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1、. . 蓋板一模兩件復合模設(shè)計與工藝分析畢業(yè)論文 1 緒 論 1.1 沖壓模具的概念與特點 沖壓是在室溫下,利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力,使模具產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具是指在冷沖壓加工中,將材料〔金屬或非金屬〕加工成零件〔或半成品〕的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具〔俗稱冷沖?！?。在沖壓零件的生產(chǎn)中,合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。 沖壓加工的特點：由于冷沖壓加工具有上述突出優(yōu)點,因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的

2、應(yīng)用,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位,是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。 沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具,而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品,其制造屬單件小批量生產(chǎn),具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)大批或大量的情況下,沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn),從而獲得好的經(jīng)濟效益。 1.2 現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè),是高技術(shù)人才密集型行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時,也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù),如CAD/CAPP等技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)

3、技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并列工程、快速成形技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工、微細加工、復合加工、表面處理技術(shù)等等,因此,模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量,復雜、大型、精密,更新?lián)Q代速度快等變化特點。為適應(yīng)市場變化,隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展,沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向以計算機輔助設(shè)計〔CAD〕數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設(shè)計與制造〔CAD/CAM〕技術(shù)轉(zhuǎn)變。 2 沖壓成形工藝分析 2.1 零件的工藝分析 沖裁工藝設(shè)計包括沖裁件的工藝

4、分析和沖裁工藝方案的確定。良好的工藝性和合理的工藝方案,可以用最少的材料,最少的工序和工時,使得模具結(jié)構(gòu)簡單且模具壽命長,能穩(wěn)定地獲得合格沖件。 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。及沖裁的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工要求,工藝性是否合理,對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有較大影響。 2.1.1 零件尺寸確定 該零件主要用于車身零件固定,其形狀與普通蓋板類似,具體形狀如下圖所示： 圖2-1 蓋板零件圖 蓋板的主要尺寸是直徑6,直徑10的孔以及中心距30。 零件厚度：2； 材料：Q235； 生產(chǎn)批量：大批。 2.1.2 零件材料的選擇

5、 該零件主要用于車身固定件,所承受的力和彎曲強度不高。根據(jù)表2-1對比分析各種沖壓常用金屬材料,最終選擇零件材料Q235,普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q235,代表這種材質(zhì)的服屈值為235Mpa,Q235塑性好,焊接性能好,具有良好的沖壓工藝性,也易彎曲,主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機械零件。 表2-1 沖壓常用金屬材料的力學性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài)及代號 力學性能 抗剪強度 抗拉強度 區(qū)服點 伸長率 普通碳素鋼 Q235 Q275 未經(jīng)退火 303～372 392～490 375～460 490～610 195 275 28～33 15～20 碳素結(jié)

6、構(gòu)鋼 08 10 20 45 已退火 260-～360 260～340 280～400 440～560 215～410 295～430 355～500 530～685 200 210 250 360 27 26 24 15 不銹鋼 1Cr13 已退火 320～380 440～470 120 20 1Cr18Ni9Ti 經(jīng)熱處理 460～520 560～640 200 40 純銅 T1、T2、T3 軟 160 210 70 29～48 硬 240 300 — 25～40 鋁 1060、1050A、12

7、00 已退火 320～380 440～470 120 20 冷作硬化 460～520 560～640 200 40 2.2 沖裁工藝方案的確定 該零件的形狀是由直線,孔,圓弧組成的,該零件在沖裁時它包括落料、沖孔、彎曲、切斷四個基本工序?？刹捎萌N工藝方案。 方案一：先落料、再沖孔、再彎曲、最后切斷,采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料、沖孔、彎曲、切斷,采用連續(xù)模生產(chǎn)。 方案三：落料、沖孔、彎曲、切斷復合模沖壓,采用復合模生產(chǎn)。 三種方案之中,方案一在壓力機的一次行程中,只完成一道沖壓工序,方案二在壓力機的一次行程中,在不同工位上逐次完成四道工序,方案三只

8、有一個工位,在壓力機的一次行程中,同時完成四道工序。通過對比分析,我選用方案三,因為該工件生產(chǎn)批量較大,如果把四道工序放在一起,可以大大提高工作效率,節(jié)約資源,降低成本。 3 沖壓模具工藝參數(shù)設(shè)計 3.1 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1.1 模架及導向方式的確定 〔1〕模架的確定 模架已經(jīng)經(jīng)國家標準化,根據(jù)國家標準模架主要有兩類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架。另一類是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。其中導柱模模架的導向結(jié)構(gòu)形式有滑動導向和滾動導向兩種?？紤]到零件的精度不是很高,所以采用滑動導向模架?；瑒訉蚰＜艿慕Y(jié)構(gòu)形式有六種,分別為對角導柱模架,后

