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1、蘇州市職業(yè)大學課程設計說明書蘇 州 市 職 業(yè) 大 學課程設計說明書 名稱 接線片落料沖孔復合模 2011年 6 月 6 日至 2011 年 6 月 19 日共 2 周 院 系 機電工程系 班 級 09模具2班 姓 名 系主任 教研室主任 指導教師 墊片復合沖壓模具的設計摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓設計接線片的復合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結構的設計再到工藝計算，一直到最后的模具裝配
2、圖。關鍵詞：接線片、沖壓、復合模具、設計目 錄摘要2引言（緒論）1一、沖裁件的工藝性分析3二、確定沖壓工藝方案4三、選擇模具結構形式5四、必要的工藝計算7五、主要零件的設計計算 15六、壓力機校核21七、繪制模具總裝配圖 22總結 23參考文獻 24引 言模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展營造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點： 一、是模具向大型、精密、復雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單
3、套重量達到100噸的巨型模具及型腔精度達到0.5m的超精模具和能與2500次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進模等；模具專業(yè)化和標準化程度得到進一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標準件使用覆蓋率大都已達到或超過了80%等；行業(yè)結構進一步改善，如產(chǎn)品結構和進出口結構正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。 二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進一步發(fā)展，勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼2006年之后，全國的模具城得
4、到了進一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。 三、是國際合作進一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)2007年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。在中國模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進一步受擠壓，利潤率進一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。第 - 23 - 頁 共 24 頁隱憂之二是模具
5、人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領域已呈飽和之勢和低水平的重復。大量投資的結果雖然對促進模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔憂。目前，在部分領域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品
6、質(zhì)量的狀況。 隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認落后，而且總體來說，不是落后一點點，而是落后了許多。總體落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結構、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進水平相比有著較大差距。此外，當然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。 模具設計一、沖裁件的工藝性分析圖1.1材
7、料為10鋼，料厚。（1）材料 10優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。（2）工件結構 該零件形狀簡單。孔邊距遠大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復合沖壓工序。（3）尺寸精度 零件圖上、尺寸未標注公差，屬自由公差，按IT14級確定工件的公差，其它尺寸已標注公差，按其尺寸精度要求。經(jīng)查公差表，按“入體原則”標注各尺寸為： 、和。二、確定沖壓工藝方案1、方案種類：該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有三種工藝方案：方案一：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)方案二：沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)方案三：采用落料-沖孔同時進行的復合模生產(chǎn)2、方案比較：方案一：結構簡單，但需要兩道工具兩副模具，
8、成本高而生產(chǎn)效率低，模具壽命低，沖壓精度差，操作也不安全，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二：級進模是一種多工位，效率高的加工方法。但級進模輪廓尺寸較大，采用此方案會加大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。故本方案采用先沖孔后落料的方法。3、方案的確定:孔與孔，孔與工件邊緣之間的最小壁厚大于8mm,零件尺寸標注，生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，本套模具采用沖孔-落料復合模，一次沖壓成型.圖2.1三、選擇模具結構形式1、正裝式復合模和倒裝式結構比較：正裝式復合模具適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較
9、薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件、卸件，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，所以應用十分廣泛。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，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。2、模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，所以模具類型為倒裝式復合模。3、操作與定位方式（1）操作方式零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，也能滿足生產(chǎn)要求，這樣就可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。（2）定位方式因為導料銷和固定擋料銷結構簡單
