機械專業綜合課程設計說明書倒裝復合模學院（系）：機電工程專業：機械設計制造及其自動化目錄1沖壓件的工藝性分析與方案確定 11.1沖壓件工藝性分析 11.2確定工藝方案及模具結構形式 12模具的設計計算 22.1排樣計算條料寬度及確定步距 22.2計算總沖壓力 32.2.1沖壓力的計算 32.2.2卸料力、推件力的計算 42.2.3總沖壓力的計算 42.2.3壓力中心的確定 43刃口尺寸計算 53.1沖裁間隙的確定 54主要零部件設計 74.1凹模設計 74.2凸模設計 84.3凸凹模設計 94.4初選壓力機 104.5上下模座的選用 114.6凹凸模固定板的選用 114.7模柄的選用 114.8定位零件的選用 124.9連接及固定零件的選用 124.10凸模固定板的設計 124.11墊板的設計 134.11卸料板的設計 134.12彈簧的選用 134.13推件裝置的選用 135設計并繪制總圖 146參考文獻 16PAGE2–PAGE3–1沖壓件的工藝性分析與方案確定1.1沖壓件工藝性分析圖1零件圖材料08F鋼；生產批量：大批量；材料厚度3mm；毛坯精度IT14級。零件分析：材料08F鋼；生產批量：大批量；材料厚度3mm；毛坯精度IT14級。（2）材料分析：該沖裁件的材料08F鋼，為優質碳素鋼，具有良好的塑性工性，適合制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈、用具等。（3）零件圖上所有尺寸都注有公差。結論：可以沖裁。1.2確定工藝方案及模具結構形式（1）沖壓工藝方案的組合完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工藝方案可用復合模生產，沖孔落料復合沖壓。用復合模生產，只需一副模具，制件精度和生產效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁結構的選取按照復合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復合模和倒裝式復合模兩種。該零件選用倒裝復合模：結構：凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模；優點：結構較簡單；缺點：不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件。2模具的設計計算2.1排樣計算條料寬度及確定步距首先查有關表確定搭邊值。搭邊就是排樣時沖裁件之間以及與沖裁件與條料側邊之間留下的工藝余料。搭邊的作用是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格的零件。查表得兩制件之間的搭邊值a1=2.2，側搭邊值a=2.5.連續模進料步距為：20+20+2.2=42.2mmB=(D+2a)B=(40+2×2.5)=45mmB條料寬度D工件寬度畫出排樣圖，如圖2圖2排樣圖2.2計算總沖壓力2.2.1沖壓力的計算由于沖模采用彈性卸料裝置和下出料方式，故總的沖壓力為：式中：K-系數查表取K=1.3；L-沖孔周長，t-材料厚度,t=3mm；-材料抗剪強度08F鋼，取=300MPa。沖裁力計算：=1.3×125.6×3×300=146952N=1.3×56.52×3×300=66128.4N總沖裁力的計算：=146952+66128.4=213080.4N2.2.2卸料力、推件力的計算Fx=KxF查表得Kx=0.04Fx=0.04×146952=5878.08Nn=2Ft=2×0.045×146952=13225.68N2.2.3總沖壓力的計算Fz=213080.4+5878.08+13225.68=232184.16N2.2.3壓力中心的確定為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否者，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：（1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（3）形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。分析該制件可知：模具壓力中心為幾何對稱中心3刃口尺寸計算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。3.1沖裁間隙的確定沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數，其定義為沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸。設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高。間隙大小主要對模具磨損及脹裂產生影響,間隙增大可以使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減小。但當間隙繼續增大時，卸料力增加，又影響模具壽命。一般間隙為（10%～15%）t時的磨損最小，模具壽命較高。查表得：最小雙面間隙Zmin=0.210mm，最大雙面間隙Zmax=0.270mm。Zmax-Zmin=0.270-0.210=0.060mm落料：沖孔：式中：DA——落料凹模尺寸DT——落料凸模尺寸dT——沖孔凸模尺寸dA——沖孔凹模尺寸Dmin——沖孔件孔的最小極限尺寸Dmax——落料件的最大極限尺寸落料：查表得δT=0.020mmδA=0.030mmX=0.5=39.69+0.0300mm=39.480_0.020mm校核：0.020+0.030=0.050≤0.060滿足間隙公差條件沖孔：查表得δT=0.020mmδA=0.020mmX=0.5=18.2150_0.020mmdA=18.215+0.210=18.4250+0.020mm校核：0.020+0.020=0.040≤0.060滿足間隙公差條件4主要零部件設計雖然各類沖裁模的結構形式和復雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據它們在模具中的功用和特點，可以分為工藝零件和結構零件兩類。設計主要零部件時，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進定距和導料銷送進定位，無側壓裝置。