下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985目 錄1. 緒論…………………………………………………………………………………11.1 沖壓工藝的特點(diǎn)…………………………………………………………………………………11.2 沖壓工藝的分類…………………………………………………………………………………22. 沖壓件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求分析…………………………………………………………………32.1 設(shè)計題目…………………………………………………………………………………32.2 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………………………42.3 沖裁工藝分析…………………………………………………………………………………53. 結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算…………………………………………………………………………63.1 排樣圖設(shè)計…………………………………………………………………………………63.2 沖裁力的計算…………………………………………………………………………………83.3 推件力和卸料力的計算…………………………………………………………………………93.4 壓力機(jī)公稱壓力的確定………………………………………………………………………103.5 沖模壓力中心的確定………………………………………………………………………113.6 沖模閉合高度的計算………………………………………………………………………133.7 工作零件的設(shè)計與計算………………………………………………………………………143.8 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………………………173.9 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………………………193.10 凸凹模設(shè)計…………………………………………………………………………………233.11 其它零件的設(shè)計………………………………………………………………………………233.12 模架及其零件設(shè)計……………………………………………………………………………274. 設(shè)計小結(jié)………………………………………………………………………………………29參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………30下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第一章下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985緒論1.1 沖壓工藝的特點(diǎn)沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對金屬(或非金屬)板料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑料變形,從而得到一定形狀,并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫(冷態(tài))下進(jìn)行的,所以又稱為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件,所以有時也叫板料沖壓。日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的,比如搪瓷面盆,它是用一塊圓形金屬板料,在壓力機(jī)上利用模具對板料加壓力而沖出來的。1. 沖壓加工的三要素(1) 沖床 供給變形所需的力。(2) 模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模,沖模對材料塑性變形加以約束,并直接使材料變形所需的零件。(3) 原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。2. 沖壓生產(chǎn)特點(diǎn)沖壓是一種先進(jìn)的板料加工方法,與其他加工方法(切削)比較,在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上有如下優(yōu)點(diǎn)。(1) 它是無屑加工,被加工的金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形,不產(chǎn)生切屑,變形中金屬產(chǎn)生加工硬化。(2) 在壓力機(jī)的簡單沖壓下,能得到形狀復(fù)雜的零件,而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。(3) 制得的零件一般不進(jìn)一步加工,可直接用來裝配,而且有一定的精度,具有互換性。(4) 在耗料不大的情況下,能得到強(qiáng)度高、足夠剛性而質(zhì)量輕的零件,由于加工過程中不損壞原材料的表面質(zhì)量,制得的零件外表光滑美觀。(5) 生產(chǎn)效率高,沖床一次一般可得一個零件,而沖床一分鐘的行程少則幾十次,多則幾百次、千次以上。同時,毛坯和零件形狀規(guī)則,便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)。(6) 沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證,所以操作簡單,便于組織生產(chǎn)。(7) 在大量生產(chǎn)的條件下,產(chǎn)品的成本低。沖壓工藝存在的不足之處有:對于批量較小的制件,模具費(fèi)用使得成本明顯增高,所以一般要有經(jīng)濟(jì)批量,同時,模具需要一個生產(chǎn)準(zhǔn)備周期;沖壓生產(chǎn)會產(chǎn)生噪聲和振動,勞動保護(hù)不到位時,還存在安全隱患;沖壓件的精度取定于模具精度,如零件的精度要求過高,用冷沖壓生產(chǎn)就難以達(dá)到??