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廣東石油化工學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目 墊片的模具設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院
班 級(jí)： 材控11-1班
學(xué) 生： 余明競(jìng)
學(xué) 號(hào)： 11024180140
指導(dǎo)教師： 陶筱梅
完成時(shí)間：2014年 9月 1日至2014年9月13日
課題設(shè)計(jì)名稱(chēng)：墊片3沖壓模具設(shè)計(jì)
零件名稱(chēng)：墊片（如圖所示）
δ=1.2mm
材料：08F
生產(chǎn)量：35萬(wàn)件/年
一、零件工藝分析
1、 材料分析
08F鋼強(qiáng)度、硬度很低，而塑性、韌性極高，主要用來(lái)制造冷沖壓件。
2、 結(jié)構(gòu)分析
零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，無(wú)尖角，對(duì)沖裁加工較為有利。零件有一對(duì)對(duì)稱(chēng)的孔，孔的尺寸為25mm，滿足沖裁最小孔徑的要求。另外，經(jīng)計(jì)算，兩個(gè)孔的最小孔邊距為17.5mm，滿足沖裁件最小孔邊距的要求。所以該零件滿足沖裁要求。
3、 精度分析
零件上沒(méi)有標(biāo)注公差，所以按IT14等級(jí)查補(bǔ)。
零件外形尺寸：
零件內(nèi)形尺寸：
孔心距尺寸：
由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。
2、 工藝方案的確定
零件為落料沖孔件，可以提出的加工方案如下：
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩幅模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的情況不適合用。
方案二只需一副模具，沖壓件的形狀位置精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。但是模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜。
方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二相比，生產(chǎn)的零件精度稍差。但是設(shè)計(jì)方便。
所以，比較三個(gè)方案欲采用方案三生產(chǎn)?，F(xiàn)對(duì)復(fù)合模中的凸凹模壁厚進(jìn)行校核，當(dāng)材料厚度為1.2mm時(shí)，可查得凹凸模最小壁厚為3.2mm，可以采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，即采用方案三。
3、 排樣設(shè)計(jì)
可采用以下兩種排樣方式：
（一）少?gòu)U料排樣
（二）無(wú)廢料排樣
由于該工件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，無(wú)論采用一方案還是二方案都能滿足要求。相比而言少?gòu)U料排樣比無(wú)廢料排樣材料利用率低，但無(wú)廢料排樣會(huì)加快模具的磨損，使模具壽命減少，并直接影響到工件的斷面質(zhì)量，所以采用少?gòu)U料排樣即一方案。
查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-16，確定搭邊值：
兩工件間的搭邊： a=2.5mm;
工件邊緣搭邊： b=2mm;
步距為： S=62.5mm;
條料寬度： B=（D+2b）=（120+2×2）=124mm
確定后排樣圖如下圖3-1所示：
圖3-1沖壓件排樣圖
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為
η=na/Rh×100%
式中A——沖裁件的面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2）
n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件的數(shù)目
B——條料寬度（mm）
h——進(jìn)距(mm)
四、沖壓力與壓力中心計(jì)算
（一）計(jì)算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。
計(jì)算沖壓力：
沖壓力的大小主要與材料的力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。 用平刃口沖裁時(shí)，沖裁力F（N）可按下式進(jìn)行計(jì)算
F=KLτt
式中： L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）
t——材料厚度（mm）
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）
K——系數(shù)?？紤]到模具刃口 的磨損。模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
為計(jì)算簡(jiǎn)便，也可以按下式估算沖裁力：
式中 —材料抗拉強(qiáng)度（MPa）
查機(jī)械工程材料表2—8得
（1） 、落料力
（2） 、沖孔力
（3） 、卸料力
查沖壓設(shè)計(jì)即沖模設(shè)計(jì)表3—11得
（4） 、推件力
查沖壓設(shè)計(jì)即沖模設(shè)計(jì)表3—11得
