖件用拼塊結構。如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板。 (表一) 該零件材料為Q235A，板厚為0.5mm，不屬軟、薄材料，且倒裝復合模的廢料可直接從壓力機臺面漏下，沖裁件由推件裝置從上模推下，比較容易取出，操作安全方便，生產效率高，故采用倒裝復合模，并采用后側導柱導套導向，彈性卸料。三·沖裁工藝計算1毛坯的展開尺寸 展開尺寸按下圖2分段計算，毛坯展開長度式中 按計算，其

8、中圓的半徑是9.5和3 材料厚度t=0.5mm。中性層位置系數x按。當r=9.5mm時取x=0.5mm.當r=3時候，考慮到3不是圓的內半徑，所以減掉板厚的r=2.5的x=0.44 由公式 式中-各段彎曲區中心角 代人公式得， 所以 =48+30.615+5.5+4.27+19 =107.4 圖二 分段圖2確定排樣方案和計算材料利用率排樣是指沖件在條料、帶料或板料上的布置的方法。按沖裁工藝方法和搭邊的選用，排樣方法可有有廢料排樣和少廢料排樣、無廢料排樣三種方式。常用的排樣方式有直排、斜排、對排。確定排樣方案，根據零件形狀選用合理的排樣方案，以提高材料利用率。該零件采用沖孔、落料復合沖壓。毛坯的

9、形狀為矩形，為便于送料，采用單排排樣方案。見圖3 圖三 排樣圖查沖壓工藝與模具設計表2.6的 a=2.2mm a1=2.5mm計算材料利用率 條料寬度：送料步距：A=20+2.5=22.5（mm）一個步距內零件的實際面積：一個步距內所需的毛坯面積：S0=A×B=22.5×104.918=2360.67（mm2）一個步距的材料利用率為： 3 沖壓力和選擇沖壓設備 1）：沖裁力的計算：查冷沖壓模具設計指導王芳 主編公式2-4得： L沖裁件的周長（  mm）材料的厚度（mm）材料抗拉強度（Mpa）查表得=310380MPa，取=380 MPa k常取1.3落料

10、力 F1=kL1t=1.3×(87.4×2+2×10) ×0.5×380=1.3×237.6×0.5×380=58687.2(N)=58.69(KN)沖孔力 F2=KL2t=1.3×2(×8) ×0.5×380 =1.3×2×8×380=24818.56(N)=24.82(KN) 查表得 K卸=0.055 K推=0.065卸料力 F卸= K卸×F1=0.055×58687.2=3227.8(N) =3.23(KN)推件力 F推

11、=n×K推×F2n為梗塞在凸凹模內的沖件數，取凸凹模刃口高度h=6mm，則n=2×（h/t）=2×6/2=6（2為沖孔的數目） F推=n×K推×F2=6×0.065×24818.56=9679.2 (N)=9.68(KN)總沖裁力 F= F1+ F2+ F卸+ F推=58687.2+24818.56+3227.8+9679.2=96413(N)=96.4(KN)根據所計算沖裁力，初選壓力機型號為J23-10，其公稱壓力為100KN。但考慮到工廠一般是大的壓力機，畢竟這樣小的壓力機適用范圍太窄。所以選 J23-25

12、其公稱壓力為250KN. 也滿足該沖裁件所需沖裁力的要求。J23-25的參數如小下表二公稱壓力（KN）250 (t)25滑塊行程（mm）65滑塊行程次數（次min）105最大的閉合高度（mm）270閉合高度調節量（mm）220連桿調節長度（mm）55滑塊中心線至床身距離（mm）200床身兩立柱間距離（mm）270工作臺尺寸（mm）前后370左右560墊板尺寸（mm）厚度50孔徑200模柄孔尺寸（mm）直徑40深度60最大的傾斜角度（）30電動機功率（kw）2.20外形尺寸（mm）前后1335左右1112高度2120機床重量（kg）1780表二 壓力機參數4壓力中心的確定按比例畫出零件形狀，選定

