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目 錄 摘 要 1 前 言 2 1 冷沖壓工藝規(guī)程的編制 3 1 1 工藝分析 3 1 2 確定工藝方案 3 2 零件成形方案的確定 5 2 1 修邊余量的確定 5 2 2 毛坯尺寸的計(jì)算 5 2 3 計(jì)算毛坯相對(duì)厚度 6 2 4 總的拉深系數(shù) 7 3 工藝計(jì)算 8 3 1 凸 凹模間隙值的確定 8 3 2 凸 凹模工作部分的尺寸 9 3 3 拉深模凸 凹模圓角半徑 10 3 4 沖裁工藝力的計(jì)算 15 3 5 拉深力和壓邊力的計(jì)算 17 3 6 計(jì)算壓力中心 19 3 7 選擇壓力機(jī) 19 3 8 沖模的閉合高度 20 4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 4 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 4 2 凸模和凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4 3 定位零件 24 4 4 彈性卸料裝置 24 4 5 剛性推件裝置 25 4 6 彈簧的選用 25 4 7 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 26 4 8 模柄 27 4 9 模架的選取及裝配圖外形 27 后 記 29 致 謝 30 參 考 文 獻(xiàn) 31 1 摘 要 本次模具設(shè)計(jì)是從零件的工藝分析開始的 根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計(jì)的大體思路 其開始是確定該模具類型為落料 拉深復(fù)合模 計(jì)算毛坯尺寸 確定拉深次數(shù) 作工藝計(jì) 算 計(jì)算出沖裁時(shí)的沖壓力 卸料力 推件力 以及拉深時(shí)的拉深力和壓邊力 確定模 具的壓力中心 選擇壓力機(jī)和確定沖模的閉合高度 最后根據(jù)前面所計(jì)算出的內(nèi)容確定 模具的凸 凹模尺寸和形狀 設(shè)計(jì)出擋料銷 卸料板 推件裝置 彈簧 導(dǎo)柱 導(dǎo)套和 模柄等模具的主要零部件 從而完成整個(gè)模具的設(shè)計(jì)工作 其中模具主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 其內(nèi)容包含了凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定位零件 彈性卸料裝置 鋼性推件裝置 彈簧的選 用 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 模柄與模架的選取等重要零部件的設(shè)計(jì)加工方法和加工注意要點(diǎn) 這 樣更有利于加工人員的一線操作 使其通俗易懂加工方便 本次設(shè)計(jì)不僅讓我熟悉了課 本所學(xué)的知識(shí) 而且讓我做到所學(xué)的運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中 更讓我了解了沖壓模具設(shè)計(jì)的全 過程和加工實(shí)踐中應(yīng)注意的要點(diǎn) 使我在此次設(shè)計(jì)中有一個(gè)質(zhì)的飛躍 關(guān)鍵詞 拉深 復(fù)合模 沖壓力 沖模閉合高度 拉深力 2 前 言 沖壓技術(shù)是利用安裝在壓力機(jī)上的模具 對(duì)放置在模具內(nèi)的板料施加變形力 使板 料在模具內(nèi)產(chǎn)生變形 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) 由于沖 壓加工常在室溫下進(jìn)行 因此也稱冷沖壓 沖壓加工的板料一般為板料或帶料 故也稱 為板料沖壓 而沖壓模具是指將板料加工成沖壓零件的特殊專用工具 而復(fù)合模就是其 中 的一種 沖壓生產(chǎn)靠模具和壓力機(jī)完成加工過程 與其他加工方法比在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方 面有著沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定 互換性好 可獲得難以制造的壁薄 重量輕 剛性好 表面質(zhì) 量高 形狀復(fù)雜的零件 不需要加熱毛坯和大量切削金屬 所以它能節(jié)省能源 節(jié)約金 屬 生產(chǎn)效率高等特點(diǎn) 由于模具具有多種突出的特點(diǎn) 因此在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 例如 航天 機(jī)械 電子信息 交通 兵器 日常電器及輕工業(yè)等產(chǎn)業(yè)都有沖壓加工 不但產(chǎn)業(yè)界廣 