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1、冷沖壓模課程設(shè)計說明書-沖壓模的設(shè)計 學(xué) 校：洛陽理工學(xué)院 系別：機電工程系 專業(yè)：模具設(shè)計與制造 學(xué) 號：Z09105844 姓 名：劉 勇完成日期：2011年6月8日機械原理課程設(shè)計評語系 別：機電工程系專 業(yè)：模具設(shè)計與制造設(shè)計題目：沖壓模指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師：張旦聞年月日 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書系專業(yè)學(xué)生姓名 班級 學(xué)號 課程名稱：設(shè)計題目：課程設(shè)計內(nèi)容與要求：指導(dǎo)教師 ：設(shè)計（論文）開始日期： 年 月 日設(shè)計（論文）完成日期： 年 月 日課 程 設(shè) 計 評 語第 頁 系專業(yè) 學(xué)生姓名 班級 學(xué)號 課程名稱：設(shè)計題目：課程設(shè)計篇幅：圖 紙張說明書頁指導(dǎo)教師評語：年 月 日 指導(dǎo)教

2、師 洛陽理工學(xué)院前言2一、零件原始數(shù)據(jù)3二、沖壓件工藝分析41、沖壓工序42、材料性能43、零件結(jié)構(gòu)44、尺寸精度4三、沖裁方案及模具類型的選擇51、沖壓工序安排方案52、選用模具確定6四、零件的工藝計算61排樣、計算條料寬度及確定步距62、沖壓力的計算83、壓力中心的計算94、刃口尺寸計算9五、模具主要零部件的確定101、落料凹模設(shè)計102、標(biāo)準(zhǔn)模架的選用113、沖孔凸模的設(shè)計114、卸料裝置中彈性元件的選用與計算：125、凸凹模的設(shè)計136、其他零部件的選用13六、沖壓設(shè)備的選用13七、模具裝配圖141、繪制裝配圖142、主要零件材料選擇及熱處理15八、結(jié)束語16九、致謝17十、參考資料1

3、7前言該課程設(shè)計是由沖孔落料件設(shè)計，沖壓模設(shè)計組成，沖壓模具主要是將板料分離或成形而得到制件的加工方法。因為模具的生產(chǎn)主要是大批量生產(chǎn)，而且模具可以保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量，模具的設(shè)計與制造主要考慮到模具設(shè)計能否滿足工件的工藝性設(shè)計，能否加工出合格的零件，以及后來的維修與存放是否合理等。本次課程設(shè)計的墊片，不僅要考慮是做出的零件能滿足工作要求，還要保證它一定的使用壽命。關(guān)鍵詞：沖孔 落料 工藝性(1)課題來源及要求 本次模具設(shè)計的課題屬于零件設(shè)計類，來源于生產(chǎn)實際問題，是一個圓環(huán)墊片，該零件需通過沖孔落料二道工序完成。 (2)設(shè)計內(nèi)容 a 分析零件的成形工藝性，進行制品的基本參數(shù)的計算

4、、沖壓模的設(shè)計計算，選用壓力機，確定模具類型及結(jié)構(gòu)；b 模具和成型機械關(guān)系的校核；c 模具零件的必要計算；d 繪制模具裝配圖一張， 繪制主要工作零件凸模、 凹模、 凸凹模圖各一張； e 編寫設(shè)計說明書；(3)介紹的內(nèi)容與意義此次課程設(shè)計說明書涉及的知識面廣、銜接緊密、結(jié)構(gòu)整合或綜合性強、實用性強。本說明書介紹了沖裁件的工藝性分析、沖壓工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的確定、設(shè)計工藝 計算、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、主要零部件設(shè)計、沖壓設(shè)備的選取等。本說明書對沖壓模具設(shè)計的基本流程介紹相對比較全面，理論聯(lián)系實際， 同時也培養(yǎng)了 個人的較強實踐動手能力和對模具設(shè)計專業(yè)知識的系統(tǒng)化、完整化， 以及對于工程技術(shù)的

