摘 要 本次模具設(shè)計是“蓋板”的模具圖形及加工制造的過程，其設(shè)計思路是根 據(jù)多個模具加工事例生產(chǎn)事例總結(jié)出來。設(shè)計內(nèi)容是從零件的工藝分析開始的， 根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計的大體思路。其開始是從零件的材料選擇。 通過對零件的認識可知，該零件所用的材料是 Q235-A，生產(chǎn)批量為大批量 生產(chǎn)，再經(jīng)過方案比較，故選擇復(fù)合沖裁作為該副模具工藝生產(chǎn)方案即比較加 工又便于經(jīng)濟；經(jīng)過計算分析完成該模具的主要設(shè)計計算；選出符合該模具的 定位方式、卸料出件方式導向方式；設(shè)計模具的工作部分即凸、凹模的設(shè)計， 選擇模具的材料即確定每個零部件的加工方案；僅接著根據(jù)模具的裝配原則， 完成模具的裝配裝配模具試沖通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計和制造的不足，并找 出原因給予糾正，并對模具進行適當?shù)恼{(diào)整和修理。 其中模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是這次設(shè)計的主要內(nèi)容，其內(nèi)容包含了模具、一系列模 具的重要零部件的設(shè)計加工方法和加工注意要點。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。 關(guān)鍵詞：沖壓、蓋板、彎曲 1 目 錄 摘要 ................................................................................................................................1 前 言 ................................................................................................................................2 1 沖壓工件 的工藝分析 ................................................................................................3 2 沖裁工藝方案的確定 ................................................................................................4 3 主要設(shè)計計 算 ............................................................................................................5 3.1 排樣方案的確定及計算 .....................................................................................5 3.2 沖壓力的計算 .....................................................................................................8 3.3 工作零件刃口尺寸計算 ...................................................................................10 4 沖壓設(shè)備的選擇 ......................................................................................................16 5 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................18 5.1 卸料零件的計算 ................................................................................................18 5.2 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................20 6 模具總裝圖 ..............................................................................................................21 7 模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計 ..................................................................22 7.1 模具材料的選擇 ................................................................................................22 7.2 定位方式的選擇 ................................................................................................23 7.3 模具材料的選用 ................................................................................................23 7.4 模具輔助零件的材料選用及熱處理 ................................................................25 7.5 模具的裝配 ........................................................................................................26 