1、湖 南 工 學 院課程設計說明書題 目院(系)、部： 機械工程系 學生姓名：指導教師： 張蓉 職稱 、副教授 專 業：班 級：完成時間：前 言本設計說明書根據老師所給的題目，用自己所學的冷沖壓工藝及模具設計知識對連接件的全部設計過程。全書既有足夠的理論知識，還有模具結構簡圖，語言精簡，表述明確，通俗易懂，歸納與對比多用圖表來代替文字說明，實用性強。 全書共五大章，主要內容包括零件的工藝分析，沖裁工藝方案及模具結構的擬定，制件的工藝計算，工作尺寸，排樣、裁板，壓力中心的確定、力的計算、壓力機的初選、壓力機的校核，模具主要結構零件的設計，凸模和凹模刃口尺寸的確定、確定各主要零件結構尺寸、凹模外形尺

2、寸的確定、沖孔凸模長度L1的確定、凸凹模內外刃壁厚校核、凸凹模尺寸、固定板的確定、卸料板的選定、彈性擋料銷、圓柱銷的選用、導向裝置的選擇、模柄的選擇、墊板、螺釘、彈簧，還有總結和參考文獻。 由于編者水平有限，書中不足之處，懇請廣大讀者批評指正。 編者 2010年12月 目 錄1、 零件的工藝分析 - 32、 擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構 - 4三、排樣、裁板 - 4四、計算工序壓力，選用壓力機及確定壓力中心1 計算工序沖壓力，選用壓力機 - 52 壓力機的選取 - 63 確定壓力中心 - 7五、設計連接件的模具5.1確定模具結構，繪制模具總裝草圖 - 85.2沖模刃口尺寸及公差計算 - 9

3、5.3凹模主要尺寸確定 - 125.4凸模及凸凹模結構設計 - 125.4.1凸模選取原則 - 135.4.2各凸模的結構 - 135.4.2計算凸模長度及校核強度 - 145.5凹模板結構 - 155.6其它模具結構零件 5.6.1擋料銷及導料銷 - 155.6.2凸模固定板及凸凹模固定板結構 - 155.6.3矩形墊塊設計 - 165.6.4定位銷定選取 - 16 5.6.5推件零件設計 - 165.6.6螺釘選用 - 165.6.7 橡膠零件選取 - 17六、模架及其零件選用6.1 模架 - 176.2 導向零件 - 176.3 模座 - 176.4模柄 - 18七、模具主要零件的尺寸規

4、格及閉合高度 - 18八、沖模的安裝和安全技術 - 18 總結 - 21 參考文獻 - 22一、零件的工藝分析 零件圖： 1.材料:該連接板的材料為碳素結構鋼Q235，改鋼具有中等強度并具有良好的塑性和韌性，易于成型，適于沖壓工藝加工。 2.該制件的結構形狀屬于較簡單，為對稱件，無特別狹長的槽或懸伸，有利于材料的合理利用。可用沖裁工藝加工獲得，在轉角處無特別明顯標明，因其角度大于90°，故查表3-6得最小圓角半徑Rmin=0.25t=0.375mm。為保證模具的使用壽命，故在此取較大。R=0.5mm。 3.轉角的尺寸精度。沖裁件經濟精度一般不高于IT11級，最高達IT8IT11。因該

5、工件無特別要求，則按IT11級精度選取，根據冷沖工藝及模具設計表3-9.3-10可得各部分尺寸偏差。15為未公差尺寸，一般按IT11級選取，查表3-9的Td=0.10mm，其為內孔尺寸，按基孔制標注：，同理：方孔德基本尺寸為mm，mm。 外形尺寸mm，mm,mm,mm,mm,mm,mm,mm 制件的斷面粗糙度一般為12.550m，查表3-11得，該制件的為Ra=12.5m。二、擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案：方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產。方案二：落料-沖孔復合模沖壓，采用復合模生產。方案三：沖孔-落料連續模沖壓，采用級進

