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揚(yáng) 州 大 學(xué) 廣 陵 學(xué) 院 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 學(xué) 生 姓 名 于程 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)械 81001 指 導(dǎo) 教 師 李益民 完 成 日 期 2014 年 5 月 30 日 摘要 本論文介紹了級(jí)進(jìn)模相關(guān)知識(shí) 分析了護(hù)板的沖壓工藝性 介紹了護(hù)板級(jí)進(jìn)模 的總體結(jié)構(gòu)與排樣方案 并介紹了其工藝 模具結(jié)構(gòu)及沖孔模工作過(guò)程 使該模具 提高了生產(chǎn)效率 滿(mǎn)足了產(chǎn)品的質(zhì)量要求 通過(guò)對(duì)護(hù)板模具的設(shè)計(jì)讓我們對(duì)模具的 認(rèn)識(shí)更深一層次 可以對(duì)冷沖壓級(jí)進(jìn)模進(jìn)行更多的理解 通過(guò)對(duì)護(hù)板模具的設(shè)計(jì) 讓我們更透徹了解其結(jié)構(gòu)與作用 關(guān)鍵詞 護(hù)板 級(jí)進(jìn)模 模具設(shè)計(jì) Abstract This theory introduces the related knowledge of progressive die the punching process of the guard plate it introduces the overall structure of the progressive die supporting plate and the layout scheme and introduces the process the mold structure and the mold punching die it improves us production efficiency to meet the quality requirements of products Through the design offender mold we have a deeper understanding of mold and have a better understanding of cold stamping die through the design of panel die we have more understanding of its structure and function Key words retaining plate progressive die the molding tool designs 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1 1 選題的目的和意義 1 1 2 模具工業(yè)的地位和作用 1 1 3 級(jí) 進(jìn) 模 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 1 1 4 本章小結(jié) 3 第二章 沖壓工藝性分析及參數(shù)計(jì)算 4 2 1 零件工藝性分析 4 2 1 1 零件分析 4 2 1 2 工藝方案分析 6 2 1 3 工藝方案確定 7 2 2 材料的工藝性分析 7 2 2 1 材料表面 8 2 2 2 沖壓用材料的規(guī)格 8 2 2 3 材料選擇工藝 8 2 3 零件結(jié)構(gòu)工藝性 10 2 3 1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 10 2 3 2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 10 2 4 零件結(jié)構(gòu)工藝性 11 2 4 1 零件展開(kāi)尺寸計(jì)算 11 2 4 2 搭邊值確定 12 2 4 3 料寬計(jì)算 12 2 4 4 確定條料寬 12 2 5 確定排樣及材料利用率 12 2 5 1 排樣分類(lèi) 12 2 5 2 排樣圖 14 2 6 沖壓力的計(jì)算 15 2 6 1 沖裁力計(jì)算 15 2 6 2 卸料力 推件力的計(jì)算 16 2 6 3 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定 17 2 6 4 彎曲力計(jì)算 17 2 6 5 壓力機(jī)的確定 18 2 7 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 20 2 7 1 壓力中心確定 20 2 7 2 壓力中心相關(guān)計(jì)算 20 2 8 本章小結(jié) 20 第三章 凹凸模尺寸設(shè)計(jì) 22 3 1 凸 凹模刃口尺寸確定 22 3 2 卸料橡膠的計(jì)算 29 3 3 凹模周界的確定 30 3 4 本章小結(jié) 32 第四章 模具主要零部件設(shè)計(jì) 33 4 1 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 4 2 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 4 3 沖裁凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 4 3 1 凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 4 4 彎曲凸 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 38 4 5 小導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 4 5 1 模柄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 4 5 2 導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 4 5 3 模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 4 5 4 螺釘銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 4 6 定位零件 卸料 出件方式的選擇 42 4 7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸列表 43 4 7 1 模具材料的選用 44 4 8 本章小結(jié) 45 第五章 模具的裝配 46 5 1 零件技術(shù)要求 46 5 2 裝配技術(shù)要求 46 5 3 主要組件的裝配 47 5 3 1 模柄的裝配 47 5 3 2 凹模和凸模固定板的裝配 47 5 3 3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的技術(shù)要求及裝配 48 5 4 本章小結(jié) 48 結(jié)論 49 致謝 50 參考文獻(xiàn) 51 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 0 第一章 緒論 1 1選題的目的和意義 通過(guò)該課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以使學(xué)生掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本原理和方法 綜合 運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析和解決沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的問(wèn) 題 著重培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力 主要包括設(shè)計(jì) 計(jì)算 繪圖及三維 CAD 軟件應(yīng) 用能力 以及獨(dú)立解決和分析問(wèn)題的能力 1 2模具工業(yè)的地位和作用 模 具 作 為 特 殊 的 工 藝 裝 備 在 現(xiàn) 代 制 造 業(yè) 中 越 來(lái) 越 重 要 有 了 模 具 企 業(yè) 有 可 能 向 社 會(huì) 提 供 品 種 繁 多 質(zhì) 優(yōu) 價(jià) 廉 的 商 品 滿(mǎn) 足 人 們 日 益 增 長(zhǎng) 的 多 方 面 的 消 費(fèi) 需 要 有 了 模 具 人 們 的 衣 食 住 行 可 直 接 或 間 接 地 變 得 豐 富 多 彩 說(shuō) 得 具 體 一 點(diǎn) 人 們 日 常 接 觸 到 的 如 汽 車(chē) 手 表 手 機(jī) 電 話(huà) 電 腦 空 調(diào) 傳 真 機(jī) 復(fù) 印 機(jī) 彩 電 冰 箱 照 相 機(jī) 兒 童 玩 具 等 可 以 說(shuō) 一 切 用 品 大 到 飛 機(jī) 輪 船 火 車(chē) 火 箭 小 到 一 根 縫 衣 針 都 離 不 開(kāi) 模 具 加 工 或 生 產(chǎn) 其 中 某 個(gè) 零 件 模 具 的 廣 泛 應(yīng) 用 不 僅 得 到 了 人 們 普 遍 的 認(rèn) 識(shí) 同 時(shí) 模 具 水 平 的 高 