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題 目 止 動 件 沖 壓 模 具 設 計 與 制 造 I 前 言 沖壓技術廣泛應用于航空 汽車 電機 家電 通信等行業(yè)的零部件的成形的 加工 據(jù)國際生產技術協(xié)會預測 到本世紀中 機械零部件中 60 的粗加工 80 的精加工要有模具來完成加工 因此 沖壓技術對發(fā)展生產 增加效益 更新產品 等方面具有重要作用 目前 我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后 主要原因是我國在 沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝及設備等方面與 工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產周 期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 本次設計是參考了眾多參考文獻及專業(yè)資料的規(guī)范要求編寫而成 本設計主要 介紹止動件的沖壓工藝分析和落料沖孔模結構設計過程 本設計共分五章 主要包 括止動件材料工藝分析和成形性能 沖壓工序特點和工藝計算 模具總體結構設計 模具主要零件結構設計及工藝性分析 主要零件工藝過程的制訂和主要工序的制訂 等 另外 還附有畢業(yè)設計任務書 論文評閱表 答辯小組成員表 部分模具零件 沖壓工藝過程卡 裝配圖一張 零件圖四張等 摘 要 目前 我國冷沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后 主要原因是我國 在沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝及設備等方面 與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產 周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 II 此次畢業(yè)設計產品為止動件 首先對止動件的沖壓工藝進行了分析 沖壓工藝 方案及模具結構類型的進行了確定 并進行了必要的沖壓工藝參數(shù)計算 介紹了止 動件落料沖孔復合模結構設計的要點 模具定位零件 卸料與推件裝置的設計 標 準模架和導向零件的選用 模具主要工作零件的制造工藝和裝配工藝的過程 模具 的總裝配 試模 潤滑及模具使用注意事項等內容 隨著工業(yè)產品質量的不斷提高 沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種 少批量 復雜 大型 精密 更新?lián)Q代速度快的變化特點 沖壓模具正向高效 精密 長壽命 大 型化方向發(fā)展 為適應市場變化 隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展 沖壓模 具設計與制造技術正由手工設計 依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔 助設計 CAD 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造 CAD CAM 技術轉變 在本次畢業(yè)設計中利用計算機輔助設計 CAD 繪制模具主要工作零件圖和模 具的總裝配圖 運用了數(shù)控切削加工 數(shù)控線切割電加工等先進加工技術 是一次 對所學知識的全面總結和運用 是鞏固和加深各種理論知識靈活運用的實踐過程 通過畢業(yè)設計 可以很好的培養(yǎng)獨立分析 獨立工作的能力 為畢業(yè)以后走上工作 崗位從事本技術工作打下良好的基礎 關鍵詞 止動件 沖壓工藝 落料 沖孔復合模 模具設計與制造 III 目 錄 前 言 I 摘 要 II 設計課題 1 緒 論 2 1 沖壓工藝設計 3 1 1 工藝設計內容 3 2 止動件工藝分析及計算 4 2 1 止動件的工藝設計 5 2 2 排樣的設計及計算 6 2 3 沖裁力和壓力中心的計算 13 3 止動件的模具設計與標準選用 23 3 1 模具零件的分類和標準化 23 3 2 模具工作零件的結構設計 24 3 3 定位零件的設計 33 3 4 卸料與推件裝置的設計 38 3 5 標準模架和導向零件的選取 43 3 6 固定零件的選取 45 4 沖裁模的制造工藝 47 4 1 沖孔凸模的制造工藝 47 4 2 凸凹模的制造工藝 50 4 3 其它模具零件的制造工藝加工工藝過程 53 IV 5 模具裝配 56 5 1 模具零件的裝配 57 5 2 總裝配 57 5 3 模具裝配圖 58 5 4 模具零件圖 58 5 5 試模 58 5 6 潤滑 58 5 7 模具使用注意事項 58 致 謝 59 參考文獻 60 畢業(yè)設計任務書 62 1 設計課題 產品名稱 止動件 產品簡圖 如圖所示 生產批量 大批量 材 料 Q235 材料厚度 2mm 產品零件圖 任務 1 設計此工件的沖裁模 2 編寫其制造工藝規(guī)程 2 緒 論 模具工業(yè)作為一種新興工業(yè) 它有節(jié)約原材料 節(jié)約能源 較高的生產效率 以及保證較高的加工精度等特點 在國民經濟中越來越重要 模具技術成為衡量一 個國家制造水平的重要依據(jù)之一 其中沖載模具在模具工業(yè)中舉足輕重的地位 沖壓技術廣泛應用于航空 汽車 電機 家電 通信等行業(yè)的零部件的成形的 加工 據(jù)國際生產技術協(xié)會預測 到本世紀中 機械零部件中 60 的粗加工 80 的精加工要有模具來完成加工 因此 沖壓技術對發(fā)展生產 增加效益 更新產品 等方面具有重要作用 目前 我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后 主要原因是我國在 沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝及設備等方面與 工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產周 期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大 隨著工業(yè)產品質量的不斷提高 沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種 少批量 復雜 大型 精密 更新?lián)Q代速度快的變化特點 沖壓模具正向高效 精密 長壽命 大 型化方向發(fā)展 