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目錄 1 零件的工藝分析 1 2 確定工藝方案 1 3 排樣方式及材料利用率 2 4 沖裁力計算 3 5 壓力中心的計算 4 6 凸凹模刃口尺寸 5 7 主要零件的尺寸計算 7 8 模架及導套 導柱的選用 10 9 沖壓設備的選擇 12 10 主要零部件的設計 13 11 模具結構形式 14 12 模具的裝配 15 13 小結 17 14 參考文獻 18 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 附圖 6 凸模固定板零件圖 附圖 7 卸料板零件圖 附圖 8 墊板零件圖 1 車門墊板的沖壓模具設計 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 材料為 Q235 鋼板 有一定的伸 長率和強度 韌性及鑄造性均好 適于沖裁加工 查文獻 4 表 2 3 得 b 450Mpa 2 確定工藝方案 方案一 落料 沖孔復合沖壓 采用復合模生 產(chǎn) 方案二 先落料 后沖孔 采用單工序模生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料連續(xù)沖壓 采用級進模生 產(chǎn) 2 零件屬于大批生產(chǎn) 工藝性較好 但不宜采用方案一復合模 因為最 窄處 A 的距離為 6 5mm 圖 1 查文獻 2 表 6 1 得復合模的凸凹模最小 壁厚需要 2 0 2 5 t 8 9 mm 所以不能采用復合模 如果采用方案二 模具結構簡單 但需要兩道工序兩副模具 則效率太低 而且質量不易保 證 方案三只需一副模具 生產(chǎn)效率高 沖 壓 精度較差 但由于零件的沖 壓精度稍差級進模也能滿足 通過對上述三種方案的分析比較 因此確定 零件的工藝方案三為沖孔 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 由文獻 3 表 3 57 查得搭邊數(shù)值 a 4 5 a 1 4 0 由文獻 3 表 3 58 查得 K 0 9 進距 s B K a1 40 4 0 0 9 43 6mm 條料寬度 b L 2a K 375 2 4 5 383mm 圖 2 排樣圖 板料規(guī)格擬選用 4 1400 3500 3 采用橫裁 裁板條數(shù) n1 L b 3500 383 9 條 余 53mm 每條個數(shù) n2 B a1 s 1400 3 6 43 6 32 條 余 4 8mm 每板總個數(shù) n 總 n1 n2 9 32 288 個 材料利用率 總 n 總 A LB 100 288 10585 3500 1400 100 62 22 采用縱裁 裁板條數(shù) n1 B b 1400 383 3 條 余 251mm 每條個數(shù) n2 L a1 s 3500 4 43 6 80 條 余 12mm 每板總個數(shù) n 總 n1 n2 3 80 240 個 材料利用率 總 n 總 A LB 100 204 10585 3500 1400 100 44 07 由此可見 采用橫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 4 05 增大到 5 a1 由 3 6 增大到 4 所以最 終剪裁方式為 385 1400 的條料 具體排樣圖如圖 2 4 沖裁力計算 沖孔力 F 孔 Lt b 494 4 450N 889200N 落料力 F 落 Lt b 40 375 2 4 450N 1494000N 沖裁力 F 沖 F 孔 F 落 889200N 1494000N 2383200N 4 L 沖裁周邊長度 沖孔及落料部分的卸料力 查文獻 1 表 3 14 得 KX 0 04 KT 0 45 F 卸 F 孔 F 落 KX 889200 1494000 0 04N 95328N 沖孔及落料部分的推料力 F 推 n F 孔 F 落 KT 2 889200 1494000 0 45N 2144880N n 同時卡在凹模內的沖裁件數(shù) 總沖壓力 F 總 F 沖 F 卸 F 推 2383200N 95328N 2144880N 4623408N 5 壓力中心的計算 X0 375 187 5 214 95 5 20 215 132 247 5 5 281 25 330 98 305 5 375 214 20 132 5 25 98 192 4 根據(jù)料寬 385mm 則 X0 取 192 Y0 375 71 5 214 12 5 280 12 5 375 214 280 37 96 則 Y0 取 38 具體分布見圖 5 圖 3 壓力中心分析圖 6 凸凹模刃口尺寸 查文獻 1 表 3 5 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)則且尺寸性質相同 因此凸凹模刃口 尺寸采用分開加工 沖孔尺寸 d p d X 0 p dd dp Zmin 0 d d X Zmin 0 d 落料尺寸 D d D X 0 d Dp Dd Zmin 0 p D X Zmin 0 p 小沖孔 