車門墊板沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)【7張CAD圖】
車門墊板沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)【7張CAD圖】,7張CAD圖,車門,墊板,工藝,模具設(shè)計(jì),CAD
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱
A4
沖孔凸模1
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
1
備料：鋸切下料￠110mm×80mm
鋸床
臺(tái)虎鉗
鋸條
游標(biāo)卡尺
0~100mm
2
鍛造：100×80mm×26mm
空氣錘
臺(tái)虎鉗
游標(biāo)卡尺
0~100mm
3
熱處理：去應(yīng)力退火
熱處理爐
4
刨：刨四面及兩端面，至98×77×24
刨床
三抓卡盤
140
端銑刀或刨刀
游標(biāo)卡尺
0~100mm
5
熱處理：調(diào)質(zhì)58~62HRC
熱處理爐
6
粗磨： 粗磨四周及端面至23×86×96
磨床
7
精磨：精磨各部分達(dá)到圖樣規(guī)定要求
數(shù)控磨床
FANUC-0i
臺(tái)虎鉗
140
外徑千分尺
25~50mm
0~25mm
8
鉗工：精修斜角、研磨、裝配
9
檢驗(yàn)：復(fù)檢以上各部尺寸
編制 劉常紅 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
車門墊板沖壓模設(shè)計(jì)
摘要
本設(shè)計(jì)題目為22型客車車門墊板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了本人對(duì)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的級(jí)進(jìn)模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了板材的成分及性能要求，為選取沖裁方式做好了準(zhǔn)備；然后選取了合理的排樣，提高了材料的合理利用率；接著分析計(jì)算凸凹模尺寸、及其它零部件的尺寸與制造方法，最后選取合適的的壓力機(jī)。
對(duì)沖壓生產(chǎn)而言，單工位模具結(jié)構(gòu)單一，生產(chǎn)效率低，而且鈑金零件不能過(guò)于復(fù)雜，否則就需要多副單工位模具才能實(shí)現(xiàn)。如果采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，就可以改變這些缺點(diǎn)。級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，占用的操作人員少，非常適合大批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)即為宇通客車車門墊板設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)模。
關(guān)鍵詞：多工位級(jí)進(jìn)模；排樣；設(shè)計(jì)；凸凹模；
Abstract
The topic of design for the 22-passenger door Dianban progressive die design, reflects the progressive die design requirements, the contents and direction of a certain design significance. Parts of the mold through the design, I further strengthen the progressive die design of the basic knowledge for the design of more complex Progressive Die well pave the way and lessons more profound experience.
The use of the design process and die design blanking the basis of knowledge, the first sheet of the composition and performance requirements, methods for selecting prepared for the punch and then select a reasonable layout to improve the rational utilization of the material; then Analysis of Tuao die size, and other parts of the size and manufacturing methods, the final selection of a suitable press.
Stamping on the production, single-die structure for a single, low production efficiency, and sheet metal parts can not be too complicated or they need more of the single-die can be achieved. If using a progressive die stamping, you can change these shortcomings. Progressive Die is characterized by high productivity, short production cycle, occupied by the operators of small, very suitable for mass production. This design is the Yutong Bus doors Dianban design of progressive die.
Key words: Progressive Die; layout, design, Tuao die;
1 緒 論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)……
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2007年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有6萬(wàn)多家，從業(yè)人員約100多萬(wàn)人……改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間?！?