查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2—36得，則個(gè)，又因?yàn)橛袃蓚€(gè)孔，所以個(gè)。
該套模具采用彈性卸料，下出件的卸料裝置。
總沖壓力
（2） 壓力中心
圖4—1零件圖
如上圖4-1所示，該工件屬于中心對(duì)稱(chēng)圖形，所以壓力中心在它的幾何中心上，無(wú)需計(jì)算。
五．壓力機(jī)的選擇
（一）壓力機(jī)的選擇原則
沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的安全及生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問(wèn)題。重壓設(shè)備的選擇主要包括設(shè)備的類(lèi)型規(guī)格參數(shù)兩方面的問(wèn)題。沖壓⑴設(shè)備類(lèi)型的選擇
主要根據(jù)所要完成沖壓工序的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇沖壓設(shè)備類(lèi)型。
1、對(duì)于中小型沖裁件，彎曲件或淺拉深件的常采用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。
2、對(duì)于大中型對(duì)于大和精度要求高的沖壓件，多采用閉式曲柄壓力機(jī)。
3、對(duì)于大型或較復(fù)雜的拉深件，常采用上傳動(dòng)的閉式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。
4、對(duì)于大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜，批量很大的中小形沖壓件應(yīng)優(yōu)先選用自動(dòng)高速壓力機(jī)或者多工位自動(dòng)壓力機(jī)。
5、對(duì)于批量小，材料厚的沖壓件，常采用液壓機(jī)。
6、對(duì)于精沖零件最好選擇專(zhuān)用的精沖壓力機(jī)。
（二）沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇
在選擇沖壓設(shè)備的類(lèi)型后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓加工中所需的沖壓力（包括卸料力，壓料力等）變形功以及模具的結(jié)構(gòu)形式或閉合高度，外形輪廓尺寸等選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格。
1、公稱(chēng)壓力
壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力是指壓力機(jī)滑塊離下止點(diǎn)前木一特定距離，既壓力機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)侄離下止點(diǎn)前某一角度時(shí)滑快上所容需的最大工作壓力。
一般情況下，壓力機(jī)的工稱(chēng)壓力應(yīng)大于或等于沖壓工藝的1.3倍在開(kāi)式壓力機(jī)上進(jìn)行精密沖裁件時(shí)壓力機(jī)的工稱(chēng)壓力應(yīng)大于沖壓工藝的2倍。
2、滑快行程
壓力機(jī)的滑快行程是指滑快從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離壓力機(jī)的行程的小應(yīng)能保證毛胚或半成品的放入及成型零件的取出。
3、閉合高度
壓力機(jī)的閉合高度是指滑快在下止點(diǎn)時(shí)，滑快底平面到工作臺(tái)面之間的高度模具的閉合高度必須適合于壓力機(jī)閉合高度范圍的要求。他門(mén)之間的關(guān)系為。
（三）壓力機(jī)的其它參數(shù)
1、壓力機(jī)工作臺(tái)的尺寸壓力機(jī)工作臺(tái)上墊板的平面尺寸應(yīng)大于模具下模座的平面尺寸，并留有固定模具的充分余地，一般每邊留50-70。
2、壓力機(jī)工作臺(tái)孔的尺寸，模具底設(shè)置的漏料孔或彈頂裝置尺寸必須小于壓力機(jī)工作臺(tái)孔的尺寸。
3、壓力機(jī)模柄孔尺寸模柄直徑必須和壓力機(jī)滑快內(nèi)模柄安裝用孔的直徑相一致，模柄的高度應(yīng)小于模柄安裝用孔的深度。
總上所述選擇壓力機(jī)為JG23-25。JG23-25參數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：250KN
滑快行程：80mm
最大閉合高度：250mm
連桿調(diào)節(jié)量：70mm
工作臺(tái)尺寸（前后mm×左右mm）：
墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）：
模柄尺寸（直徑mm×深度mm）：
最大傾斜角度：
六、零件工藝計(jì)算
1、 刃口尺寸計(jì)算
根據(jù)零件形狀的特點(diǎn)，刃口計(jì)算采用分開(kāi)制造法。
⑴ 落料件尺寸的基本計(jì)算公式為
尺寸120mm，可查得凸、凹模最小間隙，最大間隙，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式不成立，調(diào)整如下：
制件精度為IT14,故x=0.5。
將已知和查表得數(shù)據(jù)代入公式，即得
（2） 沖孔 查表和有關(guān)資料得
將以上校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立。
（3） 凹?？仔木喑叽?
