模具課程設(shè)計說明書
2011 屆 XXXXXXXXXXXX 專業(yè) XXXXXX班級
題 目 車門墊板的沖壓模具設(shè)計
姓 名 XXX
學(xué) 號 XXXXXX
指導(dǎo)教師 XXX
二О一一年一月九日
目錄
1. 零件的工藝性分析…………………………………………………… 2
2. 確定工藝方案………………………………………………………… 2
3. 排樣方式及材料利用率……………………………………………… 3
4. 沖裁力計算…………………………………………………………… 4
5. 壓力中心的計算……………………………………………………… 5
6. 主要零件的尺寸計算………………………………………………… 5
7. 主要零部件的設(shè)計…………………………………………………… 9
8. 模架及導(dǎo)套、導(dǎo)柱的選用……………………………………………11
9. 壓力機的選用…………………………………………………………12
10.模具的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………12
11.模具的裝配……………………………………………………………14
12.小結(jié)……………………………………………………………………14
13.參考書目………………………………………………………………15
附圖：
附圖 1.沖孔落料級進模裝配圖
附圖 2.沖孔小凸模零件圖
附圖 3.沖孔大凸模零件圖
附圖 4.落料凸模零件圖
附圖 5.凹模零件圖
車門墊板的沖壓模具設(shè)計
1．零件的工藝分析
如圖1所示工件為客車車門墊板。每輛車數(shù)量為6個，材料為Q235，厚度t=4mm。
圖1 車門墊板
零件尺寸公差無特殊要求，按IT4級選取，利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。由于該件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工，材料為Q235鋼板,σb=450Mpa。
2．確定工藝方案
零件屬于大批生產(chǎn)，工藝性較好，但不宜采用復(fù)合模。因為最窄處A的距離為6.5mm（圖1），而復(fù)合模的凸凹模最小壁厚需要8.5mm（表2-42），所以不能采用復(fù)合模。如果采用落料以后再沖孔，則效率太低，而且質(zhì)量不易保證。由于該件批量較大，因此確定零件的工藝方案為沖孔—落料級進模較好，并考慮凹模刃口強度，其中間還需留一空步，排樣如圖2所示。
3．排樣方式及材料利用率
由表2-18查的搭邊數(shù)值：a=3.5，a1=3.2
進距 s=B+a1=40+3.2=43.2mm
條料寬度 b=L+2a=375+2×3.5=382mm
圖2 排樣圖
板料規(guī)格擬選用4×1500×2300
采用縱裁：
裁板條數(shù)n1=B/b=1500/382=3條 余354mm
每條個數(shù)n2=(L-a1)/s=(2300-3.2)/43.2=53條 余7mm
每板總個數(shù)n總=n1×n2=3×53=159個
材料利用率η總=(n總A/LB)×100%
=(159×10580)/(2300×1500)×100%
=48.76%
采用橫裁：
裁板條數(shù)n1=L/b=2300/382=6條 余8mm
每條個數(shù)n2=(B-a1)/s=(1500-3.2)/43.2=34條 余28mm
每板總個數(shù)n總=n1×n2=6×34=204個
材料利用率η總=(n總A/LB)×100%
=(204×10580)/(2300×1500)×100%
=62.56%
由此可見，采用縱裁有較高的材料利用率和較高的剪裁生產(chǎn)率，考慮到剪裁剩余量，將搭邊值a由3.5增大到4，a1由3.2增大到4。所以最終剪裁方式為383×1500的條料，具體排樣圖如圖2。
4．沖裁力計算
沖孔力 F孔=Ltσb=494×4×450N=889200N
落料力 F落=Ltσb=830×4×450N=1494000N
沖裁力 F沖=F孔+F落=889200N+1494000N=2383200N
沖孔及落料部分的卸料力
查表2-37 K卸=0.04
F卸=(F孔+F落)K卸=(889200+1494000)×0.04N=95328N
沖孔及落料部分的推料力
查表2-37 K推=0.045
F推=(F孔+F落)K推=(889200+1494000)×0.045N=107244N
總沖壓力
F總=F沖+F卸+F推=2383200N+95328N+107244N=2585772N
