《冷沖壓工藝及模具設計》課程設計指導書

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1、《冷沖壓工藝及模具設計》課程設計指導書 1 課程設計的性質與目的： (1) 性質 冷沖模課程設計是冷沖壓工藝及模具設計課程的一個重要環(huán)節(jié)， 是運用所學基礎 和專業(yè)知識的一次綜合練習。 (2) 目的 ( 1 )使學生初步掌握沖壓工藝過程的擬定和模具結構設計與計算的步驟和方 法； ( 2 )鞏固，深化所學的基礎及專業(yè)知識，培養(yǎng)獨立工作能力； ( 3 )提高學生使用國標，手冊，圖冊的能力。 2 課程設計的任務： (1) 設計指定的沖壓模，并繪制裝配圖 1 張，工作部分零件(凸模或者凹模)圖 1 張。 (2) 編寫設計說明書 1 份 3 時間分配 (1) 熟悉設計課題、查

2、閱資料、做好準備工作 1 天 (2) 工藝方案分析、確定工藝方案 1.5 天 (3) 工藝設計和工藝計算 1.5 天 (4) 畫模具裝配草圖 3 天 (5) 畫正式裝配圖 3 天 ( 6)畫零件圖 2 天 ( 7)編寫技術說明書 1 天 ( 8)整理技術說明書 1.5 天 9)答辯 0.5 天 4 設計原則 (1) 保證沖出合格的工件 (2) 模具結構簡單，壽命長，成本低且與生產批量相適應 (3) 操作方便，安全 5 設計前的準備： (1) 熟悉設計任務書，明確設計任務和要求 (2) 了解沖壓零件的形狀， 尺寸精度和表面粗糙度， 材料等技術要求和生產批量 (一般

3、按中批生產設計) (3) 配備資料 1 )沖壓設備資料 從此資料中選擇沖壓設備的類型，規(guī)格，查出漏料孔尺寸，模柄孔尺寸，閉合高 度，工作臺面尺寸等，為模具設計作準備。 2 )沖模標準化資料 ．國標 3 )其他參考資料 《冷沖模設計》手冊，《冷沖模結構圖冊》 6 沖模課程設計的一般步驟及方法 (1) 分析沖壓件的工藝性 沖裁件的工藝性主要從沖裁件的形狀，尺寸(最小孔邊距，孔徑，材料厚度，最 大外形)精度，表面粗糙度，材料性能等逐項分析，確定沖壓工序圖，若有不符 者，應與設計部門協(xié)商更改或采取相應的措施。 (2) 確定合理工藝方案： 1 )確定基本沖壓工序的性質：沖孔，

4、落料，沖搭邊，切料邊等。 2 )根據基本工序的性質，數量，結合工件的形狀尺寸，公差要求，材料性能， 生產批量， 沖壓設備， 模具加工條件等因素， 考慮模具類型的同時確定工序組合 和先后順序， 在滿足沖件質量要求的前提下， 選擇一個經濟合理的工藝方案， 填 寫工藝過程卡片。 3 3) 確定模具總體結構 1 ）模具類型的確定 2 ）導向方式的確定 一般根據沖件形狀，尺寸，精度及生產批量來選擇。 A ，單工序模 a ，沖件形狀簡單且精度低時，可不用導向，采用敞開模 b ， 沖件精度較高， 批量較小且材料較厚而凸模強度大時， 可采用固定導板導向， 即采用固定導板模 c ，沖件

5、形狀復雜，精度較高，且為中，大批生產時用導柱、導套導向。此種導 向生產中常用 （導柱導套有滑動導向和滾動導向兩種， 一般都用滑動導向， 只有 沖件精度很高時才選用滾動導向） d ，沖件孔小，凸模多且強度弱時用彈壓導板導向。 B ，復合工序模 復合模都有導向，級進模的選擇方法與單工序模的 b,c,d 三項相同。 3 ）滑動式模架選擇 無導向和用固定導板導向的模具及用導柱、 導套導向和彈壓導板導向的模具， 般都有標準模架。用導柱、導套導向的模架，隨導柱位置的不同又有如下幾種， 可根據需要選擇： A ， 對角導柱模架： 可以承受一定的偏裁， 上下動作平穩(wěn)， 且能縱橫兩方面送料，