七．工作零件結(jié)構(gòu)尺寸
（一）落料凹模板尺寸：
凹模厚度：H=kb（其計(jì)算結(jié)果大于或等于15mm）
其中b——沖壓件最大外形尺寸；
K——系數(shù)，考慮板材厚度的應(yīng)響,其值可查表8-1；
H=0.2×120=24mm
凹模壁厚：c=（1.5～2）H （其計(jì)算結(jié)果大于或等于30～40mm）
c=（1.5～2）H =（1.5～2）24=（36～48）
實(shí)際取c=40mm
凹模板邊長(zhǎng)：
凹模板寬B＝（60+2×40）=140mm
查標(biāo)準(zhǔn)凹模板的外形為：200mm×160mm×24mm。
（二）落料凹模板的固定方式：
凹模一般采用螺釘和銷(xiāo)釘固定。螺釘和銷(xiāo)釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根據(jù)凹模的大小，可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷(xiāo)孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，應(yīng)滿足有關(guān)要求
（三）凸模尺寸計(jì)算：
凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算：
＝16＋20＋24
?。?0mm
其中：－凸凹模固定板厚度
－彈性卸料板厚度
?。黾娱L(zhǎng)度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等）
（四）沖孔凹模洞口的類(lèi)型
沖孔凹模的孔口形式通常有如圖7-1所示的幾種。圖中a、e為 直壁形，刃口強(qiáng)度高，刃磨后空口尺寸不變，制造方便。但是在孔口 內(nèi) 易于積存工件或廢料，增大了凹模的脹力、推件力和孔壁的磨損； 磨損后每次的修磨量大，模具的總壽命較低。此外，凹模磨損后孔口可能成倒錐，使沖成的工件或廢料反跳到凹模表面上，造成操作困難。直壁形孔口 凹模適用于沖裁精度較高、厚度較大的工件。對(duì)于上頂出工件（或廢料）的模具也采用此種孔口形式。a適用于圓形或矩形工件；e適用于形狀復(fù)雜的工件。b、c、d的孔口為錐形，孔口 內(nèi)不 易于積存工件或廢料，孔壁所受的脹力、摩擦力小，所以沖孔凹模的磨損及每次的餓刃磨量小。但刃口強(qiáng)度較低，且刃口的尺寸在修磨后略有增大。一般用于形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高和較薄的沖裁件。c適用于較復(fù)雜的沖裁加件；d用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。f為凸臺(tái)式凹模，適用于沖裁軟而薄的金屬與非金屬材料，這種材料一般不淬火或淬火強(qiáng)度不高[（35～38）HRC]，可以用手錘敲打凸臺(tái)斜面以調(diào)整模具間隙，直到試沖出滿意的沖壓件為止。
?
圖7-1洞口
而根據(jù)上述分析本模具采用 a 為合理。
（五）凸模的固定方法和主要技術(shù)要求
凸凹模一般采用螺釘和銷(xiāo)釘固定。螺釘和銷(xiāo)釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根據(jù)凹模的大小，可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷(xiāo)孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，應(yīng)滿足有關(guān)要求
凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直，上下平面應(yīng)保持平行。型孔的表面有粗糙度的要求 Ra＝0.8～0.4μm。凹模材料選擇與凸模一樣，但熱處理后的硬度應(yīng)略高于凸模。因此，根據(jù)這些條件可知固定方式為整體式或著組合式直接連接。
（六）沖孔凸模尺寸計(jì)算：
凸模長(zhǎng)度計(jì)算：
其中：——凸模固定板厚
—空心墊板厚
——凹模板厚
凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠。
（七）凸模的固定方式
平面尺寸比較大的凸模，可以直接用銷(xiāo)釘和螺栓固定。中、小型凸模多采用臺(tái)肩、吊裝或鉚接固定。對(duì)于有的小凸模還可以采用粘接固定。對(duì)于大型沖模中沖小孔的易損凸模，可以采用快換凸模的固定方法，以便于修理與更換。而本設(shè)計(jì)在固定中采用了凸模與凸模固定板壓配，并借助與螺緊固定位在上模座上，適應(yīng)與中小尺寸圓形凸模上。（刃口尺寸形狀不對(duì)稱(chēng)時(shí)，凸模和凸模固定板之間應(yīng)有防轉(zhuǎn)制動(dòng)）
（九）標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件
GB／T28511～7(90)——GB／T28521～４(90)列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架，是由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)，常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過(guò)程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺(tái)固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同，導(dǎo)柱模架的基本型式有如圖 所示的四種。
(a) (b)
(d) (c)
圖7-5模架
圖a)為后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu) 。
圖b)為中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。
圖c)為對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模 (X軸為橫向，Y軸為縱向)
圖 d)為四導(dǎo)柱模架，具有滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓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(dòng)沖壓模架。根據(jù)以上特點(diǎn)選用a較為適合.
模架選用的規(guī)格，根據(jù)凹模周界尺寸從標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)中選取。經(jīng)估算：L=200mm, B=140mm，壓力機(jī)的最大封閉高度250， 從 《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表得:模架規(guī)格是：200mm×160mm×180mm ，上模座：200mm×160mm×40mm，下模座：200mm×160mm×45mm，導(dǎo)柱：28mm×170mm, 導(dǎo)套28mm×100mm×38mm。
八．有關(guān)模具設(shè)計(jì)計(jì)算:
（一）卸料彈簧選擇：
根據(jù)卸料力5.46KN采用4個(gè)彈簧，此時(shí)每個(gè)彈簧負(fù)擔(dān)的卸料力為1.365KN的壓力。
沖裁時(shí)卸料板的工作行程;考慮凸模的修模量;彈簧的預(yù)壓縮量為；故彈簧總壓縮量為：
考慮卸料的可靠性，取彈簧在預(yù)壓縮量為時(shí)就有1.365KN的壓力。初選彈簧鋼絲直徑d=8mm，彈簧外徑;工作極限負(fù)荷;自由高度;工作極限負(fù)荷下變形量
該彈簧在預(yù)壓量時(shí)，卸壓力達(dá)1.365KN,即
校核：滿足要求。
彈簧裝配高度：