傮w上看,沖壓是一種制件質(zhì)量較好、生產(chǎn)效率高、成本低,其他加工方法無法替代的加工工藝,在機(jī)械、車輛、電機(jī)、電器、儀器儀表、農(nóng)機(jī)、輕工、日用品、航空航天、電子、通信、船舶、鐵道、兵器等制造業(yè)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。表 1.1 各類產(chǎn)品中沖壓加工零件所占比例產(chǎn)品 汽車 儀器儀表 電子 電機(jī)電器 家用電器 自行車、手下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985表比例% 60~70 70~70 >85 70~80 ≤90 >80工業(yè)發(fā)達(dá)國家(如美國、日本等)模具工業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè),從這些國家鋼材品種的構(gòu)成可看出冷沖壓的發(fā)展趨勢,如表 1.2 所示,其中鋼帶和鋼板占全部品種的 67%,說明沖壓加工方法已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。表 2.2 工業(yè)發(fā)達(dá)國家鋼材品種構(gòu)成鋼材品種 鋼帶 鋼板 棒材 型材 線材 管材 其他比例% 50 17 13 9 7 2 21.2 沖壓工藝的分類生產(chǎn)中為滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求,沖壓加工方法是多種多樣的。但是,概括起來可分為分離工序和成形工序兩類。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等,目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、縮口等,目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性,并轉(zhuǎn)化成所需制件形狀。在實(shí)際生產(chǎn)中,為生產(chǎn)批量大時,如果僅以基本工序組成沖壓工藝過程,生產(chǎn)率可能很低,不可能滿足生產(chǎn)需要。因此,一般采用組合工序,即把兩個以上的單獨(dú)工序組成一道工序,構(gòu)成所謂的復(fù)合、級進(jìn)、復(fù)合—級進(jìn)的組合工序。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第二章 沖壓件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求分析2.1 設(shè)計題目零件沖裁復(fù)合模設(shè)計,工件尺寸如圖 2.1 所示:圖 2.1 鐵心片零件名稱:鐵心片材 料:硅鋼板料 厚:0.35mm生產(chǎn)批量:大批量精 度:IT12下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852.2 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析該零件的結(jié)構(gòu),該零件有落料、沖孔兩個工序。在一套模具中,若一次完成落料、沖孔、拉深、彎曲等工序中的兩個或兩個以上工序,這樣的模具稱為復(fù)合模。沖孔落料復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu),在模具的一方是落料凹模,中間裝著沖孔凸模,另一方面是凸凹模,外形是落料的凸模,內(nèi)孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在上模上,稱為倒裝復(fù)合模,反之,稱為順裝復(fù)合模。復(fù)合模廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn),尤其適合于形狀復(fù)雜,對精度和表面質(zhì)量要求較高的零件。(1)復(fù)合模的特點(diǎn):生產(chǎn)效率高,由于一套模具能完成若干個工序,所以大大地減少了沖壓設(shè)備的占用,減少了操作人員,減少了周轉(zhuǎn)時間,提高了生產(chǎn)率。提高了沖裁件的質(zhì)量,在復(fù)合模中幾道沖壓工序是在同一共位上完成的,不用重新定位,可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差,從而保證了沖壓見的位置精度。A 對模具制造要求要高,復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比單工序模復(fù)雜,要求模具制造應(yīng)有較高的精度。早周期相對較長,因此模具制造成本顯著增加。B 對復(fù)雜形狀零件,用復(fù)合模比用級進(jìn)模的制造難度低。C 通用性差,適用于形狀復(fù)雜、尺寸不大、精度要求較高零件的大批量生產(chǎn)。(2)選擇復(fù)合模的原則:確定是否采用復(fù)合模要考慮以下幾個方面:A 生產(chǎn)批量 由于復(fù)合模成本較高,小批量生產(chǎn)時易采用單工序模,幾個單工序模可能比一套復(fù)合模成本低,在大批量生產(chǎn)時適合采用復(fù)合模。B 沖壓零件的精度 當(dāng)沖壓件的尺寸或同軸度、對稱度等位置精度要求較高時,應(yīng)該考慮采用復(fù)合模;對于形狀復(fù)雜、重新定位可能產(chǎn)生較大誤差的沖壓工件,也應(yīng)采用復(fù)合模。C 復(fù)合工序數(shù)量 一般復(fù)合模工序數(shù)量在四道工序以下,否則模具過于復(fù)雜,同時模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也隨之降低。結(jié)合復(fù)合模的特點(diǎn)和復(fù)合模的選用原則,該工件是大批量生產(chǎn),形狀也比較簡單,只有落料、沖孔兩個工序,它能依次完成落料、沖孔兩個工序,所以決定采用復(fù)合模。進(jìn)一步確定該復(fù)合模采用倒裝形式,即凸凹模裝在下模。倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)是沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下,無頂件裝置,結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,但如果采用直刃壁凹模洞口,凸凹模內(nèi)有積存廢料,脹力較大,當(dāng)凸凹模壁厚較小時,可能導(dǎo)致凸凹模脹裂。