7.6 沖裁模具的試沖 ................................................................................................27 結(jié)束語 ..........................................................................................................................30 致謝 ..............................................................................................................................31 參考文獻 ......................................................................................................................32 2 前言 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電視、儀表、 電器、電子、通信、家電和輕工等行業(yè)中，60%～80%的零件都要依靠模具成型， 并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越迫切，精度的要求 越來越高，結(jié)構(gòu)要求也越來越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)零件所表現(xiàn)出來的高精度、高 復(fù)雜、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。 模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品的制造水平的重要標志。 目前，國內(nèi)外模具工業(yè)發(fā)展很快，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。我國模 具工業(yè)作為一個獨立的、新型的工業(yè)，正處于飛速反展階段，已成為國民經(jīng)濟 的基礎(chǔ)工業(yè)之一，其發(fā)展前景十分廣闊。據(jù)預(yù)測，未來我國將成為世界的制造 中心，更加給模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇和空間。 3 1 沖壓工件的工藝分析 工件名稱：蓋板 生產(chǎn)批量：大批量 材料： Q235-A，厚度 t=3mm 工作簡圖 1.1： 圖 1.1 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖壓 件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材 料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等 要求。 4 2 沖裁工藝方案的確定 一般對于這樣的工件，通常采用落料，沖孔，再彎曲的加工方法。由于該 工件的生產(chǎn)批量較大，如果把三道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并 減輕工作量、節(jié)約能源、降低成本，而且可以避免原有的加工方法中須將手伸 入模具的問題，對保護操作者安全也很有利。 將三道工序復(fù)合在一起，可以有以下的兩種不同工藝方案：①先落料，然 后沖孔和彎曲在同一工步；②落料，沖孔為同一工步首先完成，然后進行彎曲。 采用方案①加工工件，不易保證長度尺寸 的精度，而且易使孔沖頭磨m15.042? 損，降低模具壽命。經(jīng)分析，使用方案②較好。對于彎曲的回彈，可以用減小 間隙的方法來避免或減小回彈。 該沖壓工件的形狀為簡單且對稱，彎曲部分有 R=2.5mm 的圓角過渡。除孔 和 有精度要求外其余尺寸精度要求不高，材料為 Q-235Am021.8??015.4? 鋼其沖壓性能好，孔與外緣的壁厚較大，根據(jù)表 2.1 知復(fù)合摸的凸凹模壁厚部 分具有足夠的強度。 表 2.1 料厚 t 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 最小 壁厚 m 1.4 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8 4.0 最小 直徑 D 15 18 21 料厚 t 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 最小 壁厚 m 4.9 5.0 5.8 6.3 6.7 7.8 8.5 9.3 10.0 12.0 5 最小 直徑 D 21 25 28 32 35 40 45 6 3 主要設(shè)計計算 3.1 排樣方案的確定及計算 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義，在模具設(shè)計中，排樣設(shè) 計是一項極為重要的、技術(shù)性很強的設(shè)計工作，排樣的合理與否直接影響到材 料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等，所以排樣工作的好壞 是左右沖裁經(jīng)濟效益的重要因素之一。 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種，一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于 工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件 與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排 樣方式，稱為工藝廢料。 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足 工件使用要求的前提下，適當?