后鼓輪板（BS14-F114） 鈑金成形工藝及沖壓模具設(shè)計-級進(jìn)模含12張CAD圖.zip

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沖壓設(shè)備的校核 20 7 2 沖壓設(shè)備的選用 20 總結(jié) 21 參考文獻(xiàn) 22 I 摘 要 本文結(jié)合現(xiàn)有的模具發(fā)展技術(shù)以及冷沖壓技術(shù) 針對要設(shè)計的后鼓輪板零件級進(jìn) 模設(shè)計 確定沖壓方案后進(jìn)行帶料排樣方案的選擇與設(shè)計 沖裁及彎曲工藝計算 在 此基礎(chǔ)上制定了零件的加工工藝 正確卸料方式及級進(jìn)模的總裝結(jié)構(gòu)設(shè)計 各部分零 件設(shè)計以及壓力機的選擇 主沖裁方案的制定 本次設(shè)計采用沖孔 落料級進(jìn)模模具 生產(chǎn) 因為級進(jìn)模生產(chǎn)只需一副模具 尺 寸 精 度 較 高 且 生 產(chǎn) 效 率 高 安 全 檢 測 自 動 化 操 作 安 全 故采用沖孔落料基金模具設(shè)計的形式 關(guān)鍵詞 級進(jìn)模 后鼓輪板 排樣 I 前 言 沖壓加工簡稱沖壓 也稱為冷沖壓或板料沖壓 是一種借助于常規(guī)或?qū)Ｓ迷O(shè) 備的動力 使板料在模具里直接得到變形力并進(jìn)行變形 從而獲得一定形狀 尺 寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù) 模具 沖壓加工中安裝在設(shè)備上的專用模型 工具 能制造出一定數(shù)量的沖壓件 沖壓模具簡稱沖壓模或沖模 沖模的功能是 具有制造出一定數(shù)量的沖壓產(chǎn)品的能力 且加工還有高效率 高精度 互換性好 及節(jié)約原材料等功效 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo) 志 因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 振興 和發(fā)展我國的模具工業(yè) 日益受到人們的重視和關(guān)注 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工 藝裝備 也已經(jīng)取得了共識 在電子 汽車 電機 電器 儀器 儀表 家電和通 信等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成形 按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分 我國模具基本分為 10 大類 其中 沖壓模和 塑料成型模兩大類占主要部分 按產(chǎn)值計算 目前我國沖壓模占 50 左右 塑料 成形模約占 20 拉絲模 工具 約占 10 而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地區(qū)的塑 料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的 40 以上 我國沖壓模大多為簡單模 單工 序模和符合模等 精沖模 精密多工位級進(jìn)模還為數(shù)不多 模具平均壽命不足 100 萬次 模具最高壽命達(dá)到 1 億次以上 精度達(dá)到 3 5um 有 50 個以上的級 進(jìn)工位 與國際上最高模具壽命 6 億次 平均模具壽命 5000 萬次相比 處于 80 年代中期國際先進(jìn)水平 改革開放 20 多年來 我國 除港臺地區(qū)外 下同 的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā) 展 設(shè)計 制造加工能力和水平 產(chǎn)品檔次都有了很大的提高 據(jù)不完全統(tǒng)計 全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠 產(chǎn)品廠配套的模具車間 分廠 近 17000 家 約 60 萬 從業(yè)人員 年模具總產(chǎn)值達(dá) 200 億元人民幣 但是 我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能 滿足需求量的 60 左右 還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 目前 國內(nèi)需要的大 型 精密 復(fù)雜和長壽命的模具還主要依靠進(jìn)口 據(jù)海關(guān)統(tǒng)計 1997 年進(jìn)口模具 價值 6 3 億美元 這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具 1997 年出口模具僅為 7800 萬美元 1997 年中國模具工業(yè)協(xié)會對下屬的 209 家骨干企業(yè) 含產(chǎn)品廠的模具車 間 的統(tǒng)計資料表明 其模具總產(chǎn)值 13 7 億元人民幣 進(jìn)口模具大約為 336 萬美 元 目前我國模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力 是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán) 節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸 因此作為新一代模具方面技術(shù)人員的我們有著振 II 興民族模具工業(yè)的重任 進(jìn)入 21 世紀(jì) 在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢下 隨著資本 技術(shù)和勞動力市場的重 