分度盤的沖孔落料復(fù)合模具設(shè)計【沖裁沖壓模含13張CAD圖帶卡片】

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- 1 -1 .緒論1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時，有近200個億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。1.2 沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。- 2 -沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。1.3 沖壓工藝的種類沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動化程度低- 3 -美國 680 條沖壓線中有 70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價格昂貴，是普通壓力機(jī)的 5~10 倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。阻力二：生產(chǎn)集中度低許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅 39.2%。突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成為國際上有競爭實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套目前，我國汽車薄板只能滿足 60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm 以上)等都依賴進(jìn)口。突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢在必行。阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢- 4 -在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為 40%~45%，而國際上一般在 70%左右。突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)，特別是成形過程的計算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭 2005 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60%，2010 年達(dá)到 70%以上基本滿足市場需求。 阻力六：專業(yè)人才缺乏業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計，掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì)這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 5 -2. 分度盤沖壓工藝分析2.1 沖壓件的工藝分析零件名稱：分度盤生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)材料：48料厚：2mm產(chǎn)品零件圖：圖示零件材料為 45 鋼，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。外形落料的工藝性：分度盤屬于中等尺寸零件，料厚 2mm，外形簡單，尺寸精度要求不高，因此可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：所沖異形孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般復(fù)合沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求零件圖上未標(biāo)注尺寸偏差，為自由尺寸，選定 IT14 確定尺寸的公差。經(jīng)查表得各尺寸公差： Ф60 、Ф200 —0.62河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 6 -、Ф6、22 。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適0 —0.52 +0.52 0合沖壓生產(chǎn)。該零件的形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱。是有圓弧和直線組成的。沖裁的內(nèi)外形狀所能達(dá)到的的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11~IT14，沖空中心與邊緣距離的尺寸公差為+/-0.5。將以上精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。該工件未標(biāo)注出沖裁件的拐角處圓角，可得到工件最小的圓角半徑R≥0.25t=0.25X2=0.5mm，因?yàn)楣ぜ]有明確要求，為使模具整體設(shè)計簡單，考慮工件的尺寸問題。本工件取 R=2mm。2.2 工藝方案的確定（1）該零件所需要的沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可以擬訂出以下三種工藝方案：方案一：用簡單模分兩次加工，即落料 – 沖孔。方案二：沖孔和落料復(fù)合模。方案三：沖孔和落料級進(jìn)模。（2）分析論證采用方案一，其生產(chǎn)效率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二與方案三更具有優(yōu)越性。該分度盤的內(nèi)孔 Ф20 與外圓 Ф60 的最大距離為 20mm , 大于此零件的要求的最小壁厚 2mm，可以采用方案一和方案二（沖孔落料復(fù)合模和級進(jìn)模） ，復(fù)合模具的形位精度和尺寸精度容易保證，而且生產(chǎn)效率也高，盡管模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何尺寸簡單對稱，模具制造并不困難。方案三雖然生產(chǎn)效率也比較高，但是零件的沖裁精度稍差，為了保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，所以模具制造和安裝較復(fù)合模具復(fù)雜。通過上述三種工藝方案的比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用第二種工藝方案比較合理。2.3 沖孔落料工藝計算2.3.1 排樣設(shè)計 設(shè)計復(fù)合模具的時候，首先要設(shè)計條料的排樣圖。該零件為圓形直接采用直排，這樣可以保證材料的利用率減少廢料。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 7 -查表取搭邊值工件間為 1.5mm 和側(cè)面值為 1.8mm。