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 1．搭邊 排樣時，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補償定 位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬， 浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刀”現(xiàn)象或沖裁時會被 拉斷，有時還會拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 、 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： ① 材料的力學性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 ② 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時，搭邊要取得大 值。 ③ 材料厚度。薄材料的搭邊應(yīng)取的大一些。 ④ 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導向的搭邊值可以取小 些。 ma1,8.0? 2. 排樣方法 常用的排樣方法有三種： 7 ① 有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣 都留有搭邊，此種排樣的缺點是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的 質(zhì)量，模具壽命也高。 ②少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存 在。 ③無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在， 模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。 少廢料、無廢料排樣的缺點是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣 可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點。并且 工件須具有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件 的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。 1．毛坯的尺寸計算 該毛坯的工件展開如圖 3.1： 圖 3.1 按彎曲件展開來計算，由式（3-1） （3-1）KtR??? 式中 ——中性層半徑（mm） ； R——彎曲內(nèi)半徑，R=2.5mm； K——中性層位置因數(shù)；由表 3.3 查出 K=0.3 8 r——材料厚度，t=3mm 表 3.1 R/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 K 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.3 R/t 1 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5 75 K 0.31 0.33 0.36 0.37 0.40 0.42 0.44 0.46 0.5 則中性層半徑 mmr..05. ???? 中性層長度 l 34.5189043180??? 直線部分長度為： 95.34m.80.5m9.lbaL 3-2586m..-1 ???? 則毛坯的外形尺寸為： mll40268.05.8)(1434.53221???? 表 3.2 沖裁金屬材料的搭邊值 手送料 圓形 非圓形 往復(fù)送料 自動送料 料厚 a1a1a1a1 ~1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 >1~2 2 1.5 2.5 2 3..5 2.5 3 2 >2~3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 >3~4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 9 由表 3.2 可查得沖裁時的搭邊值 ma5.231? 則條料寬度為 b46340?? 送進步距為： mmh8.975.2.9?? 2．壓力中心計算 工件為軸對稱零件，所以其重心在對稱中心線上?？紤] x 方向的值 設(shè)模具的壓力中心坐標為 ，則cyx,0?654321lll xxlc ??? = ≈33.21184.308.1.0 4.9527.80???? 3.2 沖壓力的計算 （1）落料計算 ?LtF3.1? 式中 ——落料力（N） ；落F L ——工件外輪廓周長（mm） ； t ——材料厚度（mm）; ;mt3? ——材料的抗剪強度。由黑色金屬的力學性能表查得 ?MPa310? mL 28.574026)8.04.1(2????KNF.31)573???落 （2）沖孔力計算 ?LtF.?沖 式中 L——工件內(nèi)輪廓周長（mm） 。 10 KNF3.68]10384.31[???沖 （3）卸料力 F卸卸 ? 式中 ——卸料力因數(shù)，其值由表 3.3 查得卸K03.卸K 表 3.3 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 0.03KNF73.29`??沖卸 落卸卸 （4）推件力 沖推推 n 式中 ——推件力因數(shù)，值由上表查得 =0.045推K推 沖孔凹模韌口直壁高度 h=6mm 236?mnKNP.81.9045.2???推 （5）彎曲力計算 按近似壓彎力公式 tRBFb???217.0 11 式中 ——自由彎曲力（N）1F B——彎曲的寬度， ；mB40? t——彎曲件的厚度， ；t3 R——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑， ；R5.2 ——材料的強度極限；黑色金屬的力學性能表查得b?MPab380? K—安全因數(shù)，一般取 。