低 關(guān) 系 到 現(xiàn) 代 制 造 業(yè) 的 發(fā) 展 與 進(jìn) 步 關(guān) 系 到 經(jīng) 濟(jì) 建 設(shè) 的 速 度 大 力 提 高 制 造 模 具 水 平 是 提 升 模 具 技 術(shù) 檔 次 的 關(guān) 鍵 1 3 級(jí) 進(jìn) 模 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 沖 模 按 其 功 能 和 模 具 結(jié) 構(gòu) 有 單 工 序 模 復(fù) 合 模 和 級(jí) 進(jìn) 模 之 別 它 們 都 是 借 助 壓 力 機(jī) 將 被 沖 的 材 料 放 入 凸 凹 模 之 間 在 壓 力 機(jī) 的 作 用 下 使 材 料 產(chǎn) 生 變 形 或 分 離 完 成 沖 壓 工 作 單 工 序 模 指 在 壓 力 機(jī) 的 一 次 行 程 中 完 成 一 道 沖 壓 工 序 的 沖 模 復(fù) 合 模 指 模 具 只 有 一 個(gè) 工 位 并 在 壓 力 機(jī) 的 一 次 行 程 中 完 成 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 的 沖 壓 工 序 的 沖 模 級(jí) 進(jìn) 模 又 稱(chēng) 跳 步 模 連 續(xù) 模 和 多 工 位 級(jí) 進(jìn) 模 指 模 具 上 沿 被 沖 原 材 料 的 直 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 1 線(xiàn) 送 進(jìn) 方 向 具 有 至 少 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 工 位 并 在 壓 力 機(jī) 的 一 次 行 程 中 在 不 同 的 工 位 上 完 成 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 沖 壓 工 序 的 沖 模 常 見(jiàn) 的 沖 壓 工 序 有 圓 孔 和 異 形 孔 窄 縫 窄 槽 等 壓 彎 一 次 壓 彎 和 多 次 壓 彎 拉 深 再 拉 深 整 形 成 形 落 料 等 由 于 沖 件 各 不 相 同 所 完 成 的 沖 壓 工 序 和 工 位 數(shù) 也 各 不 相 同 內(nèi) 容 非 常 豐 富 其 所 用 的 模 具 在 統(tǒng) 稱(chēng) 級(jí) 進(jìn) 模 的 前 提 先 一 般 用 制 件 名 稱(chēng) 或 多 少 工 位 加 制 件 名 稱(chēng) 冠 在 級(jí) 進(jìn) 模 的 前 面 以 此 稱(chēng) 呼 其 不 同 的 級(jí) 進(jìn) 模 如 簧 片 級(jí) 進(jìn) 模 10 工 位 簧 片 級(jí) 進(jìn) 模 等 級(jí) 進(jìn) 模 在 過(guò) 去 因 技 術(shù) 水 平 的 限 制 工 位 數(shù) 相 對(duì) 較 少 3 5 個(gè) 常 見(jiàn) 10 個(gè) 工 位 就 算 多 了 10 個(gè) 工 位 以 上 的 就 很 少 見(jiàn) 了 所 以 多 工 位 這 個(gè) 詞 過(guò) 去 很 少 聽(tīng) 到 近 年 來(lái) 由 于 對(duì) 沖 壓 自 動(dòng) 化 高 精 度 長(zhǎng) 壽 命 提 出 了 更 高 的 要 求 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 高 新 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 與 進(jìn) 步 工 位 數(shù) 已 不 再 是 限 制 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 的 關(guān) 鍵 從 目 前 了 解 到 的 情 況 工 位 間 步 距 精 度 可 控 制 在 3 m 之 內(nèi) 工 位 數(shù) 已 達(dá) 幾 十 個(gè) 多 的 已 有 70 多 個(gè) 沖 壓 次 數(shù) 也 大 大 提 高 有 原 來(lái) 的 每 分 鐘 沖 幾 十 次 提 高 到 每 分 鐘 沖 幾 百 次 對(duì) 于 純 沖 裁 高 達(dá) 1500 次 min 帶 彎 曲 的 加 工 500 600 次 min 級(jí) 進(jìn) 模 的 重 量 亦 有 過(guò) 去 的 幾 十 公 斤 增 加 到 幾 百 公 斤 直 至 上 噸 沖 壓 方 式 有 早 期 的 手 工 送 料 手 工 低 速 操 作 發(fā) 展 到 如 今 的 自 動(dòng) 高 速 安 全 生 產(chǎn) 調(diào) 整 好 后 的 模 具 在 有 自 動(dòng) 檢 測(cè) 的 情 況 下 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 人 操 作 模 具 的 總 壽 命 由 于 新 材 料 的 應(yīng) 用 和 加 工 精 度 的 提 高 也 不 是 早 先 的 幾 十 萬(wàn) 次 而 是 幾 千 萬(wàn) 次 上 億 沖 次 當(dāng) 然 級(jí) 進(jìn) 模 的 價(jià) 格 和 其 它 模 具 相 比 要 高 一 些 但 在 沖 件 總 成 本 中 模 具 費(fèi) 所 占 的 比 例 還 是 很 少 很 少 由 此 可 見(jiàn) 多 工 位 級(jí) 進(jìn) 模 是 當(dāng) 代 沖 壓 模 具 中 生 產(chǎn) 效 率 最 高 最 適 合 大 量 生 產(chǎn) 應(yīng) 用 已 越 來(lái) 越 多 地 被 廣 大 用 戶(hù) 認(rèn) 識(shí) 并 使 用 的 一 種 高 效 高 速 高 質(zhì) 長(zhǎng) 壽 的 實(shí) 用 模 具 在國(guó)內(nèi)多工位級(jí)進(jìn)模的不斷發(fā)展的行情下 市場(chǎng)對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模的功能要求也 越來(lái)越復(fù)雜 實(shí)現(xiàn)了由以往的單排級(jí)進(jìn)模技術(shù)向雙排大跨越 以電機(jī)鐵芯多工位級(jí) 進(jìn)模為例 已經(jīng)從原來(lái)的普通疊片發(fā)展成雙排交換疊片 多排交換疊片 因此 在 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 2 結(jié)構(gòu)的精密度上有一定的制造難度 精密加工的要求不斷提升 推動(dòng)了多工位級(jí)進(jìn) 模向更高層次的進(jìn)步與發(fā)展 總體來(lái)說(shuō) 多工位級(jí)進(jìn)模技術(shù)含量在模具行業(yè)已高難度新型產(chǎn)品 但從國(guó)外的 技術(shù)指標(biāo)分析 它可以分為三個(gè)層次 分別為最高級(jí) 高級(jí) 和中級(jí)三層 在最高級(jí)的多工位級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)中 多工位的自動(dòng)穿絲技術(shù)基礎(chǔ)上 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 了產(chǎn)品的自動(dòng)交交換功能 在自動(dòng)完成全程工作中 通過(guò)減少了人員的干擾 達(dá)到 了預(yù)定的指標(biāo) 而代表著高層次發(fā)展方向的多工位級(jí)進(jìn)模發(fā)展中 為了達(dá)到預(yù)定的 工藝指標(biāo) 因此 企業(yè)在高端產(chǎn)品的發(fā)展中 自動(dòng)化 信息化已成為未來(lái)多工位級(jí) 進(jìn)模的發(fā)展方向 1 4本章小結(jié) 本章節(jié)主要從模具的行業(yè)地位 發(fā)展?fàn)顩r來(lái)介紹模具制造在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 以及并扼要介紹了多工位級(jí)進(jìn)模的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 以此來(lái)談?wù)剬?duì)課題的研究和對(duì) 方案的確定 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 3 第二章 沖壓工藝性分析及參數(shù)計(jì)算 2 1零件工藝性分析 2 1 1零件分析 圖 2 1 工件二維零件圖 名稱(chēng) 護(hù)板 技術(shù)要求 1 零件材料 08鋼 大批量生產(chǎn) 2 厚度 0 5mm 未注圓角 R0 5 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 4 圖 2 2 工件三維實(shí)體圖 圖 2 3 工件三維展平實(shí)體圖 1 審圖 該工件圖外形簡(jiǎn)單 只需 1 次沖裁 1 次脹型 1 次翻邊 1 次 U 型 彎曲即可 該工件圖尺寸標(biāo)注齊全 有四次彎曲 未注圓角 該工件圖上未標(biāo)5 0R 注公差等級(jí) 所以采用經(jīng)濟(jì)精度 查表 取精度為 IT14 級(jí) 沖裁加工簡(jiǎn)單 表面 平整 光滑 無(wú)毛刺 2 工件圖尺寸齊全 無(wú)精度要求 選用經(jīng)濟(jì)精度 