擋料裝置采用活動擋料銷,卸料裝置采用彈性卸料裝置,彈性卸料裝置的基本零件是卸料板、彈性元件(選用橡膠) 、卸料螺釘?shù)取?.3 沖裁工藝分析沖裁件的工藝性,是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀及公差等技術(shù)要求是否符合加工的工藝要求。工藝性是否合理,對沖裁件的質(zhì)量,模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料利用率高,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。一般情況下,下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985對沖裁件工藝性影響最大的是精度要求和幾何形狀及尺寸。(1) 沖裁的工藝分析該零件形狀簡單,對稱,是由圓弧和直線組成。查參考文獻(xiàn)[3]表 2-3,表 2-5 可知,沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12~IT13,孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm ,將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較,可以認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證,其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況,也符合沖裁的工藝要求,故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加工,且一次沖壓成形。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算3.1 排樣圖設(shè)計3.1.1 排樣排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置的方法。工件的合理布置(即材料的經(jīng)濟(jì)利用)與零件的形狀有密切關(guān)系。排樣的合理與否不但影響材料的利用率,而且影響模具的壽命與生產(chǎn)率。排樣時應(yīng)考慮下面兩個問題:1.材料利用率 力求在相同的材料面積上得到最多的工件,以提高材料的利用率。一個進(jìn)距的材料利用率 k 的計算式:k= nA/bh×100%式中:k—— 材料利用率n——個進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目b—— 條料寬度( mm)h—— 進(jìn)距 (mm)2.生產(chǎn)批量排樣時必須考慮生產(chǎn)批量的大小決定排樣方案時應(yīng)遵循的原則;保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件,同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)情況等,從各方面權(quán)衡利弊,以選擇出較為合理的排樣方案。1) 方案一:采用直對排根據(jù)材料厚度 t=0.35mm,查參考文獻(xiàn)[2] 表 2-7 可得最小搭邊值a=2.5mm,工件間搭邊值 a1=2.5mm。查參考文獻(xiàn)[2]表 2-18 得條料寬度公差△=0.6mm 。(1) 計算沖壓件毛坯面積A=60× 15×2+60×25+105×15-2×π×3.5 = 4798mm22(2)條料寬度:b=75+3×2.5 +15+0.6=98.1mm(3)進(jìn)距: h=105+2×5+25=140mm(4)一個進(jìn)距的材料利用率:K =n×A/(b ×h)×100%=2×4798/(98.1×140)×100%=69.87%2) 方案二:采用直排條料寬度:b=105+2a =105+2×2.5=110mm進(jìn)距:h=75+2.5=77.5mm一個進(jìn)距的材料利用率:下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985K = n×A/( b×h)×100%=1×4798/(110×77.5)×100%=56.26%從材料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮,選用方案一作為本設(shè)計的排樣方式。3.1.2 排樣圖按零件的不同幾何形狀,可得出其相適合的排樣類型,而根據(jù)排樣類型又可分為有搭邊與無搭邊兩種。根據(jù)零件的形狀分析和考慮到?jīng)_裁時的工藝合理性與經(jīng)濟(jì)合理性,采用有搭邊的排樣方案比較合理。方案一的排樣圖,見圖 3.1 所示:圖 3.1 排樣圖一方案二排樣圖見圖 3.2 所示:圖 3.2 排樣圖二3.1.3 搭邊排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊雖然是下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985廢料,但在工藝上卻有很大的作用,搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差,保證沖出合格的零件,搭邊還可以保證條料有一定的剛度,利于送進(jìn)。搭邊值要合理確定,搭邊值過大,材料利用率低;搭邊值過小,在沖裁中有可能被拉斷,使零件產(chǎn)生毛刺,嚴(yán)重時會拉入凸模與凹模間隙之中,損壞模具刃口。搭邊值的大小通常與材料的機(jī)械性能、工件的形狀和尺寸、材料的厚度以及送料和擋料方式等因素有關(guān)。硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一些;工件尺寸大或是有尖突的復(fù)雜形狀時,搭邊值取大些,厚材料的搭邊值應(yīng)取大些;用手工送料,有側(cè)壓裝置時,搭邊值可取小一些。搭邊值大小的確定,目前是由經(jīng)驗(yàn)確定的,實(shí)際生產(chǎn)中,考慮材料的利用率,可根據(jù)條料的長度作適當(dāng)?shù)脑鰷p。