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XX學院
課程設計
題目 XX沖壓模具設計
系 別
年級專業(yè)
學生姓名 xxx
指導教師 xxx
專業(yè)負責人
答辯日期
目錄
一、設計任務…………………………………………………………………………………1
二、沖壓工藝分析……………………………………………………………………………2
三、沖壓件工藝方案的確定…………………………………………………………………3
四、模具結構形式的確定……………………………………………………………………4
五、工藝尺寸的計算…………………………………………………………………………5
1、排樣方法的確定………………………………………………………………………6
2、排樣的相關計算………………………………………………………………………6
3、刃口尺寸的計算………………………………………………………………………6
4、沖、推、卸料力的計算………………………………………………………………7
5、壓力機公稱壓力的計算………………………………………………………………8
6、沖裁壓力中心的確定…………………………………………………………………8
六、主要零部件的設計………………………………………………………………………9
七、模具工程圖………………………………………………………………………………13
八、沖壓設備的選取…………………………………………………………………………14
九、心得體會…………………………………………………………………………………16
十、致謝………………………………………………………………………………………17
十一、參考文獻………………………………………………………………………………18
設計任務
對下面零件進行沖壓模設計
二.沖壓件工藝分析
①材料：該沖裁件的材料Q235鋼，具有較好的可沖壓性能。
②零件結構：該沖裁件結構簡單，形狀簡單，比較適合沖裁。
③尺寸精度：該落料件的外形尺寸
落料件外形：根據以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
零件外形：128mm、64mm、35mm
表1.1黑色金屬的力學性能
材料名稱
材料牌號
材料狀態(tài)
極限強度
伸長率
屈服強度
彈性模量E/MPa
抗剪
抗拉
合金鋼
Q235
已退火的
216-304
275-383
32
177
08
255-353
324-441
32
196
186000
10F
216-333
275-412
30
186
10
255-333
294-432
29
206
194000
15F
245-363
314-451
28
15
265-373
333-471
26
225
198000
20F
275-383
333-471
26
225
196000
2O
275-392
353-500
25
245
206000
25
314-432
329-539
24
275
198000
30
353-471
441-588
22
294
197000
35
392-511
490-637
20
314
197000
40
412-530
511-657
18
333
209000
45
432-549
539-686
16
353
200000
50
432-569
539-716
14
373
216000
表1.2部分標準公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等級
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～80
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
從表1.1中查出Q235
抗拉強度：σ=275～383Mpa
抗剪強度：τ=216～304Mpa
伸長率： δ=32%
分析其力學性能較好，故選擇Q235材料。
三、沖壓件的工藝方案確定
通過以上對該零件的結構、形狀及精度的分析，并結合零件的生產批量。該零件采用落料單工序就可完成沖壓加工。
四、確定模具總體結構
1、模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用單工序模沖壓，所以本套模具類型為單工序落料模。
2、定位方式的選擇
因為該模具采用得條料，控制條料得送進方向采用導料銷；控制條料的送進步距采用擋料銷。
3、導柱、導套位置的選擇