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展……目前, 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的短期交貨、高精度、低成本的迫切要求, 模具產(chǎn)品必然會(huì)有如下發(fā)展趨勢(shì):
(1) 模具日趨大型化
一方面是由于用模具成形的零件日趨大型化,另一方面也是由于應(yīng)高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔(現(xiàn)在有的已達(dá)一模幾百腔) 的結(jié)果。例如: 自動(dòng)扶梯整體梯壓鑄模外形尺寸達(dá)1850mm ×l310mm ×l250mm , 重量達(dá)22t 。
(2) 模具的精度越來(lái)越高
現(xiàn)在模具的制造精度已達(dá)2～3μm , 不久lμm精度的模具也將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高, 有些模具加工精度的要求會(huì)在lμm 以內(nèi),這就要求發(fā)展超精加工。
(3) 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展
新型多功能復(fù)合模具是在多工位級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的。一副多功能模具除了沖壓成形零件外, 還擔(dān)負(fù)著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。這種多功能模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是單個(gè)零件,而是成批的組件。如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等等。
（4）在模具設(shè)計(jì)中全面推廣CAD/ CAM/CAE 技術(shù)
模具CAD/ CAM/ CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑, 實(shí)踐證明模具CAD/ CAM/ CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。近年來(lái)模具CAD/ CAM 技術(shù)的硬件和軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度, 為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件。
（5）微機(jī)CAD/ CAM/ CAE 將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用
在90 年代, 能進(jìn)行復(fù)雜形體幾何造型和NC加工的CAD/ CAM 系統(tǒng)主要是在工作站上采用U2NIX操作系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的。隨著微機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn), 在90 年代后期新一代的微機(jī)CAD/CAM 軟件不僅在采用諸如UNRBS 曲面、三維參數(shù)化特征造型等先進(jìn)技術(shù)方面繼承了工作站級(jí)CAD/ CAM 軟件的優(yōu)點(diǎn), 而且Windows 風(fēng)格、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、特征樹、面向?qū)ο蟮确矫婢哂泄ぷ髡炯?jí)軟件所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。21112 基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/ CAM/ CAE 一體化系統(tǒng)走向成熟最新的CAD/ CAM 集成化系統(tǒng)Delcam’s PowerSolution 覆蓋幾何建模、逆向工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)控編程、測(cè)量分析等領(lǐng)域。系統(tǒng)的每一個(gè)功能模塊均可獨(dú)立運(yùn)行,又可通數(shù)據(jù)接口與其它系統(tǒng)相兼容, 并能按使用要求進(jìn)行組合, 形成專業(yè)化的CAD/ CAM 系統(tǒng), 做到了開放性、兼容性和專業(yè)性的統(tǒng)一。21113 CAD/ CAM 軟件的智能化程度正在逐漸提高由于在現(xiàn)階段, 模具設(shè)計(jì)和制造在很大程度上仍然依靠模具設(shè)計(jì)與制造工程師的經(jīng)驗(yàn), 僅憑CAD/ CAM 軟件有限的數(shù)值分析功能無(wú)法為用戶提供完善和正確的設(shè)計(jì)結(jié)果, 因此軟件的智能化功能是必不可少的。面向制造、基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具設(shè)計(jì)與制造軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。例如, Cimat ron 公司開發(fā)的注塑模具專家軟件, 能方便地根據(jù)脫模方向自動(dòng)地產(chǎn)生分模線和分模面, 并在此基礎(chǔ)上自動(dòng)地將工件分為型腔與型芯兩部分。在模架的設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了模架零件的全相關(guān), 并能自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC 加工的鉆孔表格。在NC 加工方面, 實(shí)現(xiàn)了智能化的粗加工、加工參數(shù)的設(shè)定以及對(duì)整個(gè)加工過(guò)程和加工結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)分析, 這些智能化的功能都可以顯著地提高注塑模具的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。21114 模具3D 設(shè)計(jì)與3D 分析的重要性更加明確目前一些專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件均采用3D 設(shè)計(jì), 在3D 型腔和型芯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采用交互方法進(jìn)行3D 的模架配置和3D 的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 十分先進(jìn)。
（6）高速銑削(HSM) 加工將成為模具主要加工方法
HSM (指主軸轉(zhuǎn)速在10000r/ min 以上的高速加工是模具加工工藝的發(fā)展方向。近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工機(jī)床, 主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)40000～100000r/min , 快速進(jìn)給速度可達(dá)到30～40r/ min , 加速度可達(dá)1g , 換刀時(shí)間可提高到l～2s。這樣就大幅度提高了加工效率, 并可獲得Ra ≤lμm 的加工表面粗糙度。另外還可加工硬度達(dá)60HRC 的模塊, 形成了對(duì)電火花成形加工的挑戰(zhàn)。
（7）電火花銑削加工技術(shù)將得到發(fā)展
