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1 緒論 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(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 發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 例如 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較 低 CAD CAE CAM技術(shù)的普及率不高 許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等 致 使相當(dāng)一部分大型 精密 復(fù)雜和長壽命的模具依賴進(jìn)口 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展 沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域內(nèi) 重要的生產(chǎn)手段之一 更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中 由于市場競 爭日益激烈 產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來越高 更新?lián)Q代的速度越來越快 沖壓產(chǎn)品正 朝著復(fù)雜化 多樣化高 性能 高質(zhì)量方向發(fā)展 模具也正朝著復(fù)雜化 高效率 高 精度 長壽命方向發(fā)展 隨著計算機(jī)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(jī)械加工技術(shù)向以計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計算機(jī)輔助設(shè)計與制造 CAD CAM 技術(shù)轉(zhuǎn)變 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機(jī) 電器 儀器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產(chǎn)制作 表現(xiàn)出的高效率 低成本 高精度 高一致性和清潔環(huán)保的特性 是其他加工制造方 法所無法替代的 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的 重要標(biāo)志 并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 近幾年 全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面 世界模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美國 日本 法國 瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一 國外模具總量中 大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具的比例占到 50 以上 國外模 具企業(yè)的組織形式是 大而專 大而精 2004 年中國模協(xié)在德國訪問時 從德國工 模具行業(yè)組織德國機(jī)械制造商聯(lián)合會 VDMA 工模具協(xié)會了解到 德國有模具企業(yè) 約 5000 家 2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元 其中 VDMA 會員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展 國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計 模具工藝設(shè)計 高級鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技術(shù)水平比較高 故人均 產(chǎn)值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右 而國外模具工 業(yè)發(fā)達(dá)國家大多 15 20 萬美元 有的達(dá)到 25 30 萬美元 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70 以上 而我國才達(dá)到 45 2 制件的工藝性分析 圖 1 制件圖 工件名稱 形彎板 工件簡圖 如圖 1 所示 生產(chǎn)批量 中批量 材 料 08 鋼 材料厚度 3mm 2 1 制件的總體分析 形件彎板制件形狀簡單 所用材料為 08 鋼 但需要多道工序才能完成 圓孔 分布比較均勻 對稱 對精度要求較高 材料的利用率高 從制件圖上可以看出 必須先通過落料和沖孔 然后再進(jìn)行彎曲 很明顯彎曲決 定了零件的總體形狀和尺寸 所以在此先主要對彎曲工藝進(jìn)行分析 包括彎曲件的精 度 圓角半徑 板料的纖維方向與彎曲線夾角 彎曲的直邊高度 其他工藝性等 制件的材料為 08 鋼 具有足夠的塑性 屈強(qiáng)比小 回彈小 有利于彎曲成形和工 具質(zhì)量的提高 2 2 零件結(jié)構(gòu)的成形分析 此零件為一個簡單的 90 形件 其彎曲圓角半徑 r 為 4mm 材料選擇 08 鋼 板 厚為 3mm 其工藝性主要包括彎曲件的精度 圓角半徑 板料的纖維方向與彎曲線夾 角 彎曲的直邊高度 其他工藝性等 2 2 1 彎曲的直邊高度 一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好 要求直立部分高度 trh2 h 18 r 4 t 3 18 4 2 3 很顯然此零件符合工藝性要求 2 2 2 孔邊距 彎曲有孔的工序件時 