新整合 我國裝備制造業(yè)在加入 WTO 以后 將成為世界裝備制造業(yè)的基地 而 在現(xiàn)代制造業(yè)中 無論哪一行業(yè)的工程裝備 都越來越多地采用由模具工業(yè)提供 的產(chǎn)品 為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度 短交貨期 低成本的迫切要求 模 具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 滿足各行各業(yè) 對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求 模具 CAD CAE CAM 正向集成化 三維化 智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 表現(xiàn) 為 模具軟件功能集成化 模具設(shè)計 分析及制造的三維化 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng) 絡(luò)化趨勢 模具檢測 加工設(shè)備向精密 高效和多功能方向發(fā)展 模具檢測設(shè)備 的日益精密 高效數(shù)控電火花加工機床 高速銑削機床 HSM 模具材料及表面 處理技術(shù)發(fā)展迅速 模具工業(yè)新工藝 新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同 快速經(jīng) 濟(jì)制模技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展 這些都是模具工業(yè)發(fā)展的新趨勢 1 1 緒論 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還是相當(dāng)落后 主要原因是我國 在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝 模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具設(shè)計 模具制造工藝及設(shè)備等 方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國模具在壽命 效率 加工精 度 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高 沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種 少批量 復(fù) 雜 大型 精密 更新?lián)Q代速度快等變化特點 沖壓模具正朝向高效 精密 長壽命 大型化方向發(fā)展 為適應(yīng)市場變化 隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅 速發(fā)展 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計 依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加 工技術(shù)向以計算機輔助設(shè)計 CAD 數(shù)控切割加工 數(shù)控電加工為核心的計算 機輔助設(shè)計與制造 CAD CAM 技術(shù)轉(zhuǎn)變 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備 主要是壓力機 上的模具對材料施加壓 力 使其產(chǎn)生分離或塑性變形 從而獲得所需零件 俗稱沖壓件或沖件 的一 種壓力加工方法 沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行冷變形加工 且主要采用板 料來加工成所需零件 所以也叫做冷沖壓所使用的模具稱為沖壓模具 簡稱沖 模 沖模是將材料 金屬或非金屬 批量加工成所需沖件的專用工具 沖模在沖 壓中至關(guān)重要 沒有符合要求的沖模 批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行 沒有先進(jìn)的 沖模 先進(jìn)的沖模工藝就無法實現(xiàn) 沖壓或板料沖壓 沖壓是材料壓力加工或 塑性加工的主要方法之一 是一種材料成型工程技術(shù) 根據(jù)工藝性質(zhì)分類 1 沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具 如落料模 沖孔模 切斷模 切口模 切邊模 剖切模等 2 彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿 著直線 彎曲線 產(chǎn)生彎曲變形 從而獲得一定角度和形狀的工件的模具 3 拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件 或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺 寸的模具 4 成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸 凹模的形狀直接復(fù)制 成形 而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具 如脹形模 縮口模 擴口模 起伏成形模 翻邊模 整形模等 2 2 沖壓件工藝分析 圖 2 1 零件簡圖 生產(chǎn)批量 大批量 材料 Q235 鋼 材料厚度 2mm 2 1 材料分析 表 2 1 部分碳素鋼抗剪性能 材料名 稱 牌號 材料狀 態(tài) 抗剪強 度 Mpa 抗拉強 度 Mpa 屈服點 Mpa 伸長率 08F 260 340 290 430 210 26碳素結(jié) 構(gòu)鋼 