畢業(yè)設計（論文）墊片復合沖壓模具的設計

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1、蘇州市職業(yè)大學課程設計說明書 蘇 州 市 職 業(yè) 大 學 課程設計說明書 名稱 　接線片落料沖孔復合?！　　　? 　　　　　　 2011年 6 月 6 日至 2011 年 6 月 19 日共 2 周 院 　 系 機電工程系 班 級 09模具2班 姓 名 系　主　任 教研室主任 指導教師

2、 墊片復合沖壓模具的設計 摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓設計接線片的復合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結構的設計再到工藝計算，一直到最后的模具裝配圖。 關鍵詞：接線片、沖壓、復合模具、設計 目 錄 摘要 2 引言（緒論） 1 一、沖裁件的工藝性分析 3 二、確定沖壓工藝方案 4 三、選擇

3、模具結構形式 5 四、必要的工藝計算 7 五、主要零件的設計計算 15 六、壓力機校核 21 七、繪制模具總裝配圖 22 總結 23 參考文獻 24 引 言 模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。 裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點： 一、是模具向大型、精密、復雜方向發(fā)

4、展成果突出，如已生產出了單套重量達到100噸的巨型模具及型腔精度達到0.5μm的超精模具和能與2500次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進模等；模具專業(yè)化和標準化程度得到進一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標準件使用覆蓋率大都已達到或超過了80%等；行業(yè)結構進一步改善，如產品結構和進出口結構正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內容的技術改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。 二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成，集群式生產方式得到進一步發(fā)展，勞動生產率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。

5、繼2006年之后，全國的模具城得到了進一步發(fā)展。模具城的產出要比上年增長25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產率比上年有10%以上的提高。 三、是國際合作進一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)2007年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。　　 在中國模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進一步受擠壓，利潤率進一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。

6、 第 - 23 - 頁 共 24 頁 隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產投入年復一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領域已呈飽和之勢和低水平的重復。大量投資的結果雖然對促進模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內人士的擔憂。目前，在部分

7、領域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產品質量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術落后、產品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進水平相媲美的企業(yè)，有些產品也并不比世界先進水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認落后，而且總體來說，不是落后一點點，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結構、精度、效能、壽命及生產周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質與水平和全員勞動生產率等方面與國際先進水平相比有著較大差距。此外，當然還存在裝備

8、及環(huán)境等方面的差距等。 模具設計 一、沖裁件的工藝性分析 圖1.1 材料為10鋼，料厚。 （1）材料 10優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。 （2）工件結構 該零件形狀簡單。孔邊距遠大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復合沖壓工序。 （3）尺寸精度 零件圖上、尺寸未標注公差，屬自由公差，按IT14級確定工件的公差，其它尺寸已標注公差，按其尺寸精度要求。經查公差表，按“入體原則”標注各尺寸為： 、、、、和。 二、確定沖壓工藝方案 1、方案種類：該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有三種工藝方案： 方案一：先沖

9、孔，后落料。采用單工序模生產 方案二：沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產 方案三：采用落料-沖孔同時進行的復合模生產 2、方案比較： 方案一：結構簡單，但需要兩道工具兩副模具，成本高而生產效率低，模具壽命低，沖壓精度差，操作也不安全，難以滿足中批量生產要求。 方案二：級進模是一種多工位，效率高的加工方法。但級進模輪廓尺寸較大，采用此方案會加大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。故本方案采用先沖孔后落料的方法。 3、方案的確定:孔與孔，孔與工件邊緣之間的最小壁厚大于8mm,零件尺

10、寸標注，生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，本套模具采用沖孔-落料復合模，一次沖壓成型. 圖2.1 三、選擇模具結構形式 1、正裝式復合模和倒裝式結構比較： 正裝式復合模具適用于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。 倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件、卸件，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，所以應用十分廣泛。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復合模結構采用倒裝復合模及彈性卸料和定位銷定位方式。 2、

11、模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，所以模具類型為倒裝式復合模。 3、操作與定位方式 （1）操作方式 零件的生產批量較大，但合理安排生產可用手工送料方式，也能滿足生產要求，這樣就可以降低生產成本，提高經濟效益。 （2）定位方式 因為導料銷和固定擋料銷結構簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據模具具體結構兼顧經濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定擋料銷。 4、卸料、出件方式 （1）卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。主要用于卸料力較大、材料厚度大于且模具結

12、構為倒裝的場合。 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇，若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、倒裝復合模的卸料裝置。 綜上所述采用彈性卸料版。 （2）出件方式 因采用倒裝式復合模生產，故采用上出件為佳。 5、確定送料方式 采用由右向左的送料方式。 6、確定導向方式 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。 方案二：采用后側導柱模架。由于前

13、面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成模具歪斜。因此，適用于沖壓中等精度的較小尺寸沖壓件的模具，大型模具不宜采用此種形式。 方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓模具架。 方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。 根據以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命保證工件質量，并考慮生產效率以及加工方便性等因素，該倒裝式復合模采用后側導柱的導向方式，即方案二最佳。 四、必要的工藝計算

