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2011 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車備輪架加固板 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 系 部 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名 何雪 指導(dǎo)教師 和道 職 稱 講師 專 業(yè) 材料成型 班 級 材料成型 0701 學(xué) 號 212070116 2011 年 6 月 摘 要 板料沖壓加工是機(jī)械加工的一個重要組成部分 廣泛應(yīng)用與汽車 電器 電機(jī) 和儀表等行業(yè) 沖壓工藝方案和模具是實(shí)現(xiàn)加工工藝和保證沖壓件質(zhì)量 降低沖壓 件成本的重要手段 隨著沖壓技術(shù)的不斷進(jìn)步和沖壓生產(chǎn)的迅速發(fā)展 對沖壓設(shè)計(jì) 工作提出了愈來愈高的要求 本次設(shè)計(jì)是針對汽車備輪架加固板的落料 沖孔的模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中應(yīng)用 AutoCAD 對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)一道工序完成 即落料 沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)集中考慮了模具的加工 裝配量產(chǎn)以及沖壓件的生產(chǎn)效率等因素并對其進(jìn)行了 詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算 以保證沖壓加的精度 關(guān)鍵詞 落料 沖孔 沖壓技術(shù) I Abstract The sheet metal stamping is an important part of engineering industries which is now widely used in many fields including automobiles electric machineries electric equipments and instruments The stamping technology and die are an important means to achieve stamping to ensure the quality of the stampings and to lower the cost of the workpiece The development of stamping technology and increasingly demand on stamping products poses a severe requirement for stamping design which consists of structure design and process design The present paper describes the design process of punching blanking die of reinforced plate of car spare wheel carrier which design the die framework by Auto CAD It can be finished by one forming process To ensure the precision of the stampings the designer includes a good many influencing factors such as die machining die assembly and the production efficiency of the stampings and so on also carry out detailed calculations Key words punching blanking stamping technology II 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒 論 1 1 1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1 2 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1 2 1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 2 1 2 2 沖模設(shè)計(jì)與制造方面 2 1 2 3 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 4 1 3 沖壓工藝過程的制定 4 1 3 1 擬定沖壓工藝過程的原始資料 4 1 3 2 確定沖壓工藝過程的步驟及方法 5 1 4 本課題的主要研究內(nèi)容 6 2 沖壓工藝設(shè)計(jì)和沖壓力的計(jì)算 7 2 1 沖壓件 汽車備輪架加固板 簡介 7 2 2 沖壓工藝分析和工藝方案分析 8 2 2 1 沖壓的工藝分析 8 2 2 2 沖壓工藝方案的確定 8 2 3 工件的毛坯尺寸計(jì)算 8 2 4 確定其搭邊值 9 2 5 確定排樣圖 10 2 5 1 利用率的計(jì)算 10 2 5 2 確定排樣圖 10 2 6 計(jì)算各工序沖壓力 11 2 7 本章小結(jié) 12 3 落料 沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) 13 3 1 模具零件刃口尺寸計(jì)算 13 3 1 1 尺寸計(jì)算原則 13 3 1 2 模具間隙的選擇 13 3 1 3 尺寸分類 14 3 1 4 凸 凹模尺寸計(jì)算 15 3 2 沖模工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 16 III 3 2 1 凸模的計(jì)算和校核 16 3 2 2 凹模的計(jì)算和校核 17 3 2 3 凸凹模的計(jì)算和校核 17 3 3 本章小結(jié) 19 4 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì) 20 4 1 確定模具的結(jié)構(gòu)形式 20 4 1 1 正 倒裝結(jié)構(gòu)的選擇 20 4 1 2 定位方式的選擇 20 4 1 3 卸料 出件方式的選擇 21 4 1 4 導(dǎo)向方式的選擇 21 4 2 沖模零件的設(shè)計(jì) 21 4 2 1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) 21 4 2 2 卸料裝置 22 4 2 3 承料裝置 23 4 2 4 擋料和導(dǎo)正裝置 23 4 2 5 定位裝置 24 4 2 6 出件裝 24 4 2 7 固定板 25 4 2 8 墊板 25 4 2 9 模柄 26 4 3 螺釘?shù)倪x擇 26 4 4 上下模板 模座 26 4 5 本章小結(jié) 27 5 設(shè)備的選擇 28 5 1 模具的壓力中心 28 5 2 模具閉合高度的確定 29 5 3 壓力機(jī)的選取 30 5 3 1 設(shè)備類型的選取 30 5 3 2 設(shè)備規(guī)格的選擇 30 5 4 本章小結(jié) 31 6 結(jié)論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34 0 1 緒 論 沖壓是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一 它利用壓力機(jī)通過模具對板料加壓 使其產(chǎn)生塑性變形或分離 從而獲得一定形狀 尺寸和性能的零件 沖壓主要用于 加工板料零件 所以也叫板料沖壓 沖壓加工的范圍十分廣泛 在電子工業(yè)產(chǎn)品的 生產(chǎn)中 已成為不可缺少的加工方法之一 據(jù)概率統(tǒng)計(jì) 在電子產(chǎn)品中 沖壓件的 數(shù)量約占 85 以上 沖壓加工的汽車 電機(jī) 電器 儀器儀表等機(jī)械工業(yè)和國防工 業(yè)以及日常生活用品方面 也占據(jù)著十分重要的地位 1 1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 被稱為 工業(yè)之母 75 的粗加工工業(yè)產(chǎn)品 零件 50 的精加工零件由模具成型 