IT14 級(jí) 該沖件材料為 08 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 材料狀態(tài)為已退火 抗剪強(qiáng)度為 260 60Mpa 抗拉強(qiáng)度為 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 5 280 420Mpa 伸長(zhǎng)率為 32 屈服強(qiáng)度為 200Mpa 該工件精度要求不高 所以可大 批量生產(chǎn) 3 該工件圖上要切掉直徑為 4 的兩個(gè)孔廢料 距離料的邊寬度為 7 5 據(jù)彎曲線(xiàn) 距離比較遠(yuǎn) 所以加工過(guò)程中不會(huì)造成料的變形 所以綜上 該工件適于沖裁工藝加 工 4 該工件圖上內(nèi)部要切掉 4 5 5 5 的兩個(gè)廢料 料的邊寬度為 36 據(jù)彎曲線(xiàn) 距離比較遠(yuǎn) 加工過(guò)程中不會(huì)造成料的變形 所以 該工件適于沖裁工藝加工 5 該工件材料為 08 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 已退火 具有較好的抗剪 抗拉強(qiáng)度 沖件有 4 處彎曲 可以看做是 4 次 U 型彎曲 可以用一個(gè)大的彎曲凸模直接彎曲成 形 6 該工件形狀對(duì)稱(chēng) 適合采用對(duì)稱(chēng)彎曲 7 該工件表面光滑平整 無(wú)毛刺 不易斷裂 有較高的塑性 適于彎曲工藝加工 2 1 2工藝方案分析 2 1 2 1工序分析 該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 分析滿(mǎn)足普通沖裁要求 可采取沖孔 脹形 翻邊 彎曲來(lái)完 成 2 1 2 2可行性工藝方案 1 單工序工藝 即用沖孔 翻邊 脹型 彎曲四副模具分別完成四種工序 2 級(jí)進(jìn)工藝 即沖孔 脹型 翻邊 彎曲四個(gè)工位 3 復(fù)合工藝 即采用一副復(fù)合模一次沖裁完成 分析比較 1 單工序工藝 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造成本較低 但制件內(nèi)外形的位置精度難以 得到保證 且所占用設(shè)備及工人較多 生產(chǎn)效率低 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 6 2 級(jí)進(jìn)工序工藝 制件內(nèi)外形位置精度較易得到保證 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 生產(chǎn)效率高 但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 制造成本較高 3 復(fù)合工序工藝 制件內(nèi)外形位置精度高 生產(chǎn)效率高 但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制 造困難 2 1 3工藝方案確定 選擇方案 2 因?yàn)樵摿慵枰獩_裁和彎曲等工序來(lái)完成 需要大批量生產(chǎn) 分 析零件圖 尺寸也不大 采用級(jí)進(jìn)模加工 能大大提高生產(chǎn)效率 2 1 3 1 模具結(jié)構(gòu)初步確定 確定工藝方案以后 應(yīng)通過(guò)分析比較 選擇合理的模具結(jié)構(gòu)型式 使它盡可能 滿(mǎn)足以下要求 1 能沖出符合技術(shù)要求的工件 2 能提高生產(chǎn)效率 3 模具制造和修模方便 4 模具有足夠的壽命 5 模具易于安裝調(diào)整 而且操作方便 安全 該沖壓件采用沖孔 脹形 翻邊 彎曲連續(xù)沖壓的級(jí)進(jìn)模 卸料方式為彈壓卸 料 出件方式為廢料從凹模表面落下 工件從凹模表面推出 送料方式為橫向自動(dòng) 送料 導(dǎo)向?yàn)闈L動(dòng)方式 在模具上裝頂桿 導(dǎo)正銷(xiāo) 模架選擇對(duì)角導(dǎo)向模架 2 1 3 2可行性分析 此工件有沖孔 脹型 翻邊 彎曲四道工序 材料為 08 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 材料狀態(tài)為已退火 抗拉強(qiáng)度為 375 460MPa 具有良好的沖壓性能 適合沖裁 工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 有兩個(gè)孔 孔與孔 孔與邊緣之間的距離通過(guò)最小壁厚滿(mǎn) 足要求 工件的尺寸全部為自由公差 可看作 IT12 級(jí) 尺寸精度較低 普通沖裁 完全能滿(mǎn)足要求 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 7 2 2材料的工藝性分析 2 2 1材料表面 材料表面應(yīng)光潔無(wú)裂紋 麻點(diǎn) 劃痕 結(jié)疤 氣泡等缺陷 這將直接影響制件 的外觀性 在沖壓過(guò)程中 還容易在缺陷部位產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起破裂 材料表面若不平 會(huì)影響剪切和沖壓時(shí)的定位精度 以及由于定位不穩(wěn)而造成 廢品 或因沖裁過(guò)程中材料變形時(shí)的展開(kāi)作用而損壞沖頭 在變形工序中 材料表 面的平面度也會(huì)影響材料的流向 引起局部起皺或破裂 材料表面有銹 不但影響沖壓性能 損傷模具 而且還會(huì)影響后續(xù)焊接和涂漆 等工序的正常進(jìn)行 2 2 2沖壓用材料的規(guī)格 條板料是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的材料 適合成批生產(chǎn) 其尺寸規(guī)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定 采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格板料可能會(huì)增加余料 使材料利用率降低 但如采用合理的套 裁排樣 則可彌補(bǔ)這一缺點(diǎn) 在大量生產(chǎn)中 也可以根據(jù)工藝要求 用最佳的排 樣方案確定其規(guī)格尺寸 這樣可提高材料的利用率 本沖壓件為大批量則選取條料 2 2 3材料選擇工藝 1 對(duì)沖壓成形性能的要求 為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高 材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能 而 沖壓成形性能與材料的機(jī)械性能密切相關(guān) 不同沖壓工序?qū)Π宀男阅芫唧w要求如表 2 1所示 表2 1不同沖壓工序?qū)Π宀男阅?工序名稱(chēng) 性能要求 沖裁 具有足夠的塑性 在進(jìn)行沖裁時(shí)板料不開(kāi)裂 材料的硬度一般 不低于沖模工作部分的硬度 彎曲 具有足夠的塑性 較低的屈服極限和較高的彈性模量 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 8 拉深 具有高塑性 屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大 板料屈服強(qiáng)度 較小 板平面方向性系數(shù)小 2 對(duì)材料厚度公差的要求 材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn) 因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度 的材料 材料厚度公差太大 不僅直接影響制件的質(zhì)量 還可能導(dǎo)致模具和沖床 的損壞 3 常用沖壓材料 沖壓用材料的形狀有各種規(guī)格的板料 帶料和塊料 板料的尺寸較大 一般用 于大型零件的沖壓 對(duì)于中小型零件 多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用 帶料 又 稱(chēng)卷料 有各種規(guī)格的寬度 展開(kāi)長(zhǎng)度可達(dá)幾千米 適用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料 材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng) 塊料只用于少數(shù)鋼號(hào)和價(jià)錢(qián)昂貴的有色金屬 的沖壓 表2 2常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能 力學(xué)性能材料 名稱(chēng) 牌號(hào) 材料 狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 Mpa 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 伸長(zhǎng)率 08F 230 310 275 380 180 27 30 08 260 360 215 410 200 27 10F 220 340 275 410 190 27 10 260 340 295 430 210 26 15 270 380 335 470 230 25 20 280 400 335 500 250 24 35 400 520 490 625 320 19 45 440 560 530 685 360 