計算條料寬度： B = （60+1.8×2）mm =63.6 mm步距： S = （60+3）mm=63 mm（ 工件排樣圖 ）2.3.2 材料利用率計算根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用 1000mm×2000mm×2mm 的冷扎薄鋼板，每塊可以截成 1000mm×63mm×2mm 格可以截 31 塊，材料的利用率可達(dá)到 99%。計算毛坯件的面積：A = 2826 mm 2一個步距的利用率河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 8 -材料利用率 =1×2826/63.6×63=71%10%nFLB???公式中 n——板料上的實(shí)際沖裁數(shù)量F——零件的實(shí)際面積L——板料長度B——板料寬度2.4 分度盤沖孔工藝計算2.4.1 凸凹刃口尺寸計算（1）凸凹模刃口尺寸的計算原則①設(shè)計基準(zhǔn)：落料是凹模設(shè)計為設(shè)計基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。②設(shè)計時間隙一律采用最小合理間隙值 Zmin　 。③刃口尺寸的制造偏差方向：單向注入實(shí)體內(nèi)部。即磨損后，凸凹模刃口尺寸變大取 +δ；磨損后凸凹模刃口尺寸變小取 -δ。④刃口尺寸尺寸制造偏差的大小：簡單形狀，按 IT6 - IT7 取值；復(fù)雜形狀取0.25△；磨損后尺寸無變化，取±1/8△。⑤加工方法：簡單形狀，放別加工；復(fù)雜形狀，配合加工。（2）凸凹刃口尺寸計算①檢驗(yàn)，由分別加工的互換性要求采用較小的模具制造公差來滿足下式 maxminZ????凸 凹查表 2.4 得間隙值 ：Zmax =0.380 Zmin＝0.260沖孔 Ф20 和 Ф6 的凸凹尺寸計算。由于制件的結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸凹模具分別制造的方法制造凸凹模。其中凸凹模刃口尺寸計算如下：查表 2-5 得凸凹模制造公差：Ф6 孔的凸凹模制造公差為：δ 凸 =0.020 δ 凹 =0.020Ф20 的凸凹模制造公差為：δ 凸 =0.020 δ 凹 =0.030河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 9 -Zmax－ Z min＝0.380 – 0.260 = 0.120滿足：=0.030 + 0.020 =0.050maxmin????凸 凹采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計算公式計算。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：a、凸模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸 A第一類尺寸：A 凸 =(Amax-x△) 0+0.25△ A 凹=（A-x△-Zmin） 0-0.25△b、凸模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸 B第二類尺寸：B 凸 =(Bmax+x△) 0-0.25△B 凹=（B+x△+Zmin） 0+0.25△c、凸模磨損后會保持不變的尺寸-------- 第三類尺寸 C第三類尺寸： C 凸 =C 凹=C+ 0.125△沖孔凸模磨損后的情況如下圖所示：采用分別制造法計算沖孔凸凹模的尺寸公差：孔 Ф6 ：磨損系數(shù)為 x = 0.20=（Ф6 + 0.2×0.3） 0min()d?????凸凸 02.?=Ф6.6 02.?=（Ф6.3 -0.2×0.3）0min()DZ???凸凸 凹 02.?=Ф5.7 02.?河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 10 -孔 Ф20：磨損系數(shù)為 x = 0.20=（ Ф20.52 — 0.2×0.52）0min()d?????凸凸 025.?=Ф21.04 025.?=（Ф20 + 0.2×0.52）max0)D????凹凹 （ 025.?=Ф19.48 025.?2.4.2 外形落料凸凹模刃口尺寸計算由于外形比較復(fù)雜，采用配作加工法，這種方法有利獲得最小合理間隙。查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：Ф56 Ф60074.?074.?查表 2.6 得 磨損系數(shù) x 為：當(dāng)△≥0.50 時 x=0.5A =(A - x△) jmax4/0??Ф56 = (Ф56-0.5×0.74) =Ф55.63凹 185.0?185.0?Ф60 = (F 沖 ≈KLtτ b =Ltσ b=60 -0.5×0.74) =Ф59.63凹 .0185.0?2.4.3 沖壓力的計算①落料力 ：F 落 =KLtτ b =Ltσ b=60 ×2×600N =226.08 KN?②沖孔力 :Ф20 孔 ： F 沖 ≈KLtτ b =Ltσ b=20 ×2×600 = 75.36KN?Ф6 孔 :F 沖 ≈KLtτ b =Ltσ b=6 F 推 = nK 推 F 沖 =2×600×12×1.3= 271.296KN式子中 F——沖裁力，KN；L——沖裁件剪切周邊長度，mm；河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 11 -t——沖裁件材料厚度，mm；τ——被沖材料的抗剪強(qiáng)度，Mpa；K——系數(shù)，系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口的磨損，板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 1.3③沖孔時的推件力 F 推 = nK 推 F 沖采取直筒形式刃口的凹模形式，由表 2.21 查：h = 6 mm則 n = h/t = 6/2 =3 個查表 2.7 得：K 推 =0.05 K 卸 0.025 – 0.06 K =0.06頂F 推 = nK 推 F 沖 = 3 ×0.05×（271.296 + 75.36）= 51.998KN式子中 F——沖裁力，KN；K 推——推件力系數(shù)，查表 2.7 得 K 推=0.05；n——同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)，其中 n=h／t；式子中 h——凹模洞口的直刃壁高度，mm；t——板料厚度，mm；④落料時的卸料力 F 卸 = K 卸 F 落 F 卸 = K 卸 F 落 =0.020×226.08=11.304KN 查表取 K 卸 =0.020⑤總沖壓力為:F 總 =F 落 +F 孔 +F 推 +F 卸 =226.08＋11.304＋51.998＋271.269＋75.36=636.083KN 為了保證總的沖壓力足夠，一般選沖裁力時壓力機(jī)的噸位比總沖裁力大 30%。所以：F 總′=1.3×F 總=826.849KN2.4.4 初選壓力機(jī)河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 12 -壓力機(jī)的選擇主要包括兩方面的內(nèi)容：類型和規(guī)格（1） 壓力機(jī)的類型選擇壓力機(jī)的類型主要依據(jù)所完成的沖壓性質(zhì)，生產(chǎn)批次，沖壓的尺寸及精度的要求等。