φ17單耳止動(dòng)墊片的級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)-沖壓模,17,單耳止動(dòng),墊片,模具設(shè)計(jì),沖壓 目錄 第一部分：前言 2 第二部分：設(shè)計(jì)過(guò)程 4 一、沖壓件工藝性分析： 4 二、沖壓工藝方案的確定： 4 三、主要設(shè)計(jì)計(jì)算 5 四、模具總體設(shè)計(jì): 11 五、主要零部件設(shè)計(jì)： 12 六、模具總裝圖： 18 七、沖壓設(shè)備的選定： 19 九、模具的裝配: 20 第一部分：前言 一、前言 所謂模具，就是在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具，通過(guò)壓力把金屬或非金屬材料制出所需形狀的零件或制品的專用工具的統(tǒng)稱。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。 由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國(guó)大部分企業(yè)均設(shè)有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個(gè)概念。模具工業(yè)主要生產(chǎn)能力分散在各部門(mén)主要產(chǎn)品廠內(nèi)的工模具車間，所生產(chǎn)的模具基本自產(chǎn)自用。據(jù)粗略估計(jì)，產(chǎn)品廠的模具生產(chǎn)能力占全國(guó)模具生產(chǎn)能力的75％，他們的裝備水平較好，技術(shù)力量較強(qiáng)，生產(chǎn)潛力較大，但主要為本廠產(chǎn)品服務(wù)，與市場(chǎng)聯(lián)系較少，經(jīng)營(yíng)機(jī)制不靈活，不能發(fā)揮人力物力的潛力。模具專業(yè)廠全國(guó)只有二百家左右，商品模具只占總數(shù)的20％左右，模具標(biāo)準(zhǔn)件的商品率也不到20％。由于受舊管理體制的影響較深，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和組織協(xié)調(diào)，存在著“中而全”，“小而全”的結(jié)構(gòu)缺陷，生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完美的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)各位老師指正。 零件圖 工件名稱：?jiǎn)味箘?dòng)墊片 工件簡(jiǎn)圖：如上圖 生產(chǎn)批量：中批量 材 料：Q235 材料厚度：1mm 第二部分：設(shè)計(jì)過(guò)程 一、沖壓件工藝性分析： 此工件沖槽、沖孔、落料三個(gè)工序。 材料為Q235鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)φ17mm的孔；孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為7.5mm(孔與φ32mm外圓之間的壁厚)。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 二、沖壓工藝方案的確定： 該工件包括沖槽沖孔落料、三個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 　　方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 　　方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 　　方案三：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但模具制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 ???? 三、主要設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）、排樣方式的確定及其計(jì)算： 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。單耳止動(dòng)墊片的形狀具有圓形的特點(diǎn)，直排時(shí)材料利用率較高，應(yīng)采用直排，如圖下圖所示的排樣方法。條料寬度83mm，步距離為81.2mm，一個(gè)步距的材料利用率為78%。工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用單排排樣設(shè)計(jì)，采用手工送料，采用導(dǎo)料板導(dǎo)料、擋料銷擋料。由表2—10（見(jiàn)沖模工藝與模具設(shè)計(jì)一書(shū)）查得 ， 那么：條料的寬度：B=51.5+2a1=55.5mm 條料的步距：S=51.5+a=52.5mm 導(dǎo)料板的導(dǎo)料尺寸:=B+=52.5+1=53.5mm(采用無(wú)側(cè)壓裝置,條料與導(dǎo)料板間間隙=1 沖裁單件材料的利用率計(jì)算： 排樣圖如下所示： （2）、沖壓力的計(jì)算： ①、落料力的計(jì)算： (K=1.3) ； —落料力（N）； L —工件外輪廓周長(zhǎng) L=； t —材料厚度 t=1mm； —材料抗剪強(qiáng)度（MPa）由書(shū)（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）附錄查得=305Mpa; 落料力則為： ②、沖槽、沖孔力的計(jì)算： L1—工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng) L1=53.4mm =1.3×53.4×1×305=21.17KN 即沖裁力為: =+=58.38+21.17=79.55KN ④、卸料力的計(jì)算： —卸料力因數(shù)，由表2-15（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）查得=0.06 ⑤、推件力的計(jì)算： —推件力因數(shù) 由表2—15（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)） 查得=0.05 n=h/t，n=8/2=4 =4×0.05×79.55=15.91KN ⑥、總沖壓力的計(jì)算： 故總的沖壓力為 =58.38+79.55+4.733+15.91=158.573KN(彈性卸料,下出件) 故擬選定J-23-65開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī) (3)壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算： 　計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凹模型口圖，如下圖所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L3共3組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)（122.8，0）。 由己上計(jì)算結(jié)果可以看出,該件的沖裁力比較大,壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)的距離也比較大,為了便于模具有加工和裝配模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O. 選用適當(dāng)?shù)臎_床, C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 壓力中心數(shù)據(jù)表 基本要素長(zhǎng)度L/mm 各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值 X Y L1=52 0 0 L2=52.5 52.5 0 合計(jì)104.5 103 0 （4）工作零件刃口尺寸計(jì)算: 在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開(kāi)加工的方法來(lái)計(jì)算，具體計(jì)算如下 對(duì)工件未注公差可按IT14計(jì)算，也可由書(shū)附錄查得各尺寸的未注公差。 根據(jù)表2—10（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。 1）、落料刃口尺寸計(jì)算： 的凸凹模的制造公差由表2—12（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模與凹模 分開(kāi)加工方法，因數(shù)由表 2—13（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）查得X=0.5，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 3）、沖孔刃口尺寸計(jì)算： 的凸凹模的制造公差由表2—12（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）查得，. 由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，因數(shù)由表 2—13（見(jiàn)沖模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例一書(shū)）查得X=0.5 ，則： ,其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 5）、卸料橡膠的設(shè)計(jì)： 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)如下。選用的四塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 卸料板工作行程,為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm, 為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm。 橡膠的工作行程，為凸模修磨量取5mm。 橡膠的自由高度，H取 的25%。 橡膠的預(yù)壓縮量,一般。 每個(gè)橡膠承受的載荷,選用四個(gè)圓筒形橡膠。 橡膠的外徑,d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm，p為0.5MP。 校核橡膠的自由高度，滿足要求。 橡膠的安裝高度。 四、模具總體設(shè)計(jì): 1）模具類型的選擇 ???? 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn) 模。 2）定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無(wú)側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。 