泛用到它而且每一個(gè)人每天都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系 另外 模具工藝分析計(jì)算與現(xiàn)代數(shù)學(xué) 計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)姻 對(duì)復(fù)雜曲面零件進(jìn)行計(jì)算 機(jī)模擬和有限元分析 達(dá)到預(yù)測(cè)其一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和成形過程中將會(huì)發(fā) 生的問題 供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇 這種設(shè)計(jì)方法是將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)升華為優(yōu)化 設(shè)計(jì) 縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期 節(jié)省了昂貴的模具調(diào)試費(fèi)用 模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 制造 分析的研究和應(yīng)用 也極大地提高了模具的制造效率和質(zhì)量 使模具設(shè)計(jì)與制造 技術(shù)實(shí)現(xiàn) CAD CAM CAE 一體化 所以為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需求 大批量與多種小批量共存 發(fā)展適宜于小批量生產(chǎn)的各 種模具 經(jīng)濟(jì)模具和標(biāo)準(zhǔn)化切易變換的模具系統(tǒng)是當(dāng)今模具生產(chǎn)面臨的一大挑戰(zhàn) 3 1 冷沖壓工藝規(guī)程的編制 1 1 工藝分析 該零件為旋轉(zhuǎn)體零件 屬于大批量生產(chǎn) 是一個(gè)不帶凸緣的圓筒形零件 且其形狀 簡(jiǎn)單 對(duì)稱 有利于合理排樣 減小廢料 直線 曲線的連接處為圓角過渡 其主要的 形狀 尺寸可以由沖裁和拉深工序獲得 且選用 08F 鋼 其彎曲半徑均大于該種材料的 最小彎曲半徑 且工件精度要求不高 不需要校形 作為拉深成形尺寸 其相對(duì)值 d 凸 d h d 都比較合適 拉深工藝性較好 因此 該零件可以用冷沖壓加工成形 其零件如圖 1 1 圖 1 1 零件圖 1 2 確定工藝方案 沖壓該零件所需的基本工序?yàn)槁淞虾屠?其拉深工藝方案有以下幾種 方案一 落料與拉深復(fù)合 采用正裝復(fù)合模 方案二 落料與拉深復(fù)合 采用倒裝復(fù)合模 方案三 先落料 再拉深 采用單工序模 比較上述各方案可以看出 方案一的優(yōu)點(diǎn)是在壓力機(jī)一次行程內(nèi) 可同時(shí)完成落料 及拉深工序 在完成這些工序的過程中 沖件材料無需進(jìn)給移動(dòng) 沖件精度高 不受送 料誤差影響 內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好 沖件表面較為平整 適宜沖薄料及脆性或軟性 材料 可充分利用短料和邊角余料 沖壓生產(chǎn)率高 適合于大批量生產(chǎn) 缺點(diǎn)是沖模面 積較小 制造復(fù)雜 價(jià)格較高 方案二的優(yōu)點(diǎn)是廢料能直接從壓力機(jī)臺(tái)面落下 而沖裁件從上模推下 比較容易引 4 出去 操作方便安全 且易于安裝送料裝置 缺點(diǎn)同方案一 方案三 優(yōu)點(diǎn)是通用性好 沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造周期短 價(jià)格低 適合于小批量生 產(chǎn) 缺點(diǎn)是沖壓生產(chǎn)率低 由以上分析可知 該零件的加工選用方案一為優(yōu) 5 2 零件成形方案的確定 2 1 修邊余量的確定 一般拉深件 在拉深成形后 工件口或凸緣周邊不齊 必須進(jìn)行修邊以達(dá)到工件的 要求 因此 在按照工件圖樣計(jì)算毛坯尺寸時(shí) 必須加上修邊余量后再計(jì)算 查表 2 1 可 得 2 表 2 1 無凸緣圓筒形拉伸件的修邊余量 工件的相對(duì)高度 h H工件高度 h 0 5 0 8 0 8 1 6 1 6 2 5 2 5 4 附 圖 10 1 0 1 2 1 5 2 10 20 1 2 1 6 2 2 5 20 50 2 2 5 3 3 4 50 100 3 3 8 5 6 100 150 4 5 6 5 8 150 200 5 6 3 8 10 200 250 6 7 5 9 11 250 7 8 5 10 12 表出自文獻(xiàn) 2 2 2 毛坯尺寸的計(jì)算 出自文獻(xiàn) 2 式 2 1 毛坯尺寸計(jì)算公式 222 56 07 1 4rdHdD 65 5 434303 2m 式中 D 毛坯直徑 其它尺寸如圖 2 1 所示 6 圖 2 1 毛坯尺寸 2 3 