如果孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi) 則彎曲時孔要發(fā)生變形 為此 必須使孔處于變形區(qū)之外 一般孔邊至彎曲半徑 r 中心的距離按料厚確定 當(dāng) t 2mm 時 L t t 2mm 時 L 2tmm 如果孔邊至彎曲半徑 r 中心的距離過小時 為防止彎曲時孔變形 應(yīng)彎曲后再沖 孔 由于 6mm 的孔到彎曲邊距為 12 8mm 的孔到彎曲邊距為 8 所以沖孔后再進(jìn) 行彎曲完全符合要求 2 2 3 最小彎曲半徑 根據(jù)所用材料 查書 3 2 5 最小彎曲半徑所知 影響最小彎曲半徑的因素有 1 材料的力學(xué)性能 2 材料表面和側(cè)面的質(zhì)量 3 彎曲線方向 4 彎曲中心角 2 最小彎曲半徑 rmin 的數(shù)值查表 3 2 2 可知最小彎曲半徑為 0 4t 0 8t 所以該彎曲 1 件符合要求 從制件圖上可以看出 必須先通過落料工藝孔 然后再進(jìn)行彎曲 最后沖小孔需 要三套模具 很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸 所以在此首先對彎曲工藝進(jìn) 行分析 該制件為沖孔落料彎曲件 圓角半徑 R 2 材料的料厚為 t 1 5 R 0 5t 這 種彎曲件由于變形不嚴(yán)重 所以按中性層展開的原理 彎曲前制件的總長度應(yīng)等于彎 曲件直線部分和圓弧部分長度之和 2 3 工藝方案的確定 該零件包括 沖孔 落料 彎曲三個基本工序 可有以下三種工藝方案供選擇 方案一 先落料后沖孔再彎曲 采用四套單工序模生產(chǎn) 方案二 沖孔 落料復(fù)合沖壓 再彎曲 采用一副復(fù)合模 一副彎曲模生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料 彎曲連續(xù)沖壓 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 對各種方案的分析 方案一 模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要三道工序 三副模具 生產(chǎn)效率低 難以滿足該 零件的年產(chǎn)量要求 方案二 只需兩副模具 沖壓件的幾何形位精度和尺寸精度容易保證 且生產(chǎn)率 也高 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜 但由于零件的幾何形狀簡單對稱 模具制造并不 困難 方案三 只需要一副模具 生產(chǎn)率也很高 但零件的沖壓精度稍差 模具制造困 難 需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正 故模具制造安裝較復(fù)合模復(fù)雜 通過以上三種方案的分析比較 并根據(jù)設(shè)計要求確定該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案 二為最佳 3 沖孔落料復(fù)合模設(shè)計 3 1 沖裁制件的外形分析 3 1 1 沖裁件的外形 沖裁件的外形無尖銳角 均圓弧過渡 4 個 R2 查表 2 7 1 可此圓角過度有利于模 1 具加工 不會引起熱處理開裂和沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損的現(xiàn)象 為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度 孔邊距和孔間距不能過小 其最小許可值當(dāng)取 C 1 1 5t 根據(jù)已知工件的尺寸可得 C 1 14 C 2 8 t 1 5 所以工件的尺寸符合上 述要求 沖孔時因受凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小 否則凸模易折斷或壓彎 查表 2 7 3 而知工件上孔的直徑應(yīng)當(dāng)大于或等于 1 5 倍的料厚 即 d 1 5t 由任務(wù)書零件 圖易于看出工件尺寸基本符合要求 3 1 2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 根據(jù)彎曲制件圖可知 查比表 3 4 2 得 1 圖 2 落料沖孔制件坯料尺寸的計算 tLLZ 321 36 2 24 2 12 1 5 111mm 式中 坯料展開總長度zL 因為有少許偏移以及修整余量 取 為 111mm 所以 該制件在經(jīng)過沖孔落料之zL 后和未彎曲前的外形尺寸為 111mm 36mm 沖裁件上的未注公差等級定為 IT14 級 查表確定工件尺寸如下 圖 3 落料沖孔制件簡圖 沖裁件的斷面粗糙度值與材料塑性 厚度 沖裁間隙 刃口銳鈍及沖模結(jié)構(gòu)相關(guān) 工件厚度為 3mm 其斷面粗糙度值為 12 5 m 3 2 沖壓力的計算和初選壓力機(jī) 3 2 1 沖裁力的計算 沖裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度 凸模行程 而變化 本模具采用普通平刃 口模具沖裁 其沖裁力 F 按下式計算 bKLt 式中 F 沖裁力 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗剪強(qiáng)度 b K 系數(shù) 系數(shù) K 是考慮到實際生產(chǎn)中 模具間隙的波動和不均勻 刃口磨損 板料的力學(xué)性能 和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù) 取 K 1 3 為計算方便 也可以按下式計算沖裁力 bLtF 式中 F 沖裁力 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗拉強(qiáng)度 b 其中 材料厚度 t 為 3mm 為 325MPa 沖裁周邊長度 b mL92 8714 326 沖 孔 5601落 料 KN 59 87F沖 孔 892983260 