3.2 沖裁力的計算在沖裁過程中,沖裁力是隨著凸模進(jìn)入材料的深度(凸模行程)而變化的。用平刃口模具沖裁時,其落料力 F1 一般按下式計算:F1=K Lt b??式中 F1——落料力(N)L——沖裁周邊長度(mm)t—— 材料厚度( mm)b——材料抗剪強(qiáng)度(Mpa)??K——系數(shù)由于 K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中,模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù),一般取 K=1.3為方便計算,也可按下式:F1≈L1tσ b式中 σ b——材料的抗拉強(qiáng)度該工件材料是硅鋼片,它的抗剪強(qiáng)度 b=190Mpa,經(jīng)計算,該工件沖裁周??邊長度:L1= 75×2+105+60 ×4+ 25×3+15×2=600mm計算落料力:F1=K L1t b=1.3×600×0.35×190=51.87×103N??沖孔力:F2=K L2t b??L2=4π×3.5=43.96mm則 F2=1.3×43.96×0.35×190=3.8×103N3.3 推件力和卸料力的計算沖裁過程中,材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊在凸模上,而下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985沖落部分的板料緊卡在凹模洞口內(nèi),為繼續(xù)下一步的沖裁工作,必須將在凸模上的板料卸下,將卡在凹模洞口的板料推出,從凸模上卸下緊著的板料叫卸料,所需的力叫卸料力;順著沖裁方向?qū)⒖ㄔ诎寄6纯趦?nèi)的板料推出叫推件,所需的力叫推件力;有時需將卡在凹模洞口內(nèi)的板料逆著沖裁方向頂出,這就叫頂件,頂件所需的力叫頂件力。推件力、頂件力和卸料力是從沖床、卸料裝置或頂件器獲得的,所以,選擇設(shè)備噸位或設(shè)計沖模的卸料裝置以及頂件器時,都需要對卸料力、推件力及頂件力進(jìn)行計算。影響推件力、頂件力和卸料力的因素很多,主要有材料的機(jī)械性能、材料厚度、模具間隙、零件的形狀和尺寸以及潤滑條件等。大間隙沖裁時,由于板料所受拉伸變形大,故沖裁后的彈性回復(fù)使落料件比凹模尺寸小,而沖下的孔比凸模尺寸大,因此卸料力、推件力都有顯著下降,要準(zhǔn)確地計算這些力是困難的,生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計算。推件力: Ft= n Kt F卸料力: Fx= KxF式中 F——沖裁力Kt、Kx——推件力和卸料力系數(shù)n——同時卡在凹模洞口的零件數(shù),n = h/t式中 h——凹模洞口的直刃壁高度 查參考文獻(xiàn)[2]表 2-8 取凹模刃口直壁高度 h=4mm,則 n= h/t =4/0.35=11由文獻(xiàn)[2]表 2-5,當(dāng) t=0.35mm 時,Kx =0.05 ,Kt=0.063推件力 Ft= n Kt F=11×0.063×3.8 ×10 =2.63×10 N33卸料力 Fx=KxF=0.05×51.87×10 =2.6×10 N采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模:F 總 =F1+F2+Ft+Fx=51.87×10 3+3.8×103+2.63×10 +2.6×10 =60.9×10 N3333.4 壓力機(jī)公稱壓力的確定壓力機(jī)公稱壓力必須大于或等于沖壓力。由于確定模具結(jié)構(gòu)為倒裝復(fù)合模,卸料裝置為彈性卸料裝置,出料方式是下出料。則計算沖壓力為F 總 =F1 +F2+Ft+Fx=60.9× 10 N3因計算出沖壓力為 60.9×10 N, 查[13]表 1.3 及以后模柄孔徑的標(biāo)準(zhǔn),選用開3式固定臺壓力機(jī),所選壓力機(jī)的基本參數(shù)是:公稱力/KN 160滑塊行程/mm 70滑塊行程次數(shù)/(次 /min) 120最大封閉高度/mm 205封閉高度調(diào)節(jié)量 /mm 45喉深/mm 160兩立柱距離/mm 220工作臺尺寸/mm 前后 300,左右 450墊板厚度/mm 40下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985最大傾斜角/(°) 35模柄孔尺寸/mm 直徑 40,深度 60?電動機(jī)功率/kw 1.53.5 沖模壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為保證沖模正確和平衡地工作,沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合,以免滑塊受偏心載荷,從而減少沖模和壓力機(jī)導(dǎo)軌的不正常磨損,提高模具壽命,避免沖壓事故。確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心,常用下面幾種方法:(1) 按比例畫出沖壓件形狀(2) 選定坐標(biāo) XOY。(3) 將工件沖裁周邊分成若干基本線段,求出各段長度,并同時求出各段重心。按比例畫出零件行狀,選定坐標(biāo)系 XOY,如圖所示, 因零件左右對稱,即 X c=0,故只需計算 Yc,將零件沖裁周邊分成 L1、L2…L6 基本線段,求出各段長度及各段的重心位置。圖 3.3 壓力中心下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985L1=105mm Y1=0mmL2=150mm Y2=37.5mmL3=30mm Y3=75mmL4=240mm Y4=45mmL5=50mm Y5=15mmL6=43.96mm Y6=7.5mmL7=25mmm Y7=75mmYc=(L1×Y1+L2×Y2+L3×Y3+…+L6×Y6+L7×Y7)/( L1+…+L6+L7)=33.59mm計算出的壓力中心(0,33.59)3.6 沖模閉合高度的計算沖模的閉合高度 H 是指模具在最低的工作位置時,下模座的底面至上模座的頂面的距離。在設(shè)計模具時,應(yīng)與壓力機(jī)的閉合高度相協(xié)調(diào)。壓力機(jī)的閉合高度 h 是指滑塊在下死點(diǎn)時,工作臺面至滑塊的距離。