9、側(cè)導柱模架,后側(cè)導柱窄形模架,中間導柱模架,中間導柱圓形模架,四角導柱模架。在此選擇后側(cè)導柱模架,如圖 所示,后側(cè)導柱模架的特點是導向裝置在后側(cè),橫向和縱向送料都比較方便,在由沖壓分析可知,該零件結(jié)構(gòu)簡單,精度要求不高,只需一次沖裁即可成型。所以選擇后側(cè)導柱模架。 圖3-1 后側(cè)導柱模架 〔2〕導向方式的確定 導向裝置有多種形式,常用的兩種有導柱導套導向和導板導向。前面已經(jīng)確定模架的形式為后側(cè)導柱模架,所以選擇導柱導套導向。 3.1.2 定位方式的選擇 〔1〕送進導向方式的選擇 送進導向方式有兩種,分導料銷導向和導料板導向。該模具采用的是條料,模具的類型采用的是復

10、合模。在此選擇復合模中常用的導料銷導向,在模具中設(shè)兩個導料銷,并位于條料的同一側(cè),該模具是從前向后送料,所以導料銷裝在右側(cè)。導料銷的形式為固定導料銷。 〔2〕送料定距方式的選擇 常見限定條料送進的距離的方式有兩種：一種是用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓以限定條料送進距離的擋料銷定距；另一種是用側(cè)刃在條料側(cè)邊沖切不同形狀的缺口,限定條料送進距離的側(cè)刃定距。在此模具中采用擋料銷定距,擋料銷根據(jù)工作特點及作用分為固定檔料銷,活動擋料銷和始用擋料銷。在此模具中采用國家標準的固定擋料銷。固定擋料銷的結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,廣泛應(yīng)用與沖制中、小型沖裁件的擋料定距。 3.1.3 卸料裝置的選擇

11、 卸料裝置可以卸下廢料,也可以卸下沖件。其結(jié)構(gòu)形式有固定〔剛性〕的,彈壓的和廢料切刀等。在此模具中采用彈壓卸料裝置。彈壓卸料裝置是由卸料板、彈性元件〔彈簧或橡膠〕、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈壓卸料既起卸料作用,又起壓料作用,所得沖裁零件質(zhì)量較好,平直度較高。因此,質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。 3.2 排樣設(shè)計與計算材料利用率 3.2.1 彎曲件坯料尺寸的計算 〔1〕坯料長度 對于該零件的結(jié)構(gòu)尺寸可知其圓角半徑。的彎曲件由于變薄不嚴重,按中性層展開的原理,坯料的總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和, 即：

12、 〔3-1〕 式中：-坯料展開總長度； α-彎曲中心角〔°〕。 整個U形彎曲件尺寸： 。 〔2〕最小彎曲半徑 最小彎曲半徑是表示彎曲變形極限變形程度的一個參數(shù)指標。在保證彎曲變形區(qū)材料外表面不發(fā)生破壞的條件下,彎曲內(nèi)表面所能形成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑。該零件彎曲半徑為2,Q235材料在冷作硬化狀態(tài)的最小彎曲半徑為1,因此滿足要求。 3.2.2 排樣設(shè)計與計算材料利用率 排樣是在模具中具有重大意義,排樣的正確與否將影響到材料的合理利用、

13、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。 〔1〕搭邊值的確定 一般來說,搭邊值是由經(jīng)驗確定的。表3-1列出了沖裁時的最小搭邊值。因為此次設(shè)計采用的往復送料形式,故由表可查得搭邊值：沖裁時的最小搭邊值的大小為：＝2.2,＝2。 表3-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值 〔〕 材料厚度 圓件及圓角 矩形邊長 矩形邊長或圓角 工件間 側(cè)邊 工件間 側(cè)邊 工件間 側(cè)邊 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～

14、0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2 〔2〕送料步距與條料寬度的確定 送料步距由公式〔3-2〕計算： 〔3-2〕 式中：-平行于送料方向的沖裁

15、件寬度； -沖裁件之間的搭邊值； =20+2=22 條料寬度： 〔3-3〕 式中：B-條料寬度的基本尺寸<>； -側(cè)面搭邊； D-平行于送料方向的沖裁件寬度； Δ-條料寬度的單向〔負向〕偏差,查資料得Δ=0.7。 = 一模兩件排樣如圖3-2所示： 圖3-2 一模兩件排樣圖 〔3〕計算材料利用率 一個步距內(nèi)的材料利用率計算公式如下： 〔3-4〕 式中：A-

16、一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 B-條料寬度 S-步距 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積： 所以一個步距內(nèi)的材料利用率： η＝ = 一張條料上材料的利用率： ′ 〔3-5〕 計算結(jié)果：′ 一張板料上材料的利用率： ″= 〔3-6〕 計算結(jié)果為：″。 一模一件排樣如圖3-3所示。 圖 3-3 一模一件排樣

17、圖 一個步距內(nèi)的材料利用率：≈78.55%。 一張條料上材料的利用率：′≈78%。 一張板料上材料的利用率：″≈77.5%。 根據(jù)上述兩種排樣方案,得出了兩種不同的材料利用率。,比較η1＞η 。但第一種排樣方案有利于生產(chǎn)率的提高,降低生產(chǎn)成本,因此選用第一種排樣方案。 3.3 沖壓力的計算 3.3.1 落料力F落的計算 普通平刃沖裁模,其沖裁力F按公式〔3-7〕計算： 〔3-7〕 式中：-沖裁力； -沖裁周邊長度； -材料厚度；

