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門窗插銷連接件模具設(shè)計 Door latch connector mold design 專 業(yè) 材料成型及控制工程 模具 姓 名 指導(dǎo)教師姓名 申請學(xué)位級別 論文提交日期 學(xué)位授予單位 摘 要 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛 沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn) 中 沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率 減輕工人負(fù)擔(dān) 具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義 和經(jīng)濟(jì)價值 在這次設(shè)計中 首先運(yùn)用 PRO E 軟件的三維造型功能 對零件進(jìn)行三維造 型 對零件進(jìn)行工藝性分析 大大簡化計算并得到精確結(jié)果 在此基礎(chǔ)上應(yīng)用 AutoCAD 繪制零件的二維圖紙 以加深對沖裁件 拉深件和成形件結(jié)構(gòu)的工藝性的理解 設(shè)定零 件的工藝方案 比較工藝方案并確定工藝方案 計算毛坯的尺寸 計算沖裁次數(shù) 設(shè)定 各步半成品的尺寸并繪出工序簡圖 計算各個工序的工作壓力 設(shè)計并繪出模具簡圖 選取各個合適的零件 了解落料模 拉深模 整形模 切邊模和沖孔模的特點和需要注 意的問題 在模具簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計并選擇沖 壓設(shè)備 關(guān)鍵詞 級進(jìn)模 模具設(shè)計 工藝 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ABSTRACT Punching die has been widely used in industry More Self acting feed technology of punching die is also used in production punching die could increase the efficiencies of production and could alleviate the work burden so it has significant meaning in technologic progress and economic value In this design first we use the 3D software function of PRO E to create 3D model of the part During the procedure the work piece s craftwork character is analyzed and the work piece s 2D drawings are made by AutoCAD so that the work piece can be better comprehended Learn the structural craftwork character of the work piece so does the drawing and forming craftwork character Make sure the work piece s craft project compare them and make the final decision Calculate the size of the roughcast and select its shape Calculate the times of the drawings make sure the size of the semi manufactured work piece of every steps and draw the working procedure s sketch Calculate the every working pressure design and draw die s sketch select every appropriate parts Comprehend every needed dies character and the issues that is needed to be played more attention On the base of the dies sketch the dies structure is analyzed and then go on designing their structures and selecting punch equipments Keywords progressive die Craft project manufacture structure design 目 錄 第一章 概述 1 第二章 零件的工藝性分析 4 第一節(jié) 沖裁工藝性分析 4 第二節(jié) 彎曲的工藝性 5 第三章 零件的加工工藝方案 6 第一節(jié) 工藝方案的擬定 6 第二節(jié) 確定工藝方案 6 第四章 模具工藝計算 8 第一節(jié) 毛坯尺寸的計算 8 第二節(jié) 確定排樣方案 10 第三節(jié) 排樣的設(shè)計計算 10 第四節(jié) 模具壓力中心的計算 12 第五節(jié) 沖裁力 彎曲力和拉深力的計算 13 第六節(jié) 凸凹模刃口尺寸的計算 14 第七節(jié) 彈性元件的選用與計算 17 第五章 確定模具結(jié)構(gòu)形式 19 第一節(jié) 初定模具結(jié)構(gòu) 19 第六章 模具中主要零件的設(shè)計 21 第一節(jié) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 第二節(jié) 凹模設(shè)計 23 第三節(jié) 壓力機(jī)的選擇 25 第四節(jié) 定位零件的設(shè)計 28 第五節(jié) 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 29 第六節(jié) 卸料裝置的設(shè)計 29 第七節(jié) 固定與連接零件的設(shè)計 30 第七章 模具材料的選擇和加工 32 第一節(jié) 模具材料的選擇 32 第二節(jié) 模具零件的加工 32 第八章 模具的裝配和調(diào)試 36 第一節(jié) 模具裝配的概述 36 第二節(jié) 冷沖模裝配 37 第三節(jié) 模具的試沖和調(diào)試 39 結(jié)論 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 1 第一章 概述 沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法 用以生產(chǎn)各種板料零件 具有很 多獨(dú)特的優(yōu)勢 其成形件具有自重輕 剛度大 強(qiáng)度高 互換性好 成本低 生產(chǎn)過程 便于實現(xiàn)機(jī)械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點 是一種其它加工方法所不能相比和不可替代 的先進(jìn)制造技術(shù) 在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競爭力 被廣泛應(yīng)用于汽車 能源 機(jī)械 信 息 航空航天 國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中 在吸收了力學(xué) 數(shù)學(xué) 金屬材料學(xué) 機(jī)械科學(xué)以及控制 計算機(jī)技術(shù)等方面的知識后 已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論 以沖壓產(chǎn)品為龍頭 以模具為中心 結(jié)合現(xiàn)代先 