條形墊片沖壓模設計華東交通大學課程設計（學年論文）第18頁共20頁第19頁共20頁課程設計說明書課程名稱：模具設計設計題目：條形墊片沖壓模設計姓名：學號：20090310040209班級：09材料（2）班院系：機電學院指導老師：華東交大機電學院二零一二年十一月目錄一、模具意義及發展 41、模具意義： 42、沖壓模產品發展重點： 43、沖壓模技術發展重點： 44、其他發展重點及展望： 55、當前存在的問題： 5二、零件工藝性分析 61.材料分析 62.結構分析 63.精度分析 6三、沖裁工藝方案確定 8四、零件工藝計算 91、排樣計算 92、刃口尺寸計算 103、沖壓力計算 114、壓力中心計算 12五、沖壓設備的選用 13六、模具零部件結構的確定 141、凹模外形尺寸 142、凸模固定板的厚度 143、凸模墊板的采用和厚度 144、凸模外形結構、尺寸確定 145、卸料裝置中彈性元件的計算 16六、模具材料的選擇 17七、整體模具裝配 18課程設計總結 19參考文獻 20“模具設計”課程設計任務書指導教師設計地點制品：制品：條形墊片材料：Q235料厚：1mm數量：100萬件課程設計提交的檔案材料1.設計計算說明書6000字（A4幅面）1份2.模具裝配圖（1#圖紙）1張3.模具工作零件圖（2#或3#圖紙）3張4.上述材料電子文檔基本要求及設計步驟建議：沖裁工藝設計：對制件的結構、尺寸、精度、數量、材質等要素進行分析，初步確定制件的沖裁工藝，計算搭邊尺寸、毛坯尺寸，確定排樣圖（繪在總裝圖上）；模具結構方案設計；根據沖裁工藝方案，初步確定模具結構方案和坯料導向、定位方式；計算沖裁力，初步選擇沖壓設備；了解其行程、噸位、容模尺寸等有關技術參數；計算卸料力，確定卸料方案及卸料元件的規格、尺寸；計算并確定沖裁間隙繼而確定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、結構形式；選擇凸模、凹模或凸凹模進行強度、剛度的計算并校核；協調模具各零件的結構、尺寸，完善導料、定位等輔助功能件結構及尺寸設計；繪制模具總裝配圖：1)、考慮采用“半剖法”表示上模使用中的兩個極限位置；2)、按裝配圖要求標注尺寸及配合性質、技術要求等；3)、零件標號無遺漏；明細表內容詳實、規范；4)、制圖遵照國家標準；排樣圖按習慣繪在總裝圖的右上角或適當位置。繪制凸模、凹模零件圖，尺寸、粗糙度標注齊全；編寫設計說明書一份，要求內容詳實，措詞準確，具有較好的可讀性；10、計劃進度：第1周

接受并消化設計任務，搜集資料，沖壓工藝及模具結構方案設計；第2周

模具工作零件設計，繪制裝配圖、凸模、凹模或凸凹零件圖；第3周

編寫計算說明書；答辯。機電工程學院材料成型及控制工程教研室一、模具意義及發展1、模具意義：沖壓模具(StampingTooling)是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。沖壓模的發展重點與展望發展重點的選取應根據市場需求、發展趨勢和目前狀況來確定。可按產品重點、技術重點和其他重點分別敘述。2、沖壓模產品發展重點：沖壓模共有7小類，并有一些按其服務對象來稱呼的一些種類。目前急需發展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模和精沖模。這些模具現在產需矛盾大，發展前景好。汽車覆蓋件模具中發展重點是技術要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模及大型多工位級進模、連續模今后將會有較快的發展。多功能、多工位級進模中發展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。精沖模中發展重點是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。3、沖壓模技術發展重點：模具技術未來發展趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發展。因此從設計技術來說，發展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術的應用，并持續提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術。模具CAD、CAM技術應向宜人化、集成化、智能化和網絡化方向發展，并提高模具CAD、CAM系統專用化程度。為了提高CAD、CAE、CAM技術的應用水平，建立完整的模具資料庫及開發專家系統和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術來說，發展重點在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術。高精度加工目前主要是發展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標準化程度，搞好模具標準件生產供應也是沖壓模技術發展重點之一。為了提高沖壓模的壽命，模具表面的各種強化超硬處理等技術也是發展重點。