5．壓力中心的計算
X0=(830×187.5+214×95.5+20×215+130×247.5+5×280
+100×305+25×330)/(830+214+20+130+5+100+25)
=190.85
根據(jù)料寬383mm，則X0取191.5。
Y0=(830×100.5+214×12.5+280×12.5)/(830+214+280)
=65.29
則Y0取65.5。
圖3 壓力中心分析圖
6．主要零件的尺寸計算
（1）凹模外形尺寸
由表2-39查得，凹模高度H=40mm，壁厚C=60mm。
故凹模外型尺寸為500mm×315mm×40mm。
（2）凸模固定板
凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同，厚度為凹模板厚度的0.6～0.8倍。
H1=(0.6～0.8)H=24mm～32mm 取整數(shù)30mm
固定凸模的型孔決定與凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于用螺釘固定的直通式凸模，要求型孔按凸模實際尺寸配作成M7/h6。我們選擇的尺寸為500mm×315mm×30mm。
（3）墊板的采用與厚度
墊板作用是承受凸模或凹模的壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具正常工作。是否采用墊板，以承壓面較小的凸模進行計算，沖小矩形孔的凸模承壓面的尺寸為22×85，其承壓應(yīng)力
σ=F/A=[(22+85)×2×4×450]/(85×22)MPa=205.99MPa
鑄鐵模板的σb=90～140Mpa，
即σ＞σb
因此須采用墊板，墊板厚度取10mm。選擇外形尺寸為500mm×315mm×10mm的標準件，材料為45號鋼。
（4）卸料橡皮的自由高度
根據(jù)工件材料厚度為4mm，沖裁時凸模進入凹模深度取6mm，考慮模具維修時刃磨留量2mm，再考慮開啟時卸料板高出凸模lmm，則總的工作行程h工件=13mm
橡皮的自由高度
h自由=h工件/(0.25～0.3)=43～52mm
取 h自由=45mm
模具在組裝時橡皮的預(yù)壓量為
h頂=(10%～15%)h自由=4.5～6.75mm
取 h頂=6mm
由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為39mm。
（5）卸料板厚度
卸料板厚度一般情況下取10～15mm，考慮到板料較薄，這里取卸料板的厚度為10mm。
（6）凸模長度
凸模固定板高度：h1=30mm
卸料板高度：h2=10mm
導(dǎo)尺高度：h3=4mm
附加高度：h=34mm
凸模長度：L=h1+h2+h3+h
=30mm+10mm+4mm+34mm
=78mm
（7）凸凹模刃口尺寸
由表2-23，查得凸凹模初始間隙：
Zmin=0.64mm, Zmax=0.88mm
由于沖孔落料部位形狀簡單規(guī)則且尺寸性質(zhì)相同，因此凸凹模刃口尺寸采用分開加工。
根據(jù)表2-27,
沖孔尺寸：dp=(d+X△)0-δp dd=(dp+Zmin)0+δd=(d+X△+Zmin)0+δd
落料尺寸：Dd=(D-X△)0+δd Dp=(Dd-Zmin)0-δp =(D-X△-Zmin)0-δp
① 小沖孔
工件小孔尺寸： 寬22mm，長850+1 mm（見圖1）
由表2-28查得，
尺寸為22mm時δp=0.02mm δd=0.025mm
尺寸為85mm時δp=0.025mm δp=0.035mm
尺寸22的IT14級公差 △=0.52mm
查表2-30，磨損系數(shù)均為 x=0.5
dp1 =(22+0.5×0.52)0-0.02mm=22.260-0.02mm
dp2 =(85+0.5×1)0-0.025mm=85.50-0.025mm，
dd1=(22+0.5×0.52+0.64)0+0.025mm=22.90+0.025mm
dd2=(85+0.5×1+0.64)0+0.035mm=86.140+0.035mm
②大沖孔
工件大孔尺寸: 寬20mm、25mm,長50mm、1150+1mm(見圖1)
根據(jù)表2-28查得,
尺寸為20mm、25mm時 δp=0.02mm δd=0.025mm
尺寸為50mm時 δp=0.02mm δd=0.03mm
尺寸為115mm時 δp=0.025mm δd=0.035mm
尺寸20、25、50的IT14級公差分別為
△1=0.52mm, △2=0.52mm, △3=0.62mm