進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用 在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下 沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用 進(jìn)幾十年來 沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展 它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的 廣泛應(yīng)用上 如 旋壓成形 軟模具成形 高能率成形等 更重要的是人們對沖壓技術(shù) 的認(rèn)識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍 第一節(jié) 畢業(yè)設(shè)計的目的 內(nèi)容和要求 一 畢業(yè)設(shè)計目的 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完大學(xué) 4 年本科課程之后 在畢業(yè)實習(xí)的基礎(chǔ)上 對自身進(jìn)行 工程設(shè)計的綜合訓(xùn)練 其目的是 1 總結(jié) 檢查自身在校期間所獲得全部理論和實踐知識 通過畢業(yè)設(shè)計使之鞏固 擴(kuò)大和系統(tǒng)化 2 培養(yǎng)自身理論聯(lián)系實際和獨(dú)立解決工程實際問題的能力 3 培養(yǎng)自身嚴(yán)肅認(rèn)真 實事求是的科學(xué)態(tài)度和正確 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計思想 4 提高自身的文獻(xiàn)檢索 課題調(diào)研的能力 5 提高自身設(shè)計 計算和繪圖的技能以及編寫技術(shù)文獻(xiàn)的能力 6 提高自身在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力 二 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 門窗插銷連接件模具設(shè)計 門窗插銷連接件屬于小型金屬制件 適宜采用多工位連 續(xù)模生產(chǎn) 首先分析制件的工藝性 確定工藝方案 此制件主要成型的工藝為彎曲和拉 深 分離的工藝有落料和沖孔 其中有小孔的沖裁 此外合理選擇安排工步的順序也十 分重要 應(yīng)盡量避免后一步對于前一步的影響 然后構(gòu)思模具框架 確定模具形式 選 擇模具結(jié)構(gòu) 模具可為多工位級進(jìn)模 簡單?；驈?fù)合模 若為級進(jìn)模合理選擇定距和送 料方式 設(shè)計分為以下幾個步驟 1 前期準(zhǔn)備 包括查閱資料 對零件進(jìn)行測繪 2 2 對零件進(jìn)行工藝性分析 初選設(shè)備 包括制件的精度 制件的結(jié)構(gòu)難易程度 以 及初選壓力機(jī) 3 確定模具方案 繪制草圖 綜合考慮制件批量 精度等要求 確定模具形式 導(dǎo) 向方式等 4 進(jìn)行相關(guān)計算 根據(jù)草圖來計算選用各個零部件 5 繪制正式圖 修改草圖 畫出正式圖 6 拆畫零件圖 7 完成說明書 在設(shè)計中運(yùn)用類比法 參考已有的模具設(shè)計和典型結(jié)構(gòu)并結(jié)合我在實習(xí)中所見到的模 具 設(shè)計出一套完整的符合要求的模具 三 畢業(yè)設(shè)計要求 1 結(jié)合所設(shè)計課題 認(rèn)真查閱相關(guān)中 外文科技文獻(xiàn) 2 全面分析 理解模具設(shè)計過程 提出最終優(yōu)化設(shè)計方案 具體包括 零件尺寸設(shè) 計 工藝分析 零件形狀 尺寸 12 級精度 中批量 材料 45 鋼等 工藝方案優(yōu)化 模具結(jié)構(gòu)選擇 工藝計算與校合 模具及輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計 典型或關(guān)鍵部件制造工藝 外 圍設(shè)備配置 安全使用注意事項等諸多方面 3 按照學(xué)校以及機(jī)械工程學(xué)院針對畢業(yè)設(shè)計所制定的相關(guān)規(guī)章制度 工作量嚴(yán)格要 求 認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計 4 熟練掌握計算機(jī)繪圖 說明書語言流暢 表達(dá)準(zhǔn)確 5 設(shè)計圖紙折合為 A0 號圖紙不少于三張 其中 手工繪制的 A0 號圖紙一張 6 按照學(xué)校規(guī)定的格式和內(nèi)容編寫出說明書 字?jǐn)?shù)不少于兩萬字 參考文獻(xiàn) 15 篇 以上 其中 外文文獻(xiàn)不少于 3 篇 7 翻譯與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的外文文獻(xiàn) 譯文字?jǐn)?shù)不少于五千漢字 8 完成畢業(yè)實習(xí)報告一份 字?jǐn)?shù)在兩千五百字以上 9 填寫零件制造工藝卡 3 第二節(jié) 設(shè)計任務(wù) 一 設(shè)計題目 插銷連接件沖壓模具設(shè)計 二 材料 45 三 厚度 1mm 四 技術(shù)要求 1 制造精度等級為 IT12 表面光滑無毛刺 2 要求大批量生產(chǎn) 五 工件圖 圖 1 1 制件圖 4 第二章 零件的工藝性分析 第一節(jié) 沖裁工藝性分析 一 零件沖裁工藝性 由零件圖 對沖壓件的形狀 尺寸 精度要求 材料性能進(jìn)行分析 工藝分析就是對 產(chǎn)品的的沖壓工藝方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性論證 確定沖壓工藝性的好壞 凡沖 壓工藝性不好的 可會產(chǎn)品設(shè)計人員 在保證產(chǎn)品使用要求的前提下 對沖壓件的形狀 尺寸 精度要求及原材料做必要的修改 二 沖裁的工藝性分析 一 制件材料性能 本零件采用 1mm 的 45 料帶沖壓而成 工件由圖 1 1 可以看出 該零件外形尺寸不大 但外形復(fù)雜 掛鉤處外形小且精度要求較高 屬于中小型沖壓件 零件沖裁成形的難點 在于沖壓出精度要求較高的掛鉤 一次沖裁很難完成 因此工序的合理分布和沖模結(jié)構(gòu)設(shè) 計 將成為零件能否順利成形的關(guān)鍵 由于該零件有 3 個孔 而且有直線組成的不規(guī)則輪 廓外形 表 2 1 制件材料的力學(xué)性能 1 材料名稱 牌號 抗剪強(qiáng)度 MPa 抗拉強(qiáng)度 ab 伸長率 10 屈服點 MPas 普通碳素鋼 45 400 600 16 400 二 精度等級 1 尺寸精度 沖裁件能達(dá)到的尺寸精度一般為 IT10 IT12 級 采用較高精度的復(fù) 合?？蛇_(dá)到 IT8 IT9 級 如無特殊要求 落料件的尺寸精度要比沖孔低一級 由零件圖可知 工件的結(jié)構(gòu)特點為 尺寸小 精度要求較高 板料薄 中批量生產(chǎn) 故對于該制件 精度為 IT12 2 沖裁件的表面粗糙度 沖裁件的表面粗糙度主要取決于切斷面的光亮帶 沖壓 工藝與模具設(shè)計 P35 表 2 3 由于該制件 t 1mm 因此 Ra 3 2 三 形狀 1 形狀和尺寸 1 制件的形狀不規(guī)則 排樣時廢料少 工件展開配料對稱 2 制件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處無尖銳的傾角 各直線或曲線的連接處均滿足圓角 R 0 25t 0 1mm 3 制件沒有過長的旋臂和過窄的凹槽 4 制件需沖出較小的孔 根據(jù)表 2 2 查得沖孔最小尺寸 制件最小孔為 3mm 故 沖孔尺寸滿足沖裁要求 5 第二節(jié) 彎曲的工藝性 彎曲件的工藝性是指彎曲工件的形狀 尺寸 精度要求 材料選用以及技術(shù)要求等 是否符合彎曲加工的工藝要求 良好的工藝性不僅能夠簡化模具設(shè)計 簡化彎曲工藝過 程和提高生產(chǎn)率 避免各種彎曲缺陷使之易于成形 提高材料利用率和降低成本 