18、 -材料抗剪強度； -系數(shù)。 本設(shè)計的值查表得 材料厚度： 沖裁周邊長度： 3.3.2 沖孔力F沖的計算 沖孔力由公式〔3-8〕計算： 〔3-8〕 3.3.3 切斷力F切的計算

19、切斷力由公式〔3-9〕計算： 〔3-9〕 3.3.4 卸料力F卸的計算 卸料力： 〔3-10〕 式中：K-卸料力系數(shù),其值為0.02～0.06〔薄料取大值,厚料取

20、小值〕； -沖孔力 卸料力的系數(shù)通過查表確定,卸料力系數(shù) 。 由公式〔3-10〕得卸料力 〔3-11〕 3.3.5 彎曲力F自的計算 自由彎曲時的彎曲力： 　　　　〔3-12〕 式中： -自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力

21、； -彎曲件的寬度； -彎曲件內(nèi)彎曲半徑； -材料的抗拉強度； K-安全系數(shù),一般取K=1.3。 所以 3.3.6 總壓力的計算 總沖壓力等于該模具中所有壓力之和。 即 =<380～467> 故模具的總壓力取為400。 3.4 沖裁間隙的確定 沖裁間隙指凹模刃口橫向尺寸與凸模刃口尺寸的差值,表示雙面間隙,單面間隙用表示。 間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力和模具壽命均有很大影響,是沖裁工藝與沖裁模設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。

22、 表3-2 沖裁模初始雙面間隙值 〔〕 材料厚度 08、10、35、0．9Mn2、Q235 16Mn 40、50 65Mn 小于0.5 極 小 間 隙 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104

23、0.072 0.104 0.064 0.092 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 查得：=0.

24、246,=0.360。 3.5 工作零件刃口尺寸計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差,直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸模、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此,正確確定凸凹模刃口尺寸和公差,是沖裁模設(shè)計中的一項重要工作。 〔1〕凸、凹模工作部分加工方法的選擇 由于模具的加工方法不同,凸模與凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標注也不同,刃口尺寸的計算方法可以分為兩種情況。凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。 對于該制件應(yīng)選用凸模與凹模分開加工方法。采用這種方法,是指凸模與凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標注凸模凹模刃口尺寸與制造公差<凸模、凹模>,它適用于圓形或

25、簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙,必須滿足下列條件： ＋ 新制造的模具應(yīng)該是。否則制造的模具間隙已超過允許變動的范圍。 〔2〕凸、凹模刃口尺寸計算 凸模與凹模分開加工的方法計算落料凸、凹模的刃口尺寸。根據(jù)計算原則,落料時以凹模為設(shè)計基準。首先定凹模尺寸,使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍喞臉O小尺寸,再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值。其計算公式如下： 落料： 　　　 〔3-13〕

26、 沖孔： 〔3-14〕 校核： 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中,在工件上沖出孔距為L±△/2兩個孔時,其凹模型孔中心距Ld可按下式計算： 式中

27、：、-分別為落料凹模和凸模的基本尺寸； 、-分別為沖孔凹模和凸模的基本尺寸； -落料件最大極限尺寸； -沖孔件的最小極限尺寸； 、-工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸； -沖裁件的公差； -磨損系數(shù)。 、--分別為凹模和凸模的制造偏差,凸模偏差取負向〔相當于基準軸的公差帶位置〕,凹模偏差取正向〔相當于基準孔的公差帶位置〕。對于采用分別加工的凸模和凹模,應(yīng)保證下述關(guān)系： ≤ 表3-3 簡單形狀〔方形、圓形沖裁時凸、凹模制造偏差〕 〔〕 公稱尺寸 凸模偏差δ凸 凹模偏差δ凹 公稱尺寸 凸模偏差δ凸 凹模偏差δ凹 ≤

28、18 ＞18～30 ＞30～80 ＞80～120 ＞120～180 －0.020 －0.020 －0.020 －0.025 －0.030 ＋0.020 ＋0.025 ＋0.030 ＋0.035 ＋0.040 ＞180～260 ＞260～360 ＞360～500 ＞500 －0.030 －0.035 －0.040 －0.050 ＋0.045 ＋0.050 ＋0.060 ＋0.070 外形144.7mm×20mm由落料獲得,2×,2×和30±0.12由沖孔同時獲得,查表3-3得=0.246,=0.360,則： =<0.360－0.246> =

29、0.114 由公差表查得：2×,2×和30±0.12為IT12 級,取X=0.75。 沖孔2×時,設(shè)凸、凹模分別按IT8級和IT9級加工制造,則沖孔：= = =6.09 = = 校核：||+||≤ 0.018+0.030≤0.3600.246 0.048﹤0.144 〔滿足間隙公差條件〕。 沖孔2×時,設(shè)凸、凹模分別按IT8級和IT9級加工制造,則沖孔： = = = = =

