圓筒形件落料模具 (2)

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1、 目 錄 序 言 2 第一部分 沖壓成形工藝設計 3 Ⅰ 明確設計任務，收集相關資料 3 Ⅱ 沖壓工藝性分析 3 Ⅲ 制定沖壓工藝方案 3 Ⅳ 確定毛坯形狀，尺寸和主要參數(shù)計算 4 第二部分 沖壓模具設計 7 Ⅰ 確定沖模類型機結構形式 7 Ⅱ 計算工序壓力，選擇壓力機 7 Ⅲ 計算模具壓力中心 8 Ⅳ 模具零件的選用 13 設計總結 16 參 考 文 獻 17 序 言 目前我國模具工業(yè)與發(fā)達國家相比還相當落后。主要原因是我國在模具標準化，模具制造工藝及設備等方面與工

2、業(yè)發(fā)達國家相比差距很大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，模具產(chǎn)品生成呈現(xiàn)的品種、少批量、復雜、大型精密更新?lián)Q代速度快。模具設計與技術由于手工設備，依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機加工，技術向以計算機輔助設計，數(shù)控編程切屑加工，數(shù)控電加工核心的計算機輔助設計（CAD/CAM)技術轉(zhuǎn)變。 模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復雜程度,高生產(chǎn)率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出來，從而有好的經(jīng)濟效益，因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有十分重要的地位，是我國國防工業(yè)及民用生產(chǎn)中必不可少的加工方法。 第一部分 沖壓成形工藝設計 Ⅰ 明確設計任

3、務，收集相關資料 1.沖壓件的產(chǎn)品圖及技術要求 零件圖如設計任務書中所示的零件圖。技術條件應明確合理。由此可對拉深件的結構，尺寸大小，精度要求以及裝配關系，實用性能等有全面了解，以便制定工藝方案，選擇模具類型和確定模具精度。 2.生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)程度的分類，一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、、小批量生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領和產(chǎn)品零件的特征或工作的每月?lián)摰墓ば驍?shù)，確定該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 3．工藝裝備 大批量的的采用專用夾具，標準附件，標準刀具和萬能量具，靠劃線和試切法達到精度要求。 Ⅱ 沖壓工藝性分析 1材料 10鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結構剛，易于拉伸成形，具

4、有良好的沖壓性能 2工件結構 該落料件為圓形件。 3尺寸精度 零件圖上工件外形尺寸Φ120.870－0.30，一般沖壓均能滿足精度要求。 Ⅲ 制定沖壓工藝方案 1.工序性質(zhì)和數(shù)量。 該零件精度要求較低，故采用單模工序。 2.工序順序和組合 （ 1 ） 工序順序 由于為單工序模具，所以直接落料即可，無需進行其他工序 （ 2 ）工序組合方式選擇 沖壓工序的組合是指將兩個或兩個以上的工序分析合并在一道工序內(nèi)完成。減少工序及占用的模具設備和數(shù)量，提高效率和沖壓件的精度，在確定工序組合時，首先應考慮組合的必要性和可行性，然后再決定是否組合。

5、 根據(jù)零件圖的要求及批量，為單工序模具，所以無需考慮工序組合！ Ⅳ 確定毛坯形狀，尺寸和主要參數(shù)計算 1.毛坯尺寸計算 該工件位無凸緣圓筒形件，根據(jù)等面積原則采用解析法求毛坯直徑 圖1 1.毛坯尺寸 1 確定是否加修邊余量 由于坯料的各向異性和模具間隙不均等因素的影響，拉深后工件的邊緣不整齊，甚至出現(xiàn)突耳，需在拉深后進行修邊，所有在計算坯料直徑時，要確定是否需要增加修邊余量。 零件的相對高度h/d＝(48-1)/(58-2)＝0.783，根據(jù)查表7-4可知，修邊余量δ＝2㎜ （1） 計算毛坯直徑

6、 D＝ d1＝46㎜， d2＝60㎜，δ＝2㎜， h＝40㎜，rg＝6+1＝7㎜ 取D＝128.87mm 2排樣及材料利用率 （1）排樣方法 沖裁件在板料，帶料或條料上的布置方法稱為排樣。 根據(jù)零件的形狀和排樣方法確定為直排排樣。 （2）搭邊與料寬 1〉搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余量或零件與條料邊緣件的余量稱為搭邊。。 由排樣圖知搭邊值a1=1.5，a=1.2 式中a1——側面搭邊值 a——沖件之間的搭邊值 2〉送料步距和條料寬度的確定 a. 送料步距