對于模具數字化制造、系統集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應用技術等方面形成全方位解決方案，提供模具開發與工程服務，全面提高企業水平和模具質量，這更是沖壓模技術發展的重點。4、其他發展重點及展望：其他發展重點及展望的內涵十分豐富，這里只就管理、專業化與標準化及行業調整三個方面作一些分析。企業管理是一個系統工程，是一門學問，是科學技術。與工業發達國家模具企業相比，在某種意義上說，我們的管理落后更甚于技術落后。因此改進管理十分重要，且任務繁重，目前模具企業的管理有許多形式，各有其適應對象，但搞好信息化建設，逐步實現信息化管理已成為發展方向，行業也對此有共識。5、當前存在的問題：由于歷史和體制上的原因，我國模具專業化和標準化水平一直很低，其中沖壓模的專業化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙了沖壓模的發展，根據國內外模具專業化情況來看1）模具生產獨立于其他產品生產，專業生產模具外供；2）按模具種類劃分，專門從事某一類模具（如沖壓模）生產；3）在某一類模具中，按其服務對象或模具工藝及尺寸大小，選取該類模具中的某種模具（例如汽車覆蓋件模具、多工位級進模具、精沖模具等等）進行專業化生產；4）專業生產模具中的某一些零件（如模架、沖頭、彈性元件等）供給模具生產企業；5）按工序開展專業化協作。例如目前社會上專門從事模具設計的公司、專門進行型腔加工或電加工協作的企業、專門接受測量或熱處理委托業務的企業及專業從事拋光業務的企業等等，這種多層次的專業化促進了模具行業的發展。但專業化的路途仍舊遙遠，必須加快進程才能適應形勢。因此，這也是發展重點。二、零件工藝性分析工件為圖1所示的落料沖孔件，材料為Q235，材料厚度1mm，生產批量為大批量。工藝性分析內容如下：圖11.材料分析Q235為普通碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性能。2.結構分析零件結構簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中部有一種孔，孔的最小尺寸為3.5mm，滿足沖裁最小孔徑≥的要求。另外，經計算孔距零件外形之間的最小孔邊距為7mm，滿足沖裁件最小孔邊距≥的要求。所以，該零件的結構滿足沖裁的要求。3.精度分析零件上有4個尺寸標注了公差要求，由公差表查得其公差要求都屬IT13，所以普通沖裁可以達到零件的精度要求。對于未注公差尺寸按IT14精度等級查補。由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。三、沖裁工藝方案確定零件為一落料沖孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產。方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產。方案三：沖孔—落料連續沖壓，采用級進模生產。方案一模具結構簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產效率低，零件精度較差，在生產批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產效率高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產效率也很高，但與方案二比生產的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設置導正銷導正，模具制造、裝配較復合模略復雜。所以，比較三個方案欲采用方案二生產。現對復合模中凸凹模壁厚進行校核，當材料厚度為2mm時，可查得凸凹模最小壁厚為4.9mm，現零件上的最小孔邊距為5.5mm，所以可以采用復合模生產，即采用方案二。四、零件工藝計算1、排樣計算計算條料寬度時，按公式B=D+2a+Δ式中：B——條料寬度基本尺寸（mm）D——工件在寬度方向上的最大尺寸（mm）a——側搭邊的最小值（mm）Δ——條料寬度的單向（負向）公差（mm）查《模具設計與制造（第二版）》中表2—7得：a=3.0mm。工件間搭邊值a1=2.8mm查《冷沖模具設計及制造》中表3—13得Δ=0.5mm。綜上所述，由于零件尺寸不是很小，應采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有圖2所示兩種。由零件尺寸圖可知，工件在寬度上最大尺寸D=58mm所以條料寬度：B=（58+2×1.5）+0.74=61.74mm≈62mm≈≈≈進料步距：h=30+1.2=31.2mm一個步距內材料的利用率為：η=F/（B×h）×100%式中：F——單個零件的實際面積由零件出可得：F=1460.96mm2所以η0=1358.40/（82.7×22.8）×100%=76.76%板料規格選用1.0mm×1000mm×2000mm采用縱裁時每板條數：n1=1000/61=16.39，取16每條工件數：n2=（2000-a）/31.2=64.64，取64每板工件數：n=16×64=1024材料利用率：η=nF/(1000×2000)×100%=74.80%采用橫裁時每板條數：n1=2000/61=32.78，取32每條工件數：n2=（1000-a）/31.2=32.01，取32每板工件數：n=32×32=1024材料利用率：η=nF/(1000×2000)×100%=74.80%縱裁時材料的利用率比橫裁時相等。