落 料 3 2 2 卸料力 推件力及頂件力的計算 卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力 而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順 沖裁方向推出所需的力 頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力 卸料力 推 件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的 所以在選擇設(shè)備公稱壓 力或設(shè)計沖裁的時候應(yīng)分別予以考慮 影響這些力的因素較多 主要有材料的力學(xué)性 能 厚度 模具間隙 凹模洞口結(jié)構(gòu) 搭邊大小 潤滑情況 制件的形狀和尺寸等 現(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗公式計算 查表 2 6 1 而卸料力 推件力和頂件力系數(shù)分別為 1 04 XK045 T05 DK 則 卸料力 NFl 96128 落 料 推件力 T 37 沖 孔 頂件力 KKD5405 落 料 NF29 8 沖 孔 3 2 3 初選壓力機(jī) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和 Fz 由于本模具采用的 是彈性卸料裝置和上出料方式 所以 DTXZFF 沖 孔落 料 298 90 85 722 11 96 3 86 29 24 429 682KN 為了保證沖壓力充足 一般沖裁時壓力機(jī)噸位應(yīng)比計算的沖壓力大 30 左右 即 F 1 3 429 682 558 5866KN總 故初選 J23 80 3 2 4 壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作 應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合 否則沖壓時滑塊會承受偏心載荷 導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損 還會使合理間隙得不到保證 從而影 響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具 而本模具所沖裁的制件形狀對稱 分析工 件外形尺寸易知其壓力中心就在沖壓件中心處 即 0Xm 0Y 3 3 主要工藝參數(shù)計算 3 3 1 排樣的設(shè)計與計算 根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣 且為直排的形式 雖然材料的利用率低于少廢 料和無廢料排樣 但工件的精度高 且易于保證工件外形的的圓角 圖 4 有廢料排樣簡圖 3 3 2 確定搭邊與搭肩值 搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗確定的查表 2 5 2 而取最小搭邊值為 2 5mm 最小 11a 搭肩值為 a 3mm 分析制件形狀 根據(jù) 4 排樣草圖 條料從前方送進(jìn) 這樣沖孔凸模的沖壓力比較 均勻 制件形狀精度容易保證 3 3 3 計算送料步距和條料的寬度 按如上排樣方式 并根據(jù)工件的尺寸確定送料步距為搭肩值與工件寬度之和 即 S 36 2 5 38 5mm 查表 2 5 4 而知條料寬度單向偏差值為 0 9mm 由公式計算如下 C 由表 2 5 5 1 1 B D 2 a c 09 max0 117 2 3 0 9 1 9 0 122 2 mm09 所以確定條料的寬度 B 為 122 2 mm09 導(dǎo)料板間距離 A B C 122 2 1 無側(cè)壓裝置 123 2 3 3 4 計算材料的利用率 一個步距內(nèi)的材料的利用率 100 sAB 111 36 2 3 2 4 122 2 38 5 2 2 81 6 所以在不考慮料頭 料尾和邊余料等材料消耗的情況下材料的利用率為 81 6 而在考慮以上因素計算一張板料總的利用率時則需要根據(jù)板的長寬尺寸而定 在此省 略不述 3 4 沖裁成形的尺寸計算 3 4 1 計算凸模 凹模 凸凹模工作部分的尺寸 該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件 外形尺寸由落料 獲得 而 中間的小孔尺寸則是由沖孔得到 查表 2 3 3 而知 Z min 0 460 Z max 0 640 1 Zmax Zmin 0 180mm 因為模具的精度等級為 IT14 級 取 X 0 75 設(shè)凸 凹模分別按 IT9 IT12 查表 2 31 級精度制造 分別計算凸模和凹模尺寸 3 如下 0 02 0 02 x 0 5TA 3 4 2 沖 6 8mm 小孔凸模尺寸計算 6 11 0min xdT 02 365 02 8 0minZdTA 2 4618 02 校核 T A Zmax Zmin 0 02 0 02 0 180 滿足公差間隙條件 8 22 0min xdT 02 365 8 02 1 0minZdTA 2 468 02 校核 T A Zmax Zmin 0 02 0 02 0 180 滿足公差間隙條件 3 4 3 落料凹模尺寸計算 設(shè)凸 凹模分別按 IT9 IT12 查表 2 31 級精度制造 分別計算凸模和凹模尺寸 3 如下 111 0 025 0 035 x 0 5TA 36 0 025 0 030 x 0 5T AAxD 0ma 035 87 1 035 minTATZD 025 467 1 025 AAxD 0ma 30 745 36 0 minTATZD 025 463 5 02 17 孔間距 L L d 8 L 14 0 1514 L 60 0 15 60 3 5 模具總體設(shè)計 3 5 1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知 采用正裝復(fù)合沖壓 所以模具類型為正裝復(fù)合模 3 5 2 定位方式的選擇 