3.1?KKNF63.25.28047.021 ???? （6）壓料力 壓料力 的值可近似取自由彎曲力的 30%～80%，Q KNF1.8063.280.1???? 總沖壓力為： QF??1`卸卸沖落總 KN38.40).863.2.873.96805.31( 3???? 3.3 工作零件刃口尺寸計算 在確定工件零件刃口尺寸計算方法之前，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，工作零件的形狀相對比較簡單，適宜采 用線切割機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孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸 計算就按分開加工的方法計算。 表 3.4 初始雙面間隙 Zmax、Z min 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 65Mn 材料厚 度 t/mm Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin 12 小于 0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.116 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.180 0.120 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 根據(jù)表 3.4 查得沖裁初始雙面間隙 ， 。未注mZ36.0in?mZ42.0ax? 公差的毛坯尺寸按照 IT14 級計算，磨損因數(shù) x 的值查表 3.6 表 3.5 規(guī)則形狀沖裁時凸模，凹模的制造公差（mm） 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 ≦18 ﹥18～30 ﹥30～80 ﹥80～120 ﹥120～180 0.020 0.020 0.020 0.025 0.030 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 ≧180～60 ﹥260～360 ﹥360～500 ﹥500 0.030 0.035 0.040 0.050 0.045 0.050 0.060 0.070 表 3.6 因數(shù) 非圓形 x 的值 圓形 x 值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 材料厚度 t/mm 工件公差 /mm? 1 ﹤0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ﹤0.16 ≥0.16 1～2 ﹤0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ﹤0.20 ≥0.20 2～4 ﹤0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ﹤0.24 ≥0.24 13 ﹥4 ﹤0.30 0.21～0.59 ≥0.60 ﹤0.30 ≥0.30 1．落料韌口尺寸計算，沖裁凸模，凹模分別按 IT6 和 IT7 級制造。 凸模尺寸計算： 0min)(凹????ZxD 02.043.1 361.58??? 0..0)( 2.7??02.05.3 )361.6( ??D 0.02.? .?02.062.4 )361.5( ???D 0..08 2.39?? 025.087. )36.54( ??LD 0..01? 25.9? 凹模尺寸計算： 凹（凹 ????0)xD02.043. 1.581??）（凹 .0.0??）（ 2.?025.052.3 )13.6(????D .0.0 14 025.9??03.62.04 )16.(???D .0.8 03.9??035.87.0)2.45(???LD .0.13 05.29?? 校核： mZ06.3.42.minax???凹凸 ? 對于 l 0.0.:1 ?? 對于 .5.23? 對于 l 63..:4 對于 mmL0.05? 說明了所取的 和 是合適的。凸?凹 2．孔 為 IT7 級精度，取模具的凸，凹模的制造公差為 IT5 級，查表021.8?? GB1800—79）得， ：08.?凸凹 )(凸凸 ????xd m08.)21.751??08.??)(minZxd??凹 08.1 校核： minaxZ???凹凸 ? 說明了所取的 和 是合適的。凸 凹 15 對于孔心距 mC3.07??m075.34.07??凸凸 ? 3．彎曲部分尺寸計算； 由于該彎曲不易施加側(cè)向壓力，所以不能施加校正彎曲力，而側(cè)面與孔的間 距 有精度要求，精度等級為 IT11 級。因此采用減少彎曲凸，凹模的m15.042? 間隙來減少回彈。 凸模的圓角半徑與零件的彎曲半徑相同， 。mR5.2?凸 表 3-7 凹模的圓角半徑 材 料 厚 度 t <0.5 0.5～2 2.0～4.0 4.0～7.0彎邊高 度 H L 凹RL 凹RL 凹RL 凹R 10 10 3 10 4 — — 20 6 8 3 3 12 4 15 5 20 8 查得 。mR5?凹 凸，凹模單面間隙值 mtZ7.290? 工件尺寸 ，取彎曲凸模，凹模的制造公差 IT7 和 IT8 級，查表087.6? （GB1800—79）得， 54.,3.凹凸 ? 按零件尺寸標注雙向偏差時，凹模尺寸公式 凹凹 ?????0)3(B 和零件尺寸標注雙向偏差時，凸模尺寸公式 01)2(凸凸 ?? 凹模尺寸 應(yīng)根據(jù)單面間隙 按凸模配制。凹BZ 式中 ——凹模工作部位尺寸（mm）凹 ——凸模工作部位尺寸（mm）凸 ——彎曲外形或內(nèi)形公稱尺寸（mm）1,B 16 ——彎曲件的尺寸公差；? Z——凸模與凹模的雙面間隙（mm） ——凸摸，凹模的制造公差（mm）凹凸 ， ? 計算 凹）（凹 ?????043B m54.876?）（ 054.3?)2(凸凹凸 ???ZB m035.7.85 0.6? 17 4 沖壓設(shè)備的選擇 按公稱壓力 選取壓力機查表 4.1總壓 ～ F)8.16(? 