30、 校核：||+||≤ 0.036+0.022 ≤0.360-0.246 0.058＜0.114〔滿足間隙公差條件〕。 孔距尺寸： 對于尺寸144.7,選=0.5；尺寸20,選=0.75。 落料凹模的基本尺寸計算如下： 落料凸模的基本尺寸與凹模相同,分別是144.2,19.84,凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.246。 孔距尺寸： 3.6 模具壓力中心與計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力的作用點的位置。為了確

31、保壓力機和模具正常工作,應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。對于帶有模柄的沖壓模,壓力中心應(yīng)通過模柄的軸心線。否則會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的磨損,模具導向零件加速磨損,降低模具和壓力機的使用壽命。 按比例畫出零件形狀,選定坐標系XOY,如圖3-4所示。 圖3-4 壓力中心 由公式： 得 根據(jù)計算得出壓力中心的坐標為〔76,10〕。 由于該點位于模柄孔投影范圍內(nèi),因此壓力機工作過程中能夠制作出合格的制件。

32、 4 主要零件的設(shè)計與工藝分析 4.1 凹模的設(shè)計及工藝分析 4.1.1 凹模的設(shè)計 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。 表4-1 矩形和圓形凹模的外形尺寸 〔〕 矩形凹模的長度和寬度 L×B 矩形和圓形凹模厚度H 圓形凹模直徑 D 〔140〕×125、〔140〕×〔140〕、160×100、160×125、160×〔140〕、200×100、200×125 16、

33、18、20、22、25、28 140 160×160、200×〔140〕、200×160、200×125、250×〔140〕 16、20、22、25、28、32 160 200×200、250×160、250×200、〔280〕×160 18、22、25、28、32、35 200 250×250、〔280〕×200、〔280〕×250 20、25、28、32、35、40 250 查表4-1取標準取凹模長度B=200〔〕。 凹模板寬度：L=100〔〕。 凹模的高度考慮到彎曲凹模的長度,保證能夠準確落料。選擇高度。 凹模輪廓尺寸為：200×100×80。 凹模零

34、件示意圖如圖4-1所示。 圖4-1 凹模零件示意圖 落料凹模的作用是起落料的作用,該零件在模具上所受力較大,對硬度、強度的要求較高。該零件選擇材料為W18Cr4V,W18Cr4V具有更高的淬透性、耐磨性和承載強度,且淬火變形小。它的強度、硬度,能夠滿足零件的加工要求。 4.1.2 凹模零件的精度確定 根據(jù)凹模作為工作零件,其精度要求較高,所以選用IT7級,表面粗糙度為,垂直度為0.04。 4.1.3 凹模的工藝分析 凹模是以內(nèi)表面作為工作型面,內(nèi)表面為通孔時稱為型孔,內(nèi)表面為不通孔時稱為凹模與凸模一樣,根據(jù)工作型面形狀的不同也分為圓

35、形凹模和非圓形凹模。 加工后的凹模的尺寸和精度必須達到設(shè)計要求〔刃口一般為IT7～IT6〕,其間隙要均勻、合理；刃口部分要保持尖銳鋒利,刃口側(cè)壁應(yīng)平直或稍有利于卸料的斜度；刃口側(cè)壁轉(zhuǎn)角初為尖角時〔刃口部位除外〕,若圖樣上沒有注明,加工時允許按Ra3.2制造。 4.1.4 加工方法及工藝方案 凹模的加工工藝一般采用線切割加工型孔,喇叭形凹模洞口也可采用電火花穿孔或錐度線切割,但是目前很少使用。大間隙沖裁凹模也可采用先車、銑,后磨削的方法；大型或特殊凹模,則常采用分開加工后再用鑲拼的辦法制作。 工作型面為圓形的凹模一般采用的機械加工工藝路線是：備料—熱處理〔退火〕—銑六面〔銑床〕—鉗工劃線

36、—銑工作型面〔銑床〕—熱處理〔根據(jù)需要選用〕—平磨基準面〔平面磨床〕—磨工作型面〔內(nèi)圓磨床〕—精研〔拋光〕。 凹模工作型面主要采用立式銑床加工和仿形銑床加工,也可采用坐標磨床按照準確的坐標位置對工件進行磨削加工,對于形狀較復雜、尺寸精度和硬度要求高的凹模,采用坐標磨床進行精加工是一種較理想的加工方法。 4.1.5 有關(guān)工藝裝備的選擇 〔1〕夾具的選擇 該零件在銑床上加工,因此采用平口虎鉗裝夾；磨削時,則采用砂輪。 〔2〕刀具的選擇 銑削時,選擇直徑為的平面銑刀； 鉆孔時,選擇直徑為6的鉆頭、6的鏜刀、M10的絲錐； 磨削加工時,選用砂輪。 〔3〕機床的選擇 此凹模適合于銑

37、削加工,凹模工作部分的表面粗糙度為。選用法蘭克數(shù)控銑床,在精加工那個工作表面時,機床轉(zhuǎn)速為S1000。非工作表面不需要太高的精度,機床轉(zhuǎn)速為S800。另外還需要到平面磨床和立式鉆床。 4.1.6 凹模加工工藝過程的制訂 凹模的加工工藝過程如表4-2所示。 表4-2 凹模的加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工序簡圖 1 備料 用型鋼在車床上切斷,并將棒料鍛成矩形 車床 2 熱處理 將毛坯進行球化退火處理,以消除鍛造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,改善組織及加工性能 3 粗加工毛坯 銑削毛坯的六個面,加工至尺寸200.5×100.4×81.5