在本模具中采用的是條料 所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來實現(xiàn)對沖裁條料的定位 3 5 3 導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量 方便安裝調(diào)整 該模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向方式 3 6 模具主要零部件的設(shè)計 3 6 1 凹模的設(shè)計 在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上 凹模刃口為直壁式 凹 模采用銷釘和螺釘固定時要保證螺釘 或沉孔 間 螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的 距離不能太近 否則會影響模具的壽命 刃口高度 h 6 查表 2 9 4 確定凹模厚度為 15mm 凹模厚度 H 15mm 凹模壁厚 C 32mm 凹模寬度 100mm 凹模長度 L 160mm 確定凹模尺寸為 160 mm 100 mm 15 mm 現(xiàn)繪制草圖如下 圖 5 落料凹模 3 6 2 沖孔凸模的設(shè)計 在本模具中凸模用來成形 6mm 8mm 的孔 圖 6 凸模 hL 21 22 16 2 40mm 凸模長度的校核計算 FdL270 F Lt b 式中 F 沖裁力 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗拉強(qiáng)度 b 其中 材料厚度 t 為 1 5mm 為 325Mpa b F 2 3 14 3 1 5 325 9 18KN1 F 2 3 14 4 1 5 325 12 25KN2 經(jīng)校核計算凸模的強(qiáng)度足夠 3 6 3 落料凸模 凸凹模 結(jié)合工件外形并考慮加工 將落料凸模設(shè)計成直通式 其總長 L 為 L 40mm 圖 7 凸凹模 長度的校核計算 經(jīng)校核計算凸模的強(qiáng)度足夠 3 6 4 定位零件的設(shè)計 在模具中采用的是條料 所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來實現(xiàn)對沖裁條料的定位 導(dǎo) 料銷一般設(shè)兩個 并位于條料的同一側(cè) 從左向右送料時 導(dǎo)料銷裝在右側(cè) 從前先 后送料時導(dǎo)料銷裝在左側(cè) 導(dǎo)料銷在本模具中直接安裝在凹模板上 在裝配圖中很容 易看到 擋料銷同樣起定位的作用 用它擋住搭邊或沖件輪廓 以限定條料的送進(jìn)距離 在本模具中試用固定擋料銷 其結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 在模具中廣泛應(yīng)用作定距 但 其銷孔距離凹模刃壁較近 削弱了凹模的強(qiáng)度 為了不增加模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度 所以 在本模具中選用固定擋料銷 這種擋料銷在模具中廣泛使用 故也有它的優(yōu)點所在 3 6 5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 導(dǎo)向裝置用來保證上模相對于下模正確的運(yùn)動 對于生產(chǎn)批量較大 零件的要求 較高 壽命要求較長的模具 一般都需要采用導(dǎo)向裝置 本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置 來完成導(dǎo)向 3 6 6 打料裝置的設(shè)計 在本模具中采用打料桿推動連接推板推動推桿來完成打料動作 打料桿穿過模柄 凸露在模具的外面 當(dāng)完成一次沖裁時壓力機(jī)滑塊回程 打料桿與壓力機(jī)的打料橫桿 相碰 打料桿推動連接推板推動推桿將卡在凸凹模的凹?？變?nèi)的圓形廢料打下 應(yīng)注 意的是 第一 需要保證打桿在模柄內(nèi)的順利滑動 須間隙配合 第二 需要保證連接推板在凸凹模內(nèi)的順利滑動 須間隙配合 3 6 7 頂件裝置的設(shè)計 頂件裝置一般是彈性的 在本模具中是由頂桿 頂件塊等組成 這種結(jié)構(gòu)的頂件 力容易調(diào)節(jié) 工作可靠 頂件塊的設(shè)計 本模具采用頂件塊將制件從卡在凹模內(nèi)小凸模上刮下 頂件塊在 沖裁的過程中是凹模中運(yùn)動的零件 對它有如下的要求 模具處于閉合狀態(tài)時其背后 有一定的空間 以備修磨和調(diào)整的需要 模具處于開啟狀態(tài)時 必須順利復(fù)位 工作 面高出凹模平面 以便繼續(xù)沖裁 它與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順利滑動 不發(fā)生干 涉 為此頂件塊與凹模為間隙配合 其外形尺寸一般按公差與配合國家標(biāo)準(zhǔn) h8 制造 頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合 頂桿的設(shè)計 在本模具中選用四個頂桿與彈頂器上的托板相配合 四個頂桿均勻 分布 傳送的橡皮的推件力較為平穩(wěn) 在此需要注意的是 頂桿的直徑不能太小 以 免在克服橡皮彈力時發(fā)生撓曲 還有頂桿與下模上的孔相配合 必需保證其在孔內(nèi)順 利的滑動 所以頂件塊與凹模為間隙配合 其外形尺寸一般按公差與配合國家標(biāo)準(zhǔn) h8 制造 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計 螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可 螺釘 用于固定模具零件 一般選用內(nèi)六角螺釘 銷釘起定位作用 常用圓柱銷釘 螺釘 銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小 