大多數(shù)壓力機(jī),其連桿長度可以調(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,稱為最大閉合高度 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(Hmax-Hmin=M 其中 M 為連桿的調(diào)節(jié)量)沖模閉合高度 H,一般應(yīng)滿足如下關(guān)系Hmin+10mm≤H ≤Hmax - 5mm無特殊情況,H 應(yīng)取上限值,最好取在 H≥Hmin+M/3 ,這是為里避免連桿調(diào)節(jié)過長,螺紋接觸面過小容易被壓壞。如果沖模閉合高度小于壓力機(jī)的最小閉合高度,則可以在壓力機(jī)工作臺面上加墊板。查[13]附表 8-1,所選壓力機(jī)最大閉合高度 Hmax=205mm,最小閉合高度Hmin=135 mm,計算模具的閉合高度為:下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985H=188mmHmin+10=145mm≤H ≤Hmax -5mm=200mm滿足要求。3.7 工作零件的設(shè)計與計算3.7.1 凹模及凸凹模刃口尺寸計算根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)的不同,刃口尺寸的計算方法如下:(1) 落料 落料時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件來配作凸模。凹模磨損后刃口尺寸有變大,變小,不變?nèi)N情況,故凹模刃口尺寸也應(yīng)分三種情況進(jìn)行計算第一類 凹模磨損后變大的尺寸,按一般落料凹模尺寸公式計算,即:Ad=(A-x△) d??0第二類 當(dāng)凹模磨損后變小的尺寸,按一般沖孔凸模尺寸公式計算即:Bd=(B+x△) 0??第三類 當(dāng)凹模磨損后沒有變化的尺寸,可分為三種情況1)沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時 Cd=(C+0.5 △)±δd??2)沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時 Cd=(C-0.5 △)±δd?3)沖裁件尺寸標(biāo)注為 C±△ `時 Cd=C±δd各式中各符號的意義: Ad、 Bd、Cd— —凹模尺寸( mm)下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985A、B 、C——相應(yīng)沖裁件基本尺寸(mm)△——沖裁件的公差△` ——凸模制造偏差( mm) ,當(dāng)標(biāo)注為+δd 或-δd 時,δd=△/4,當(dāng)標(biāo)注形式為 ±δd 時,δd=△’/4=△/8以上是落料時凹模尺寸的計算方法,相應(yīng)的凸模尺寸按凹模尺寸配作,并保證最小間隙 Zmin。故在凸模上只標(biāo)基本尺寸,不標(biāo)注偏差,同時在圖樣技術(shù)要求上注明:“凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙值為Zmin~Zmax”。1)落料凹模工件精度為 IT12 時,磨損系數(shù) x=0.75a) 落料凹模磨損后尺寸變大,按 [2]式(2-4)得:即: Ad=(A- x△) ,其中 δd 按 [2]表 2-4 取值d??0Ad2=(75-0.75×0.3) =74.78 mm03. 03.?圖 3.4 落料凹模刃口尺寸圖下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985Ad3=(15-0.75×0.2) =14.85 mm02.?02.?Ad4=(25-0.75×0.2) =24.85 mm 025. 025.b) 凹模尺寸磨損變小的尺寸,按參考文獻(xiàn)[2] 式(2-4 )得:Bd=(B+x△) 0d??B25=(25+0.75×0.2) =25.15 mm025.?025.Ad1=104.85 mm03.?c) 凹模尺寸磨損沒有變化的尺寸,沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時,可按參考文獻(xiàn)[2]??式(2-6)得:Cd=(C+0.5△)±δdCd1=(60+0.5×0.3) ±0.03=60.15±0.03mm2) 凸凹模刃口尺寸計算落料時相應(yīng)的凸凹模尺寸按凹模尺寸配作,并保證最小間隙Zmin=0.02mm。則:Ap2=74.78-0.02=74.76mmAp3=14.85-0.02=14.83mmAp4=24.85-0.02=24.83mmAp25=25.15-0.02=25.13mmAp5=60.15-0.02=60.13mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985Ap90=90±0.035=90±0.035mm Ap1=14.83×2+25.13×2+24.83=104.75mm3.7.2 沖孔凸模刃口尺寸計算 設(shè)計沖孔凸模時,因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸,應(yīng)先確定凸模刃口尺寸,間隙取在凹模上,考慮到?jīng)_裁中模具的磨損,凸模刃口尺寸越磨越小,因此,凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸,再增大凹模刃口尺寸,以保證最小合理間隙。對沖孔 Φ7mm 采用凸、凹模配作,其凸、模刃口尺寸部分計算如下:查參考文獻(xiàn)[2]表 2-10 得間隙值 Zmin=0.02,Zmax=0.05工件精度為 IT12,磨損系數(shù) 0.75查[2]表 2-4 得凸、凹模制造公差 δp=0.02mm , δd=0.02mm凸模磨損后尺寸變小,則:Dp= = =7.04-0.02mm(??+???)?????(7+0.75×0.05)?0.02Dd=Dp+Zmin=7.04+0.02=7.06mm3.8 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計1) 確定凹??卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式凹??