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù), 它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極做三維或二維的輪廓加工(像數(shù)控銑一樣) , 不再需要制造復(fù)雜的成形電極, 這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。
（8）新的表面精加技術(shù)將得到研究和開發(fā)
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響。我國(guó)目前仍以手工拋光為主, 不僅效率低(約占整個(gè)模具生產(chǎn)周期的1/3) , 且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量不穩(wěn)定, 制約了我國(guó)模具加工向更高層次發(fā)展。因此, 研究拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
另外, 由于模具型腔形狀復(fù)雜, 任何一種研磨拋光方法都有一定局限性, 應(yīng)注意發(fā)展特種研磨與拋光方法, 如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備, 以提高模具表面質(zhì)量。
（9）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高
模具標(biāo)準(zhǔn)件在縮短模具制造周期、提高質(zhì)量和降低成本等方面有十分顯著的作用。國(guó)內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高, 估計(jì)目前模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30 %左右, 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80 %左右。為了適應(yīng)模具工業(yè)發(fā)展, 模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必須進(jìn)一步加強(qiáng), 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度要進(jìn)一步提高。
（10）新材料和先進(jìn)表面處理技術(shù)的應(yīng)用將更為普及
在模具的選材上, 可選用優(yōu)質(zhì)鋼材(如硬質(zhì)合金、陶瓷材料、復(fù)合材料等) 和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具壽命及滿足特殊產(chǎn)品的需要。模具熱處理發(fā)展的方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法即擴(kuò)滲(如滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、滲釩等) 以外, 應(yīng)發(fā)展設(shè)備昂貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積( TiN、TiC) 、等離子噴涂等技術(shù)。
（11）以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的逆向工程、并行工程和虛擬技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)
高速掃描機(jī)和以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能, 大大縮短了模具的研制制造周期。有些快速三維掃描系統(tǒng)可安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集, 采集的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件可自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序及不同格式的CAD 數(shù)據(jù), 用于模具制造的逆向工程和并行工程。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型……
1.3 沖裁模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1沖裁模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖裁是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來(lái)的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)……
1.3.2沖裁件模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2 車門墊板沖壓工藝的分析
2.1沖孔切斷工藝分析
原始資料：如圖所示
材 料： Q235
厚 度： 4mm
此工件為22型客車車門墊板.每輛數(shù)量為6個(gè),一般沖裁精度按未注公差計(jì)算，大批量生產(chǎn)。
2.2沖裁件工藝計(jì)算和工藝方案的確定
沖裁件的工藝計(jì)算是沖裁工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，本制件的工藝計(jì)算屬于最簡(jiǎn)單的沖裁工藝，零件尺寸公差無(wú)特殊要求,按IT14級(jí)選取,利用普通沖裁方法可達(dá)到圖樣要求.由于該件外形簡(jiǎn)單,形狀規(guī)則,適于沖裁加工.材料為Q235鋼板，бb=450Mpa.
2.2.1 工藝方案的確定
根據(jù)制件的工藝分析可知，制件形狀簡(jiǎn)單，零件屬于大批量生產(chǎn),工藝性較好.但不宜采用復(fù)合模.因?yàn)樽钫瑼的距離為6.5mm(見表2-27),所以不能采用復(fù)合模．如果采用落料后再?zèng)_孔，則效率太低，而且質(zhì)量不宜保證．由于該件批量較大,因此確定零件的工藝方案為沖孔-切斷級(jí)進(jìn)模較好,并考慮凹模刃口強(qiáng)度,其中間還需留一空步.
2.2.2 排樣方案
由于該零件形狀簡(jiǎn)單,外形規(guī)則.并且為了提高經(jīng)濟(jì)效益.故采用無(wú)廢料排樣方式.如下圖所示:
排樣圖
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 模具工作部分的計(jì)算
3.1.1 沖裁力的計(jì)算
沖裁力的計(jì)算 根據(jù)式（2-4），沖孔力
F=Ltбb =494×4×450N=889200N
切斷力
F=Ltбb =375×4×450N=675000N
根據(jù)式（2-5）,沖孔部分和切斷部分的卸料力
F卸=（F1+F2）K卸
查表2-20，F(xiàn)卸=0.04，故
F卸=（889200+675000）×0.04N=62568N
根據(jù)式（2-7）,沖孔部分推料力
F卸 1=F1K推n
查表2-20 得K推=0.04,故
F推=889200×0.04×8/2N=71136N
切斷部分推件
F推2=F2K推n=675000×0.04×8/4N=54000N
所以 F總=F1+F2+F卸+F推1+F推2
=(889200+675000+62568+71136+54000)N
=1751904N
3.1.2壓力中心的計(jì)算
壓力中心分析圖下圖所示：
壓力中心分析圖
根據(jù)式（2-8）和式（2-9）得
X0=
=192.6
取整數(shù)為193。
Y0=
=37.96
取整數(shù)為38。
3.1.3凸凹模工作部分的尺寸和公差
凹模厚度：按式（2-19），其中b=115mm(按大孔)，K按表2-24查得，K=0.03
H= Kb=0.3×115mm=34.5mm
但該件上還需沖一較小孔和切斷，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾?，故取H=40mm.