絕大部分塑料制品也由模具成型 作為國民經(jīng) 濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 模具涉及機(jī)械 汽車 輕工 電子 化工 冶金 建材等各個行業(yè) 應(yīng)用范圍十分廣泛 中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求 也為其發(fā)展提供了巨 大的動力 近 10 年來 中國模具工業(yè)一直以每年 15 左右的增長速度快速發(fā)展 有 數(shù)據(jù)顯示 我國目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三 僅次于日本和美國 其中 汽車 摩托車 家電行業(yè)是模具最大的市場 占整個模具市場份額的 80 以上 當(dāng)今世界 正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整 一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移 中國正成為世 界模具大國 近年來 外資對我國模具行業(yè)投入量增大 工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我 國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化 這代表著我國模具行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機(jī)遇 也代 表著面臨國外先進(jìn)技術(shù)和高品質(zhì)制品的挑戰(zhàn) 1 沖壓無論在技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)方面和其它加工方法想比較都有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 在 壓力機(jī)的簡單沖擊下 能獲得壁薄 重量輕 剛性好 形狀復(fù)雜的零件 這些零件 用其它方法難于加工甚至無法加工 其具體優(yōu)點(diǎn)如下 所加工的零件精度高 尺寸穩(wěn)定 具有良好的互換行 沖壓加工是無屑加工 材料利用率高 生產(chǎn)率高 生產(chǎn)過程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化 操作簡單 便于生產(chǎn) 1 2 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 近十多年來 隨著對發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識 沖壓成 形技術(shù)無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進(jìn)展 其特征是與高新技術(shù)結(jié)合 在方法和體系上開始發(fā)生很大變化 計(jì)算機(jī)技術(shù) 信息技術(shù) 現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓 領(lǐng)域的滲透與交叉融合 推動了先進(jìn)沖壓成形技術(shù)的形成和發(fā)展 其主要表現(xiàn)和發(fā) 1 展方向如下 1 2 1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ) 目前 國內(nèi)外對沖壓成形理論的 研究非常重視 在材料沖壓性能研究 沖壓過程中應(yīng)力應(yīng)變分析 板料變形規(guī)律研 究及坯料與模具之間的相互作用研究方面均取得了較大的進(jìn)展 特別是隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善 近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形 過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù) 即利用有限元 FEM 等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過 程 根據(jù)分析結(jié)果 設(shè)計(jì)人員可預(yù)測某一工藝方案成形的質(zhì)量問題 并通過在計(jì)算 機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù) 可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì) 這樣既節(jié)省了昂貴的試驗(yàn) 費(fèi)用 也縮短了制模周期 2 研究推廣能提高勞動生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量 降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝范圍的各種 沖壓新工藝 也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一 目前 國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓 工藝 軟模成形工藝 高能高速成形工藝 超塑性成形工藝及無模多點(diǎn)成形工藝等 精密 高效 經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝 3 其中 精密沖裁加工零件的厚度可達(dá) 25mm 精 度可達(dá) IT6 IT7 級 用液體 橡膠 聚氨酯等作柔性凸模或凹模來代替剛性凸?；?凹模的軟模成形工藝 能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件 在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果 采用爆炸等高效成形方法對于加工各種尺 寸大 形狀復(fù)雜 批量小 強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件 具有很重要的使用 意義 利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑性成形 可以用一次成形代替多道普通的沖 壓成形工序 這對于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的一種先進(jìn)工藝技術(shù) 我國已自主設(shè)計(jì)制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)的成形設(shè)備 解決了多點(diǎn)壓機(jī) 成形法 從而可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài) 提高了材料的成形極限 同時利 用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力 實(shí)現(xiàn)無回彈成形 無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CAD CAT 技術(shù)為主要手段 能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動化成形 4 6 1 2 2 沖模設(shè)計(jì)與制造方面 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 在沖模的設(shè)計(jì)和制造上 目前正朝著以下兩 方面發(fā)展 一方面 為了適應(yīng)高速 自動 精密 安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要 沖模塊正向高效率 高精度 精密 高壽命及多功能方向發(fā)展 與此相適應(yīng)的新型 模具材料及其熱表處理技術(shù) 各種高效 精密 數(shù)控 自動化的模具加工機(jī)床和檢 測設(shè)備以及模具 CAD CAM 技術(shù)也正在迅速的發(fā)展 另一方面 為了適應(yīng)產(chǎn)品更新和 試制或小批量生產(chǎn)的需要 鋅基合金沖模 聚氨酯橡膠沖模 薄板沖模 鋼帶沖模 組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展 7 精密 高效的多工位及多功能級進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋見沖模代表了現(xiàn)代 