為適應市場變化 隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展 沖壓模 具設計與制造技術正由手工設計 依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔 助設計 CAD 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造 CAD CAM 技術轉變 本次畢業(yè)設計的目的是對所學知識的全面總結和運用 鞏固和加深各種理論知識靈活運用 目標是通過這次畢業(yè)設計 可以很好的培養(yǎng)獨 立思考 獨立工作的能力 為走上工作崗位從事技術工作打下良好的基礎 此次畢業(yè)設計課題為止動件沖壓復合模結構設計與制造 首先對止動件的沖壓 工藝進行了分析 介紹了落料沖孔模結構設計的要點 同時編制了落料沖孔復合模 的制造工藝和裝配工藝 3 1 沖壓工藝設計 1 1 工藝設計內容 沖壓工藝設計 就是根據(jù)沖壓件的要求 合理安排原材料準備 各種加工工序 等 使得沖壓過程在經濟和技術上合理可行 工藝過程設計包括以下幾個方面的內 容 一 工藝方案設計 工藝方案設計就是根據(jù)沖壓件的形狀尺寸 材料 生產批量等特點 初步確定 出沖壓加工內容 并制定出幾種可行的加工工藝方案 通過對產品質量 生產效率 設備條件 模具制造和壽命 操作的方便性和安全性 經濟性等方面的綜合比較 確定出適合具體生產條件的最佳工藝方案 二 工藝性分析 根據(jù)產品零件的形狀尺寸 材料 精度等要求 對沖壓工藝方案設計中所確定 的各項工序內容逐一進行分析計算 確定它們對沖壓工藝的適應性 三 工藝計算 為了進行模具設計和沖壓加工 工藝計算首先應根據(jù)產品零件的幾何形狀和尺 寸來計算所需毛坯的形狀和尺寸 然后按照節(jié)約材料 簡化模具結構的原則擬定合 理的排樣方案 并確定板料或條料的規(guī)格及下料方式 合理優(yōu)選凸模和凹模之間的 間隙等 4 2 止動件工藝分析及計算 止動件的工序和零件如圖所示 工件使用材料為 Q235 鋼 材料厚度 2mm 生產批量 大批量 圖 2 1 止動件零件圖 5 2 1 止動件的工藝設計 2 1 1 產品零件工藝性分析 此產品零件只有落料和沖孔兩道工序 在本模具加工中落料和沖孔兩道工序都 要完成 材料為 Q235 鋼 為普通碳素鋼 具有良好的可沖壓性能 產品零件結構 簡單 有兩個 10 的圓形沖孔 在轉角處有四處 R2 圓角 并且工件為對稱形狀 壁厚 2mm 比較適合沖裁 零件的尺寸精度 產品零件圖上所有未注公差的尺寸 為自由公差 尺寸精度 要求較底 可按作 IT14 級確定零件尺寸的公差 孔邊距 12mm 的公差為 0 11 屬 IT11 級精度 普通沖裁加工即可滿足要求 但零件的強度應達到 58 62HRC 有足 夠的力學性能 查公差表可得零件的各尺寸公差為 零件外形 mm mm mm mm mm 074 65 052 052 3 052 3 R074 零件內形 mm 3 01 孔心距 mm 結論 適合沖裁 2 1 2 沖壓工藝方案及模具結構類型的確定 根據(jù)零件的結構形狀 該零件包括落料 沖孔兩個基本工序 材料 Q235 鋼 厚度為 2mm 一般采用以下三種沖裁工藝方案 方案一 先落料 再沖孔成型 采用單工序模生產 方案二 落料 沖孔連續(xù)沖壓成型 采用級進模生產 方案三 落料 沖孔一次沖壓成型 采用復合模生產 方案一模具結構簡單 但需要先兩道工序 兩套模具才能完成零件的加工 工 件尺寸積累誤差大 而且增加了模具的復雜程度 又浪費了工時 生產效率較低 難以滿足大批量生產要求 方案二是生產效率可大大提高 但模具的結構復雜 制 造難度大 成本較高 6 表 2 1 1 三類模具的優(yōu)缺點比較 由 于零 件結 構簡 單 考慮 到生 產該 零件 加工 成型 的經 濟性 以及 加工 時效 性 經檢 驗并 根據(jù) 表 1 1 1 可得確定方案三比較合適 2 2 排樣的設計及計算 在沖壓工藝和模具設計中 沖裁件在條料 帶料 板料上的布置方法叫排樣 排樣是一項極為很重要的 技術性很強的工作 排樣的正確與否將影響到材料的合 理利用 零件質量 生產率 模具結構與壽命 生產操作與安全等 2 2 1 排樣方法 在沖壓生產實際中 由于零件的形狀 尺寸 精度要求 批量大小和原材料供 應等方面的不同 不可能提供一種固定不變的合理排樣方案 但在決定排樣方案時 應遵循的原則是 保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產率的條件下得到符合技 術條件要求的零件 同時要考慮方便生產操作 沖模結構簡單 壽命長以及車間生 產條件和原材料供應情況等 總之要從各方面權衡利弊 以選擇出較為合理的排樣 方案 特點 類型 單工序模 復合模 級進模 結構 簡單 較復雜 復雜 成本 周期 小 短 小 短 高 長 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高 高 低 生產效率 低 低 高 維修 不方便 不方便 方便 產品精度 高 高 低 品質 低 低 高 安全性 不安全 不安全 安全 自動化 易于自動化 沖床性能要求 低 低 高 應用 小批量生產 大 中型零件的沖壓試制 大批量生產 內外形精度要求高 大批量生產 中 小零件沖壓 7 在沖裁件的成本中材料費用一般占 60 以上 可見材料利用率是一項很重要的 經濟指標 提高材料利用率的方法有 沖裁所產生的廢料可分為兩類 一類是結構廢料 是由沖件的形狀特點產生的 另一類是由于沖件之間和沖件與條料側邊之間的搭邊 以及料頭 料尾和邊余料而 產生的廢料 稱為工藝廢料 要提高材料利用率 主要應從減少工藝廢料著手 減少工藝廢料的有力措施是 設計合理的排樣方案 選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法 減少料頭 料尾和邊 余料 或利用廢料作小零件 如表 1 2 1 中的混合排樣 等 根據(jù)材料的合理利用情況 條料排樣方法可分為三種 如圖 1 2 所示 b 圖 2 2 排樣方法分類 a c 有廢料排樣 如圖 1 2a 所示 沿沖件全部外形沖裁 沖件與沖件之間 沖件與 條料之間都存在有搭邊廢料 沖件尺寸完全由沖模來保證 因此精度高 模具壽命 也高 但材料利用率低 少廢料排樣 如圖 1 2b 所示 沿沖件部分外形切斷或沖裁 只在沖件與沖件之 間或沖件與條料側邊之間留有搭邊 因受剪裁條料質量和定位誤差的影響 其沖件 質量稍差 同時邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命 