彎曲的工藝性分析 由圖可知工件的彎曲特點 彎曲部分比較多 而且精度要求一般 選取材料 235Q 其塑性和韌性高 有良好的沖壓 彎曲性能 一 彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑 彎曲件變形區(qū)的變形程度受最小彎曲系數(shù) K 的限制 彎曲系數(shù) K r t r 彎曲半徑 t 材料的厚度 彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑 r minx 否則會在外表面產(chǎn)生彎曲裂紋 但也不宜過大 因為過大時 受回彈的影響 彎曲角度 與圓角半徑的精度都不易保證 查得最小彎曲半徑見表 2 3 表 2 3 最小彎曲半徑 r minx t 退火狀態(tài) 冷作 硬化狀態(tài) 彎曲線的位置材料 垂直纖維 平行纖維 垂直纖維 平行纖維 45 0 1t 0 5t 0 5t 1 0t 注 t 為材料厚度 單位為 mm 由表 2 3 可知 Q235 鋼最小彎曲半徑為 r 1t 1mm 小于工件所需的最小彎曲半徑 1mm 故滿足要求 二 彎曲件直邊高度 彎曲件的直邊高度 為便于成形 彎曲件的直邊高度 H 必須大于 2 倍的材料厚度 即 H 2t 0 8mm 全部滿足要求 三 其他彎曲工藝 1 制件的彎曲線不在零件寬度的突變處 滿足沖裁要求 2 由于制件上沒有適合孔作為起定位作用的工藝孔 因此在設(shè)計排樣時需要設(shè)計工 藝孔來作導(dǎo)正銷孔 綜上所述 根據(jù)工件的特點 經(jīng)分析適合采用沖壓模具加工 在確定工藝方案和設(shè) 計模具的時候應(yīng)注意滿足以下條件 1 工藝方案和模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證制件要求的尺寸和位置精度 2 模具的制造精度和導(dǎo)向精度應(yīng)適應(yīng)沖裁件厚度薄 模具間隙小的特點 3 制件有較大彎曲的部分 出件困難 應(yīng)設(shè)計合理方案 6 第三章 零件的加工工藝方案 第一節(jié) 工藝方案的擬定 沖裁工序可分為單工序沖裁 復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁 1 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模 如落料模 沖孔模 拉深模 等結(jié)構(gòu)較為簡單 生產(chǎn)效率不高 一般適用于小批量生產(chǎn) 2 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較先進(jìn)的模 在一副沖模中一次定 位可以同時完成幾個工序 復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊 一套模具能完成若干工序 大大減少了模 具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量 減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時間 勞動生產(chǎn)效率高 3 連續(xù)模是把完成一個沖件的幾個工序 排列成一定的順序 組成連續(xù)模 在沖裁 過程中 條料在模具中依次在不同的工序位置上 分別完成沖件所要求的工序 除最初 幾次沖程外 以后每次沖程都可以完成一個 或幾個 沖裁件 在一副模具中 可以完成 包括沖裁 彎曲 拉深和成形等多道沖壓工序 減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位 過程 顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率 由于在級進(jìn)模中工序可以分散在不同的工 位上 故不存在復(fù)合模的 最小壁厚 問題 設(shè)計時還可根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需 要留出空工位 從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間 多工位級進(jìn)模通常具有高精度的內(nèi) 外導(dǎo)向 除模架導(dǎo)向精度要求高外 還必須對細(xì)小凸模實施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù) 和準(zhǔn)確的定距 系統(tǒng) 以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命 多工位級進(jìn)模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓 件 模具采用了自動送料 自動出件 安全檢測等自動化裝置 操作安全 具有較高的 生產(chǎn)效率 目前 世界上最先進(jìn)的多工位級進(jìn)模工位數(shù)多達(dá) 50 多個 沖壓速度達(dá) 1000 次 分以上 多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜 鑲塊較多 模具制造精度要求很高 給模具的制 造 調(diào)試及維修帶來一定的難度 同時要求模具零件具有互換性 在模具零件磨損或損 壞后要求更換迅速 方便 可靠 所以模具工作零件選材必須好 常采用高強(qiáng)度的高合 金工具鋼 高速鋼或硬質(zhì)合金等材料 必須應(yīng)用慢走絲線切割加工 成型磨削 坐標(biāo)鏜 坐標(biāo)磨等先進(jìn)加工方法制造模具 多工位級進(jìn)模主要用于沖制厚度較薄 一般不超過 2mm 產(chǎn)量大 形狀復(fù)雜 精度要求較高的中 小型零件 從零件圖可看出 該零件包括沖孔 多次沖裁外形和落料等基本工序 可以采用以下 三種工藝方案 1 先落料 再沖孔 再沖外形采用三副單工序模生產(chǎn) 2 落料 沖外形復(fù)合沖壓 再沖孔采用一復(fù)合模一單工序生產(chǎn) 3 沖孔 沖外形和落料連續(xù)沖壓 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 第二節(jié) 確定工藝方案 一 沖壓工藝方案的確定 7 對以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較 方案一 模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要三道工序 三套模具才能完成零件的加工 生產(chǎn)效率 較低 難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求 由于零件結(jié)構(gòu)簡單 為提高生產(chǎn)效率 主要應(yīng) 采用復(fù)合沖裁模或級進(jìn)沖裁模方式 方案二 復(fù)合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求 仍然需要一副復(fù)合模和一副 單工序模 成本較高 同時需要考慮提高勞動效率和節(jié)約人力成本 該工件并不適合用 復(fù)合模加工 方案三 級進(jìn)模本身能滿足大批量生產(chǎn) 而且生產(chǎn)效率最高 也能夠自動進(jìn)料 節(jié)約 人力 由于工件精度為 IT12 級 符合級進(jìn)模加工工件的精度要求 綜上所述 最后確定用級進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn) 根據(jù)上述原則 對上面的各道基本工序做不同的組合 排出順序 得出具體的工 藝方案 工件由十道工序沖壓成形 由于要實現(xiàn)自動進(jìn)料 要先在第一工序安排沖定位孔 工序一 沖定位孔 側(cè)刃 用于自動進(jìn)料定位 工序二 沖兩個 O 形孔 工序三 沖上方異形部分 工序四 第一次彎曲 工序五 空工位 工序六 頭部 90 彎曲和沖邊 工序七 勾形部位成型 工序八 第三次側(cè)面彎曲成型 工序九 空工位 工序十 切斷載體落料 8 第四章 模具工藝計算 第一節(jié) 排樣方式選擇 一 排樣原則 在一幅級進(jìn)模里 因沖的制件不同 各工位就有不同的沖壓工序 每個工位的沖壓性 