查表2-30，磨損系數(shù)均為 x=0.5
dp1 =(20+0.5×0.52)0-0.02mm=20.260-0.02mm
dp2 =(25+0.5×0.52)0-0.02mm=25.260-0.02mm
dp3 =(50+0.5×0.62)0-0.02mm=50.310-0.02mm
dp4 =(115+0.5×1)0-0.025mm=115.50-0.025mm
dd1=(20+0.5×0.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mm
dd2=(25+0.5×0.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mm
dd3=(50+0.5×0.62+0.64)0+0.03mm=50.950+0.03mm
dd4=(115+0.5×1+0.64)0+0.035mm=116.140+0.035mm
③落料
工件外形尺寸： 長375mm，寬400-0.5mm(見圖1)
根據(jù)表2-28查得,
尺寸為375mm時 δp=0.04mm δd=0.06mm
尺寸為40mm時 δp=0.02mm δd=0.03mm
尺寸375、40的IT14級公差分別為 △1=1.4mm, △2=0.62mm
查表2-30，磨損系數(shù)均為 x=0.5
Dd1=(375-0.5×1.4)0+0.06mm=374.30+0.06mm
Dd2=(40-0.5×0.62)0+0.03mm=39.690+0.03mm
Dp1=(375-0.5×1.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mm
Dp2=(40-0.5×0.62-0.64)0-0.02mm=39.050-0.02mm
7．主要零部件的設(shè)計
本模具是采用手工送料的級進模，落料凸模面積較大可直接用螺釘固定，沖孔凸模則須用固定板固定，凹?？芍苯佑寐葆斉c圓柱銷固定。卸料裝置采用彈性的，導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。板料的定位和導(dǎo)向采用定位銷和導(dǎo)向銷。詳見圖5。
模具國標規(guī)定了兩種卸料螺釘，即圓柱頭卸料螺釘（GB2867.5-81）與圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘（GB2867.6-81），均具有如下特點：螺紋長度雖短但與光桿段有臺階，可保證旋入彈壓卸料板后不易松動；螺釘長度是指光桿段長度且有公差要求，便于保證彈壓卸料板工作平面與凹模面平行；螺釘材料為35號鋼且要求熱處理硬度為28～38HRC，以便保證螺釘有足夠的強度，能夠承受卸料過程中反復(fù)作用的拉應(yīng)力。
沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內(nèi)六角螺釘，其特點是用35號鋼制造，并淬火達28～38HRC，因此可承受較大的拉應(yīng)力。受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，但一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。前者一字槽容易擰環(huán)，后者裝配時不便調(diào)整。
定位銷釘采用普通圓柱銷，可以承受一定的切應(yīng)力。該模具中的標準件為：
螺釘????????????? ?GB/T 70—76
圓柱銷????????????GB/T 119—2000
擋料銷 GB/T 2866.11—81
模柄是連接上模和壓力機的零件，這里采用的具體規(guī)格是B50×100 GB2862.3-81。由四個螺釘固定到上模座上。
8．模架及導(dǎo)套、導(dǎo)柱的選用
該沖孔、落料級進模級進模為橫向送料，零件精度較低，加工批量不大，因此選用鑄鐵滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架。根據(jù)凹模的周界尺寸為500mm×315mm，因此選：模架500×315×245～290Ⅰ GB/T 2851.1 如圖4所示。
圖4 鑄鐵滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架
由于選擇了標準模架，導(dǎo)套和導(dǎo)柱的基本尺寸也就決定了，導(dǎo)柱為45×230×60，導(dǎo)套為45×125×48。
9．壓力機的選用
該模具的主要參數(shù)：