15 碳素結(jié) 構(gòu)鋼 50 已退火 440 580 540 715 380 13 表 2 2 常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能 冷沖壓常用材料有 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 9 1 黑色金屬 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 不銹鋼 電工硅鋼等 2 有色金屬 銅及銅合金 鋁及鋁合金 鎂合金 鈦合金等 3 非金屬材料 紙板 膠木板 塑料板 纖維板和云母等 2 3零件結(jié)構(gòu)工藝性 2 3 1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1 沖裁件的形狀 沖裁件的形狀應(yīng)力簡(jiǎn)單 對(duì)稱(chēng) 有利于材料的合理利用 2 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角 應(yīng)以圓弧過(guò)渡 以便于模具加工 減少熱處理開(kāi)裂 減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò) 快磨損 圓角半徑R的最小值 參照表2 3所示 零件種類(lèi) 黃銅 鋁 合金銅 軟鋼 備注 mm 0 18t 0 35t 0 25t 0 25落料 交角 90 90 0 35t 0 70t 0 5t 0 5 0 2t 0 45t 0 3t 0 3 沖孔 交角 90 90 0 4t 0 9t 0 6t 0 6 表 2 3 沖裁最小圓角半徑 2 3 2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 用普通沖裁方法所能得到的沖裁件 其尺寸精度與斷面質(zhì)量都不太高 金屬?zèng)_ 裁件所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT14 IT10 要求高的可達(dá)到 IT10 IT8 級(jí) 厚料比薄 料更差 若要進(jìn)一步提高沖裁件的質(zhì)量要求 則要在沖裁后加整修工序或采用精密 沖裁法 表2 4為沖模制造精度與沖裁件精度 1 沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT11級(jí) 一般要求落料件公差等級(jí)最好低于 IT10級(jí) 沖孔件最好低于IT9 級(jí) 2 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性 材料厚度 沖裁模間隙 刃口銳鈍以及沖 模結(jié)構(gòu)等有關(guān) 當(dāng)沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時(shí) 其斷面粗糙度Ra一般可達(dá) 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 10 12 5 3 2 m 沖裁件精度 材料厚度 t mm 沖模制 造精度 1 0 1 5 2 3 4 5 6 8 10 12 IT6 IT7 IT7 IT8 IT9 IT9 IT10 IT10 IT10 IT12 IT10 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 表 2 4 沖模制造精度與沖裁件精度 沖孔時(shí) 由于受到凸模強(qiáng)度的限制 孔的尺寸不宜過(guò)小 其數(shù)值與孔的形狀 材料的機(jī)械性能 材料的厚度t等有關(guān) 自由凸模沖孔的直徑 d或方孔邊長(zhǎng) 長(zhǎng)方形 孔邊寬b列于表2 5 表2 5 自由凸模沖孔的最小尺寸 孔型 材料 圓孔 直徑d 方孔 邊長(zhǎng)b 長(zhǎng)方孔 邊寬b 硬鋼 d 1 3t d 1 2t d 1 1t 軟鋼 黃銅 d 1 0t d 0 9t d 0 7t 鋁 鋅 d 0 8t d 0 7t d 0 6t 注 1 t為板料厚度 mm 2 若采用帶保護(hù)套凸模沖孔 其最小尺寸可為板料厚度t的一半左右 沖孔最小尺寸公式如下 d 1 0t 2 1 0 0 8 因此符合要求 適合沖裁 3 沖裁件孔分別為孔與孔之間 孔與孔邊緣之間的距離 受模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì) 量的限制 其值不能過(guò)小 宜取a 2t 并不得小于3 4mm 該沖裁件a 3mm 因此符 合要求 適合沖裁 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 11 2 4零件結(jié)構(gòu)工藝性 2 4 1零件展開(kāi)尺寸計(jì)算 72mm Lm832 712140cos36 2 4 2搭邊值確定 搭邊值確定 工件間距離 沿邊mt5 0 50832 71 La21 ma5 2 2 4 3料寬計(jì)算 00 2 BDaC 05 7 83 71 2 4 4確定條料寬 條料寬度 0max02 DB 導(dǎo)料板間距 Z0 式中 條料寬度方向沖件的最大尺寸 mm max 側(cè)搭邊值 mm 條料寬度的單向 負(fù)向偏差 mm 查 新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì) 手冊(cè) 表 2 32 條料寬度偏差 查得 0 15 導(dǎo)料扳與最寬條料之間的間隙 mm 查 新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)z 手冊(cè) 表 2 33 查得 0 5mm z 0max0 DB 15 036 5 01 2 ZB 0 5 6 3 m2 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 12 2 5確定排樣及材料利用率 2 5 1 排樣分類(lèi) 該零件的形狀宜采用直對(duì)排無(wú)廢料排樣的排樣方案 以保證沖裁件的質(zhì)量 如圖所示 方案一 圖 2 4 直排豎排有廢料排樣 條料寬度尺寸的確定 有側(cè)壓裝置 B L 2b 無(wú)側(cè)壓裝置 B L 2b C 采用側(cè)刃 B L 1 5b nF 式中 L 制件垂直于送料方向的基本尺寸 n 側(cè)刃數(shù) F 側(cè)刃裁切寬度 條料的寬度公差 b 側(cè)面搭邊值 C 送料保證間隙 B 100 C 0 5 1 0 B 100 C 1 0 1 5 計(jì)算沖壓件毛坯面積 1010 ASS 式中 A 在送料方向 排樣圖中相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離 m 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 13 B 條料寬度 m S 一個(gè)步距內(nèi)制件的實(shí)際面積 2m S0 一個(gè)步距所需毛坯的面積 22 140325 04541 38247 m 進(jìn)距 mh 6 一個(gè)步距的材料利用率 1010 BASS 2 6834 5 方案二 圖 2 5 直排橫排有廢料排樣 計(jì)算沖壓件毛坯面積 22 140325 04541 38247 mS 條料寬度 mB 進(jìn)距 h 9 一個(gè)步距的材料利用率 1010 BASS 6 38 7924 經(jīng)比較方案一的利用率較高 二方案利用率相對(duì)較低 而且是大批量生產(chǎn) 采用級(jí)進(jìn)模加工 尺寸不大 綜合來(lái)看 所以應(yīng)該選擇方案一 2 5 2排樣圖 如圖 2 6 所示 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 14 圖 2 6 排樣圖 2 6沖壓力的計(jì)算 2 6 1沖裁力計(jì)算 沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力 它是隨凸模進(jìn)入材料的深度 凸 模行程 而變化的 通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值 它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì) 模具的重要依據(jù)之一 用普通平刃口模具沖裁時(shí) 其沖裁力F一般按下式計(jì)算 bFKLt 式中 F 沖裁力 N L 沖裁周邊長(zhǎng)度 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪強(qiáng)度 MPa b K 系數(shù) 一般取 1 3 但選擇設(shè)備時(shí) 考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素 實(shí)際沖裁力 可能增大 所以應(yīng)取 1 3FLt 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 15 沖裁件周長(zhǎng) 290 Lm 材料厚度 t5 材料抗剪強(qiáng)度 Mpa31 故 LtF N65970 2 2 6 2卸料力 推件力的計(jì)算 影響這些力的因素很多 主要有材料的力學(xué)性能與厚度 沖件形狀與尺寸 沖 模間隙與?？