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1、
《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》綜合設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目：菱形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)
學(xué)校：江漢大學(xué)
學(xué)院：機(jī)電與建筑工程學(xué)院
班級：12級材控一班
小組成員：
指導(dǎo)老師：
日期：2015年4月
目 錄
引言（緒論）…………………………………………………………………3
一、產(chǎn)品圖……………………………………………………………………1
二、沖裁件的工藝性分析……………………………………………………3
三、確定沖壓工藝方案………………………………………………………5
四、凸凹模刃口尺寸計(jì)算…………………………………………………
2、…5
(1)沖孔的凸凹模計(jì)算…………………………………………………………5
(2)落料的凸凹模計(jì)算…………………………………………………………6
五、排樣圖……………………………………………………………………7
六、沖裁工藝力………………………………………………………………8
七、確定沖裁類型和結(jié)構(gòu)形式………………………………………………9
八、選擇沖壓設(shè)備類型………………………………………………………9
九、計(jì)算壓力中心……………………………………………………………10
十、選沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件………………………………………………10
十一、確定凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸………………
3、…………………………………10
(1) 凹模尺寸計(jì)算…………………………………………………………10
(2) 落料的凸凹模計(jì)算……………………………………………………12
(3) 凸凹模尺寸計(jì)算………………………………………………………12
十二、裝配圖…………………………………………………………………13
課程設(shè)計(jì)小結(jié)…………………………………………………………………14
引言：
模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在國民經(jīng)濟(jì)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(chǎn)品的高速增長，為模具
4、工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì) 墊片的復(fù)合沖壓模具， 從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)再到工藝計(jì)算
一、 產(chǎn)品圖
圖（1）
二、 沖壓工藝性分析
圖（2）
材料：Q235 厚度：3
（1）材料 Q235是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。
（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單?？走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚， 故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。
（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按 IT14 級確定工 件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
尺寸精度：
沖裁小孔St5 沖裁大孔St6
落料St11（無尺寸公差要求故取最大值）
5、
斷面粗糙度
除沖孔處有配合外其他區(qū)域未
孔粗糙度區(qū)Ra6.3 其余粗糙度取Ra12.5
沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸：
1、沖裁件無尖角區(qū)域，故無應(yīng)力集中情況。
2、為避免工件變形，最小孔邊距有bmin =1.5t，本零件中 bmin =7-3=4mm 故無變形
3、沖孔時，受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小。本方案選用復(fù)合模，采用有導(dǎo)向沖孔Φmin=0.5t=1.5. 本零件中孔的尺寸均大于最小值。
三、確定沖壓工藝方案
該零件（如上圖示）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模
6、生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。
方案二只需一副模具， 沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱， 模具制造并不困難。
方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝 較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
四、凸凹模刃口尺寸計(jì)算
通過查機(jī)械手冊以及沖壓工藝課本獲得所需準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
下式中Zmax為最大初始間隙；Zmin為最小初始間隙；δp、δd為凸凹模的制造公差；X為磨損系數(shù)
7、；dp、dd為沖孔凸凹模尺寸；Dd、Dp為落料凸凹模尺寸；Ld為孔心距。
?沖孔
1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
Zmax=0.640 Zmin=0.460
δp=04（0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108
大孔Φ18 X=0.75 小孔Φ6 X=0.75
2) 計(jì)算凸凹模尺寸
1. 小孔Φ6
A凸模 dp=（6+0.750.11)(0， -o.072)=6.0825（0，-0.072）
B凹模 dd=（6.0825+0.46）（+0.108，0）=6.5425（+0.108，0)
2大孔Φ18
A凸模 dp=（
8、18+0.750.23)(0， -o.072)=18.1725（0，-0.072）
B凹模 dd=（18.1725+0.46）（+0.108，0）=18.6325（+0.108，0)
?落料
1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
Zmax=0.640 Zmin=0.460
δp=04（0.64-0.46)=0.072 δd=0.6(0.64-0.46)=0.108
圓弧R7 △=0.43 X=0.75；圓弧R16 △=0.62 X=0.5；孔心距60 △=0.74
2）計(jì)算凸凹模尺寸
1.圓弧R7
凹模 Dd=（7.215+0.750.43）（+0.108，0）=6.8925（+0.