Q235 已退火 310 380 410 470 200 25 由上表 2 1 可知 Q235 鋼是碳素結(jié)構(gòu)鋼 具有較好的沖裁成形性性能 適 合要求較高的零件 綜合評比均適合沖裁加工 2 2 零件結(jié)構(gòu) 零件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單 無尖角 對沖裁加工較為有利 零件中有四個孔 孔最下寬度為 3 1mm 孔離工件邊緣的距離最小為 2 25mm 根據(jù)該零件形狀來 3 分析 該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求 2 3 尺寸精度 零件圖的技術(shù)要求中 未注公差等級按 IT14 又因該沖件結(jié)構(gòu)簡單 基本 對稱 尺寸不大 從零件的形狀 尺寸標(biāo)注及生產(chǎn)批量等分析均符合沖裁的工 藝要求 4 3 沖裁方案的確定 3 1 沖裁工藝方案的確定 在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上 根據(jù)沖裁件的特點確定工藝方 案 工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排 3 2 沖裁工藝方法的選擇 沖裁工序分為單工序沖裁 復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種 單工序沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)只完成一個沖壓工序的沖裁模 復(fù)合沖裁是在壓力機一次行程內(nèi) 在模具的同一位置同時完成兩個或兩個 以上的沖壓工序 級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序 排列成一定的順序 在壓力機的 一次行程中條料在沖模的不同位置上 分別完成工件所要求的工序 其三種工序的性能見表 3 1 表 3 1 單工序沖裁 級進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能 比較項目 單工序模 復(fù)合模 級進(jìn)模 生產(chǎn)批量 小批量 中批量和大批量 中批量和大批量 沖壓精度 較低 較高 較高 沖壓生產(chǎn)率 低 壓力機一次行 程內(nèi)只能完成一個 工序 較高 壓力機一 次行程內(nèi)可完成 二個以上工序 高 壓力機在一次 行程內(nèi)能完成多個 工序 實現(xiàn)操作機械 化自動化的可 能性 較易 尤其適合于 多工位壓力機上實 現(xiàn)自動化 制件和廢料排除 較復(fù)雜 只能在 單機上實現(xiàn)部分 機械操作 容易 尤其適應(yīng)于 單機上實現(xiàn)自動化 生產(chǎn)通用性 通用性好 適合于 中小批量生產(chǎn)及大 型零件的大量生產(chǎn) 通用性較差 僅 適合于大批量生 產(chǎn) 通用性較差 僅適 合于中小型零件的 大批量生產(chǎn) 沖模制造的復(fù) 雜性和價格 結(jié)構(gòu)簡單 制造周 期短 價格低 沖裁較復(fù)雜零件 時 比級進(jìn)模低 沖裁較簡單零件時 低于復(fù)合模 生產(chǎn)要求大批量生產(chǎn) 為提高生產(chǎn)率 根據(jù)上述方案分析 比較 宜采用 級進(jìn)模沖裁 5 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 4 1 模具類型的選擇 由以上沖壓工藝分析可知 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 4 2 送料方式的選擇 由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定 合理安排生產(chǎn)可采用前后自動 送料方式 4 3 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料 控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板 無側(cè)壓裝置 控制 條料的送進(jìn)布局采用擋料銷定距 而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量 可 以靠初始擋料銷來定 4 4 卸料 出件方式的選擇 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu) 常用于較硬 較厚且精度要求不高的工件沖裁 后卸料 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用 主要用在沖料厚在 2mm 及以下厚度的板料 由于有壓料作用 沖裁件比較平整 彈壓卸料板與彈性元件 卸料螺釘組成彈壓裝置 因為工件料厚為 2mm 卸料力一般 可采用彈性卸料裝置 4 5 導(dǎo)向方式的選擇 方案一 采用對角導(dǎo)柱模架 由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上 所 以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn) 常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料模 復(fù)合模 方案二 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架 由于前面和左 右不受限制 送料和操作比較方便 因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè) 操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作 