卓诮Y(jié)構(gòu) 排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況等 在實(shí)際計(jì)算時(shí) 常用到下列 經(jīng)驗(yàn)公式 Fkx ntT 式中 分別為卸料力 推件力系數(shù) 可查表 2 36 新編實(shí)用沖壓Tx k 模具設(shè)計(jì)手冊(cè) F 沖裁力 N 分別為卸料力 推件力 N Tx n 同時(shí)卡在凹模孔內(nèi) 或廢料 數(shù) n h t h 為凹模刃部直壁洞 口高度 mm t 為料厚 mm 查表得 065 K頂 8 Fkx 0 04 65975 2639 kntT 12 0 055 65975 43543 5 沖裁工藝總力 總F 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 16 NFtx 5 127 43526957 總 2 6 3壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定 對(duì)于沖裁工序 壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1 1 1 3倍 即 FP3 1 式中 P 壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力 N 沖裁時(shí)的總沖壓力 N F FP3 1 1 3 112157 5 145 8KN 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖模時(shí) TxF 65795 2639 43543 5 112157 5N 2 6 4彎曲力計(jì)算 分析該工件 為了保持彎曲力的平衡 我們可以看做是四次 U 型彎曲 且在 一個(gè)工位同時(shí)完成 查 書(shū) P113 可得 280 420Mpa 取 350Mpa bb U 型件自由彎曲 trKBF 7 02 K Bm723 1mt5 bMpa350mr5 0 彎總 N7 2 F 總 F 沖 F 卸 F 推 F 總彎 117 89 K 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 17 根據(jù)總沖壓力初選壓力機(jī)為 Jc23 16 查壓力機(jī)規(guī)格表 開(kāi)式雙柱可傾壓 力機(jī) 最大閉合高度 調(diào)節(jié)量 在 之間 m170m35m1704 2 6 5壓力機(jī)的確定 2 6 5 1壓力機(jī)類(lèi)型的選擇 1 中 小型沖壓件選用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī) 2 大 中型沖壓件選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī) 3 大量生產(chǎn)的沖壓件選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī) 4 校平 整形和溫?zé)釘D壓工序選用摩擦壓力機(jī) 5 薄板沖裁 精密沖裁選用剛度高的精密壓力機(jī) 6 大型 形狀復(fù)雜的拉深件選用雙動(dòng)或三動(dòng)壓力機(jī) 7 小批量生產(chǎn)中的大型厚板件的成形工序 多采用液壓壓力機(jī) 2 6 5 2壓力機(jī)規(guī)格的選擇 1 公稱(chēng)壓力 壓力機(jī)滑塊下滑過(guò)程中的沖擊力就是壓力機(jī)的壓力 壓力的大小隨滑塊下滑的 位置不同 也就是隨曲柄旋轉(zhuǎn)的角度不同而不同 如圖 2 7 中曲線(xiàn)所示 圖 2 7 壓力機(jī)許用壓力曲 2 滑塊行程長(zhǎng)度 滑塊行程長(zhǎng)度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動(dòng)的距離 其值為曲柄半徑的兩倍 選擇壓力機(jī)時(shí) 滑塊行程長(zhǎng)度應(yīng)保證毛坯能順利地放入模具和沖壓件能順利地從模 具中取出 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 18 3 行程次數(shù) 即滑塊每分鐘沖擊次數(shù) 應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)率來(lái)考慮 4 工作臺(tái)面尺寸 工作臺(tái)面長(zhǎng) 寬尺寸應(yīng)大于模具下模座尺寸 并每邊留出60 100mm 以便于 安裝固定模具用的螺栓 墊鐵和壓板 當(dāng)制件或廢料需下落時(shí) 工作臺(tái)面孔尺寸必 須大于下落件的尺寸 5 滑塊模柄孔尺寸 模柄孔直徑要與模柄直徑相符 模柄孔的深度應(yīng)大于模柄的長(zhǎng)度 2 6 5 3壓力機(jī)的初選 壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí) 滑塊底面到工作臺(tái)上平面 即墊板下 平面 之間的距離壓力機(jī)的閉合高度可通過(guò)調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)變化 當(dāng)連 桿調(diào)至最短 對(duì)偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最小 滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的 距離 為壓力機(jī)的最大閉合高度 當(dāng)連桿調(diào)至最長(zhǎng) 對(duì)偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最 大 滑塊處于下止點(diǎn) 滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的距離 為壓力機(jī)的最小閉 合高度 壓力機(jī)的裝模高度 指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的差值 沒(méi)有墊板 的壓力機(jī) 其裝模高度等于壓力機(jī)的閉合高度 模具的閉合高度是指沖模在最低工 作位置時(shí) 上模座上平面至下模座下平面之間的距離 考慮到模具裝模高度 故取 16T 壓力機(jī) 即選擇壓力機(jī)為 J23 16 表 2 6 壓力機(jī)中各參數(shù) 名稱(chēng) 型號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào) 公稱(chēng)力 KN 160 左右 mm 450 公稱(chēng)力行程 mm 2 前后 mm 300 滑塊行程 mm 70 工作臺(tái)板尺 寸 厚度 mm 60 行程次數(shù) s p m 122 左右 mm 200 最大裝模高度 mm 160 滑塊底面尺 寸 前后 mm 180 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 19 裝模高度調(diào)節(jié)量 mm 60 直徑 mm 40 喉口深度 mm 160 模柄孔尺寸 深度 mm 60 立柱間距離 mm 200 前后 mm 1140 電機(jī)功率 KW 1 5 左右 mm 905 總重量 Kg 1090 外形尺寸 高 mm 1890 工作臺(tái)板孔直徑 mm 110 2 7壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 2 7 1壓力中心確定 沖裁時(shí)壓力中心的確定 要使模具能平衡地工作 須使沖裁時(shí)的壓力中心與模 具的模柄中心相重合 否則模柄發(fā)生歪斜 間隙不均勻 導(dǎo)向磨損 刃口迅速變鈍 和導(dǎo)致模具的損壞 確定壓力中心的工作主要是針對(duì)復(fù)雜沖裁模 多凸模的沖孔級(jí) 進(jìn)模 求壓力中心有兩種方法 既解析法和圖解法 2 7 2壓力中心相關(guān)計(jì)算 niiinLXLLXX13210 nii inYYY13210 根據(jù)零件的幾何分析 零件為完全對(duì)稱(chēng) 即 X0 0 Y0 0 2 8本章小結(jié) 本章主要對(duì)工件的工藝進(jìn)行了分析 材料進(jìn)行了選擇 工藝方案進(jìn)行了確定 得出此工件可以沖裁 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 20 要求沖壓材料厚度精確 均勻 表面光潔 無(wú)斑 無(wú)疤 無(wú)擦傷 無(wú)表面裂紋等 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(jì)和制造需要較多的時(shí)間 這就延長(zhǎng)了新沖壓 件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間 對(duì)模具各個(gè)部分工作所受到的力進(jìn)行了計(jì)算 計(jì)算了沖裁力 頂件力 推件力 壓力中心等 本章主要是沖壓設(shè)備的選擇 根據(jù)壓力機(jī)類(lèi)型和規(guī)格 進(jìn)行壓力機(jī)出選 性能 良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件 高精度 高壽命 高效率的 沖模需要高精度 高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配 使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高 設(shè)備類(lèi)型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量 