6、用于有偏載的大中型模具 B ，后側導柱模架：可以三方面送料，操作特別方便，受力均為偏載，模架容易 變形，一般用于受力不大或精度要求不高的中小型模具。 C ，中間導柱模架：結構簡單，加工方便，但只能一個方向送料，當受偏裁時， 模架也有變形。 D ，四角導柱模架：滑動平穩(wěn)，導向準確，用于沖件精度較高的大型沖壓模具。 4 ） 壓、卸料方式的確定 沖件平整度要求較高或料較薄時，用彈壓卸料板，它既可壓料，又可卸料，因卸 料板隨上模上下運動， 送料直觀性強， 操作方便， 這是生產中常用的一種卸料方 當料較厚，用彈壓卸料難以卸件，或零件形狀簡單，要求不高時采用固定卸料， 它可簡化模具結構，

7、但因行腔封閉，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。 5 ）定距方式的確定 對單工序模具且單排排樣， 一般用擋料釘定位即可， 若用雙排且需調頭送料的有 時要用擋料釘和伸縮擋料銷結合使用。 對復合工序模中的順裝復合模一般用固定擋料銷定距。 對倒裝復合模， 若擋料銷 在凹模上的讓位孔離凹模型腔較遠時用固定擋料銷。 若擋料銷讓位孔離凹模型腔 太近時，則要用伸縮擋料銷。以免削弱凹模強度。 對復合工序模中的級進模， 其定距方式有始用擋料加固定擋料定距、 側刃定距兩 種方式，若跳步步數較少（ 1-2 個）且料厚時，可用始用擋料加固定擋料，跳 步步數較多的則用側刃定距。 從側刃定距方便容易實

8、現(xiàn)自動化送料的角度， 側刃 定距在現(xiàn)代生產的級進模中用得越來越多。 若尺寸要求較高， 可在以上兩種定距 方式中增加導正銷，提高定距精度。 6 4） 根據模具類型畫排樣圖，并計算材料利用率 畫排樣圖是極為重要且技術性很強的設計工作， 排樣圖的合理與否直接影響到材 料的利用率，零件質量，生產率與成本，以及模具的結構與壽命等。 1 ） 排樣圖包括排樣方法， 零件的沖裁過程 （模具類型） ， 級進模的定距方式 （用 側刃定距的應將側刃位置畫上），材料利用率，步距，搭邊，料寬及料寬公差， 對有彎曲，卷邊等要求的零件還要考慮其紋向。 2 ）畫排樣圖必須注意以下幾點： a ，能從排樣圖上的

9、剖切線看出是單工序模還是級進模或復合模。 b ，對級進模的排樣圖要能看出沖壓順序。 c ,級進模的排樣圖要考慮凹模強度，凹模洞口之間的距離小于 5 mm時，要 空步。 d ， 級進模的排樣圖要能看出定距方式， 一般未反映的為首次擋料 + 固定擋料， 對側刃定距的要畫出沖切條料的位置。 e ，排樣圖上的尺寸，公差要完整。 3 ）排樣圖的設計方法和步驟 a, 一般是先從排樣的角度考慮并計算材料的利用率，對于復雜的零件通常用厚 紙剪成 3-5 個樣件，排出各種可能的方案，選擇最優(yōu)方案；現(xiàn)在常用計算機排 樣。 b ，再考慮模具尺寸的大小，結構的難易程度，模具壽命，材料利用率等及幾

10、個 方面的問題綜合考慮，選擇一個合理的排樣方案。 c ，查出搭邊，計算步距和料寬，根據標準板(帶)料的規(guī)格確定料寬及料寬公 差。 d ， 將選定的排樣畫成排樣圖， 按模具類型和沖裁順序打上適當的剖切線， 標上 算得的尺寸和公差。 (5) 從排樣圖上找出沖切條料的線段(即模具的受力部分)，計算壓力中心； (6) 從排樣圖上找出凹模工件洞口， 在考慮壓力中心影響的同時， 計算凹模輪廓 尺寸，確定送料方向，查《標準》選擇典型組合有關尺寸，類型，規(guī)格及代號。 (7) 計算沖，推，卸料力，初選壓力機類型及規(guī)格，再按典型組合的有關尺寸校 核所選定壓力機的規(guī)格，校核內容： 1 )模具與壓力

11、機閉合高度是否適應 2 ) 壓力機漏料孔是否能漏下工件和廢料， 對有彈頂裝置的模具， 還應使漏料孔 大于彈頂器外形尺寸。 即工作臺漏料孔要大于凹模工作洞口最大壁間距和彈壓器 的最大外形尺寸。 3 ) 模具下模座外形尺寸與壓力機工作臺面尺寸是否相符， 即下模座外形尺寸 +2 x ( 50~70 )三壓力機工作臺面尺寸，若其中一項不符，則應重選壓力機， 一般是類型不變，增大壓力機規(guī)格。 (8) 畫模具裝配草圖，同時進行有關零部件的設計和計算， 1 )根據所選典型模具的結構及規(guī)格，查出模架外形尺寸； 2 ) 根據所選模具的閉合高度及模架外形尺寸， 考慮排樣圖及名細表位置， 按 1