2 沖模的技術(shù)水平 目前 50 個工位以上的級進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá) 2 m 多功能級進(jìn)模 不僅可以完成沖壓全過程 還可以完成焊接 裝配等工序 我國已能自行設(shè)計(jì)制造 出達(dá)到國際水平的精密多工位級進(jìn)模 如某機(jī)電一體化的鐵芯精密自動化多功能級 進(jìn)模 其主要零件的制造精度可達(dá) 2 5 m 進(jìn)距精度 2 3 m 總壽命達(dá) 1 億次 我國主要汽車模具企業(yè) 已能生成套轎車覆蓋件模具 在設(shè)計(jì)制造的方法 手段方 面已基本達(dá)到了國際水平 模具結(jié)構(gòu) 功能方面也接近國際水平 但在制造質(zhì)量 精度 制造周期和成本方面與國外相比還存在一定的差距 8 模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質(zhì)量和壽命的影響很大 世界各 主要工業(yè)國因此在此方面的研究取得了較大進(jìn)展 開發(fā)了許多的新鋼種 其硬度可 達(dá) HRC58 70 如火焰淬火鋼可局部硬化 且無脫碳 我國研制的 65Nb LD 和 CD 等新鋼種 具有如加工性能好 如處理變形小 抗沖擊性能佳等特點(diǎn) 與此同時 還發(fā)展了一些新的熱處理和表面處理工藝 主要有氣體軟氮化 離子氮化 滲硼 表面涂鍍 化學(xué)氣相沉積 CVD 物理氣相沉積 PVD 激光表面處理等 這些方面 能提高模具工作表面的耐磨性 硬度和耐蝕性 使模具壽命大大延長 9 11 模具制造技術(shù)是現(xiàn)代化模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 信息技術(shù) 自動化 技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透 交叉 融合形成了現(xiàn)代化模具制造技術(shù) 其中高速銑削加工 精密磨削及拋光技術(shù) 數(shù)控測量代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水 平 12 高速銑削加工不但具有加工速度高及良好的加工精度和表面質(zhì)量 主軸轉(zhuǎn)速 一般為 15000 40000r min 加工精度一般可達(dá)到 10 m 最好的表面粗糙度 Ra 1 m 而且與傳統(tǒng)切削加工相比較具有溫度低 切削力小 因而可加工熱敏材 料和鋼性差的零件 合理選擇刀具和切削用量還可以實(shí)現(xiàn)硬材料加工 電火花銑削 加工是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工 因此不用制造昂貴的成 形電極 精密磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床 數(shù)控光學(xué)曲線磨床 數(shù)控連續(xù) 軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備技術(shù) 模具加工中的檢測技術(shù)也取得了很大 發(fā)展 現(xiàn)代三坐標(biāo)測量機(jī)除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外 其良好的溫度補(bǔ) 償裝置 可靠的抗震能力 嚴(yán)密的除塵措施和簡單的操作步驟 使得現(xiàn)場自動化檢 測成為可能 13 此外 利用 RPM 技術(shù)快速成形三維原型后 通過陶瓷精鑄 電弧涂 噴 消失模 熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模 一汽模具制造公司在以 CAD CAM 加工的主模型為基礎(chǔ) 采用瑞士汽車的高強(qiáng)度樹脂澆注成型的樹脂沖模用在國產(chǎn)轎 車調(diào)試中 具有制造精度較高 周期短 費(fèi)用低等特點(diǎn) 達(dá)到 90 年代國際水平 為 我國轎車試用和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑 14 模具 CAD CAE CAM 技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù) 它以計(jì)算機(jī)軟件 的形式為用戶提供一種有效的輔助工具 使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品 模 3 具結(jié)構(gòu) 成形工藝 數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化 從而顯著縮短模具設(shè)計(jì)與 制造的周期 降低生產(chǎn)成本 提高產(chǎn)品質(zhì)量 1 2 3 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)水平的基本條件 高精度 高壽命 高效 率的沖模需要高精度 高自動化的沖壓設(shè)備相匹配 為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需 要 目前沖壓設(shè)備也由單工位 單功能 低速壓力機(jī)朝著多工位 多功能 高速和 數(shù)控方向發(fā)展 加之機(jī)械手乃至機(jī)器人的大量應(yīng)用 使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提 高 各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機(jī)紛紛投入使用 如在數(shù)控四邊折彎機(jī) 中送入板料毛坯后 在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲 從而大幅度提高 精度和生產(chǎn)率 在高速壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時 一分鐘可沖幾百片 并能 自動疊成定 轉(zhuǎn)子鐵芯 生產(chǎn)率比普通壓力機(jī)提高幾十倍 材料利用率高達(dá) 97 工稱壓力為 250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2000 次 min 以上 在多功能 壓力機(jī)方面 日本本田公司生產(chǎn)的 2000KN 沖壓中心 采用 CNC 控制 只需 5min 時間就能自動完成換模 換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作 近年來 為了適應(yīng)市場的競爭 對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高 且其更新?lián)Q代的 周期大為縮短 沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求 開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工 藝 設(shè)備和模具 15 1 3 沖壓工藝過程的制定 沖壓件的生產(chǎn)過程通常包括原料的準(zhǔn)備 各種沖壓工序的加工和其他必要的輔 助工序 如退火 酸洗 表面處理等 16 對于某些組合件或精度要求較高的沖壓 件 還需經(jīng)過切削加工 焊接或鉚接等才能最后完成制造的全過程 指定沖壓工藝過程就是針對某具體的沖壓件恰當(dāng)?shù)剡x擇各工序的性質(zhì) 正確確 定坯料尺寸 工序數(shù)量和工序件尺寸 合理安排各沖壓件工序及輔助工序的先后順 序及組合方式 以確保產(chǎn)品質(zhì)量 實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)效率和低成本生產(chǎn) 同一沖壓件的工序方案可以有多種 設(shè)計(jì)者必須考慮多方面的因素和要求 通 過分析比較 從中選擇出技術(shù)上可行 經(jīng)濟(jì)上合理的最佳方案 1 3 1 擬定沖壓工藝過程的原始資料 制定沖壓工藝過程應(yīng)在收集 調(diào)查 研究并掌握有關(guān)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行 原始資料主要包括以下內(nèi)容 a 沖壓件的零件圖及使用要求 沖壓件的零件圖對沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀 尺寸大小 精度要求及有關(guān)技術(shù)條件作 