但材料利用率稍高 沖 模結構簡單 無廢料排樣 如圖 1 2c 所示 沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間均無搭邊 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件 沖件的質量和模具壽命更差一些 但材料利用 率最高 另外 如圖 1 2c 所示 當送進步距為兩倍零件寬度時 一次切斷便能獲 得兩個沖件 有利于提高勞動生產率 采用少 無廢料的排樣可以簡化沖裁模結構 減小沖裁力 提高材料利用率 8 但是 因條料本身的公差以及條料導向與定位所產生的誤差影響 沖裁件公差等級 低 同時 由于模具單邊受力 單邊切斷時 不但會加劇模具磨損 降低模具壽 命 而且也直接影響沖裁件的斷面質量 為此 排樣時必須統(tǒng)籌兼顧 全面考慮 此外對有廢料排樣 少 無廢料排樣還可以進一步按沖裁件在條料上的布置方法加 以分類 其主要形式列于表 1 2 1 9 表 2 2 1 有廢料排樣和少 無廢料排樣主要形式的分類 對于形狀復雜的沖件 通常用紙片剪成 3 5 個樣件 然后擺出各種不同的排 樣方法 經過分析和計算 決定出合理的排樣方案 由于此工件的形狀具有對稱結構 采用有廢料直排法排樣較為合理 10 2 2 2 搭邊值 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊 搭邊的 作用一是補償定位誤差和剪板誤差 確保沖出合格零件 二是增加條料剛度 方便 條料送進 提高勞動生產率 同時 搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人 模具間隙 從而提高模具壽命 搭邊值對沖裁過程及沖裁件質量有很大的影響 因此一定要合理確定搭邊數(shù)值 搭邊過大 材料利用率低 搭邊過小時 搭邊的強度和剛度不夠 沖裁時容易翹曲 或被拉斷 不僅會增大沖裁件毛刺 有時甚至單邊拉入模具間隙 造成沖裁力不均 損壞模具刃口 根據(jù)生產的統(tǒng)計 正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高 50 以上 影響搭邊值的因素 1 材料的力學性能 硬材料的搭邊值可小一些 軟材料 脆材料的搭邊值 要大一些 2 材料厚度 材料越厚 搭邊值也越大 3 沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復雜 圓角半徑越小 搭邊值取大些 4 送料及擋料方式 用手工送料 有側壓裝置的搭邊值可以小一些 用側 刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些 5 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些 搭邊值是由經驗確定的 表 2 2 2 為最小搭邊值的經驗數(shù)表之一 供設計時參 考 11 表 2 2 2 最小搭邊值 2 2 3 零件毛坯尺寸計算 查表 1 2 2 確定搭邊值 兩工件間的搭邊值 a1 2 2mm 工件邊緣的搭邊值 a 2 5mm 步距為 S 32 2mm 條料寬度 0B 02a Dmx 56 08 7 式中 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 ax 12 a 側搭邊值 可參考表 2 2 2 條料寬度的單向 負向 偏差 表 2 2 3 表 1 2 4 表 2 2 3 條料寬度偏差 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 1 1 2 2 3 3 5 50 0 4 0 5 0 7 0 9 50 100 0 5 0 6 0 8 1 0 100 150 0 6 0 7 0 9 1 1 150 220 0 7 0 8 1 0 1 2 220 300 0 8 0 9 1 1 1 3 表 1 2 4 條料寬度偏差 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 0 5 0 5 1 1 2 20 0 05 0 08 0 10 20 30 0 08 0 10 0 15 30 50 0 10 0 15 0 20 2 2 4 材料利用率的計算 確定后排樣圖如下圖 2 3 圖 2 3 排樣圖 13 查板材標準 宜選取 850 1500mm 的軋制薄鋼板 厚度允許偏差為 m15 0 每張鋼板可裁條料數(shù)為 C C 根 12850 7 每張鋼板能沖出的工件數(shù)目 N N 個9 3 一個步距內的材料利用率 為 10SBA 32 764 材料總的利用率為 總 總 10LBNA2 58649 71 式中 N 一張板料能沖出的工件數(shù)目 A 一個工件的實際面積 一根條料寬度1B 板料總寬度2 L 條料總長度 即每張板料的材料利用率為 71 2 3 沖裁力和壓力中心的計算 2 3 1 沖裁力 在沖裁過程中 沖裁力是隨凸模進入材料的深度 凸模行程 而變化的 圖 2 3 1 所示為 Q235 鋼沖裁時的沖裁力與凸模行程變化曲線 圖中 OA 段相當于沖裁 14 的彈性變形階段 凸模接觸材料后 載何急劇上升 當凸模刃口一旦擠入材料 即 進入塑性變形階段后 載荷的上升就緩慢下來 如 AB 段所示 雖然由于凸模擠入 材料使承受沖裁力的材料面積減小 但只要材料加工硬化的影響超過受剪面積減小 的影響 沖裁力就繼續(xù)上升 當兩者達到相等影響的瞬間 沖裁力達最大值 即圖 中的 B 點 此后 受剪面積的減少超過了加工硬化的影響 于是沖裁力下降 凸 模繼續(xù)下壓 材料內部的微裂紋迅速擴張 沖裁力急劇下降 如圖 BC 段所示 此 為沖裁的斷裂階段 CD 段壓力主要是用于克服磨擦力和將材料由凹模內的料推出 通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值 它是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之 一 圖 2 3 1 沖裁力與凸模行程曲線 圖 2 3 2 卸料力 推料力 頂件力示意圖 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機 設計模具和檢驗模具的強度 壓 力機的噸位必須大于所計算的沖裁力 以適應沖裁的需求 普通平刃沖裁模 其沖 裁力 F 一般可按下式計算 2 1 b KLtF 式中 F 沖裁力 材料抗剪強度 MPa b L 沖裁周邊總長 mm 15 t 材料厚度 mm K 系數(shù) 系數(shù) K 是考慮到沖裁模刃口的磨損 