7、 條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距（簡稱步距或進距）其大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。 b.條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁件零件周邊有足夠的搭邊值。最大條料寬度要能在沖裁時順利在導料板之間送行并與導料板之間有一定的間隙。根據(jù)零件圖要求，導料板之間無測壓裝置。 送料進距： s=D+ a=120.87+1.2mm=122.07mm 條料寬度： b=D+2 a1=120.87+2×1.5mm=123.87mm 式中 D——平行于送料方向沖裁件的寬度 3〉裁板方法 板料規(guī)格選用2 mm×1120 mm×2240mm 每張鋼板裁板條數(shù)n

8、1:為了操作方便，采用橫裁，即 n1 =2240/123.87=18條余10.42mm 每條裁板上的工件數(shù)n2 n2=(B－a1)/s=(1120-1.2)/ 122.07=9個 式中B——鋼板寬度（每條裁板的長度）1000mm 每張鋼板上的工件總數(shù)： n總=n1×n2=162個 （3）材料的利用率 衡量材料的經(jīng)濟利用率的指標是材料的利用率 =(n總×πD2）/(4L×B) x 100% =(162×3.14×120.872）/(4×1120×2240)× 100% = 74% 第二部分 沖壓模具設

9、計 Ⅰ 確定沖模類型機結構形式 在沖壓工藝性分析后擬定沖壓工藝方案時選擇單工序模，又因零件的幾何形狀簡單對稱，工件間無搭邊值，單工序結構相對簡單，操作方便，又可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸件可靠、便于操作，所以模具類型為少廢料單工序模。 Ⅱ 計算工序壓力，選擇壓力機 1.沖裁力，推薦力是沖裁時選擇壓力機，進行模具設計校核強度和剛度的重要依據(jù)。 1）沖裁力 F落＝πDδt ＝3.14×120.87×360×2N ＝273.262 KN ≈274KN 式中δ——材料抗剪強度 查文獻【2】P3

10、45附錄表可知 10鋼δ＝294～432MPa 取δ＝360Mpa 2.推件力 據(jù)文獻【1】P66查表3-18知凹模直刃口高度h=8mm n=h／t=8／2=4 F推＝nK推F沖 ＝4×0.055×274KN ＝60.28KN 式中n——沖孔時卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)，n＝4； K推——推件力因素，K推＝0.055。 故總沖壓力為： F總＝F落+F推 ＝274+60.28 ＝334.28KN 從滿足沖壓力要

11、求看，選用400KN規(guī)格的壓力機其主要技術參數(shù)為： 公稱壓力： 400KN 滑塊行程： 100mm 行程次數(shù)： 80次／min 最大封閉高度： 300mm 最大封閉調(diào)節(jié)量： 70mm 工作臺尺寸： 560mm×3600mm 模柄孔尺寸： Φ50mm×70 mm 工作臺模板厚度： 70mm Ⅲ 計算模具壓力中心 模具的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓

12、力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導向件的磨損，從而提高模具的壽命。 沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力的作用點方法。由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓線的斷面厚度不變，輪廓部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力的作用點可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的中心。 由圖3可知，其壓力中心就在圓心上。 即X0=0，Y0=0。 圖3 Ⅳ 計算模具零件主要工作部分的刃口尺寸 1 凸、凹模刃口尺寸的確定 凸、凹模刃口尺寸的確定原則 1）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模。因此，落料模應先決定凹模的尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理的間隙。沖孔件的尺

13、寸取決于凸模，因此，沖孔模應先決定凸模尺寸。用增大凹模尺寸來保證合理的間隙。 2）考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響。刃口磨損后尺寸變大， 其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，應接近或等于沖件的最大極限尺寸。 3）考慮沖件精度與模具精度之間的關系，選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高2~3級。 2 凸、凹模分別加工時的工作部分尺寸 其公式見表： 表一 凸、凹模分別加工時的工作部分尺寸的計算公式 工序性 質(zhì) 沖件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 D0-Δ Dp=（D—XΔ—Zmin）0

14、-δp Dd=（D—XΔ）0+δd 表示：Dp，Dd——分別為落料凸，凹模刃口尺寸 dp，dd— 分別為沖孔凸，凹模刃口尺寸 D， d— 分別為落料件外徑和沖孔件的基本尺寸 p，d—分別為凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7. Δ——制件的制造公差 Zmin—最小合理間隙 X—磨損系數(shù)，其值在0.5~1之間。 零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT11，X=0.5為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必須 p+d≤Zmax — Zmin 3

15、 凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸 （1） 落料刃口尺寸計算 據(jù)文獻【1】P45查表，對于落料部分按公差IT11級計算，所以落料件尺寸為Φ120.870－0.30mm，根據(jù)文獻【3】P93 查4-4表得沖裁刃口雙面間隙為Zmin＝0.246mm,Zmax＝0.360mm. Φ120.870－0.30的制造公差查表得δ凹＝0.040mm， δ凸＝0.030mm δ凹+δ凸=0.04+0.03mm=0.070mm Zmax-Zmin=0.360-0.246mm =0.114 mm 由于δ凹+δ凸≤Zmax-Zmin，故采用凸模與凹模分別制造的法。磨損系數(shù)為x=0.