38、 銑床 4 鉗工劃線 以磨過相互垂直的兩側(cè)面為基準,劃凹模中心線及2×6銷孔、4×8.5孔中心線,并按照事先加工好的凹模樣板劃型孔輪廓線 劃線工具及量具立式銑床 5 粗加工型孔 沿型孔輪廓線鉆孔,除去中間廢料,然后在立式銑床上按劃線加工型孔,留單面余量0.3～0.5 6 精加工型孔 銑床精修型孔,并隨時用凹模樣板校驗。達到圖紙要求 續(xù)表4-2 7 加工螺釘盲孔和銷孔 加工2×6銷孔和

39、4×8.5螺釘孔 立式鉆床 8 熱處理 淬火、低溫回火,保證60～64HRC 9 磨削 精磨上、下兩端面,達到制造要求 平面磨床 10 精修型孔 鉗工研磨型孔,達到規(guī)定的技術(shù)要求 4.1.7 凹模的加工工藝過程卡片的制訂 凹模的加工工藝過程卡片如表4-3所示。 表4-3 凹模加工工藝過程卡片 工藝過程卡片 零件名稱 凹模 模具編號 零件編號 零件材料 W18Cr4V 毛坯尺寸 210×110×90 件數(shù) 1 工 序 號 工序名稱 工序內(nèi)容 定額工時 實做工時 制造人 檢驗 1 備

40、料 用型鋼在車床上切斷,并將棒料鍛造成矩形 2 熱處理 將毛坯進行球化退火處理,以消除鍛造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,改善組織及加工性能 3 粗加工毛坯 銑削毛坯的六個面,加工至寸200.5×100.4×81.5 續(xù)表4-3 4 鉗工劃線 以銑過相互垂直的兩側(cè)面為基準,劃凹模中心線及2×6銷孔、4×10過孔中心線,并按照事先加工好的凹模樣板劃型孔輪廓線

41、 5 粗加工型孔 沿型孔輪廓線鉆孔,除去中間廢料,然后在立式銑床上按劃線加工型孔,留銼修單面余量0.3～0.5 6 精加工型孔 銑床精加工型孔,并隨時用凹模樣板校驗,達到圖紙要求 7 加工螺釘盲孔和銷孔 加工2×6銷孔和4×10螺釘盲孔 8 熱處理 淬火、低溫回火,保證60～64HRC 9 磨削 精磨上、下兩端面,達到制造要求 10 精修型孔 鉗工研磨型孔,達到規(guī)定的技術(shù)要求 10 檢驗 工藝員 年 月 日 零件質(zhì)

42、量等級 4.1.8 凹模平面加工工序卡的制訂 凹模平面的加工工序卡片如表4-4所示。 XX職業(yè)技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 6 共 頁 產(chǎn)品名稱 零件名稱 凹模 共 頁 工序號 工序名稱 3 銑削 車間 工段 材料牌號 機加 W18Cr4V 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯件數(shù) 每臺件數(shù) 板材 210×110×90 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 離子水

43、 工時定額/min 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/〔r/min〕 切削速度/〔mm/min〕 進給量/〔mm/r〕 背吃刀量/mm 進給次數(shù) 工時定額/min 描圖 機動 輔助 1 銑上、下平面 銑床 1000 300 1 1 2 √ 描校 2 以上下兩個平面為基準,加工四個側(cè)面 銑床 1000 300 1 1 2 √ 底圖號 裝訂

44、號 編制〔日期〕 審核〔日期〕 會簽〔日期〕 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 表4-4 凹模平面的加工工序卡片 4.2 凸模的設(shè)計及工藝分析 4.2.1 凸模的設(shè)計 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式,另一類為整體式。整體式中,根據(jù)加工方法的不同,又分為直通式和臺階式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式與尺寸做成一樣,這類凸模一般采用線切割方法進行加工。臺階式凸模一般采用機械加工,當形狀復雜時,成形部分常采用成型磨

45、削。 由于最后一步屬于切斷工序,該凸模結(jié)構(gòu)部負責,不屬于圓形凸模,屬于異形凸模,設(shè)計成為臺階式,凸模長度取57,結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。 圖4-2 切斷凸模零件示意圖 模具刃口要求有較高的耐磨性,并能承受沖裁時的沖擊力,因此應(yīng)有高的硬度與適當?shù)捻g性。形狀簡單且壽命要求不高的凸模可選用T8A、T10A等材料；形狀復雜且模具有較高壽命要求的凸模應(yīng)選Cr12、W18Cr4V、Cr12MoV、CrWMn等制造,取58～62HRC,要求高壽命、高耐磨性的凸模,可選硬質(zhì)合金材料。該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性,并能承受沖裁時的沖擊力。所以凸模的材料應(yīng)選W18Cr4V。 〔1〕凸模的固定方