但是不能使用浮動 模柄 方案三 采用四導(dǎo)柱模架 具有導(dǎo)向平穩(wěn) 導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠 剛性好等優(yōu)點 常用 于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架 方案四 采用中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上 導(dǎo)向平穩(wěn) 準(zhǔn)確 只 能一個方向送料 6 a b c d 圖 4 1 導(dǎo)柱模架 a 下模座 b 導(dǎo)柱 c 導(dǎo)套 d 上模座 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式 為提高模具壽命和工件質(zhì)量 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架 操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作 由于前面和左 右不 受限制 能滿足工件成型的要求 即方案二最佳 7 5 工藝計算 5 1 排樣方法與原則 由于產(chǎn)量大 材料利用率是一項很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 要提高材料利用率就必須 減小廢料面積 條料在沖裁過程中翻動要少 使工人操作方便 安全 減輕勞動強 度 排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量 無論是采用有廢料或少 無廢料的排樣 根據(jù)沖裁 件在條料上的不同布置方法 排樣方法有直排 斜排 對排 多排等多種形式的排 列方式 可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用 現(xiàn)工件外形為圓形 采用有廢料 的直排法 比較方便 合理 5 2 確定搭邊值 搭邊起補償條料的剪裁誤差 送料步距誤差以及補償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙 所造成的送料歪斜誤差的作用 使凸 凹模刃口雙邊受力 受力平衡 合理間隙一易 破壞 模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高 對于利用搭邊自動送料模具 搭邊使條料 有一定的剛度 以保證條料的連續(xù)送進(jìn) 搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度 材料 種類 沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等 一般板料愈厚 材料愈軟以及沖裁件 尺寸愈大 形狀愈復(fù)雜 則搭邊值也應(yīng)愈大 由查表得工件間搭邊值 a 2 5mm 側(cè)面1 a 3mm 5 3 送料步距與條料寬度的計算 采用直排的排樣方案 如圖 3 1 所示 用 cad 測量工具測量沖壓件的毛坯面積 A 1914 61mm2 送料步距 A 送料步距的大小應(yīng)為條料上沖裁件的對應(yīng)點之間的距離 每次 沖一個零件的步距按式 A D a1 A 30 2 5 32 5mm 條料寬度 B B 78 2 3 mm 84mm 8 圖 5 1 排樣圖 5 4 材料利用率的計算 根據(jù)進(jìn)距 s 及料寬 b 得板材規(guī)格 2802tmm 1 采用橫裁法 條料數(shù)量 20 843Ab 條 每條零件數(shù) 2 54nBaS 個 每張板料可沖零件數(shù) 234Nm 個 9 材料利用率 52194 610 0 68NSAB 2 采用縱裁法 條料數(shù)量 80 49mb 條 每條零件數(shù) 203 2 561nAas 個 每張板料可沖零件數(shù) 96154Nm 個 由此可見 橫裁比縱裁材料利用率高 且考慮到零件加工操作的方便性 則采用 橫裁效果好 故采用橫裁 5 5 落料力 沖孔力 卸料力 推件力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機 設(shè)計模具以及檢驗?zāi)＞叩膹姸?壓 力機的噸位必須大于所計算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁工藝的需求 一般可按下公式計算 LtFP 式中 FP 沖裁力 N L 沖裁周邊長度 mm t 沖裁料厚 mm b 抗剪強度 MPa 1 落料力計算 按上式 LtF 落 式中 F 落 落料力 N L 工件外輪廓周長 mm T 材料厚度 mm t 2mm 材料抗剪強度 MPa 材料為 Q235 由查表 310MPa 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度 L 192mm 10 則 1923109FmMPakN 落 2 沖孔力 LtF 沖 孔 式中 沖孔力 N 沖 孔F L 工件外輪廓周長 mm T 材料厚度 mm t 2mm 材料抗剪強度 MPa 由查表 310MPa 根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度 L 34 6 14 14 9 74 58 74 mm 則 58 7423108 2FmakN 沖 孔 2 卸料力的計算 KX 卸 沖 式中 卸料力 N 卸F 沖裁力 N 沖 KX 卸料系數(shù) 查 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 表 3 11 P57 其值為 0 03 0 04 取 K 0 03 則 KX 0 03 119 18 21 4 12 KN 卸F落 3 推件力的計算 