質(zhì)都須遵循一定的規(guī)則 如果違背就沖不出合格的制件 所以必須設(shè)計好 排樣是模具 結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù) 排樣圖的好壞 直接關(guān)系到模具的設(shè)計 級進(jìn)彎曲是指彎曲件采用級進(jìn)模在多個工位上分步彎曲成形的一種沖壓方 法 由于 在沖壓過程中 毛坯始終在長長的條料上進(jìn)行 所以級進(jìn)彎曲除了遵守多道單工序模彎 曲變形規(guī)律之外 其萬曲工序往往比單工序模要增多一些 使級進(jìn)模結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜 級進(jìn)彎曲模一般由沖裁工序和彎曲工序組成 沖裁工序在開始的幾個工位二合最后 彎曲工序后面工位 沖裁工序在級進(jìn)沖壓過程中 擔(dān)當(dāng)切除彎曲件展開外形之外的多余 部分料 加工出必要載體和供定距用導(dǎo)正銷孔 彎曲后沖孔和分離制件等 在繪制排樣圖的過程中 應(yīng)注意提高沖壓原材料的利用率 但提高原材料的利用率 不能以大幅提高沖裁模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度為代價 無論時采用有廢料或少 無廢料的排樣 根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法 排樣 方法又有直排 斜排 對排 可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選用 搭邊 排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝余料稱為搭邊 A 搭邊的作用 1 起起補(bǔ)償條料的剪裁誤差 送料步距誤差 以及補(bǔ)償由于條料與導(dǎo)料板之間有間 隙所造成的松遼歪斜誤差的作用 2 使凸 凹模刃口雙邊受力 由于搭邊的存在 使凸 凹模刃口沿整個封閉輪廓線 沖裁 受力平衡 合理間隙不易破壞 模具壽命與工作斷面質(zhì)量都能提高 3 對于利用搭邊拉條料的自動送料模具 搭邊使條料有一定的剛度 以保證條料的 連續(xù)送進(jìn) B 搭邊的數(shù)值 搭邊過大 浪費(fèi)材料 搭邊過小 起不到上述應(yīng)有的作用 過小的搭邊還可能被拉入 凸模和凹模的間隙 使模具容易磨損 甚至損壞模具刃口 搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁件質(zhì)量 保證模具較長壽命 保證自動送料時步被拉彎 拉斷條件下允許的最小值 搭邊值通常由經(jīng)驗確定 表 2 1 所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一 表 2 1 搭邊 a 和 a1 數(shù)值 材料厚度 圓件及 r 2t 的工件 矩形工件邊長 L 50mm 矩形工件邊長 L 50mm 9 或 r 2t 的工件 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 0 25 0 25 0 5 0 5 0 8 0 8 1 2 1 2 1 6 1 6 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0 3 0 3 5 3 5 4 0 4 0 5 0 5 0 12 1 8 1 2 1 0 0 8 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 3 0 0 6t 2 0 1 5 1 2 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 2 8 3 5 0 7t 2 2 1 8 1 5 1 2 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 5 3 5 0 7t 2 5 2 0 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 2 8 2 2 1 8 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 3 0 2 5 2 0 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 2 3 5 4 5 0 9t 搭邊值是廢料 所以應(yīng)盡量取小 但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模 增加刃口磨損表 2 1 給出了鋼 WC0 05 0 25 的搭邊值 對于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù) 鋼 WC0 3 0 45 0 9 鋼 WC0 5 0 65 0 8 搭邊值由查表得 最小工件間搭邊 a 0 8mm 側(cè)面搭邊 1 0mm1a 為保證工件質(zhì)量 這里取搭邊值 工件間搭邊 a 2 7mm 側(cè)面搭邊 4mm1 計算步距 條料寬度和材料利用率 選定排樣方法和確定搭邊值之后 就要計算送料步距和條料寬度 這樣才能畫出排樣 圖 第二節(jié) 確定排樣方案 比較分析各方案的優(yōu)缺點 方案一 圖 4 1 排樣圖 方案二 10 圖 4 2 排樣圖 方案三 圖 4 3 排樣圖 采用第一種方案 從排樣圖中可以看出 這種排樣 沖壓時工序比較簡單明了 有 利于模具的安裝與拆卸 能夠很好的利用搭邊值來設(shè)計沖裁時所需要用作導(dǎo)正的工藝孔 材料的利用率較高 采用第二種方案 是豎排 材料利用率較低 由于制件為彎曲件 在連續(xù)沖裁中連 接帶不好設(shè)計 有些工步會與要彎曲的外形部分發(fā)生干涉 所以不予采用 采用第三種方案 根據(jù)排樣圖它是一種對排 則凸 凹模制造和安裝時都有一定的 角度 給模具加工和裝配帶來了一定的困難 不予采用 相對而言 方案一和方案二在 11 模具制造 整修時比較簡單 綜上所述 經(jīng)過三種排樣方案的分析與比較 采用第一種排樣方案是比較合理的 根據(jù)上面所述 得出下面的排樣圖 圖 4 4 排樣圖 第三節(jié) 排樣的設(shè)計計算 一 送料步距 A 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距 簡稱步距或進(jìn)距 每個步距可以沖出 一個零件 也可以沖出幾個零件 送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點 之間的距離 二 條料寬度 B 條料式由板料剪裁下料而得 為保證送料順利 剪裁時得公差帶分布規(guī)定上偏差為零 下偏差為負(fù)值 條料在模具上送進(jìn)時一般都有導(dǎo)向 當(dāng)是使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而無測壓裝置 時 在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差 條料寬度 B 得計算應(yīng)保證在這二種誤差得影響下 仍能保證在沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定得搭邊值 當(dāng)用手將條料緊貼搭邊導(dǎo)料板時 條料寬度按下式計算 零件展開后彎曲尺寸件長 1234Lllc 為標(biāo)注在外側(cè)的彎曲件尺寸1l23l4 C 為彎曲時纖維伸長的修正系數(shù)在此取 c 1 5 126BLa 長 17Ba 寬 式中 L 沖裁件與送料方向垂直得最大尺寸 沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊1 板料剪裁時得下偏差 12 考慮到料帶兩邊需沖定位孔 應(yīng)選取寬度為 56mm 料帶 三 材料的利用率 0156 39 ABS 式中 材料的利用率 A 一個步距內(nèi)的工件的實際面積 S 送料步距 B 條料寬度 經(jīng)由 PEO E 對材料 排樣分析可得如圖結(jié)果 圖 4 5 材料利用率分析 第四節(jié) 模具壓力中心的計算 沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心 