13、坐標系xoy，。該零件為對稱圖形，可知壓力中心為下圖四的O點。 為方便模具制造，取零件幾何中心坐標=0 y=0為模具制造中心 . 如下圖四 所示圖四 壓力中心四·模具主要零部件的結構與尺寸設計（1）凹模厚度：根據查冷沖壓模具設計指導王芳主編 查表2-24的K=0.15b=107.4 故b=16mm 實取30mm( 2 ) 凹模的壁厚（.）162432(mm) 實取30mm凹模邊長: L =b+2c=107.4+230=167.4 由于書上沒有接近170左右的凹模周界,所以實取200mm凹模寬度：B=20+2×30=80，實取B=160mm所以凹模的外形尺寸：長寬厚為200m

14、m160mm×30mm則凸模固定板的厚度： 取30（3）墊板的采用與否，若采用則厚度為：以承壓面較小的凸模進行計算，沖矩形孔的凸模承壓面積的尺寸如圖-05所示。查冷沖壓模具設計指導按式2-10，其承壓力 查表2-39得軟鋼的為2040Mpa,故，則此模具可以不采用墊板，如果采用則可取用10mm的墊板。因其受沖擊力較小，則選用45鋼就可以滿足其使用要求。（4）卸料橡皮的自由高度：根據工件材料的厚度為0.5mm，沖裁時凸模進入凹模深度取1mm，考慮模具維修時刃磨量為（410）mm，再考慮開啟時卸料板高出凸模1mm。則總的自由高度h=。可取10mm。可模具在組裝時橡皮的預壓量為：H預壓力

15、=10%15%H自由=0.6mm，則取1mm。則由此可算出模具中安裝的橡皮的空間高度尺寸為7mm。取橡皮高度為15.4>>計算凸凹模的工作部分尺寸：沖孔凸模：查冷沖壓模具設計與指導王芳 主編 由表2-8查得： （mm） (mm) 查沖裁工藝與模具設計李名望 賈崇田主編。按表2-16查得凸模和凹模的制造公差：沖孔部分： 落料部分： 則凸、凹模不能滿足分別加工的條件，改用單配加工。 此工件的結構雖然簡單，但是屬于薄板沖裁件，其模具常采用單配加工制造。沖裁件的尺寸分類如圖五 圖五 沖裁件的尺寸分類 中心距mm查冷沖壓模具設計指導王芳 主編，由查表2-8得： 查沖裁工藝與設計指導李名望 賈

16、崇田主編 由表2-15查得：此工件的所有尺寸的磨損系數X=1，則按沖裁的凹模的基本尺寸計算。采用單配加工法加工模具的工作零件。落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。即以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。（1）落料凹模的基本尺寸計算如下：其尺寸標注如圖六所示： 圖六 凹模尺寸標注方式 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是106.63mm .19.48mm .9.64mm 但不必標注公差，只標明間隙與落料凹模配制 （1） 沖孔凸模的計算 沖孔凹模的尺寸：尺寸按相應凸模尺寸配作，保證雙面間隙在0.250.36mm之間。沖裁

17、件主要零部件的結構設計1） 凸凹模的設計凸凹模一般分成兩部分，一部分為用作沖裁的刃口部分；一部分用作連接的固定部分。凸模工作部分的截面形狀與相對應的凹模型孔一致。刃口尺寸如上面計算，也可按凹模實際尺寸配制。2） 凸凹模的結構形式按工作部分與固定部分是否相同，可分為二種：為直通式，為階梯式。直通式；其工作部分與固定部分的形狀完全相同，此類凸模可用線切割或成形銑、磨加工，其沖裁工作部分（全長的1/3左右）淬火，（固定部分不淬火，也可以整體淬火后，再將固定部分局部退火）而反鉚。凸模加工長度要比設計長度要長1mm左右。只要凸模強度、剛度好，一般采用此方法。階梯式：一般用作凸模截面比較小，強度不好的模具