出明確的規(guī)定 它是制定沖壓工藝過程的主要依據(jù) 17 而了解沖壓件的使用要求及 4 在機(jī)器中的裝配關(guān)系 可以進(jìn)一步明確沖壓件的要求 并且在沖壓件工藝性較差時 向設(shè)計(jì)部門提出修改意見 以改善零件的沖壓工藝性 當(dāng)沖壓件只有樣件而無圖樣 時 一般應(yīng)對樣件測繪后繪制出圖樣 作為分析與設(shè)計(jì)的依據(jù) b 沖壓件的生產(chǎn)批量及定型程度 沖壓件的生產(chǎn)批量及定型程度也是制定沖壓件工藝過程中必須考慮的重要內(nèi)容 它直接影響加工方法及模具類型的確定 c 沖壓件原材料的尺寸規(guī)格 性能及供應(yīng)狀況 沖壓件原材料的尺寸規(guī)格是確定坯料形式和下料方式的依據(jù) 材料的性能及供 應(yīng)狀態(tài)對確定沖壓件變形程度與工序數(shù)量 計(jì)算沖壓力 要否安排熱處理輔助工序 等都有重要的影響 d 沖壓設(shè)備條件 工廠現(xiàn)有沖壓設(shè)備的類型 規(guī)格 自動化程度等是確定工序組合程度 選擇各 工序壓力機(jī)型號 確定模具類型的主要依據(jù) e 模具制造條件及技術(shù)水平 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)要考慮模具的加工 模具制造條件及技術(shù)水平?jīng)Q定了制模 能力 從而影響工序組合程度 模具結(jié)構(gòu)與精度的確定 f 有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)資料與手冊 制定沖壓工藝過程與設(shè)計(jì)模具時 要充分利用與沖壓有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)資 料與手冊 這有助于設(shè)計(jì)者進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 確定材料與尺寸精度 選用相應(yīng) 標(biāo)準(zhǔn)和典型結(jié)構(gòu) 從而簡化設(shè)計(jì)過程 縮短設(shè)計(jì)周期 提高工作效率 1 3 2 確定沖壓工藝過程的步驟及方法 1 工件的分析 1 沖壓件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析 了解沖壓件的使用要求及在機(jī)器中的裝配關(guān)系與裝配要求 2 沖壓件的工藝分析 根據(jù)沖壓圖樣和樣件 分析沖壓件的形狀 尺寸 精度及所用材料是否符合沖 壓工藝要求 2 工藝方案的分析與確定 沖壓件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上 便可著手確定沖壓方案 確定沖壓工藝方案主 要是確定各次沖壓加工的工序性質(zhì) 工序數(shù)量 工序順序和工序組合方式 沖壓工藝方案的確定是制定沖壓工藝過程的主要內(nèi)容 需要綜合考慮各方面的 因數(shù) 有的還需要進(jìn)行必要的工藝計(jì)算 因此 實(shí)際確定時通常先提出幾種可能的 方案 再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析 比較和擇優(yōu) 5 1 沖壓工序性質(zhì)的確定 沖壓工序性質(zhì)是指成形沖壓件所需沖壓工序種類 如落料 沖孔 切邊 彎曲 拉深 翻孔 翻邊 脹形 整形等都是沖壓加工中常 見的工序 2 工序數(shù)量的確定 工序數(shù)量是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進(jìn)行的次數(shù) 工序數(shù)量的確定主要取決于零 件幾何形狀復(fù)雜程度 尺寸大小與精度 材料沖壓成型性能 模具強(qiáng)度等 與沖壓 工序性質(zhì)有關(guān) 3 工序順序的確定 沖壓各工序的先后順序 主要決定于沖壓變形規(guī)律和零件質(zhì)量要求 如果工序 順序的變更并不影響零件質(zhì)量 則應(yīng)當(dāng)根據(jù)操作 定位及模具結(jié)構(gòu)等因素確定 順序的確定一般可按下列原則進(jìn)行 工序的先后順序應(yīng)保證每道工序的變形區(qū)為相對弱區(qū) 同時非變形區(qū)應(yīng)為相對 強(qiáng)區(qū)而不參與變形 前工序成形后得到的符合零件圖樣要求的部分 在以后各道工序中不得在發(fā)生 變形 工件上所有的孔 只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工序的影響 都應(yīng)在平面配料上 先沖出 對于帶孔的或有缺口的沖裁件 如果選用單工序模沖裁 一般先落料 再沖孔 對于帶孔的彎曲件 孔邊與彎曲變形區(qū)的間距較大時可以先沖孔 后彎曲 帶孔的拉深件 一般來說 都是先拉深 后沖孔 對于多角彎曲件 應(yīng)從彎曲時材料的變形和運(yùn)動兩個方面來考慮安排彎曲的先 后順序 一般是先彎外角 再彎內(nèi)角 沖壓件需要整形或校平等工序時 均應(yīng)安排在工件基本成形以后進(jìn)行 1 4 本課題的主要研究內(nèi)容 本課題是汽車備輪架加固板落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 他融合了沖壓成形原理 沖 壓工藝 沖壓模具設(shè)計(jì)等內(nèi)容 因此要做好此設(shè)計(jì) 就必須掌握沖壓工藝過程編制 復(fù)合模具設(shè)計(jì)的基本方法 故首先對汽車備輪架加固板進(jìn)行沖壓工藝分析 進(jìn)行設(shè) 計(jì)計(jì)算 得出各種參數(shù) 合理的選擇沖壓設(shè)備 確定壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 最終確定 模具的具體結(jié)構(gòu) 6 2 沖壓工藝設(shè)計(jì)和沖壓力的計(jì)算 2 1 沖壓件 汽車備輪架加固板 簡介 備輪架加固板 如圖 2 1 所示 的主要作用是增加汽車備輪架強(qiáng)度 本次設(shè)計(jì) 的備輪架加固板為中國第一汽車制造廠生產(chǎn)汽車的一個零件 對其進(jìn)行測繪 研究 1 備輪架加固板的特性如下 外形簡單 結(jié)構(gòu)簡單 形狀規(guī)則對稱 備輪架加固板造價低 適于批量生產(chǎn) 2 產(chǎn)品加工材料的選擇 根據(jù)上述介紹 選取工件的材料及特性如下 選取材料為 SPCC SB 冷軋板 選用 08 此種鋼材廣泛用于汽車制造業(yè) 材 料的其它特性見表 1 表 1 SPCC SB 材料的特性 材料名稱 牌號 狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 MPa 抗拉強(qiáng)度 1 MPa 伸長率 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08 已退火 260 360 330 450 32 7 圖 1 工件圖 2 2 沖壓工藝分析和工藝方案分析 2 2 1 沖壓的工藝分析 零件外形對稱 無尖角 凹陷或其他形狀突變 系典型的板料沖壓件 1 工件的外形及內(nèi)形分布均勻 無尖銳的角 符合沖裁要求 2 孔邊距 a 1 5 圓孔 1 5 符合沖裁要求 3 工件無細(xì)長的旋臂與窄槽 模具結(jié)構(gòu)簡單 適合沖裁 4 材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 是常用的沖裁材料 具有良好的沖裁性能 工件尺寸屬于裝配要求精確尺寸 此尺寸可定為加工尺寸 7 成型件的尺寸要求不高 表面粗糙度要求不大 變形量很小 不會引起破裂 在成形過程中無需增加預(yù)成型工藝 可以一次成型 綜上所述 此工件適宜沖裁 2 2 2 沖壓工藝方案的確定 經(jīng)過對沖壓件 備輪架加固板 的工藝分析后 結(jié)合產(chǎn)品圖進(jìn)行必要的工藝計(jì) 算 并在分析沖壓工藝類型 沖壓次數(shù) 沖壓順序和工序組合方式的基礎(chǔ)上 提出 各種可能的沖壓分析方案 1 沖壓的幾種方案 1 落料 沖孔 單工序模具生產(chǎn) 2 落料 沖孔復(fù)合模模具生產(chǎn) 3 落料 沖孔連續(xù)進(jìn)行采用級進(jìn)模生產(chǎn) 方案一 結(jié)構(gòu)簡單 需要三道工序 三套模具才能完成工件的加工 成本高 方案二 加工工序減少 節(jié)省加工時間 制造精度高 成本相應(yīng)減少 提高了勞 動生產(chǎn)率 方案三 在方案二的基礎(chǔ)上加大了制造成本 既不經(jīng)濟(jì)又不實(shí)惠 一個工件往往需要經(jīng)過多道工序才能完成 