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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 一、冷沖壓模具設計的目的 冷沖壓模具課程設計是為機械設計制造及自動化專業(yè)在學完基礎理論課、技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。 其目的是： 1、綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識，進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。 2、鞏固與擴充“模具設計與制造”等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。 3、掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算機繪圖、計算、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等等 二． 分析零件 零件為圓筒形沖壓零件 生產批量：中批量 材料：45鋼

2、材料厚度：2 mm 三．工藝分析: 工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。 工件:此工件只有落料和拉深兩個工序.工件形狀簡單,并且工件為無凸緣圓筒件,要求內形尺寸,拉深時厚度不變,因此工件能滿足落料拉深要求.工件的底部圓角半徑r=2mm≥t,滿足再次拉深圓角半徑要求.尺寸φ20 mm,也滿足拉深工序對工件的公差等級要求。 材料: 45鋼,由于強度低,塑性好,適用于制造受力不大的沖壓件和拉深件,并有利于沖壓成形和制件質量的提高,還具有良好的沖壓成形性能,即有良好的抗破裂性,良好的貼模和定形性,所以具有良好的沖壓性能。 四． 工藝方案的確定: 1． 先確定拉深次數(shù)： 確定拉深次數(shù)

3、,先判斷能否一次拉出總拉糸數(shù)m總=dn/D中的, dn實際上是零件所要求的直徑.當m總> m1時,則該零件只需要一次拉出,否則就要進行多次拉深 計算毛坯尺寸： 查[1]中表6-2得修邊余量△h, h/d=49/18=2.54,取△h=4mm 毛坯直徑公式D= d2+4dh-1.72rd-0.56r2 參數(shù):d = 18mm 參數(shù):h = 49mm 參數(shù):r = 4mm 計算結果D=63.3mm 查[1]中表6-6得,取m1=0.4,；取m2=0.7,m3=0.75 總拉深糸數(shù): m總=dn/D=18/63.3=0.28

4、一次拉深直徑d1=m1D=0.4×63.3≈25.3mm 第一次拉深的高度:h1=0.25[(D2/d1)-d1]+(0.43r1/d1)(d1+0.32r1) 參數(shù):d1=25.3mm 參數(shù)r1=4mm 計算結果h1≈37.5mm 第二次拉深直徑d2=m2d1=0.7×25.3≈17.7mm 由此可得知，d2〈 d工件則產品是通過二次拉深所得到的。工序圖如1-1所示 2．工藝方案： 該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產。 方案二：落料+拉深復合

5、，后拉深二。采用復合模+單工序模生產。 方案三：先落料，后二次復合拉深。采用單工序模+復合模生產。 方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復合模生產。 方案一模具結構簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產效率低，難以滿足大批量生產要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三也只需要二副模具，制造難度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，但模具成本造價高。通過對上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案二為佳。 五．模具總體設計 （1） 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用落料拉深沖

6、壓和再次拉深。所以模具類型為復合模和單工序模二套模具。 （2） 定位方式的選擇 復合模：因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側壓裝置。控制條料的送進步距采用固定擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 拉深二模：采用帶有壓邊圈裝置對工件進行定位。 （3） 卸料、出件方式的選擇 因為工件料厚為2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。對于復合模生產，應采用上出件比較便于操作與提高生產效率。對于拉深二,也是采用上出件比較方便. （4） 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，方

7、便安裝調整，該兩套模具采用后側導柱的導向方式 六．工藝設計計算 1．排樣方式的確定及其計算 設計復合模，首先要設計條料排樣圖。圓筒形狀簡單，落料形狀就是一個圓，可以采用直排方式，如圖4-1所示的排樣方法， 1)、查[1]中表3-10得 搭邊值 a=1.0mm a1=1.2mm 2）、送料步距A A=D+a=63.3+1=64.3mm 3）、條料寬度B（采用無側壓裝置的導料板之間送料時） B =（D+2a1+2Δ+b0） =[（63.3+2×1.2+2×0.5） =66.7mm 4）、一個步距內材料料利用率η η=(s1/s0)×100% =(π×63.32/4)/

8、(64.3×66.7 )×100%　　 =73.33% 5）、 查[3]板材標準，宜選600mm×1750mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為5張條料（120mm×1750mm），每張鋼板的材料利用率為74% 2、沖壓力的計算 料落:采用彈性卸料裝置和下出件模具 查[1]表2-3得,取て=300MP 沖裁力F=Ltσb=1.3てLt=1.3×300×3.14×63.3×0.8≈62013N 式中 L——沖裁件周長(mm) t——板料厚度（mm） σb——材料的抗拉強度（MPa） 查[1]表3-8得K卸=0.05 K頂=0.06 F卸=K卸F=0.05×62013=31

9、00.68N F頂 = K頂F=0.06×62013=3720.78N 壓力機所需的沖壓力 F沖總=F+ F卸+ F頂=68834.46N 拉深一 查[1]表6-11得,K1=1;K2=0.85; σb查[1]得表2-3, 查[1]6-13得σb=400MP P=2.5MP 拉深力:F拉=Kπdtσb =1×3.14×25.3×0.8×400 =25421.44N 壓邊力:FQ1=(π/4)[D2-(d1+2R凹)2]p =(3.14/4)[63.32-(25.3+2×6.4凹)2]×2.