工件小孔尺寸 寬 22mm 長 850 1 mm 見圖 1 以凸模設計為基準 由文獻 2 表 2 14 查得 尺寸為 22mm 時 p 0 02mm d 0 025mm 尺寸為 85mm 時 p 0 025mm d 0 035mm 查文獻 1 表 16 3 得 尺寸 22 的 IT14 級公差 0 52mm 6 查文獻 1 表 3 7 磨損系數(shù)均為 x 0 5 dp1 22 0 5 0 52 0 0 025mm 22 260 0 025mm dp2 85 0 5 1 0 0 035mm 85 50 0 035mm 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 大沖孔 工件大孔尺寸 寬 20mm 49mm 長 25mm 1150 1mm 見圖 1 由文獻 2 表 2 14 查得 尺寸為 20mm 25mm 時 p 0 02mm d 0 025mm 尺寸為 49mm 時 p 0 02mm d 0 03mm 尺寸為 115mm 時 p 0 025mm d 0 035mm 查文獻 1 表 16 3 得 尺寸 20 的 IT14 級公差 1 0 52mm 尺寸 26 的 IT14 級公差 2 0 52mm 尺寸 49 的 IT14 級公差 3 0 62mm 查文獻 1 表 3 7 磨損系數(shù)均為 x 0 5 dp1 20 0 5 0 52 0 0 02mm 20 260 0 02mm dp2 26 0 5 0 52 0 0 02mm 25 260 0 02mm dp3 49 0 5 0 62 0 0 02mm 49 310 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 26 0 5 0 52 0 64 0 0 025mm 25 90 0 025mm 7 dd3 49 0 5 0 62 0 64 0 0 03mm 49 950 0 03mm dd4 115 0 5 1 0 64 0 0 035mm 116 140 0 035mm 落料 工件外形尺寸 長 375mm 寬 400 0 5mm 見圖 1 以凹模設計為基準 由文獻 2 表 2 24 查得 尺寸為 375mm 時 p 0 04mm d 0 06mm 尺寸為 40mm 時 p 0 02mm d 0 03mm 由文獻 3 表 16 3 得 尺寸 375 40 的 IT14 級公差分別為 1 1 4mm 2 0 5mm 查文獻 1 表 3 7 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 5 0 0 03mm 39 750 0 03mm Dp1 375 0 5 1 4 0 64 0 0 04mm 373 660 0 04mm Dp2 40 0 5 0 5 0 64 0 0 02mm 39 110 0 02mm 7 主要零件的尺寸計算 1 凹模外形尺寸 厚度 H K b K 系數(shù) b 凹模刃口的最大尺寸 8 由文獻 4 表 3 33 得 K 0 3 H 115 0 3 34 5mm 該件上還需沖一個較小的孔 且均在同一凹模上進行 所以凹模厚度 應適當增加故選 H 40mm 壁厚 C 1 5 2 H C 80mm 凹模長 L 115 78 85 2 C 438mm 凹模寬 B 40 10 65 2 C 275mm 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構設計 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 其承壓應力 F A 22 85 2 4 450 85 22 MPa 205 99MPa 9 查文獻 6 表 2 46 表 2 47 得 鑄鐵模板的 b 90 140Mpa 工件材料 b 400 Mpa 即工件材料 b 模板的 b 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 由于橡皮允許承受的負荷較大 而且安裝調整比較靈活方便 因而它 適用于彈性卸料元件 由于零件加工 F 沖 較 大 因而選用橡皮 為保證橡皮不因過早失去彈性而被損壞 其允許最大壓縮量應不超 過其自由高度的 10 15 即 h 預 0 10 0 15 h 自由 故工作行程 h 工作 h 總 h 預 0 25 0 30 h 自由 所以橡皮的高度 h 自由 h 工作 0 25 0 30 根據(jù)工件材料厚度為 4mm 沖裁時凸模進入凹模深度取 5mm 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 1mm 則總的 工作行程 h 工件 12mm 橡皮的自由高度 h 自由 h 工件 0 25 0 3 40 48mm 取 h 自由 45mm 模具在組裝時橡皮的預壓量為 H 預 10 15 h 自由 4 5 6 75mm 10 取 h 預 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 h 1 30mm 卸料板高度 h 2 10mm 材料高度 h 3 4mm 附加高度 h 34mm 凸模長度 L h 1 h2 h3 h 30mm 10mm 