nkT 推 沖F 式中 推料力 N 推F K1 推料系數(shù) 查 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 表 3 11 其值為 0 05 n 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 n h t h 為刃口部分的高 mm t 為材料厚度 mm 其中 h 8mm t 2mm 取 n 4 則 11 nkT 4 0 05 119 18 21 27 45 KN 推F沖 沖裁時 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 總 落 沖 孔F卸 推 式中 沖裁力 119KN 18 21KN 卸料力 4 12KN 推料力落 沖 孔 卸F 27 45KN 則 推F 168 78kN總F落 沖 孔 卸F推 5 6 壓力機的選擇 參照設(shè)計手冊選取公稱壓力為的壓力機 壓力機型號為 J23 40 表 5 1 為壓力機 J23 40 技術(shù)參數(shù) 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 表 13 10 P389 表 5 1 壓力機參數(shù) 型 號 J23 40 公稱壓力 kN 400 滑塊行程 mm 100 最大傾斜角度 30 最大閉合高度 mm 330 閉合高度調(diào)節(jié)量 mm 65 墊板尺寸 厚度 mm 孔徑 mm 65 220 模柄孔尺寸 直徑 mm 深度 mm 40 70 前后 460工作臺尺寸 左右 700 5 7 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置 為了確保壓力機和模具正 12 常工作 應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合 否則會使沖模和壓力機滑 塊產(chǎn)生偏心載荷 使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦 模具導(dǎo)向零件加速磨損 降低 模具和壓力機的使用壽命 沖模的壓力中心 可按下述原則來確定 1 對稱形狀的單個沖裁件 沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 2 工件形狀相同且分布位置對稱時 沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合 3 形狀復(fù)雜的零件 多孔沖模 級進(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓 力中心 解析法的計算依據(jù)是 各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸 的力矩 求出合力作用點的坐標(biāo)位置X 0 Y 0 即x 0 y 0 即為所求模具的壓力中 心 單個零件的壓力中心計算如下 X0 L 1X1 L2X2 LnXn L 1 L2 Ln Y0 L 1Y1 L2Y2 LnYn L 1 L2 Ln 式中 X 0 壓力中心的橫坐標(biāo) Y0 壓力中心的縱坐標(biāo) L 各線段的長度 X 各線段重心的橫坐標(biāo) Y 各線段重心的縱坐標(biāo) 由圖 5 3 分析壓力中心 13 圖 5 3 壓力中心分析 表 5 2 零件壓力中心坐標(biāo) 根據(jù)公式 5 7 計算落料凹模的壓力中心坐標(biāo)為 X0 L1X1 L2X2 L3X3 L4X4 L 1 L2 L3 L4 8 各線段壓力中心坐標(biāo) 線段長度 mm X Y L1 14 137 32 5 31 L2 34 6 32 5 24 L3 9 74 22 5 34 L4 169 64 0 4 9 14 Y0 L1Y1 L2Y2 L3Y3 L4Y4 L 1 L2 L3 L4 6 8 根據(jù)計算得出壓力中心的坐標(biāo)為 8 6 8 為了模具加工制造的方便 壓力中 心仍然選擇為 0 0 5 8 尺寸計算原則 1 落料件的尺寸取決于凹模尺寸 沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸 因此 設(shè)計落 料模時 以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 設(shè)計沖孔模時 以凸模為基準(zhǔn) 間隙取 在凹模上 2 考慮到?jīng)_裁時凸 凹模的磨損 在設(shè)計凸 凹模刃口尺寸時 對基準(zhǔn)件刃口尺 寸在磨損后增大的 應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值 對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨 損后減小 應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值 在凸 凹模磨損到一定程度的情 況下 仍能沖出合格的零件 3 確定模具刃口制造公差時 要既能保證工件的精度要求 又能保證有合理的間 隙數(shù)值 一般模具制造精度比工件精度高 3 4 級 5 9 凸 凹模刃口尺寸計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差 直接影響沖裁件的尺寸精度 模具的合理間隙值 也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證 因此 正確確定凸凹模刃口尺寸和公差 是沖 裁模具設(shè)計中的一項重要工作 凸模 凹模工作部分尺寸即凸 凹模刃口尺寸的計算 有兩種計算方法 第一種 計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算 