凹模厚度等確定 所以螺釘?shù)囊?guī)格選用 M8 3 6 8 模架及組成零件的確定 模架的選用 本模具選用由上模座 下模座 導(dǎo)柱導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 在此選用中間導(dǎo)柱模架 沖壓時可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪 斜 造成零件畸變 模座的確定 本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架 因在前述中確定了凹模尺寸為 160mm 100mm 15mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為 324mm 160mm 40mm 上模座 尺寸為 324mm 160mm 35mm 導(dǎo)柱 d mm L mm 為 25mm 150mm 導(dǎo)套 d mm L mm Dmm 為 25 85 35 模柄的設(shè)計 本模具屬于中型模具 采用模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上 模 柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件 對它的基本要求是 一要與壓力機(jī)滑塊上的 模柄孔正確配合 安裝可靠 二要與上模正確而可靠的連接 在本模具中選用旋入式模柄 通過螺紋與上模座連接 并加螺絲防止轉(zhuǎn)動 這種 模柄垂直精度較差 主要用于各種中 小型模具 模柄在本模具選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸 并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長度 固定板的設(shè)計 將凹模按一定相對的位置壓入固定后 作為一個整體安裝在下模 座上 在本模具中的凸凹模和凸模都需要由固定板來固定 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 其平面尺寸可與凹模 卸料板 外形尺寸相同 需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?凸模固定板的安裝孔與凸模采用過渡 配合 H7 m6 或 H7 n6 壓裝后將凸模端面和固定板一起磨平 現(xiàn)選用凸模固定板尺寸 為 160mm 100mm 8mm 凸凹模固定板的厚度根據(jù)圖中裝配關(guān)系確定 其平面尺寸可與凹模 卸料板外形 尺寸相同 需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?凸凹模固定板的安裝孔與凸凹模采用過渡 配合 H7 m6 或 H7 n6 現(xiàn)選用凸凹模固定板尺寸為 160mm 100mm 16mm 墊板的設(shè)計 墊板的作用是直接承受凸模和凸凹模的壓力 以降低上下模座承受 的單位壓力 防止上下模座被局部壓陷 影響凸模和凸凹模的正常工作 墊板的外形 尺寸與凹模板 凸模固定板 凸凹模固定板 卸料板相同 厚度取 6mm 卸料板的設(shè)計 卸料板的邊界尺寸與凹模板相同 厚度為 6mm 3 7 壓力機(jī)的公稱壓力的校核 查表 1 82 開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)參數(shù) 2 選擇壓力機(jī)的公稱壓力為 630KN 滑塊行程 130mm 滑塊行程次數(shù) 50 次 min 最大閉合高度 360 mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 80mm 滑塊中心到床身距離 260mm 立柱距離 350mm 工作臺尺寸 左右 前后 710 480mm 工作臺孔尺寸 直徑 250mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 50 70mm 工作臺板厚度 80mm 3 8 模具的裝配 總裝時 首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系 以及裝配方便和易于保證裝配精 度要求來確定裝配基準(zhǔn)件 例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件 級進(jìn)模以凹模 作為裝配基準(zhǔn)件 其次 應(yīng)確定裝配順序 根據(jù)各個零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和 遠(yuǎn)近程度確定裝配順序 裝配結(jié)束后 要進(jìn)行試沖 通過試沖發(fā)現(xiàn)問題 并及時調(diào)整 和修理直至模具沖出合格零件為止 裝配前的準(zhǔn)備通讀設(shè)計圖樣 了解正裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點 本模具的裝配工藝 要點是 同時保證落料和沖孔用凸凹模間隙的均勻 打料機(jī)構(gòu)工作可靠 能及時推出 工件 查對各零件已完成裝配前的加工工序 并經(jīng)檢驗合格 確定裝配方法和裝配順 序 經(jīng)查對認(rèn)定模具零件已加工完成 可采用直接裝配方法 結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點 對 凸凹模 凸模先進(jìn)行分組裝配 再進(jìn)行總裝配 選用以凸凹模為基準(zhǔn)件 先裝配上模 再裝配下模及輔助零件 裝配模柄 將模柄壓入上模座后 鉆 鉸銷孔 打入止轉(zhuǎn)銷 裝配凸凹模 按照壓入法操作要求 將凸凹模壓入固定板中 檢查凸凹模相對固定板 基準(zhǔn)面的垂直度 并壓入凸模 用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性 待凸凹模全 部壓入 認(rèn)定間隙分布均勻后 磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面 裝配凸模 將凸 模壓入固定板中 按壓入法裝配要領(lǐng) 檢查其相對固定板基準(zhǔn)面的垂直度 認(rèn)定合格 后 磨平固定板支撐面和刃口面 裝配下模 將組裝好的凸模 固定板和下墊板 按 照設(shè)計要求位置 安裝在下模座上 緊固螺釘 鉆 鉸銷孔 裝入圓柱銷 裝配上模 將組裝好的凸凹模 固定板和上墊板 安裝在上模座上 緊上螺釘 用工藝定位器法 控制上下模的配合間隙 使其均勻 認(rèn)定均勻后 在上模相應(yīng)部位鉆 鉸銷孔 打入 圓銷 安裝凹模 將凹模安裝在下模相應(yīng)部位 凹模和凸凹模間隙 用墊片法或直接 安裝法控制其均勻性 試切 用紙試沖 觀察沖切紙邊的狀況 經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后 鉆 鉸另一組銷孔 打入圓銷 裝配其他零件并試模 上模安裝頂桿 頂件塊 檢查 打料機(jī)構(gòu)工作的可靠性 頂件塊在最低位置時 應(yīng)突出凸凹模刃口 0 2 0 5mm 安裝 卸料板和彈簧 安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低 0 2 0 5mm 在設(shè)計指定的 壓力機(jī)上 裝配好的模具進(jìn)行試沖 試模時重點檢查打料機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的動作是否 及時 可靠 每一次沖壓后 上模隨壓力機(jī)上行到上死點時 條料和頂出的工件都應(yīng) 該出現(xiàn)在下模凹模工作面上 以便及時清除 裝配后應(yīng)保證間隙均勻 落料凹模刃口 面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面 2mm 3 9 模具工作原理 上模部分通過模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上 下模部分通過螺栓 壓板安裝在壓力 機(jī)工作臺面上 導(dǎo)料銷固定在下模部分 下模部分還設(shè)有定位裝置 條料沿導(dǎo)料銷送 進(jìn) 由定位裝置控制其送進(jìn)步距 壓力機(jī)滑塊下行 上模隨著下行 開始工作 壓力 機(jī)行程一次 沖壓一次 沖裁完畢 壓力機(jī)滑塊回程帶動上模部分上行 卡在落料凹 模洞中的制件由頂件塊頂出 箍在凸凹模上的條料由卸料板卸下 卡在凸凹模中的廢 料由打桿推動推板在推著推桿推出 完成一次沖壓 然后壓力機(jī)滑塊再下行 進(jìn)行下 一次的沖壓 圖 8 落料沖孔復(fù)合模裝配 4 彎曲模設(shè)計 4 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 此零件為一個簡單的 90 形件 其彎曲圓角半徑 r 為 4mm 材料選擇 08 鋼 板厚為 3mm 其工藝性主要包括彎曲件的精度 圓角半徑 板料的纖維方向與彎曲線 夾角 彎曲的直邊高度 其他工藝性等 4 2 工藝方案的確定 該零件包括兩次彎曲四個彎曲角 所以由以下三種工藝方案可供選擇 方案一 彎曲件采用固定凹模一次彎曲四個角 結(jié)構(gòu)簡單 工件的高度不大 彎 曲件直壁小于材料厚度的 8 10 倍 但在彎曲過程中由于凸模肩部妨礙了坯料的轉(zhuǎn)動 加大了坯料通過凹模圓角的摩擦力 使彎曲件側(cè)壁容易擦傷和變薄 成形后彎曲件兩 肩部與底面不易平行 方案二 采用兩次彎曲 由于采用兩副模具彎曲 從而避免了上述現(xiàn)象 提高了 彎曲件質(zhì)量 但是只有彎曲高度 H 12 15 t 時 才能凹模保持足夠的強(qiáng)度 方案三 采用轉(zhuǎn)動凹模一次完成彎曲四個彎曲角 這樣減少了方案一的問題 但 材料厚度 t 應(yīng)小于 1mm 擺快的幾何尺寸要用作圖法或計算法進(jìn)行設(shè)計 模具較復(fù)雜 通過以上三種方案的分析比較 并根據(jù)設(shè)計要求確定該工件的彎曲生產(chǎn)采用方案 一為最佳 4 3 主要工藝參數(shù)計算 4 3 1 彎曲力的計算 自由彎曲時的彎曲力 U 形件彎曲力 trKBFb 27 0自 式中 自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力 自 B 彎曲件寬度 T 彎曲材料厚度 r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 K 安全系數(shù) 一般取 K 1 3 材料的抗拉強(qiáng)度 b 經(jīng)計算得 KNF71 3168934256 170 自 由 4 3 2 頂件力的計算 彎曲模所設(shè)的頂件裝置和壓料裝置所需的頂件力 和壓料力 可近似取彎曲力的DFY 30 80 即 自FD8 0 3 0 3 13 71 0 8 13 71 4 11 10 96 KN 4 3 3 初選壓力機(jī) 對于有壓料裝置的自由彎曲 YF3 1 2 自壓 力 機(jī)F8 7 KN046 4 4 回彈量的確定 彎曲回彈的表現(xiàn)形式有以下兩個方面 1 曲率減小 2 彎曲中心角減小 大變形 程度 r t 5 自由彎曲時的回彈值 卸載后彎曲件圓角半徑的會變化 查表 3 30 得 1 90 直角自由彎曲時的角度回彈量為 1 可在凸模上進(jìn)行尺寸補(bǔ)償 4 5 彎曲模工作部分設(shè)計 4 5 1 凸 凹模間隙的確定 U 形件彎曲模的凸 凹模單邊間隙一般可按下式計算 mCttZ12 304 2max 式中 彎曲模凸 凹模單邊間隙 2Z t 工件材料厚度 C 間隙系數(shù) 可查表 3 9 4 1 4 5 2 凸 凹模橫向尺寸及公差的計算 本彎曲件與 U 形彎曲件相似 故按 U 形彎曲件凸 凹模尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計 其 原則 工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時 