16、5.則凹模刃口尺寸為 D凹 =(Dmax-x△）+δ凹0 =(120.87-0.5×0.3)+0.04 0 =120.885+0.04 0 D凸=( D凹-Zmin）0-δp =（120.885-0.246）0-0.03 =120.6390-0.03 凹模刃口尺寸d凹按凹模實際尺寸配制，其雙面間隙為0.1～0.4mm為保證模具刃口有較長的使用壽命，即保證刃口磨損后還能沖出合格的制件來，制造是按最小間隙Zmin=0.01mm配合間隙。 Ⅵ 模具零件的選用 1. 模架的選擇 模架產(chǎn)品標準：（GB/T2851

17、.1～GB/T2851.7, GB/T2852.1～4為鑄鐵模架, JB/T7181.1～7181.4和JB/T7182.1～7182.4為鋼板模架）。模架的選擇一般根據(jù)凹模定位和卸料裝置的平面而定，選擇模座的形狀和尺寸，模座外形，尺寸比凹模相應尺寸大40～70mm。模座厚度一般取凹模厚度的1～1.5倍。下模座外形尺寸至少超過壓力機約50mm，同時選擇的模架與閉合后的模具設計的高度相適應。 通常所說的模架由上模座，下模座，導柱，導套四部分組成，一般標準模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是連接沖模主要零件的載體，模具的全部零件都固定在它上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具的上模座盒下模座

18、分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上下模間的精確位置由導柱導套來實現(xiàn)。 模架的選擇應從三方面入手：依據(jù)產(chǎn)品零件精度，模具工作零件配合精度、高低確定模架精度；根據(jù)產(chǎn)品零件精度要求，形狀，板料送料方向選項二模架類型；根據(jù)凹模周界尺寸確定模架的大小規(guī)格。 查文獻【4】P982 表5.1—3選擇《后側導柱模架》GB/T2851.3-1990。后側導柱模架的特點是導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向又不精確，就會造成上模歪斜，導向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具壽命，此模架一般用于較小的沖裁模。 2.凹模尺寸計算 凹模厚度 Hd =Kb K為系數(shù)，b

19、是沖裁件最大外形尺寸 查文獻【1】P66 表3—19 k =0.2 =120.87×0.2=24.174 凹模壁厚 C=（1.5～2 Hd）=36.261～48.384 取C=40mm 凸模采用圓形沖孔凸模，采用固定板式固定方式 據(jù)凹模外形尺寸200mm，選用近似標準模板L×B，為200mm×200mm. 取50mm，上模墊板厚度8mm，凸模固定板為36mm,下模座厚度取40mm. GB/T2861.1 A型導套d／mm×L／mm×D／mm為32×115×48(mm) GB/T2861.1 A型導柱d/mm×L/mm×為32×2

20、10 (mm) GB/T2865.5上模座 GB/T2865.6下模座 3.模柄的選擇 根據(jù)壓力機模柄孔尺寸，選擇GB/T7646.1-1994壓入式模柄。 4.其他結構尺寸 墊板：200×8 (mm) 凸模固定板：200×36 (mm) 剛性卸料板：200×12(mm) 導料板：200×8(mm) 凸模長度：Hp=凸模固定板厚+卸料版厚+導料板厚+安全距離+凸模磨損修量 =36+12+8+20+0.5=76.5 取Hp=77mm 那么該模具的閉合高度：板厚 H0= Hp+H上+H下+H墊板+ 式中上模板厚H上=50mm 下模板厚H下=60

21、mm 凹模厚度=40mm 下模板厚H墊板=8mm 所以= Hp+50+60+8+40 =234mm。 設計總結 沖壓模具設計是為模具設計與制造專業(yè)學生再學完基礎理論課，技術基礎深和專業(yè)課的基礎上所設置的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)，其目的是綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作的能力，鞏固與擴大課程所學的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等，通過畢業(yè)設計，使自己再其后各方面知識有所提高。 參 考 文 獻 1、 胡建華主編．沖壓工藝與模具設計．北京大學出版社 2、 李啟涵主編．沖壓成型工藝模具設計．科學出版社 3、 趙偉閣主編．模具設計．西安電子科技大學出版社 4、 王孝培編．中國模具工程大典．電子工業(yè)版社 5、 楊占堯主編．現(xiàn)代模具工手冊．化學工業(yè)出版社 17