10、5 =1071.23N 總沖裁力: F= F沖總+ F拉+ FQ1=95327.13N 也就是壓力機所需的沖壓力 故落料拉深復合模配的的壓力機所需的總沖壓力為 F總=95327.13N 拉深二 查[1]表6-11得,K2=0.85; σb查得表2-3,得σb=400MP 查[1]表6-13得:p=2.5MP; 查[1]表3-8得 K頂=0.06; 拉深力:F拉2=K2πd2tσb =0.85×3.14×17.7×0.8×400 =15117N 壓邊力:FQ2=(π/4)[d12-(d2+2R凹)2

11、]p =(3.14/4)[25.32-(17.7+2×2.4)2]×2.5 =262.66N 頂件力: F 頂= K頂 F拉2=0.06×15117=907N 總沖裁力: F= F拉+ FQ2+ F 頂=15117+262.66+907=16286.66N 也就是壓力機所需的沖壓力 所以二次拉深時的壓力機所需的總沖壓力為 F總=16286.66N 七．主要零部件設計 1. 工藝零件設計： 1．1 工作零件： 拉深落料復合模： ① 凸凹模 結合工件外形并考慮加工，將凸凹模設計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換，采

12、用車床加工，與凸凹模固定板的配合按H7/m6。 凸凹模長度L=36+16+6+29+1=88mm。具體結構可參見圖5-1.1(b)所示。 ②拉深凸模 拉深凸模采用臺階式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按H7/m6的配合,拉深凸模結構如圖5-1.1（a）所示。 ③落料凹模 凹模采用整體凹模，沖裁的凹模孔可采用線切割機床和銑床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 凹模的輪廓尺寸應要保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模板的厚度還應考慮修磨量，根據(jù)沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸在標準中選取凹模板的各尺寸為：長230mm，寬200mm

13、，因考慮到整套模具的整體布置要求，選其厚度為79mm， ④模具刃口尺寸的計算 落料:按按單配加工時的尺寸的計算　　　　　　　　　 查[1]中表3-3得 Zmin=0.072mm Zmax=0.104mm 取落料的尺寸公差為IT14,則公差為△=0.87mm 查[1]中表3-5得 x=0.5 所以落料料凹模尺寸：D=（D max-x△） =(63.3-0.5*0.87) =62.865mm 因此落料凸模的基本尺寸與與凹模相同是62.865mm,但不必注公差,注明以0.72～0.104mm的間隙與落料凹模配制. 落料凹模如圖5-1.2所示: 拉深一:查[1]中表6-1

14、4得 C1=1, C2=8 1).凹模圓角半徑R凹= C1 C2t=1×8×0.8=6.4mm R凸=(0.7～1.0) R凹=0.85×6.4=5.44mm取R凸=5.5mm 2).拉深模的單邊間隙Z=(D凹-D凸)/2 查[1]表6-15,得單邊間隙Z=1.1t=1.1×0.8=0.88mm 3).拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差: 第一次拉深模,由于其毛坯尺寸與公差沒有必要予以嚴格的限制,這時凸模和凹模尺寸只要取等于毛坯的過渡尺寸即可,以凸模為基準.取公差等級為IT10=0.12mm. d凸=d -0δ凸=63.20-0.12mm d凹=( d凸+ 2Z) 0

15、+δ凹=(63.2+2×0.88)0+0.12=64.96 0+0.12mm 圖形如5-1.1圖所示: 1．2 工作零件： 二次拉深模 ①凸模 根據(jù)工件外形并考慮加工，將凸模設計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/m6。 凸模長度 L=H1+H2+Y 式中 H1——凸模固定板厚度 H2——壓邊圈高度 Y——附加長度，包括凸模刃口修磨量，凸模進入凹模的深度46mm， 因此凸模長度L=28+60+46=134mm。具體結構可參見圖5-1.2(a)

16、所示。 ②凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。取凹模輪廓尺寸為φ160mm×58.8mm，結構如圖5-1.2（b）所示 ③模具刃口尺寸的計算 1).凹模圓角半徑R凸= r凸=2mm R凹= R凸/0.85=2/0.85=2.352mm≈2.4 mm 2).拉深模的單邊間隙Z=(D凹-D凸)/2 查[1]表6-15,得單邊間隙Z=1t=1×0.8=0.8mm 3).拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差: 查[1]表6-16得凸凹的制造公差為: δ凸=0.0