3）卸料、出件方式的選擇 　　 因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采 　　用彈性卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操 作與提高生產(chǎn)效率。 　4）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，該級(jí)進(jìn)模采用中 間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 五、主要零部件設(shè)計(jì)： （1）工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ① 落料凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M12螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其總長(zhǎng)L可按公式計(jì)算： L=120+28+2+29=183mm L-凸模長(zhǎng)度 -凸模固定板厚度 -卸料板厚度 t-材料厚度 h-增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5-1mm）,凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般 取10-20mm。 具體結(jié)構(gòu)如下： ② 沖孔凸模 因?yàn)樗鶝_的孔為方形與圓形，而且都不屬于需要特別保 護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。沖φ40mm孔的凸模結(jié)構(gòu)如下圖： ③凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加 工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式計(jì)算： 凹模厚度 H=kb=0.3×83mm=24.9mm（查表得k=0.3） 凹模壁厚 c=（1.5～2）H=37.35mm～49.8mm 取凹模厚度H=50mm，凹模壁厚c=45mm， 凹模寬度B=b+2c=（83+2×45）mm=173mm 凹模長(zhǎng)度L取360 mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為360mm×173mm×50mm，結(jié)構(gòu)如下圖: （2）定位零件的設(shè)計(jì) 落料凸模下部設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正銷，沖槽凸模下設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正銷。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。 ?起粗定距的活動(dòng)擋料銷、彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為 8×16。 （3）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 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，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按表選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。 （4）卸料部件的設(shè)計(jì) ?① 卸料板的設(shè)計(jì) ???? 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 ???? 18mm。 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 ②卸料螺釘?shù)倪x用 ???? 卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋 部分為M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。 （5）模架及其它零部件設(shè)計(jì) 　　 該模具采用后導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè) 位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。 以凹模周界尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mm×L/mm 為φ40×230；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm為φ40×140×53。分別上模座厚度H上模取55mm，上模墊板厚度H墊取15mm，固定板厚度H取40mm，下模座厚度H下模取65mm，那么，該模具的閉合高度： H閉=H上模＋ H墊＋L＋ H ＋ H下模－h(huán)2 =（55＋15＋89＋50＋70－2）mm=277mm ?式中 L——凸模長(zhǎng)度，L=74mm； H——凹模厚度，H=50mm； h2——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。 可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-63的最大裝模 高度（300mm），可以使用。 根據(jù)主要工作部分尺寸、結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸，參照有關(guān)資料，可選取級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）.即： 上模座： 400×173×55 HT200 下模座： 400×173×70 HT200 下模座輪廓尺寸：L=400mm； B=173mm； S=390mm； R=55mm； A1=160mm； A2=290mm； 六、模具總裝圖： 　通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到如下圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（2個(gè)）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 　　條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷,另一個(gè)導(dǎo)正銷利用條料上a=60,b=6孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第二步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距。活動(dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過(guò)程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)0.02mm。 七、沖壓設(shè)備的選定： ?通過(guò)校核，選擇開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-63能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：630KN 滑塊行程：100mm ?最大閉合高度：360mm ???? 最大裝模高度：300mm 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：570mm×860mm ???? 墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×155mm ???? 模柄孔尺寸：φ50mm×70mm ???? 最大傾斜角度：25° 九、模具的裝配: 根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見(jiàn)下表所示。 單耳止動(dòng)墊片連續(xù)模的裝配 序號(hào) 工序 工藝說(shuō)明 1 凸模凹模預(yù)配 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 將凸模分別與相應(yīng)的凹模相配，檢查其間隙是否加工均。不合適者應(yīng)重新修磨或者更換。 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。 3 裝配下模 1.在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板。 2.在下模座、導(dǎo)料板上用已加工好的凹模分別確定其螺孔子的位置，并分別鉆孔、攻絲。 3.將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)擋料銷、彈簧、裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。 4 裝配上模 1.在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； 2.預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔。 3.用螺釘將固定板組合，墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊。 4.將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料高出凸模下端約1mm。 5.復(fù)查凸、凹模是間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； 6.安裝導(dǎo)正銷、承料板； 7.切紙檢查合適后打入銷釘。 5 調(diào)試與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。 參考資料 1、 許發(fā)樾 主編 《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社 1999年6月出版 2、 鐘毓斌 主編 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社 2000年5月出版 3、 《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組 編著 《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)版社 1999.6 4、 馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森 編 《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1984年12月出版