機械專業綜合課程設計說明書板材復合沖裁模設計學院（系）：機電工程學院專業：機械設計制造及其自動化目錄1沖裁任務書 12零件工藝分析 22.1沖壓材料 22.2工序性質 22.3結構形狀 32.4尺寸精度 33工藝方案的確定及制定 43.1工序比較 44模具結構的選擇 54.1模具形式 54.2送料方式 54.3卸料以及出件方式 54.4定位方式的選擇 54.5模架及導向零件的選擇 65工藝計算 65.1排樣設計 65.1.1無搭邊排樣形式 65.1.2無搭邊排樣形式 65.1.3材料利用率 65.2落料凸、凹模刃口尺寸計算 85.2.1沖裁的結構分析 85.2.2刃口計算原則 85.2.3落料凸凹模刃口計算 95.3沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 106沖裁力計算與壓力機選擇及壓力中心確定 116.1沖裁力計算 116.2壓力機的選擇 116.3壓力中心的確定 127凹模設計 137.1凹模孔口結構形式確定。 137.2凹模精度與材料的確定。 137.3凹模外形尺寸計算。 138凸凹模設計計算 148.1凸凹模精度和材料確定 148.2凸模長度確定 158.3模架形式以及上下模座的選擇 158.4模具總裝配圖以及工作原理 16總結 17參考文獻 18PAGE2–PAGE18–1沖裁任務書

2零件工藝分析圖1.1零件圖2.1沖壓材料該沖壓件板件，厚度為3mm，大批量生產。材料為Q235鋼，低碳鋼，塑性好，易成形，具有良好的可沖裁性能。其抗剪強度，抗拉強度2.2工序性質由零件圖可知該零件結構簡單，只需落料、沖孔2個工序即可。2.3結構形狀零件結構簡單為一矩形，長和寬分別為50和31。零件中心為一直徑為8的圓孔，左上方和右下方各有一個直徑為5的圓孔。沖裁件外形應避免尖銳清角。建議將所有90°清角改為R2的圓角過度。2.4尺寸精度由零件圖可知，工件尺寸精度可按照IT14級制造，不需精沖或者其他特殊沖裁。沖孔時應該有一定的凸凹模間隙。3工藝方案的確定及制定 根據制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔兩種。按其先后順序組合，可得如下幾種方案：（1）先沖孔，后落料，單工序沖壓；（2）沖孔——落料，單件復合沖壓（3）沖孔——落料級進沖模。采用級進模生產。3.1工序比較（1）單工序模：單工序模是指只有一個工位，只完成一道工序的沖模，它可分為沖裁模、彎曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等。由于采用單工序模，模具制造簡單，維修方便。但生產率低，工件精度低，不適合大批量生產。級進模：級進模又叫連續模，壓力機的一次行程中，在模具的不同位置完成兩道或兩道以上的工序。級進模生產率高，便于實現機械化、自動化，但模具制復雜，調整維修麻煩工作精度低。復合模：壓力機的一次行程中，在模具的相同位置完成兩道或兩道以上的工序。采用復合模加工成形，生產率較高，工件精度高。但模具制造較復雜，調整維修較麻煩，使用壽命低。綜上所訴：由于任務書要求和此工件有落料有沖孔，單工序不易于實現，而工件精度要求不高，在沖孔和落料之間有足夠的距離，由于該工件較簡單，復合模的制造不是很復雜，所以應該選擇容易實現且符合工件工藝條件的復合模。利用復合模能夠在模具的同一部位上同時完成制建的落料和沖孔工序，從而保證沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度和平整性、成產效率高，且適合于大批量成產。4模具結構的選擇4.1模具形式復合模又可分為正裝式和倒裝式。正裝式特點。工件和沖孔廢料都落在凹模孔，必須加以清除后才能進行下一次沖裁，因此操作不方便，也不安全，對多孔工件不宜采用，但沖出的工件表面比較平直。倒裝式特點。沖料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應用很廣，但工件表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大，因此凹凸模的壁厚應嚴格控制，以免強度不足。經分析，此工件有三個孔，若采用正裝式復合模，操作很不方便，另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也低，所以從操作方便、模具制造簡單等方便考慮，決定采用倒裝式復合模。4.2送料方式送料裝置有手動送料和自動送料兩種；自動送料裝置是獨立完整的控制機構，在一定時間內不需要人工進行操作而自動完成沖壓工作適合零件的大批量生產。4.3卸料以及出件方式因為條料的厚度不是很厚，可采用彈性卸料裝置；由于固定卸料方式結構簡單但調整不太方便，廢料切刀裝置適合尺寸大、厚度大的條料，而彈性卸料裝置既能起卸料作用又能起壓料作用，所得工件質量較好，平直度較高；故綜合考慮選擇彈性卸料裝置比較合適，采用彈性卸料版。該模具采用倒裝式復合模，其推件裝置一般是剛性的，由打桿、推板、連接桿和推件塊組成；由于剛性推件裝置的推件力大，工作可靠，適合條料較厚的條料。該推件裝置是安裝在上模座上，把工件向下從凹模內推出，故為下出件方式。4.4定位方式的選擇為保證沖裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中應該有正確的位置，正確位置是依靠定位零件來保證的。