表 4.1 開式雙柱可傾壓力機技術(shù)規(guī)格 型號 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 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 選取公稱壓力 630KN 的開式雙柱可傾壓力機，該壓力機與模具設(shè)計的有關(guān) 系參數(shù)為： 18 公稱壓力：630 KN 滑塊行程：130 m 封閉高度調(diào)節(jié)量：80 工作臺尺寸： 71048? 模柄孔尺寸： 5? 3.模架的外形尺寸及彈簧尺寸確定選取模架 mm265017280～ ? （GB/T2851.3—90） 。 上模座： 5017280HTm材 質(zhì) 為? 下模座： 206材 質(zhì) 為 導柱： 鋼材 質(zhì) 為 253h 導套： 鋼材 質(zhì) 為48162mH? 導柱、導套滲碳深度 ,硬度.~0HRC62~58 沖孔凸模、落料凹模、凸凹模及彎曲凸、凹模的材料可用 ，熱處理硬12r 度 。RC64~0 19 5 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具圖形如圖 5.1 所示： 圖 5.1 工作部分尺寸 5.1 卸料零件的計算 卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具 工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸 下來稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置：固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上； 彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料 裝置可安裝于上模或下模，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大但沖 壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀 是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把準過載上模內(nèi)的 出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為 2.2mm，相對較薄， 卸料力也比較小，故可采用彈性卸料，又因為是復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件 比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 20 采用彈性卸料裝置。所選彈簧的最大工作負荷 使nF/1卸? 來選擇彈簧。nF/5.0卸預(yù) ?nF/卸預(yù) ? 式中 ——彈簧的預(yù)壓力（N） ；預(yù) ——卸料力或推件力、壓邊力（N） ；卸F n——彈簧根數(shù)。 修 磨工 作預(yù)總 ss???1 式中 ——彈簧允許的最大壓縮量（ ）1s m ——彈簧需要的總壓縮量（ ）總 ——彈簧的預(yù)壓縮量（ ）預(yù)s ——卸料板或推件塊、壓邊圈的工作行程（ ）工 作 m ——模具的修磨量或調(diào)整量（ ）一般取修 磨s 6~4 下卸料裝置用 9 根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為： NKNnF1037.93./ ???卸 根據(jù)預(yù)壓力 和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由表可選序號）（預(yù) 561075.?? 62～67 的彈簧，其 。32? 表 5.1 彈簧序 號 H 11 Hs??預(yù)s ）（修 磨預(yù)工 作總 6???ss 62 50 36.1 13.9 7 29 63 70 49.3 20.7 11 33 64 90 62.5 27.5 14 36 65 110 75.6 34.4 18 40 66 140 95.4 44.6 22 44 21 67 170 115.2 54.8 30 52 其中 ms1615???工 作 查表選 66 號彈簧， 外徑: D40 鋼絲直徑: d6? 自由狀態(tài)下高度: mH1 彈簧的裝配高度： s82?預(yù) 下卸料板厚度取 20mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)選用 標準模板m20720? 上卸料裝置選取 2 個 38 號彈簧 外徑： mD? 鋼絲直徑： d3 自由狀態(tài)下高度 H65 裝配高度 12? 5.2 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸、凹模的最小壁厚為 。凸、凹模的壁厚有足夠的強度。根據(jù)下卸料m7 彈簧和下卸料板的厚度及模具結(jié)構(gòu)，選取凸凹模的高度為 ，結(jié)構(gòu)如圖 5.2m78 圖 5.2 22 6 模具總裝圖 由于模具是落料、沖孔彎曲復(fù)合模如圖 6.1，因此落料凸模有一部分為彎 曲模?？紤]到彎曲成形要滯后與落料、沖孔工序，而且必須保證 的尺m15.042? 寸精度，為此設(shè)計了一個活動凸模塊和滾輪塊結(jié)構(gòu)活動凸模塊 19 下面需安裝復(fù) 位彈簧，凸模塊下表面與滑塊 20 上表面設(shè)計成約 的斜面，便于抽動和復(fù)位。?10 轉(zhuǎn)動板 17 的設(shè)計是根據(jù)上模的行程，計算出恰好在拉動滑塊脫離活動凸模塊的 時候開始壓彎工序。當滾輪 18 離開轉(zhuǎn)動板的上緣時，時使轉(zhuǎn)動板帶動滑塊恰好 回復(fù)到初始位置。 復(fù)合模的動作過程是：當上模下行完成落料、沖孔工序后，安裝在落料凹 外側(cè)的滾輪接觸轉(zhuǎn)動板，抽動滑塊脫離活動凸模塊，使上模繼續(xù)下行時，不阻 礙活動凸模塊向下運動，彎曲凹模 16 接觸材料并完成彎曲工序。上?；厣龝r， 零件由上模中設(shè)置的打料桿 13 打出。在回程過程中，滾動接觸轉(zhuǎn)動板，推動滑 塊 20 復(fù)原，為再次沖壓作好準備。 此模具結(jié)構(gòu)緊湊，裝、拆、修磨方便，操作簡便，安全可靠，生產(chǎn)效率比 傳統(tǒng)模具生產(chǎn)提高兩倍以上。 