17、2mm δ凹=0.03mm 當工件要求內形尺寸:凸模尺寸:d凸=(dmin+0.4△) =(17.7+0.4×0.4) mm=17.86mm 凹模尺寸: d凹=( dmin+0.4△+2Z) =(17.7+0.4×0.4+2×0.8) =19.46mm 圖形如5-1.2所示: 1.3. 定位零件的設計 落料拉深復合模 ①固定擋料銷 落料凹模上部設置固定擋料銷，采用 固定擋料銷的進行定距.擋料裝置在復合模 中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量 的搭邊.,如圖所示為鉤形擋料銷,因其固定孔 離刃口較遠

18、,因此凹模強度要求,結構上帶有 防轉定向銷. 擋料銷采用H7/r6安裝在落料 凹模端面 ② 導料板的設計 導料板的內側與條料接觸，外側與凹模齊平，查[2]表14-17導料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可確定了導料板的寬度，導料板的厚度按[2]表14-15選擇。導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為28～32HRC，用螺釘固定在凹模上。 ③卸料部件設計 卸料裝置用彈壓卸料板的卸料裝置，如下圖1-3所示，卸料板內孔每側與凸模保持間隙C＇=0.1~0.2t=0.16mm;卸料板周界尺寸與凹模周界尺寸一樣，厚度根據(jù)沖裁件料厚t和卸料板寬度B查模具手冊之四[2]中表14-10得其

19、厚度為16mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為43～48HRC。 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設置2個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M8×16mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后， 應使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在 螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 ④壓邊圈設計 首次拉深: 為了防止拉深過程中起皺，生產中主要采用壓邊圈，查[1]表6-12，可判斷出需要壓邊圈。壓邊圈采用45鋼制造，熱處理硬度為42～45HRC。其結構如5-2.4(a)所示 二次拉深: 壓邊圈,結構與尺寸由標準中選取，壓邊圈圓角半徑rY應比上次拉深凸模的相應圓角半徑大0.5

20、～1mm,以便將工序件套在壓邊圈上.材料采用45鋼，熱處理硬度為調質42-45HRC.其結構如圖5-2.4(b)所示. 2.結構零件 1．1 模架及其他零部件設計 ①落料拉深復合模 采用滑動導向后側導柱式模架的導向方式，如圖所示，帶有導柱的沖裁模適合于精度要求較高，生產批量較大的沖裁件，且導柱模結構比較完善，對后側導柱的導向方式可從左右和前后兩個方向進行送料。故相應選后側導柱模架。 因為它的模具較高所以選取比較大一點的模架模 架的結構與尺寸都直接由標準中選取，相關參數(shù)如下： 凹模周界L: 315 凹模周界B: 250 閉合高度

21、(參考)|最小: 275 閉合高度(參考)|最大: 320 1上模座 數(shù)量1 規(guī)格: 315×250×55 2下模座 數(shù)量1 規(guī)格: 315×250×70 3導柱 數(shù)量1 規(guī)格: 40×260 4導套 數(shù)量1 規(guī)格: 40×140×53 導柱與導套結構由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。 導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5-1mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套

22、與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調質28-32HRC。 ②二次拉深模 也是采用滑動導向后側導柱式模架的導向方式，如圖所示， 模架的結構與尺寸都直接由標準中選取，因為它的模具 較高所以選取比較大一點的模架相關參數(shù)如下： 凹模周界L: 250 凹模周界B: 250 閉合高度(參考)|最小: 240 閉合高度(參考)|最大: 285 1上模座 數(shù)量1 規(guī)格: 250×250×50 2下模座 數(shù)量1 規(guī)格:

23、 250×250×65 3導柱 數(shù)量1 規(guī)格: 35×230 4導套 數(shù)量1 規(guī)格: 35×125×48 導柱與導套結構由標準中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。 導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為0.5-1mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間的配合為H7/r6，導柱與下模座之間的配合為R7/h5。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度

24、為調質28-32HRC。 1．2 彈頂器的彈性元件的選取 ①落料拉深復合模 選用橡皮作為彈性元件，橡皮一般為聚氨膠，因為它允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調理方便。 因為聚氨脂橡膠的總壓縮量一般≤35%,所以取30%，剛聚氨膠的高度 h=0.3×H h為壓邊圈運行的高度=39.8mm H=39.8/0.3=132.7mm 橡膠的高度H與直徑D應有適當比例:H=(0.5~1.5)D 根據(jù)上二式查[3]表3-100得.D=60mm; d=16.5mm; H=50mm; D1=78mm 選取三塊同樣的橡膠.中間加上鋼墊圈,防止失穩(wěn)彎曲.其結構圖如下