12、： 1 確定圖紙規(guī)格； 3 )畫裝配草圖 A ：先打開上模，畫下模的俯視圖、再畫模具工作位置的主視圖，模具工作位置 的主視圖一般應按模具閉合狀態(tài)畫出， 但為了使上下模重合部分表達清楚， 可以 將上下模拉開一段距離，拉開距離后，仍按閉合時的狀態(tài)畫圖。 畫模具裝配草圖時， 模具零件的結構， 尺寸都應相應確定， 同時應考慮零件的加 工工藝性。 選擇定位元件(定位擋銷，首次擋塊，導料板，側刃等)的類型及尺寸，并計算 定位元件的位置。 B ： 圓形小凸模用車磨法加工， 用帶臺肩式固定。 異形凸模用線切割和成型磨削 加工，用鉚接式固定，無論哪種固定方法，若固定端為圓形，工作端為非圓形

13、都 必須在固定端的接縫處加防轉銷。 對大截面的凸模一般采用螺釘緊固，但凸模與固定板必須加銷釘定位。 C ：計算彈壓卸料板的臺階高度和寬度尺寸 D ：確定推，打板的結構形狀，計算推板，打板的活動空間 E ：計算頂，打桿的長度 F ：確定模柄類型和尺寸，需考慮以下關系： (a) 模柄臺階 + 固定部分應等于上模座厚； (b)模柄全長/上模座+壓力機滑塊的模柄 (c)模柄安裝部分的直徑三壓力機的模柄孔徑 注：模具零部件設計要盡量靠標準。 4 )標注尺寸： A ：導料板的進料寬度尺寸和公差，閉合高度尺寸(指實際閉合高度，不是拉開 后的畫圖高度) B ：模具外形尺寸； 5

14、)按順或逆時針標出件號并填寫明細表。 明細表中，序號，名稱都要填，標準件應寫明標準代號和規(guī)格，非標準件要注明 零件圖的張次，材料及熱處理硬度。 (9) 畫模具零件圖，并計算相關尺寸。 模具裝配草圖畫好后整個設計計算就算大功告成了， 零件圖的結構形狀和相關尺 寸基本都有數了。 1 )計算模具工作部分尺寸 2 )畫全部零件圖，且要注意以下幾點： A ：結構要合理，工藝性要好 B ： 零件形狀要表達清楚， 投影要正確， 一般將零件在模具中的工作位置作為主 視圖， 上模的零件畫仰視圖， 下模的零件畫俯視圖。 具具體情況也可以改變畫法， 但必須以最少的視圖表達清楚為宜。 C ：尺寸

15、，公差，表面粗糙度，材料，硬度及有關技術要求要合理且完整。 D ：相互聯(lián)接(或有相應關系)的零件，其形狀及尺寸要相對應 如： a 用側刃定距時，導料板上的側刃讓位孔要與側刃的形狀位置相對應 b 用始用擋料、固定擋料時，導料板上的讓位槽形狀，尺寸與始用擋塊相適應， 位置應與擋料銷成步距關系。 c 卸料板的臺階寬度和高度尺寸應與導料板的送料寬度及導料板的高度相適應 d 卸料板的擋料釘讓位孔和始用擋塊讓位孔應與擋料釘和始用擋塊的位置相適 應 e 推板應與凹模的形狀，尺寸相適應，推板打板的活動空間為 5 -8mm f 頂桿長度應能打下料來，又能保證打桿的活動空間為 5 -8mm g

16、 固定板的型腔應與凸模結構形狀相適應， 臺階固定的， 其型腔上部要有讓位槽， 鉚接固定的，其型腔上部要有倒角。 h 固定板，卸料板，凹模的型孔位置應一致，對于不對稱的形狀，畫圖時要注意 方向以防畫反。 i 相互聯(lián)系的螺銷孔的孔距尺寸應相同。 3 ) 畫零件圖時， 若結構或工藝性的要求改變與總圖不符之處， 應更改裝配草圖 與之對應。 (10) 畫模具裝配正式圖： 模具裝配圖除主俯視圖外 (一般不畫左視圖) 其右上角為本次模具加工的工序圖 和排樣圖，右下角為明細表，還應寫明打印項目，標注模具封閉高度。對有導料 板的應標注導料板送料空間的間距并注上公差。 (11) 編寫設計說明書