為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作 中小 型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相垂合 計算壓力中心時 畫出圖 在圖 3 33 中 將 XOY 坐標(biāo)建立在圖的對稱中心線上 根據(jù)圖分析 因為工件圖形對稱 故落料時 F1 的 壓力中心在 O1 點上 沖孔時 F2 的壓力中心在 O2 上 求合力壓力中心按式 nlllx 210 nlly 210 經(jīng)過 PRO E 條料壓力中心分析計算可得如圖 4 3 結(jié)果 13 圖 4 3 壓力中心 第五節(jié) 沖裁力 彎曲力和拉深力的計算 沖裁力 4 bFLt 1 為材料的抗拉強(qiáng)度 45 材料的 取 500MPb b t 為材料厚度 t 1mm L 為沖裁周長 第一工位中沖 4 個 1 52 定位孔及側(cè)刃廢料 L 71 4mm F 35 7KN 第二工位中 L 37 12mm F 18 56KN 第三工位中 L 90mm F 45KN 第十工位中 L 60mm F 30KN 129 6FKN 沖 用模具彎曲時 若在彎曲的最后階段不對工件圓角及直邊進(jìn)行矯正 則為自由彎曲 從制件的工藝性分析可知 這里的彎曲全為自由彎曲 其自由彎曲的計算公式如下 V 形彎曲 F 0 6kbt 2 b r t 4 2 U 形彎曲 F 0 7kbt 2 b r t 4 3 式中 F 自由彎曲力 單位是 N b 彎曲件的寬度 單位是 mm r 彎曲半徑 等于凸模圓角半徑 單位 mm k 系數(shù) 一般取 1 3 b 材料抗拉強(qiáng)度 單位是 MPa b 500MPa 14 t 材料的厚度 單位為 mm 第 4 6 7 道彎曲工序 由已知 b 20mm t 1mm b 500MPa 得 F1 0 6kbt 2 b r t 2 6KN F2 0 6kbt 2 b r t 1 3KN F3 0 6kbt 2 b r t 1KN 總的彎曲力 F F1 F2 F3 5 2KN 四 總力的計算 F F 沖 F 卸 F 彎 142 4KN 第六節(jié) 凸凹模刃口尺寸的計算 一 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度 模具的合理間隙也要靠模具 刃口尺寸及制造精度來保證 正確確定模具刃口尺寸及制造公差 是設(shè)計沖裁模主要任 務(wù)之一 從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn) 1 由于凸 凹模之間存在間隙 使落下的料和沖出的孔都帶有錐度 且落料件的大 端尺寸等于凹模尺寸 沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸 2 在尺量與使用中 落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn) 沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn) 3 沖裁時 凸 凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦 凸模越磨愈小 凹模越磨愈大 結(jié)果使間隙越來越大 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則 1 落料件尺寸由凹模尺寸決定 沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定 故設(shè)計落料模時 以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 設(shè)計沖孔模時 以凸模尺寸為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 2 考慮到?jīng)_裁中凸 凹模的磨損 設(shè)計落料凹模時 凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范 圍的較小尺寸 設(shè)計沖孔模時 凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸 這 樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下 也能沖出合格的制件 凸凹模間隙則取最小合理 間隙值 3 確定沖模刃口制造公差時 應(yīng)考慮制件的公差要求 如果對刃口精度要求過高 即制造公差過小 會使模具制造困能 增加成本 延長生產(chǎn)周期 如果對刃口要求過 低 即制造公差過大 則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格 會使模具的壽命降低 若工件 15 沒有標(biāo)注公差 則對于非圓形工件安國家 配合尺寸的公差數(shù)值 IT14 級處理 沖模則 可按 IT11 級制造 對于圓形工件可按 IT17 IT9 級制造模具 沖壓件的尺寸公差應(yīng)按 如體 原則標(biāo)注單項公差 落料件上偏差為零 下偏差為負(fù) 沖孔件上偏差為正 下 偏差為零 二 刃口尺寸的計算 凸 凹模加工方法一般分為兩種 凸 凹模分開加工法和凸 凹模配合加工法 當(dāng)凸 凹模分開加工時 模具具有互換性 便于模具成批制造 但是制模精度要求高 制造困 難 相應(yīng)地會增加加工成本 凸 凹模配合加工適合于較復(fù)雜的 非圓形的模具 制造 簡便 成本低廉 采用配做法制模時 配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行 按配做法制 模的加工順序 落料時先加工凹模 配做凸模 沖孔時先加工凸模 配做凹模 在工件 尺寸精度較低 特別是板料較薄時 基準(zhǔn)件的公差值較大 而配做件允許的公差值要小 得多 這說明基準(zhǔn)件加工較容易 而配做件加工較難 由于現(xiàn)在凹模基本上都采用線切 割方法加工 精度可達(dá) 0 01 0 02mm 而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法 在留 出不小于 0 02mm 研磨量的情況下 凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來 因 此 對于常用的沖裁模 選擇凹模為配做件 加工比較方便 5 選擇凹模為配做件 對于沖孔 按前述方法計算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模 工作圖上進(jìn)行標(biāo)注 而對于落料 則需要將計算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后 再進(jìn)行標(biāo)注 由先制凹模改為先制凸模 查 沖壓工藝及模具設(shè)計 中表 2 6 知 0 17mm 0 20mm minzmaxZ 凹模按照沖孔凸模 落料凸模的實際尺寸進(jìn)行配做 雙邊最小間隙為 0 17mm 最大 間隙不得超過 0 20mm 取中間值 Z 0 18mm 表 3 1 系數(shù) x 非圓形 圓形 1 0 75 0 5 0 75 0 5料厚 t mm 工件公差 mm 1 1 2 2 4 4 0 16 0 20 0 24 0 30 0 17 0 35 0 21 0 41 0 25 0 49 0 31 0 59 0 36 0 42 0 50 0 60 0 16 0 20 0 24 0 30 0 16 0 20 0 24 0 30 16 為保證沖出合格沖件 沖裁件精度 IT10 以上 X 取 1 沖裁件精度 IT11 IT13 X 取 0 75 沖裁件精度 IT14 X 取 0 5 由于本產(chǎn)品采用 IT12 級精度 所以非圓形時 X 取 1 圓形時取 0 75 表 3 2 公差等級表 側(cè)刃 截面基本尺寸長 24 寬 7 7 查公差等級表 可知 0 214 0 157 0 214 000 6 6d24 7512ppx 1min00 4dZ 0 157 0 85pp 044in0d785179d 17 圖 4 4 側(cè)刃 O 形孔 基本尺寸為 4 查公差等級表 