計(jì)算毛坯相對(duì)厚度 式中 h 和 H 必須加上修邊余量 第一次拉深 651 Dt 6 1 t 所以查表 2 2 可知可用壓邊圈拉深 表 2 2 采用或不采用壓邊圈的條件 第一次拉深 以后各次拉深拉深方法 t D m1 t D mn 用壓邊圈 1 5 0 60 1 2 0 0 60 1 5 0 80 表出自文獻(xiàn) 2 表 2 3 無凸緣圓筒形件用壓邊圈拉深時(shí)的拉深系數(shù) 毛坯相對(duì)厚度 t D 拉深系數(shù) 2 1 5 1 5 1 0 1 0 0 6 0 6 0 3 0 3 0 15 0 5 極小間隙 或無間隙 0 9 1 0 1 2 0 072 0 090 0 100 0 104 0 126 0 140 0 090 0 100 0 132 0 126 0 140 0 180 0 072 0 090 0 100 0 104 0 126 0 140 表出自文獻(xiàn) 2 查表 3 1 得 12 0 z 3 1 2 拉深間隙的確定 拉深模的間隙是指單邊間隙 即 間隙過小增加磨擦阻力 使拉深件2凸凹 DZ 容易破裂 且易擦傷零件表面 降低模具壽命 間隙過大 則拉深時(shí)對(duì)毛坯的校直作用 小 影響零件尺寸精度 因此 確定間隙的原則是既要考慮板料厚度的公差 又要考慮 9 筒形件口部的增厚現(xiàn)象 根據(jù)拉深時(shí)是否采用壓邊圈和零件尺寸精度要求合理確定 筒 形件拉深時(shí) 間隙 可按下面方法確定 有壓邊圈時(shí)其間隙為 1 1 1 t 由設(shè)計(jì)可知本z 模具采用有壓邊圈裝置 所以單邊間隙值為 m1 3 2 凸 凹模工作部分的尺寸 3 2 1 總裁模凸 凹模配合加工時(shí)工作部分的尺寸 沖裁模確定凸凹模加工尺寸的原則 落料件的尺寸取決于凹模 因此落料模先決定凹模尺寸 用減小凸模尺寸 來保證合理間隙 刃口磨損后沖件尺寸減小 取接近或等于沖件的最大極限尺寸 在選擇模具制造公差時(shí) 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(jí) 表 3 2 配合加工時(shí) 凸凹模尺寸的計(jì)算公式 工序 性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸0 A 25 0 xAd 0B 25 0B C 1 Cd0 落料 C 按凹模尺寸配制 其雙 面間隙為 maxin Z250d0 A 25 0 xAp 0B25 0BP 0C 1 沖孔 C 0 25 0 P 按凸模尺寸配制 其雙 面間隙為 maxin Z 10 C 125 0CP 表出自文獻(xiàn) 2 凹模磨損后落料件尺寸增大 由表 3 2 得 25 0 xAd 式中 凹模刃口尺寸 單位為 m 工件基本尺寸 單位為 工件的公差 本工件公差為 0 3 磨損系數(shù) 當(dāng)沖裁件精度低于 13 級(jí)時(shí) x 5 0 x 所以凹模的尺寸為 25 0 Ad 8 64 3 075 0m 凸模尺寸為 ZAdp 73 64 12 085 m 3 2 2 拉深模凸 凹模工作部分的尺寸 拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差 當(dāng)工件要求內(nèi)形尺寸時(shí)以凸模尺寸 為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算 即 出自文獻(xiàn) 1 式 3 1 凸模尺寸 0 4 凹凸 d 凹模尺寸 凹凹 02 Z 工件內(nèi)徑 單位 本工件為 mm35 故 d03 03 15 4 35 凸 5 0 0272 凹 3 3 拉深模凸 凹模圓角半徑 11 一般來說 盡可能大些 大的 可以降低極限拉深系數(shù) 而且還可以提高拉深件drdr 的質(zhì)量 但 太大會(huì)削弱壓邊圈的作用 可能引起起皺現(xiàn)象 因此 大小要適當(dāng) dr 筒形件首次拉深時(shí)的凹模圓角半徑可由下式確定 出自文獻(xiàn) 1 式 3 2 tCrd21 式中 考慮材料力學(xué)性能的系數(shù) 對(duì)于軟鋼 硬鋁 對(duì)于純銅 1 1 C 黃銅 鋁 8 0C 考慮板料厚度與拉深系數(shù)的系數(shù) 見表 3 3 2 表 3 3 拉深凹模圓角半徑系數(shù) 2C 拉深系數(shù) 1m材料厚度 m拉深件直徑 m5 0 48 6 0 5 6 0 5 0 20 5 109 7108 79 75 5 1 0 20 10 8769 75 68 65 43 5 1 20 5 5 8 76 5 7 6 45 6 4 表出自文獻(xiàn) 1 所以 tCrd21 7m 凸模圓角半徑過大 會(huì)使不與模具表面接觸的毛坯寬度加大 使這部分毛坯容易起 皺 如果過小時(shí) 會(huì)使毛坯沿壓邊圈的滑動(dòng)阻力增大 對(duì)拉深不利 又因本工件為一次 拉深成形 所以凸模圓角半徑與零件底部圓角半徑的數(shù)值相等 即 mR4 凸 12 3 3 1 排樣和裁板方式的經(jīng)濟(jì)性分析 排樣 排樣是指沖件在條料 