5、嚴(yán) 謹(jǐn)性。 (4)設(shè)計過程 為縮短本次設(shè)計的時間， 讓模具設(shè)計充分理解其設(shè)計意圖， 在模具各部分設(shè)計中采用了計算機輔助設(shè)計（AutoCAD）系統(tǒng)，讓模具各部分的結(jié)構(gòu)明確的展現(xiàn)在我們面前，提高效率。一、零件原始數(shù)據(jù)零件原始數(shù)據(jù)： 如圖所示的墊片，外形直徑 D=18mm，內(nèi)孔直徑 d=8mm，厚度 t = 1.5mm ，材料為 Q195，生產(chǎn)批量：大批量。二、沖壓件工藝分析1、沖壓工序只有沖孔、落料兩道工序。2、材料性能Q195是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖裁成形性能，其抗拉強度為 315390Mpa，抗剪強度為 260320MPa。3、零件結(jié)構(gòu)該零件結(jié)構(gòu)簡單且中心對稱，無尖角，對沖裁成形加工較為

6、有利。零件中間有一圓孔，孔的最小尺寸為 d=8mm，滿足沖裁最小直徑 d min 1.0t=1.5mm 的要求。同時,經(jīng)過計算,孔的邊緣距離零件外形的最小尺寸 b1 =1/2(18-8) = 10mm ,滿足沖裁最小孔邊距 bmin 1.0t=1.5mm 的要求。所以，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁件的結(jié)構(gòu)要求。4、尺寸精度查表得，該工件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為 IT12IT14 級，所以未注公差由IT14級查取。由此，通過普通沖裁可以達到零件的精度要求。綜合以上材料性能、零件結(jié)構(gòu)、尺寸精度的分析，該零件可以采用普通沖裁的方法獲得。三、沖裁方案及模具類型的選擇1、沖壓工序安排方案該零件包括沖孔和落料兩

7、個基本工序，可提出的加工方案如下：方案一：采用先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 三種類型模具優(yōu)缺點比較如下：方案一的優(yōu)點是模具設(shè)計、制造簡單、周期短、模具結(jié)構(gòu)簡單，甚至可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的模具成形零件，因此，模具和制件的制造成本均低。但因采用兩副模具分別進行落料和沖孔，其沖壓生產(chǎn)率低，不能滿足墊圈零件大批量生產(chǎn)的需求。方案二的優(yōu)點是沖壓的生產(chǎn)效率高，且制件的平整度較高。但模具結(jié)構(gòu)較第一種方案復(fù)雜，因此設(shè)計制造周期較長，模具成本較高。方案三優(yōu)點是沖壓生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)效率較高。但模具結(jié)構(gòu)較第

8、一種方案復(fù)雜，因此設(shè)計制造周期較長，模具成本較高；與第二種方案比生產(chǎn)的零件精度稍差 欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜綜合以上分析，以滿足制件質(zhì)量和生產(chǎn)綱領(lǐng)為主要因素，方案一顯然不能滿足要求；方案二和方案三，宜采用方案二生產(chǎn)?，F(xiàn)對復(fù)合模中凸凹模壁厚進行校核，當(dāng)材料厚度為 t = 1.5mm 時，可查得凸凹模最小壁厚為 = 4mm ，現(xiàn)零件上的最小孔邊距為 bmin = 18mm ，有 bmin ，滿足該凸凹模結(jié)構(gòu)要求，所以可以采用復(fù)合模生產(chǎn)，即采用方案二2、選用模具確定按照落料凹模安裝位置，復(fù)合模又分為正裝和倒裝兩種形式。正裝復(fù)合模沖裁時的 沖孔廢料

9、由上向下推出，如多孔件，而孔的廢料落在下模表面，需要及時清除，而倒裝式復(fù)合模工作時產(chǎn)生的孔廢料直接由下模部分漏出，比較可知倒裝模操作方便，且安全。 所以選用倒裝式復(fù)合模進行加工。綜上得，該零件采用沖孔落料倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。四、零件的工藝計算1排樣、計算條料寬度及確定步距一般而言，排樣原則有：a.提高材料利用率。對沖壓件來說，由于產(chǎn)量大，沖壓生產(chǎn)效率高，原材料費用常會占到?jīng)_件總成本的 60%以上，所以材料利用率是是一項很重要的經(jīng)濟指標(biāo)；b.使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強度，保證有較高的生產(chǎn)效率。應(yīng)盡量選條 料寬、進距小的排樣方法； c.使模具結(jié)構(gòu)簡單，模具壽命較高；d.排樣應(yīng)保證沖壓件的