可知 0 124 0 124 00 d4 75129ppx 404min009dZ 圖 4 5 O 形孔 0 126 000 4 4d6 751269ppx min009dZ 0 21 0 6 62 pp 011in0d62d 中間異形孔 要求尺寸為 184 05 04 0 1840 0 5 57ppx 0min0d 216dZ 0 12 0 40 449pp 18 0 40 4min0d4 912dpZ 圖 4 6 中間異形孔 長條矩形孔 要求尺寸為 0 215 0 1238 0 215 0 0 7 7d 56ppx 0min0 68dZ 0 1238 0 40 4381239pp in0d 9d 圖 4 6 長條矩形孔 0 215 000 7 7d25 1256ppx min0068dZ 0 183 0 5 513 34pp 19 0 50 5min0d13 42136dpZ 精修 基本尺寸有 R0 6 R0 8 R0 5 R1 30 查公差等級表 可知 0 146 0 148 1405 0 14 00 2 2d67561ppx min00 839 dZ 0 148 0 2 214pp 0in0d d 0 145 0 20 25751ppx min0 1 839 ddZ 0 143 00 2 234pp in00 1 dd 第七節(jié) 彈性元件的選用與計算 卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式 對于板料較薄且平直度要求較 高的沖裁件 宜采用彈性卸料裝置 彈性卸料裝置中的彈性元件 通常是彈簧和橡膠 初選彈性元件為彈簧 設(shè)計及校核如下 一 卸料彈簧的選用 一 初定彈簧個數(shù) n 6 二 根據(jù)總卸料力 和初選的彈簧個數(shù) n 6 計算出每個彈簧應(yīng)有的預(yù)壓力 單個彈XF yF 簧的預(yù)壓力 Fx 6 1062 3N 4 4 y 三 根據(jù)預(yù)壓力 預(yù)選彈簧規(guī)格 選擇時應(yīng)使彈簧的極限工作壓力 yj2 51 四 計算彈簧在預(yù)壓力 作用下的預(yù)壓縮量yFyh 4 5 hj 式中 彈簧極限壓縮量 mm j 彈簧極限工作負(fù)荷 N j 彈簧預(yù)壓力 N yF 五 校核彈簧最大允許壓縮量是否大于實際工作總壓縮量 即 4 6 hjyXmh h 總壓縮量 mm 卸料板的工作行程 mm 一般可取 t 1 t 為板料厚度X 20 凸模或凸凹模的刃磨量 一般可取 4 10mmmh mh 選用如圖 4 22 所示的彈性卸料裝置 沖裁板厚為 0 4mm 材料為 45 沖裁卸料力 為 8498 5N 單個彈簧的預(yù)壓力 1062 3NXFyF 按 2 估算彈簧的極限工作負(fù)荷 y j 2 2124 6NjFy 31062 根據(jù) 6 表 16 5 查得 所選取彈簧參數(shù)如下 彈簧中徑 D 22mm 鋼絲直徑 d 4mm D d 26mm 有效圈數(shù) n 6 圈 彈自由高度 H0 50mm 節(jié)距2D t 6 25mm 2120N 且已知 1 4mm 8mmj m3hj Xhmh 計算彈簧預(yù)壓縮量 y 1062 3 33 2120 16 54mmyF j 校核彈簧最大允許壓縮量是否大于實際工作總壓縮量 即 16 54 1 4 8 25 94mm 33mm hyXmhjh 因此 所選彈簧是合適的 二 頂件彈簧的計算 查得 45 的密度為 則制件的重量近似得3 9 7cg m 0 1 85 5 8 7 9 3076 813 g 3 076 kg G mg 3 9 8 29 4N 該頂料裝置對條料的彈頂力大于條料和浮生銷的重力即可 故所選頂件彈簧均符合要 求 21 第五章 確定模具結(jié)構(gòu)形式 第一節(jié) 初定模具結(jié)構(gòu) 普通壓力機(jī)上的送料機(jī)構(gòu)根據(jù)送料動力的不同可分為機(jī)械 液壓 氣動三大類 在 沖壓加工中以機(jī)械與氣動二類應(yīng)用較多 氣動送料機(jī)構(gòu)具有靈巧輕便 通用性強(qiáng) 其送 料長度和材料厚度可調(diào)整 機(jī)構(gòu)反應(yīng)迅速的優(yōu)點 但是 由于氣動送料機(jī)構(gòu)是采用壓差 式氣動原理工作 故機(jī)構(gòu)工作噪聲較大 影響沖壓工作環(huán)境 主要用于沖壓的前期送料 和小批量 多品種的生產(chǎn) 機(jī)械送料機(jī)構(gòu)盡管調(diào)整相對困難且機(jī)構(gòu)較大 但具有送料準(zhǔn) 確可靠 機(jī)構(gòu)沖擊與振動少 噪聲低 穩(wěn)定性好等優(yōu)點 仍是目前沖壓加工中最常用的 自動送料方式 目前沖壓生產(chǎn)線的配置中應(yīng)用較為廣泛的是開式單點壓力機(jī)加裝輥輪送料機(jī) 或氣 動送料機(jī) 這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓 操作性良好 另一種開式雙 點壓力機(jī)加裝多工位送料裝置 搭配開卷裝置 校平裝置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓 的生產(chǎn)線 由于占地面積和工序間的搬運(yùn)都明顯減少 在生產(chǎn)中應(yīng)用呈現(xiàn)逐漸增多的趨 勢 而電機(jī)廠應(yīng)用最多的專門沖制電機(jī)硅鋼片的生產(chǎn)線則是由高速壓力機(jī)加裝凸輪分割 型送料機(jī) 配裝開卷機(jī) 校平裝置等組成 由此可見 送料機(jī)構(gòu)的性能高低直接影響著 生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用 因此 針對沖壓制件的工藝要求 生產(chǎn)的實際情況等的不同來選擇 不同的送料機(jī)構(gòu)是十分必要的 多工位送料系統(tǒng)是一個類似移動臂的裝置 主要作用是把沖壓件從一個工位移到另 一個工位 一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在同一臺壓力機(jī)內(nèi)完成 多工位送料 移動桿沿著模區(qū)移動 它們是主要結(jié)構(gòu)件 移動沖壓件的端拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上 在汽車車身沖壓廠 根據(jù)送料的傳動方式 多工位送料系統(tǒng)主要有 機(jī)械送料 電子送 料和組合式送料 機(jī)械式送料是通過與壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的直接聯(lián)接完成沖壓件從一個工位移動到另一 個工位 壓力機(jī)橫梁上的動力輸出裝置把能量從壓力機(jī)的頂部輸送到地面 由隨動器驅(qū) 動的大型機(jī)械凸輪安裝在送料機(jī)構(gòu)上 旋轉(zhuǎn)凸輪帶動機(jī)械送料動作 其主要缺點 機(jī)構(gòu) 磨損及能量積累易影響送料精度 速度和產(chǎn)量 機(jī)械傳送設(shè)計規(guī)格參數(shù)一旦確定 不能 更改 隨著加工零件尺寸增大 傳送機(jī)構(gòu)也將增大 機(jī)構(gòu)零件的預(yù)期壽命就會縮短 電子伺服送料是用單獨(dú)伺服電動機(jī)驅(qū)動 借助齒輪箱和傳動軸 伺服電機(jī)與送料系統(tǒng) 相聯(lián)并在計算機(jī)的控制下工作 與壓力機(jī)的動作協(xié)調(diào)是由壓力機(jī)和控制器之間所交換的 電子信號完成的 其運(yùn)動軌跡由計算機(jī)程序完成 柔性較好 根據(jù)工件的需要可以提供 任意的送料距離 夾緊行程 閉合行程和抬起行程 與機(jī)械送料相比較具有無需使用壓 力機(jī)的動力輸出裝置 各軸 包括行程長度和時間曲線 可以實現(xiàn)行程軌跡編程 在無 需調(diào)整滑塊的情況下 可以對送料裝置進(jìn)行微動調(diào)整 加減速度快 機(jī)械部件數(shù)目少 22 故障率降低等優(yōu)點 組合式送料裝置的某些動作由機(jī)械系統(tǒng)完成 而另一些動作則由電子系統(tǒng)完成 結(jié)構(gòu) 隨廠家的不同而異 