由于落料件的結構簡單，大批量生產都使用導向裝置。導向方式主要有滑動式和滾動式導柱導套結構。該零件承受側壓力不大，為了加工裝配方便，易于標準化，決定使用滑動式導柱導套結構。
4、滑動式模架選擇
由于受力不大，精度要求也不高，同時為了節(jié)約生產成本，簡化模具結構，降低模具制造難度，方便安裝調整，故采用后側導柱導套式模架。該模架可以三方面送料，操作特別方便。
5、卸料、出件方式的選擇
在選用卸料裝置的形式時，需考慮出料方式是上出料，還是下出料。卸料裝置根據沖件平整度要求或料的厚薄來確定，對于沖件平整度要求高，且料薄的宜用彈壓卸料板。這樣既可壓料又可卸料，且卸料板隨上模上下運動，直觀性強，操作方便，是生產中常用的一種卸料方式。
當板料較厚時，用彈壓卸料板難以卸料時，選用固定卸料裝置卸料，一般在零件形狀簡單、要求不高時，采用固定卸料方式，它可簡化模具結構，但是因為工作部位封閉，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。
由于零件厚度只有1mm，屬于薄料，一般采用彈性卸料方式順便壓料，以簡化模具結構，降低成本。
五、工藝尺寸計算
1、排樣方法的確定
排樣方法的確定 排樣方案對零件質量、生產率與成本，也會直接影響到材料的利用率以及模具結構和壽命等。材料利用率是衡量排樣經濟性的一項重要指標。在不影響零件性能的前提下，應合理設計零件排樣，提高材料利用率。通過對比觀察分析，結合大批量生產的特點，適宜采用對頭直排的方式，粗畫排樣如圖1-1
圖1-1 粗畫的排樣圖
2．排樣的相關計算
查表2-16，取最小搭邊值：工件間。=2mm，側面=2mm。
考慮到工件的尺寸比較大，在沖壓過程中須在兩邊設置壓邊值，則為了方便計算取=2.；
確定條料步距 步距：S=960+2=162mm，寬度：B=128+2×2=132mm。
條料的利用率 (工件周長和面積通過三維軟件測得)
η=(nF/AB)×100%
=(2×5049.20/162×132)×100%
≈74.67%
2、凸、凹模刃口尺寸的計算定
凸、凹模采用分別加工法：
查<<沖壓工藝及沖模設計>>表3-4、3-5，，，x=0.5
式中、——最大、小初始雙面間隙
、——凸、凹的制造公差
、 ——落料凹、凸模尺寸
——落料件的最大極限尺寸
——沖裁件制造公差
x——系數(shù)
3、沖、推、卸料力的計算
（1）沖裁力F 落為：
F 落≈Ltσ b
其中，L=π×D
以上公式中：F——沖裁力；
L——沖裁周邊長度；
t——材料厚度；
σb——材料抗拉強度；
D——落料件直徑；
材料厚度t=1mm;
材料:Q235鋼，參考相關資料，其抗拉強度σ b=365Mpa,則：
F 落≈502.4×1×365＝183.376（kN）≈183（kN）
（2）卸料力F x為：
根據以上模具結構類型，采用彈性卸料和下出料，
F x＝K xF, 取K x＝0.04（查<<沖壓工藝及沖模設計>>表3-11）,
如下圖所示
則：
F x＝0.04×183＝7.32（kN）
（3）推件力F T為：
F T＝nK TF, 凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取K T＝0.055（查<<沖壓工藝及沖模設計>>表3-11），則：
F T＝5×0.055×183＝50.325（kN）
總沖壓力F 總＝F 落+ F x+ F T＝183+7.32+50.325＝240.6（kN）
4、壓力機公稱壓力的計算
選用的壓力機公稱壓力P≥(1.3~1.5) F 總
取系數(shù)為1.5，則P≥1.5F總＝1.5×240.6＝360（kN）
5、沖裁壓力中心的確定
由于該落料零件是為圓形零件，故沖裁壓力中心即為該落料件的圓心。
六、主要零部件的設計
1、卸料裝置的設計
采用的是彈壓卸料裝置，選用合成橡膠作為彈性元件，已知Fx＝7.32kN，根據模具安裝空間，取圓筒合成橡膠橡膠4個，每個橡膠承受的預壓力F y為：
Fy＝Fx /n＝7320/4＝1830N
取hy＝32%h,查表得p＝2MPa,則橡膠的橫截面積為：
A＝Fy /p＝1830/2＝915
設橡膠孔直徑為Dmm，橡膠上螺釘孔直徑d為10mm，則有：
A＝π/4（D2-d2）=π/4（D2-102）=915
經計算和保證足夠的卸料力,
取D＝36mm
橡膠的自由高度：mm
取=28mm
其中，mm
因為0.5＜h 0 /D＝28/36 =0.78＜1.5，所選橡膠符合要求。
橡膠的安裝高度：h a＝（0.85~0.9）h 0＝23.8~25.2mm
取h a＝25mm
2.凹模尺寸的設計