18、 可此沖裁件為面積大，厚度薄。又因為沖裁件的形狀雖然對稱，但因為考慮到凸模的加工工藝，則一般設計為直通式，從而有利于凸模的加工，減少制造費用，由于該沖裁件為薄板沖裁，且厚度小于2mm，則選用GrWMn材料做為此零件的加工毛料，就能得到沖裁件精度要求。凸凹模尺寸：凸凹模長度：L= h1+h2+H=30+15+20=65 (mm).其中：h1凸凹模固定板厚h2橡皮厚度H卸料板厚度（包括凸模進入凹模深度等）其圖如下圖七所示： 圖七 直通式凸凹模凸凹模的固定方法：凸凹模固定到固定板中的配合或間隙；對不要求常拆換的凸凹模用N7/m6或M7/m6（雙邊0.02mm過盈），需要經常更換的凸凹模一般用H7/h

19、6(雙邊間隙為0.01mm)，此種凸凹模用固定板固定以偏模具結構變得簡單，制造工藝和經濟效益太太的減少和方便。其固定方法如下圖八所示： 圖八 凸凹模的固定方法1） 凸凹模的固定板的設計：凸凹模固定板是用于固定凸凹模，固定板的外形尺寸一般與凸凹模的大小相同。凸凹模的型孔與凸凹模固定部分的形狀相適應。凸凹模在凸凹模固定板內的固定方法通常是將凸凹模壓入固定板，直通式用N7/h6、P7/H6；臺階式的配合用H7/m6,大型的不用固定板，而直接用螺釘、銷釘固定在模座上。還有的直接用粘結固定，以減少配合加工面，簡化孔的加工。而此套模具的凸凹模是用固定板固定。其固定板的厚度為H=（0.60.8）H凹=30m

20、m。材料為45鋼，其固定板如下圖九所示 圖九 凸凹模固定板2） 沖孔凸模的設計：按工作部分與固定部分是否相同分為兩種：直通式：其工作部分與固定部分的形狀和尺寸完全相同，此類凸模可用線切割或成形銑、磨加工；其沖裁工作部分（全長的1/3左右）淬火，固定部分不淬火（也可以整體淬火后，將固定部分局部退火）而反鉚；凸模加工長度比設計長度要長1mm左右。只要凸模強度、剛度好，一般采用此方法。臺階式：一般用作凸模截面較小、強度不好的凸模，若工作部分為圓形，其固定部分也為圓形，只是由刃口到固定端、的直徑逐漸加大，圓形階梯式凸模常用車、磨加工。若刃口為非圓形，固定端多用方、矩形，常用仿形銑或數控加工之后，再用成

21、形磨削加工。若工作部分為非圓形，固定部分為圓形，則要加上止轉銷。此套模具雖然可以用臺階式和直通式的凸模，采用直通式的可以簡化模具的加工制造工藝，可是此工件的沖孔形狀為圓形，采用臺階式的凸模最為適合，沖頭長度：L=h1+h2=20+30=50(mm)其中：h1凸模固定板厚h2凹模板厚如圖十所示 圖十 凸模3） 沖孔凸模的固定方法：此沖孔凸模用墊板和壓板直接固定就可以，不但可以簡化其模具結構，還可以減少模具加工工藝，節約模具材料，其固定板的厚度為：H=（0.60.8）H凹=30mm,其固定結構如圖-10所示相同6)沖孔凸模固定板的設計：凸模固定板用于固定凸模，固定板的外形尺寸一般與凹模大小相同。固