25、 ②二次拉深模 選用彈簧作為彈性元件.選用圓柱螺旋彈簧,它的主要技術參數(shù)是工作極限負荷Fj與其相對應的工作極限負荷下的變形量Lj。根據(jù)所需要的卸料力或推件力FQ以及所需要的量大壓縮行程L0，來計算Fj 與Lj，然后就可以在標準中選取相應的規(guī)格彈簧。 1） 確定彈簧的數(shù)目為1 2） 頂件載荷FQ=壓邊力=1260N 3） 最大壓縮行程L0=h1 + h2 + h3 + t =1+46.8+7+0.8=55.6mm 4） 計算所需的彈簧的工作極限負荷Fj 與工作極限負荷下的變形量Lj，K取40% Fj = FQ/K=1260/0.4

26、=3150N Lj= L0/(1-K)=55.6/(1-0.4)=92.67N 由上述二式查彈簧標準表得：彈簧材料直徑為10mm，彈簧中徑為75mm，節(jié)距為t=26.5,工作極限負荷Fj =3500N,變形量Lj=111mm,有效圈數(shù)為7.5 六.模具總裝圖 通過以上設計，可得到如圖6-1的落料拉深模和6-2拉深二模所示的模具總裝圖。 ①落料拉深模：模具上模部分主要由上模座板、墊板、凸模、凸模固定板、推件板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模座、墊板、凹模板、凹模固定板、壓邊圈和導料板等組成。條料送進時采用固定擋料銷粗定距，拉深凸模

27、7低于落料凹模 8的距離為一個料厚，是為了在沖壓是能保證先落料再拉深。 ②拉深二模：拉深前毛坯套在壓邊圈6上，所以設計的壓邊圈形狀與上一次拉出來的半成品相適應，拉深后，壓邊圈將沖壓件從凸模7上托出，推件板9將沖壓件從凹模中推出。 圖6-1 圖6-2 七． 沖壓設備的選定 落料拉深復合模： 通過校核，根據(jù)F總查[1]中表1-3選型號為J23-40的壓力機 其基本參數(shù)：標稱壓力（kN）——400 滑塊行程（mm）——80 行程次數(shù)( 次/min)——45/90 連桿調節(jié)長

28、度（mm）——65 最大裝模高度（mm）——330 工作臺尺寸 前后×左右（mm×mm）——460×700 模柄孔尺寸 直徑×深度（mm）——φ50×70 電動機功率（kW）——5.5 模具的閉合高度H模具應介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證下常的安裝與工作。其關系為： Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm 若模具的閉合高度H模具>Hmax，則該壓力機不能用，若H模具< Hmin，則可以加墊板。 實際算得H模具=301mm 則滿足Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm的要求。 二次拉深模： 根據(jù)F總查《冷沖

29、模設計》中表1-3選型號為J23-25的壓力機 其基本參數(shù)：標稱壓力（kN）——250 滑塊行程（mm）——65 行程次數(shù)( 次/min)——50/105 連桿調節(jié)長度（mm）——55 最大裝模高度（mm）——270 工作臺尺寸 前后×左右（mm×mm）——370×560 模柄孔尺寸 直徑×深度（mm）——φ50×70 電動機功率（kW）——2.2 模具的閉合高度H模具應介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證下常的安裝與工作。其關系為： Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm 若模具的閉合高度H模具>Hmax，則該壓力機不能用，若

30、H模具< Hmin，則可以加墊板。 實際算得HA8mm 則滿足Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm的要求。 七．對二次拉深件進入切邊： 主要通過切邊模具對二次拉深件進切邊，而達到所需要的產品尺寸?？梢圆捎脦уF形口的拉深凹?；驇A角的拉深凹模設計進行切邊，由于切邊凹模沒有鋒利的刃口，所以切下的廢料拖有較大的毛刺，也有將這種切邊方法稱為擠邊。用這種方法對筒形件切邊由于其結構簡單，使用方便，并可用復合模的結構與拉深同時進行，所以使用十分廣泛。切邊的工序圖如下所示： 八 .參考文獻 [1].丁松聚主編 . 冷沖模設計.北京:機械工業(yè)出版社,2001 [2]《沖壓設計手冊》編寫組編寫. 沖壓設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1999 [3]楊玉英主編. 實用沖壓工藝及模具設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2004 [4]王樹勛主編. 典型模具結構圖冊. 廣州:華南理工大學出版社,2005 [5]孫鳳勤、閻亞林主編. 沖壓與塑壓成形設備. 北京:高等教育出版社,2003 專心---專注---專業(yè)