0068-限位板沖壓成形工藝及沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計【全套18張CAD圖】+設(shè)計說明書

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我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇?近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 ????21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 ????模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、攻關(guān)器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電風(fēng)扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；兵器產(chǎn)品中占95%以上。 ????目前，我國加入WTO之后，在當(dāng)代工業(yè)的迅速發(fā)展下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求增加，對模具質(zhì)量要求也越來越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急。例如，日本汽車、計算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量在國際市場占有優(yōu)勢地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。 ??? 從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家的模具總產(chǎn)值都已超過機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至上百倍及上千倍。 ????據(jù)各國報導(dǎo)，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱之“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”，如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實現(xiàn)了模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化，因而深受贊譽(yù)。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機(jī)”。可見模具工業(yè)在世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的地位。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 2.限位板級進(jìn)模設(shè)計 工件名稱：限位板 生產(chǎn)批量：大批量 材料：B3 厚度：6 工件簡圖見圖 圖1 一、工藝性分析 零件名稱為限位板，材料是B3，厚度6mm。薄料，大批量生產(chǎn)。沖裁件形狀對稱，則應(yīng)力也是簡單對稱，有利于材料合理利用。精度一般。IT14級。 外形落料的工藝性：限位板的尺寸為中等尺寸，精度要求也一般，可由落料獲得。 沖孔的工藝性：沖孔主要是一個φ30的孔，無特殊要求，精度采用經(jīng)濟(jì)精度，零件圖已給公差，按按圖示要求制作。 由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。 二、排樣設(shè)計 1、確定零件的排樣方案 沖裁件在條料，板料上的布置方式叫排樣，觀察零件，零件為對稱矩形件。采用直排樣即可。 樣圖： 圖2 條料的排樣 2、條料寬度和材料利用率的計算 查表取得搭邊值為3.6mm（工件間搭邊）和4.2mm（側(cè)搭邊）。 條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由 B-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ﹝2﹞ a—側(cè)搭邊值 c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為85.4mm。 材料利用率的計算： 查資料得6的B3規(guī)格有多種可以選擇，原材料選用1200 mm×1000 mm×6mm的冷軋薄鋼板。 材料利用率通用計算公式 = 式中 A—一個沖裁件的面積，mm2; n—一個進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—進(jìn)距， mm 得 = 步距利用率是47.5% 三、工藝方案的確定 限位板零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。 方案一：用簡單模分2次加工，即沖孔----落料。 方案二：沖孔落料復(fù)合模。 方案三：沖孔落料級進(jìn)模。 單工序模，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 復(fù)合模，一個工作過程即可完成沖孔落料工序，生產(chǎn)效率高，形位精度高，但對模具的要求也相對提高，制造成本，工人勞動力也高。工件好、并相應(yīng)的精度要求。 級進(jìn)模，滿足生產(chǎn)使用要求，且模具制作相對簡單，成本低，精度符合要求，有效的降低了成本，而且效率也高。 因此，在滿足使用要求，提高效率，降低成本的前提下，采用級進(jìn)模 四、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。 2）送料方式，采用手動送料方式。 3）定位裝置：本工件在級進(jìn)模中尺寸一般，大批量生產(chǎn)，余料較多，第一次落料工位的落廢料刻由工人目測即可。以后可由固定擋料銷定位，在，落料凸模上安裝兩個導(dǎo)正銷，利用條料上1個φ30的孔用導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正。 3）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。，采用對角導(dǎo)柱模架。 4）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為6mm，料厚厚，采用剛性卸料方式。 五、沖壓力的計算，初選壓力機(jī) 1、沖裁工序總力的計算 (1) 沖裁力的計算： 沖裁力有沖孔φ30所需力P1。落料力P2。向下推出φ30廢料所需的力P3向下推出工件落料的力P4。 考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式： P=KLtτ﹝3﹞ 式中 P—沖裁力（kN） L—沖裁件剪切周邊長度（mm） t—沖裁件材料厚度（mm） τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa) K—系數(shù)，一般取1.3。 上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb 式中 σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊得B3鋼的σb=350MPa P1= 1.3Ltτ≈Ltσb =41kN P2= Ltσb =37kN 推件力 P3=nKtP1 Kt—推件力系數(shù),由手冊查得Kt=0.45 n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中 n=h/t=2 h—凹模刃部直壁洞口高度（mm）， t—料厚( mm) 查手冊表2—40可得和h=10mm,故n=2 P3= nKtP1=29kN P4= nKtP2=63.3kN 工序總力P=P1+P2+P3+P4=178.3kN 2．初選壓力機(jī) 查文獻(xiàn)模具設(shè)計與制造手冊。開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為JC23-23，見表一。 表一 公稱壓力/噸 滑塊行程/mm 滑塊行程次數(shù)：次/分 最大封閉高度/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 16 70 120 220 45 3．壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。 此為多凸模模具的壓力中心，單凹模，計算時直接計算出其凹模的壓力中心就是壓力機(jī)的中心線。 