這種送料方式在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應(yīng)用有限 根據(jù)工件的傳送方式又有 三座標(biāo)式和真空吸盤式 即橫桿式 Crossbar 近年來 由于在多工位壓力機(jī)上 一次多件 沖壓工藝的發(fā)展以及人們個性化需求的突出 真空 吸盤式傳送裝置得到越來越多的應(yīng)用 因該級進(jìn)模選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直 于送料方向的凹模寬度 B 小于送料方向的凹模長度 L 故采用橫向送料方式 即由右向左 或由左向右 送料 帶料的送進(jìn)選擇依靠壓力機(jī)上的自動進(jìn)料裝置送進(jìn) 一 主要模板的設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)的級進(jìn)模模板包括 卸料板 固定板 凹模板 墊板 上模板 下模板 其中卸 料板 固定板 凹模板是關(guān)鍵的三塊模板 也是級進(jìn)模比不可少的 該模具中固定板起 著固定凸模的作用 卸料板主要起卸料 壓料同時還具有一定的導(dǎo)向作用 凹模板前面 已經(jīng)提到 既充當(dāng)凹模刃口 又可以在其上鑲拼凹模鑲塊 另外 在進(jìn)行級進(jìn)模設(shè)計時 有一項很重要 就是設(shè)計讓位 一般彎曲或成形等工位 的所有后續(xù)工位都需要讓位 而且要充分讓位 不但需要考慮靜態(tài)讓位 還要考慮動態(tài) 讓位 本設(shè)計中在凹模板上鑲拼凹模鑲塊 工件成形后由凹模下端墊塊中的斜面滑出 保證了漏料的順暢 模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座 本模具采用四導(dǎo)柱 導(dǎo)套來保證模具上 下模的精確導(dǎo)向 滑動導(dǎo)柱 導(dǎo)套都是圓柱 形的 其加工方便 可采用車床加工 裝配容易 導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時 閉合狀態(tài) 導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離 15mm 而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為 5mm 導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用 R7 h5 的過盈配合 導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采 用 R7 h5 的過盈配合 導(dǎo)套的長度 需要保證沖壓時導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套 10mm 以上 導(dǎo) 柱與導(dǎo)套之間采用 H7 h6 的間隙配合 模座的的尺寸 L mm B mm 為 315mm 315mm 模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的 1 5 2 倍 上模座的厚度為 40 上墊板厚度取 15 固定板厚度取 20 下模座的厚度為 50mm 該級進(jìn)模各模板的外形尺寸設(shè)計如下 上模板 304LH 上墊板 265 凸模固定板 20 卸料板 凹模板 3L 下墊板 2605H 下模板 34 故 模具閉合高度 11 04 17m總 自 由 權(quán)衡各孔位置 先設(shè)計各模板如下所示 23 第六章 模具中主要零件的設(shè)計 第一節(jié) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 一 凸模設(shè)計原則 一 保證凸模 凹模有足夠的強(qiáng)度 剛度和硬度 二 凸模和凹模的結(jié)構(gòu)簡單可靠 制造方便 三 廢料的排除應(yīng)該方便 可靠 二 凸模固定方式 一 對形狀規(guī)則凸模均采用階梯式 臺肩固定的結(jié)構(gòu) 凸模與固定板多采用 H7 m6 配 合 二 異形凸模采用直通式 臺肩固式的結(jié)構(gòu) 三 對于一些大中型凸模 其自身的安裝基面較大 可采用螺釘將凸模直接固定在凸 模固定板上 這種固定方法 安裝與拆卸簡便 穩(wěn)定性好 三 凸模長度的計算 使用彈性卸料裝置 如圖所示 導(dǎo)料板的厚度對凸模長度沒有影響 凸模長度應(yīng)按 下式進(jìn)行計算 圖6 1 凸模長度示意圖 L h1 h2 t A 式中 h1 凸模固定板厚度 mm h2 彈性卸料板厚度 mm t 板料的厚度 mm 24 A 自由尺寸 mm 同樣包括3部分 閉合狀態(tài)時固定板和卸料板之間的距 離 凸模的修磨量 凸模進(jìn)入凹模的距離0 5 1mm A 相對要長一些 要考慮彈性元件 的壓縮量 所以 L 25 25 0 8 29 2 1 81mm 四 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模尺寸以第四章計算尺寸為準(zhǔn) 長度方向上 因側(cè)刃與沖定位孔凸模要求不高 其 他沖裁凸模應(yīng)保持長度一致 長度 L 固定板厚度 自由高度 卸料板厚度 入體深度 取 64mm 圖 6 2 第一工位側(cè)刃 沖孔凸模主要作用沖切廢料 材料為 Cr12MoV 淬火硬度為 58 64HRC 25 圖 6 3 第六工位第一次彎曲凸模 沖孔凸模主要作用沖切廢料 材料為 Cr12MoV 淬火硬度為 58 64HRC 五 凸模的材料和技術(shù)要求 凸模材料常用的有 T10A 9Mn2V Cr12 Cr6WV 等冷作模具鋼 熱處理要求達(dá) 到58 62 HRC 尾部回火至 40 50 HRC 技術(shù)要求按 GB 2870 1981 冷沖模零件的技 術(shù)條件 執(zhí)行 一般凸模的通用技術(shù)條件如下 凸模尾部端面與凸模固定板裝配后一體 磨平 保持刃口鋒利 不得倒鈍 刃口部位的粗糙度值Ra 為0 8 0 4 m 小直徑凸模的 刃口端面不允許打中心孔 第二節(jié) 凹模設(shè)計 一 凹模設(shè)計原則 凹模的設(shè)計應(yīng)保證使模具結(jié)構(gòu)簡單 強(qiáng)度好 精度高 一 凹模結(jié)構(gòu)形式 凹模的結(jié)構(gòu)形式比較多 這里凹模選擇整體式 鑲拼式結(jié)構(gòu) 部分凸模選用鑲嵌式結(jié) 構(gòu)是因為該工位為最后切斷工位 凹模邊界較窄 需要強(qiáng)度 硬度較高的材料 在多工 位級進(jìn)模中 小型 中型工件適合采用整體式凹模 這樣安裝 調(diào)試方便 易于快速生 產(chǎn) 但在凹模材料的選擇上 材料的熱處理上尤為注意 因為局部凹模的損壞 會導(dǎo)致 整個凹模板報廢 二 凹模刃口形式確定 如圖 3 1 所示的三種刃口均為直筒式 其刃口加工方便 強(qiáng)度高 且刃口尺寸不會 因修磨而過大變化 適用于沖裁形狀復(fù)雜或精度要求高的制件 其缺點是沖落部分的制 26 件或廢料積存在刃口部位 增大了推件力和凹模的脹裂力 會加快刃口磨損 刃口高度 一般按板料厚度選取 t 0 5mm h 3 4mm 0 5mm5 10mm h 10 15mm 一般 用于單工序沖裁?；蜻B續(xù)沖裁模且采用下出料的情況 凹模刃口形式如圖 3 5 1 所示 6 4 刃口結(jié)構(gòu)形式 由于工件厚度為 t 0 8mm 采用直筒形刃口故取 h 4mm 2 三 凹模外形尺寸的確定 凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度 剛度和修磨量 外形尺寸如圖 凹模厚度 Ha Kb 且H a 15mm Ha 凹模厚度 K 修正系數(shù) B 最大孔口尺寸 凹模壁厚 c 1 3 2 0 Ha 且 c 30 40mm 27 圖6 5 凹模外形 凹模板的厚度主要是從螺釘旋入深度和凹模剛度的需要考慮 k 由表 2 5 查得 k 0 2 ha 0 2 96 19 2mm 這里取 ha 30mm 這里取 c 45mm 圖6 6 凹模外形 四 凹模的材料和技術(shù)要求 凹模所用材料和凸模的選材基本相同 熱處理要求比凸模的硬度稍高一些 為60 64HRC 技術(shù)要求按 GB 2870 1981 冷沖模零件的技術(shù)條件 執(zhí)行 通用技術(shù)條件 和凸模的類似 凹模的設(shè)計制造有以下兩種方案 28 1 凹模采用整體制造 該方案機(jī)械加工余量很大 平面磨削也不方便 成形模塊向上凸起 且 成形模塊磨損后不可修復(fù) 必須整塊凹模更換 2 將側(cè)刃 沖定位孔凹模采用同一固定塊固定 這樣可保證定位的準(zhǔn)確性 也增加了凹模 的整體強(qiáng)度 將其他凹模各自以固定塊固定 通過過盈配合鑲嵌在凹模固定板上 以慢 走絲一次定位割出固定板各型腔 確保凹模位置準(zhǔn)確 本設(shè)計選用的是第一套方案 因為工件精度要求不高 整體凹?？