按式（2-20），C=（1.5 ~2）H≈80mm
根據(jù)工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：
長(zhǎng)度*寬度為480mm×120mm.
計(jì)算凸凹模工作部分尺寸：由表2-9查的Zmin=0.64mm，Zmax=0.88mm。沖孔凸模I
工件孔尺寸：寬22mm時(shí)，長(zhǎng)85mm
由表2-12查得：尺寸為22mm時(shí) ?P =0.02mm；
尺寸為85mm時(shí) ? P=0.025mm。
查表2-13，x=0.5。
根據(jù)表2-14，Bp=（B+X△）。根據(jù)表2-16，查得△=0.52mm。
則 Bp1=(22+0.5×0.52)mm=22.26mm
Bp2=（85+0.5×1）mm=85.5mm
沖孔凸模Ⅱ
工件孔尺寸：寬22mm、25mm，長(zhǎng)50mm、115mm、(見圖6-1)。
根據(jù)表2-12查得：尺寸為20mm、25mm、長(zhǎng)50mm時(shí) p=0.02mm，尺寸為115mm時(shí) ? p =0.025mm。
查表2-13，x=0.5。
根據(jù)表2-16，尺寸20、25、50的公差分別為
△1=0.52mm 、△2=0.63mm、△3=0.81mm。
根據(jù)表2-12公式
Bp1=（20+0.5×0.52）mm=20.26mm
Bp2=（25+0.5×0.63）mm=25.31mm
Bp3=（50+0.5×0.81）mm =50.4mm
Bp4= (115+0.5×1)mm=115.5mm
切斷凸模寬度
工件寬度 40mm（見圖6-1）
由表2-12查得：尺寸為40mm時(shí) P=0.02mm。
查表2-13，x=0.5。
切料處相當(dāng)于落料，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，由于凹模并非整體，因此還應(yīng)換算到以凸模為基準(zhǔn)進(jìn)行配研。此處為單面剪切，凸模與擋鐵貼靠后與凹模之間的間隙為一般沖裁模單邊間隙的2/3，因此zmin=(2/3) ×0.64/2mm=0.21mm
按表2-14公式
Ad=（A-X△）
Ap= Ad-zmin=（A-X△-zmin）
=（40-0.5×0.5-0.21）mm
=39.54mm
凹模工作部分尺寸均按凸模研配，保證兩側(cè)共有0.64~0.88mm的均勻間隙，切斷部分保證具有0.21~0.29的均勻間隙。
計(jì)算側(cè)壓力： 切斷部分是單側(cè)沖裁。所以凸模切刃的另一側(cè)需要有擋塊平衡側(cè)壓力。側(cè)壓力的大小可按剪切時(shí)計(jì)算側(cè)壓力的計(jì)算方法計(jì)算，即
側(cè)壓力 F側(cè)=（0.10~0.18）F2
=0.15×675000N
=101250N
設(shè)計(jì)擋塊時(shí)需要按側(cè)壓力核算壓應(yīng)力以及螺釘?shù)拇笮〖皵?shù)量。
3.1.4其它主要零件的計(jì)算
凸模固定板的厚度：
H1=0.7H=0.7×40mm=28mm,取整數(shù)為30mm.
墊板的采用與厚度：是否采用墊板，以承壓面較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖小矩形孔的凸模承壓面的尺寸如圖下圖所示。
小矩形凸模
按式（2-10），其承壓應(yīng)力
σ= =MPa
= MPa
= 205.99MPa
查表2-39得鑄鐵模板的[p] 為90～140MPa
故 ﹥[p]
因此需要采用墊板，墊板厚度為8mm。
卸料橡皮的自由高度：根據(jù)工件材料厚度為4mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量為2mm,再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模1mm，則總的工作行h工 件=8mm，根據(jù)式（8-5），橡皮的自由高度h自 由=h工 件/（0.25-0.03）=27～32mm.
取 h自 由=32mm
模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓量為
h預(yù)=10％～15％×h自 由=3.2～4.8mm
取 h預(yù)=4mm
由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為28mm.
