空調機墊片沖壓模具設計課程設計

1、<p>　　空調機墊片沖壓模具設計（課程設計說明書）</p><p>　　一、設計依據、原始數據</p><p>　　圖1-1 空調機墊片零件圖</p><p>　　空調機墊片，材料：45號鋼，厚度3mm，生產批量為大批量生產。</p><p>　　二、零件沖壓加工工藝分析</p><p>　　沖裁件的工藝性

2、是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產品質量穩(wěn)定等要求。</p><p>　　1、沖裁件結構工藝性</p><p>　?。?）沖裁件孔的最小尺寸 模具凸模的強度受沖裁件上孔的尺寸的影響，所以沖裁件上的孔不能太小，查《冷沖壓模具設計指導書》表2-2，沖裁空調

3、機墊片時，沖孔的最小尺寸為1.3t=0.39mm，該零件的孔遠比0.39mm大，所以凸模的強度不受沖裁件上孔的尺寸的影響。</p><p>　　（2）最小孔距、孔邊距 沖裁件的孔與孔、孔與邊緣之間的距離a(見圖2-1)不能太小，否則模具強度不夠或使沖裁件變形，一般a≥2t，但是不得小于3～4mm。該零件最小孔邊距a=3.75mm<2t=6mm。因為模具強度不夠，故得分開沖小孔，先沖八個奇數孔，后沖八個偶數孔

4、。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2、沖裁件的精度和斷面粗糙度</p><p>　?。?）精度 零件圖1-1所示空調機墊片零件其外形相對比較簡單，形狀規(guī)則，適合沖裁加工。但零件尺寸公差要求較高，按IT11級選取，利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。查《冷沖壓模具設計指導書》表2-3，該沖裁件內形尺寸公差為0.20

5、mm，外形尺寸公差為0.40mm；表2-4，孔中心距公差為±0.25</p><p><b>　?。?）斷面粗糙度 </b></p><p>　　查《冷沖壓模具設計指導書》表2-5，材料厚度t=3mm，得斷面粗糙度 =25 m。</p><p>　　三、確定零件沖壓工藝方案</p><p>　　該零件的外形簡單

6、，形狀規(guī)則，材料為45鋼板，厚度t=3mm， =600MPa。由于生產批量為大批量生產。而且成型工藝只有沖孔和落料兩個工序，所以設計關鍵是設計模具工作零件的結構，保證模具使用壽命。</p><p><b>　　1、方案比較</b></p><p>　　方案一：采用單工序模，對于該零件，沖模的結構簡單、制造周期短，價格低，而且通用性好，比較容易在實現自動化，但是壓力機一

7、次行程內只能完成一個工序，生產效率不太高。</p><p>　　方案二：采用復合模，壓力機一次行程內可以完成兩個或者兩個以上工序，生產效率高，適合大批量零件生產，沖件精度較高，不受送料誤差影響，內外形相對位置一致性好，適宜沖薄料，但是很難實現自動化，只能實現部分自動化，而且制造復雜性和價格都比單工序模高。</p><p>　　方案三：采用級進模，壓力機一次行程內可以完成多個工序，生產效率高

8、，沖件精度高，適合中小型零件的大批量零件生產，容易實現自動化，較難保證內外形相對位置一致性。模具強度高，耐磨性能要好，級進模制造復雜性和價格要比復合模低。 </p><p><b>　　2、確定方案</b></p><p>　　比較以上方案，決定采用級進模沖裁該零件，由于生產批量為大批量生產，而且具有操作方便、安全制造方便，維修容易等特點，模具強度較高，壽命較長。便于

9、實現自動化。采用側刃定距保證定位.該零件屬于小型零件，而且產量是大批量生產。從模具的制造復雜性和價格還有生產效率等方面考慮，所以決定采用級進模沖裁該零件。</p><p><b>　　四、排樣設計</b></p><p><b>　　1、導正孔</b></p><p>　　利用中間的孔作為導正孔</p>&l

10、t;p>　　2、 確定條料的寬度</p><p>　　條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠</p><p>　　的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮到模具的結構中是否采用側壓裝置和側刃，根據不同結構分別進行計算。</p><p>　　因為此級進?？紤]采用的是