帶料或板料上布置的方法 排樣方法可分為有廢料排樣 法和少 無廢料排樣法 根據(jù)零件的外形與尺寸來看 本零件最適合的排樣方法為有廢料排樣法中的直排 3 3 2 搭邊 排樣時(shí) 沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊 它的作用是補(bǔ)償定位 誤差 保證沖出合格的沖件 以及保證條料有一定剛度 便于送料 搭邊數(shù)字取決于以下因素 a 沖件的尺寸和形狀 b 材料的硬度和厚度 c 排樣的形式 d 條料的送料方法 是否有側(cè)壓板 e 擋料裝置的形式 包括擋料銷 導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等形式 表 3 4 最小工藝搭邊值 手工送料 圓形 非圓形 往復(fù)送料 自動(dòng)送料材料厚度 t 1a1a1a1a4 321 5 2 3 5 2 3 45 2 3243 表出自文獻(xiàn) 4 查表 3 4 得 工件間距 側(cè)邊距 ma5 1 ma5 1 3 3 3 送料步距及條料寬度計(jì)算 a 送料步距 每次只沖一件 其步距的計(jì)算公式為 A 出自文獻(xiàn) 1 式 3 3 aD 式中 沖裁件平行于送料方 向上的寬度 單位為 m 13 沖裁件之間的搭邊值 單位為 am b 若一模出兩件 其送料步距則是工件寬度的兩倍 則本模具的步距為 5 6 1aDA c 條料寬度 當(dāng)導(dǎo)料板之間 或兩個(gè)單邊導(dǎo)料銷 時(shí) 條料寬度計(jì)算按下 mB 式計(jì)算 01 2 a 式中 沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸 單位為 Dm 沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊 單位為1a 板料剪裁時(shí)的下偏差 單位為 可由表 3 5 查出 表 3 5 條料寬度公差 材料厚度 t 條料寬度 B 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 表出自文獻(xiàn) 4 當(dāng)條料在無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí) 條料寬度按下式計(jì)算 01 2 baDB 式中 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 0b 又因?yàn)樗x模具有側(cè)壓裝置 所以條料寬度為 68 5 126 2 05 0 01 maB 3 3 4 裁板方式的確定 條料大多由板料剪裁而得 條料寬度一經(jīng)決定 就可以裁板 板料一般都是長方形 的 所以就有縱裁 沿長邊裁 也就是沿展制纖維方向裁 和橫裁 沿短邊裁 兩種方 法 因?yàn)榭v裁裁板次數(shù)少 沖壓時(shí)調(diào)換條料次數(shù)少 工人操作方便 生產(chǎn)率高 所以在 通常情況下應(yīng)盡可能縱裁 在以下情況可考 慮橫裁 14 a 板料縱裁后的條料太長 受沖壓車間壓力機(jī)排列的限制 移動(dòng)不便時(shí) b 條料太重 超過 12kg 時(shí) 工人勞動(dòng)強(qiáng)度太高 c 橫裁的板料利用率顯著高于縱裁時(shí) 板料尺寸 選用 標(biāo)準(zhǔn)鋼板 比較縱裁和橫裁兩種方案 選用m19018 其中材料利用率高的一種 縱裁時(shí) 每張板料裁成條料數(shù) 條 余n16368901 每塊條料沖裁的制件數(shù) 5 4 275 2 m余個(gè) 每張板料沖制制件數(shù) 個(gè) 3121 n 材料利用率 9 710189065432 橫裁時(shí) 每張板料裁成條料數(shù) 條 余 mn3226 1 每塊條料沖裁的制件數(shù) 5 5 90 2余個(gè) 每張板料沖制制件數(shù) 個(gè) 3816 21 n 材料利用率 2 69108905432 由上述計(jì)算結(jié)果可知 應(yīng)采用材料利用率高的縱裁 3 3 5 排樣方式設(shè)計(jì) 排樣圖是排樣設(shè)計(jì)最終的表達(dá)形式 排樣圖是編制沖壓工藝與設(shè)計(jì)模具的重要工藝 文件 一張完整的模具裝配圖 在其右上角應(yīng)畫出沖裁件圖及其公差 送料步距及搭邊 值 1 a 15 采用斜排方法排樣時(shí) 還應(yīng)注明傾斜角的大小 必要時(shí) 還可用雙點(diǎn)劃線畫出條料 在送料時(shí)定位元件的位置 對(duì)有纖維方向要求的排樣圖 則應(yīng)用箭頭表示條料的級(jí)向 圖 3 1 排樣圖 3 4 沖裁工藝力的計(jì)算 3 4 1 沖裁力的計(jì)算 在沖壓過程中 壓力機(jī)除了要克服沖裁力外 往往還需要克服卸料力 推件力 頂 件力等壓力 普通平刃的沖裁模 其沖裁力一般按下式計(jì)算 出自文獻(xiàn) 1 式 3 4 KLtF 沖 式中 沖裁力 單位為 沖 N 系數(shù)要考慮到刃口鈍化 間隙不均勻 