裁板時，橫裁用31刀而縱裁用15到，實用工時相差一半。總上所述，采用縱裁樣式方法。圖1排樣圖2、刃口尺寸計算根據零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。（1）落料件尺寸的基本計算公式為尺寸R=8mm，可查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.246mm，最大間隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上各值代入≤校驗是否成立，經校驗，不等式成立，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。即DA1=（8-0.75*0.22）0+0.03mm=7.8350+0.03mmDt1=(7.835-0.246)0-0.02mm=7.5890-0.02mm（2）沖孔基本公式為尺寸R1.75mm，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經驗算，滿足不等式≤，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計算時沖裁間隙減半，得dt1=(1.75+0.75*0.18)0-0.02mm=1.8850-0.02mmda1=(1.885+0.246/2)0+0.03mm=2.0080+0.03mm（3）中心距：因本零件為完全對稱型零件，因此本零件中心為零件幾何中心。零件中心距為L129mmL215mm3、沖壓力計算可知沖裁力基本計算公式為此例中零件的周長為162.24.mm，材料厚度2mm，Q235鋼的抗剪強度取350MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為F=1.3*162.24*1*350N=73819.2N≈74kN模具采用彈性卸料裝置和推件結構，所以所需卸料力和推件力==0.05*74kN=3.7kN1*0.055*74=4.07kN則零件所需得沖壓力為初選設備為開式壓力機J23—35。4、壓力中心計算零件外形為對稱件，中間的異形孔雖然左右不對稱，但孔的尺寸很小，左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小，所以該零件的壓力中心可近似認為就是零件外形中心線的交點。五、沖壓設備的選用根據沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機JH23—35，其主要技術參數如下：公稱壓力：350kN滑塊行程：80mm最大閉合高度：280mm閉合高度調節量：60mm滑塊中心線到床身距離：205mm工作臺尺寸：380mm×610mm工作臺孔尺寸：200mm×290mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm墊板厚度：6mm六、模具零部件結構的確定1、凹模外形尺寸凹模厚度：H=Kb凹模壁厚：C=（1.5~2）H式中：b——為沖裁件的最大外形尺寸，b=58mmK——系數，考慮板料厚度的影響，查《模具設計與制造》表2—9得K=0.28則：H=Kb=0.22×58≈13mmC=（1.5~2）=1.8×13≈23mm因此，凹模總長：L=58+2×23=104mm，取整為110mm凹模寬度：B=30+2×23=76mm模具采用后置導柱模架，根據以上計算結果，可查得模架規格為上模座280mm×200mm×25mm，下模座280mm×200mm×28mm，導柱25mm×170mm，導套25mm×85mm×33mm。2、凸模固定板的厚度厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍H1=0.7H=9.1mm，取整為10mm3、凸模墊板的采用和厚度凸模墊板的采用與否，以凸模的承壓面進行計算，按以下公式計算“δ=F/A式中：F——沖裁力A——凸模的承壓面積，A=π×1.752=9.616mm2則：δ=7695.51＞δ額因此必須采用墊板，查《冷沖壓模具設計指導書》表2—39得δ額=90~140Paδ＞δ額墊板厚度取10mm4、凸模外形結構、尺寸確定落料凸模截面形狀與沖裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成計算。長度L為固定板厚度、安全距離、修模余量、凸模進入凹模的深度總和。其中固定板的厚度為15mm，凸模修模余量去3mm，凸模進入凹模的深度取1mm,安全距離為10mm，即L=15+3+1+10=29mm凹凸模長度：其長L0為固定板厚度、中間板厚、卸料板厚、凸模進入凹模深度的總和。L0=15+20+10+1=46mm圖2沖孔凸模圖3凹凸模圖4落料凹模5、卸料裝置中彈性元件的計算確定橡膠的自由高度由以上兩個公式，取。橡膠的裝模高度約為0.85×40mm=34mm。六、模具材料的選擇根據材料特性，模柄、打桿、一塊、上下模板、墊板、凸模固定板、卸料板的材料使用45鋼；推桿、沖孔凸模、落料凹模、凹凸模的模