3.1.5選用模架、確定閉合高度及總體尺寸
模具總體設(shè)計(jì) ： 有了上述各步計(jì)算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，便可以對(duì)模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫出模具草圖，如下圖所示：
模具結(jié)構(gòu)草圖
從模具結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度：
H模=(65+8+74+40+75-1)mm
=261mm
根據(jù)凹模的外形尺寸，確定下模板的外形尺寸為610mm×310mm。
模具主要零部件的設(shè)計(jì) 本模具是采用手工送料的級(jí)進(jìn)模，切斷凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱銷固定，沖孔凸模則需用固定板固定，凹模可直接用螺釘和圓柱銷固定。切斷凸模的外側(cè)須有擋塊以克服側(cè)壓力，擋塊同時(shí)起定位作用。另外，橫向的定位可在凹模上增設(shè)一個(gè)定位銷。卸料裝置采用彈性的，導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。
選定設(shè)備 該模具的總沖壓力：
F總=1751904N
閉合高度：H模=261mm
外廓尺寸：610mm×310mm
某工廠有1500kN的壓力機(jī)和3150kN的壓力機(jī)，根據(jù)所需要的總沖壓力來(lái)看，須選用3150kN的壓力機(jī)。該壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格為：
最大沖壓力 3150KN
滑塊行程 460mm
連桿調(diào)節(jié)量 150mm
最大裝模高度 400mm
滑塊底面尺寸 800mm×970mm
工作臺(tái)尺寸 980mm×1100mm
因此根據(jù)沖壓力、閉合高度、外廓尺寸等數(shù)據(jù)，選定該設(shè)備是合適的。
繪制模具總圖
總模具圖如附圖所示
4 沖裁模具的安裝與調(diào)試
4.1 沖裁模具的安裝
4.1.1 沖空切斷級(jí)進(jìn)模裝配的技術(shù)要求
（1）.裝配好的沖模，其閉合高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；
（2）.模柄8裝入上模座1后，其軸心線對(duì)上模座1上平面的垂直度誤差，在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不大于0.05mm；
（3）.導(dǎo)柱3與導(dǎo)套2裝配后，其軸心線應(yīng)分別垂直于下模座16的底平面和上模座1的上平面，其垂直度誤差應(yīng)符合表8-4的規(guī)定；
（4）.上模座1的上平面應(yīng)與下模座16的下平面平行，其平行度應(yīng)符合規(guī)定；
（5）.裝入模架的每對(duì)導(dǎo)柱3和導(dǎo)套2的配合間隙應(yīng)符合表8-5的規(guī)定；
（6）.裝配好的模架，其上模座1沿導(dǎo)柱3上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)阻滯現(xiàn)象；
（7）.裝配好的導(dǎo)柱，其固定端面與下模座下平面應(yīng)保留1~ 2mm；
（8）.凸模17、18與凹模14的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，沿整個(gè)刃口輪廓應(yīng)均勻一致；
（9）.定位裝置應(yīng)保證定位正確可靠，卸料、頂料裝置要?jiǎng)幼黛`活、準(zhǔn)確，出料孔要暢通無(wú)阻，保證制件及廢料不卡在沖模內(nèi)；
（10）.模具應(yīng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試模，沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
4.1.2 沖裁模的裝配
（1）模柄的裝配
沖裁模一般選用標(biāo)準(zhǔn)模架，裝配時(shí)需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行補(bǔ)充加工，然后進(jìn)行模柄、凸模和凹模等裝配。模柄8和上模座1的配合為H7/m6。先將模柄8壓入模座孔內(nèi)，并用角尺檢查模柄圓柱面與上模座上平面的垂直度，其誤差不大于0.05mm。模柄垂直度檢查合格后再加工騎縫銷孔，裝入騎縫銷。然后將端面在平面磨床上磨平。在凸模固定板上壓入多個(gè)凸模，應(yīng)先壓入容易定位和便于作為其他凸模安裝基準(zhǔn)的凸模。凡較難定位或要依靠其他零件通過(guò)一定工藝方法才能定位的凸模，應(yīng)后壓入。
（2）凸模和凹模的裝配