10、質(zhì)量。 根據(jù)零件形狀，比較可知應(yīng)采用單排的有廢料排樣方法最合適，（1）搭邊值的確定 由零件外形尺寸 D = 18mm，查沖壓工藝與模具設(shè)計表 2-12得兩工件間的搭邊a1 =1.5mm，實際取a1=1.0mm；工件邊緣搭邊a=2mm，實際取 a=1.2mm。（2）條料寬度的確定（導(dǎo)料銷導(dǎo)向）條料寬度計算公式：B=（D+2a+）0-查表2-13得， = 1.0mm代入公式，得B = （18+2X1.2+1.0）0-1.0mm = 21.40-1.0mm a) 確定步距 S=D+a1=18+1=19mmb)材料利用率=A1/hB100=（182-82）/1921.4100=50.22、沖壓力的計算

11、（1）沖裁力的計算 計算沖壓力的目的是為了合理的選用壓力機和設(shè)計模具。 壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖壓的要求。平刃口沖裁時，其沖裁力F 可按下式計算：F=KLtb其中 F沖裁力N；K系數(shù)，考慮沖擊載荷因素，通常取1.3t材料厚度，t為 mm；材料抗剪強度，為 MPa； L沖裁周長，L為 mm。 材料 Q195 的抗剪強度 b = 260 320MPa ，取 b = 300 MPa ，沖孔沖裁力： F1 = 1.3 8 1.5 300 = 14.695kN 落料沖裁力： F2 = 1.3 18 31.5 300= 33.064kNF=14.695+33.064=47.759KN(

12、2)卸料力、推件力的計算卸料力 ：F卸=k卸F推件力 ：F推=nK推F其中， n =h/t=9/1.5=6由材料厚度 t = 1.5mm ，查表2-11得 卸料力系數(shù) K卸 = 0.042 ，推件力系數(shù) K推= 0.055，代入，計算得 卸料力：F卸= 0.042 33.064 = 1.389kN 推件力： F推 = 0.055614.695 = 4.849 kN 該模具采用彈性卸料裝置和下出料裝置，所以，總的沖裁力為：F 總= F+ F卸 + F推 = 47.759+ 1.389 + 4.849 = 53.997kN根據(jù)總的沖裁力，初選設(shè)備為開式壓力機 JB23-6.3。3、壓力中心的計算零

13、件外形為中心對稱圖形，所以該零件的壓力中心即為零件的幾何中心。4、刃口尺寸計算間隙值Zmin=0.132 mm，Zmax=0.240mmZmax-Zmin=0.108mm（1）沖孔采用凸、凹模分開加工方法。由表2-7查得凸、凹模制造偏差分別為p=-0.020mm,d=+0.020。因|d|+|p|=0.040mm, Zmax-Zmin=0.108mm滿足|d|+|p|Zmax-Zmin的條件。按IT14級查得：8=0.36mm，由表2-6查得磨損系數(shù)x=0.5.d p =(dmin+ X)0-p = (8+0.50.36)0-0.02mm = 8.180-0.02mmd d= ( d p+ Z

14、min )+d0=（8.18+0.132）+0.020mm=8.31+0.020mm(2)落料采用凸、凹模分開加工方法。由表2-7查得凸、凹模制造偏差分別為p=-0.020mm,d=+0.020。因|d|+|p|=0.040mm, Zmax-Zmin=0.108mm滿足|d|+|p|Zmax-Zmin的條件。按IT14級查得：18=0.43mm，由表2-6查得磨損系數(shù)x=0.5.Dd=( Dmaxx)+d0 = (18-0.50.43)+0.020 mm = 17.79+0.020 mmDp=( Dd - Zmin)0-p = (17.79-0.132)0-0.02 mm = 17.660-0

15、.02 mm五、模具主要零部件的確定1、 落料凹模設(shè)計 凹模采用整體式，凹?？拙捎镁€切割機床加工，在不影響其壁強度的情況下，采用螺釘或銷釘，跟凹模固定板經(jīng)行連接。根據(jù)實用沖模設(shè)計與制造落料凹模的厚度經(jīng)驗公式為 H=Kb（H15mm） 式中：H凹模厚度（mm）K系數(shù)b凹模孔的最大寬度（mm） 落料凹模的壁厚 c=（1.52）H（c30mm） 式中：c落料凹模的壁厚（mm）H落料凹模的厚度（mm） 由材料厚度 t = 1.5mm ，最大外形尺寸 b = 18mm ，查沖壓工藝與模具設(shè)計 表 3-3 得k = 0.40 ，代入，計算得h = 0.40 18= 7.2mm15mm，因此取16mm。C