10、，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結構兼顧經(jīng)濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定擋料銷。4、卸料、出件方式（1）卸料方式剛性卸料與彈性卸料的比較：剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。主要用于卸料力較大、材料厚度大于且模具結構為倒裝的場合。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇，若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、倒裝復合模的卸料裝置。綜上所述采用彈性卸料版。（2）出件方式因采用倒裝式
11、復合模生產(chǎn)，故采用上出件為佳。5、確定送料方式采用由右向左的送料方式。6、確定導向方式方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復合模。方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成模具歪斜。因此，適用于沖壓中等精度的較小尺寸沖壓件的模具，大型模具不宜采用此種形式。方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模具架。方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模
12、具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命保證工件質(zhì)量，并考慮生產(chǎn)效率以及加工方便性等因素，該倒裝式復合模采用后側導柱的導向方式，即方案二最佳。四、必要的工藝計算1、排樣 計算條料寬度、確定步距、計算材料利用率（1）排樣方式的選擇方案一:有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用
13、率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一位佳。考慮模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。（2）計算條料寬度搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，影響送料工作。搭邊值通常由經(jīng)驗確定，查文獻所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。根據(jù)零件厚度，確定搭邊值側搭邊， 取工件間即：擋料釘定位（采用無側壓裝置）的條料寬度B （3）確定步距送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步
14、距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定擋料銷位置的依據(jù)。步距確定的原則是：最小條料寬度保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。復合模送料步距 排樣圖如4.1圖所示:圖4.1（4）計算材料利用率等于工件有用面積/條料面積 （公式41）式中 ：一個工件有用面積，用CAD作圖，分析面積得. ：條料的寬度 ：步距材料利用率 2、沖壓力的計算：（公式42）式中 ： 為沖裁力 為落料力 為沖孔力沖孔沖裁力： （公式43）式中 為孔周長 為材料厚度為抗拉強度，,查手冊，10鋼，取所以（2） 落料沖裁力： （3） 卸料力：（公式4
15、4）式中：為卸料系數(shù)，查表： 所以（4） 推件力：（公式45）式中：為卸料系數(shù)，查表： 為同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取。所以（5） 總沖壓力：沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力。總的沖壓力根據(jù)模具結構不同計算公式不同，當采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為 初選壓力機公稱壓力：取初選壓力機型號為：J1150。該壓力機的主要參數(shù)：公稱壓力:滑塊行程:最大封閉高度封閉高度調(diào)節(jié)量工作臺尺寸模柄孔尺寸3、模具壓力中心的確定該沖裁件為左右對稱零件且使用復合模加工。建立坐標系如圖4.2圖4.2選定坐標系，因零件左右對稱，即，故只需計算.將工件沖裁周邊分為基本
16、線段，求出各段的長度及重心位置。 （公式46）得出壓力中心位于坐標原點正上方處。4、模具刃口尺寸的計算：對外輪廓的落料，由于形狀復雜，故采用分別加工法。以凹模為基準時，查出其極限偏差。1)落料 設工件的尺寸為,根據(jù)計算原則，落料以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。（公式47）（公式48）2)沖孔 設沖孔尺寸為，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。（公式49）（公式410）上述式中： 、落料凹
17、、凸模尺寸； 、 沖孔凸、凹模尺寸； 落料件的最大極限尺寸； 沖孔件孔的最小極限尺寸； 、 工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸； 工件公差； 最小合理間隙； 凹凸模制造公差； 磨損系數(shù)； 凸或凹模的制造公差，可按IT6IT7級來選取，也可查表選取，或取， 。為了保證初始間隙不超過即+,和選取必須滿足以下條件：外形由落料獲得,孔由沖孔同時得到：確定初始間隙：查表10鋼,料厚得：,確定磨損系數(shù)：查文獻，所有尺寸磨損系數(shù)均為：則設凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則沖孔：校核： （滿足間隙公差條件）落料：尺寸 （滿足間隙公差條件）落料：尺寸 （滿足間隙公差條件）落料：尺寸 （滿足間隙公差條件）落
18、料：尺寸 （滿足間隙公差條件）符合精度要求。五、主要零件的設計計算1、工作零件的結構設計（1）、落料凹模落料凹模采用整體凹模，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。凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般為圓形和矩形兩種。當沖裁中小型工件時，常采用圓形凹模，而對于大型工件的沖裁，應采用矩形凹模。由于沖裁時凹模受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論方法精確計算，必須綜合考慮各方面因素，在實際生產(chǎn)中首先采用下列經(jīng)驗公式概略地確定。凹模厚度 修正系數(shù)，查表；凹模壁厚 ，取凹模的長度；凹模的寬度： 參考彈壓卸料橫向送料典型組合尺寸凹模的長