第二種計算方法是凸模與凹模配作法 該沖件尺寸較多 若采用分開加工法計算 計算繁瑣 且計算量較大 不宜采用 故采用第二種算法 凸模與凹模配作法 1 凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸 第一類尺寸 A Aj Amax x 410 2 凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸 第一類尺寸 B Bj Bmin x 041 3 凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸 第一類尺寸 C 15 Cj Cmin 21 8 其中 x 為磨損系數(shù) 查表得 工件精度 IT10 級以上 x 1 工件精度 IT1 IT13 x 0 75 工件精度 IT14 x 0 5 可知工件尺寸按 IT14 級精度 x 0 5 在所有的尺寸中 屬于 A 類尺寸的有 0 74 0 368R 0 62 0 35R 屬于 B 類尺寸的有 5 1 屬于 C 類尺寸的有 6 注 凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸 第一類尺寸 A 凸模或凹模磨損后將會減小的尺寸 第二類尺寸 B 凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸 第三類尺寸 C 其中 x 為磨損系數(shù) 具體計算如表 5 3 表 5 3 工作零件刃口尺寸計算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計算后尺寸 備注0 74 0 18693 0 368R 0 972R 0 62 0 156 落料 0 35R 4 1 0max Aj 0 78R 6 4 65 1 中心距 201Cj Cmin 0 5 8120 沖孔 35 0 4 1 min xBj 7 保證雙邊間隙為 0 22 0 26 16 0 345 0 7465 01 0 32 17 6 主要零部件設(shè)計 雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同 但組成模具的零件種類是基本相同 的 根據(jù)它們在模具中的功用和特點 可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩類 設(shè)計主要零部件時 首先要考慮主要零部件的定位 固定以及總體裝配方法 本 套模具主要采用螺釘固定模具零件 銷釘起零件的定位作用 采用擋料銷送進(jìn)定距和 導(dǎo)料銷送進(jìn)定位 無側(cè)壓裝置 下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法 6 1 凹模設(shè)計 6 1 1 凹模外形的確定 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種 凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度 剛度 和修磨量 凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確 定的 凹模各尺寸計算公式如下 凹模邊壁厚 H Kb1 6 1 凹模邊壁厚 c 1 5 2 H 6 2 凹模板邊長 L b1 2c 6 3 凹模板邊寬 B b2 2c 6 4 式中 b 1 沖裁件的橫向最大外形尺寸 b2 沖裁件的縱向最大外形尺寸 K 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表6 1 表 6 1 系數(shù) K 值 材料厚度 t mm材料料寬 s mm 1 1 3 3 6 50 0 30 0 40 0 35 0 50 0 45 0 60 50 100 0 20 0 30 0 22 0 35 0 30 0 45 100 200 0 15 0 20 0 18 0 22 0 22 0 30 200 0 10 0 15 0 12 0 18 0 15 0 22 18 查表6 1 得 K 0 3 根據(jù)公式 6 1 可計算落料凹模板的尺寸 凹模厚度 H Kb1 0 35 78 27 3 mm 根據(jù)公式 6 2 可計算凹模邊壁厚 c 1 5 2 H 1 5 27 3 2 27 3 40 95 54 6 mm 取凹模邊壁厚為41mm 取凹模厚度為30mm 根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長 寬的尺寸 取整后 即 L B H 160mm 160mm 30mm 6 1 2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種 選用時主要根據(jù)沖件的形狀 厚度 尺 寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來確定 由于本模具沖的零件尺寸較大 所以采用刃口為直通式 該類型刃口強度高 修磨后刃口尺寸不變 6 1 3 凹模精度與材料的確定 根據(jù)凹模作為工作零件 其精度要求較高 外形精度為 IT11 級 內(nèi)型腔精度為 IT7 級 表面粗糙度為 Ra1 6um 上下平面的平行度為 0 02 材料選 T10A 6 2 凸模的設(shè)計 6 2 1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類 一類是鑲拼式 另一類為整體式 整體式中 根據(jù)加 工方法的不同 又分為直通式和臺階式 因為該制件形狀不復(fù)雜 所以將落料模設(shè)計 成臺階式凸模 臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣 凸模與凸模固定板 的配合按 H7 m6 6 2 