46、式 平面尺寸的比較大的凸模,可以直接用銷釘和螺栓固定。中、小型凸模多采用臺見肩、吊裝或鉚接固定。對于有的小凸模還可以采用粘接固定。對于大型沖模中沖小孔的易損凸模,可以采用快換凸模的固定方法,以便于修理和更換。根據(jù)彎曲凸模是一個整體,所以臺肩式固定。 〔2〕凸模零件的精度確定 根據(jù)凸模作為工作零件,其精度要求較高,所以選用IT7級,表面粗糙度為,垂直度為0.04。 4.2.2 凸模的工藝分析 該零件是切斷零件時的凸模,工作零件的制造方法采用"實配法"。切斷加工時,凸模是基準件,凸模的刃口尺寸,凹模型孔加工是以凸模制造時刃口尺寸決定制造尺寸,凹模型孔加工是以凸模制造時刃口的實際尺寸為基準

47、來配制沖裁間隙的,凹模是基準件。因此,凸模在沖孔模中是保證產(chǎn)品制件型孔的關(guān)鍵零件。凸模零件的外形表面是長方體,尺寸20×4.4×57,在零件開始加工時,首先保證外形表面尺寸。零件開始加工時,首先保證外形表面尺寸。零件的外形表面是由兩個尺寸組成的曲面,零件的固定部分是矩形,它和成形表面呈臺階狀,該零件屬于小型工作零件,成型表面在淬火前的加工方法可以采用仿形刨削或壓印法；淬火后的精密加工可以采用坐標磨削和鉗工修研的方法。采用壓印加工需要制作基準件,用凹模做基準顯然不合理,做個基準件又增加了二級工具,實際生產(chǎn)設(shè)備又沒有坐標磨床。采用仿形刨削作為淬火前的主要加工手段,在淬火中控制熱處理變形量,淬火后的

48、精加工通過模具鉗工的加工來保證。 4.2.3 加工方法及工藝方案比較 復雜型面凸模的制造工藝應(yīng)根據(jù)凸模形狀、尺寸、技術(shù)要求并結(jié)合本單位設(shè)備情況等具體條件來進行制訂,此類復雜凸模的工藝方案為：備料—鍛造—熱處理〔退火〕—銑六面—平磨六面至尺寸上限—鉗工劃線—粗銑外形—仿形刨或經(jīng)銑成形表面—檢驗—鉗工粗研—熱處理—鉗工精研及拋光。 此類結(jié)構(gòu)凸模的工藝方案不足之處就是淬火之前機械加工必須成形,這樣勢必帶來熱處理的變形、氧化、脫碳、燒蝕等問題,影響凸模的精度和質(zhì)量。在選材時應(yīng)采用熱變形小的合金工具鋼,如MnCrWV,CrWMn、Cr12MoV等；采用高溫鹽溶浴爐加熱,淬火后采用真空回火爐回火穩(wěn)

49、定處理,防止過燒和氧化等現(xiàn)象產(chǎn)生。 非圓形凸模的加工工藝方案與圓形凸模的加工工藝方案相同。非圓形凸模的常用加工方法如表4-5所示。 表4-5 凸模常用加工方法 形式 常用加工方法 適用場合 階梯式 方法一：凹模壓印銼修法。車、銑或刨削加工毛坯,磨削安裝面和基準面,劃線銑輪廓,留0.2～0.3單邊余量,用凹?！惨鸭庸ず谩硥河『箐S修輪廓,淬火后拋光、磨刃口 無間隙沖模,設(shè)備條件較差,無成形加工設(shè)備 方法二：仿形刨削加工。粗銑或刨加工輪廓,留0.2～0. 3單邊余量,用凹模〔已加工好〕壓印后仿形精刨,最后淬火、拋光、磨刃口 一般要求的凸模 直通式 方法一：

50、線切割。粗加工毛坯磨削安裝面和基準面,劃線加工安裝孔,穿絲孔,淬硬后磨安裝面和基準面,線切割成形,拋光、磨刃口 形狀較復雜或尺寸較小、精度較高的凸模 方法二：成形磨削。粗加工毛坯,磨削安裝面和基準面,劃線加工安裝孔,加工輪廓,留0.2～0.3單邊余量,淬火后磨安裝面,再成形磨削輪廓 形狀不太復雜、精度較高的凸模或鑲塊 4.2.4 有關(guān)工藝裝備的選擇 〔1〕夾具的選擇 該零件在銑床上加工,因此采用平口虎鉗裝夾；磨削時,則采用砂輪。 〔2〕刀具的選擇 銑削時,選擇直徑為16的平面銑刀； 磨削加工,選用砂輪。 〔3〕機床的選擇 此凸模適合于銑削加工,凸模工作部分的表面粗糙度為