總沖壓力：F總=2585772N
閉合高度：H模=250mm
外廓尺寸：500mm×315mm
該零件尺寸精度較低，尺寸較大，因此選用操作空間大，操作方便，容易安裝機械化的附屬設(shè)備和成本低廉的開式曲柄壓力機JA21—3150A。該壓力機的主要技術(shù)規(guī)格為：
公稱壓力：3150KN
滑塊行程：200mm
行程次數(shù)：30次/min
最大裝模高度：500mm
裝模高度調(diào)節(jié)量：150mm
工作臺尺寸：1250mm×800mm
工作臺孔尺寸：650mm×350mm
10．模具結(jié)構(gòu)形式
該零件的生產(chǎn)批量不是很大，合理安排生產(chǎn)采用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式；為了便于操作，提高生產(chǎn)率，采用彈性卸料方式，凸模與卸料板推下的出件方式。考慮零件厚度較后，模架類型及精度，采用對角導(dǎo)柱模架。
根據(jù)模具總裝圖的繪制原則，繪制的車門墊板沖孔、落料級進模的結(jié)構(gòu)如圖5所示。采用順裝式級進模，上模主要有凸模9、11、12固定板3橡皮14卸料板16等組成，下模主要有凹模18組成。
工作過程：將剪裁好的板料15送入模具中，由定位銷定位。沖壓時，上模降下，卸料板16先壓住板料15，上模繼續(xù)下降閉合，沖孔凸模11、12沖出孔，落料凸模9，沖出零件，廢料被凸模11、12推出，零件由凸模9推出；沖完后磨具開啟，上模上升，卸料板16把板料15從凸模9、11、12上卸下；繼續(xù)送進板料進行下一次沖壓。沖下的廢料和零件落在落料槽中，隔一段時間由工人用推桿從落料槽中推出。
1-導(dǎo)套 2-上模座 3-凸模固定板 4-墊板 5、21-圓柱銷
6、17-內(nèi)六角螺釘 7、10-螺釘 8-模柄 9-落料凸模
11-沖孔小凸模 12-沖孔大凸模 13-卸料螺釘 14-卸料橡皮
15-料板? 16-卸料板 18-凹模 19-下模座 20-定位銷 22-導(dǎo)柱
圖5 車門墊板沖孔、落料級進模
11. 模具的裝配
（1）導(dǎo)柱導(dǎo)套的裝配
導(dǎo)柱導(dǎo)套和模座的配合都為過盈配合，一般都用壓力機將導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模座和上模座。裝好后檢查導(dǎo)柱對下模座底平面，導(dǎo)套對上模座上平面的垂直度,其誤差應(yīng)在要求的范圍內(nèi)。
（2）凸模的裝配
凸模用固定板將其裝在模座上的，凸模與固定板是采用過渡配合，裝配時是在壓力機上將凸模壓入固定板的，檢查其垂直度后,將凸模尾部與凸模上平面一起磨平并將凸模端面磨平。凸模、固定板、墊板和上模座安裝在一起，用圓柱銷定位，螺栓固定。
（3）裝配下模
先將下模座和凹模疊加起來，然后用圓柱銷定位，最后用螺釘固定。
（4）裝配上模
把上模座、墊板、固定板、橡膠卸和料板按順序疊加起來，然后用圓柱銷定位，然后用卸料螺釘把卸料板、橡膠與上模座連接。然后再安裝模柄。
（5）試沖與調(diào)整
裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果進行相應(yīng)調(diào)整。
12．小結(jié)
本文對車門墊板零件的沖壓模具進行了設(shè)計，采用了沖孔、落料級進模的結(jié)構(gòu)形式。主要論述了沖孔、落料級進模的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，包括確定模具的結(jié)構(gòu)型式，計算了模具閉合高度和壓力中心，凸、凹模間隙和刃口尺寸的確定，模具主要零件的選擇和設(shè)計，并對沖壓設(shè)備進行了選取。其中著重闡述了凸、凹模的設(shè)計過程，最后繪制了模具的凸、凹模零件圖和車門墊板級進模裝配圖（附圖）。
13．參考書目
[1]王孝培主編. 沖模設(shè)計手冊（第2版）．機械工業(yè)出版社, 2000
[2]高錦張主編．塑性成型工藝及模具設(shè)計（第2版）．機械工業(yè)出版社，2007
[3]甘永立主編．幾何量公差與檢測明（第8版）．上海科學(xué)技術(shù)出版社，2007
[4]大連理工大學(xué)工程畫教研室編．機械制圖（第5版）．高等教育出版社，2003
[5]劉鴻文主編．材料力學(xué)（第4版）．高等教育出版社，2004
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