2 凸模材料的確定 該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性 并能承受沖裁時的沖擊力 所以凸模的 材料應(yīng)選 T10A 熱處理 60 64HRC 6 2 3 凸模精度的確定 根據(jù)凸模作為工作零件 其精度要求較高 所以選用 IT7 級 表面粗糙度為 Ra0 8um 19 6 3 卸料板的設(shè)計 在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了彈性卸料裝置 采用卸料板進(jìn)行卸料 卸料板不僅 有卸料作用 還具有用凸凹模導(dǎo)向 對凸凹模起保護(hù)作用 卸料板的邊界尺寸與凹模 的邊界尺寸相等 卸料板與凸凹模的間隙值由表 6 3 確定 取 0 15mm 卸料板的厚度選為 10mm 卸料板與凹模的外形尺寸相同 根據(jù)凹模的尺寸 160mm 160mm 30mm 從而可以確定卸料板的尺寸 160mm 160mm 17mm 表 6 3 卸料板與凸凹模間隙值 材料厚度 t mm 0 5 0 5 1 1 單邊間隙 Z mm 0 05 0 1 0 15 6 4 固定板的設(shè)計 凸模固定板主要是固定凸模 保證凸模有足夠的強度 使凸模與落料凹模 上模 座 墊板更好的定位 凸模與凸模固定板的配合按 H7 m6 凸凹模固定板主要是固定凸凹模 保證凸凹模有足夠的強度 使凸凹模與下模座 下墊板更好的定位 凸凹模與凸凹模固定板的配合按 H7 m6 固定板的厚度一般取凹模厚度的0 6 0 8倍 則固定板的厚度 H固 0 6 0 8 H凹 6 5 式中 H固 固定板厚度 H凹 凹模厚度 根據(jù)公式 7 7 得凸模固定板和凸凹模固定板厚度都為 H固 0 6 0 8 H凹 0 6 0 8 H凹 0 6 0 8 30 18 24 mm 取厚度為20mm 6 5 上下模座 模柄的選用 6 5 1 上下模座的選用 本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套來保證模具上 下模的精確導(dǎo)向 后側(cè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套都 是圓柱形的 其加工方便 裝配容易 導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時 閉合狀 20 態(tài) 導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離 25mm 而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為 15mm 導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用 H7 r6 的過盈配合 導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔 采用 H7 r6 的過盈配合 導(dǎo)套的長度 需要保證沖壓時導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套 10mm 以 上 導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用 H7 r6 的間隙配合 導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用 20 鋼 熱處理硬度滲 碳深度 0 8 1 2mm 淬硬 58 62HRC 導(dǎo)柱的直徑 長度 按標(biāo)準(zhǔn)選取 導(dǎo)柱 A28h6 180 GB T2861 1 導(dǎo)套 A42H6 110 GB T2861 6 模座的的尺寸 L mm B mm 160mm 160mm 上模座的厚度與下模座厚度查標(biāo)準(zhǔn)分 別為 45mm 55mm 6 5 2 模柄的選用 模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上 常用的模柄形式有 1 整體式模柄 模柄與上模座做成整體 用于小型模具 2 帶臺階的壓入式模柄 它與模座安裝孔用 H7 n6 配合 可以保證較高的同軸 度和垂直度 適用于各種中小型模具 3 帶螺紋的旋入式模柄 與上模連接后 擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固 垂直度較差 主 要用于小型模具 4 有凸緣的模柄 用螺釘 銷釘與上模座緊固在一起 使用與較大是模具 5 浮動式模柄 它由模柄 球面墊塊和連接板組成 這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊 塊消除沖床導(dǎo)軌位差對沖模導(dǎo)向精度的影響 適用于滾珠導(dǎo)柱 導(dǎo)套導(dǎo)向的緊密沖裁 根據(jù)本模具結(jié)構(gòu) 采用壓入式模柄 在設(shè)計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi) 模柄孔的深度 模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致 21 7 沖壓設(shè)備的校核與選定 7 1 沖壓設(shè)備的校核 該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的 該模具閉合高度 H 閉 H 上 H 下 H 墊 L H h 7 1 式中 L 沖孔凸模長度 H 凸凹模厚度 h 沖孔凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度 h 1mm 根據(jù)公式 8 1 得模具的閉合高度為 H 閉 H 上 H 下 H 墊 L H h 199 mm 