9、108，0)
凸模 Dp=（6.8925-0.46）（0,-0.072）=6.4325（0,-0.072)
2. 圓弧R16
凹模 Dd=（16.31-0.50.62）（+0.09，0）=16（+0.09，0)
凸模 Dp=（16-0.46）（0,-0.09）=15.54（0,-0.09)
3. 孔心距Ld=(59.63+0.74/2)0.74/8=600.0925
五、排樣圖
根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)及其精度要求，沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊，因此采用有廢料排樣法。這種方法材料的利用率較低，但沖件尺寸完全由沖模尺寸來保證，因此精度高，模具壽命也長。
一個步距
10、內(nèi)的材料利用率 搭邊值 a1=2.2 a=1.8
方法一 橫排如圖（3）：
75.8mm B1=36.4mm
圖（3）
方法二 縱排如圖（4）：
S2=33.8mm B2=78.4mm
圖（4）
方法三 斜排如圖（5）：
S3=36.4mm B3=59.050mm
圖（5）
經(jīng)分析得，這三種排樣方法在一個步距S內(nèi)沖裁件的實(shí)際使用面積相同，
所以利用率 故采用方法三斜排的材料利用率最大。
此時材料利用率1285.5/（36.459.050）= 0.598
這三種方法從制件精度、沖模結(jié)構(gòu)及模具壽命都差不多，但從材料利用率考慮，方法三的
11、利用率最高，故采用方法三為最合理的排樣方案。
六、沖裁工藝力
1、沖壓力的計(jì)算（Q235的抗剪強(qiáng)度為141-188MPa，取τb=188MPa)
L孔=2π6+π18=94.25,L周邊=2π16+2xπ7=54.95
F1=kL孔tτb=1.394.25x3188N=69.1KN
F2=kL孔tτb=1.354.953188N=40.3KN
F1-----沖孔是的沖裁力 F2-----落料時的沖裁力
F=F1+F2=69.1+40.3=109.4KN
2、卸料力的計(jì)算
FX=KXF=0.04109.4=4.376KN
2. 推料力的計(jì)算
FT=nKTF=3
12、0.045109.4=14.769KN
3、總壓力的計(jì)算
F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN
見課本P47表3-9
KX----推料力系數(shù)，KX=0.03-0.04,取KX=0.04
KT----推件力系數(shù)，KT=0.045
七、確定沖模類型和結(jié)構(gòu)形式
此沖壓件的形狀為菱形，工件精度為普通精度，生產(chǎn)批量屬于大批量生產(chǎn)（10萬件/年），保證孔位精度，沖裁有較高的生產(chǎn)效率決定采用工序較集中的工藝方案，采用導(dǎo)正銷進(jìn)行定位，剛性卸料裝置、自然落料的方式而且是連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。
八、選擇沖壓設(shè)備類型
由上述分析采用倒裝結(jié)構(gòu)的復(fù)合模具，沖孔的
13、廢料可從壓力機(jī)的工作臺孔中漏下，故模具周圍清潔。沖孔凸模的凸起部分采用嵌入的凸模鑲塊，使其制造方便，修復(fù)容易。根據(jù)F總=F+FX+FT=109.4+4.376+14.769=143.314KN，查壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)可知，選JB22-25型號的壓力機(jī)，開試活動臺壓力機(jī)，其最大閉合高度是Hmax=360，最低閉合高度Hmin=180，沖壓模閉合高度H=315，因此所選壓力機(jī)滿足使用要求。
九、計(jì)算壓力中心
沖模對工件施加沖壓力的合力的中心稱壓力中心。所以遵循沖壓壓力中心原則：
（1） 對稱形狀的單個沖件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心中心；
（2） 工件形狀相同且分布位置對稱時，
14、沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合；
（3） 形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。
零件外形為對稱件，所以該零件的壓力中心就是零件外形的中心線交點(diǎn)。
十、選沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件
根據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果,和外形凹模尺寸，選擇標(biāo)準(zhǔn)模架為后側(cè)導(dǎo)柱模架，螺釘用M8內(nèi)六角圓柱頭螺釘，銷釘用φ6mm圓柱銷釘。彈簧用圓柱形彈簧
十一、確定凸模、凹模結(jié)構(gòu)尺寸
(1)
15、.凹模設(shè)計(jì)
用CAD計(jì)算出凹模刃口的最大尺寸s1=71.24mm,垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離為s=32mm
查教材P64表3-13得k=0.5
凹模厚度H=ks=0.532=16mm 凹模厚度取20mm
凹模寬度B=s+(2.5～4.0)H=32+(2.5--4.0)X20=82～112mm 取B=110mm
凹模壁厚s2=(1.5～2)H=30 ～40mm 所以凹模壁厚度為35mm
凹模長度L=s1+2s2=71.24+234.38=140mm
由以上算得凹模輪廓尺寸LBH=14211220,查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),并無厚度合適,因此選擇L
16、B為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,得LB=16012520
凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV。
落料凹模如圖（6）所示
表格一
圖（6）落料凹模
(2).凸模設(shè)計(jì)
凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用T10A
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用階梯式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換
凸模長度 L=H固+H凹=1.8 H凹=1.824=43.2
H1=0.8 H凹=0.824=19.2
沖大小孔孔凸模如圖（7）所示：
圖（7）沖大小孔凸模
(3)凸凹模設(shè)計(jì)
由表2.9.6得凸凹模最小壁厚￡=6.7，凸凹模的臺肩高度為6mm，總高度為彈壓卸料板，彈性橡皮，凸凹模固定板三者高度之和。
如圖（8）所示
圖（8）凸凹模
十二、繪制總裝配圖
圖（9）裝配圖
課程設(shè)計(jì)小結(jié)：
在這短短的幾天里，從完成了零件圖，設(shè)計(jì)說明書等等。我們學(xué)到了很多原本學(xué)到的但不是很懂的知識，了解了一些設(shè)計(jì)的原理和過程。同時也讓我們小組學(xué)會了更加團(tuán)結(jié)。此外，這次設(shè)計(jì)過程中還有許多不如意和不完善的地方，通過這次的經(jīng)歷，希望以后會越做越好。
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《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》綜合設(shè)計(jì)菱形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)