16、 = (1.5 2 ) 16 = 24 32mm因零件結(jié)構(gòu)較簡單，取較小值， C = 25mm 。 凹模的長度：L = b + 2C = 18 + 2 25 = 68mm凹模的寬度：B = b + 2C = 80 + 2 25 = 68mm選用模板：100mm100mm16mm2、標(biāo)準(zhǔn)模架的選用標(biāo)準(zhǔn)模架的選用，依據(jù)凹模的外形尺寸確定，因沖壓件精度要求不高，故選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，根據(jù)計算結(jié)果，查 GB2872.1-90得，模架的規(guī)格如下：上模座： 100mm 100mm 30mm 下模座： 100mm 100mm 40mm 導(dǎo)柱： A20mmh5 110mm 導(dǎo) 套： A20mmH6 63mm 3

17、2mm 墊 板： 100mm 100mm 6mm卸料板： 100mm 100mm 10mm凸模固定板：100mm 100mm 12mm 凸凹模固定板：100mm 100mm 12mm3、沖孔凸模的設(shè)計凸模由凸模固定板固定，兩者采用過渡配合關(guān)系。沖孔凸模高度 L=h1+h2+a+t 式中：L沖孔凸模長度（mm）h1凸模固定板厚度（mm）h2卸料板厚度（mm）t材料厚度（mm）a附加長度，它包括凸模的修模量。凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板的安全距離等。這一尺寸如無特殊要求，可取 1020mm 使用彈性卸料裝置時，按實際情況設(shè)計凸模高度，a 取15mmL=h1+h2+h3+a= 12mm+1

18、0mm+15mm=37mm4、卸料裝置中彈性元件的選用與計算：因為模板為矩形，選彈簧數(shù) k=6，F(xiàn)。F卸/n =1389N / 6=231N。彈簧所需壓縮量S預(yù)和S工作選用1個料厚，S修磨一般選用6mmS總=S預(yù)+S工作+S修磨=1.5mm+1.5mm+6mm=9mm根據(jù)F。，由冷沖壓工藝與模具設(shè)計附錄R可查得：d=2.5mm,D2=14mm,Flim=278N,=4.73mm,f=1.995mm n=S總/f=91.995=4.5 H。=n+d=4.734+2.5=21.42mm取H。=22mm 綜上所得，選用2.514mm22mm5、凸凹模的設(shè)計：凸凹模高度： H=h凸凹模固定板+h 卸料

19、板+h 彈性元件h 凸凹模固定板=（60%80%）H 整體式凹模厚度則取 h凸凹模固定板=12mmH=12mm+10mm+22mm=44mm根據(jù)冷沖壓模具設(shè)計與制造表 2.23 查的凸凹模最小壁厚 a=4.0mm。分析工件工藝，以上條件均能滿足。6、其他零部件的選用 模柄采用嵌入式模柄，根據(jù)設(shè)備上模柄孔尺寸，選用規(guī)格 B3075的模柄。其它零部件參照標(biāo)準(zhǔn)選用。六、沖壓設(shè)備的選用沖壓設(shè)備選擇的要求：1、壓力機的行程大小，應(yīng)能保證成型零件的取出與毛坯的放入。2、壓力機的工作臺面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，還需留有安裝固定的余地，但是在 過大的工作臺上安裝很小尺寸的沖模時，工作臺的受力條件也是不理想的

20、。3、 所選的壓力機的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。模具的閉合高度 H0： 模具在閉合時， 上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離。壓力機的閉合高度 H：滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊下端面的距離。該距離一般 是可以調(diào)整的，故一般的壓力機均有最大閉合高度Hmax和最小閉合高度 Hmin。根據(jù)沖壓力的大小，選擇開式雙柱可傾壓力機JB23-6.3，其主要參數(shù)如下：公稱壓力：63kN 滑塊行程：35mm 最大閉合高度 ：120mm 閉合高度調(diào)節(jié)量：40 mm 滑塊中心線到床身距離：110mm工作臺尺寸：200 mm310 mm 模柄孔尺寸：30 mm50 mm 七、模具裝配圖1、繪制裝配圖見圖