凸模與 凹模間隙之波動 數(shù)值的變化或 分布不均 潤滑情況 材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數(shù) 一般取 K 1 3 表 2 3 1 部分常用材料的力學性能 當查不到抗剪強度 時 可用抗拉強度 代替 而取 K 1 的近似計算法計b b 算 公式為 2 2 bLtF 式中 材料的抗拉強度 b 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緊箍在凸模上 為了使沖裁工作繼續(xù)進行 必須將箍在 凸模上的材料料刮下 將梗塞在凹模內的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需的力 稱為頂件力 圖 2 3 2 影響卸料力 推 料力和頂件力的因素很多 要精確地計算是困難的 在實際生產中常采用經驗公式 計算 卸料力 2 3 FKXQ 推料力 2 4 T1n 16 頂件力 2 5 FKDQ2 式中 F 沖裁力 N 卸料力系數(shù) 其值為見表 2 3 2 薄料取大值 厚料取小值 XK 推料力系數(shù) 其值為見表 2 3 2 薄料取大值 厚料取小值 T 頂件力系數(shù) 其值為見表 2 3 2 薄料取大值 厚料取小值 D n 梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量 n h t h 凹模洞口的直刃口部分的高度 mm t 材料厚度 mm 卸料力和頂件力還是設計卸料裝置和彈頂裝置中彈性元 件的依據(jù) 表 2 3 2 卸料力 推料力 頂件力系數(shù) 材料厚度 t mm XKTDK 0 1 0 065 0 075 0 1 0 14 0 1 0 5 0 045 0 055 0 063 0 08 0 5 2 5 0 04 0 05 0 055 0 06 2 5 6 5 0 03 0 04 0 045 0 05 鋼 6 5 0 02 0 03 0 025 0 03 鋁 鋁合金 0 025 0 08 0 03 0 07 純銅 黃銅 0 02 0 06 0 03 0 09 注 卸料力系數(shù) 在沖多孔 大搭邊和輪廓復雜時取上限值 XK 2 3 2 沖裁力的計算 由于該沖裁件是落料 沖孔倒裝復合模 只受沖裁力 卸料力 推件力 其沖 裁力由公式 2 1 計算 沖裁力 b KLtF 370245 1 3 N2 沖孔力 b CtF 孔 17 37014 21 3 KN60 式中 L 沖裁輪廓的總長度 mm 板料的抗拉強度 Mpa 查下表 2 3 1 b t 板料厚度 mm C 圓周長 mm 卸料力由公式 2 3 計算 卸料力 FKXQ 31 205 N7 推件力的公式 2 4 計算 推件力 孔FKTQ1n 205 3 6 N97 式中 n 6 是因為有兩個孔 2 3 3 壓力機公稱壓力的選取 沖裁時 壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和 采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時 2 6 1Q總F 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時 2 7 2Q 采用剛性卸料裝置和下出件模具時 2 8 1Q總F 在生產中 當壓力機的噸位不足時 可采用凸模的階梯布置 各凸模工作端面不 18 在一個平面 斜刃沖裁 沖孔凸?；蚵淞习寄Ｗ鞒尚比?或加熱沖裁等措施以降低沖 裁力 因為本次設計采用的是彈壓卸料裝置和下出件的模具 所以根據(jù)公式 2 6 計算壓力機的公稱壓力 壓力機的公稱壓力 1Q總F 97 53 2 KN8 2 3 4 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點稱謂模具壓力中心 為了確保壓力機和模具正常工作 應 使沖裁模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合 否則 會使沖裁模和壓力機滑塊 產生偏心載荷 使滑塊和導軌間產生過大的磨損 模具導向零件加速磨損 降低模 具和壓力機的使用壽命 沖裁模的壓力中心 可按下述原則來確定 1 對稱形狀的單個沖裁件 沖裁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 2 形狀復雜的零件 多孔沖裁模 級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖裁 模壓力中心 另外還可以用作圖法 懸掛法等 解析法的計算依據(jù)是 各分力對某 坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩 求出合力作用點的座標位置 O0 x0 y0 即為所求模具的壓力中心 如圖 2 3 4 19 圖 2 3 4 解析法求壓力中心 a 復雜零件沖壓壓力中心 b 多凸模沖壓壓力中心 計算公式為 2 9 因沖裁力與沖裁周邊長度成正比 所以式中的各沖裁力 P P P Pn 可分別用各沖裁周邊長度 L L L Ln 代替 即 20 2 10 由于該零件 x 方向對稱 如圖 2 3 5 所示 根據(jù)公式 2 10 計算 故壓力中 心 x0 32 5mm in1ii0L Yy 821 4 3850 m 式中 L1 24mm Y1 12mm L2 60mm Y2 0mm L3 24mm Y3 12mm L4 14 5mm Y4 12mm L5 38 61mm Y5 27 97mm L6 14 5mm Y6 24mm L7 31 4mm Y7 12mm 21 L8 31 4mm Y8 12mm 計算時 忽略邊緣 4 R2 5 圓角 由以上計算可知沖裁件的壓力中心的坐標 為 32 5 13 圖 2 3 5 沖裁件的壓力中心 2 3 5 壓力機的選擇 一般情況下 設備的公稱壓力應大于或等于成型工藝所需力和輔助工藝力總和 的 1 3 倍 根據(jù)總沖壓力 F 252 85KN 模具閉合高度 沖床工作臺面尺寸等 并結 合現(xiàn)有設備 選用 J23 63 雙柱開式可傾壓力機 壓力機主要參數(shù) 壓力機技術規(guī)格 J23 63 公稱壓力 630KN 滑塊行程 120mm 滑塊行程及次數(shù) 70 次 分 最大閉合高度 360mm 閉合高度調節(jié)量 90mm 工作臺尺寸 前后 左右 480mm 710mm 此壓力機規(guī)定完全符合本模具所要求條件 故選用此壓力機 2 3 6 降低沖裁力的措施 22 當采用平刃沖裁壓力過大時 