6、模生產。 方案一模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率低，難以滿足零件大量生產的需求。由于結構簡單，為提高生產效率，主要采用復合沖裁或級進沖裁方式。由于中心圓孔于方形孔相距較近，為了更好地保證此精度，最后確定采用復合沖裁方式進行。 由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為了方面操作，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。三、排樣、裁板 一般分為有無廢料兩種方法，據制件圖分析，考慮操作方便并為了保證零件精度，采用橫排有廢料排樣。搭邊是沖裁件之間以及沖裁件于條料采編之間留下的余料。它主要起補償條料送進時的定位誤差和下料誤差，確保沖出合格的制件；保持條

7、料的剛性，方便送進，提高勞動效率。避免沖裁時條料邊緣的毛刺被帶入模具間隙，從而提高模具壽命。查<<冷沖壓工藝及模具設計>>表3-13，得工件間的值a1=1.8mm，沿邊a=2.0mm對于中碳鋼將a1，a分別乘0.9即為該制件的搭邊值=1.62mm，=1.8mm。由此可確定條料寬度：B=45+2a+0.5=49.1mm 由續表軋制鋼板的尺寸規格選擇1500*500*1.5，采用橫裁。由此可以計算出該條料可裁出30條49.1的條料，可沖裁出制件的個數n1=10個。 制件表面積A0=655.796mm2 則板料的利用率= 從而得出排樣圖：四、計算工序壓力，選用壓力機及確定壓力

8、中心 1 計算工序沖壓力，選用壓力機 在沖壓時，凸模給材料施加壓力，同時材料也給其反作用力。其反作用力則為沖裁力，除此之外，整個過程還有推件力，頂料力和卸料力。 查附表取=450MPa，0.05，0.055 落料力KLt=1.3×131.3×1.5×450115.21KN 沖孔力KLt=1.3×2××15×1.5×45082.66KN 卸料力=0.05×115.21=5.7605KN 推件力取n=2 2×0.055×82.669.09KN 總沖壓力 212.71KN=233.98127

9、6.523KN 2 壓力機的選取 a.選取原則： 根據總的沖壓力選取大于總沖壓力的壓力機沖裁。選擇合適的壓力機型號，使之與模具行成合理的配置關系，可提高模具使用過程中的安裝可靠性，從而提高產品質量、生產率和模具壽命。選擇壓力機型號主要是使其技術規格能符合模具成型工藝的要求，主要考慮公稱壓力、閉合高度、滑塊行程以及工作臺墊板尺寸等。 根據所要完成的沖壓工藝性質，生產批量的大小，沖壓的集合尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。對于中小型的修邊件主要采用開式機械壓力機。雖然開式沖床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能破壞修邊模的間隙分布，降低模具的壽命和修邊件的表面質量。可是它提供了極為方便的操作條件

10、和非常容易安裝的機械化附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設備的主要形式。 根據沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定沖壓設備的規格。 1、壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力，即：> 2、機的行程大小應適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，對于修邊等模具，其行程不宜過大，以免發生凸模與導板分離（導板模）或滾珠導向裝置脫開的不良后果。 3、沖模的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。 4、壓力機工作臺的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利

11、的。 b. 選取壓力機 根據計算總壓力，查附表可初選JB23-40的壓力機。當模具機構及尺寸確定后，可對壓力機的閉合高度，模具安裝進行校核，從而最終確定壓力機的規格。 3 確定壓力中心為了保證壓力機和模具平穩的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將會使沖模和壓力機滑塊承受側向力，產生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機精度，嚴重時會損壞模具和設備，造成沖壓事故。任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對于復雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計算法求得，即分力對某坐