計算其壓力中心的步驟如下： 按比例畫出凸模的工作部分剖面圖 在任意距離處作x-x軸y-y軸 分別計算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4, 大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定： 到y(tǒng)-y軸的距離 x0= =1.2mm 到x-x軸的距離 y0=40.67mm 零件為對稱零件，所以y 由于其余三個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心y軸在32.5上 圖3 壓力中心的計算 六、刃口尺寸的計算 工作零部件的計算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時，間隙取在凹模上，則： 凸模尺寸 dap=（d+x△）-δp0 凹模尺寸 dd=(d+x△+Zmin)0+δ 式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm dp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm x——磨損系數(shù)，由手冊查表2-30得：IT14級時x=0.5。 Zmin——雙面間隙，mm △——工件公差，mm δ——凸模和凹模的制造公差，mm (1)、沖裁φ30mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算 凸模尺寸 由手冊表2-10查得△=0.35 dT=（d+x△）-δp0 =(30+0.75*0.13)0-0.027 =30.240-0.27 凹模尺寸 由表2-3.3得Zmin=0.04 dA=( dT +Zmin)0+δ=(30.208+1.08)0+0.022 =31.2080+0.022 (2)、外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算 R22 的尺寸 DA=（D-x△）0+δ =21.740+0.216 DT=（DA+ Zmin）-δp0=20.660-0.144 R4的尺寸 DA=3.850+0.0.216 DT =2.770-0.144 R9的尺寸 DA =8.782 0+0.216 DT =7.702 0-0.144 七．主要零部件的設(shè)計 落料凸模 將落料凸模設(shè)計成直通式，采用線切割機(jī)床加工，兩個M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合采用H6/m5配合，總長為46mm如右圖 凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算： L=h1+h2+h3+h 式中 L—凸模長度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—導(dǎo)尺高度，mm h—附加高度，一般取15~20mm 圖4 圖5 圖6落料凸模結(jié)構(gòu) 整體式凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即 凹模高度H=KB 凹模壁厚C=(1.5~2)H 式中B----凹?？椎淖畲髮挾?，mm但B不小于15mm C-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數(shù)，取0.40 凹模高度H=KB=27.6mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值30mm 凹模壁厚C=（1.5~2）H = 37.5~50mm 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板200×200×30 ①沖裁φ30mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度） 小凸模長度 L=71mm 由小凸模刃口d=20.66mm 小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即 對于圓形凸模 dmin≥ 式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm t—沖裁材料厚度，mm —沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa —凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0~1.6）×103MPa dmin≥==0.56mm 所以承壓能力足夠。 凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見手冊表15.57可得200x200x25 （3）凹模組件的尺寸確定和示意圖 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 凹模的長度選取要考慮以下因素： a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。 b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。選取凹模邊界為200mm×200mm。凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。 圖7 整體式凹模的尺寸 定位裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 固定擋料銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 為節(jié)省板料采用初始擋料銷，具體布置如裝配圖 固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖8 圖8 固定擋料銷的結(jié)構(gòu) 選用直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷（JB/T7649.10—94） 根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖9 廢料孔前端定位時擋料銷位置（如圖9） 圖9 固定擋料銷的位置 =C-()+0.1 ——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距 mm C——連續(xù)模的步距 mm d——擋料銷頭部直徑 mm =15mm （3）導(dǎo)料板的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm,厚度按表2.9.7取6mm。導(dǎo)料板的材料為45鋼，熱處理硬度為40~45HRC 螺釘與銷釘固定。進(jìn)料端安裝有承料板。 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。 凹模周界Ｌ＝200mm,B=200mm,閉合高度h=225mm 材料為ZG45(ZG310-570),0I級精度的對角導(dǎo)柱模架。如圖11。 上模座標(biāo)記：2003160345 GB/T2855.1—90 下模座標(biāo)記：2003160350 GB/T2855.2—90 模柄標(biāo)記：A503110 JB/T 7646.1 圖10 模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu) 聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M8365 GB70—85 螺釘標(biāo)記：35鋼M12330 GB68—76 八、限位板沖孔落料連續(xù)?？傃b圖 前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計好了限位板限位板沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計，限位板沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如圖12 圖11 限位板沖孔落料連續(xù)?？傃b圖 1-下模座 2-凹模 3-內(nèi)六角螺釘 4-導(dǎo)柱左 5-落料凸模 6-導(dǎo)套左 7-凸模固定板 8-墊板 9-上模座 10-內(nèi)六角螺釘 11-止動螺釘 12模柄 13-定位銷釘14-導(dǎo)套右 15-上模墊板 16-導(dǎo)柱右 17-沖孔凸模 18-卸料板 19-導(dǎo)料板A 20-定位銷 21-導(dǎo)料板B 22-定位銷釘 23始用擋料銷 九、模具凸模加工工藝 1：下料。坯鍛造成80x80x71。 2：熱處理。退火 3：刨削。削六面，互為直角，余量。 4：熱處理。調(diào)質(zhì)。 5：磨平面。磨六面，互為直角。 6：鉗工劃線。劃出個孔位置線 。 7：加工個孔及螺釘孔。按位置加工螺釘孔、銷釘及穿絲孔。 8：熱處理。淬火回火達(dá)到58~62HRC。 9：磨平面。 精磨上、下平面。 10：線切割加工。按照圖紙加工，達(dá)到圖紙要求 11：鉗工精修。全面達(dá)到要求。 12：檢驗 參考文獻(xiàn) ［1］劉建超、張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計與制造［M］.北京:高等教育出版社, 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