圖 6.1 23 7 模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計 7.1 模具材料的選擇 利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn) 品制造精度、性能和成本。是提高勞動生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使 產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很 大程度上取決于設(shè)計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精 度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。冷沖模材料應(yīng)具有的性能： 冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工 作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、 堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材， 應(yīng)具有的性能。 1. 應(yīng)具有較高的變形抗力：主要抗力指標包括淬火、回火抗壓強度、彎強 度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標，高的硬度是保持模具耐磨性的必 要條件。工作零件熱處理后的硬度在 60HRC 強度和抗彎強度才能保證模具具有 較高的變形能力。 2. 應(yīng)具有較高的斷裂抗主要抗力指標有材料的抗沖擊性能抗壓強度、抗彎 強度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個特性，也是作為防止斷裂的 一個重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應(yīng)依據(jù)載 荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細長凸?；蛴袘?yīng)力集中的模具，都 需要有較高的韌性。 3. 應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼， 為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細小硬的碳化物 相同 硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期 使用有刮痕凹槽等。 4. 應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工 性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工， 易于成形及防止熱處理后變形等。 24 7.2 定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或 工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對條料進行定 位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板、側(cè)壓裝置、導正銷、側(cè)刃等，用于 對工序進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。 定位零件基本上都已標準化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模 具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標準。 因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置?？刂?條料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為 條料長度有一定余量，可以靠操作工目測定。 7.3 模具材料的選用 冷沖模用鋼應(yīng)具有的力學性能： a、應(yīng)具有較高的變形抗力； b、應(yīng)具有較高的斷裂抗力； c、應(yīng)具有較高的耐磨性及抗疲勞性能； d、應(yīng)具有較高的冷熱加工工藝性。 冷沖模零件材料選用原則： a、要選擇能滿足模具工作要求的最佳綜合性能的材料； b、要針對模具失效形式選用鋼材； c、要根據(jù)制品的批量大小，以最低成本的選材原則選材； d、要根據(jù)沖模零件的作用選擇材料； e、要根據(jù)沖模精度程度選擇鋼材； 綜合各種材料進行比較及材料的用途查下列表 7.1 和表 7.2 可選擇 GrWMn 為冷沖模工作零件所用的鋼材。 25 表 7.1 冷沖模工作零件材料的選用 零件名稱 使用條件 選用材料 形狀簡單，沖裁材料厚 度 t 小于等于 3mm，中小 批量生產(chǎn)的沖裁 T8、T8A、T10、T10A 沖裁件厚度 t 小于等于 3mm，形狀復(fù)雜，或沖裁 厚度 t 大于 3mm 的中小 批量沖裁 Gr12、GrWMn、GGr15、G r12MoV 要求批量較大，使用壽 命較長的沖裁模 W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6 Mo5GrV2、YG15、YG20 凸模，凹模，凸凹模， 凸、凹模鑲塊，連續(xù)模， 側(cè)刃凸模 需要加熱沖裁模 3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr 4Mo3NiWV 選擇說明：在選擇沖裁凸模、凹模材料時，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和失效 特點，量材而用。如形狀簡單、尺寸較小、受力較小的凸、凹模，只需要熱處 理工藝適當。性能可以滿足使用，生產(chǎn)批量不大時，可選用碳素工具鋼，這樣 可以降低成本；反之，就應(yīng)該選用變形較小，耐磨性高的合金工具鋼。對于大、 中型沖裁模，其材料成本與模具總成本 10%~18%左右，故應(yīng)選用變形小、耐磨 性高的合金工具鋼較適宜。 