下面就分別介紹各個零部件的設計方法,和制造工藝。4.1凹模設計（1）凹模外形的確定凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。（2）凹模刃口結構形式的選擇在實際應用中，沖裁凹模工作部分的結構隨沖裁件的厚度、沖件精度、沖床噸位等因素的不同而有所變化。沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時主要根據沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結構來確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類型刃口強度高，修磨后刃口尺寸不變。凹模精度與材料的確定凹模厚（高）HH=KS垂直于送料方向的凹模寬度BB=S+（2.5~4.0）H送料方向的凹模長度LL=S1+2S2S垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離S1送料方向的凹模刃壁間最大距離S2送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離K系數查表得S2=30mmK=0.5H=KS=0.5×40=20mmB=40+20×4=120mmL=20+2×30=80mm所以凹模的尺寸為L×B×H=80×120×20。查表得凹模的尺寸為160×125×28。4.2凸模設計（1）凸模結構的確定凸模結構通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復雜，所以將落料模設計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6（2）凸模材料的確定該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應選Cr12MoV，熱處理58～62HRC。（3）凸模精度的確定根據凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT14級，表面粗糙度為Ra1.6um，同軸度為0.02。（4）凸模高度的確定如圖3：凸模凸模高度為：式中:-凸模固定板厚度，可得：=16mm；-凹模厚度，可得：=28mm；1～2-附加長度=16+28+2=46mm4.3凸凹模設計（1）凸凹模外形的確定凸凹模的外形由本套模具所設計的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量，一般根據被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內孔尺寸與沖孔凸模配合確定。（2）凸凹模材料的選取由于沖模為復合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用Cr12MoV鋼。（3）凸凹模精度的確定零件精度：由于該零件為工作零件，起主要成型的作用，對精度要求較高，外形精度公差為IT14。（4）凸凹模壁厚的確定凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經驗數據確定，查表得最小壁厚取11mm。（5）凸凹模洞口類型的選取。本設計采用的是倒裝式復合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設計凸凹模洞口類型，排出積存廢料。本設計選用直通型洞口如圖4：（6）凸凹模尺寸的設計如圖5：凸凹模4.4初選壓力機表1：型號J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公稱壓力/KN100160250350400滑塊行程/mm455565100100最大閉合高度/mm180220270290330閉合高度調節/mm3545556065滑塊中心線至床身距離/mm130160200200250滑塊底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作臺板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直徑3040404050深度3560606070根據以上計算數值，查下表得初選壓力機為J23-25型壓力機。4.5上下模座的選用本模具采用后側導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向。上下模座的選取后側導柱上模座選用GB/T2855.1-2008后側導柱下模座選用GB/T2855.2-2008表2：導柱GB/T2861.1導套GB/T2861.34.6凹凸模固定板的選用一般為凹模厚度的0.6~0.8倍。

所以L×B×H=160×125×18表3：4.7模柄的選用沖模凸緣模柄GB/T7646.3-2008B型4.8定位零件的選用設計擋料銷時，應注意以下幾點：（1）工件外形簡單時，應以外形定位，外形復雜時以內孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，確保操作安全。（3）若工件需要經過幾道工序完成時，各套沖模應盡可能利用工件上同一位基準，避免累積誤差。檔料銷：GB/T7649.10-2008導料銷：GB/T7649.10-20084.9連接及固定零件的選用（1）螺釘與銷釘的選用根據上模座、墊板、凸模固定板和凹模采用4個M12×70mm的螺釘固定，凸凹模固定板和下模座采用4個M10×40mm的螺釘固定，模柄與上模座采用4個M10×60mm的螺釘固定，螺釘分布對稱，使緊固零件受力均勻。GB/T119.14個M10×40mmGB/T119.14個M10×60mm銷釘起定位作用。銷釘采用兩個，多用圓柱銷（GB/T119-2000）與零件上的銷孔采用過渡配合，上模座、凸模固定板、墊板和凹模采用φ10×85mm的定位銷釘。GB/T119-20004.10凸模固定板的設計凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。所以L×B×H=160×125×16mm4.11墊板的設計它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，需在凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