材料力學(xué)性能與厚度波動(dòng)等 因素而增加的安全系數(shù) 常取 3 1 沖裁件周長 單位為 Lm 板料厚度 單位為t 板料的抗剪強(qiáng)度 單位為 本工件為 260MPa Mpa 16 則本零件的沖裁力為 KLtF 沖 8 6952601431N 3 4 2 卸料力 推件力和頂件力的計(jì)算 卸料力 推件力 頂件力 在實(shí)際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 卸F推 頂F 出自文獻(xiàn) 1 式 3 5 沖卸卸 K 沖推推 nK 沖頂頂 FK 式中 分別為卸料力 推件力 頂件力系數(shù)卸F推 頂 0 048 0 05 0 06 其值查表 3 6 表 3 6 卸料力 推件力及頂件力系數(shù) 沖裁材料 K 卸 K 推 K 頂 純銅 黃銅 0 02 0 06 0 03 0 09 鋁 鋁合金 0 025 0 08 0 03 0 07 0 1 0 06 0 075 0 1 0 14 0 1 0 5 0 045 0 055 0 065 0 08 0 5 2 5 0 04 0 05 0 050 0 06 2 5 6 5 0 03 0 04 0 040 0 05 鋼 材料 厚度 mm 6 5 0 02 0 03 0 025 0 03 表出自文獻(xiàn) 1 沖裁力 沖F 梗塞在凹模內(nèi)的沖裁件或廢料的數(shù)目 為凹模直壁洞口的n thn 高度 為厚度 t 和 是選擇卸料裝置和頂件裝置的彈性元件的依據(jù) 卸F推 在計(jì)算沖裁所需要的總沖壓力時(shí) 應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的具體情況去考慮 的影卸F推 響 則 NFK3184 8 69504 沖卸卸 17 NFK148 398 6950 沖頂頂 3 4 3 總沖壓力的計(jì)算 當(dāng)采用剛性卸料和下出件的模具 如剛性卸料的單工序?；蚣?jí)進(jìn)模等 時(shí) 推沖總 沖 F 當(dāng)采用彈壓卸料和下出件的模具 如彈壓卸料的單工序模 級(jí)進(jìn)模或上模剛性推料 的倒裝復(fù)合模等 時(shí) 卸推沖總 沖 用倒裝復(fù)合模沖裁時(shí) 與落料有關(guān) 與沖孔有關(guān) 卸F推F 當(dāng)采用彈壓卸料和上出件的模具 如上模彈壓卸料 下模彈頂出件的單工序?；蛏?模剛性推料的正裝復(fù)合模等 時(shí) 卸頂沖總 沖 此時(shí) 與落料有關(guān) 單工序模的 與落料力有關(guān) 正裝復(fù)合模中與沖孔力及落卸F頂F 料力都有關(guān) 而本零件則采用彈壓卸料和上出件的模具 所以 卸頂沖總 沖 NN148 3918 38 695 247 3 5 拉深力和壓邊力的計(jì)算 計(jì)算拉深力的目的是為了合理的選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)拉深模具 總的沖壓力為拉深力 與壓邊力之和 3 5 1 拉深力的計(jì)算 出自文獻(xiàn) 2 式 3 6 kdtFbL 式中 拉深力 N 18 筒形件的工序直徑 根據(jù)料厚中線計(jì)算 單位為 d m 材料厚度 單位為 mmt 材料抗拉強(qiáng)度 本工件為 329MPab 系數(shù) 黃銅為 1 6 1 8 鋼為 1 8 2 25 k 由上式可算出該零件的拉深力 kdtFbL 32 7480916N 3 5 2 壓邊力的計(jì)算 在拉深過程中 壓邊圈的作用是用來防止工件邊壁或凸緣起皺的 隨著拉深深度的 增加而需要的壓邊力應(yīng)減少 則該零件的壓邊力為 出自文獻(xiàn) 2 式 3 7 PrdDFy 224 式中 壓邊力Y N 毛坯直徑 單位為 該零件毛坯直徑為 mm65 拉深件直徑 單位為 d 凹模圓角半徑 單位為r 單位壓邊力 單位為 出自文獻(xiàn) 2 PMpa 表 3 7 在雙動(dòng)壓力機(jī)上拉深時(shí)單位壓邊力的數(shù)值 工件復(fù)雜程度 單位壓邊力 Mpa 難加工件 3 7 普通加工件 3 易加工件 2 5 表出自文獻(xiàn) 2 出自文獻(xiàn) 2 式 3 8 PrdDFY224 19 375 4062372 1 N 所以總力為 壓 邊 力總 沖 rFF KN8164 09 375 02273 3 6 計(jì)算壓力中心 對(duì)于級(jí)進(jìn)模以及輪廓形狀復(fù)雜或多凸模的沖裁模 必須求出沖壓力合力的作用點(diǎn)即 壓力中心 模具的壓力中心應(yīng)與模柄的軸線重合 否則會(huì)影響模具及壓力機(jī)的精度和壽 命 一切對(duì)稱沖裁件的壓力中心 均位于其輪廓圖形的幾何中心點(diǎn)上 對(duì)于該零件 由 圖形可知壓力中心位于圓心上 3 7 選擇壓力機(jī) 首先以沖裁所需的總沖壓力初步選擇壓力機(jī) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于所計(jì)算的 總沖壓力 在確定了模具結(jié)構(gòu)及尺寸以后 