編制工序方案時必須考慮兩種情況 單工序模分散沖壓或工序組合采用復(fù)合模連續(xù)沖壓 這主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批 量 尺寸大小和精度等因素 通過產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)率 設(shè)備條件 模具制造和壽命 操作安全以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合分析 比較決定采用方案二 即 落料 沖孔 成品 2 各加工工序次數(shù)的確定 根據(jù)工件的形狀和尺寸及極限變形程度可進(jìn)行以下決定 落料 沖孔一次成型 8 2 3 工件的毛坯尺寸計(jì)算 由于工件主要成型的工序是落料 沖孔 工件變形量不是很大 可以直接落下工 件的實(shí)際尺寸 根據(jù) 沖模設(shè)計(jì)手冊 可知毛坯尺寸計(jì)算如下 毛坯的長度 L 150 106 2 362mm L1 106mm L2 150mm L3 106mm 毛坯的寬度 B 48 143 65 256mm B1 48mm B2 143mm B3 65mm 所以毛坯形狀及尺寸如圖 2 2 所示 圖 2 零件圖 9 2 4 確定其搭邊值 考慮到成型范圍 應(yīng)考慮以下因素 1 料的機(jī)械性能 軟件 脆件搭邊值取大一些 硬材料的搭邊值可取小一些 2 沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復(fù)雜或尺寸較大時 搭邊值大一些 3 材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些 4 材料及擋料方式 用手工送料 且有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些 用側(cè)刃 定距的搭邊值要小一些 5 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些 綜上所述 根據(jù) 沖模設(shè)計(jì)手冊 確定其搭邊值 工件側(cè)面搭邊值 a 4 0mm 條料寬度 B L 2a 256 2 4 264mm 2 5 確定排樣圖 2 5 1 利用率的計(jì)算 一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為材料利用率 由于板料沖裁時板厚時一定的 所以材料利用率可用面積之比 即一段條料的有效 面積與這段條料的面積之比 來代替重量之比 同一個工件 排樣不同時 材料利 用率也會不同 材料利用率越高越省料 因此 材料利用率是判斷排樣是否經(jīng)濟(jì)的 重要參數(shù) 以下便通過計(jì)算材料利用率來判斷所用排樣方法是否合理 本零件使用條料坯料 準(zhǔn)確的材料利用率應(yīng)考慮導(dǎo)料頭 料尾的材料消耗 按 下式計(jì)算整條料的材料利用率 公式 2 1 01naKA 式中 K 材料利用率 n 條料上生產(chǎn)的沖件數(shù) a 每一沖件的面積 mm 2 A0 條料面積 mm 2 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 確定兩工件間的搭邊值 a 1 4mm 工件側(cè)面搭邊值 a 2 5mm a 256 362 48 191 73 2 2 150 43 150 72 28 52 2 142 2 5 52 2 5 52 10 52 72793 452 72794mm n 1500 4 372 4 02 取 n 4 K 19 5906 363 370 1000 100 71 05 10 2 5 2 確定排樣圖 排樣圖 2 6 計(jì)算各工序沖壓力 1 沖裁力 為了合理設(shè)計(jì)模具和正確選用壓力機(jī) 就必須計(jì)算沖裁力 計(jì)算公式如下 0PLt 公式 2 式中 P0 沖裁力 N 材料抗剪強(qiáng)度 MPa L 材料輪廓長度 mm t 材料厚度 mm 本次設(shè)計(jì)中 工件的輪廓長度 L1 106 72 150 72 106 165 163 33 48 33 5 43 150 43 33 5 48 163 33 65 65 1361 66mm L2 11 2 21 28 2 52 4 311 62mm L L1 L2 1361 66 311 62 1673 28mm 已知 t 4 0mm 則 P0 300 1673 28 4 0 2007936 N 則 P 1 3P0 1 3 2007936 2610316 8 N 2611KN 2 卸料力 卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力 卸料力的計(jì)算公式如下 11 XPK 公式 3 式中 Px 卸料力 KN Kx 卸料力系數(shù) 查表取 0 04 P 沖裁力 KN 則 Px 0 04 2611 104 44KN 3 推料力 順著沖裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力 一般叫做推料力 推料力的計(jì) 算公式如下 公式 4 TPnK 式中 PT 推料力 KN KT 推料力系數(shù) 查表取 0 045 n 卡在凹模里的料的個數(shù) n h t 其中 h 為凹模刃壁垂直部分高度 mm t 為料厚 mm PT 0 045 2611 117 5KN 4 頂料力 逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做頂料力 頂料力的計(jì)算 公式如下 公式 5 DPK 式中 PD 頂料力 KN KD 頂料力系數(shù) 查表取 0 05 PD 0 05 2611 130 55KN 則根據(jù)式 2 6 得出 總的沖壓工藝力為 公式 6 XTDFP F 2611 104 44 117 5 130 55 2833 5KN 則落料 沖孔復(fù)合模選擇沖床時的總壓力為 F 總 1 3F 3116 85KN 2 7 本章小結(jié) 本章介紹了沖壓件 備輪架加固板 的主要特征 通過對其分析確定合適的沖 壓方案 即落料 沖孔復(fù)合模 根據(jù)零件尺寸確定毛坯尺寸和形狀 從而確定其搭 邊植 繪制出排樣圖 通過毛坯尺寸計(jì)算各工序的沖壓力 為沖壓設(shè)備的選擇打好 基礎(chǔ) 12 3 落料 沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) 3 1 模具零件刃口尺寸計(jì)算 3 1 1 尺寸計(jì)算原則 刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素 模具的合理間隙值也要靠模 具刃口尺寸及其公差來保證 生產(chǎn)實(shí)踐中存在如下問題 1 由于凸凹模之間存在間隙 使落下的料或沖出的孔都是帶有錐度的 且落料 大端尺寸等與凹模尺寸 沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸 2 在測量與使用中 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 凸凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦 凸模愈磨愈小 凹模愈磨愈 大 結(jié)果使間隙愈用愈大 由此 在決定模具刃口尺寸及其制造公差時 應(yīng)考慮 1 落料制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(jì)落料 模時 以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 2 設(shè)計(jì)落料模時 凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸 設(shè)計(jì)沖 孔模時 凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸 這樣在凸凹模磨 損到一定程度的情況下 仍能沖出合格的零件 凸凹模間隙擇取最小合理間隙值 3 確定沖模刃口制造公差時 應(yīng)考慮制件的精度要求 根據(jù)以上原則 落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算 落料凸模按間隙值配制 由 于此工件屬薄板料的沖裁件 因此采用凸凹模配合加工 3 1 2 模具間隙的選擇 模具間隙是指凸凹模刃口間縫隙的距離 用 C 表示 俗稱單面間隙 雙面間隙 用 Z 表示 彎曲 V 形工件時 凸 凹模間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)閉合高度來控制的 