22、定凸模用的型孔與凸模固定部分的形狀相適應，型孔位置與凹模型孔位置協調一致。凸模在凸模固定板內的固定方法通常是將凸模壓入固定板，臺階式凸模的壓入配合用H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h64） 凹模的設計：先確定凹模的洞口形式，由于考慮到加工的難易程度，選用直壁式凹模洞口直壁式有三種形式如下圖十一 a臺階式 b倒錐式 c直通式如下圖 圖十一 洞口形式直壁式的特點結構其孔壁垂直于頂面，在修磨刃口時凹型孔的尺寸不會改變。故沖裁精度較高，刃口強度也較好。直壁式刃口沖裁時磨損大，洞口磨損后會形成倒錐形，因此每次修磨的刃磨量大，總壽命低。沖裁時，工件易在孔內積聚，嚴重時會使凹模裂。臺階式：適用于沖

23、件形狀簡單、材料較薄的復合模。倒錐式：適用于精密沖裁模。綜合以上可知，選臺階式為凹模洞口的形式。5） 直通式：適用于沖件或廢料逆向推出的沖裁模。凹模的主要要求：1、零件圖上應標注完整，各型孔尺寸及螺釘定位、銷釘的尺寸及公差。2、模的頂面和型孔的工作孔壁應光滑，表面粗糙度小，這樣可以提高工件的精度和延長模具的壽命，一般取Ra=0.80.4,最差的不能大于1.6，底面和銷孔Ra=1.6其余的Ra=6.33、凹模具有鋒利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖裁力。因此凹模應有高的硬度的適當的韌性。形狀簡單的選用T8A、T10A等制造。形狀復雜的、淬火變形大的，特別是用線切割方法加工型孔的凹模應

24、選用合金工具，如Gr12MoV、Gr12等，凹模應進行熱處理，硬度應達到HRC4060。根據此沖裁件，它是屬于薄板沖裁，沖裁時受的沖擊力不大，所以選用GrWMn來制造凹模最為合適。4、應保證底面與頂面的平行度，型孔軸線與頂面的垂直度，這些雖可不標注，但是在制造時應必須保證。此沖裁件的凹模底面與頂面的垂直度和平行度都為0.02mm,其設計圖為圖十二所示 圖十二 凹模6） 凹模的固定方法：此沖裁件的凹模采用螺釘和銷釘固定就可以達到固定定位效果。因為此沖裁件為薄板沖裁，沖裁時沖裁力不怎么的大，只要略加固定定位就可以了。根據沖裁件的結構和模具結構的需要，此模具采用4個螺釘和2個銷釘定位。其位置見圖-1

25、6所示7） 擋料銷的設計：擋料銷用于落料模、復合模、級進模中，控制送料步距，擋料銷一般安裝在順裝模具的凹模上和倒裝模具的卸料板上，利用被沖壓后條料上型孔套在擋料銷上控制步距。如下圖十三 圖十三 擋料銷擋料銷可分為：1）固定擋料銷 2）回拉式擋料銷 3）彈頂擋料銷 4）始用擋料銷固定擋料銷：固定擋料銷就是常用的固定擋料銷，這種擋料銷形狀簡單，容易制造。其中擋料銷的位置尺寸為L：L=D/2+a+M/2當與導正銷配合使用時：L=D/2+a+M/2+0.1L為擋料銷中心到型孔中心的距離（mm）,D為擋料銷直徑（mm），a為凹模落料前后搭邊(mm)，M為凹模落料型孔寬度（mm）,如圖十四所示 圖十四 擋

26、料銷工作示意圖彈頂擋料銷：一般用于倒裝或常用的倒裝復合模中，安裝在彈壓導板上，避免在反裝落料凹模上開讓位孔而影響強度，有時也用在條料調頭送進的落料模中，安裝在凹模面上，使其在一頭送料步距，另一頭送料時被壓進凹模而不會干涉。根據此模具設計和沖裁件的形狀結構，采用彈頂擋料銷，會使模具結構變得復雜些，固采用復雜些，固采用固定擋料銷，有利于簡化模具的結構形狀，便于凹模的加工，從而使模具的加工工藝變為簡化。8） 卸料裝置的設計：將沖裁以后卡在凸模和凸凹模上的料卸下來的裝置就稱為卸料裝置。將卡在凹模里的料推出或頂出的裝置稱為頂料裝置。常有的：卸料裝置：1） 固定卸料板：一般有幾種常用的形式，有時將卸料板和