或因現(xiàn)有設備無法滿足沖裁需要時 可采用斜刃 進行沖裁以降低沖裁力 為了能得到平整的工件 落料時斜刃做在凸模上 如圖 2 3 6a 所示 斜刃一般做成中間凹進的形狀 在沖壓高強度材料 厚料和大尺寸沖壓件時 需 要的沖裁力較大 生產現(xiàn)場壓力機的噸位不足時 為 不影響生產 可采用一些有效措施降低沖裁力 1 凸模的階梯布置 如圖 2 3 6 凸模階梯布置由于各凸模工作端面不在一個平面 各凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn) 從而達到降低沖裁力的目的 當凸模直徑有較 大差異時 一般把小直徑凸模做短一些 高度差 H 0 5 1 t 凸模的階梯布置會 給刃磨造成一定困難 僅在小批量生產采用 2 斜刃沖裁 如圖 2 3 7 斜刃是將沖孔凸模或落料凹模的工作刃口作成斜刃 沖裁時刃口不是全部同時 切入 而是逐步地將材料分離 能顯著降低沖裁力 但斜刃刃口制造和刃磨都比較 困難 刃口容易磨損 沖件也不夠平整 為了能得到較平整的工件 落料時斜刃做 在凹模上 沖孔時斜刃做在凸模上 另外 加熱沖裁使金屬抗剪強度降低 也能降低沖裁力 圖 2 3 6 減小沖裁力的設計 圖 2 3 7 斜刃沖裁 a b 落料凹模為斜刃 c d e 沖孔凸模為斜刃 f 用于切口或 切斷的單邊斜刃 23 3 止動件的模具設計與標準選用 由沖壓工藝分析可知 采用復合沖壓模具 復合沖壓模具有倒裝和順裝之分 倒裝復合模在結構上比順裝簡單 少一套排除沖孔廢料的打料裝置 因此優(yōu)先選用 倒裝復合模 3 1 模具零件的分類和標準化 3 1 1 模具零件的分類 按模具零件的不同作用 可將其分為工藝零件和結構零件兩大類 工藝零件是 在完成沖壓工序時 與材料或制件直接發(fā)生接觸的零件 結構零件是在模具的制造 和使用中起裝配 安裝 定位作用的零件 以及制造和使用中起導向作用的零件 冷沖壓模具零件的詳細分類如下表 模 具 零 件 的 分 類結 構 零 件 工 藝 零 件緊固件及 其他零件 導向零件 支撐固定 零件 卸料及壓 料零件 定位零件 成形零件 凸模凹模凸凹模擋料銷始用擋料裝置導正銷凸 凹模固定板定位釘 定位板導料板 導向銷側壓板側刃 側刃擋塊承料板卸料板頂件器壓料板上模座 下模座模柄凸 凹模固定板墊板導板導柱導套導筒螺釘銷釘彈簧其他零件 3 1 2 模具標準化的意義 模具標準化 就是將模具的許多零件的形狀和尺寸以及各種典型組合和典型結 構按統(tǒng)一結構形式及尺寸 實行標準系列并組織專業(yè)化生產 以充分滿足用戶選用 象普通工具一樣在市場上銷售和選購 模具標準化還可促使模具工業(yè)的發(fā)展 促進 技術交流 簡化模具設計 縮短生產周期 國家標準總局制訂了 GB2851 2875 90 冷沖模國家標準 該標準根據(jù)模具類型 導向方式 送料方向 凹模形狀等不同 規(guī)定了十四種典型組合形式 每一種典型組合中 又規(guī)定了多種 24 凹模周界尺寸 長 寬 以及相配合的凹模厚度 凸模高度 模架類型和尺寸及固定 板 卸料板 墊板 導料板等具體尺寸 還規(guī)定了選用標準件的種類 規(guī)格 數(shù)量 位置及有關的尺寸 這樣在進行模具設計時 僅設計直接與沖壓件有關的部分 其 余都可從標準中選取 簡化了模具設計 縮短了設計周期 為模具的計算機輔助設 計奠定了基礎 3 2 模具工作零件的結構設計 3 2 1 凸模的結構設計 一 凸模的結構形式 凸模結構通常分為兩大類 一類是鑲拼式 圖 3 2 1 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 圖 3 2 2c 和臺階式 圖 3 2 2a b 直 通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣 這類凸模一般采用線切割 方法進行加工 臺階式凸模一般采用機械加工 當形狀復雜時 成形部分常采用成 型磨削 對于圓形凸模 GB2863 81 的冷沖模標準已制訂出這類的凸模的標準結構 形式與尺寸規(guī)格 圖 3 2 3 設計時可按國標選擇 圖 3 2 1 鑲拼式凸模圖 圖 3 2 2 整體式凸模 25 圖 3 2 3 標準圓形凸模 二 凸模長度的確定 圖 3 2 4 凸模長度應根據(jù)模具結構的需要來確定 若采 用固定卸料板和導料板結構時 凸模的長度應該為 L h1 h2 h3 15 20 mm 3 1 式中 h1 h2 h3 分別為凸模固定板 卸料板 導料板的厚度 15 20mm 為附加長度 包括凸模 的修磨量 凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離 三 凸模材料 模具刃口要求有較高的耐磨性 并能承受沖裁時的沖擊力 因此應有高的硬度 與適當?shù)捻g性 形狀簡單且模具壽命要求不高的凸模可選用 T8A T10A 等材料 形狀復雜且模具有較高壽命要求的凸模應選 Cr12 Cr12MoV CrWMn 等制造 HRC 取 58 62 要求高壽命 高耐磨性的凸模 可選硬質合金材料 四 凸模強度和剛度 在一般情況下 凸模的強度是足夠的 不必進行強度計算 但是 對細長的凸 模 或凸模斷面尺寸較小而毛坯厚度又比較大的情況下 必須進行承壓能力和抗縱 向彎曲能力兩方面的校驗 1 凸模承載能力校核凸模最小斷面承受的壓應力 必須小于凸模材料強度允 許的壓力 即 圖 3 2 4 凸模長度的確定 26 P Fmin 故非圓凸模 Fmin P 3 2 對圓形凸模 dmin 4t 3 3 式中 凸模最小斷面的壓應力 MPa P 凸?？v向總壓力 N Fmin 凸模最小斷面積 2m dmin 凸模最小直徑 mm t 沖裁材料厚度 mm 沖裁材料抗剪強度 MPa 凸模材料的許用壓應力 MPa 2 凸?？