由于毛坯形式和模具結構不同，所以定位零件的種類很多，設計時應根據毛坯形式、模具結構、零件公差大小、生產效率等進行選擇。因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷。控制條料的送進步距采用擋料銷。4.5模架及導向零件的選擇模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受沖壓過程的全部載荷。上下模間的精確位置，由導柱、導套的導向實現。由于模具沒有什么特殊要求以及送料方式，最終選擇中間導柱模架。中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩、準確。只能一個方向送料。5工藝計算5.1排樣設計排樣方法很多，有直排、斜排、直對排、混合排、多排和沖裁搭邊。對于簡單幾何形狀，如矩形的沖件宜采用直排排樣形式。直排可采取無搭邊和有搭邊的兩種方式。5.1.1無搭邊排樣形式無搭邊排樣其產生的廢料極少，此種排樣方法是沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無任何搭邊。沖件的質量和模具的壽命更差一些，但材料的利用率最高。5.1.2無搭邊排樣形式此種排樣方式是沿沖件全部外形沖裁，在沖裁周邊都留有搭邊，因此材料的利用率低，但沖件的尺寸完全有沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，生產中絕大多數沖裁件都是采用這種有廢料排樣。a.搭邊。查《沖壓工藝與沖模設計》表3-12，確定搭邊值a，a1。當t=3mm時，a=2.2,a1=2.5。b.條料寬度。采用無測壓裝置。所以B=D+2a+Z（5-1）式中D—條料的寬度，Z—導尺與最寬條料之間的最小間隙，查《冷沖壓工藝與沖模設計》表3－15得Z=0.5mm。所以B=（50+2.2×2+0.5）=54.9（mm）步距：對于無搭邊排樣S=31mm，對于有搭邊排樣S1=(31+2.2)mm=33.2mm。5.1.3材料利用率=n×A1L式中n—板料上實際沖裁的零件數量；A1—一個沖裁件的實際面積，;L—條料長度，；A—條料寬度，。若取工件數n=10件，則料長為L=10D1+9b+2b=10×31+9×2.2+2×2.5=334.8（mm）（5-3）所以條料規格為334.8×55.5×3所以材料利用率為：=n×A=10×(31×50-3.14×824-2×3.14×5對于無搭邊的材料利用率：=n×A1L×A=87%綜合以上兩種排樣方法的材料利用率相差不大。且無搭邊排樣對模具精度要求高，一般模具無法滿足。故此次設計采用有搭邊直排排樣方式。圖5.1排樣圖5.2落料凸、凹模刃口尺寸計算5.2.1沖裁的結構分析如工件零件圖所示，外形長度50和寬度31屬于落料件，內形Φ8和Φ5屬于沖孔件。工件公差如零件圖所示圖5.2零件圖5.2.2刃口計算原則落料落料件光面尺寸與凹模尺寸基本一致，故應以凹模尺寸為基準；又因落料件的尺寸會隨凹模尺寸的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，則落料凹模尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較小尺寸。而落料凸模基本尺寸，則按凹模基本尺寸減去最小初始間隙。沖孔沖孔件光面的孔徑與凸模尺寸基本一致，故應以凸模尺寸為基準。又因沖孔的尺寸會隨凸模尺寸的磨損而減小，故沖孔凸模基本尺寸應取工件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸。而沖孔凹模基本尺寸則按凸模基本尺寸加上最小初始間隙。5.2.3落料凸凹模刃口計算a.外形長度為50的刃口尺寸計算查《沖壓工藝與沖模設計》表3-6和表3-5得，δT=0.02，δA=0.03，Zmin校核間隙δT+所取凸凹模公差滿足間隙校核DA=(DDT=(Db.外形長度為31的刃口尺寸計算查《沖壓工藝與沖模設計》表3-6和表3-5得，δT=0.02，δA=0.03，Zmin校核間隙δT所取凸凹模公差滿足間隙校核DA1=(Dmax-x?)0δDT1=(Dmax-x?-式中DADTδTδA—凸凹模最小初始雙面間隙；—凸凹模最大初始雙面間隙；—沖裁件制造公差。5.3沖孔凸、凹模刃口尺寸計算a.內形Φ8的刃口，其凸凹模的公差等級分別按IT6和IT7計算。查《沖壓工藝和沖模設計》表3-5、3-6得，δT=0.02，δA=0.02，Zmin校核間隙δT+所取凸凹模公差滿足間隙校核dA=(dmin+x?)-δdT=(dmin+x?+b.內形Φ5的刃口，其凸凹模的公差等級分別按IT6和IT7計算。查《沖壓工藝和沖模設計》表3-5、3-6得，δT=0.02，δA=0.02，Zmin校核間隙δT+所取凸凹模公差滿足間隙校核dA=(dmin+x?)-δdT=(dmin+x?+式中dAdT—落料凸模刃口尺寸6沖裁力計算與壓力機選擇及壓力中心確定6.1沖裁力計算計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F一般可以按下式計算：(6-1)式中：-系數查表取K=1.3；-沖孔周長，-材料厚度,t=3mm；-材料抗剪強度，Q235抗拉強度取188MPa。