11、自動送料方式，所以設計時采用側刃裝置，和采用側壓裝置，所以計算條料寬度時，無按以下式計算：</p><p>　　B=〔D+2 +nb〕 (mm)</p><p>　　式中： B為條料寬度的基本尺寸；</p><p>　　D為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸(mm) </p><p>　　條料下料剪切公差(mm) ，</p><

12、;p>　　查《沖壓工藝與模具設計》表2.5.3。</p><p>　　得 =0.9mm， =0.5mm。</p><p>　　B=〔114+2x2.5+1〕 (mm)=120 (mm)。</p><p><b>　　3、 排樣的方式</b></p><p>　　根據以上分析，排樣圖見圖4-4所示。</p>

13、;<p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　4、 材料的經濟利用 </p><p>　　沖壓件大批量生產成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料的利用率。 其計算公式如下</p><p>　　一個進距內的材料利用率 = X100% = X100% <

14、/p><p>　　式中 F為工件的實際面積；</p><p>　　為所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；</p><p>　　A為送料進距； B條料寬度。</p><p>　　得 = X100% = =37.13%</p><p>　　所以一個進距內的材料利用率為37.13%</p><p>　　

15、五、沖裁工藝力的計算</p><p><b>　　1、沖裁力</b></p><p>　　計算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機和設計模具，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。</p><p>　　沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。</p><p>　　平刃口模具沖裁時，沖

16、裁力F（N）可按下式進行計算</p><p>　　式中 L—沖裁件周邊長度（mm）；</p><p>　　t —材料厚度（mm）；</p><p>　　—材料抗剪強度（M Pa）；</p><p>　　K—系數。（考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3）</p><p

17、>　　一般情況下，材料的 ，為計算方便，也可用下式計算沖裁力F（N） </p><p>　　式中 —材料的抗拉強度（MPa）。</p><p>　　此制件所需的沖裁力 由沖孔力、落料力兩部分組成。查《沖壓工藝與模具設計》表8-1 得 =600 M Pa = （ ）</p><p>　　=3mm*600MPa*(357.96mm+329.07mm

18、+517.47mm)=216.81kN</p><p>　　所以此制件所需的沖裁力 =216.81kN。</p><p>　　2、卸料力 、推件力 和頂件力的計算</p><p>　　當上模完成一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內，模面上的材料因彈性收縮而會緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內的

19、制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。從凹模內向上頂出制件所需的力，稱頂件力。如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 工藝力示意圖</p><p>　　、 、 是由壓力機和模具的卸料、推料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑

20、情況等。要準確計算這些力是困難的，實際生產中常用下列經驗公式計算</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　式中 ----沖裁力（k N）</p><p&

21、gt;　　—系數，查《冷沖壓模具設計指導書》表2-20得，</p><p>　　卸料力、推件力和頂件力系數， =0.035， =0.040；</p><p>　　—梗塞在凹模直壁內的制件或廢料數量，n=h/t。查表2-22，取h=9，得 =3。</p><p>　　= =0.035*216.81kN=7.59kN</p><p>　　= =3

22、*0.040*216.81kN=3.22kN</p><p>　　所以此制件所需的卸料力、推件力和頂件力分別為7.59 k N、3.22kN。</p><p><b>　　3、沖壓設備的選擇</b></p><p>　　（1）、壓力機的噸位應當等于或大于沖裁時的總力。≥ </p><p>　　式中 為所選壓力機的噸位。&

23、lt;/p><p><b>　　為沖裁時的總力。</b></p><p><b>　　沖壓力 的計算</b></p><p><b>　　= + + </b></p><p>　　=216.81kN+7.59kN+3.22kN</p><p><b&g

24、t;　　=227.62kN</b></p><p>　　查《冷沖壓模具設計指導書》表8-10得，完成該制件所需的沖壓力為250kN。</p><p>　?。?） 初步選擇壓力機 </p><p>　　由《冷沖壓模具設計指導書》表8-10查得，選壓力機為開式雙柱可傾壓力機，型號為J23-25，其參數如表1-1所示。</p><p>