而該制件屬于簡單的中，小型沖裁件，大批量生產(chǎn)，沖裁件的尺寸精度要求不高。故選用機(jī)械式壓力機(jī)。 (2)壓力機(jī)的規(guī)格的選擇壓力機(jī)的規(guī)格的選擇主要依據(jù)沖壓件尺寸，變形力的大小及模具的尺寸等，初選壓力機(jī)的規(guī)格主要選擇壓力機(jī)的公稱壓力，行程次數(shù)等參數(shù)，閉合高度要在模具零件完成后，進(jìn)行必要的校核確定具體的尺寸。① 公稱壓力的選擇。沖裁時壓力機(jī)的施力較大，因此選壓力機(jī)的公稱壓力只要大于沖壓力的總和即可。因?yàn)椋? P = 1.3 ×F 總 =826.849KN總所以壓力機(jī)的公稱壓力可以選為 P =1600KNo② 行程次數(shù)。行程次數(shù)是指滑塊每分鐘沖擊的次數(shù)，即滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動的次數(shù)。主要考慮一下的因素：提高生產(chǎn)效率；考慮操作方式；金屬的流動速度；行程次數(shù)太高將縮短設(shè)備壽命。選擇：沖裁件尺寸：Ф62 厚度：t=2mm選擇型號為 JA21—160 開式雙柱固定臺可傾斜式壓力機(jī)能滿足使用要求，其主要工作參數(shù)為：公稱壓力： 1600KN滑塊行程： 160mm最大閉合高度： 450mm最大裝模高度： 400mm滑塊行程次數(shù)： 40工作臺孔尺寸： 460mm工作臺尺寸： 460mm墊板尺寸： 130mm模柄孔尺寸： 80mm可傾斜角/· ： 30 20封閉高度調(diào)節(jié)量/mm： 55 60河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 13 -3 、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定3.1 倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)以上分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為了方便小孔廢料和成形工序的落下，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在上模。3.2 定位裝置：本工件在復(fù)合模中尺寸是較小的，又是大批生產(chǎn)，沖裁時采用固定擋料銷和導(dǎo)料銷定位。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 14 -3.3 送料方式：因是大批生產(chǎn)，所以采用自動送料方式。3.4 導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來導(dǎo)向，由于已經(jīng)選用了自動送料的送料方式，為了提高導(dǎo)向均勻性和開敞性，采用對角導(dǎo)柱模架。3.5 卸料方式：以上對模具結(jié)構(gòu)采用正倒裝形式，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了使模具結(jié)構(gòu)更加簡化，可以在模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 2mm，料厚比較厚，在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠足夠的卸料力，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。卸料可靠，便于操作。4、模具總體設(shè)計模具總體設(shè)計根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)該具有呀了得作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 15 -因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右往左送料。應(yīng)該零件制造采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向、由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。4.1 模具主要零部件的設(shè)計模具的工作零件，定位零件，卸料零件，連接和緊固零件，彈簧，橡膠等要首先考慮冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)選用，若無標(biāo)準(zhǔn)，可先選用再進(jìn)行設(shè)計。對于小而長的沖頭，壁厚較薄的凹模等還需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。設(shè)計計算確定了凹模的結(jié)構(gòu)尺寸后，可根據(jù)凹模周界選用模架。模具的閉合高度，輪廓大小，壓力中心應(yīng)與選用設(shè)備相適應(yīng)。4.2 凹模的設(shè)計計算4.2.1 凹模孔口的設(shè)計① 凹?？卓诘男问健７侄缺P沖裁模選擇常用的直刃壁孔口凹模，見下圖：② 凹模口高度 （ h ） 其孔口的高度不易過大，一般可按材料的厚度 t 來選取。t ＜ 0.5 h = 3 -- 5 mmt =0.5 – 5 mm h = 5 – 10 mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 16 -t = 5 – 10 mm h = 10 – 15 mm分度盤的厚度為 2mm ，去凹模的孔口高度為 8 mm 。見下圖：4.2.2 凹模的外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計 一般圓形的刃口凹模外形結(jié)構(gòu)也為圓形4.2.3 凹模外形尺寸的計算① 凹模的厚度計算H = a31.0PH = =29.916 mm8.6X式中 ：H — 凹模厚度。aP — 沖裁力 ，一般去總的沖壓力，卸件力和推件力的總和，據(jù)前面的計算知 F 總 =636.083KN去 H = 30mma② 凹模周界尺寸計算。a. 凹模刃口為輪廓為平滑曲線時。W = 1.2 H1ab. 凹模刃口輪廓為直線時。Ｗ２?。健。?５Hc. 凹模刃口為尖角或其他形狀時。Ｗ3 = 2.0 H a河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 18 -也可以通過查表來確定凹模周界的尺寸。分度盤的凹模刃口輪廓為圓形。故按下計算：W = 1.2 H = 1.2×30 = 36 mm1a⑷ 凹模的固定方法 凹模是帶肩凸臺圓形凹模，直接裝入凹模固定板裝，采用過度配合 （ H7/m6 ） 。4.3 固定板的設(shè)計計算4.3.1 凹模固定板的設(shè)計① 凹模固定板的外形尺寸。② 凹模固定板的厚度。與凹模一致，取 30mm 4.3.2 凸模固定板的設(shè)計①凸模固定板的外形尺寸，一般情況下，凸模固定板的外形尺寸與凹?；蛘甙寄９潭ò宓某叽缫恢?。?。