不 需要在模具結(jié)構(gòu)上確定間隙 以下為落料 沖孔復(fù)合模間隙的確定 1 沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件質(zhì)量是指切斷面質(zhì)量 尺寸精度及形狀誤差 切斷面應(yīng)平直 光潔 即 無裂紋 撕裂 夾層 毛刺等缺陷 零件表面應(yīng)盡量可能平整 即穹彎小 尺寸應(yīng) 保證不超過圖紙規(guī)定的公差范圍 當(dāng)把凸 凹模間隙值控制在一定范圍內(nèi)時 沖件 比較平直 光潔 毛刺很小 且所需沖裁力小 間隙過小時 在斷面出現(xiàn)擠長的毛 13 刺 間隙過大時 材料的彎曲與拉深增大 材料易破裂 致使制件光亮帶減小 塌 角與斷裂斜度都增大 毛刺大而厚 2 間隙對沖裁力的影響 當(dāng)間隙小于合理間隙時 不僅沖裁力增大 而且剪切力減小 3 間隙對模具壽命的影響 為了提高模具的壽命 一般采用較大的間隙 若采用小間隙 就必須提高模具 硬度與模具制造光潔度 精度 改善潤滑條件 以減小磨損 4 凸 凹模間隙的確定 根據(jù)以上條件綜合確定 間隙選擇 選擇 型 間隙適中 R 減小 正常 拉毛正常 則根據(jù) 沖模 設(shè)計(jì)手冊 落料 沖孔復(fù)合模刃口始用間隙為 2Cmax 0 58mm 2C min 0 5mm 1 2Zmax 0 22mm 1 2Z min 0 16mm 3 1 3 尺寸分類 工件毛坯尺寸如圖 2 2 所示 將工件尺寸進(jìn)行分類如下 1 外形尺寸 A 類 刃磨后凹模尺寸兩邊增大的 把產(chǎn)品零件圖尺寸化成 A0 為工件公 差 106 1060 0 87mm 65 650 0 74mm 48 480 0 62mm 33 5 33 50 0 62mm 2 內(nèi)形尺寸 B 類 刃磨后凹模尺寸兩邊減小的 把產(chǎn)品零件圖尺寸化成 E 0 150 1500 1mm 11 110 0 43mm 21 210 0 52mm 52 520 0 74mm 14 140 0 43mm 3 中心距尺寸 C 類 該尺寸與刃磨無關(guān) 把產(chǎn)品零件圖化成 L 2 72 72 0 37mm 14 43 43 0 31mm 3 1 4 凸 凹模尺寸計(jì)算 孔 11 110 0 43mm 21 21 0 52mm 14 14 0 0 43mm 52 150 0 0 74mm 的圓形凸模和 凹模分開加工 其余尺寸配合加工 先做凸模 配做凹模 用復(fù)合模沖工件 落料 凹模刃壁垂直 1 分開加工的尺寸 先計(jì)算分開加工的尺寸 E 0 110 0 43mm 根據(jù) 模具設(shè)計(jì)手冊 查表得 當(dāng) t 4 0mm 時 2Cmax 0 58mm 2C min 0 5mm 即 1 2Z max 0 22mm 1 2Z min 0 16mm 查 模具設(shè)計(jì)手冊 得 需滿足以下兩式 0 4 2C max 2Cmin 即 0 032mm M s 0 2mm 查表取 Ms 0 05mm 即 0 15mm 比較 0 032mm 與 0 15mm 取 0 032mm 0 58 0 0 5 0 032 0 058mm maxin2C 公式 7 72EdN 其中 E 11 N 7 查表按 0 43 0 064mm 得 N7 0 145mm 因 Ms 0 05mm 查表得 N2 0 015 故 d E 11 0 145 0 015 11 16mm 公式 8 minDC 11 16 0 22 11 38mm 故凸模為 11 380 0 032 凹模為 11 380 0 058 依次類推可得 E1 210 0 52mm 時 凸模為 21 380 0 032 凹模為 21 380 0 058 E2 520 0 74mm 時 凸模為 52 380 0 032 凹模為 52 380 0 058 E3 140 0 43mm 時 凸模為 14 380 0 032 凹模為 14 380 0 058 2 配合加工尺寸 配合加工的尺寸計(jì)算如下 孔類尺寸 085 085 0 21 43 1 1 pdp 孔 min62 dZ085 085 0 2pp 孔 in dd 15 085 085 0 214 3 14 14 pdRp 腰 孔 min625 dZ085 085 0 52pp in dd 3 2 沖模工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3 2 1 凸模的計(jì)算和校核 1 凸模的結(jié)構(gòu)形式 落料 沖孔復(fù)合模的沖孔凸模選用帶臺肩的凸模 此凸模與固定板緊配合 上 端帶臺肩 以防拉下 基本形狀如圖 3 1 所示 2 凸模的長度計(jì)算 根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)形式 沖孔凸模固定板厚度 h1 32mm 落料凹模厚度取 h2 66mm 凸模進(jìn)入凹模的深度為 1mm 則沖孔凸?？傞L為 L h 1 h2 1 20 28 1 98mm 則根據(jù) 模具設(shè)計(jì)大典 落料 沖孔模凸模選擇圓凸模 A 11 98 T10A A 21 98 T10A 代號為 JB T 8057 1995 圖 4 凸模圖 3 凸模強(qiáng)度校核 凸模長度確定后 為防止縱向失穩(wěn)和折斷 應(yīng)進(jìn)行凸模承壓能力和抗彎能力的 校核 沖裁時凸模所受的應(yīng)力 有平均壓應(yīng)力 和刃口的接觸應(yīng)力 k 兩種 孔徑大 于沖件材料厚度時 接觸應(yīng)力大于平均壓應(yīng)力 因而強(qiáng)度核算的條件是接觸應(yīng)力小 16 于或等于凸模材料的許用應(yīng)力 孔徑小于或等于沖件材料厚度時 強(qiáng)度核算條 件可以是平均壓應(yīng)力 小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力 本次設(shè)計(jì)中 凸模材 料選取 T10A HRC56 60 本次凸模校核采用以下公式進(jìn)行校核 公式 9 4min td 式中 t 沖件材料的厚度 mm dmin 圓形凸模最小截面的直徑 mm 凸模最小斷面的壓應(yīng)力 MPa 凸模材料許用壓應(yīng)力 對于常用合金模具鋼 可取 1800 2200MPa 則 4 4 0 11 300 436 36MPa200 150mm 沖件料厚 1 5 3mm 經(jīng)查表取壁厚為 35mm 則凸模長 L 98 2 35 168mm 寬 B 75 2 35 145mm 則凹模外形尺寸為 L B h 168 145 48 對照矩形落料凹模外形尺寸表 將上述尺寸改為 500mm 400mm 72mm 3 2 3 凸凹模的計(jì)算和校核 凸凹模存在于復(fù)合模中 在本次設(shè)計(jì)中 它既是沖孔凹模 又是落料凸模 它 的內(nèi)外緣均為刃口 內(nèi)外緣之間的壁厚決定沖裁件的尺寸 不像凹模那樣可以將外 17 緣輪廓尺寸擴(kuò)大 所以從強(qiáng)度考慮 壁厚受最小值限制 凸凹模的最小壁厚受沖模 結(jié)構(gòu)影響 凸凹模裝于上模 正裝復(fù)合模 時 內(nèi)孔不積存廢料 脹力小 最小壁 厚可以小一些 凸凹模裝于下模 倒裝復(fù)合模 時 如果是柱形孔口 則內(nèi)孔積存 廢料 脹力大 最小壁厚要大一些 作為沖孔凹模時 選為柱形孔口錐形凹模 刃口強(qiáng)度高 修磨后孔口尺寸不變 但在孔口內(nèi)可能積存工件和廢料 增加沖裁力和孔壁的磨損 磨損后每次的修磨量 較大 凹模的總壽命較低 這種型式的凹模適用于形狀復(fù)雜 精度要求較高的工件 的沖裁 其通過 2 個沉頭螺釘 緊固在凸凹模固定板上 以保證卸料時凸凹模的穩(wěn) 定及下次沖壓時的精度 其結(jié)構(gòu)形式如下圖 5 所示 18 圖 5 凹凸模結(jié)構(gòu)圖 根據(jù) 模具設(shè)計(jì)與制造 查表得 6 2hm 其材料為 Cr12 熱處理硬度為 HRC58 62 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 選取凸凹模的厚度為 104mm 3 3 本章小結(jié) 本章論述了落料 沖孔復(fù)合模刃口尺寸的計(jì)算 主要是沖孔凸模 落料凹模和 凸凹模的刃口尺寸 通過科學(xué)計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)度校核 以保證沖壓件的精度 19 4 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì) 4 1 確定模具的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)沖壓工藝過程選定的模具類型 此次工藝選取的是落料沖孔復(fù)合模 壓彎 模具的結(jié)構(gòu)形式 確定模具形式時綜合考慮沖壓件的形狀特點(diǎn) 尺寸大小 精度要 求及沖壓設(shè)備與制模條件 操作方便與安全的前提下 應(yīng)解決模具的正 倒裝結(jié)構(gòu) 選擇和定位 卸料 導(dǎo)向方式的選擇等 4 1 1 正 倒裝結(jié)構(gòu)的選擇 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在具有復(fù)合形式的凸凹模 它既起落料凸模作用 又起沖孔凹模的作用 當(dāng)凸凹模裝在下模 落料凹模裝在上模 成為倒裝復(fù)合模 反之稱為正裝復(fù)合模 本次設(shè)計(jì)的落料 沖孔復(fù)合模就采用倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu) 這 種結(jié)構(gòu)沖孔廢料由凸凹?？