25、<b>　　表1-1</b></p><p>　　4、模具壓力中心的確定</p><p>　　沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合。該零件壓力中心分析圖如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 壓力中心分析圖</p><p>　　按下列公式

26、求壓力中心的坐標值（ ， ）：</p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　取整數為437。</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　六、零件沖壓工藝計算</p><p>　?。ㄒ唬?、凸、凹模間隙值的確

27、定</p><p>　　凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數值主要按制件質量要求，根據經驗數值來選用。查《冷沖壓模具設計指導書》表2-9，該沖裁件為45鋼板，板料厚度為3mm，故沖裁模初始雙邊間隙 =0.27mm， =0.33mm。</p><p>　?。ǘ⑼?、凹模刃口尺寸的確定</p>

28、<p>　　1、確定凸、凹模刃口尺寸的原則：</p><p>　　a、落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸應比凹模小一個最小合理間隙。</p><p>　　b、沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格的孔

29、。凹模刃口的標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙。</p><p>　　c、選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～3級。工件尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注，即：落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為零，下偏差為負。</p><

30、p>　　2、凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸</p><p>　　對于沖裁復雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，其凸、凹模常采用配合加工方法。凸、凹模工作部分尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大、減小和不變的規(guī)律三種；沖孔件按凸模磨損后尺寸增大、減小和不變的規(guī)律三種。計算公式見《冷沖壓模具設計指導書》表2-14。</p><p>　　第一類尺寸：

31、落料凹模或沖孔凸模磨損后尺寸將會增大，計算公式為：</p><p><b>　　=( -x△) </b></p><p>　　第二類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會減小，計算公式為：</p><p><b>　　=( +x△) </b></p><p>　　第三類尺寸：凹?；蛲鼓Ｄp后尺寸基本

32、不變，計算公式為：</p><p>　　=( +0.5△) ± </p><p>　　式中 △為零件的公差(mm)；因沖裁件尺寸公差要求較高，精度按IT11選取。X為磨損系數，其值在0.5～1之間，按表2-13選取。該零件精度為IT11，故x=0.75</p><p>　?。?）設計凸模、凹模的刃口尺寸</p><p>　　沖裁該空

33、調機墊片零件用級進模來完成，工序分為三步，所以有三對凸、凹模，三對凸、凹模都采用配合加工的方法來制造。</p><p>　　第一對凸、凹模的圖形如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　空調機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸</p><p>　　前兩步工序為沖孔，選

34、凸模為設計基準件，只需計算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做。</p><p>　　由《冷沖壓模具設計指導書》表2-8查得，沖裁模初始雙邊間隙 =0.270mm， =0.330mm。由表2-12查得：尺寸為60mm時， =0.025mm; 尺寸為13.1mm時, =0.025mm。由表2-13查得：X=0.75。</p><p>　　根據 =( +x△) ，

35、又工件的公差△=0.1，故沖孔凸模的基本尺寸計算如下：</p><p>　　1= (60+0.75x0.1) mm=60.08 mm</p><p>　　b1=(13.1+0.75x0.1) mm=13.18 mm</p><p>　　沖孔凸、凹模的尺寸如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-2</b><

36、;/p><p>　　沖孔凹模的尺寸（按凹模實際尺寸配做， 沖孔凸模的尺寸保證雙面間隙值為0.270～0.330mm）二對凸、凹模的圖形如圖4-3所示： </p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>　　空調機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸</p><p>　　第二步工序為沖孔，選凸模為設計基

37、準件，只需計算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做。</p><p>　　其計算同上，A2=B1， 2= b1 </p><p>　　第三對凸、凹模的圖形如圖4-5所示。</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　空調機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸&

38、lt;/p><p>　　第三步工序為落料，選凸模為設計基準件，只需計算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做。</p><p>　　由《冷沖壓模具設計指導書》表2-8查得，沖裁模初始雙邊間隙 =0.270mm， =0.330mm。由表2-12查得：尺寸為114mm時， =0.05mm。由表2-13查得：X=0.75。</p><p>　　查表