12、標軸力矩之和等于其合力對該坐標軸的力矩。在實際生產中，可能出現沖模壓力中心在沖壓過程中發生沖壓變形的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結構考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時應注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機所允許范圍。該模具一次沖裁兩件，對稱沖孔，受力均勻平衡，所以壓力中心取在稱線上，不用再計算。畫出凹模刃口，用解析法或CAD法可求得壓力中心坐標為(24.49,5),如圖所示。五、設計連接件的模具5.1確定模具結構，繪制模具總裝草圖 根據已確定的工藝方案，模具結構可采用前后送料，擋料銷定距、彈性卸料裝置、下漏料的倒裝式沖裁模結構形式。模架可次采用后置導柱標準模架。據此，畫出模具

13、結構草圖：5.2沖模刃口尺寸及公差計算 凸凹模刃口尺寸計算： 沖孔mm的孔，凸模結構簡單，可采用分開加工的計算。 查表3-3，3-5得=0.132mm, =0.240mm , =0.020mm, =0.020mm , x=0.75校核條件：|+|（），那么將以上數據代入得。 沖方孔, 同上,=0.132,=0.240,=0.02 , =0.02,x=1 則, 如圖所示，該落料件按配作加工方法，則凹模中的各個尺寸為， 變大的尺寸：, , 變小的尺寸：， 不變的尺寸：x 對于變的尺寸A ,查表得， X1 = X3 = X4 =0.75, X2=0.5 , = 0.055mm 變小的尺寸計算公式：，

14、,查表得X1 = 1 , X2 = 0.75; 不變的尺寸 查表得沖模初始雙面間隙Z對Q235有 = 0.132 mm , = 0.240 mm； 故在制作凸模時只需根據凹模進行配作，保證最小間隙，為0.132mm ，為0.240 mm即可。5.3凹模主要尺寸確定 查<<冷沖壓工藝及模具設計>>表3-24得k=0.350.5,查表3-25得s=45,s1=30,s2=48凹模厚H , H = k s = 45×（0.350.5）= 15.7522.5，取 22 mm；凹模寬度B , B = s +(2.54.0)H=45+(2.54.0)H=100133mm；

15、凹模長度L , L = s1 + 2s2=30+2×48=126134mm；凸凹模查冷沖壓工藝及模具設計表3-28得最小刃口壁厚為3.8mm，符合要求。據中華模具設計大典，對凹模采用160×125×40 mmGBT285.13-1990；凸模固定板的厚度=1317取14mm；凸凹模固定板厚度取=16mm，則凸凹模厚度 H=38mm；凸凹模固定板外形尺寸為160×125×16mm；5.4凸模及凸凹模結構設計 5.4.1凸模選取原則為保證凸模能正常工作，設計任何結構形式的凸模都必須滿足如下三原則： a.精確定位：凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中

16、其軸線或母線不允許發生任何的移位，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴重時造成啃模。 b.防止拔出：回程時，卸料力對凸模產生拉伸作用。凸模結構應能防止凸模從固定板中拔出來 c.防止轉動：對于一些截面比較簡單的凸模，例如長圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡化圓形。這時就必須保證凸模在工作過程中不發生轉動，否則將出現啃模現象。 據此，各個凸模及凸凹模選用Cr12MoV，硬度要求5862HRC。 5.4.2各凸模的結構 根據沖孔的形狀和尺寸設計結構圖形如下 ：各 凸 模 圖5.4.3計算凸模長度及校核強度 a. 計算長度： 根據選自沖壓工藝與模具

17、設計知識可得公式+ h式中： 凸模固定板厚度凹模板厚度h凸模伸出安全高度沖孔凸模的長度H=h1+h2+h； h1為凸模固定板的厚度h1=14mm , h2 落料凹模厚度h2 = 18 mm , h為總修模量一般為10-15 mm左右，取h = 12 mm；沖孔凸模的長度H = 18 + 14 + 12= 44 mm；沖圓孔凸模及凸凹模用階梯式，沖方孔凸模用鉚接兩段式刃口高度均取h = 8 mm。b.凸模強度校核 根據選自沖壓工藝與模具設計知識可以得到以下： （1）凸模抗壓能力校核 凸模能正常工作其最小截面承受的壓應力必須小于凸模材料允許的壓應力= 4.2式中： 凸模最小截面的壓應力沖裁力凸模最