14、 1、排樣 計算條料寬度、確定步距、計算材料利用率 （1）排樣方式的選擇 方案一:有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一位佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 （2）計算條料寬度 搭邊的作用是補償定位誤差，

15、保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，影響送料工作。 搭邊值通常由經驗確定，查[文獻]所列搭邊值為普通沖裁時經驗數(shù)據之一。 根據零件厚度，確定搭邊值 側搭邊， 取 工件間 即：擋料釘定位（采用無側壓裝置）的條料寬度B （3）確定步距 送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定擋料銷位置的依據。 步距確定的原則是：最小條料寬度保證沖裁時工件周邊有足夠

16、的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。 復合模送料步距 排樣圖如4.1圖所示: 圖4.1 （4）計算材料利用率等于工件有用面積/條料面積 ——————————————————（公式4—1） 式中 ：一個工件有用面積，用CAD作圖，分析面積得. ：條料的寬度 ：步距 材料利用率 2、沖壓力的計算： ———————————————————（公式4—2） 式中 ： 為沖裁力 為落料力 為沖孔力 沖孔沖裁力：

17、 ——————————————————（公式4—3） 式中 為孔周長 為材料厚度 為抗拉強度，,查手冊，10鋼，，取 所以 （2） 落料沖裁力： （3） 卸料力： —————————————————————（公式4—4） 式中：為卸料系數(shù)，查表： 所以 （4） 推件力： ———————————————————（公式4—5） 式中：為卸料系數(shù)，查表： 為同時卡在凹模洞孔內的件數(shù)，取。 所以 （5） 總沖壓力：沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據模具結構不同計算公式

18、不同，當采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為 初選壓力機公稱壓力： 取 初選壓力機型號為：J11—50。 該壓力機的主要參數(shù)： 公稱壓力: 滑塊行程: 最大封閉高度 封閉高度調節(jié)量 工作臺尺寸 模柄孔尺寸 3、模具壓力中心的確定 該沖裁件為左右對稱零件且使用復合模加工。 建立坐標系如圖4.2 圖4.2 選定坐標系，因零件左右對稱，即，故只需計算. 將工件沖裁周邊分為基本線段，求出各段的長度及重心位置。 ———————————（公式4—6）

19、得出壓力中心位于坐標原點正上方處。 4、模具刃口尺寸的計算： 對外輪廓的落料，由于形狀復雜，故采用分別加工法。 以凹模為基準時，查出其極限偏差。 1)落料 設工件的尺寸為,根據計算原則，落料以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 —————————————————————（公式4—7） —————————————————————（公式4—8） 2)沖孔 設沖孔尺寸為，根據計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最

20、小合理間隙值即得到凹模尺寸。 —————————————————————（公式4—9） ————————————（公式4—10） 上述式中： 、——落料凹、凸模尺寸； 、 ——沖孔凸、凹模尺寸； ——落料件的最大極限尺寸； ——沖孔件孔的最小極限尺寸； 、 ——工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸； ——工件公差； ——最小合理間隙； ——凹凸模制造公差； ——磨損系數(shù)； ——凸或凹模的制造公差，可按IT6~IT7級來選取，也可查表選取，或取， 。 為了保證初始間隙不超過即++,和選取必須滿足以下條件： 外形由落料獲得,

21、孔由沖孔同時得到： 確定初始間隙：查表10鋼,料厚得： , 確定磨損系數(shù)：查文獻，所有尺寸磨損系數(shù)均為： 則 設凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則 沖孔： 校核： （滿足間隙公差條件） 落料：尺寸 （滿足間隙公差條件） 落料：尺寸 （滿足間隙公差條件） 落料：尺寸 （滿足間隙公差條件） 落料：尺寸 （滿足間隙公差條件） 符合精度要求。 五、主要零件的設計計算 1、工作零件的結構設計 （1）、落料凹模 落料凹模采用整體凹模，采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要

22、依據計算壓力中心的數(shù)據將壓力中心與模柄中心重合。凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般為圓形和矩形兩種。當沖裁中小型工件時，常采用圓形凹模，而對于大型工件的沖裁，應采用矩形凹模。由于沖裁時凹模受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論方法精確計算，必須綜合考慮各方面因素，在實際生產中首先采用下列經驗公式概略地確定。 凹模厚度 ——修正系數(shù)，查表； 凹模壁厚 ，取 凹模的長度； 凹模的寬度： 參考彈壓卸料橫向送料典型組合尺寸 凹模的長寬高為 設計圖見零件圖。 由于凹模內要設置推件塊，為了使模具加工簡單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊

23、板的厚度各為。 （2）、沖孔凸模 臺肩式凸模 這種結構主要用于斷面簡單的，如圖形、方形等，裝配修磨方便，具有較好的固定性和穩(wěn)定性。經常采用。 直通式凸模 這種結構對于沖制非圖形制件非常實用。 綜合比較選用臺肩式的凸模。 所沖孔為圓形孔，為了便于裝配和滿足凸模強度將沖孔凸模設計成階梯式，采用數(shù)控車床加工，凸模結構形式的選擇：采用B型圓凸模 沖孔凸模長度及強度校核 1）沖孔凸模長度. ————————————————————————（公式5—1） —————————————————————（公式5—2） —————————————————————