還需對(duì)所選的壓力機(jī)的其它技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校核 最 后才能確定所需的壓力機(jī) 表 3 8 開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格 型號(hào) J23 3 15 J23 6 3 J23 10 J23 16 J23 16B J23 25 JC23 25 公稱壓力 KN 31 5 63 100 160 160 250 350 滑塊行程 m25 35 45 55 70 65 80 滑塊行程次數(shù) 次 200 170 145 120 120 55 50 最大封閉高度 120 150 180 220 220 270 280 封閉高度調(diào)節(jié)量 25 35 35 45 60 55 60 20 滑塊中心線至床身距離 m 90 110 130 160 160 200 205 立柱距離 120 150 180 220 220 270 300 前后 160 200 240 300 300 370 380 工作臺(tái)尺寸 左右 250 310 370 450 450 560 610 前后 90 110 130 160 110 200 200 左右 120 160 200 240 210 290 290 工作臺(tái)孔尺寸 m 直徑 110 140 170 210 160 260 260 厚度 30 30 35 40 60 50 60 墊板尺寸 直徑 150 直徑 25 30 30 40 40 40 50 模柄孔尺寸 m 深度 40 55 55 60 60 60 70 前后 90 180 190滑塊底面尺寸 左右 100 200 210 床身最大可傾角 o45o35o350o2 表出自文獻(xiàn) 2 由表 3 8 可得 選擇壓力機(jī)的型號(hào)為 J23 10 3 8 沖模的閉合高度 沖模的閉合高度是指 滑塊在下死點(diǎn) 即模具在最低工作位置時(shí) 上模座上平面與下 模座下平面之間的距離 H 沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng) 壓力機(jī)的裝 模高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí) 滑塊下端面至墊板上平面間的距離 當(dāng)連桿調(diào)至最短 時(shí)為壓力機(jī)的最大裝模高度 連桿調(diào)至最長時(shí)為最小裝模高度 max minH 沖模的閉合高度 H 應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間 其大小關(guān)系 為 105minmax 如果沖模的閉合高度大于壓力機(jī)的最大裝模高度時(shí) 沖模不能在該壓力機(jī)上使用 反之 小于壓力機(jī)最小裝模高度時(shí) 可加減經(jīng)過磨平的墊板 沖模的其它外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機(jī)相適應(yīng) 如模具外形輪廓平面尺寸與壓力 21 機(jī)墊板 滑塊底面尺寸 模柄與模柄孔尺寸 下模緩沖器平面尺寸與壓力機(jī)正整板孔尺 寸等 都必須相適應(yīng) 以便模具能正確安裝和正常使用 所以加工該零件的模具閉合高度應(yīng)為 mHm10455180 則 H 值為 7 所以 H 取 15 22 4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1 1 凹模洞口形狀的選擇 直壁式的孔壁垂直于頂面 刃口尺寸不隨修磨刃口增大 故沖件精度較高 刃口強(qiáng) 度較高 刃口強(qiáng)度也較好 直壁式刃口沖裁時(shí)磨損大 洞口磨損后會(huì)形成倒錐形 因此 修磨的刃磨量大 總壽命低 圖 4 1 凹模形狀 如圖 4 1 所示的洞口形狀適用于沖件形狀簡(jiǎn)單 材料較薄的復(fù)合模 所以本模具選用 此形狀的洞口形狀 4 1 2 凹模的外形尺寸 凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度 凹模的厚度還應(yīng)考慮修磨量 凹 模的外形尺寸一般是根據(jù)沖件材料的厚度和沖裁的最大外形尺寸來確定的 出自文獻(xiàn) 1 式 4 1 凹模的厚度 mKbH15 凹模的壁厚 c40 32 式中 沖裁件的最大外形尺寸 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 本模具的系數(shù)取k 2 0 k 則凹模厚度 KbH m3 146520 23 則取 mH2 所以 mc35 1 凹模外形尺寸的長與寬可根據(jù)凹模壁厚由圖 4 2 可算出 圖 4 2 則凹模的外形尺寸的長與寬為 mmcbBL13265 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和工件尺寸的要求 凹模的實(shí)際尺寸如圖 4 