模具的凹模為整體式凹模。凹模與固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6。總裝前應(yīng)先將凹模壓入固定板，并在平面磨床上將上、下平面磨平。凸模與固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6。凸模壓入固定板后，其固定端的端面和固定板的支撐面應(yīng)處于同一平面。凸模應(yīng)和固定板的支撐面垂直。
（3）沖裁模的總裝
把凹模14放在下模座上，按中心線找正凹模的位置后用平行夾頭夾緊，通過(guò)螺釘孔在下模座16上鉆出錐窩。然后拆去凹模，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻螺紋。再重新將凹模板置于下模座上校正，校正后用螺釘緊固。然后再鉆鉸銷釘孔，打入銷釘定位。
在凹模板上安裝擋鐵21并用內(nèi)六角螺釘20固定。
配鉆卸料螺釘孔 將卸料板13套在已裝入固定板的凸模17、18上，在凸模固定板與卸料板之間墊入適當(dāng)高度的等高墊塊，并用平行夾頭將其夾緊。按卸料板上的螺釘孔在固定板上鉆出錐窩，拆其平行夾頭后，按錐窩鉆固定板上的螺釘孔。
將凸模固定板11中的凸模17、18插入凹模型孔中。在凹模14與凸模固定板11之間墊入適當(dāng)高度的等高墊塊，將墊板放在凸模固定板11上，裝上上模座，用平行夾頭將上模座1和凸模固定板11夾緊。通過(guò)凸模固定板上模座1上鉆錐窩。拆開后按錐窩鉆孔。然后用圓柱銷6緊固上模座。
調(diào)整凸、凹的配合間隙。將裝好的上模部分套在導(dǎo)柱上，用錘子輕輕敲擊凸模固定板11的側(cè)面，使凸模插入凹模的型孔；再將模具翻轉(zhuǎn)，用透光調(diào)整法調(diào)整凸、凹模的配合間隙，使配合間隙均勻。
將卸料板13套在凸模上，裝上橡皮和卸料螺釘，裝配后要求卸料運(yùn)動(dòng)靈活并保證在橡皮作用下卸料板處于最低的位置時(shí)，凸模的下端面應(yīng)壓在卸料板的孔內(nèi)0.3~ 0.5mm左右。
4.2 沖裁模具的調(diào)試
模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試?yán)?，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因……
4.2.1 沖裁模的調(diào)試要點(diǎn)
(1)凸、凹模刃口及其間隙的調(diào)整
沖裁模的上、下模要吻合。特別是對(duì)于無(wú)導(dǎo)向裝置的沖模，上、下模安裝在壓力機(jī)上時(shí)，其工作零件要咬合，凸模進(jìn)入凹模的深度要適中，不能太淺和太深，以能沖下制品為準(zhǔn)。其調(diào)整是依靠調(diào)整壓力機(jī)連桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。凸、凹的間隙要均勻一致。對(duì)于我所設(shè)計(jì)的模具而言，調(diào)整比較方便，只要能保證導(dǎo)向件運(yùn)動(dòng)靈活而無(wú)發(fā)澀現(xiàn)象即可保證間隙均勻；對(duì)于無(wú)導(dǎo)向沖模，為了使間隙均勻，可以在凹模刃口周圍襯以紫銅皮或硬紙板進(jìn)行調(diào)整，也可以用塞尺及透光測(cè)試方法在壓力機(jī)上調(diào)整，直到上、下模的凸、凹模相互對(duì)中間隙均勻后，再用螺釘緊固模板于壓力機(jī)工作臺(tái)面上，方可進(jìn)行試沖。
(2)定位裝置的調(diào)整
在調(diào)整沖模時(shí)，應(yīng)充分保證坯件的定位的穩(wěn)定、可靠性，并時(shí)常檢查定位銷、定位塊、定位桿定位時(shí)是否合乎定位要求，有無(wú)位置偏移。假如位置不合適及定位現(xiàn)狀不準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)修整其位置和形狀，必要時(shí)要重新更換定位零件。
（3）卸料系統(tǒng)的調(diào)整
卸料系統(tǒng)的卸料板要調(diào)整至與沖件貼附；卸料彈簧或卸料橡皮彈力要足夠大；卸料板的行程要調(diào)整到足夠使制品卸出的位置；漏料空應(yīng)暢通無(wú)阻；打料桿、推料板應(yīng)調(diào)整到順利將制品推出，不能有卡住、發(fā)澀現(xiàn)象。
（4）導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)整
模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套要有良好的配合精度，不能發(fā)生位置偏移及發(fā)澀現(xiàn)象。
4.2.2調(diào)試方法
（1）模具卸料困難 模具卸料困難的調(diào)整方法
①模具的制造與裝配不正確，如卸料板與凸模配合過(guò)緊或因卸料板傾斜、卸料零件裝配不當(dāng)，使得卸料機(jī)構(gòu)不能正常工作或被卡死不動(dòng)作，使得卸料困難或根本卸不出料來(lái)，應(yīng)修正卸料裝置或重新裝配，使其調(diào)整正確。
②橡皮彈力不夠，應(yīng)重新更換彈力大的橡皮。
③凹模有倒錐，或裝配時(shí)凹模與下模座漏料孔沒有對(duì)正，致使漏不下料來(lái)應(yīng)重新安裝凹模及修正凹?？缀吐┝峡住?