卓谛问接兄比斜谛问胶托比斜谛问?。直刃壁凹模特點(diǎn)是刃口強(qiáng)度高,修模后刃口尺寸不變,制造較方便簡單,但是在廢料或沖件向下推出的模具結(jié)構(gòu)中,廢料或沖件會積存在孔口內(nèi),凹模脹力大,增加沖裁力和刃壁的磨損,磨損后每次修模量較大。斜刃壁凹??變?nèi)不易積存廢料,磨損后修模量較小,刃口強(qiáng)度較低,修模后孔口尺寸會變大。由于設(shè)計時采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu),凹模固定在上模座,不會出現(xiàn)沖件積存在孔口的情況,所以凹??卓诓捎弥比斜谛问?,如圖 3.5 所示:下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852)凹模厚度的確定可按下式計算:凹模厚度:H 凹=Kb(≥15mm)式中:K—— 修正系數(shù),考慮坯料厚度影響的系數(shù),其值可查[2] 表 2-9b—— 沖裁件最大外形尺寸(mm )查[2]表 2-9 得 K=0.15,算的 H 凹=0.15×105=15.75mm 取 H 凹=16mm3) 凹模壁厚凹模壁厚即刃口到邊緣的距離。凹模壁厚: C=(1.5~2.0)H(≥30~40mm)C=(1.5~2.0)16=24~32mm 取 C=32mm4) 凹模周邊尺寸的確定L 凹=2C +bB 寬=2C+ b1式中: L 凹——凹模的長度(mm)B 寬——凹模的寬度(mm)b—— 沖裁件最大外形尺寸(mm )b1——沖裁件最大外寬度尺寸(mm )則: L 凹=2C +b=2×32+105=169mm , 取 L 凹=170mm圖 3.5 凹模尺寸下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985B 寬= 2C+b1 =2×32+75=139mm, 取 B 寬=140mm再根據(jù)以后模架的標(biāo)準(zhǔn)選擇,確定凹模長度尺寸為 200mm,凹模寬度尺寸為 160mm。3.9 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計3.9.1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計、長度計算及固定方法凸模的結(jié)構(gòu)總的來說包括兩大部分,即凸模的工作部分與安裝部分。用凸模固定板將凸模連接固定在模板的正確位置上,其平面尺寸除保證能安裝凸模外,還應(yīng)該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘。凸模和固定板之間采用過渡配合,凸模裝入固定板后,端面進(jìn)行磨平。凸模長度 L 應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定L 凸=H1+H2+H3 +h式中: H1——凸模固定板厚度( mm)H2——凹模厚度(mm)H3——凹模固定板厚度( mm)h—— 附加長度(1mm~ 2mm)凸模固定板厚度: H1=( 0.6~0.8 )H 凹=(0.6~ 0.8)×16=9.6mm~12.8mm取 H1=12mm卸料板厚度: H2 =( 0.8~1)H 凹=16 mm凹模固定板厚度: H3=(1.0~1.5 )H 凹=16 mmL 凸=H1 +H2+H3+h=12+16+16+(1~2)=45mm~46mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985取標(biāo)準(zhǔn) 45mm按 標(biāo)準(zhǔn):h= mm,D= mm,D1=13mm,d= mm5+0.10 100?0.02 7.040?0.02圖 3.7 沖孔凸模3.9.2 凸模強(qiáng)度校核一般情況下,凸模的強(qiáng)度是足夠的,沒有必要作強(qiáng)度校核,但對于特別細(xì)長的凸模則必須進(jìn)行凸模承載能力和抗縱向彎曲能力的校核。圖 3.6 凸模示意圖下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985(1)承載能力校核沖裁時,凸模承受的壓應(yīng)力 σc 必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力[σc],即σc≤[ σc]σc=F /Amin≤[ σc]對于圓形凸模,根據(jù)[2]式( 2-22)得,Amin[σc]≥F/[σc]式中 F—— 沖孔力(N )Amin—— 凸模最小截面積(mm )2[σc]—— 凸模材料的許用壓應(yīng)力( MPa)由前面計算: F=3.8×10 (N )3Amin= 38.465 mm 2故 Σc=F /Amin=98.79(MPa)凸模材料選用 Cr12MoV,查得許用壓應(yīng)力[σc]=1.0~1.6×10 3Mpa,取[σc]=1.2×103Mpa,因 σc <[σc],所以強(qiáng)度條件符合。(2)抗縱向彎曲能力的校核為了凸模在沖裁時不致縱向彎曲失穩(wěn),凸模的自由長度必須受到限制。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]式(2-27):L≤95 d /2F式中: L——凸模最大自由長度(mm)d——凸模的最小直徑(mm)下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985F——沖裁力(N)L≤95×7 / =75.5mm2380凸模長度為 45mm,故凸模的彎曲強(qiáng)度也滿足。3.10 凸凹模設(shè)計當(dāng)復(fù)合沖裁模中,凸、凹模的內(nèi)外緣均為刃口。由于設(shè)計時選擇將凸凹模固定在下模座上,凸凹??變?nèi)會積存廢料,積存廢料的凸凹模,壁厚最小值可查[2]表 2-10 得,最小壁厚 a=1.4mm,分析該工件圖,最小壁厚為 3mm, 完全符合最小壁厚要求。如圖所示:圖 3.8 凸凹模3.11 其它零件的設(shè)計1. 墊板的采用與厚度是否采用墊板,視模座所承受的應(yīng)力是否超過模座材料的許用應(yīng)力[σ]而定,當(dāng)壓應(yīng)力 σ>[σ],則應(yīng)采用墊板,反之可以不加墊板。