3 所示 通 孔 2 圖 4 3 凹模 24 4 1 3 凹模的主要技術(shù)要求 凹模的型孔軸線與頂面應(yīng)保持垂直 凹模的底面與頂面應(yīng)保持平行 為了提高模具壽命與沖裁件精度 凹模的底面和型孔的孔壁光滑 表面粗糙度為 底面與銷孔的為 mRa 4 0 8 mRa 8 0 61 凹模的材料與凸模一樣 其熱處理硬度應(yīng)略高于凸模 達(dá)到 60 64HRC 4 2 凸模和凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)凸凹模的工作要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及工作的尺寸 拉深凸模和凸凹模的實(shí)際尺 寸如圖 4 4 和圖 4 5 所示 深 12 圖 4 4 拉深凸模 圖 4 5 凸凹模 25 4 3 定位零件 4 3 1 條料方向的控制 條料的送料方向一般都是靠著導(dǎo)料板或?qū)Я箱N一側(cè)導(dǎo)向送料 以免送偏 用導(dǎo)料銷 控制送料方向時(shí) 一般要用兩個(gè) 由于本沖壓模具采用手工送料 為此 不可以省去側(cè) 壓裝置 手工直接送料進(jìn)入凸模刃口 4 3 2 擋料銷的選擇 固定擋料銷分為圓形與鉤形兩種 一般裝在凹模上 活動(dòng)擋料銷 其常用于倒裝復(fù) 合模中 裝于卸料板上可以伸縮 由于本模具裝置要求簡(jiǎn)單 所以可以采用圓形擋料銷 因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造加工方便 4 4 彈性卸料裝置 彈性卸料裝置一般由卸料板 彈性元件 彈簧或橡皮 和卸料螺釘組成 常用于沖 裁厚度小于 1 5mm 的板料 由于有壓料作用 沖裁件平整 廣泛用于復(fù)合模中 卸料板 與凸模之間的單邊間隙取 0 1 0 2 t 4 5 剛性推件裝置 常用于倒裝復(fù)合模中的推件裝置 裝于上模部分 將沖出的工件或落料從上模的凹 模型孔內(nèi)向下推出使用的裝置稱為推件裝置 剛性推料裝置推件力大 工件可靠 便于 維修 4 6 彈簧的選用 在選用時(shí)必須同時(shí)滿足沖裁工藝 包括力和行程 和沖模結(jié)構(gòu)的要求 圓柱螺旋壓 縮彈簧已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了 每個(gè)型號(hào)彈簧的主要技術(shù)參數(shù)是能承受的工作極限負(fù)荷 與其相jF 對(duì)應(yīng)的工作極限符合下的變形量 設(shè)計(jì)模具時(shí) 根據(jù)所需的卸料力或推件力以及所需jL 的最大壓縮行程 來計(jì)算 與 然后在標(biāo)準(zhǔn)中選用相應(yīng)規(guī)格的彈簧 OLjFj 選用步驟如下 1 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)與尺寸 確定可裝置彈簧的數(shù)目 n 本模具安裝 8 個(gè)彈簧 2 計(jì)算每個(gè)彈簧的卸料或頂件載荷 26 也就是卸料或頂料裝置中每個(gè)彈簧所受的預(yù)壓力 則本模具中彈簧的nF卸 卸 卸 卸料載荷 N9148 381 3 卸 3 計(jì)算卸料或頂件時(shí)所需的最大壓縮行程 oL321htLO 式中 卸料板高出凸模端面的高度 一般為 1mm 1h 凸模進(jìn)入凹模的深度 一般為 0 5 1mm2 凸模的總修磨量 一般為 4 10mm3 沖裁件厚度 mm t 所以本模具卸料時(shí)所需的最大壓縮行程 為 oL321htLO mm017 1 計(jì)算所需彈簧的工作極限負(fù)荷下的變形量 jL 由虎克定律 jQLF jO 令 一般取 K 為 60 左右 對(duì)于沖裁模 K 可取大些 對(duì)于拉深或彎曲模 L K 要取小些 則 jjLF 卸 于是 Kj 卸 由 OjOj LL 于是 j 1 27 由上述兩式和已知 與 求出 與 QFOLjFjL 則本模具為 Nj 85 69 0143 mLj2 2 根據(jù)求出 與 從標(biāo)準(zhǔn)中選擇彈簧型號(hào) jFj 出自文獻(xiàn) 2 式 4 2 則應(yīng)選彈簧為 GB2089 80 1035 4 7 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 在選用時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)柱的長度 應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí) 導(dǎo)柱上端面與上模座 頂面的距離不小于 10 15mm 而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為 0 5 1mm 導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用 當(dāng)沖裁板厚在 0 8mm 以下的模 具時(shí) 選用 H6 h5 