19、寬高為設計圖見零件圖。由于凹模內(nèi)要設置推件塊，為了使模具加工簡單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊板的厚度各為。（2）、沖孔凸模臺肩式凸模 這種結構主要用于斷面簡單的，如圖形、方形等，裝配修磨方便，具有較好的固定性和穩(wěn)定性。經(jīng)常采用。直通式凸模 這種結構對于沖制非圖形制件非常實用。 綜合比較選用臺肩式的凸模。所沖孔為圓形孔，為了便于裝配和滿足凸模強度將沖孔凸模設計成階梯式，采用數(shù)控車床加工，凸模結構形式的選擇：采用B型圓凸模沖孔凸模長度及強度校核1）沖孔凸模長度.（公式51）（公式52）（公式53）以上各式中 凸模固定板厚度；沖孔凸模厚度；沖孔沖裁力； 系數(shù)；凸模自由長度；落料凹模厚度，
20、。所以=1=，取,取所以2）凸模強度壓應力校核校核公式為： （公式54）式中 沖孔沖裁力，N，凸模最小斷面積，凸模材料的許用壓應力，材料為Cr12，查手冊，=,取=.因為 = 所以凸模強度符合要求。（3）、凸凹模1）凸凹模長度確定取式中 彈簧的自由長度，；彈簧壓縮量，；卸料板厚度，；取固定板厚度，取。2）凸凹模壁厚校核。查文獻，倒裝復合模最小壁厚，（料厚）此題所以滿足最小壁厚的要求。2、卸料零件設計卸料板的設計1）卸料板的形狀和尺寸。卸料板取矩形板，厚度為，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。2）卸料板上成形孔的設計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為。3、固定零件設計（1）、凸模固定板
21、尺寸凸模固定板形狀為矩形,厚度一般取凹模厚度的倍，取，固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6,凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。固定板的上、下表面應磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為,另一非基準面可適當降低要求。（2）、凸凹模固定板尺寸凸凹模固定板形狀為矩形,厚度取，與凸凹模過盈配合。（3）、墊板結構與設計理論上，確定是否需要墊板的方法如下：條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應力超過模座材料的許用壓應力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。 （公式55）式中凸模端面壓應力，MPa；模座材料許用壓應力，鑄鐵約為，
22、鋼約為；P沖裁力，N；F凸模上端面面積，mm；D凸模上端面直徑，mm。墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為。即?。簤|板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為。墊板淬硬后兩面應磨平，表面粗糙度。下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計算，很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。（4）、模架選用1)模座選擇由于模板周界為，所以選上模座 GB/T2855.51990下模座 GB/T2855.61990材料 HT200 GB943688 閉合高度最小，最大。 導柱 GB/T2861.11990 導套GB/
23、T2861.619902)模柄選用首先應根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求，確定模柄的類型，然后根據(jù)所選壓力機的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時應注意模柄安裝直徑d和長度L應與滑塊模柄孔尺寸相適應。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/dll，模柄長度應小于模柄孔深度。選用壓入式，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘防轉(zhuǎn)。查表尺寸六、壓力機校核初選壓力機型號為：J1150。該壓力機的主要參數(shù)：公稱壓力:滑塊行程:最大封閉高度封閉高度調(diào)節(jié)量工作臺尺寸模柄孔尺寸1.模柄孔的校核模柄的尺寸為，上模座厚度為，則模柄伸出上模座的高度為，因此合適。2.模具閉合高度的校核模具的閉合高度，
24、而壓力機的最大封閉高度，其調(diào)節(jié)量為，則壓力機最小閉合高度為，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項也可滿足要求。3.壓力機工作臺尺寸的校核查手冊，該型號模座的外形尺寸為：，壓力機的工作臺尺寸為，符合每邊留出的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。4.沖裁力校核沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力為壓力機的公稱壓力，所以合適。綜上所述：型號為J1150的壓力機符合要求。七、繪制模具總裝圖圖7.1 總裝圖1下模座：2導柱：3凸凹模固定板：4彈簧；5卸料螺釘；6卸料板；7凹模；8導套；9上模座；10緊固螺釘；11螺釘；12模柄；13打桿；14推桿；15推板；16墊板；17凸模固定
25、板；18空心墊板；19沖孔凸模；20推件塊；21凸凹模；22圓柱銷；總 結本次模具課程設計讓我系統(tǒng)鞏固了大學兩年的學習課程，通過本次設計使我更加了解到模具加工在實際生產(chǎn)中的重要地位。從2011年6月6日開始歷經(jīng)2周的時間，系統(tǒng)的鞏固了如機械制圖、機械設計基礎、工程材料、互換性、模具設計基礎以及加工工藝等專業(yè)課程。從分析零件圖到模具的設計與裝配圖的繪制，在指導老師的帶領下，每一個環(huán)節(jié)都是我自己設計制作的。因此，對以前所學的知識有了很大的鞏固與提高。在此期間也遇到了設計上的很多困難，尤其是在選擇彈壓橡膠的環(huán)節(jié)琢磨了很久，最后通過詢問老師以及查閱大量的參考書才得以解決。該設計還存在著一些不足，還望各
26、位讀者給以指出。在此衷心的感謝本組的成員以及指導老師，這次的成果是在大家的共同努力下完成的。參考文獻1史鐵梁. 模具設計指導M. 北京：機械工業(yè)出版社，20032楊占堯. 沖壓模具圖冊M. 北京：高等教育出版社，20083楊占堯. 沖壓工藝編制及模具設計制造M. 北京：人民郵電出版社，20104盧險峰. 沖壓工藝模具學M. 北京：機械工業(yè)出版社，20005梁柄文. 實用板金沖壓工藝圖集M. 北京：機械工業(yè)出版社，19996杜東福. 冷沖壓工藝及模具設計M. 長沙：湖南科學技術出版社，19907成虹. 沖壓工藝與模具設計M. 成都：電子科技大學出版社，20008馮柄堯. 模具設計與制造簡明手冊M. 上海：上?？茖W技術出版社，19989鄭家賢. 沖壓工藝模具設計實用技術M. 北京：機械工業(yè)出版社，1999
畢業(yè)設計（論文）墊片復合沖壓模具的設計