39、2-15，由于工作部分最大尺寸〈150mm時，查得△=0.2mm。</p><p>　　沖孔凸模的基本尺寸計算如下：A3= (114+0.1-0.75x0.2-0.27) mm</p><p>　　沖孔凸、凹模的尺寸如圖4-5所示。</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　沖孔凹模的尺寸（按凹模

40、實際尺寸配做， 沖孔凸模的尺寸 保證雙面間隙值為0.270～0.330mm） </p><p>　?。?）、計算凹模外形尺寸：</p><p>　　凹模厚度：按公式H=Kb(≥15mm)</p><p>　　凹模壁厚：按公式C=（1.5～2）H(≥30mm)</p><p>　　式中 b為沖裁件的最大外形尺寸；b=114mm。</p&g

41、t;<p>　　K為系數，考慮板料厚度的影響，查表2-24，得K=0.24。則 H=Kb=0.24*114=27.36mm</p><p>　　但考慮到要增加凹模強度來提高模具壽命，所以凹模的厚度要適當增加，故取30mm。</p><p>　　C=（1.5～2）H=45～60mm</p><p>　　根據零件尺寸即可以估算凹模的外形尺寸；長度X寬度為

42、500mmX315mm。</p><p>　?。?）、凸模固定板的厚度：厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。</p><p>　　H1=0.8H=0.8X30mm=24mm。</p><p>　　（4）、卸料板的厚度：厚度一般取凹模厚度的0.8～1.0倍。</p><p>　　H2=0.8H=0.8X30mm=24mm。</p>

43、<p>　　（5）、凸模墊板的采用和厚度：是否采用墊板，以凸模的承壓面進行計算，按以下公式計算：= </p><p><b>　　式中 F為沖裁力。</b></p><p>　　A為凸模的承壓面（按最小的凸模的承壓面計算）。則 = = =100.6MPa。查《冷沖壓模具設計指導書》表2-39得鑄鐵模板的[ ]為90～140MPa。</p>

44、<p>　　在 之間，為了安全起見，因此須采用墊板，墊板厚度取8mm。</p><p>　　（6）、橡膠彈性體自由高度：根據零件材料厚度為3mm，沖裁時凸模進入凹模深度取1mm，，，彈簧的自由高度 =60mm。</p><p>　?。?）、計算凸模外形尺寸：</p><p>　　凸模形長度L=24+21+24-1=68mm，考慮模具維修時刃磨留量2mm，三

45、個凸模的長度一樣都為取70mm。凸模長度確定后一般不需要作強度核算。</p><p>　　8）、模具總體設計 </p><p>　　有了上述各步計算所得的數據及確定方案便可以對模具進行總體設計并畫出草圖，如-圖4-6所示。</p><p>　　從結構圖初算出閉合高度：</p><p>　　=（60+8+70+30+75-1）=242mm<

46、;/p><p>　　根據凹模的外形尺寸，確定下模板的外形尺寸為500mmX315mm。</p><p>　　9）、模具的主要零部件的設計 </p><p>　　本模具是采用自動送料的級進模，三個凸模用固定板固定，凹?？芍苯佑寐葆斉c圓柱銷固定而且在橫向的定位上增設一個定位銷。卸料裝置采用彈性的，導向裝置采用導柱導套，定位零件用側刃定位和自動送料，用始用擋料銷作首次定位條料

47、，模柄用浮動模柄。</p><p>　　10)、選定設備 此模具的總沖壓力： =227.62kN 閉合高度： =242mm 外廓尺寸： 500mmX315mm。</p><p>　　選J23-25壓力機，根據所要的總沖壓力 =227.62kN來看，要用250kN的壓力機。此壓力機的主要技術參數規(guī)格為：</p><p>　　最大沖壓力 250kN

48、 滑塊行程 65mm 連桿調節(jié)量 55mm 最大裝模高度 270mm 工作臺尺寸 370mmX560mm</p><p>　　因此根據沖壓力、閉合高度、外廓尺寸等數 據，所以選擇J23-25壓力機是合適的。 </p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1、《冷沖壓模具設計指導書》 王芳 主編