④打料桿及頂料桿長(zhǎng)度不夠，難以頂出制件及廢料，應(yīng)重新更換打料桿及頂料桿或加厚頂料板。
（2）凸、凹模刃口相咬，發(fā)生啃刃及凸、凹模間隙不均
①凸模、凹?；?qū)е?、?dǎo)套安裝時(shí)不垂直于工作臺(tái)面，致使凸模與凹模不同心造成“戶啃”，致使模具損壞。此時(shí)，應(yīng)重新安裝凸、凹模及導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
②上模座、下模座、墊板以及固定板的上、下平面安裝后不平行，造成凸凹模軸心線偏斜，而相互啃刃。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)卸下模具，重新調(diào)整與安裝。
③卸料板、推件板上的孔位不正確或裝配后孔位歪斜，造成沖孔凸模偏移而啃壞凹模刃口，應(yīng)更換零件及重新安裝。
④導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙大于沖模凸、凹模間隙，使凸、凹模由于導(dǎo)向精度不高而偏移發(fā)生啃刃。此時(shí)，應(yīng)更換精度高的模架。
⑤無(wú)導(dǎo)向沖模安裝不當(dāng)或機(jī)床滑塊與導(dǎo)軌間隙大于沖裁間隙，造成凸、凹模啃刃，應(yīng)更換精度較高的壓力機(jī)進(jìn)行試沖。
（3）沖裁零件毛刺過(guò)大 沖裁零件產(chǎn)生毛刺過(guò)大的原因主要有以下幾個(gè)方便：
①間隙偏大、偏小或不均勻。當(dāng)制品零件沖裁后產(chǎn)生較大毛刺時(shí)，可以通過(guò)觀察其剪切面來(lái)分析產(chǎn)生毛刺的原因，以便根據(jù)產(chǎn)生毛刺產(chǎn)生的不同情況，進(jìn)行調(diào)整模具及修正。
若制件剪切斷面上光亮帶過(guò)寬，甚至出現(xiàn)兩個(gè)光亮帶和被擠出的毛刺時(shí)，表明凸、凹模間隙偏小。則在調(diào)整時(shí)，可用油石進(jìn)行修研凸、凹模。若切斷時(shí)，修研切刀；若沖孔模時(shí)，修研凹模，使其達(dá)到合理的間隙值。若制件剪切斷面上光亮帶過(guò)窄，表明塌角又較大，且整個(gè)斷面有很大的傾斜度，產(chǎn)生撕裂毛刺時(shí)，則表明沖裁間隙過(guò)大。在調(diào)整時(shí)，對(duì)于切刀，只好更換一個(gè)。對(duì)于沖孔模，更換一個(gè)凹模來(lái)保證間隙值，以防出現(xiàn)過(guò)大的毛刺。有些毛刺不是太大，但已影響了質(zhì)量，有時(shí)在調(diào)整時(shí)，也可以將凸?；虬寄Ｐ毕拢匦峦嘶?，用捻壓的方法修整間隙。
若制品零件剪切面光亮帶寬窄不均，且毛刺偏向一邊，則表明間隙不均勻，此時(shí)應(yīng)重新調(diào)整間隙，使之均勻。如果局部毛刺較大，應(yīng)局部對(duì)間隙進(jìn)行修整，直到毛刺消除為止。
②凸、凹模刃口不鋒利或淬火硬度不夠。當(dāng)凸模刃口不鋒利時(shí)，會(huì)在落料件周邊上產(chǎn)生毛刺，沖孔件產(chǎn)生大圓角；當(dāng)凹模刃口不鋒利，則沖孔件孔邊毛刺大，落料件圓角偏大；當(dāng)凸、凹模刃口全不鋒利變鈍，則會(huì)在落料及沖孔件上全產(chǎn)生毛刺。根據(jù)上述不同的毛刺情況，在試模調(diào)整時(shí)，對(duì)凸模或凹模進(jìn)行刃磨，使刃口變鋒利。若由于淬火硬度太低而使刃口變鈍，則應(yīng)重新對(duì)其進(jìn)行淬硬處理，磨削后再裝配使用。
③導(dǎo)柱、導(dǎo)套間隙過(guò)大。導(dǎo)柱、導(dǎo)套間隙過(guò)大，模具上、下模在閉合時(shí)，使凸、凹模相對(duì)位置變化，導(dǎo)致間隙不均，使制品產(chǎn)生毛刺。此時(shí)，應(yīng)更換導(dǎo)柱、導(dǎo)套或重新更換精度高的模架。
④凹?？子械瑰F。落料凹?？子械瑰F，則落料件從凹模孔通過(guò)時(shí)，制件邊緣被擠出毛刺。調(diào)整的辦法是修整凹?？?，將錐度修磨掉。
⑤壓力機(jī)精度不高。壓力機(jī)的滑塊與導(dǎo)軌之間間隙過(guò)大，則致使沖壓時(shí)凸、凹模位置變化，造成間隙不均而產(chǎn)生毛刺。此時(shí)，應(yīng)更換精度較高的壓力機(jī)試模。