表 7.2 冷沖模輔助材料的選用 零件名稱 選用材料 熱處理 硬度 HRC 上模座、下模座 HT20~40HT25~47、 ZG25、ZG35A3、A 5 模柄 A3、A5 凸模固定板、凸、 凹模固定板 A3、A5 側(cè)面導板 45 淬火 43~48 導柱 20 滲碳 0.8~1 58~62 26 導套 20 淬火 58~60 導正銷、定位銷 T7、T8 淬火 52~56 擋料銷、擋料板 45 淬火 45~48 墊板、定位板 45、T7A 淬火 43~48 螺母、墊圈 A3 固定螺栓、螺釘 A3、45 銷釘 45 淬火 45~48 頂桿、推桿 45 淬火 43~48 7.4 模具輔助零件的材料選用及熱處理 模具輔助零件的材料選用及熱處理，見表 7.3 表 7.3 模具輔助零件的材料選用及熱處理 零件名稱 選用材料 熱處理 硬度 HRC 上模座、下模座 HT20~40HT25~47、 ZG25、ZG35A3、A 5 模柄 A3、A5 凸模固定板、凸、 凹模固定板 A3、A5 側(cè)面導板 45 淬火 43~48 導柱 20 滲碳 0.8~1 58~62 導套 20 淬火 58~60 導正銷、定位銷 T7、T8 淬火 52~56 擋料銷、擋料板 45 淬火 45~48 墊板、定位板 45、T7A 淬火 43~48 螺母、墊圈 A3 固定螺栓、螺釘 A3、45 銷釘 45 淬火 45~48 頂桿、推桿 45 淬火 43~48 27 7.5 模具的裝配 根據(jù)復(fù)合模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并 調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表 7.4 表 7.4 蓋板復(fù)合模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸、凹模預(yù) 配 （1）裝配前仔細檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合 圖紙要求尺寸精度、形狀。 （2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否 加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板 7 的形孔中， 并擰緊牢固。 3 裝配下模 （1） 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導料板； （2） 在下模座、導料上用已加工好的凹模分別確定其螺 孔位置，并分別鉆孔，攻絲 （3） 將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、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 片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模； （2） 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔。銷孔位 置并鉆絞螺孔、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，使卸料板高出 凸模下端約 1mm； （5） 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； （6） 安裝導正銷、承料板； 28 （7） 切紙檢查，合適后打入銷釘； 5 試沖愈調(diào)整 裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。 7.6 沖裁模具的試沖 模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計 和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M行適當?shù)恼{(diào)整和修理， 直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。 沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、 使用壓力機型號、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗合格入庫。 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表 7.5 表 7.5 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法： 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛刺過大 1.刃口不鋒利或淬火硬度不夠 2．間隙過大或過小，間隙不 均勻 1．修磨刃口使其鋒利 2．重新調(diào)整間隙，使其均勻 沖件不平整 1．凸模有倒錐，沖件從孔中 通過時被壓彎 2．頂出件與頂出器接觸零件 面積大小 3．頂出件、頂出器分布不均 勻 1．修磨凹?？?，去除導錐現(xiàn) 象 2．更換頂出桿，加大與零件 的接觸面積 尺寸超差和形 狀不準確 凸模、凹模形狀及尺寸精度差 修整凸模、凹模形狀及尺寸使 其達到形狀及尺寸精度要求 凸模折斷 1．沖裁時產(chǎn)生側(cè)壓力 2．卸料板傾斜 1．在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè) 向力 2．修整卸料板或使凸模增加 導向裝置 凹模被脹裂 1．凹?？子械瑰F度形象 2．凹模孔內(nèi)卡住廢料 1．修磨凹?？?，消除倒錐現(xiàn) 象 29 2．修抵凹?？赘叨?凸、凹模刃口 相咬 1.上、下模座，固定板、凹模、 墊板等零件安裝基面不平行 2.凸、凹模錯位 3.凸模、導柱、導套與安裝基 面不垂直 4．導向精度差，導柱、導套 配合間隙過大 5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸 模位移 1．調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝 2．