配合的 I 級(jí)精度模架 當(dāng)沖裁板厚為 0 8mm 4mm 時(shí) 選用 H7 h6 配合 的 級(jí)精度模架 4 8 模柄 中小型模具都是通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的 對(duì)于大型模具則可用螺釘 壓板 直接將上模座固定在滑塊上 剛性模柄是指模柄與上模座是剛性連接 不能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 本模具采用剛性模柄 中的帶凸緣模柄 4 9 模架的選取及裝配圖外形 模架是由上 下模座 模柄及導(dǎo)向裝置 最常用的是導(dǎo)柱 導(dǎo)套 組成 模架是整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并且承受沖壓過程中 的全部載荷 模架的上模座通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連 下模座用螺釘壓板固定在壓力 機(jī)工作臺(tái)面上 上 下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置 以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng) 保證沖裁過程中間隙均勻 后側(cè)導(dǎo)柱模架送料方便 可以縱向 橫向送料 所以本模具 選取后側(cè)導(dǎo)柱模架 所以 凹模周界 160 BL閉合高度 20 16 mH 28 凸凹模長度 56上模座 4016 導(dǎo)柱 1028 下模座 5 凹模厚度 3螺釘 8 72M 卸料板厚度 6導(dǎo)套 310 圓柱銷 0 9712 卸料螺釘 5 裝配圖外形 29 后 記 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我清楚了自己這三年來收獲了什么 收獲了多少 從而給自 己一個(gè)全新的 正確的定位 為以后更好的學(xué)習(xí)指明了方向 更為以后的工作奠定了基 礎(chǔ) 總體上來說在開始的設(shè)計(jì)時(shí) 感覺一切都是那么陌生和生疏 根本就無從下手 這 與我覺得所學(xué)的知識(shí)都掌握得很好形成了一個(gè)鮮明的對(duì)比 無奈之下 只有把借來的資 料全部翻看了一遍 這樣才對(duì)設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)有了一個(gè)準(zhǔn)確的定位 在毛坯尺寸計(jì)算時(shí) 把數(shù)據(jù)代入公式的時(shí)候 沒有弄清公式中字母所代表的含義和具體意義 就自以為是的 把數(shù)據(jù)代了里面 結(jié)果后面設(shè)計(jì)了很大的一部分的內(nèi)容偶然發(fā)現(xiàn)所寫的數(shù)據(jù)不對(duì) 再回 頭重新計(jì)算 前面的內(nèi)容全都是一紙空文 而后面的內(nèi)容又要重新設(shè)計(jì) 其次在計(jì)算模具所受的總壓力時(shí) 只需要把沖壓力 頂件力 卸料力以及壓邊力之 和相加就可以 而我卻把推件力 拉深力都計(jì)算上去 造成了所選用的壓力機(jī)過大與模 具不匹配的問題 不過我相信經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 我很深刻的認(rèn)識(shí)到了自己知識(shí)的不足 我會(huì)在今 后的工作和學(xué)習(xí)之中不斷的努力創(chuàng)新 爭(zhēng)取在未來的模具行業(yè)創(chuàng)出一片輝煌的業(yè)績 因水平有限 設(shè)計(jì)中必然有許多不足之處 還望老師批評(píng)指正 30 31 參 考 文 獻(xiàn) 1 丁松聚 冷沖模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 10 2 王芳 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 10 3 馬正元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 5 4 虞傳寶 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 7 5 葉偉昌 刀量模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 5 6 李德群 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1990 7 閻亞林 沖壓模具圖冊(cè) 北京 高等教育出版社 2004 8 陳錫棟 周小玉 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 9 許發(fā)樾 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994