51、Ra0.8。選用法蘭克數(shù)控銑床,在精加工工作表面時,機床轉(zhuǎn)速為S1000。非工作表面不需要太高的精度,機床轉(zhuǎn)速為S800。磨削時采用平面磨床。 4.2.5 凸模加工工藝過程的制訂 凸模的加工工藝過程如表4-6所示。 表4-6 凸模的加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 鋸床下料,25×60 2 鍛造 鍛成25×10×65 3 熱處理 退火,HBS≤229 4 立銑 銑六面,保證尺寸22.4×4. 5×57.5 5 磨平面 磨兩大平面及相鄰的側(cè)面,保證垂直 6 鉗工劃線 去毛刺,劃線 7 工具銑 銑型面20×4.4,留雙邊余

52、量0.4～0.5 8 仿形刨 按線找正刨型面,留雙邊余量0.1～0.15 9 鉗工修整 修型面留余量0.02,0.03,對樣板；倒角R4 10 熱處理 淬火、回火,保證58～62 HRC 11 平磨 光上、下面,找正磨削尺寸20×4.4 12 鉗工修整 修研磨型面達圖樣要求,對樣板 4.2.6 凸模機械加工工藝過程卡的制訂 凸模的加工工藝過程如表4-7所示。 表4-7 凸模加工工藝過程卡片 工藝過程卡片 零件名稱 凸模 模具編號 零件編號 零件材料 W18Cr4V 毛坯尺寸 25×10×65 件數(shù) 1 工 序

53、號 工序名稱 工序內(nèi)容 定額工時 實做工時 制造人 檢驗 1 備料 鋸床下料,25×60 2 鍛造 鍛成25×10×65 3 熱處理 退火,HBS≤229 4 立銑 銑六面,保證尺寸22.4×4. 5×57.5 續(xù)表4-7 5 磨平面 磨兩大平面及相鄰的側(cè)面,保證垂直 6 鉗工劃線 去毛刺,劃線

54、7 工具銑 銑型面20×4.4,留雙邊余量0.4～0.5 8 仿形刨 按線找正刨型面,留雙邊余量0.1～0.15 9 鉗工修整 修型面留余量0.02,0.03,對樣板；倒角R4 10 熱處理 淬火、回火,保證58～62 HRC 11 平磨 光上、下面,找正磨削尺寸20×4.4 12 鉗工修整 修研磨型面達圖樣要求,對樣板 工藝員 年 月 日 零件質(zhì)量等級 4.2.7

55、凸模外形工序卡的制訂 凸模外形輪廓加工工序卡片如表4-8所示。 XX職業(yè)技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 10 共 頁 產(chǎn)品名稱 零件名稱 凸模 共 頁 工序號 工序名稱 7 銑 車間 工段 材料牌號 機加 W18Cr4V 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯件數(shù) 每臺件數(shù) 板材 25×10×65 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 虎鉗 離子水 工時定額/min 準終 單件 工步號

56、 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/〔r/min〕 切削速度/〔mm/min〕 進給量/〔mm/r〕 背吃刀量/mm 進給次數(shù) 工時定額/min 描圖 機動 輔助 1 粗、精銑上平面 銑床 3000 300 200 1 4 √ 描校 2 粗、精銑下平面 銑床 3000 300 200 1 4 √ 3 粗銑兩端面 銑床 3000 100 60 1 2 √ 底圖號 4 精銑兩端面 銑床 300 20 0.1 0.05 2 √ 5 裝訂號

57、6 編制〔日期〕 審核〔日期〕 會簽〔日期〕 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 表4-8 凸模外形工序卡 4.3 墊板的設(shè)計及工藝分析 4.3.1 墊板的設(shè)計 它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力,防止模座被局部壓陷。如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力,需在凸模端部與模座之間加上墊板防止模具損壞。 墊板外形尺寸與固定板相同,其厚度一般取4～16,該模具中大多為非標準件,設(shè)計最后尺寸為：129×20×12。 材料：墊板

58、的材料一般為45鋼,淬火后硬度為。 精度要求：上、下表面應(yīng)磨平,表面粗糙度為,以保證平行度要求,該模具由于制件結(jié)構(gòu)簡單屬于小型零件,因此其平行度選取0.02。 4.3.2 墊板的工藝分析 墊板的結(jié)構(gòu)比較簡單,它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力,保證凸模與凸模固定板與良好的剛度和強度。工藝順序可為：備料—車削坯料—外圓精度—鉗工修正。熱處理毛坯經(jīng)車削加工,配合表面和工作型面應(yīng)留適當?shù)哪ハ饔嗔?。熱處?經(jīng)磨削后加工即可獲得理想的工作型面及配合表面。圖4-3所示： 圖4-3 墊板零件示意圖 4.3.3 加工方法及工藝方案 墊板的形狀比較簡單,主要是進行平面及孔的加工。平面

59、的機械加工方法一般采用銑削、磨削、研磨等,根據(jù)零件的尺寸精度與表面粗糙度要求,可將這些加工方法進行適當?shù)慕M合。 一般采用普通機床進行粗加工、半精加工,而后進行磨削精加工。對于配合精度要求高的部位還要進行研磨,才能達到要求的精度和表面粗糙度。在對平面進行銑削和磨削之前應(yīng)先找正,以便為后序工序提供可靠的定位基準,保證平行度要求。 4.3.4 有關(guān)工藝裝備的選擇 〔1〕夾具的選擇 該零件在銑床上加工,因此采用平口虎鉗裝夾；磨削時,則采用砂輪。 〔2〕刀具的選擇 銑削時,選擇直徑為的平面銑刀； 鉆孔時,選擇直徑為的鉆頭、的鏜刀、M10的絲錐。 〔3〕機床的選擇 此凹模適合于