4mm 34mm 78mm 8 模架及導套 導柱的選用 該沖孔 落料級進模為橫向送料 零件精度 較低 加工批量較大 因 此選用材料 HT200 的鑄鐵滑動導向對角導 柱模架 根據(jù)凹模周界尺寸 為 500mm 315mm 選用 根據(jù)文獻 2 表 10 53 得 模架允許使用閉合高度范圍 245 290 mm 閉合高度 H 模 250mm 模架根據(jù)文獻 3 表 16 54 表 16 53 得 11 500 315 24 290 I GB T2851 1 1990 如圖 4 所示 根據(jù)文獻 3 表 16 55 得 模座厚度 H 上 60mm H 下 75mm 根據(jù)文獻 2 表 10 22 導柱選材料 20 鋼 GB T2861 1 1 45 260 GB T2861 1 1 50 260 導套選材料 20 鋼 GB T2861 6 1 45 150 58 GB T2861 6 1 50 150 58 12 圖 4 鑄鐵滑動導向對角導柱模架 9 沖壓設備的選擇 根據(jù) F 總沖 4623 408 KN 為使壓力機能正常工作 則沖壓設備的 F 壓 比計算的沖壓力大 30 左右 所以 F 壓 F 總沖 1 0 3 F 壓 6010 42 KN 13 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備和成本低廉的壓力機 所以根據(jù)文獻 3 表 4 6 選閉合雙點壓力機 J36 630B 公稱力 KN 6300 公稱力行程 mm 26 滑塊行程長度 mm 500 滑塊行程次數(shù) n min 9 最大裝模高度 mm 810 裝模高度調節(jié)量 mm 340 工作臺尺寸 前后 左右 mm 1500 3450 滑塊底面尺寸 前后 左右 mm 1270 3450 主電動機功率 mm 75 10 主要零部件的設計 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 導向裝置采用導柱導套 板料的定位和導向采用定位 銷和導料銷 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 14 夠的強度 能夠承受卸料過程中反復作用的拉應力 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 便調整 定位銷釘采用普通圓柱銷 可以承受一定的切應力 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 JB T 7649 9 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 A60 96JB7646 3 94 由四個螺釘固定到上模座上 11 模具結構形式 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 構如圖 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 15 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 導套 2 上模座 3 凸模固定板 4 墊 板 5 21 圓柱銷 6 17 內六角螺釘 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 導柱 圖 5 車門墊板沖孔 落料級進模 16 12 模具的裝配 1 導柱導套的裝配 導柱導套和模座的配合都為過盈配合 一般都用壓力機將導柱導套 分別壓入下模座和上模座 裝好后檢查導柱對下模座底平面 導套對上模 座上平面的垂直度 其誤差應在要求的范圍內 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 橡膠和卸料板按 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 試沖與調整 裝機試沖并根據(jù)試沖結果進行相應調整 17 13 小結 本文對車門墊板零件的沖壓模具進行了設計 采用了沖孔 落料級進 模的結構形式 主要論述了沖孔 落料級進模的結構設計與計算 包括確 定模具的結構型式 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計 并對沖壓設備進行了選取 其中著重闡述了凸 凹模的設計過程 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 18 14 參考文獻 1 李奇涵主編 沖壓成形工藝與模具設計 北京 科學出版社 2007 2 曹立文主編 新 編實 用沖壓模具設計手冊 北京 人民 郵電出版社 2007 3 薛啟 翔主 編 冷沖壓實用技術 北京 機械工業(yè)出版社 2006 4 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編 冷沖模設計及制造 北京 機械工業(yè) 出版社 2001 5 沖模 設計 手冊 組編 沖模設計手冊 機械工業(yè)出版社 1988 6 張海星 編 冷沖壓工藝與模具設計 浙江大學出版社 2006