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985σ=F/A式中: F——凸模所承受的壓力(N )A——凸模與上下模板的接觸面積(mm )2[σ]——模板的允許抗壓強(qiáng)度(Mpa)則 σ=F/A=3.8×10 /(13 π/4)=28.64Mp<[σ]32查參考文獻(xiàn)[7]表 7-11,[σ]=90~140 Mpa所以不需要使用墊板。2. 彈性卸料板彈性卸料裝置一般由卸料板、橡膠、卸料螺釘組成。卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致,卸料板的厚度與制件尺寸和卸料力有關(guān),一般為:H 卸=(0.8~1)H 凹=16mm3. 橡膠的選用與計算1) 橡膠的自由高度根據(jù)工件材料厚度為 0.35mm,沖裁時凸模進(jìn)入凹模深度為 1mm,與凸模的總修磨量為 4~6mm,模具開啟時推件塊高出凸模 1mm,因此,總的工作行程為:Hz=t+1+4=5.35mm根據(jù)[15] 式 7-42 橡膠的自由高度:Ho=Hz/(0.25~0.3)式中 Hz——橡膠的工作行程(mm)Ho——橡膠的自由高度(mm )下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985則 Ho=Hz/ (0.25~0.3)=5.35/ (0.25 ~0.3)=18.4~22.12mm,取標(biāo)準(zhǔn)Ho=20 mm2) 橡膠墊的橫截面積 A:為使橡膠滿足壓力的要求,則 F 預(yù)=AP≥F 卸,則A=F 卸/P式中 F 卸——卸料力P——橡膠單位壓力,與橡膠墊的壓縮量、形狀及尺寸大小有關(guān)查參考文獻(xiàn)[15]表 7-9,P=2.1A= F 卸/P=2600/2.1=1238mm 2初選圓柱橡膠 4 塊,則單個橡膠的截面積 A0=A /4=332 mm ,則選2D=25 mm 的圓柱橡膠。膠墊的自由高度 0.5≤Ho/D≤1.5 取 D=25mm,則 Ho/D=0.8 ,滿足要求。3) 橡膠墊的安裝高度由[16]普通橡皮預(yù)壓量 H 預(yù)=(10%~15% )×Ho=(0.1~0.15)×20=2.0~3.0mm ,取H 預(yù) = 2mm,則 H 裝=Ho-H 預(yù)=18mm 。4. 推料件(頂料件或打料桿)采用剛性推件裝置,一般裝于上模,其推件是靠壓力機(jī)中滑塊內(nèi)的橫梁作用,推件力大且可靠,通常由推桿、推板、推銷和推件塊組成。推桿的長度應(yīng)高出壓力機(jī)滑塊模柄孔 5~10mm,取 10 mm。推件塊須高出凹模刃口平面 0.5~1mm,取 1 mm。為了使推件力均衡分布,長短一致。推板一般裝在上模孔內(nèi),其厚度與工件尺寸和推件力有關(guān)。5.固定零件設(shè)計1)模柄下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985中、小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄的結(jié)構(gòu)形式很多;主要有:旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄和浮動模柄。 據(jù)實(shí)際情況,采用凸緣模柄,用 3 個或 4 個螺釘固定在上模板的窩孔內(nèi)。多用于較大型模具。查文獻(xiàn)[13] 表 1.7,模柄孔徑(直徑×深度/mm ): 40×60,則?d=40mm,d1=122mm,L=91mm,L1=23mm,L2=4mm,d2=11mm,d3=81mm,d4=9mm,d5=15mm,h=9mm。2) 螺釘與銷釘螺釘是用于緊固模具的傳統(tǒng)零件,主要承受拉應(yīng)力。一般按經(jīng)驗(yàn)選用。對于中、小型模具螺釘?shù)某叽缈筛鶕?jù)凹模厚度選用。螺釘?shù)臄?shù)量視被緊固零件的外型尺寸及其受力大小而定,一般采用 6 個,也可采用 4 個。螺釘?shù)牟贾脩?yīng)對稱,使緊固的零件受力均衡。沖模上的螺釘常用圓柱內(nèi)六角螺釘。這種螺釘緊固牢靠,且螺釘埋在凹模內(nèi),使模具結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀。螺釘擰入最小深度:采用鋼時與螺紋直徑相等;采用鑄鐵時為螺紋直徑的 1.5 倍。銷釘起定位作用,防止零件之間發(fā)生錯移,銷釘本身承受切應(yīng)力。銷釘一般用兩個,多用圓柱銷,與零件上的銷孔采用過渡配合,其直徑與螺釘?shù)闹睆较嗤?。若零件受到的錯移力較大時,可選用較大的銷釘。銷釘?shù)淖钚∨浜祥L度是銷釘直徑的 2 倍。 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985上模座和下模座所用的螺釘,查[14]表 9-7 得:上模:型號 M12×70mm 數(shù)量:4 個下模:型號 M8×45mm 數(shù)量:4 個圓柱銷 [14]表 9-27 得:上模座:D 型銷 10×70mm 數(shù)量 2 個下模座:D 型銷 6×50mm 數(shù)量 2 個4) 擋料銷定位零件采用擋料銷,擋料銷的形式較多,它與條料的進(jìn)料邊一端或與條料上搭邊相接觸,限定條料在送進(jìn)方向的移動距離,主要起定位的作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷,根據(jù)模具的結(jié)構(gòu),由于卸料板采用的是彈壓卸料板,所以擋料銷采用活動擋料銷,活動擋料銷能根據(jù)外界條件自由伸縮,比較方便,不用在凹模上鉆相應(yīng)的讓位孔。3.12 模架及其零件設(shè)計對于生產(chǎn)批量大,要求模具壽命長,便于安裝、精度高的沖壓模具,都應(yīng)采用導(dǎo)向裝置,常采用的導(dǎo)向裝置有:導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式和滾珠導(dǎo)套式。本設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置方式常見的有后側(cè)布置、中間兩側(cè)布置、對角布置和四角布置等幾種。采用后側(cè)布置時,送料操作方便,容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化生產(chǎn)。