可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間 則該模架可以使用 該模具的 閉合高度小于所選壓力機型號為 J23 40 的最大閉合高度為 330mm 高度調(diào)節(jié)量為 65 可以使用 7 2 沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)模具閉合高度 沖裁力等 壓力機型號為 J23 40 能滿足各項要求 因此選 取 J23 40 號壓力機 22 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)知識的一次大總結(jié) 在設(shè)計之前 收集有關(guān)設(shè)計課題研究方面 的資料 文獻(xiàn)是最為重要的 在設(shè)計工作開始時 只有對課題研究的內(nèi)容充分地了解 才會有設(shè)計目的和方向 所以收集 查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料是必要的 收集有關(guān)資料的時候 不僅使我對模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 工藝設(shè)計的具體方 法等有了更多 更全面地了解 而且收集到了許多有關(guān)與級進(jìn)模相關(guān) 相似的模具設(shè) 計 查找各種有關(guān)模具設(shè)計的經(jīng)驗公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù) 通過查閱資料和文獻(xiàn)能夠?qū)⒄n堂 上所學(xué)習(xí)到的理論知識 與實際生產(chǎn)當(dāng)中的實例相結(jié)合去更好地完成設(shè)計任務(wù) 并且 使我在課程設(shè)計上有了更多的設(shè)計思路 也有了更多的考慮空間 同時也使我在設(shè)計 的過程中能夠從多方面地去考慮問題 畢業(yè)設(shè)計的目的主要是培養(yǎng)我們運用所學(xué)理論知識和專業(yè)知識來分析和解決模具 設(shè)計中所出現(xiàn)的一系列問題 本次的設(shè)計是三年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計 它不僅體現(xiàn)了我們對模具的設(shè)計 更重要的是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識應(yīng)用到了實踐 使我明白了在今后設(shè)計過程中的一般步驟和方法 通過本次設(shè)計 我學(xué)會了如何對進(jìn)行合理分析 如何就級進(jìn)模零件的各種不同的 公差要求相應(yīng)的設(shè)計出一套完整的模具來滿足加工零件的需要 同時 在本次設(shè)計過 程中同時了解了如何編寫技術(shù)文件 正確使用設(shè)計手冊 更培養(yǎng)了我們嚴(yán)肅認(rèn)真 一 絲不茍和實事求是的工作態(tài)度 從而實現(xiàn)了從一名學(xué)生到工程技術(shù)人員的過渡 總之 本次設(shè)計讓我受益非淺 各方面的能力都有了提高 但由于本人設(shè)計能力 有限 再加上實踐能力和經(jīng)驗不足 設(shè)計中難免有不足之處 但通過設(shè)計使我各方面 的能力都得到了很大提高 為今后工作和學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ) 我認(rèn)為這才是最重 要的 因水平有限 錯誤難免 懇請各位老師批評指正 23 參考文獻(xiàn) 1 任海東 蘇君 冷沖壓工藝與模具設(shè)計 鄭州 河南科學(xué)技術(shù)出版社 2007 2 王麗霞 愈佳芝 計算機繪圖 鄭州 河南科學(xué)技術(shù)出版社 2006 3 劉家平 機械制圖 鄭州 河南科學(xué)技術(shù)出版社 2006 4 Yoshida K Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci Pap IPCR Vol42 No 1514 1959 142 159 5 Keeler S P Determination of Forming Limit in Automotive Stamping Sheet Metal Industries 1965 Vol 42 6 康寶來 于興芝 機械設(shè)計基礎(chǔ) 鄭州 河南科學(xué)技術(shù)出版社 2006 7 黃云清 公差配合與測量技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2007 1 8 李云程 模具制造工藝學(xué) 北京 機械工業(yè)出版社 2007 1 9 孫鳳勤 沖壓與塑壓設(shè)備 北京 機械工業(yè)出版社 2007 8 10 吳兆祥 模具材料及表面處理 北京 機械工業(yè)出版社 2008 2 11 許發(fā)越 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1994 12 王芳 冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo) 北京 機械工業(yè)出版社 1998 10 13 李奇 江瑩 模具構(gòu)造與制造 北京 青華大學(xué)出版社 2004 8 14 王秀鳳 冷沖壓模具設(shè)計與制造 北京 航空航天大學(xué)出版社 2005 4 15 成虹 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 高等教育出版社 2006 7 16 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