箯澞芰π：送鼓_裁時 穩(wěn)定性校驗采用桿件受軸向壓力的歐 拉公式 根據(jù)模具結構的特點 可分 為無導向裝置和有導向裝置的凸模 圖 3 2 5 進行校驗 對無導向裝置的凸模 其受力情 況相當于一端固定另一端自由的壓桿 其縱向的抗彎能力可用下列公式校驗 對圓形凸模 3 4 F d30Lmax 2 對非圓形凸模 3 5 15J 有導向裝置的凸模 其不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的凸模最大長度為 對圓形凸模 3 6 F d8Lax 2 對非圓形凸模 3 7 30mJ圖 3 2 5 凸模的自由長度a 無導向裝置的凸模 b 有導向裝置的直通式 凸模 c 有導向裝置的階梯式凸模 27 以上各式中 J 為凸模最小截面的慣性距 mm F 為凸模的沖裁力 N d 為凸 模最小直徑 mm 據(jù)上述公式可知 凸模彎曲不失穩(wěn)時的最大長度 Lmax 與 凸模截面尺寸 沖截力的大小 材料機械性能等因素有關 同時還受到模具精度 刃口鋒利程度 制造過程 熱處理等影響 為防止小凸模的折斷 常采用如圖 3 2 6 所示的結構進行保護 五 凸模的護套 圖 3 2 6a b 是兩種簡單的圓形凸模護套 圖 a 所示護套 1 凸模 2 均用鉚接 固定 圖 b 所示護套 1 采用臺肩固定 凸模 2 很短 上端有一個錐形臺 以防卸料 時拔出凸模 沖裁時 凸模依靠芯軸 3 承受壓力 c 所示護套 1 固定在卸料板 或導 板 4 上 護套 1 與上模導板 5 呈 H7 h6 的配合 凸模 2 與護套 1 呈 H8 h8 的配合 工作時護套 1 始終在上模導板 5 內滑動而不脫離 起小導柱作用 以防卸料板在水平 方向擺動 當上模下降時 卸料彈簧壓縮 凸模從護套中伸出沖孔 此結構有效 地避免了卸料板的擺動和凸模工作端的彎曲 可沖厚度大于直徑兩倍的小孔 d 是 一種比較完善的凸模護套 三個等分扇形塊 6 固定在固定板中 具有三個等分扇形 槽的護套 1 固定在導板 4 中 可在固定扇形塊 6 內滑動 因此可使凸模在任意位置 均處于三向導向與保護之中 但其結構比較復雜 制造比較困難 采用 c d 兩種 結構時應注意兩點 一是 上模處于上止點位置時 護套 1 的上端不能離開上模的 導向元件 如上模導板 5 扇形塊 6 其最小重疊部分長度不小于 3 5mm 其二 上模處于下止點位置時 護套 1 的上端不能受到碰撞 圖 3 2 6 凸模護套 六 凸模的固定方式 28 平面尺寸比較大的凸模 可以直接用銷釘和螺栓固定 圖 3 2 7 中 小型凸模 多采用臺肩 吊裝或鉚接固定 圖 3 2 8 對于有的小凸模還可以采用粘接固定 圖 3 2 9 對于大型沖模中沖小孔的易損凸 模 可以采用快換凸模的固定方法 以便 于修理與更換 如圖 3 2 10 所示 圖 3 2 8 中小凸模的固定方式 1 凸模 2 凸模固定板 3 墊板 4 防轉銷 5 吊裝螺釘 6 吊裝橫銷 7 上模座 圖 3 2 7 大凸模的固定 29 圖 3 2 9 凸模的粘結固定 a 環(huán)氧樹脂固定 b 低熔點合金固定 c 無機粘結劑固定 圖 3 2 10 快換式凸模的固定 方法 3 2 2 凹模的結構設計 一 凹模洞口的類型 常用凹模洞口類型如圖 3 2 11 所示 其中 a b c 型為直筒式刃口凹模 其 特點是制造方便 刃口強度高 刃磨后工作部分尺寸不變 廣泛用于沖裁公差要求 較小 形狀復雜的精密制件 但因廢料 或制件 的聚集而增大了推件力和凹模的漲 裂力 給凸 凹模的強度都帶來了不利的影響 一般復合模和上出件的沖裁模用 a c 型下出件的用 b 或 a 型 d e 型是錐筒式刃口 在凹模內不聚集材料 側壁磨 損小 但刃口強度差 刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 如 30 時 刃磨 0 1mm 其尺寸增大 0 0017mm 凹模錐角 后角 和洞口高度 h 均隨制件材料厚度的增加而增大 一般取 15 30 2 3 h 4 10mm 30 圖 3 2 11 凹模洞口的類型 二 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種 凹模的外形 尺寸應保證有足夠的強度 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 形尺寸來確定的如圖 3 2 12 所示 凹模厚度 H Kb 15mm 3 8 凹模壁厚 c 1 5 2 H 30 40mm 3 9 表 3 2 1 系數(shù) K 值 b 材料厚度 t 0 5 1 2 3 3 0 3 0 2 0 15 0 1 0 35 0 22 0 18 0 12 0 42 0 28 0 2 0 15 0 5 0 35 0 24 0 18 0 6 0 42 0 3 0 22 式中 b 沖裁件的最大外形尺寸 K 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表 3 2 1 根據(jù)凹模壁厚即可算出其相應凹模外形尺寸的長和寬 然后可在冷沖模國家標 準手冊中選取標準值 三 凹模的固定方法和主要技術要求 圖 3 2 12 凹模外形尺寸 31 凹模一般采用螺釘和銷釘固定 螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量 規(guī)格及它們的位置應可根 據(jù)凹模的大小 可在標準的典型組合中查得 位置可根據(jù)結構需要作適當調整 螺 孔 銷孔之間以及它們到模板邊緣尺寸 應滿足有關要求 凹模洞孔軸線應與凹模頂面保持垂直 上下平面應保持平行 型孔的表面有粗 糙度的要求 Ra 0 8 0 4 m 凹模材料選擇與凸模一樣 但熱處理后的硬度應略 高于凸模 3 2 3 主要工作零件的尺寸計算 本模具有落料 沖孔兩道工序 落料部分以落料凹模為基準計算 落料凸模按 間隙值配作 沖孔部分沖孔凸模為基準計算 沖孔凹模按間隙值配作 既以落料凹 模 沖孔凸模為基準 凸凹模按間隙值配作 模具刃口尺寸計算見表 3 2 2 表 3 2 2 刃口尺寸計算 基本尺寸及分類 沖裁間隙 Z 磨損系數(shù) x 計算公式 制造公差 計算結果及說明 D0max 6574 185 0d634D 相應凸模尺寸按凹模尺 寸配作 保證雙面間隙 在 0 246 0 36 之間 0max 245 13 0d742D 同上 D0ax 352 13 0d7429 同上 0max 352 0 13 0d7429D 相應凸模尺寸按凹模尺 寸配作 保證單面間隙 在 0 123 0 18 之間 落料凹模 Rmax 0 246Zin 3axminaxZ 246 03 1 制造精度 為 IT14 級 故 x 0 5 40maxdD 063 d81D 32 5 20 同上 沖孔凸模 d0min 136 同上 同上 04minpd x 09 p18d 相應凹模尺寸按凸模尺 寸配作 保證雙面間隙 在 0 246 0 36 之間 孔邊距 L0min 12 0 同上 制造精度 為 IT11 級 故 x 0 75 04minjB x 028 p971L 同上 孔心距 L 31 07 同上 x 0 5 5 0Lmind 8078 3Ld 落料凹模板尺寸 凹模板厚度 kbH15 m2 86 0 凹模邊壁厚 c 15 實取 c 30mm4 36 27 凹模板邊長 cbL 05 m12 查國家標準 JB T6743 1 94 凹模板寬 B 125mm 故確定凹模板外形尺寸為 125 125 18 mm 將凹模板作成薄型形式并加空 心墊板后實取為 