梢愿焖偌庸ぶ?造 凹模材料定為 Cr12 淬火硬度為 60 62HRC 厚度為 30mm 第三節(jié) 壓力機(jī)的選擇 沖壓設(shè)備類型的選擇 主要是跟據(jù)沖壓工藝性質(zhì) 生產(chǎn)批量大小 沖壓件的幾何形狀 尺寸及精度要求等因素來確定 沖壓件生產(chǎn)中常用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī) 它們在性 能方面見 沖模技術(shù) 第 31 頁表 1 29 在中小型沖裁件 彎曲件或淺拉深件的沖壓生產(chǎn) 中 主要選用開式壓力機(jī) 這種壓力機(jī)具有三面敞開的操作空間 操作方便 容易安裝 機(jī)械化裝置和成本低廉等優(yōu)點 但剛度較差 工作時床身的角變形會導(dǎo)致沖模間隙分布 不均 降低沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量 因而適于精度要求不太高的沖壓件生產(chǎn) 因為 此零件的精度要求不太高 屬于中小型沖壓件 所以采用開式壓力機(jī) 在深拉深時 最大拉深力 F 0 5 0 6 壓力機(jī)公稱壓力 在淺拉深時 最大拉深力 F 0 7 0 8 壓力機(jī)公稱壓力 查 冷沖模設(shè)計 第 12 頁 選用 J23 35 開式雙柱可傾式壓力機(jī) 其參數(shù)如下 表 7 1 壓力機(jī)參數(shù) 型號 J23 35 公稱壓力 kN 350 滑塊行程 100 滑塊行程次數(shù) 次 min 54 最大封閉高度 280 最大裝模高度 205 閉合高度調(diào)節(jié)量 75 床身兩立柱間距離 260 前后 400工作臺尺寸 左右 600 前后 190 左右 260 工作臺孔尺寸 直徑 210 工作臺板厚度 厚度 65 直徑 40模柄孔尺寸 深度 70 傾斜角 20 二 壓力機(jī)的校核 1 壓力機(jī)閉合高度的校核 29 沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選用的壓力及相適應(yīng) 即沖模的平面尺寸應(yīng)該適應(yīng)于 壓力機(jī)墊板平面尺寸 沖?？傮w閉合高度必須與壓力及閉合高度相適應(yīng) 否則就不能保 證正常的安裝與工作 沖模的閉合高度是指模具在最低工作位置時 下模座底面與上模座頂面之間的距離 壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點位置時 滑塊下端面至壓力機(jī)墊板面之間的距離 大多數(shù)壓力機(jī)的連桿長度可以調(diào)節(jié) 即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整 當(dāng)連桿調(diào)至最短時 壓力機(jī)閉合高度最大 陳為最大閉合高度 Hmax 連桿調(diào)至最長時 壓力機(jī)閉合高度最小 稱為最小的閉合高度 Hmin 沖模的閉合高度 H 介于于壓力機(jī)的最大閉合高度 Hmax 和最小閉合高度 Hmin 之間 一般按下式選擇 6 6 105minmax 通過前面章節(jié)的分析計算 可知模具的閉合高度為以下公式 h87654321 hhh 式中 H 模具閉合高度 單位是 mm 上模座的高度 50mm 1 1 上墊板的高度 10mm 2h2h 凸模固定板的高度 36mm 3 3 脫料板 15mm 55 凹模的厚度 36mm 6h6h 下墊板的厚度 10mm 7 7 下模座的厚度 60mm 8 8 制件的厚度 1mm 9h9h 則 50 10 36 15 36 10 60 1 218mm H 小于 400mm 所以壓力機(jī)符合要求 該模具總高 H 218 2 壓力機(jī)的公稱壓力的校核 壓力機(jī)的公稱壓力 270KN 該模具需要總力 F 43 39KN 所選壓力機(jī)的公稱壓力須大 于 F 1 1 1 3 F KN 400KN 故壓力機(jī)的公稱壓力滿足要求 068 5239 41 3 壓力機(jī)工作臺尺寸的校核 工作臺尺寸 左右 470mm 前后 660mm 模具左右最大尺寸 左右 392mm 前后 590mm 故壓力機(jī)工作臺尺寸滿足要求 30 第四節(jié) 定位零件的設(shè)計 導(dǎo)料板的設(shè)計 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸 外側(cè)與凹模平齊 導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 0 5mm 查表 2 10 這樣就可確定導(dǎo)料板的寬度 導(dǎo)料板的厚度按表 2 15 選擇 導(dǎo)料板 材料為 45 鋼 熱處理硬度為 40 45HRC 用螺釘和銷釘固定在凹模上 圖 6 7 導(dǎo)料板 導(dǎo)正銷的設(shè)計 用工件上直徑 3 5mm 的翻孔作為導(dǎo)正孔 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)如圖所示 導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓 緊板料之前完成 考慮料厚 0 5mm 和裝配后卸料板下平面超出凹模斷面 7mm 所以導(dǎo)正銷 高出凹模端面直線部分長度為 7 5mm 圖 6 8 導(dǎo)正銷 31 第五節(jié) 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 為了便于裝模或在精度要求較高的情況下 模具都采用導(dǎo)向裝置 以保證精確的導(dǎo)向 導(dǎo)向裝置可分為 導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向 導(dǎo)板導(dǎo)向 套筒式導(dǎo)向 本設(shè)計的模具由于零件材料屬導(dǎo)較薄 1mm 采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向 導(dǎo)柱和導(dǎo)套與上下 模板固定組成模架 第六節(jié) 卸料裝置的設(shè)計 剛性卸料與彈性卸料的比較 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu) 常用于較硬 較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸 料 當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大 單邊間隙取 0 2 0 5 t 當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙 應(yīng)該小于沖裁間隙 此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板 主要用于卸料力較大 材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由于有 壓料作用 沖件比較平整 卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇 0 1 0 2 t 若彈壓卸 料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時 二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙 常用作落料模 沖孔 模 正裝復(fù)合模的卸料裝置