紫侣┏?結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 4 1 2 定位方式的選擇 為保證沖壓質(zhì)量和穩(wěn)定沖壓生產(chǎn)過程 沖壓用毛坯 條料 帶料 單個毛坯等 在模具中必須具有正確的位置 因此 定位方式的選擇 是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi) 容 根據(jù)毛坯的形狀 尺寸和模具結(jié)構(gòu)的不同 可用不同的定位方式 各種定位方 式應(yīng)滿足以下要求 保證定位的可靠性 定位至少應(yīng)有三個支承點(diǎn) 通常采用支承面 兩個導(dǎo)向點(diǎn)及一個定程點(diǎn) 定位 的支承點(diǎn)及導(dǎo)向點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的距離 以保證毛坯定位穩(wěn)定 保證操作的穩(wěn)定性 若條料從右到左送進(jìn)時 導(dǎo)向點(diǎn)應(yīng)設(shè)在右側(cè) 若條料從前向后送進(jìn)時 導(dǎo)向點(diǎn) 應(yīng)設(shè)在左側(cè) 保證定位的精確性 多工序聯(lián)合沖壓時 應(yīng)有初始定位和最終定位位置 保證定位基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性 多道工序在多副模具上沖壓時 應(yīng)力求前后工序的定位基準(zhǔn)一致 這有利于沖 壓質(zhì)量和模具的設(shè)計(jì)與制造 根據(jù)定位零件的功能不同 常見的定位方式有以下幾種 1 條料在模具中的定位方式 控制條料的送進(jìn)距離 零件包括擋料銷 定距側(cè) 刃 導(dǎo)正銷 擋料銷又分為固定式 活動式和初始擋料銷三種 可用于各種類型的 20 模具 定距側(cè)刃和導(dǎo)正銷多用于級進(jìn)模 分別起初始定位和精確定位的作用 2 控制條料的送進(jìn)方向 定位零件包括導(dǎo)料板 側(cè)壓板 導(dǎo)料板可用于各種模 具 有時也可用兩個導(dǎo)料銷代替 側(cè)壓板常用于級進(jìn)模 以保證條料沿著導(dǎo)料板基 準(zhǔn)面送進(jìn) 4 1 3 卸料 出件方式的選擇 在確定模具結(jié)構(gòu)形式時 必須選擇確定其卸料 出件的方式 模具的卸料方式 包括剛性卸料 彈性卸料和廢料切刀卸料三種 出件方式包括剛性推件和彈性推件 兩種 選擇卸料出件方式時 應(yīng)綜合考慮模具類型 工件質(zhì)量要求及操作方便等因 素 以使模具結(jié)構(gòu)簡單 工件安全可靠 根據(jù)上述原則采用彈性卸料和彈性推件方式 4 1 4 導(dǎo)向方式的選擇 一般來說 對于單工序模的彎曲模 拉深模以及其他簡單成型模 由于凸凹模 的單邊間隙較大 壓力機(jī)滑塊導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度一般能滿足凸凹模對中的要求 故各 類模具大都不采用導(dǎo)向裝置 對于生產(chǎn)批量較小 工件精度較低 沖裁厚料的單工 序模 也不考慮導(dǎo)向裝置 但因沖裁間隙較小 故對壓力機(jī)滑塊導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度要 求精度較高 無導(dǎo)向模的主要優(yōu)點(diǎn)是加工制造簡單 模具成本低 缺點(diǎn)是模具在壓 力機(jī)上的安裝調(diào)整不方便 且模具壽命和工件的質(zhì)量不如有導(dǎo)向的模具高 對于復(fù) 合模 級進(jìn)模和工件質(zhì)量要求較高或生產(chǎn)批量要求較大的模具 均采用導(dǎo)向裝置 模具的導(dǎo)向方式主要分為滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套 滾動導(dǎo)柱導(dǎo)套和導(dǎo)板導(dǎo)向三種 4 2 沖模零件的設(shè)計(jì) 4 2 1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向零件用來保證上模相對于下模的正確運(yùn)動 其導(dǎo)向方式主要為滑動式導(dǎo)柱 導(dǎo)套 滾動式導(dǎo)柱導(dǎo)套和導(dǎo)板導(dǎo)向三種 本次設(shè)計(jì)中模具選擇滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套 1 安裝尺寸要求 導(dǎo)柱直徑一般在 16 60mm 之間 長度在 90 320mm 之間 選擇導(dǎo)柱時應(yīng)考慮 到模具的閉合高度要求 即在模具處于最低工作位置時 導(dǎo)柱上端面與上模板之間 的距離不能小于 10 15mm 之間 以保證凸凹模多次刃磨而使模具閉合高度變小時 導(dǎo)柱也不會影響正常工作 導(dǎo)柱下端面與下模板下端面的距離一般取 2 3mm 以保 證下模板在壓力機(jī)工作臺上安裝和固定 導(dǎo)套上端面與上模板的上平面的距離應(yīng)大 于 3mm 根據(jù)上述原則 本次設(shè)計(jì)的落料 沖孔復(fù)合模采用滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向方式 21 如圖 4 1 4 2 所示 落料 沖孔復(fù)合模采用 A 型導(dǎo)柱 50 350 GB T2861 A 型導(dǎo)套 50 158 63 GB T2861 圖 6 導(dǎo)柱 圖 7 導(dǎo)套 2 尺寸配合要求 導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模板和上模板的安裝孔中 一般采用過盈配合 H7 r6 導(dǎo)柱 與導(dǎo)套之間采用間隙配合 H7 h6 或 H6 h5 其配合精度主要取決于沖壓件工序性質(zhì) 沖壓件的精度以及模具壽命等要求 對于一般模具 通常取間隙配合 H7 h6 對于 沖裁件間隙較小 小于 0 03mm 的模具 或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具 級進(jìn)模 或者要求 壽命較長的硬質(zhì)合金模 應(yīng)選用間隙配合 H6 h5 3 材料及熱處理要求 導(dǎo)柱 導(dǎo)套一般選用 20 號鋼制造 為了滿足其配合表面的硬度 耐磨性及一定 韌性的要求 應(yīng)進(jìn)行表面的滲碳處理 滲碳層深度為 0 8 1 2mm 滲碳后的淬火硬 度為 58 62HRC 配合表面粗糙度應(yīng)不大于 0 8 m 4 2 2 卸料裝置 1 卸料板尺寸 合理的卸料板結(jié)構(gòu)形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一 卸料板除了進(jìn)行 卸料外 在某些結(jié)構(gòu)的模具中還起到保護(hù)凸模的重要作用 選用時要根據(jù)凹模周界以 及模具的具體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇 2 卸料螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 在本次設(shè)計(jì)中 卸料螺釘采用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 查閱 模具設(shè)計(jì)大典 第 619 頁 選取的卸料螺釘為 M12 和 M16 兩種 如圖 4 3 所示 材料為 45 鋼 22 熱處理硬度為 35 40HRC 3 卸料螺釘?shù)某叽?