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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目 錄 1 緒 論 1 1.1 模具在現(xiàn)代 工業(yè)生產(chǎn)中作用 1 2 落料、沖孔工藝及模具設(shè)計(jì) 2 2.1 沖裁件的工藝性分析 2 2.2 確定工藝方案 2 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 3 2.3.1 計(jì)算零件展開尺寸 3 2.3.2 排樣 4 2.3.3 搭邊 4 2.3.4 條料寬度和導(dǎo)尺間距離的計(jì)算 4 2.4 沖裁工藝力 5 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 5 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 5 2.4.3 沖裁力的計(jì)算 7 2.4.4 卸料力脹形力計(jì)算 8 2.4.5 模具壓力中心的確定 8 2.4.6 初步選定沖壓設(shè)備 9 2.4.7 模具閉合高度 9 2.5 落料、沖孔及脹形模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 2.5.3 定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 12 2.5.4 卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 13 2.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 14 2.5.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 15 2.5.7 橡膠墊的計(jì)算 15 2.5.8 沖模模架的型號(hào)與選擇 16 26 模具結(jié)構(gòu)圖 18 參考文獻(xiàn) 19 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 0 1緒 論 1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中作用 汽車這種交通工具在我們的生活中處處可見,是我們現(xiàn)代生活必不可少的代步 工具。此次課題為汽車油管支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì),要求綜合運(yùn)用所學(xué)的專 業(yè)知識(shí)完成本次設(shè)計(jì)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì),要掌握設(shè)計(jì)零件的基本方法和流程,將所學(xué) 知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合,充分、靈活的應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí),為今后的工作打下良好的 基礎(chǔ)。 沖壓工藝是一種先進(jìn)的金屬加工方法,它是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上,利 用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工以獲得所需零件的形狀和尺寸。沖壓件與鑄 件、鍛件相比, 具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難以制造的帶有 加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件, 以提高其剛性。沖壓和切削加工相比,具有生產(chǎn) 率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械 化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn),特別適合于大量生產(chǎn)。 在現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的市場(chǎng),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高,有越來(lái)越多的人成 為有車一族,這就要求汽車行業(yè)生產(chǎn)具有與之相應(yīng)的速度,因此對(duì)生產(chǎn)各種零件的 模具需求量很大,同時(shí)也要求國(guó)產(chǎn)模具必須在質(zhì)量、交貨期等方面滿足用戶的需求。 另外,隨著近年來(lái)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的人工費(fèi)用增加,其模具生產(chǎn)正向發(fā)展中國(guó)家特別 是東南亞國(guó)家轉(zhuǎn)移。因此,只要國(guó)產(chǎn)模具的質(zhì)量和交貨期能夠保證,模具行業(yè)的前 景是十分樂(lè)觀的。有專家認(rèn)為,伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的一體化浪潮,全球制造業(yè)加速向 中國(guó)大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移已是大勢(shì)所趨,中國(guó)也將逐步發(fā)展成為世界級(jí)的模具制造業(yè)基地。 模具行業(yè)的發(fā)展,直接帶動(dòng)了汽車、信息電子、家電、農(nóng)用機(jī)械、食品、機(jī)械、建 筑等等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。從我們的日常生活中就可以看出,模具制品在機(jī)械、電子、 交通、國(guó)防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用,隨著對(duì)模具制品需求量的日益 增加,使得模具行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日漸凸顯出來(lái)。