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)工件精度及模具壽命等要求,導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合精度可分為 H6/h5 或 H7/h6 兩種。對于沖裁模,導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙應(yīng)小于凸、凹模間隙。凸、凹模間隙小于 0.03mm 時,導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合取 H6/h5,大于 0.03mm 時,取 H7/h6。對于硬質(zhì)合金?;驈?fù)雜的連續(xù)模,應(yīng)取 H6/h5,一般模具取 H7/h6。導(dǎo)柱、導(dǎo)套既要耐磨,又要具有足夠的韌度,一般選用 20 號鋼經(jīng)滲碳淬火處理,硬度為 HRC58~ 62,滲碳層深度 0.8~1.2mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表 22.4-30,上模座:L/mm×B/mm×H/mm =200×160×40下模座:L/mm×B/mm×H/mm =200×160×45下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985導(dǎo)柱: d/mm×L/mm=28×170導(dǎo)套:d/mm×L/mm×D/mm=28×100×38第四章 設(shè)計小結(jié)在本次學(xué)習(xí)與設(shè)計中,我對模具的設(shè)計與制造有了一定的了解,對模具的工作原理也有掌握,尤其是對沖壓模的典型結(jié)構(gòu)、凸凹模的固定方式、復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題有了進(jìn)一步的了解與認(rèn)識。同時,在設(shè)計過程中還查閱了模具制造加工技術(shù)相關(guān)的資料。本次設(shè)計我主要設(shè)計的是簡單的落料沖孔復(fù)合沖裁模。在設(shè)計過程中我學(xué)到了很多關(guān)于倒裝復(fù)合模的知識,通過對導(dǎo)料、定距、卸料、擋料等機(jī)構(gòu)的設(shè)計,使我學(xué)到了很多實(shí)用的東西。沖壓模具有精度高,生產(chǎn)效率高的特點(diǎn),并且它能夠制造范圍很廣的零件,因而在工業(yè)制造中句有非常重要的地位,沖壓模具是模具中的主導(dǎo)產(chǎn)品,沖壓模具的設(shè)計有十分重要的意義。模具具有很多相似的地方,如導(dǎo)向、定位、出料等,因此沖壓模具的設(shè)計也為其他的設(shè)計打下了基礎(chǔ)。在這次的設(shè)計中,需要查找很多的相關(guān)資料,設(shè)計重要的目的就是要學(xué)會查手冊,而在這次的設(shè)計中讓我跟進(jìn)一步的熟悉了這項(xiàng)技能。在此過程中也有很多不明白的問題,在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下,問題才得以一一解決。模具設(shè)計綜合了大學(xué)所學(xué)的各種課程的各方面的知識,如材料力學(xué)、工程材料、模具制造工藝等,使我們將所學(xué)的知識運(yùn)用到本次設(shè)計中,也在設(shè)計學(xué)到更多的知識,重溫一遍所學(xué)的東西。在這次設(shè)計中,我的計算機(jī)繪圖的水平也大有提高。在這次的設(shè)計中,我學(xué)到了很多東西,這使得我知道不管在以后的學(xué)習(xí)或是工作中,要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)分析,遇到問題想辦法解決,只有這樣才能讓自己的能力得到一定的提高,積累一定的經(jīng)驗(yàn)。我相信這次的設(shè)計將對我即將走上工作崗位會有很大的幫助。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985參考文獻(xiàn)[1]萬戰(zhàn)勝. 沖壓工藝及模具設(shè)計. 中國鐵道出版社,1995.1[2]黨根茂 駱志斌 李集仁. 模具設(shè)計與制造. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1995.2 [3] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會. 沖模設(shè)計應(yīng)用實(shí)例 . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.6[4] 王同海、孫勝. 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.6[5]顧圣巖 . 沖壓設(shè)計資料. 中國鐵道出版社,2000.7[6]劉湖云 . 沖壓工藝及模具設(shè)計. 航空工業(yè)出版社,2004.9 [7] 肖白白. 沖壓模具設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10[8] 王孝培 . 沖壓手冊(第二版). 機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10[9] 成虹. 沖壓工藝與模具設(shè)計.成都:電子科技大學(xué)出版社,2000 .11[10]翁其金.冷沖壓技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.11[11]夏巨諶 李志剛 . 中國模具設(shè)計大典(電子版)[12]賈俐俐 . 沖壓工藝與模具設(shè)計 . 北京:人民郵電出版社,2008.9[13]李奇 朱江峰. 模具設(shè)計與制造 . 北京:人民郵電出版社,2006.1[14]洪家娣 李明 黃興元. 機(jī)械設(shè)計指導(dǎo) . 江西:江西高校出版社,2006.7[15] 沖壓工藝及模具設(shè)計(電子版)下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985[16] 沖裁模橡膠卸料裝置設(shè)計方法(電子版)