洪L為：　130 mm 寬為：130mm③ 凸模固定板的厚度。在選擇典型組合后，固定板的厚度也就是基本確定，查表得：H = 18m ，也可以用經(jīng)驗(yàn)公式求得：tH =（0.6 — 0.8 ）H =（0.6 — 0.8 ）×30=(18 -- 24 )mmt a式中 H —— 為固定板的厚度t可以取 25mm 。4.4 凸模的設(shè)計計算4.4.1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計①凸模的刃口形式。圓形凸模加工成臺階式結(jié)構(gòu)。由于沖裁力較小，為了改善凸模的強(qiáng)度和剛度，在中部增加一個過渡段。②凸模的固定形式。凸模根據(jù)沖制零件的形狀，尺寸，加工方法的不同而有多種固定形式。該凸模以臺肩與固定板的固定，凸模與凹模固定板的配合部分，采用過渡配合（H7/m6 或者 H7/n6）.⑵ 凸模長度的計算L = H +H - Y =25+6+27mm =58t自－ 0.2河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 19 -4.5 橡皮的選擇橡皮允許承受的負(fù)荷較彈簧大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁模中廣泛應(yīng)用。① 橡皮的平面尺寸 平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力 F 計算FSq?所以1201320.6?橡皮壓縮量/％ 10 15 20 25 30 35單位壓力／MPa 0.26 0.50 0.70 1.06 1.52 2.1013206.4SRm???―― 橡皮半徑；―― 橡皮的橫截面子；S―― 與橡皮的壓縮量有關(guān)單位壓力，按橡皮的壓縮特性曲線選用。q②橡皮的高度 橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結(jié)構(gòu)空間要求，并考慮橡皮的壽命。⑴橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度 的 35％～45％。H⑵橡皮裝在模具上，一般應(yīng)預(yù)先壓縮（10％～15％） ，使預(yù)壓的壓力達(dá)到所需要的卸料力。⑶壓縮工作行程為 （25％～30％）H?工 作橡皮的自由高度為 20(6.780)0.25.30.5.3H m???:::工 作取 7m式中 ―― 橡皮壓縮工作行工 作程，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可知；河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 20 -―― 橡皮的自由高度。H上式中的高度校核：高度校核： 0.65D?4.6 卸料螺釘?shù)倪x用采用圓柱頭卸料螺釘 45 鋼，熱處理硬度 35～45HRC規(guī)格 M12×90 JB/T7650.54.7 件裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應(yīng)采用剛性推件裝置。4.8 推件塊的設(shè)計本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面 0.2～0.5mm。推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復(fù)雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合 H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關(guān)系，屬內(nèi)導(dǎo)向。4.9 連接推桿的選用為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用 3 根推桿。每根推桿所承受的力為：28.64109546.7TPN???由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ6×65mm4.10 支撐固定零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化由凹模周界 L＝160mm,B=160mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為 Cr12,01 級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按 JB/T8070—1995 的規(guī)定4.11 卸料板的結(jié)構(gòu)形式河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 21 -模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，選用手冊 【6】 圖 7－7（b）的卸料板形式。由表 7－8 查得彈性卸料板厚度為 12mm。裝模具時卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為 0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具凸凹模工作刃口 0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為 3.5mm。4.12 擋料銷位置的確定由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)料銷及導(dǎo)料銷都應(yīng)通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應(yīng)高出卸料板 3mm【1】 。根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時擋料銷位置如圖 6 圖 6 擋料銷的位置L=D/2+C+d/2+0.1=[72/2+74.2+6/2+0.1]mm=113.3mm 4.13 導(dǎo)料銷位置的確定導(dǎo)料銷位于條料的同一側(cè)，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應(yīng)裝在后側(cè)4.14 墊板的設(shè)計在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強(qiáng)度，所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取 130mm×130mm×12mm.河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 22 -4.15 導(dǎo)向零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對相同型號的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按 H6/h5 配合，材料選用 20 鋼熱處理要求滲碳深度 0.8～1.2mm，硬度 58～62HRC ，技術(shù)要求按 JB/T8070—1995 的規(guī)定。