重新安裝凸、凹模，使之 對正 3．調(diào)整其垂直度重新安裝 4．更換導柱、導套 5．調(diào)整及更換卸料板 沖裁件剪切斷 面光亮帶寬， 甚至出現(xiàn)毛刺 沖裁間隙過小 適當放大沖裁間隙，對于沖孔 模間隙加大在凹模方向上，對 落料間隙加大在凸模方向上 剪切斷面光亮 帶寬窄不均勻， 局部有毛刺 沖裁間隙不均勻 修磨或重新調(diào)整凸模或凹模， 調(diào)整間隙保證均勻 外型與內(nèi)孔偏 移 1．在連續(xù)模中孔與外形偏心， 并且所偏的方向一致，表明側(cè) 刃的長度與布局不一致 2．連續(xù)模多件沖裁時，其它 孔形正確，只有一孔偏心，表 明該孔凸凹模相對位置有變化 3．復(fù)合模孔形不正確，表明 凸凹模相對位置有偏移 1．加大(減小)側(cè)刃長度或磨 小（加大）擋料塊尺寸 2．重新裝配凸模并調(diào)整其位 置使之正確 3．更換凸（凹）模，重新進 行裝配調(diào)整合適 送料不暢通， 有時被卡死 易發(fā)生在連續(xù)模中 1．兩導料板之間的尺寸過小 或有斜度 2．凸模與卸料板之間的間隙 太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞 1．粗修或重新調(diào)整裝配導料 板 2．減小凸模與導料板之間的 配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸 料板孔 30 3．導料板的工作面與側(cè)刃不 平行，卡住條料，形成毛刺大 3．重新調(diào)整裝配導料板，使 之平行 4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間 隙，使之達到嚴密 卸料及卸料困 難 1．卸料裝置不動作 2．卸料力不夠 3．卸料孔不暢，卡住廢料 4．凹模有錐度 5．漏料孔太小 6．推桿長度不夠 1．重新裝配卸料裝置，使之 靈活 2．增加卸料力 3．修整卸料孔 4．修整凹模 5．加大漏料孔 6. 加長打料桿 31 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計是大學生活中的最后一個項目工作，有著不同尋常的意義，此項 工作的完成也為三年大學生活畫上了一個圓滿的句號。它是三年來所學知識的 運用，是對三年來我們所學知識的檢驗，是讓人們了解我們個人技能的一項憑 證，是學校給我們的最后一次檢驗，是我們走出校園大門前的一次社會與技能 升華。 我們模具設(shè)計與制造專業(yè)開設(shè)了《機械制圖及 AUTOCAD》 、 《機械設(shè)計》以 及《計算機的應(yīng)用基礎(chǔ)》等基礎(chǔ)課， 《數(shù)控機床及編程》 、 《模具制造工藝與工裝》 《沖壓工藝與模具設(shè)計》 、 《塑料模具設(shè)計與制造》等專業(yè)課，這些課程對我順 利進行畢業(yè)設(shè)計起到了一個基石的作用。比如，畢業(yè)設(shè)計中零件圖和模具裝配 圖的繪制與《機械制圖及 AUTOCAD》的學習是分不開的，模具的改進也要《機 械設(shè)計》 《模具制造工藝與工裝》等課程的幫助，更不用說《沖壓工藝與模具設(shè) 計》這門專業(yè)課的重要作用了。 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因 此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點在于大力推廣 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用，并持 續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術(shù)。模具 CAD、CAM 技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具 CAD、 CAM 系統(tǒng)專用化程度。 我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計思想，重視對自己運用各種模具軟件的能力；合 理利用自己身邊的信息資源，拓展自己的專業(yè)知識；面對競爭十分激烈的明天 沒有技術(shù)，沒有知識我們將被社會淘汰，將沒有立足之地，因此要養(yǎng)成快速吸 收新知識的能力，要有敏捷的眼光。 我的此次設(shè)計里面還有許多不足之處，還希望您給予批評指正。 32 致謝 時間過的真快，轉(zhuǎn)眼間大學生活就要結(jié)束，這段令人難忘的時光將成為美 好的回憶。心中有些說不出的話，是不想離開，是遺憾，但更多的感激，這三 年來有那么多的同學和老師給我了極大的幫助和關(guān)懷，我在這三年中不僅學到 了技能知識，還學會了做人的道理。 經(jīng)過幾周的精心查閱書籍和精心的設(shè)計，功夫不負有心人，我的設(shè)計終于 搞完了。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我得到李秀副老師的悉心指教，和其他幾位老 師的關(guān)心和幫助，同時，還有我們組的好多同學在此一并感謝。 在設(shè)計過程中用到了很多以前上課時學的知識，尤其是老師上課教給我們 的一些分析問題、解決問題的思想在這次項目中都得到了很好的印證，使我在 這些方面能夠很快的領(lǐng)會。這些老師雖然有的沒有親自指導我的畢業(yè)設(shè)計，但 對我的畢業(yè)設(shè)計的順利進行有很大的幫助，在此一并表示感謝。 為此，再次感謝我們的指導老師在百忙之中給予我們設(shè)計的精心指導和極 大的幫助。感謝他為我們指點迷律。同時，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè) 計中給予我的幫助！ 孫珂 2006年 12月 25日 33 參考文獻 ［1］丁松聚.《冷沖模設(shè)計》北京：化學工業(yè)出版社 1994 ［2］ 羅學科.《模具識圖與制圖》北京：化學工業(yè)出版社 2003.6 ［3］ 韓洪濤.《機械制造技術(shù)》北京：化學工業(yè)出版社 2003.7 ［4］萬本善.《實用沖模結(jié)構(gòu)圖解與沖壓新工藝詳圖及常用數(shù)據(jù)速查速用手冊》 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