應(yīng)以凸模位基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 而凸 凹模的尺寸 及公差則應(yīng)根據(jù)工件的尺寸公差回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定 查書 3 9 2 1 0min75 TLT m02 02 39 3 AZLTA 0 05 50 61469 式中 凸凹模橫向尺寸 TLA 彎曲件橫向的最小極限尺寸 min 彎曲件橫向尺寸公差 凸凹模制造公差 可采用 IT7 IT9 級精度 一般取凸模的精度比T A 凹模的精度高一級 4 5 3 凸 凹模的圓角半徑以及凹模的深度 當(dāng)工件的相對彎曲半徑 r t 較小時 凸模圓角半徑 取等于工件的彎曲半徑 但不Tr 小于表 3 2 2 所列的最小彎曲半徑值 凹模圓角半徑 不能過小 以免擦傷工件表面 影響沖模壽命 凹模兩邊的圓角Ar 半徑應(yīng)一致 否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移 通常根據(jù)材料厚度取為 t 2 4mm Ar 所以 凹模圓角半徑取 4mm t32 Ar 4 6 模具總體設(shè)計 4 6 1 模具類型的選擇 由沖壓工藝性可知 采用單工序沖壓模 模具類型為單工序模 圖 9 彎曲模 4 6 2 定位方式的選擇 為保證坯料在彎曲模內(nèi)準(zhǔn)確定位 也為在彎曲過程中坯料的偏移 提高定位精度 采用定位銷和定位板 4 6 3 卸料出件方式的選擇 此工件為等于 的形件 成形后留在凹模上 隨凸模上行底部受壓的彈簧彈 90 性恢復(fù)推動頂桿帶動頂板將制件頂出 4 6 4 導(dǎo)向方式 模具屬于單工序沖模 結(jié)構(gòu)簡單 導(dǎo)向精度通過凸 凹模和導(dǎo)尺可以保證 所以 采用導(dǎo)尺導(dǎo)向裝置 綜上可設(shè)計此模具主要由帶矩形上模座 凸模 凹模 定位板 下模座及頂出裝 置等組成 初步計算模具閉合高度 mH150 模 根據(jù)上述公稱壓力的計算 選用公稱壓力是 40KN 的壓力機(jī)就行了 但該工件凸 凹模長度較大 為了滿足閉合高度的要求選擇 100KN 的 JB10 18 壓力機(jī) 4 6 5 連接與固定零件 本模具采用了銷釘定位 螺釘連接 螺釘 銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件 4 7 模具主要零部件的設(shè)計 彎曲模沒有固定的結(jié)構(gòu)形式 此工件結(jié)構(gòu)簡單 精度要求不高 所以可以設(shè)計比 較簡單一些 根據(jù)制件形狀可以將帶模柄的上模座 4 8 壓力機(jī)公稱壓力的校核 查表 1 82 開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)參數(shù) 2 選擇壓力機(jī)的公稱壓力為 100KN 滑塊固定行程 50mm 滑塊行程次數(shù) 135 次 min 最大閉合高度 180 mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 50mm 滑塊中心到床身距離 130mm 立柱距離 180mm 工作臺尺寸 左右 前后 360 240mm 工作臺孔尺寸 左右 前后 180 90mm 工作臺孔尺寸 直徑 130mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 30 50mm 工作臺墊板厚度 50mm 根據(jù)模具閉合高度 彎曲力 外廓尺寸等數(shù)據(jù)選定此設(shè)備是合適的 4 9 模具裝配圖 由以上設(shè)計 可得到如下圖所示的模具總裝圖 圖 10 彎曲模裝配圖 模具工作過程 上模部分通過模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上 下模部分通過螺栓 壓板安裝在壓力機(jī)工作臺面上 導(dǎo)尺固定在下模部分坯料由定位板固定在凹模面上 壓力機(jī)滑塊下行 上模隨著下行 開始工作 凸模下表面先接觸毛坯料 壓力機(jī)行程 一次 沖壓一次 當(dāng)工件底部接觸到頂板 使底部彈簧受壓 沖裁完畢 壓力機(jī)滑塊 回程帶動上模部分上行 卡在凹模洞中的料依靠彈簧的彈性恢復(fù)使頂桿頂著頂板復(fù)位 完成一次沖壓 工件被頂出 結(jié)束語 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié) 是對以前所學(xué)的 知識及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗 在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程 生產(chǎn)實 習(xí) 我在掌握了機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計 機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識基 礎(chǔ)之上 對機(jī)械制造 加工的工藝有了一個系統(tǒng) 全面的理解 達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的 對于模具設(shè)計這個實踐性非常強(qiáng)的設(shè)計課題 我們進(jìn)行了大量的實習(xí) 經(jīng)過在新飛電 器有限公司 在洛陽中國一拖的參觀實習(xí) 我對于冷沖模具 塑料模具的設(shè)計步驟有 了一個全新的認(rèn)識 豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識 而對于 模具的制造工藝更是有了全新的理解 在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解 下 我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識 