27、彈導料板別為一個整體，有時單獨分開。固定卸料板剛性好、卸料力大、工作可靠，制造簡單。2） 彈壓卸料板：用于卸料螺釘吊裝在墊板上，沖壓時卸料板隨凸凹模一起向下運動，卸料板先壓緊條料，再逐漸減小固定板與卸料板之間的距離，這樣，不但可以起到壓緊、壓平原料，從而有利于沖裁件的平整度的調整。如圖十五 圖十五 彈壓卸料板凸凹模與卸料板之間的雙面間隙為0.1mm0.2mm或按H9/h8、H8/g8配制。卸料板比凸凹模臺面稍高0.5了保護凸凹模和保證卸料，凸凹模一般縮在卸料板內0.5mm。由于該沖裁件是薄板沖裁，則沖裁時容易變形，則使用彈壓卸料板，使其平整度提高，從而達到沖裁質量。其厚度為：H1=（0.81）

28、H凹=24，由于 該沖裁件較薄，且卸料力小。則取15mm即可，因為該沖裁件的厚度很薄。 9） 頂料裝置的設計：將卡在凸凹模或凹模里的料推出或頂出的裝置稱為推料或頂料裝置。在設計推料裝置時要注意以下面的問題：1） 頂板的形狀與凹模型孔一樣，與凹模型孔的配合成H8/h7或H7/h6配合。頂板內孔與凸模成F8/h8或G8/h7配合。2） 頂板高出凹模0.20.5mm，保護凹模并保證卸料。3） 沖裁用的頂板活動范圍為5mm左右，頂板的厚度不小于8mm。4） 頂桿的數量一般為24根，頂桿位置分布均勻，使之受力均勻。5） 上模的打板形狀應與工件相似，打料的布局也應該均衡。其見圖十六 圖十六 頂板圖五

29、83;模具總體設計有上敘述的各步計算所得到的及確定的工藝方案，便可以對模具進行總體設計并畫出模具草圖見圖十七圖十七 模具草圖模柄的選取：中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上的，對大型的模具則可用螺釘、壓板直接將模座固定在滑塊上。模柄有五種形式：1）整體式 2）壓入式 3）旋入式 4）浮動式 5）帶凸緣式 11)模架的選取：1 是由上模座、下模座、模柄及導向裝置（常用的是導柱、導套）組成。模架是整套模具的骨架，模具的全部零件都固定在上面，模架將承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連。2模架的基本要求： （1）應有足夠的強度和剛度和韌性。（2）應有足夠的精度 （3）上、

30、下模之間的導向應精確。3模架的形式：一般有1）后側導柱模架 2）中間導柱模架 3）對角導柱模架 5）四導柱模架。后側導柱模架：送料方便，可以縱向、橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導柱、導套會單邊磨損。它不能與浮動模柄配套使用。中間導柱模架：左右分布對稱，受力均衡，所以導柱、導套磨損均勻。但是只能從正前方送料。由于該沖裁件較薄，且沖裁時容易變形，由于考慮到其平整度要求，則優先選用中間導柱模架。 凹模周界L250 B160 閉合高度最小210 最大255上模座GB/T2855.9 200×160×45下模座GB/T2855.10 200×160×55 導柱GB/T2861.1 28×200 32×200導套28×110×43 32×110×43六·模具的有關的校核：設備的校核：落料沖孔正裝復合模所選的設備為J23-25各參數的校核裝模高度的校核：由于模具的閉合高度為235mm，動機的最大裝模高度為Hmax=255mm,zu最小裝模高度Hmin