24、——（公式5—3） 以上各式中 ——凸模固定板厚度； ——沖孔凸模厚度； ——沖孔沖裁力； ——系數(shù)； ——凸模自由長度； ——落料凹模厚度，。 所以=1=，取 ,取 所以 2）凸模強度——壓應力校核 校核公式為： —————————————————（公式5—4） 式中 ——沖孔沖裁力，N，， ——凸模最小斷面積，， []——凸模材料的許用壓應力，，材料為Cr12，查手冊，[]=,取[]=. 因為 == <[] 所以凸模強度符合要求。 （3）、凸凹模 1）凸凹模長度確定 取 式中 ——彈簧的自由

25、長度，，； ——彈簧壓縮量，； ——卸料板厚度，，；取 ——固定板厚度，，取。 2）凸凹模壁厚校核。 查文獻，倒裝復合模最小壁厚，（料厚） 此題 所以滿足最小壁厚的要求。 2、卸料零件設計 卸料板的設計 1）卸料板的形狀和尺寸。 卸料板取矩形板，厚度為，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。 2）卸料板上成形孔的設計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為。 3、固定零件設計 （1）、凸模固定板尺寸 凸模固定板形狀為矩形,厚度一般取凹模厚度的倍，取，固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6,凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。 固定板的上、下表面應磨平，并

26、與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為,另一非基準面可適當降低要求。 （2）、凸凹模固定板尺寸 凸凹模固定板形狀為矩形,厚度取，與凸凹模過盈配合。 （3）、墊板結構與設計 理論上，確定是否需要墊板的方法如下： 條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應力超過模座材料的許用壓應力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 —————————————————（公式5—5） 式中——凸模端面壓應力，MPa； ——模座材料許用壓應力，鑄鐵約為，鋼約為； P——沖裁力，N； F——凸模上端面面積，mm；

27、 D——凸模上端面直徑，mm。 墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為。 即?。? 墊板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為。墊板淬硬后兩面應磨平，表面粗糙度。 下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板： 由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計算，很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。 （4）、模架選用 1)模座選擇 由于模板周界為，所以選 上模座 GB/T2855.5—1990 下模座 GB/T2855.6—1990 材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小，最大。

28、 導柱 GB/T2861.1—1990 導套GB/T2861.6—1990 2)模柄選用 首先應根據模具的大小及零件精度等方面的要求，確定模柄的類型，然后根據所選壓力機的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時應注意模柄安裝直徑d和長度L應與滑塊模柄孔尺寸相適應。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/dll，模柄長度應小于模柄孔深度。 選用壓入式，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘防轉。查表尺寸 六、壓力機校核 初選壓力機型號為：J11

29、—50。 該壓力機的主要參數(shù)： 公稱壓力: 滑塊行程: 最大封閉高度 封閉高度調節(jié)量 工作臺尺寸 模柄孔尺寸 1.模柄孔的校核 模柄的尺寸為，上模座厚度為，則模柄伸出上模座的高度為，因此合適。 2.模具閉合高度的校核 模具的閉合高度，而壓力機的最大封閉高度，其調節(jié)量為，則壓力機最小閉合高度為，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項也可滿足要求。 3.壓力機工作臺尺寸的校核 查手冊，該型號模座的外形尺寸為：，壓力機的工作臺尺寸為，符合每邊留出的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。 4.沖裁力校核 沖裁合格產品所需的沖裁力為<壓力機的

30、公稱壓力，所以合適。 綜上所述：型號為J11—50的壓力機符合要求。 七、繪制模具總裝圖 圖7.1 總裝圖 1—下模座：2—導柱：3—凸凹模固定板：4—彈簧；5—卸料螺釘；6—卸料板；7—凹模；8—導套；9—上模座；10—緊固螺釘；11—螺釘；12—模柄； 13—打桿；14—推桿；15—推板；16—墊板；17—凸模固定板；18—空心墊板；19—沖孔凸模；20—推件塊；21—凸凹模；22—圓柱銷； 總 結 本次模具課程設計讓我系統(tǒng)鞏固了大學兩年的學習課程，通過本次設計使我更加了解到模具加工在實際生產中的重要地位。 從2011年6月6日開始歷經2周的時間，系統(tǒng)的鞏

31、固了如《機械制圖》、《機械設計基礎》、《工程材料》、《互換性》、《模具設計基礎》以及《加工工藝》等專業(yè)課程。從分析零件圖到模具的設計與裝配圖的繪制，在指導老師的帶領下，每一個環(huán)節(jié)都是我自己設計制作的。因此，對以前所學的知識有了很大的鞏固與提高。在此期間也遇到了設計上的很多困難，尤其是在選擇彈壓橡膠的環(huán)節(jié)琢磨了很久，最后通過詢問老師以及查閱大量的參考書才得以解決。 該設計還存在著一些不足，還望各位讀者給以指出。 在此衷心的感謝本組的成員以及指導老師，這次的成果是在大家的共同努力下完成的。 參考文獻 [1]史鐵梁. 模具設計指導[M]. 北京：機

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