同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆 裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料 通過這些實踐 我們熟練掌握了模 具的一般工作原理 制造 加工工藝 通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍 更系統(tǒng)而 全面了細(xì)節(jié)問題 鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì) 致 謝 首先感謝我的指導(dǎo)老師丁海老師 他仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè) 計內(nèi)容提出了許多建議 丁老師淵博的知識 誠懇的為人 使我受益匪淺 在畢業(yè)設(shè) 計的過程中 特別是遇到困難時 他給了我鼓勵和幫助 在這里我向他表示真誠的感 謝 感謝母校 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供 的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境 使我學(xué)到了許多新的知識 掌握了一定的操作技能 感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗宿舍的同學(xué) 和他們在一起討論 研究使我 受益非淺 最后 我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí) 生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué) 并感激師友的教誨和幫助 參考文獻(xiàn) 1 赫濱海主編 沖壓模具簡明設(shè)計手冊 M 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 11 2 翟德梅主編 模具制造技術(shù) M 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 3 任嘉卉主編 公差與配合手冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 4 劉建超主編 沖壓模具設(shè)計與制造 M 北京 高等教育出版社 1996 5 楊玉英主編 實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 6 許發(fā)樾主編 實用模具設(shè)計與制造手冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 目錄 1 緒論 1 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 2 制件的工藝性分析 3 2 1 制件的總體分析 3 2 2 零件結(jié)構(gòu)的成形分析 4 2 2 1 彎曲的直邊高度 4 2 2 2 孔邊距 4 2 2 3 最小彎曲半徑 4 2 3 工藝方案的確定 5 3 沖孔落料復(fù)合模設(shè)計 6 3 1 沖裁制件的外形分析 6 3 1 1 沖裁件的外形 6 3 1 2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 6 3 2 沖壓力的計算和初選壓力機(jī) 7 3 2 1 沖裁力的計算 7 3 2 2 卸料力 推件力及頂件力的計算 8 3 2 3 初選壓力機(jī) 9 3 2 4 壓力中心的確定 9 3 3 主要工藝參數(shù)計算 9 3 3 1 排樣的設(shè)計與計算 9 3 3 2 確定搭邊與搭肩值 10 3 3 3 計算送料步距和條料的寬度 10 3 3 4 計算材料的利用率 11 3 4 沖裁成形的尺寸計算 11 3 4 1 計算凸模 凹模 凸凹模工作部分的尺寸 11 3 4 2 沖 6 8mm 小孔凸模尺寸計算 11 3 4 3 落料凹模尺寸計算 12 3 5 模具總體設(shè)計 13 3 5 1 模具類型的選擇 13 3 5 2 定位方式的選擇 13 3 5 3 導(dǎo)向方式的選擇 13 3 6 模具主要零部件的設(shè)計 13 3 6 1 凹模的設(shè)計 13 3 6 2 沖孔凸模的設(shè)計 14 3 6 3 落料凸模 凸凹模 16 3 6 4 定位零件的設(shè)計 16 3 6 5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 16 3 6 6 打料裝置的設(shè)計 17 3 6 7 頂件裝置的設(shè)計 17 3 6 8 模架及組成零件的確定 17 3 7 壓力機(jī)的公稱壓力的校核 19 3 8 模具的裝配 19 3 9 模具工作原理 20 4 彎曲模設(shè)計 22 4 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 22 4 2 工藝方案的確定 22 4 3 主要工藝參數(shù)計算 22 4 3 1 彎曲力的計算 22 4 3 2 頂件力的計算 23 4 3 3 初選壓力機(jī) 23 4 4 回彈量的確定 23 4 5 彎曲模工作部分設(shè)計 24 4 5 1 凸 凹模間隙的確定 24 4 5 2 凸 凹模橫向尺寸及公差的計算 24 4 5 3 凸 凹模的圓角半徑以及凹模的深度 24 4 6 模具總體設(shè)計 25 4 6 1 模具類型的選擇 25 4 6 2 定位方式的選擇 25 4 6 3 卸料出件方式的選擇 26 4 6 4 導(dǎo)向方式 26 4 7 模具主要零部件的設(shè)計 26 4 8 壓力機(jī)公稱壓力的校核 26 4 9 模具裝配圖 27 結(jié)束語 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31