18、小截面積 凸模材料許用應力則：=82.66KN/(*7.5*7.5)=476 （2） 凸模縱向抗彎能力校核由歐拉公式可解得凸模不發生失穩彎曲的最小長度為：4.3式中： 凸模材料的彈性模量，一般模具鋼可取=2.2凸模最小截面慣性矩彎曲安全系數，淬火鋼沖裁力則： 2314 mm 44 mm 所以合格. 同理，沖方槽凸模及凸凹模的強度照此方法校核，均合格，再次就不列舉。5.5凹模板結構根據零件圖形，凹模的刃口尺寸與連接件的基本尺寸穩合，并且連接件在沖壓式要壓入在凹模體內，凹模的中心部位為異形沉孔式，圖形如下：凹 模 板 圖 根據凹模在模具中需要具有良好的耐磨性，抗疲勞強度，要求剛度、硬度高，據此，按

19、一般經驗選擇材料為Cr12MoV，進行熱處理要求達到硬度5862HRC.5.6其它模具結構零件 5.6.1擋料銷及導料銷 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離。因圓柱頭擋料銷結構簡單，制造容易，故選用圓柱頭固定擋料銷，固定在卸料板上。導料銷主要用于減小引導板料的送進誤差。擋料銷用45號鋼制造，淬火硬度為，據中華模具設計大典.固定擋料銷據JBT7649.5-1994采用8×22mm。 5.6.2凸模固定板及凸凹模固定板結構 凸模固定板主要用于固定沖孔凸模，用銷釘定位，基本尺寸與凹模板的尺寸一致，呈方鐵狀加工方便，制造容易。選用45鋼，熱處理4852HRC。 凸模固定

20、板的厚=1317取14mm； 凸凹模固定板厚度取=16mm。 5.6.3矩形墊塊設計板的作用是直接承受和分散凸模傳來的壓力，以降低模板單位面積上的壓力。在凸模固定板與上模之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現凹陷，致使凸模松動，墊板的形狀與尺寸應與固定板相同，其厚度一般取610。其上面的銷釘、螺釘合理分布，詳細肺部請見裝配圖。要求其具有良好的塑性與韌性，強度高等，選材T8鋼。規格：矩形墊塊據JBT7643.3-1994采用160×125×8mm .5.6.4定位銷定選取銷釘起定位作用，防止零件之間發生錯移，其本身受剪應力。銷釘一般用兩個，

21、多采用圓柱銷釘，與零件上的銷孔采用過渡配合，若零件受到的錯移力大的時候則選用較大的銷釘。根據中華模具設計大典 選取8 X L , GB/T 119.1 5.6.5推件零件設計推板采用45號鋼，尺寸為50×6 連接推桿采用3根，6×15推件塊與落料凹模采用H7e6配和，采用45鋼 打桿，采用A10 ，材料45鋼 5.6.6螺釘選用 沖模上受力較大的連接螺釘一般采用內六角螺釘，其特點是用45號鋼制造，并淬火3540HRC，因此可承受較大的拉應力，而且這種螺釘緊固牢靠，且螺釘頭埋在凹模內，使結構緊湊，外形美觀。螺釘的位置盡可能對稱，以使零件受力均勻。本模具根據不同的情況選用不同的

22、螺釘，選依據中華模具設計大典GB / T 70.12000 上模緊固螺釘：M16 X 67 mm ； 下模緊固螺釘：M16 X 45 mm ； 卸料螺釘：M16 X 50 mm ；模柄緊固螺釘：M10 X 18 mm。5.6.7 橡膠零件選取 橡膠在模具中主要起卸料作用，在使用過程中，由于模具的連續工作，只是需要經常更換。根據中華模具設計大典 中選取橡膠，用M16螺釘連接。6.模架及其零件選用 6.1 模架模架選用后側導柱模架，這種模架的導柱分布在模座的一側，兩個導柱的直徑相同，可避免上模與下模錯裝而發生啃模事故。該模架滑動平穩、導向準確牢靠，可保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃磨壽命，并使模具