125 125 14 mm 凸凹模尺寸 33 凸凹模長度 hL 21406 m5 其中 凸凹模固定板厚度 1h 彈性厚度 2 增加長度 包括凸模進入凹模深度 彈性元件安裝高度等 凸凹模內外刃口間壁厚校核 根據(jù)沖裁件結構凸凹模內外刃口最小壁厚為 7mm 根據(jù)強度要求查 沖壓模具設計與制造 表 2 9 6 知 該壁厚為 4 9mm 即可 故 該凸凹模側壁強度足夠 沖孔凸模長度 凸模長度 321hL 4 m0 其中 凸模固定板厚度 1h 空心墊板厚度 2 凹模板厚度 3 凸模強度校核 該凸模不屬于細長桿 強度足夠 具體結構參見圖紙 3 3 定位零件的設計 為保證出外形完整的合格零件 毛坯在模具中應該有正確的位置 稱謂定位 定位應符合六點定位原則 正確位置是依靠定位零件來保證的 由于毛坯形式和模 具結構不同 所以定位零件的種類很多 設計時應根據(jù)毛坯形式 模具結構 零件 公差大小 生產效率等進行選擇 定位包含控制送料進距的擋料和垂直方向的導料 等 該模具沖裁用的是條料 控制條料的送進方向采用無側壓裝置 控制條料的送 進步距 采用擋料銷定距 同時接觸兩個導料銷和一個擋料銷來進行精確定位 從 34 凹模強度考慮 采用彈頂式導料 銷 為了便于送料且有利于防止 條料偏斜 將兩個導料銷的位置 適當?shù)叵鄬χ行木噙M行擴大 且 又考慮到工作人員的安全操作 將兩個導料銷置于近人的一側 擋料銷選用固定擋料銷 將其設 置在凹模型孔出料一側 利于落料以后的廢料孔進行擋料 控制送料進距 如圖 3 2 13 所示 3 3 1 擋料銷 國標中常見的擋料銷有三種形式 固定擋料銷 圖 3 3 1 活動擋料銷 圖 3 3 2 和 始用擋料銷 圖 3 3 3 固定擋料銷安裝在凹模上 用來控制條料的進距 特點是結 構簡單 制造方便 由于安裝在凹模上 安裝孔可造成凹模強度的削弱 常用的有 圓形和鉤形擋料銷 活動擋料銷常用于倒裝復合模中 始用擋料銷用于級進模中開 始定位 圖 3 3 1 固定擋料銷 圖 3 3 2 活動擋料銷 圖 3 2 13 定位裝置 35 1 簧片 或彈簧 2 始用檔塊 3 導料板 4 固定卸料板 圖 3 3 3 始用擋料裝置 3 3 2 導料銷 導料銷通常與擋料銷配合使用在級進模中 以減小定位誤差 保證孔與外形的 相對位置尺寸要求 當零件上有適宜于導料銷導正用的孔時 導料銷固定在落料凸 模上 按其固定方法可分為如圖 3 3 4 所示的六種 圖 a b c 用于直徑小于 10mm 的孔導正 圖 d 用于直徑為 10 30mm 的孔 圖 e 用于直徑為 20 50mm 的 孔 為了便于裝卸 對小的導料銷也可采用圖 f 所示的結構 其更換十分方便 當零件上沒有適宜于導料銷導正用的孔時 對于工步數(shù)較多 零件精度要求較 高的級進模 應在條料兩側的空位處設置工藝孔 以供導料銷導正條料用 此時 導料銷固定在凸模固定板上或彈壓卸料板上 圖 3 3 5 所示 36 圖 3 3 4 導正銷在凸模上的固定形式 圖 3 3 5 固定在凸模固定板上的導正銷 1 上模座 2 凸模固定板 3 卸料板 4 導正銷 5 彈簧 6 螺塞 7 頂銷 圖 3 3 6 擋料銷的位置 當導料銷與擋料銷配合使用時 其相互位置如圖 3 3 6 所示 如按圖 a 所示方式定位 其擋料銷的位置尺寸可按下式計算 L A DP 2 D 2 0 1 A DP D 2 0 1 如按圖 b 所示方式定位 其擋料銷的位置尺寸可按下式計算 L A DP 2 D 2 0 1 A DP D 2 0 1 式中 A 步距 mm Dp 落料凸模直徑 mm 37 D 擋料銷頭部直徑 mm L L 擋料銷軸心與落料凸模軸心距 mm 3 3 3 定位板和定位釘 定位板和定位釘是作為單個毛坯的定位裝置 以保證前后工序相對位置精度或 對工件內孔與外輪廓的位置精度的要求 圖 3 3 6a 所示為毛坯外輪廓定位 圖 3 3 6b 所示為毛坯內孔定位 圖 3 3 6 定位板和定位釘 a 外輪廓定位 b 孔定位 3 3 5 送料方向的控制 條料的送料方向是條料靠著一側的導料板 沿著設計的送料方向導向送進 標 準的導料板結構見國標 GB2865 1 81 而采用導料銷時 要選用兩個 導料銷的 結構與擋料銷相同 為了保證送料精度 使條料緊靠一側的導料板送進 可采用側壓裝置 圖 3 3 7 所示為常用的幾種結構 簧片式用于料厚小于 1mm 側壓力要求不大的情況 彈簧壓塊式和彈簧板式用于側壓力較大的場合 彈簧壓板式側壓力均勻 它安裝在 38 進料口 常用于側刃定距的級進模 簧片式和彈簧壓塊式使用時 一般設置 2 3 個 圖 3 3 7 側壓裝置 a 彈簧側壓塊式 b 簧片式 c 簧片側壓塊式 d 彈簧壓板式 3 4 卸料與推件裝置的設計 為了保證沖裁的連續(xù)進行 還要設計卸料和推件裝置 因為本模具是倒裝模具 工件所用條料厚度為 2mm 相對較薄 卸料力較小 故采用彈壓卸料裝置 逆出件 的方式生產 彈壓卸料裝置主要有卸料板 卸料鏍釘與彈性元件組成 由于本模具采用彈壓卸料裝置 對于無精確導向的普通模具 應取臺階寬度 臺階高度取 式中的 h 為卸料板厚度 t 為 8 0 6B1 1 5 0h1 t 板料厚度 所以尺寸為安全尺寸 彈壓卸料板的型孔與凸模應有適當?shù)拈g隙 為了 滿足卸料要求 只要單邊間隙小于板厚就可以了 為了提高壓料效果 又對間隙值 進行了適當?shù)姆判?型孔與凸模之間的雙邊間隙可取 0 1 0 3mm 為了卸料可靠裝 配模具時彈壓卸料板的壓料面積應超出凸模端面 0 2 0 5mm 型孔與凸模取 H7 n6 配合 39 3 4 1 卸料零件的設計 設計卸料零件的目的 是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉 保證下次沖壓正常進行 常用的卸料方式有 1 剛性卸料 剛性卸料是采用固定卸料板結構 常用于較硬 較厚且精度要求不高的工件沖 裁后卸料 當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大 單邊 間隙取 0 2 0 5 t 當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時 卸料板與凸模的 配合間隙應小于沖裁間隙 此時 要求卸料后凸模不能完全脫離卸料板 保證凸模 與卸料板配合大于 5mm 常用固定卸料板如圖 3 4 1 所示 圖 a 是卸料與導料為一體的整體式卸料板 圖 b 是卸料與導料板分開的組合式卸料板 在沖裁模中應用最廣泛 圖 c 是用于窄 長零件的沖孔或切口卸件的懸臂式卸料板 圖 d 是在沖底孔時用來卸空心件或彎曲 件的拱形卸料板 圖 3 4 1 固定卸料板 2 彈壓卸料板 