21、紙 12、主要零件材料選擇及熱處理按模具標(biāo)準(zhǔn)，選取所需的標(biāo)準(zhǔn)件，查清標(biāo)準(zhǔn)件代號及標(biāo)記，寫在總圖明細表內(nèi)，并將各零件標(biāo)出統(tǒng)一代號。(1)上模座：上模座的作用是與壓力機相連接，將模具的上模部分安裝在壓力機上。根據(jù)中國 模具設(shè)計大典上所推薦，選用 HT200。不必進行熱處理，因為上模座在模具工作中 只承受沖擊力，要求材料具有較好的強度和韌性。(2)墊板 ：墊板在模具工作過程中，承受卸料組件、沖頭傳遞過來的較大的沖擊 載荷。因此要求材料有較好的強度、硬度和一定的韌性。根據(jù)中國模具設(shè)計大典推 薦，選用45鋼，熱處理到 HRC4348。(3)凸模固定板 ：凸模固定板，主要起固定凸模的作用。上模的沖頭、小導(dǎo)

22、柱都是固定在固定板上。 該板幾乎不承受載荷，對材料沒有什么較大要求，根據(jù)中國模具設(shè)計大典推薦，選 用 45鋼 即可。(4)卸料板 ：卸料板在工作過程中起到卸料和壓料的作用。工作時，通過卸料板把條料緊緊的壓在凹模板上，接著沖頭開始工作，易保證產(chǎn)品精度。凸凹模開始分離時，卸料板 通過彈簧的作用，將條料卸下。根據(jù)中國模具設(shè)計大典推薦，選用 45鋼。(5)凹模板墊板：由于在工作過程中承受很大的沖擊載荷，根據(jù)中國模具設(shè)計大典推薦，選用 45 鋼，熱處理到 HRC4348。(6)下模座：下模座其作用與上模座相似，根據(jù)中國模具設(shè)計大典推薦，選用 HT200。(7)模架的選取在定好排樣圖和選定模具的基本形式后

23、，便可以選模板了。根據(jù)中國模具大典 的推薦,選定各模板的尺寸。模具設(shè)計時，螺釘和銷釘?shù)倪x用應(yīng)注意以下幾點：1.同一組合中， 螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于 3 個 （被聯(lián)接件為圓形時為 36 個， 為矩形時 48 個） ，并盡量保證定位可靠。2.螺釘和銷釘?shù)囊?guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力大小和凹模厚度等條件確定。螺釘規(guī)格可查表， 銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格。 螺釘?shù)男肷疃群弯N釘?shù)呐浜仙疃?不能太淺，也不能太深，一般可取其公稱直徑的 1.52 倍。3.螺釘之間、螺釘與銷釘之間，螺釘、銷釘距凹模刃口及外邊緣的距離，均不應(yīng)過小， 以防降低模板強度，其最小距離可查表。4.各被聯(lián)接件的銷孔應(yīng)配合加工，

24、以保證位置精度。 銷釘與銷釘之間采用 H7/n6 或 H7/m6 配合,查表可選用螺釘規(guī)格為 M10八、結(jié)束語通過對邊板沖孔落料倒裝復(fù)合模的設(shè)計、 計算，使我對沖裁模的設(shè)計流程有了更深 一層的了解，包括沖裁件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇、必要的 工藝計算、主要零部件的設(shè)計、壓力機型號的選擇、總裝圖及零件圖的繪制。在設(shè)計過程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點也馬虎不得，只要一個數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動，使設(shè)計難度大大的增加。在這次設(shè)計中，我感覺要完成這次設(shè)計不僅要有扎實的專業(yè)知識，還 要有過硬的計算機基礎(chǔ)作保障，方才能很好的完成這次設(shè)計。所以說我們今后的學(xué)習(xí)中，不僅要學(xué)好應(yīng)該所學(xué)的，還要盡

25、可能多的去拓展我們在其它方面的領(lǐng)域，只有這們我們才能立于不敗之地。九、致謝感謝指導(dǎo)師王老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求作作風(fēng),他將成為我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。他為每位同學(xué)的課程設(shè)計都細心的指導(dǎo)，積極與同學(xué)進行溝通與交流，在溝通與交流中，我學(xué)到了很多沖壓模具設(shè)計的知識與設(shè)計理念。在此謹(jǐn)向王老師予以誠摯的謝意和崇高的敬意。還要感謝我的同學(xué)們，感謝他們的積極配合，在相互交流與幫助下順利完成了此次畢業(yè)設(shè)計。十、參考資料1 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計. 機械工業(yè)出版社2 編委會. 中國模具設(shè)計大典.江西科學(xué)技術(shù)出版社3 張正修.沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、要點及實例.機械工業(yè)出版社4 洪慎章.實用沖模設(shè)計與制造. 機械工業(yè)出版社5 王新華、陳登.簡明沖模設(shè)計手冊. 機械工業(yè)出版社