17、： 設計說明書主要是將你進行工藝分析的內容， 工藝方案確定的思路， 計算項目等， 歸納說明。它包括下列內容： 1 )簡述設計的任務與要求； 2 ）沖裁件工藝性分析的內容； 3 ）模具結構與工序組合，沖件質量，批量的關系； 4 ）排樣與模具結構，材料利用率的關系； 5 ）模具結構及排樣對生產率，操作安全，方便及成本的關系； 6 ）模具結構設計的分析過程； 7 ）沖，推，卸料力的計算過程及選擇沖壓設備類型和規(guī)格的依據； 8 ）壓力中心的計算過程； 9 ）凹模輪廓尺寸計算過程和典型組合的選擇； 10 ）沖模主要零部件的結構形狀，材料，公差的選擇及技術要求的說明； 11 ）小

18、凸模，剛度校核過程； 12 ）凸，凹模工作刃口計算的過程； 13 ）其他計算過程及需要說明的內容； 14 ）該設計的優(yōu)缺點及改造措施 15 ）設計所使用的參考文獻； 16 ）設計的感想； 7 設計完成后裝袋交給指導老師的技術資料 （1） 課程設計任務書； （2） 工藝過程卡 （3） 沖模成套圖紙；按 4 號圖紙折疊，且按張次順序排列裝訂成冊 （4） 設計說明書 設計案例 4⑹3 圖1托板零件圖 沖裁、彎曲、拉深及成形是冷沖壓的基本工序，下面以常見的沖裁件、彎曲 件及拉深件為例介紹沖裁、彎曲及拉深的沖壓工藝分析、工藝方案擬訂、工藝計 算、模具設計和模具主要零件的加工

19、工藝。 案例1沖裁模設計 如圖1所示零件：托扳 生產批量：大批量 材料：08F t=2mm 設計該零件的沖壓工藝與模具 （一）沖裁件工藝分析 1 .材料：08F鋼板是優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的可沖壓性能。 2 .工件結構形狀：沖裁件內、外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽 命，建議將所有90泊角改為R1的圓角。 3 .尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。經查公差表，各尺寸公差為： 58-0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、140.22、170.22、① 3.5+0.3 結論：可以沖裁 （二）確

20、定工藝方案及模具結構形式 經分析，工件尺寸精度要求不高，形狀不大，但工件產量較大，根據材料較 厚（2mm）的特點，為保證孔位精度，沖模有較高的生產率，通過比較，決定實 行工序集中的工藝方案，采取利用導正釘進行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方 式的連續(xù)沖裁模結構形式。 （三） 模具設計計算 1 .排樣計算條料寬度及確定步距 b=2, 首先查有關表確定搭邊值。根據零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值 側邊按圓形取搭邊值a=20 連續(xù)模進料步距為32mm。 條料寬度按相應的公式計算： B=（D+2a）-/ 查表，=0.6 B=（58+2X2）-0.6 =62-0.6 畫出排樣圖，圖2

21、 2 .計算總沖壓力 由于沖模采用剛性卸裝置和自然漏料方式，故總的沖壓力為: P0=P+Pt P=P1 + P2 而 式中Pl 落料時的沖裁力 P2 沖孔時的沖裁力 按推料力公式計算沖裁力： Pi=KLtr 查 p=300MPa =2.2[2 (58-16) +2 (30-16) +16 兀]*2*300/10000 =12.6 (t) P2=2.2*4 兀 *3.5*2*300/10000 =3.4(t) 按推料力公式計算推料力P: Pt=nKtP 取 n=3,查表 2-10, K=0.055 P =3*0.055*(12.6+304)=2.475(t) 計

22、算總沖壓力FZ: FZ=R+R+P =12.6+3.4+2.475 =18.475(t) 3 .確定壓力中心： 根據圖3分析，因為工件圖形對稱，故落料時 P1的壓力中心在O1上；沖孔 時P2的壓力中心在。2上。 設沖模壓力中心離O1點的距離為X,根據力矩平衡原理得： P1X=(32-X)P2 由此算得X=7mm 圖3壓力中心 4 .沖模刃口尺寸及公差的計算 刃口尺寸計算方法及演算過程不再贅述，僅將計算結果列于表 1中。 在沖模刃尺寸計算時需要注意：在計算工件外形落料時，應以凹模為基準，凸模 尺寸按相應的凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙為 0.25?0.36mm。