工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸 形狀 與精度要求來(lái)進(jìn)行 根據(jù)沖壓件的大小進(jìn)行選擇 考慮精度與剛度 考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 的實(shí)際可能 考慮技術(shù)上的先進(jìn)性 設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀大小 模 具尺寸及工藝變形力等進(jìn)行 從模具往設(shè)備上安裝并能開(kāi)始工作的順序來(lái)考慮 其 規(guī)格主要參數(shù)行程 裝配模具的相關(guān)尺寸 閉合高度及設(shè)備噸位 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 21 第三章 凹凸模尺寸設(shè)計(jì) 3 1 凸 凹模刃口尺寸確定 凸 凹模分別加工時(shí)要求分別計(jì)算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差 并標(biāo)注在 凸 凹模的設(shè)計(jì)圖樣上 這種加工的優(yōu)點(diǎn)是凸 凹模具有互換性 便于成批制造 但由于受沖裁間隙的限制 要求凸 凹模的制造公差較小 所以這種加工方法主要 適用于簡(jiǎn)單規(guī)則形狀 圓形 方形或矩形 的沖件 落料件外形尺寸為 沖孔件內(nèi)孔尺寸為 根據(jù)刃口尺寸的計(jì)算原則 oD od 可得 落料時(shí) 3 1 dxd 0ma 3 2 0mina0in ppZZp 沖孔時(shí) 3 3 0mipxp 3 4 ddd 0minin0in 式中 落料時(shí)凸 凹模的刃口尺寸 mm pd D 沖孔時(shí)凸 凹模的刃口尺寸 mm 落料件的最大極限尺寸 mm max 沖孔件的最大極限尺寸 mm ind 沖件的制造公差 mm 查表 11 9 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 GB1800 79 畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖 最小合理間隙 mm 查表 2 21 沖裁模初始雙面間隙 Z 二 minZ mm 新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 凸 凹模 的制造公差 mm 按 入體 原則標(biāo)注 即凸模按dp 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 22 單向負(fù)偏差標(biāo)凸 凹模注 凹模按單向正偏差標(biāo)注 可分別按 IT6 和 IT7 確dp 定 也可查表 3 1 或取 1 4 1 6 x 磨損系數(shù) x 值在 0 5 1 之間 它與沖件精度有關(guān) 可查 表 3 2 或按下列關(guān)系選取 沖件精度為 IT10 以上時(shí) x 1 沖件精度為 IT11 IT13 x 0 75 沖件精度為 IT14 以下時(shí) x 0 5 基本尺寸 凸模偏差 p 凹模偏差 d 基本尺寸 凸模偏差 p 凹模偏差 d 18 0 020 0 020 180 260 0 030 0 045 18 30 0 020 0 025 260 360 0 035 0 050 30 80 0 020 0 030 360 500 0 040 0 060 80 120 0 025 0 035 120 180 0 030 0 040 500 0 050 0 070 表 3 1 規(guī)則形狀 圓形 方形 沖裁時(shí)凸 凹模的制造公差 mm 根據(jù)上述計(jì)算公式 可以將沖件與凸 凹模刃口尺寸及公差的分布狀態(tài)如圖3 1 所示 從圖中還可以看出 無(wú)論是沖孔還是落料 為了保證間隙值 凸 凹模的制 造公差必須滿(mǎn)足下列條件 3 5 minaxZdp 如果 可以取 如minaxZdp ia4 0p minax6 0Zd 果 則采用其它配作方法 minaxdp 表3 2磨損系數(shù)x 非圓形沖件 圓形沖件 1 0 75 0 5 0 75 0 5料厚t mm 沖件公差 mm 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 23 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 4 0 30 0 31 0 59 0 60 3 200 0 3 0 2 0 15 0 1 0 35 0 22 0 18 0 12 0 42 0 28 0 2 0 15 0 5 0 35 0 24 0 18 0 6 0 42 0 3 0 22 表3 3 系數(shù)K值 bH 0 35 25 62 8 97 C 1 5 2 H 1 5 2 8 97 13 46 17 82 取凹模厚度H 15mm 凹模壁厚C 16mm 凹模寬度B b 2c 25 62 2 16 57 62 凹模長(zhǎng)度L 20 2 29 16 2 5 48 5 根據(jù) 新編實(shí)用沖模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 表10 29 后側(cè)導(dǎo)柱模架 mm 查得 凹模周界 L 63 B 63 閉合高度 H 120 140 上模座GB T2855 5 63 63 25 下模座GB T2855 6 63 63 30 導(dǎo)柱GB T2861 1 16 110 導(dǎo)柱GB T2861 1 16 110 導(dǎo)套GB T2861 6 16 65 23 上述方法適用于確定普通工具鋼經(jīng)過(guò)正常熱處理 并在平面支撐條件下工 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 31 作的凹模尺寸 沖裁件形狀簡(jiǎn)單時(shí) 壁厚系數(shù)取偏小值 形狀復(fù)雜時(shí)取用偏大值 用于大批量生產(chǎn)條件下的凹模 其高度應(yīng)該在計(jì)算結(jié)果中增加總的修磨量 3 4本章小結(jié) 本章主要是凸凹模刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算 確定壓力卸料橡膠的計(jì)算及凹模周界的 確定 所以為了減少凸 凹模的磨損 延長(zhǎng)模具使用壽命 在保證沖裁件質(zhì)量的前 提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量 沖裁力 模具壽命 等都有很大的影響 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 32 第四章 模具主要零部件設(shè)計(jì) 4 1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架 利用凹模形狀定位零件 模柄下行時(shí)帶動(dòng)自動(dòng)送料裝 置 使滑塊帶動(dòng)滾輪向上移動(dòng) 凸模同時(shí)進(jìn)行沖孔 落料 模柄上升時(shí) 滾輪沿斜楔 向下移動(dòng) 導(dǎo)柱回到原始位置 沖孔 落料工作結(jié)束 4 2模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3 沖裁凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3 1凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 詳情見(jiàn)章節(jié) 3 1 4 3 1 1凸模 1 沖孔凸模 如下圖 因小凸模在試沖過(guò)程中易斷 模具壽命不能滿(mǎn)足要求 采用臺(tái)階式凸模 把小 凸模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模形式 臺(tái)階凸模強(qiáng)度剛性較好 裝配方便 穩(wěn)定也好 外徑 由前面刃口尺寸計(jì)算得 分別為 2 125 4 15 8 18 mm 凸模長(zhǎng)度 L 凸 18 15 16 2 51 式中 h 1 凸模固定板厚度 H2 橡膠厚度 H2 卸料板厚度 t 陷入 凹模的厚度 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 33 圖 4 1 沖孔凸模 1 圖 4 2 沖孔凸模 2 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 34 圖 4 3 沖孔凸模 3 2 切廢凸模 圖 4 4 切廢凸模 1 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 35 圖 4 5 切廢凸模 2 圖 4 6 切廢凸模 3 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 36 圖 4 7 切斷凸模 3 彎曲凸模 圖 4 8 彎曲凸模 4 3 1 2凹模 凹模厚度 H kb H 0 20 78 15 6 取凹模厚度為 18 mm 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 37 凹壁厚度 27 36 HC 2 5 1 182 5 m 實(shí)取凹模壁厚 32 m 凹模板寬度 83 2 32 147Bbc 實(shí)取 150 凹模長(zhǎng)度 26 2 取 260L260 