落料凹模 凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置時，要依據壓力中心的數(shù)據，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸的計算如下：
凹模厚度H 凹＝Kb,查<<沖壓工藝及沖模設計>>表3-11取K＝0.15，則：
H 凹＝0.15×160＝24mm,
凹模壁厚C: C＝（1.5~2）×24＝36~48，
取凹模厚度 H=30mm，壁厚C取40mm
凹模長L：L＝b＋2c＝160＋2×40＝240mm
凹模寬B：B＝s＋(2.5~4.0) H 凹＝160+(2.5~4.0) ×30 =235~280mm
取凹模寬B=250mm
所以凹模的外形尺寸為240mm×250mm。故取凹模外形尺寸為250mm×250mm×30mm
凹模形狀尺寸如圖所示：
3、凸模尺寸的設計
因為零件為圓形，采用整體直通式凸模。凸模長度主要根據模具結構，并考慮修磨、操作安全、裝配等的需要來確定。當按沖模典型組合標準選用時，則可取標準長度，否則應該進行計算。
采用彈壓式卸料裝置，凸模長度應按下式計算：
凸模長度計算：L＝h 1＋h 2＋h
式中 ——凸模固定板厚度（mm）;
——卸料板厚度（mm）;
——附加長度（mm）;
凸模固定板的厚度h 1=（0.6~0.8）H 凹=（0.6~0.8）×30=18~24mm,
取凸模固定板的厚度h 1=18mm
卸料板的厚度一般為10~20mm,查《沖壓簡明設計手冊》表15.31，取卸料板的厚度為18mm
附加長度為h＝橡膠安裝高度h a＋板料厚度t＋凸模進入凹模的深度f，其中，h a=25mm, t=1mm,凸模進入凹模的深度取1mm,所以
h= h a＋t＋f=25+1+1=27mm
則：L＝h 1＋h 2＋h =18＋18＋27＝63mm
4、模架
根據凹模外形尺寸260×260×30，選凹模材料為HT200鋼上模座選外形尺寸為315×250×50，下模座選外形尺寸為315×250×60。如下圖所示
模具的閉合高度與壓力機的裝模高度關系：
H max－5≥H≥H min＋10
式中 H——模具閉合高度（mm）；
H max——壓力機的最大裝模高度（mm）；
H min——壓力機的最小裝模高度（mm）；
1）H min= H max－T－S
式中，T——工作臺墊板厚度，
S——為滑塊行程
從已選壓力機設備參數(shù)已知：H max＝330mm, T=65mm,S=80mm,
則有：
H min= H max－T－S=330－65－80=185mm
故模具閉合高度應為：325mm≥H ≥195mm
實際模具閉合高度：
H 模＝H 上＋H 下＋H 墊＋L＋H 凹－f
式中 H 上——上模架厚度(mm);
H 下——下模架厚度(mm);
H 墊——墊板厚度(mm);
L——凸模長度(mm);
H 凹——凹模厚度(mm);
f——凸模進入凹模的深度(mm)
則H 模＝H 上＋H 下＋H 墊＋L＋H 凹－f＝50＋60＋10＋63＋30－1=212mm
(4)卸料板的設計
材料選用Q235A鋼，長和寬的尺寸取與凸模固定板相同的尺寸，厚度為8mm~18mm,取18mm
(5)墊板的設計
材料選用T10A鋼，長和寬的尺寸和凹模尺寸相同。墊板的厚度一般為5mm~10mm，取厚度H2=10mm,則外形尺寸為：260×260×10
(6)導料銷
導料銷直徑為Φ10、長度為6mm,位于條料的左側，材料采用45號鋼，淬火處理，硬度為40~45HRC，與凹模的配合為H7/m6。
(7)擋料銷
擋料銷的定位面抵住條料的前搭邊或制件內廓的前(后)面，使條料送進步距準確。其結構形式主要有固定擋料銷、活動擋料銷、自動擋料銷、始用擋料銷和定距側刃等。
最終選定：固定擋料銷
擋料銷是用來控制送料步距的。選用圓柱銷，直徑為Φ8、長度為3mm,材料采用45號鋼，淬火處理，硬度為40~45HRC，與凹模的配合為H7/m6。
(8)防轉銷
為了防止模柄轉到，采用了一個防轉銷，其尺寸為：d=10mm,L=5mm。
(9)模柄的選擇
選用壓入式模柄，材料Q235，并加防轉銷，根據壓力機J23-40的相關參數(shù)可知，模柄的外形安裝尺寸為：Φ50×70。
(10)螺栓、銷釘?shù)倪x擇
上模座連接螺栓選用4-M10*40，下模座固定螺釘選用4-M10*50；上模座連接銷釘選用Φ10×40;下模座連接銷釘選用Φ6×50。
七、模具工程圖
八、沖壓設備的選擇
開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產中。
閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產。
雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調，適用于較復雜的大中型拉深件的生產。
選用的壓力機公稱壓力P≥(1.3~1.5) F 總
取系數(shù)為1.5，則P≥1.5F總＝1.5×240.6＝360（kN）
初選壓力機公稱噸位為400kN,型號為J23-40，因為開式壓力機廣泛應用于沖壓工藝，且允許前后或左右進料操作，操作空間大，操作方便。其主要工藝參數(shù)如下：
公稱壓力：400KN;
滑塊行程：80mm;
行程次數(shù)：55次∕分;
最大封閉高度：330mm;
封閉高度調節(jié)量：55mm;
工作臺尺寸（前后×左右）：460mm×700mm;
模柄孔尺寸（直徑×深度）：Φ50mm×70mm;
工作墊板：厚度65mm,直徑320mm。
表6.2部分常用開式壓力機的主要技術參數(shù)
技術參數(shù)
單位
型號
J23-4
J23-6.3
J23-10
J23-16
J23-25
J23-63
J23-100
滑塊公稱壓力
KN
40
63
100
160
250
630
1000
滑塊行程次數(shù)
次/mm
200
160
135
115
100
70
70
最大閉合高度
mm
160
170
180
220
250
360
360
閉合高度調節(jié)量
mm
35
40
50
60
70
90
90
立柱間距
mm
100
150
180
220
260
250
250
滑塊地面尺寸
左右
mm
100
140
170
200
300
300
前后
mm
90
120
150
180
340
340
模柄孔尺寸
直徑
mm
30
50
深度
mm
50
70
墊塊厚度
mm
35
40
50
60
70
80
90
最大傾斜角
°
45
35
30
工作臺尺寸
左右
mm
280
315
360
450
560
630
710
前后
mm
180
200
240
300
360
420
480
心得體會
本學期沖壓模具課程設計以老師命題為主，為期兩周，內容包括數(shù)據計算，課程設計說明書制作，圖紙繪制以及課程設計小結。以小組為單位進行。
我們認為，在這學期的實驗中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。
而且，這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。
總的來說課程設計鍛煉了我們的動手能力與總體規(guī)劃能力，也讓我們對沖壓模具有了更深刻的認識，讓我們在模具方面有了更大的成長，。
致謝
在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這次課程設計得到老師和同學的關心支持和幫助。在此，謹向老師們和幫助過我的同學致以衷心的感謝和崇高的敬意！
另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設計，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在這學期快要結課的時候，能夠將學到的只是應用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。
感謝所有任課老師和所有同學在這次次課程設計中來給自己的指導和幫助，教會了我相關的專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。
參考文獻
1、《沖壓工藝與沖模設計》，翁其主編，機械工業(yè)出版社
2、《沖壓與成型設備》，孫鳳勤主編，高等教育出版社
3、《沖模設計手冊》，《沖模設計手冊》編寫組，機械工業(yè)出版社
4、《沖壓模具簡明設計手冊》，郝濱海編著，化學工業(yè)出版社
6、《沖壓模具設計結構圖冊》，薛啟翔編，化學工業(yè)出版社
5、《機械制造基礎》，胡大超，高等教育出版社
7、《機械制圖》,劉少年主編，機械工業(yè)出版社
8、《沖壓工藝與模具設計使用技術》，鄭家賢編著，機械工業(yè)出版社
在冷沖壓生產中，沖壓設備的選擇是一項非常重要的工作，它直接關系到設備的安全和合理使用，同時也關系到沖壓工藝是否能順利進行和模具的壽命、產品的質量、生產效率以及成本的高低等一系列問題。
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