23、為了保證R8 與尺寸為16的輪廓線相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也 取■半。 在計算沖孔模刃口尺寸時，應以凸模為基準，凹模尺寸按凸模實際尺寸配制， 保證雙面間隙為0.25?0.36mm。 表1沖模刃口尺寸 沖裁性質 工作尺寸 計算公式 凹模尺寸注法 凸模尺寸注法 落料 58-0.74 38-0.62 30-0.52 16-0.44 R8 57.6+0.18 37.7+0.16 29.7+0.13 16.8+0.11 R7.9+0.06 凸模尺寸按實 際尺寸A已置，保 證雙邊間隙 0.25~0.36mm 沖孔 3.5+0.3

24、 凹模尺寸拉凹 模實際尺寸酒已 置，保證雙邊 間 隙 0.25~0.36mm 3.65-0.08 在計算模具中心距尺寸時，制造偏差值取工件公差的 1/8。據此，沖孔凹 模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸為： Li4=14 0.44/8=14 0.055 Li7=170.44/8=17 0.055 5 .確定各主要零件結構尺寸 (1)凹模外形尺寸的確定 凸模厚度H的確定： H=VO.1P P 取總壓力=184750N H=3 0.1*184750 =26mm 凹模長度L的確定 W1=2.1H=31;工件 b=58 L=b+2W1 =58+2*31=120mm 凹

25、模寬度B的確定 B=步距+工件寬+2W2 ?。翰骄?32;工件=30; W2=1.5H B2=32+30+2*39 =140mm (2)凸模長度L1的確定 凸模長度計算為： L1=h〔+h2+h3+Y 其中 導料板厚h1=8;卸料板厚h2=12;凸模固定板厚h3=18;凸模修磨量 Y=18 則 L1=8+12+18+18=56mm 選用沖床的公稱壓力，應大于計算出的總壓力P0=18.475t;最大閉合高度應大 于沖模閉合高度+5mm;工作臺臺面尺寸應能滿足模具的正確安裝。按上述要求， 結合工廠實際，可選用J23-25開式雙柱可傾壓力機。并需在工作臺面上配備墊 塊，墊塊實際尺

26、寸可配制。 (3)設計并繪制總圖、選取標準件 按已確定的模具形式及參數，從冷沖模標準中選取標準模架。 繪制模具總裝圖。如圖4,單排沖孔落料連續(xù)模。 按模具標準，選取所需的標準件，查清標準件代號及標記，寫在總圖明細表 內見表2。并將各零件標出統(tǒng)一代號。 伯 n 13 19 20 21 22 為 24 工期 圖4單排沖孔落料連續(xù)模 1-簧片2-螺釘3-下模座4-凹模5-螺釘6-承導料7-導料板8-始用擋料銷 9、26-導柱10、25-導套11-擋料釘12-卸料板13-上模座14-凸模固定板15-落料 凸模16-沖孔凸模17-墊板18-圓柱銷19-導正銷20-模柄21-防轉

27、銷22-內六角 螺釘23-圓柱銷24-螺釘 表2零件明細表 序 號 名稱 數 量 材 料 熱處理 標準件代號 備注 頁次 1 簧片 1 65Mn 2 螺釘 1 45 HRC40~45  3 下模座 1 1 HT200 4 凹模 1 T10A HRC58~62 5 螺釘 4 45 HRC40~45 6 承導料 1 45 7 導料板 2 45 HRC40~45 8 始用擋料銷 1 45 9

28、導柱 2 20 滲碳 HRC56~60 10 導套 2 20 滲碳 HRC5862 11 擋料釘 1 45 12 卸料板 1 Q235(A3) 13 上模座 1 HT200 14 凸模固定板 1 45 15 落料凸模 1 T8A HRC56~60 16 沖孔凸模 1 T8A HRC56~60 17 墊板 1 45 HRC40~45 18 定位銷 1 45 HRC40~45

29、 19 導正銷 1 45 HRC40~45 20 模柄 1 Q235(A5) 21 防轉銷 1 45 HRC40~45 22 內六角螺釘M12 X 70 10 45 HRC40~45 23 圓柱銷12n6X100 6 45 HRC40~45 24 內六角螺釘M12 X 70 1 45 HRC40~45 （五）繪制非標準零件圖 本實例只繪制凸凹模、凹模、凸模固定板和卸料板四個零件圖樣，供初學者 參考。見圖5至圖8。 /——4-R1 「 反物店與凸隹國定板一理鼾 圖5凸凹模 2-0S*q016 . .rt+ 0 016 4-^S.5 +◎ IB 57.6-0 圖6落料凹模 圖7 z U + 0.02 U0.02 37.7*0-1& ㈣二 ti^ir 6 -6—Il 了 |工 l 二