導(dǎo)柱標(biāo)記： B20h5×100×30 GB/T2861.2導(dǎo)套標(biāo)記： B20H6×45×23 GB/T2861.4.16 緊固零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記：GB/T70.1 M10×70螺釘標(biāo)記：GB/T5782 M12×35銷釘標(biāo)記：GB/T11.21 8m6×80河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 23 -5. 沖壓設(shè)備的正式選用表一 開式雙柱可傾式壓力機(jī)型號和技術(shù)參數(shù)型號 JB23-80 JB23-100 JB23-100 JB23-100A JB23-125公稱壓力/KN800 1000 1000 1000 1250滑塊行程/mm130 130 150 16-140 145河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 24 -最大閉合高度/mm380 480 430 400 480工作臺尺寸/mm540*800 710*1080 710*1080 600*900 710*1080墊板尺寸/mm100*200 100 100*150 110 110*250模柄孔尺寸/mm60*80 60*75 76*76 60*80 60*80最大傾斜角度30 30 20 30 25根據(jù)前面已知條件，為了安全本設(shè)計選擇型號為 JB23-125 的開式雙柱式可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下：公稱壓力：1250KN滑塊行程：145mm最大閉合高度：480mm最大裝模高度：370mm連桿調(diào)節(jié)長度：110mm工作臺尺寸（前后 X 左右）：710mmX1080mm墊板尺寸（厚度 X 孔徑）：100mmX250mm模柄孔尺寸：@60mmX80mm最大傾斜角度：25°河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 25 -6.模具的調(diào)試與安裝總裝時，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。6.1 通讀設(shè)計圖樣，了解正裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本模具的裝配工藝要點(diǎn)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。6.2 查對零件查對各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗(yàn)合格。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 26 -6.3 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(diǎn)，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。6.4 裝配模柄將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷孔，打入止轉(zhuǎn)銷。6.5 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，并刃入凸模，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。6.6 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。6.7 裝配下模將組裝好的凸?！潭ò搴拖聣|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。6.8 裝配上模將組裝好的凸凹?！潭ò搴蜕蠅|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。 6.9 安裝凹模河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 27 -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。6.10 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。 6.11 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(diǎn)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(diǎn)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.結(jié)束語分度盤屬于簡單的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。限位板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 28 -孔落料模具的設(shè)計，是理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合格的模具設(shè)計人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。致 謝首先感謝本人的導(dǎo)師蘇光老師，他對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。蘇光老師淵博的知識，誠懇的為人，他我受益匪淺，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?！幽蠙C(jī)電高等專科學(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(shí)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！河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 29 -參考文獻(xiàn)【1】原紅玲主編，沖壓工藝與模具設(shè)計。機(jī)械工業(yè)出版社，2008 年 8 月【2】寇世瑤主編，互換性與測量技術(shù)。高等教育出版社，2004 年 7 月【3】周玲主編，沖模設(shè)計實(shí)例詳解?；すI(yè)出版社，2007 年 3 月【4】楊占堯主編，沖壓模具圖冊。高等教育出版社，2008 年 3 月【5】翟得梅 段維峰主編，模具制造技術(shù)。化工工業(yè)出版社，2007 年 7 月【6】高為國主編，模具材料。機(jī)械工業(yè)出版社，2008 年 1 月河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書- 30 -【7】孫鳳勤 閻亞林主編，沖壓與塑料成型設(shè)備。高等教育出版社，2003 年 12 月【8】寇世瑤主編，機(jī)械制圖。高等教育出版社，2003 年 12 月