5 20 8 mL 則凹模輪廓尺寸為 m186 將凹模板作成簿型形式并凹模刃口形式選擇 刃口強(qiáng)度較高 修模后刃口尺寸 不變 圖 4 9 凹模 帶 凹模尺寸與對(duì)應(yīng)的凸模尺寸配作 對(duì)稱(chēng)的凹模刃口尺寸 只對(duì)單邊加 標(biāo)注 4 4彎曲凸 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 凸模圓角半徑 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 38 當(dāng)工件 r t 0 5 0 5 t 凸模圓角半徑 r 0 5minrprm 2 凹模圓角半徑 0 5 2 3 6 取 6 tdRt 5t 6 0 5 3 3 彎曲 U 型件時(shí) 凸凹模間隙用調(diào)整壓力機(jī)閉合高度來(lái)控制 4 5小導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小導(dǎo)柱材料選用20號(hào)鋼 熱處理 滲碳深度0 8 1 2mm 58 62HRC 小導(dǎo)柱 的主要作用是起保護(hù)細(xì)小 較長(zhǎng)的凸模 使凸模能夠更準(zhǔn)確沖孔 不易受損 歪斜 折斷等 增加凸模使用壽命 小導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如圖4 10所示 圖 4 10 小導(dǎo)柱 4 5 1模柄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中 小型模具一般是通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上 模柄是作為上模與 壓力機(jī)滑塊連接的零件 對(duì)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連接 模柄采用Q235制造 模柄結(jié)構(gòu)形式如 圖4 11所示 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 39 圖 4 11 壓入式模柄 4 5 2導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向零件是用來(lái)保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng) 對(duì)生產(chǎn)批量較大 零件公差 要求較高 壽命要求較長(zhǎng)的模具 一般都采用導(dǎo)向裝置 模具中應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo) 柱和導(dǎo)套 圖4 12是標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式 GB T2861 6 1990 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 材料20鋼 熱處理 滲碳深度0 8 1 2mm 58 62HRC 圖 4 12 導(dǎo)套結(jié)構(gòu) A型導(dǎo)柱GB T2861 1 1990 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 但 與模座為過(guò)盈配合 裝拆麻煩 A型和B型可卸導(dǎo)柱與襯套為錐度配合并用螺釘和墊 圈緊固 襯套又與模座以過(guò)渡配合并用壓板和螺釘緊固 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造麻煩 但可卸式的導(dǎo)柱或可卸式導(dǎo)套在磨損后 可以及時(shí)更換 便于模具維修和刃磨 4 5 3模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 模架主要有兩大類(lèi) 一類(lèi)是由上模座 下模座 導(dǎo)柱 導(dǎo)套組 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 40 成的導(dǎo)柱模模架 另一類(lèi)是由彈壓導(dǎo)板 下模座 導(dǎo)柱 導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架 模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 并對(duì)其規(guī)定了一定的技術(shù)條件 導(dǎo)柱模模架 導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分為滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的配合精度 上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度 導(dǎo)柱軸心線(xiàn)對(duì)下模座下 平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級(jí) 這些技術(shù)條件保證了整個(gè)模架具有一定 的精度 也是保證沖裁間隙均勻性的前提 有了這一前提 加上工作零件的制造精 度和裝配精度達(dá)到一定的要求 整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證 后側(cè)導(dǎo)柱模架GB T2851 3 1990 其的特點(diǎn)是鑄鐵模架 滑動(dòng)導(dǎo)向 兩導(dǎo)柱 兩導(dǎo)套分別裝置在上 下模座后側(cè) 凹模面積導(dǎo)套前的有效區(qū)域 可用于沖壓較寬 條料 且可用邊角料 送料及操作方便 可橫向和縱向送料 主要適用于一般精度 要求的沖模 不宜用于大型模具 因有彎曲力矩 上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)不平移 但 如果有偏心載荷 壓力機(jī)導(dǎo)向又不精確 就會(huì)造成上模歪斜 導(dǎo)向裝置和凸 凹模 都容易磨損 從而影響模具壽命 此模架一般用于較小的沖模 此次設(shè)計(jì)中采用后 側(cè)導(dǎo)柱模架 結(jié)構(gòu)如圖4 13所示 圖 4 13 后側(cè)導(dǎo)柱模架 模座一般分為上 下模座 其形狀基本相似 上 下模座的作用是直接或間接 地安裝沖模的所有零件 分別與壓力機(jī)滑塊和工作臺(tái)連接 傳遞壓力 因此 必須 十分重視上 下模座的強(qiáng)度和剛度 模座因強(qiáng)度不足會(huì)產(chǎn)生破壞 如果剛度不足 工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形 導(dǎo)致模具的工作零件和導(dǎo)向零件迅速磨損 這是常 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 41 見(jiàn)的卻又往往不為人們所重視的現(xiàn)象 在選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn) 1 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架 而標(biāo)準(zhǔn)模架的型式和規(guī)格就決定了上 下模座的型式和 規(guī)格 如果需要自行設(shè)計(jì)模座 則圓形模座的直徑應(yīng)比凹模板直徑大 30 70mm 矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模板長(zhǎng)度大 40 70mm 其寬度可以略大或等于凹模板的寬 度 模座的厚度可參照標(biāo)準(zhǔn)模座確定 一般為凹模板厚度的 1 0 1 5 倍 以保證有 足夠的強(qiáng)度和剛度 對(duì)于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座 還必須根據(jù)實(shí)際需要 按鑄件工藝性要 求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì) 2 所選用或設(shè)計(jì)的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng) 并進(jìn)行必要的校核 比如 下模座的最小輪廓尺寸 應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)上漏料孔的 尺寸每邊至少要大 40 50mm 3 模座材料一般選用 HT200 HT250 也可選用 Q235 Q255 結(jié)構(gòu)鋼 對(duì)于大 型精密模具的模座選用鑄鋼 ZG35 ZG45 4 模座的上 下表面的平行度應(yīng)達(dá)到要求 平行度公差一般為 4 級(jí) 5 上 下模座的導(dǎo)套 導(dǎo)柱安裝孔中心距必須一致 精度一般要求在 0 02mm 以下 模座的導(dǎo)柱 導(dǎo)套安裝孔的軸線(xiàn)應(yīng)與模座的上 下平面垂直 安裝滑動(dòng)式導(dǎo) 柱和導(dǎo)套時(shí) 垂直度公差一般為 4 級(jí) 6 模座的上 下表面粗糙度為 Ra1 6 0 8 m 在保證平行度的前提下 可允 許降低為 Ra3 2 1 6 m 材料選用 HT200 4 5 