由任務書可知：L=2×F=1.3×281.52×3×188=2.064×10卸料力：Fx=kxF=1.032×10式中—卸料力系數，一般取0.5推件力：(6-3)式中—推件力系數，一般取0.045；n—同時梗塞在凹模內的工件數，。查《沖壓模具簡明設計手冊》得h=30.1F=9.14，取n=9（6-4）=9×0.045×2.064×105F總=F+Fx+FT6.2壓力機的選擇壓力機的公稱壓力必須大于總的沖壓力F總表6-1開式可傾壓力機主要技術參數主要技術參數型號J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63J23-100公稱力/631001602504006301000滑塊行程/354565100130130130滑塊行程次數/170145120105455038最大閉合高度/150180220270330360480最大裝模高度/120145180220265280380連桿調節長度/303545556580100工作臺尺寸/前后200240300370460480710左右3103704505607007101080墊板尺寸/厚度303540506580100孔徑140170210200220250250模柄孔尺寸/直徑30304040505060深度50556060708075最大傾斜角度/(°)453535303030306.3壓力中心的確定應用解析法計算壓力中心，計算過程如下：F1F2F3F=F1+F2+Fx0Fy0x0=Fy0=F1經過計算可知工件壓力中心在工件的幾何中心。7凹模設計7.1凹模孔口結構形式確定。經過分析，模具采用下出件方式，且形狀簡單，要求精度不高所以采用直筒形式的凹模口，該類刃口強度高，修磨后尺寸不變。7.2凹模精度與材料的確定。根據凹模作為工作零件，其尺寸精度要求較高，外形精度為IT11級，內型腔精度為IT7級，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12MoV。7.3凹模外形尺寸計算。凹模厚度H：H=Ks=20mm(7-1)垂直送料方向的凹模寬度B：B=s+（2.5～4.0）H=109.97mm(7-2)送料方向的凹模長度L：L=s1+s2式中：s—垂直送料凹模刃壁間最大距離s1—s2—送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，其值查教材《沖壓工藝與沖模設計》表3-22得K—系數，查教材《沖壓工藝與沖模設計》表3-23得K=0.4最后算得凹模尺寸為L×B×H=126.97mm×109.97mm×20mm查表7-1得凹模尺寸為140mm×125mm×20mm表7-1矩形和圓形凹模尺寸矩形凹模的長度和寬度L×B矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑d63×50、63×6310、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×8012、14、16、18、20、2280、100125×100、125×125、140×80、140×10014、16、18、20、22、25125140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×12516、18、20、22、25、28140160×160、200×140、200×160、200×125、250×14016、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、280×16018、22、25、28、32、35200250×250、280×200、280×250、20、25、28、32、35、40250315×25020、28、32、35、40、45280、3158凸凹模設計計算8.1凸凹模精度和材料確定根據凸模作為工作零件，其尺寸精度要求較高，外形精度為IT11級，內型腔精度為IT7級，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12MoV。8.2凸模長度確定凸模長度L：L=h1式中h1—凸模固定板厚度，一般為凹模厚度的0.6～h2—h—增加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度。一般取10～20mm。所以凸模長度為：L=h18.3模架形式以及上下模座的選擇本模具采用中間導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向。中間導柱、導套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離5mm。而下模座底面與導柱底面的距離為14mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用H7/m6的過盈配合,導套的外徑與上模座導套孔采用H7/r6的過盈配合。導套的長度，需要保證沖壓時導柱一定要進入導套10mm以上。導柱與導套之間采用H7/r6的間隙配合，導柱與導套均采用45鋼，熱處理硬度滲碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。導柱的直徑、長度，按標準選取。導柱：Φ25×130Φ28×130導套：Φ25×85×33Φ28×85×338.4模具總裝配圖以及工作原理圖8.1模具裝配圖1）打