23、的調試簡單化。此類模架只適用于橫向送料，其優點是工作面開敞，適于大件邊緣沖裁和沖孔。模架的選用參照標準模架選購。 6.2 導向零件該工件生產批量大、公差要求較高，為保證模具有較高的精度和壽命，故采用導向零件對上、下模進行導向，以保證上模相對與下模的正確運動。常用的導向零件有導柱、導套和導板，這里選用導柱和導套，其配合精度為，材料選用20號鋼，淬火硬度為。導柱下部長度與下模板導柱孔采用過盈配合，上部長度與導套孔徑間隙配合。導套孔徑有油槽，用以存油潤滑，外徑與上模板采用過盈配合，配合使導套孔徑會收縮，所以導套過盈配合部分的孔徑應比導套和導柱間隙配合部分導套孔徑增大。選擇導柱長度時，應考慮模具閉合時

24、導柱上端面和上模板平面的距離不小于，導套的上端面與上模板上平面的距離應大于，用以排氣和出油。本模具采用的導柱與導套的結構形式初定為滑動導向式，如下圖所示。并且左右兩邊的導柱導套尺寸不同，用以避免上模與下模錯裝而發生啃模事故，具體規格為：導柱：A型導柱，A25 h5 X 160 ， JB/T 7187.1導套：A型導套，A25 H6 X 80 X 30 ， JB/T 7187.16.3 模座模座的尺寸規格根據模架類型、凹模周界尺寸和安裝要求確定。對于矩形模座，其長度應比凹模長度大，寬度等于或略大于凹模寬度，深度取凹模板厚度的倍。考慮受力情況，上模座厚度可比下模座小。 上模座 ：材料HT200 ,

25、 220 X 160 X 40 mm ， GB/T 2855.31990下模座 ：材料HT200 , 220 X 200 X 45 mm ， GB/T 2855.61990 6.4模柄 中小型模具一般都用模柄將上模與壓力機滑塊相連接，模柄工作段的直徑應與所選的壓力機滑塊孔的直徑相一致。且兩者的下平面垂直度要好。如果垂直度不好，則就不可能得到凸模和凹模正確的相關運動，因而會使模具破損或產生其他的事故。設計模具時，選擇模柄的類型要考慮到模具結構的特點和使用要求，本模具選用的是如下圖所示的壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/m6過渡配合。 規格 ：A 40 , JB/T 7140.37模具主要零件

26、的尺寸規格及閉合高度綜上分析，確定本模具的主要零部件的尺寸規格為： 上模座 220 X 160 X 40 mm ， GB/T 2855.31990 下模座 220 X 200 X 50 mm ， GB/T 2855.61990 墊板 160 X 125 X 8 mm 凸模固定板 160 X 125 X 14 mm 凹模板 160 X 125 X 22 mm 卸料板 160 X 125 X 8 mm 橡膠工作壓縮后高度 11 mm 凸凹模固定板 160 X 125 X 16 mm 材料厚度 1.5 mm 模具閉合高度：=40 + 50 + 8 + 14 + 22 + 8 + 11 + 16 + 1.5 = 170.5mm8 沖模的安裝和安全技術 沖模的使用壽命、工作安全和沖件質量等與沖模的正確安裝有著極密切的關系。沖模在壓力機上的安裝程序是首先上模固定在壓力機滑塊上，根據上模位置固定下模。沖模安全技術包括人身安全技術和裝備安全技術兩個方面。前者主要是保障操作者的人身、特別是雙手的安全，也包括降低沖壓噪聲，后