4螺釘銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺釘和銷(xiāo)釘都是標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計(jì)模具時(shí)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(xiāo)釘起定位作用 常用圓柱銷(xiāo)釘 螺釘 銷(xiāo)釘規(guī)格應(yīng)根據(jù)沖 壓力大小 凹模厚度等確定 螺釘與凹模固定版 下模板與墊板 凹模固定版與導(dǎo) 料板 均用M6的螺釘 GB T70 1 2000 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 4 6定位零件 卸料 出件方式的選擇 1 屬于送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷(xiāo) 導(dǎo)料板 側(cè)壓板等 屬于送料定距的定 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 42 位零件有用擋料銷(xiāo) 導(dǎo)正銷(xiāo) 側(cè)刃等 屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷(xiāo) 定 位板等 選擇定位方式及定位零件時(shí)應(yīng)根據(jù)坯料形式 模具結(jié)構(gòu) 沖件精度和生產(chǎn) 率要求等 級(jí)進(jìn)模常采用導(dǎo)正銷(xiāo)與擋料銷(xiāo)配合使用進(jìn)行定位 擋料銷(xiāo)起粗定位作用 導(dǎo)正 銷(xiāo)起精定位 因此擋料銷(xiāo)的位置必須保證導(dǎo)正銷(xiāo)在導(dǎo)正過(guò)程中條料少許活動(dòng)的可能 導(dǎo)正銷(xiāo)只用于級(jí)進(jìn)模 2 卸料與出件裝置作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓后 把沖件或廢料從模具工作零 件上卸下來(lái) 以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行 把沖件或廢料從凸模上卸下來(lái)稱(chēng)為卸料 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料 彈性卸料 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?；蛳履?依靠彈簧或橡膠的彈力 來(lái)卸料 卸料力不太大但沖壓時(shí)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 故選擇彈性卸料裝置 3 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料 我們通常把裝在上模內(nèi)的出件 裝置稱(chēng)為推件裝置 把裝在下模內(nèi)的稱(chēng)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 0 5 相對(duì)較薄 卸m 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 7其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸列表 根據(jù)正裝式級(jí)進(jìn)模 凹模板尺寸并查標(biāo)準(zhǔn) JB T 6743 1 94 確定其它模具模板 尺寸列于下表 表 2 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 序號(hào) 名稱(chēng) 長(zhǎng) 寬 高 材料 數(shù)量 1 墊板 10526 451 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 43 2 凹模板 185026 Cr12 1 3 卸料板 45 4 凸模固定板 185026 1 4 7 1模具材料的選用 1 冷沖模用鋼應(yīng)具有的力學(xué)性能 應(yīng)具有較高的變形抗力 應(yīng)具有較高的斷裂抗力 應(yīng)具有較高的耐磨性及抗疲勞性能 應(yīng)具有較高的冷熱加工工藝性 2 冷沖模零件材料選用原則 要選擇能滿(mǎn)足模具工作要求的最佳綜合性能的材料 要針對(duì)模具失效形式選用鋼材 要根據(jù)制品的批量大小 以最低成本的選材原則選材 要根據(jù)沖模零件的作用選擇材料 要根據(jù)沖模精度程度選擇鋼材 綜合各種材料進(jìn)行比較及材料的用途查下表可選擇 為冷沖模工作零件所用12Cr 的鋼材 表 3 冷沖模工作零件材料的選用 零件名稱(chēng) 使用條件 選用材料 凸模 凹模 形狀簡(jiǎn)單 沖裁材料厚 度 小于等于 3 中tm 小批量生產(chǎn)的沖裁 Cr12 選擇說(shuō)明 在選擇沖裁凸模 凹模材料時(shí) 應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和失效特點(diǎn) 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 44 量材而用 如形狀簡(jiǎn)單 尺寸較小 受力較小的凸 凹模 只需要熱處理工藝適當(dāng) 性能可以滿(mǎn)足使用 生產(chǎn)批量不大時(shí) 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(duì)于大 中型沖裁模 其材料 成本是模具總成本 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 4 8本章小結(jié) 沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備 良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝方案的 可靠保證 沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低 主要決定于沖裁模的質(zhì)量和精度 沖 裁模結(jié)構(gòu)是否合理 先進(jìn) 又直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁模本身的使用壽命和操作 的安全 方便性等 沖裁件形狀 尺寸 精度和生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同 沖裁模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也不 同 本節(jié)主要討論沖壓生產(chǎn)中常見(jiàn)的典型沖裁模類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 沖孔模的結(jié)構(gòu)與一般落料模相似 但沖孔模有其自己的特點(diǎn) 沖孔模的對(duì)象 是已經(jīng)落料或其它沖壓加工后的半成品 所以沖孔模要解決半成品在模具上如何定 位 如何使半成品放進(jìn)模具以及沖好后取出既方便有安全 而沖小孔模具 必須考 慮凸模的強(qiáng)度和剛度 以及快速更換凸模的結(jié)構(gòu) 成形零件上側(cè)壁孔沖壓時(shí) 必須 考慮自動(dòng)送料裝置的步距等 本模具最大特點(diǎn)是依靠自動(dòng)送料裝置進(jìn)行送料 沖孔之前就把工件壓緊 該模 具在壓力機(jī)一次行程中沖四個(gè)孔 于程 護(hù)板級(jí)進(jìn)模 45 第五章 模具的裝配 5 1零件技術(shù)要求 1 沖模的設(shè)計(jì)和制造若無(wú)特殊要求 一律按GB T2851 1 2851 7 1990 GB T2852 1 2852 4 1990 JB T8050 1999 沖模模架 和 JB T7643 7653 冷沖模 選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件 并符合相應(yīng)技術(shù)要求 2 沖模零件不允許有裂紋 工作表面不允許有劃痕 機(jī)械損傷 銹蝕等表面 缺陷 經(jīng)熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻 不允許有軟點(diǎn)和脫碳區(qū) 并清除氧化物等 3 沖模各零件的材料和熱處理硬度應(yīng)優(yōu)先按模具大典中表22 2 3 表22 2 4 選用 允許采用性能高于兩表規(guī)定的其他鋼種 4 零件圖中普通螺紋的基本尺寸應(yīng)符合GB T196的規(guī)定 選用極限與配合應(yīng)符 合GB T197的規(guī)定 5 零件圖上未注明倒角的尺寸 除刃口外所有銳邊均應(yīng)倒角或倒圓 視零件 大小 倒角尺寸為 倒圓尺寸為R0 5 1mm 4525 0 6 零件上銷(xiāo)釘孔的配合長(zhǎng)度一般不小于銷(xiāo)釘直徑的1 5倍 7 固定板 凹模 墊板的形狀和位置公差按GB T1182 1996等的規(guī)定 8 沖模各零件的幾何形狀 尺寸精度 表面粗糙度等應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣的要求 9 零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按GB T1804的規(guī)定 10 零件圖中未注的形狀和位置公差按GB T1184 1996的規(guī)定 11 當(dāng)沖模重量達(dá)2