（4）制品零件翹曲不平 制品零件在沖壓后，產(chǎn)生翹曲不平。其主要原因及調(diào)整方法如下。
①落料凹模有錐度。落料凹模若有錐度，則制件不能自由落下而被擠壓變相產(chǎn)生翹曲。這時(shí)，應(yīng)修磨凹模刃口，消除倒錐，使制件能順利落下。
②沖裁間隙不合理或刃口不鋒利。沖裁間隙不合理，不僅會(huì)使制件產(chǎn)生過(guò)大的毛刺，而且會(huì)使制件沖壓后翹曲不平。調(diào)整時(shí)，應(yīng)使間隙修磨合理、刃口修磨鋒利或在模具上增設(shè)壓療裝置或增大壓料力。
③推件塊與制件的接觸面太小。推件時(shí)，若推件塊與制品的接觸面太小，則由于推力作用，使接觸不到的面發(fā)生翹曲變形。調(diào)整時(shí)，應(yīng)更換推件塊，使其與制件接觸面加大，在推件時(shí)平起平落，減少制品零件的翹曲。
④模具設(shè)計(jì)不合理。 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，頂出桿或推桿若設(shè)計(jì)得分布不均，致使制品在頂出及退出時(shí)受力不均而產(chǎn)生翹曲。此時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整模具頂推件系統(tǒng)，使之對(duì)制品受力均勻或使頂件及推件工作正常，不以致于造成偏斜。
（5）制品零件的的內(nèi)孔與外形相對(duì)位置不正確 若出現(xiàn)制件內(nèi)孔與外形位置偏差時(shí)，主要是定位零件的位置和尺寸不對(duì)。在調(diào)整時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整定位零件的位置和更換定位零件，直到孔位合適位置。若倒料板和凹模送料中心線不平行，即條料送進(jìn)時(shí)偏移送料中心線，導(dǎo)致制件孔形誤差，則應(yīng)修正導(dǎo)料板，使其平行于導(dǎo)料中心線。
（6）凹模被脹裂 在試模過(guò)程中，若凹模被擠裂，則表明凹模有倒錐現(xiàn)象。在調(diào)整時(shí)，應(yīng)用風(fēng)動(dòng)砂輪修磨刃口，消除倒錐或重新更換凹模。
（7）凸模被折斷 在試模時(shí)，凸模被折斷表明卸料板傾斜或凸、凹模位置變化。此時(shí)，應(yīng)調(diào)整卸料板或凸凹模的相對(duì)位置，并更換凸模重新安裝。
5 結(jié)論
通過(guò)對(duì)本套22型客車車門墊板沖孔―落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)、計(jì)算，使我對(duì)沖裁模的設(shè)計(jì)流程有了更深一層的了解，包括沖裁件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇、必要的工藝計(jì)算、主要零部件的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)型號(hào)的選擇、總裝圖及零件圖的繪制。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點(diǎn)也馬虎不得，只要一個(gè)數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動(dòng)，使設(shè)計(jì)難度大大的增加。在這次設(shè)計(jì)中，我感覺要完成這次設(shè)計(jì)不僅要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還要有過(guò)硬的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作保障，方才能很好的完成這次設(shè)計(jì)。所以說(shuō)我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中不僅要學(xué)好應(yīng)該所學(xué)的，還要盡可能多的去拓展我們?cè)谄渌矫娴念I(lǐng)域，只有這們我們才能立于不敗之地。
23
收藏