根據(jù)以上 選取卸料螺釘為 M12 137 GB T3098 3 M16 146 GB T3098 3 圖 8 圓柱頭沒六角卸料螺釘 4 2 3 承料裝置 承料板的作用是擴(kuò)大沖壓材料受承托的部分 以便于送進(jìn) 本次設(shè)計(jì)中采用了 承料裝置 用以保證送料時定位的精度 通過一個螺栓固定在橡膠上 其具體尺寸 為 500 400 32 材料為 Q235 4 2 4 擋料和導(dǎo)正裝置 擋料裝置對人工送料提供進(jìn)給量的依據(jù) 當(dāng)材料與擋料裝置的定位面 邊 接 觸時 即停止進(jìn)給 在材料需要于模具內(nèi)更精密定位時 應(yīng)采用導(dǎo)正銷將材料導(dǎo)正 導(dǎo)正銷不僅可 用于人工送料 也能用于自動送料 擋料裝置在單工序落料或復(fù)合模中 主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的 搭邊 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式 本次設(shè)計(jì)的落料 沖孔復(fù)合模中 當(dāng)模具閉合后不允 許擋料銷的頂端高出材料 所以此套模具中采用活動擋料銷 其結(jié)構(gòu)形式如圖 4 4 所示 它利用壓縮彈簧上下活動 廣泛應(yīng)用于復(fù)合模中 根據(jù)上述原則 查閱 模具設(shè)計(jì)大典 確定落料 沖孔復(fù)合模中采用導(dǎo)正銷和 擋料銷 選擇技術(shù)條件按 JB T7653 1994 的規(guī)定 分別為 擋料銷 10 16 JB T 7649 5 材料為 45 鋼 導(dǎo)料銷 10 16 JB T 7649 5 材料為 45 鋼 23 圖 9 擋料裝置 4 2 5 定位裝置 定位裝置保證工序件進(jìn)行后續(xù)沖壓時 在模具內(nèi)占有正確的位置 常用的定位 裝置有定位銷和定位板兩類 定位銷沿工件外形布置 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)需要 采用銷對墊板 凸凹模固定板進(jìn)行定位 查閱 模具設(shè)計(jì) 大典 選擇銷 16 114 GB T 119 1 如圖 4 5 所示 圖 10 銷 4 2 6 出件裝 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu) 出件裝置選擇彈性卸料 1 高度計(jì)算 在落料 沖孔復(fù)合模中下模和上模均采用此種卸料方式 選擇的彈性體為 聚氨酯彈性體 60 16 5 40 JB T7650 9 1995 根據(jù)模具結(jié)構(gòu) 落料 沖孔復(fù)合模的上 下模選取高為 40mm 的聚氨酯彈性體 2 受力計(jì)算 橡膠受壓時應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系 也可用彈性模量表示 即 公式 12 EFP10 式中 E 彈性模量 MP a P 壓力 N F 承壓面積 cm 2 壓縮應(yīng)變 但是橡膠的彈性模量 不是一個常數(shù) 而是隨材料牌號 應(yīng)變量 和形狀系數(shù) K 而變化 形狀系數(shù)是橡膠承壓面積和自由膨脹表面積的比值 對于外徑為 D 內(nèi) 徑 d 高 h 的空心圓柱體 其形狀系數(shù)為 24 公式 13 hdDK4 則經(jīng)過計(jì)算得出 0 271825 查表取彈性模量為 48MPa 05 16 承壓面積 F 26 13 cm2 壓縮應(yīng)變 25 則壓力 P 100 48 26 13 25 383497 N 4 2 7 固定板 固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種 在本次設(shè)計(jì)中選擇的均為矩形固定 板 應(yīng)用于凸模結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 凸模固定板的厚度一般選取凹模厚度的 0 6 至 0 8 倍 其平面尺寸可與凹模 卸料板外形尺寸相同 但還應(yīng)考慮緊固螺釘和銷釘?shù)奈恢?2 固定板的上下表面應(yīng)磨平 并與凸模安裝孔的孔軸線垂直 固定板基準(zhǔn)面的 粗糙度為 1 6 至 0 8 m 3 凸模安裝孔與凸模采用過渡配合 H7 r6 壓裝后端面要磨平 4 固定板材料一般采用 Q235 或 45 鋼 無須熱處理淬硬 在本次設(shè)計(jì)中 凸模固定板選擇 500mm 400 mm 32 mm 凸凹模固定板選擇 500mm 400 mm 32 mm 4 2 8 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力 以降低模板所受的單位壓力 防止模板被局部壓陷 模具中最為常見的是凸模墊板 它被裝于凸模固定板和模板 之間 模具中是否加裝墊板 要根據(jù)模板所受的壓力大小進(jìn)行判斷 模板所受的單 位壓力計(jì)算公式是 公式 14 FA 壓 式中 模板承受的壓應(yīng)力 MPa F 沖裁力 N A 凸模固定端面積 mm 2 模板材料的許用壓力 MPa 對于 HT250 90 至 140 MPa 對于 壓 壓 ZG310 570 110 至 150 MPa 壓 當(dāng) 時 必須使用墊板 墊板的外形尺寸可以與固定板相同 其厚度一 壓 般取 3 10mm 墊板材料為 45 鋼或 T8A 鋼 淬火硬度為 43 至 48HRC 墊板的上 下表面應(yīng)磨平 表面粗糙度 Ra 為 1 6 至 0 8 m 以保證平行度要求 本次設(shè)計(jì)的墊 板選取厚度為 20mm 材料為 T8A 的矩形墊板 25 4 2 9 模柄 在本次設(shè)計(jì)中采用的模柄為凸緣模柄 材料為 Q235 技術(shù)條件按照 JB T 7646 1994 的規(guī)定 選用 B 型模柄 代號為 B76 136 JB T 7646 3 1994 4 3 螺釘?shù)倪x擇 緊固螺釘選擇的為內(nèi)六角圓柱螺釘 螺紋規(guī)格為 d M12 和 M16 性能等級為 8 8 級 表面氧化的 A 級內(nèi)六角圓柱頭螺釘 代號為 GB T 70 1 在本次設(shè)計(jì)中 選用 的螺釘標(biāo)準(zhǔn)件有 M12 M16 兩種 如圖 4 6 所示 圖 11 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 4 4 上下模板 模座 上下模板用于安裝固定模具的全部主要零件 起著支撐和傳遞沖壓力的作用 模板可帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種 帶導(dǎo)柱的模板已標(biāo)準(zhǔn)化 設(shè)計(jì)時 選取標(biāo)準(zhǔn)模架 模架分為很多種 有對角式模架 四導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱模架等等 對角式模 架 其特點(diǎn)是導(dǎo)柱與模具中心對稱而對角布置 因此受力平衡 有利于延長模具壽 命 該模架從兩個方向送料 操作較方便 但因受導(dǎo)柱間距離的限制 使用條料沖 壓時條料寬度不能太大 故常用于級進(jìn)模和復(fù)合模 是生產(chǎn)中用的較多的一種 中 間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱布置在模板中部兩側(cè) 受力平衡 拔模方便 運(yùn)動平穩(wěn) 導(dǎo)向精 度高 其凹模面積是導(dǎo)套間的有效區(qū)域 僅適用于橫向送料 適用的模具凹模周界 的范圍是 63 50mm2 至 500 500 mm2 缺點(diǎn)是只能從一個方向送料 常用于彎曲拉 深模具 后側(cè)導(dǎo)柱模架 可從三個方向進(jìn)行送料 操作方便 但由于導(dǎo)柱布置在后 側(cè) 故沖壓時受力不平衡 影響模具壽命 主要用于一般精度的模具 四導(dǎo)柱的模 架 受力平衡 導(dǎo)向精度高 適用于大型精密模具 滑動導(dǎo)柱模架 由于導(dǎo)柱和導(dǎo) 套的導(dǎo)向是通過滾珠的滾動摩擦來實(shí)現(xiàn)的 因此導(dǎo)向精度高 壽命長 主要用于薄 料沖裁模 硬質(zhì)合金模以及高速精密級進(jìn)模 根據(jù)設(shè)計(jì)需要兩套模具均選用四導(dǎo)柱 模架 根據(jù) 模具設(shè)計(jì)大典 聯(lián)系實(shí)際 凹模周界為 500mm 400mm 選擇的中間導(dǎo) 柱模架代號為 GB T2851 5 其技術(shù)條件按照 JB T8050 1999 的規(guī)定 材料為 45 鋼 26 選取的中間導(dǎo)柱上模座和下模座為