60、銑削加工,凹模工作部分的表面粗糙度為Ra0.8。選用法蘭克數(shù)控銑床,在精加工那個工作表面時,機床轉(zhuǎn)速為S1000。非工作表面不需要太高的精度,機床轉(zhuǎn)速為S800。下料時用鋸床,磨削時用平面磨床。 4.3.5 墊板加工工藝過程的制訂 墊板的加工工藝過程如下表4-9所示。 表4-9 墊板的加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工序簡圖 1 備料 用型鋼在車床上切斷,并鍛成矩形135×25×15,之后進行球化退火處理,以消除鍛造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,改善組織及加工性能 鋸床 2 銑平面 銑削毛坯的六個面,加工至尺寸129.4×20.4×13.5,留粗磨余量0.4

61、 銑床 3 磨平面 磨上、下平面和相鄰兩側(cè)面,作為加工時的基準面,上下高度達尺寸要求12,保證平面度要求 平面磨床 續(xù)表4-9 4 鉗工劃線 劃螺釘孔線及卸料螺釘安裝孔線 劃線工具及量具 5 鉆床加工 鉆螺釘孔至尺寸9,卸料螺釘孔至尺寸8 立式鉆床 6 鏜孔 和凸模固定板重疊鏜孔達圖紙要求 鏜床或銑床 7 檢驗 4.3.6 墊板的加工工藝過程卡的制訂 墊板的加工工藝過程卡如下表4-10所示。 表4-10 墊板的加工工藝過程卡 工藝過程卡片 零件名稱 墊板 模具編號 零件編號 零件材料

62、 45 毛坯尺寸 135×25×15 件數(shù) 1 工 序 號 工序名稱 工序內(nèi)容 定額工時 實做工時 制造人 檢驗 1 備料 用型鋼在車床上切斷,并將棒料鍛成矩形135×25×15,之后進行球化退火處理,以消除鍛造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,改善組織及加工性能 2 銑平面 銑削毛坯的六個面,加工至尺寸129.4×20.4×13.5,留粗磨余量0.4 3 磨平面 磨上、下平面和相鄰兩側(cè)面,作為加工時的基準面,上下高度達尺寸要求12,保證平面度要求 4 鉗工劃線 劃螺釘孔線及卸料螺釘安裝孔線 5 鉆

63、床加工 鉆螺釘孔至尺寸9,卸料螺釘孔至尺寸8 續(xù)表4-10 6 鏜孔 和凸模固定板重疊鏜孔達尺寸要求,保證平面度 7 檢驗 工藝員 年 月 日 零件質(zhì)量等級 4.3.7 墊板的加工工序卡的制訂 墊板的加工工序卡如下表4-11所示。 表4

64、-11 墊板的加工工序卡 XX職業(yè)技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 2 共 頁 產(chǎn)品名稱 零件名稱 墊板 共 頁 工序號 工序名稱 2 銑削 車間 工段 材料牌號 機加 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯件數(shù) 每臺件數(shù) 板材 135×25×15 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 離子水 工時定額/min 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/〔r/min〕

65、 切削速度/〔mm/min〕 進給量/〔mm/r〕 背吃刀量/mm 進給次數(shù) 工時定額/min 描圖 機動 輔助 1 粗、精銑上平面 銑床 1000 300 200 1 4 √ 描校 2 粗、精銑下平面 銑床 1000 300 200 1 4 √ 3 粗、精銑側(cè)面 銑床 1000 300 100 1 4 √ 底圖號 4 劃線 劃線平臺 √ 5 鉆孔 鉆床 1200 300 200 1 4 裝訂號 6 攻螺紋 絲錐、鉸刀

66、 √ 7 銑孔 銑床 1200 200 0.1 0.05 2 √ 編制〔日期〕 審核〔日期〕 會簽〔日期〕 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 5 標準件的選用 5.1 模架的選用 該模具采用的是滑動導向后側(cè)導柱模架。以凹模周界尺寸為依據(jù)查[9]P223選擇模架規(guī)格。 上模座： 下模座： 閉合高度H：220～260 5.2 導柱與導套的設(shè)計 導柱與導套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標準中選取,在選用時導柱的長度應(yīng)保證沖模在最底工作位置時,導柱上端面與上模座頂面的距離不小于〔10～15〕。在最高工作位置時,導柱上端面與導套的下端面的距離不小于〔10～20〕,而下模座底面與導柱底面距離為,導柱和導套的配合精度由表8-1查處選擇II級。 由[9]P223表10-12可知模架的閉合高度=220 ,=150。 由以上計算可選標準導柱導套參數(shù)如下： 導柱： 導套： 5.3 模柄的尺寸的確定 模柄是連接上模與壓力機的