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 主要用于沖裁料厚在 1 5mm 以下的 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 彈簧或橡皮 卸料螺釘組成彈壓卸料裝置 如圖 3 4 2 所示 卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇 0 1 0 2 t 若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時 二者的配合間隙應小于沖裁 間隙 彈性元件的選擇 應滿足卸料力和沖裁模結構的要求 設計時可參考有關的 設計資料 圖 a 用橡膠塊直接卸料 c e 為倒裝式卸料 d 是一種組合式的卸料 板 該卸料板為細長小凸模導向 而小導柱 4 又對卸料板導向 采用圖 b 結構時 40 凸臺部分的設計高度 h H 0 1 0 3 t 圖 3 4 2 彈性卸料裝置 a 向上卸料 b 向下卸料 3 4 2 彈性元件的選用和計算 結合本模具特點 在此選用彈簧作為彈性元件 在沖裁模中常用圓柱螺旋壓縮 彈簧 一般用 65Mn 或 60Si2Mn 等彈簧鋼絲繞制而成 優(yōu)選 60Si2Mn 彈簧鋼作為彈 性材料 熱處理硬度為 40 48HRC 彈簧兩端并緊并需磨平 參考 實用沖壓模具設計手冊 選取步驟如下 初步確定彈簧個數(shù) n 考慮到模具受力均勻 n 取 4 根據(jù)總卸料力 和初步確定的彈簧個數(shù) n 算出每個彈簧的預壓力 Fy QFny 457 1 KN892 按 1 5Fy 估算彈簧的極限工作負荷 jFy5 1Fj 892 41 KN3875 4 選取彈簧規(guī)格為 D 22mm d 4mm H0 65mmKN17 5Fj m17hj 計算彈簧的預壓縮量 yhjyF 17 5892 m 因為卸料板工作行程 凸 凹模刃口修磨量 則彈3hQ m4h 簧的實際最大壓縮量 H 為 my 175 645 9 結論 所選取的彈簧滿足使用要求 3 4 3 推件和頂件裝置的設計 推件和頂件的目的 是將制件從凹模 中推出來 凹模在上模 或頂出 凹模在下模 推件力是通過壓力機的橫梁作用在一些傳 力元件上 使推件力傳遞到推件板上將制 件 或廢料 推出凹模 推板的形狀和推桿的 布置應根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來確定 常見的剛性推沖件裝置如圖 3 4 3 彈性推 件裝置如圖 3 4 4 設計在下模的彈性頂件裝置 如圖 3 4 5 所示 通過凸模下壓使彈性元件在沖 壓時貯存能量 模具回程時 頂件器的彈性元件釋放能量 頂件塊將材料從凹模洞 中頂出 圖 3 4 3 剛性推件裝置 1 打桿 2 推板 3 推桿 4 推件 塊 42 1 橡膠塊 2 推板 3 推桿 4 推件塊 圖 3 4 5 彈性頂件裝置 1 頂件塊 2 頂桿 3 支承板 4 橡膠塊 圖 3 4 4 彈性頂件裝置 為了防止推件塊從凹模內脫出 其結構形式一般采用凸緣式 在此結合本模具 的結構形式采用凸緣與本體分開 即分體結構 推件塊是出件裝置中最重要的零件 其截面形狀與凸凹模很相似 其外形與凹 模有配作關系 其內形以與凸模有配作關系 因此加工難度較大 工作時 推件塊 應避免卡死 為此推件塊內形按凸模配作成 H8 h7 小間隙配合 而外形按凹模配作 成 H11 h11 大間隙配合 推件塊在設計時應保證下極點位置的 端面超出凹模面 0 2 1 5mm 以便出件時 使工件與凹模徹底脫離 推件塊在上極點 位置時 其工作段不應脫離凹模直壁面 應有不小于 4mm 的配作段 而且此時凹模 內到少應容納 3 4 片工件 以便在出件裝 置失靈時 操作者有足夠的時間停機 一 致于發(fā)生撞擊而損壞模具或機床 根據(jù)本模具特點 選用壓力機的特點 及以上對推件塊的設計 此出件裝置設計 如圖 3 4 5 所示 圖 3 4 5 出件裝置 43 3 5 標準模架和導向零件的選取 GB T2851 1 7 90 GB T2852 1 4 90 列出了各種不同結構和不同導向形 式的標準模架 是由國家技術監(jiān)督局批準并發(fā)布實施的標準 常用的模架有 滑動 式導柱導套模架 滾動式導柱導套模架等 3 5 1 標準模架的選取 本次模具設計選取后側導柱模架如圖 3 5 1 b 所示 模架由上 下模座和導向零 件組成 它是整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并承受沖壓過 程的全部載荷 模具上模座和下模座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 導套的導向來實現(xiàn) 圖 3 5 1 滑動式導柱導套模架和滾動式導柱導套模架 圖 a 為對角導柱模架 由于導柱安裝在模具中心對稱的對角線上 所以上模座 在導柱上滑動平穩(wěn) 常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模 復合模 X 軸為 44 橫向 Y 軸為縱向 圖 b c 為后側導柱模架 c 為窄型 由于前面和左 右不受限制 送料和 操作比較方便 因導柱安裝在后側 工作時 偏心距會造成導柱導套單邊磨損 并 且不能使用浮動模柄結構 圖 d e 為中間導柱模架 e 用于圓形件 導柱安裝在模具的對稱線上 導向 平穩(wěn) 準確 但只能一個方向送料 圖 f 為四導柱模架 具有滑動平穩(wěn) 導向準確可靠 剛性好等優(yōu)點 常用于沖 壓尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件 3 5 2 導向零件的選取 滾動式導柱導套模架的導向精度高 使用壽命長 主要用在高精度 高壽命的 精密模具及薄材料的沖裁模具 模架選用的規(guī)格 根據(jù)凹模周界尺寸從標準手冊中 選取 圖 3 5 2 所示 是一滑動導向的導柱導套的安裝尺寸示意圖 此時模具狀態(tài)為 閉合狀態(tài) H 為模具的閉合高度 導柱導套的配合精度 根據(jù)沖裁模的精度 模具 壽命 間隙大小來選用 當沖裁的板料較薄 而模具精度 壽命都有較高要求時 選 H6 h5 配合的 I 級精度模架 板厚較大時可選用 級精度的模架 H7 h6 配合 對于沖薄料的無間隙沖模 高速精密級進模 精沖模 硬質合金沖模等要求導 向精度高的模具 還可選擇如圖 3 5 3 所示的滾動導向的導向結構 45 圖 3 5 2 滑動式導柱導套 1 上模座 2 導柱 3 導套 4 下模座 5 壓板 6 螺釘 7 特殊螺釘 8 注油孔 圖 3 5 3 滾珠式導柱導套 a 滾珠式