模具作為一種高附加 值和技術(shù)密集型產(chǎn)品,其技術(shù)水平的高低已經(jīng)衡量成為一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的 重要標(biāo)志之一。我們必須意識(shí)到,對(duì)模具進(jìn)行研究設(shè)計(jì)能夠使我們更好地認(rèn)識(shí)模具 工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)地位中的重要性。要使國(guó)家制造業(yè)高速發(fā)展,以加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義 四個(gè)現(xiàn)代化,模具工業(yè)將發(fā)揮巨大的作用。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 2 落料、沖孔模工藝及模具設(shè)計(jì) 2.1 沖裁件的工藝性分析 如圖 2-1 所示工件為葉片零件,材料為 Q345 抗拉強(qiáng)度(b/MPa): 345 斷后伸長(zhǎng)率(5/%):28 料厚為 t=2mm,生產(chǎn)性質(zhì)屬大批量生產(chǎn)。 圖 2-1 零件圖 零件的經(jīng)濟(jì)性分析 該零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。零件要承受外力,對(duì)強(qiáng)度剛度 有一定的要求。零件尺寸公差無(wú)特殊要求,按 IT11 級(jí)選取,利用普通沖裁方式可達(dá) 到圖樣要求,適合沖裁加工。 見表 2-1 所示內(nèi)容: 表 2-1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 工藝性質(zhì) 沖壓件工藝項(xiàng) 目 工藝性允許值 工藝性評(píng)價(jià) 落料外形1 形狀 沖孔圓孔 40mm 符合工藝性 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 2 孔徑 40,16.4. 15.8 1.3t 符合工藝性 3 孔邊距 30mm 2t 符合工藝性 2.2 確定工藝方案 從零件的結(jié)構(gòu)形狀可知,零件所需的沖壓基本工序?yàn)椋郝淞?、沖孔。根據(jù)零件 特點(diǎn)和工藝要求,可能有的沖壓工藝方案如下: 方案一:先落料,在沖孔兩套模具。 方案二:落料,沖孔復(fù)合需要一套復(fù)合模具 方案三:合并工序,采用級(jí)進(jìn)模。 方案一采用單工序模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造周期短,制造費(fèi)用低,但是需要多付模 具,生產(chǎn)成本高,工序復(fù)合程度低,生產(chǎn)效率也較低,適于中小批量的生產(chǎn)。 方案二采用復(fù)合模,雖然復(fù)合模生產(chǎn)效率高,沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置 精度高,沖模的輪廓尺寸較小。但是復(fù)合模結(jié)果復(fù)雜,制造精度要求高,成本高, 適于大批量生產(chǎn)高精度制件。 方案三采用了級(jí)進(jìn)模,級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)效率高, 便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于 特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件,用簡(jiǎn)單?;驈?fù)合模沖制有困難時(shí),可用級(jí)進(jìn)模逐 步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大,制造復(fù)雜,成本高,適于大批量生產(chǎn)。 由于制件尺寸大,壁厚小,強(qiáng)度會(huì)受到影響,在考慮生產(chǎn)效率,勞動(dòng)強(qiáng)度,模 具壽命,和生產(chǎn)成本。及考慮大批量生產(chǎn)的要求,選擇方案二。 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 2.3.1 計(jì)算零件尺寸 應(yīng)用 CAD 軟件進(jìn)行計(jì)算,坯料總尺寸 L 切斷 =491mm L 沖孔 =49.4+125.6+51.5=226.5mm 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 2.3.2 排樣 為了節(jié)約金屬和減少?gòu)U料,考慮到坯料形狀為矩形,采用單排最適宜。具體排 布如圖 2-3 所示。 圖 2-3 排樣圖 2.3.3 搭邊 為了補(bǔ)償定位誤差,保證沖出合格的沖件,以及保證材料有一定剛度,便于送料。 取搭邊沿邊 a= 2。5,工件間 a1=2.5。 2.3.4 條料寬度和導(dǎo)尺間距離的計(jì)算 在設(shè)計(jì)中采用無(wú)側(cè)壓裝置的模具,條料送進(jìn)時(shí)可能因條料的擺動(dòng)而使搭邊不能 保證。為了保證側(cè)搭邊,條料寬度應(yīng)增加一個(gè)可能的擺動(dòng)量。如圖 2-4 所示,條料 寬度 B 按下式計(jì)算,其中 Z0=0.5,=0.5,查表 4得剪切條料寬度公差與導(dǎo)料板之間 的間隙如表 4 和表 5 所示: B=(L+2a+Z 0) 0- (2.1) =(200+22.5+0.5) 0-0.5 =205.50-0.5 導(dǎo)尺間距離 A 按下式計(jì)算,即: A=B+ Z0 (2.2) =205.50-0.5+0.5 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 =2060-0.5 式中: B條料寬度(mm); L沖裁件垂直于送料方向的尺寸(mm); a搭邊( mm); 條料寬度公差( mm); Z0條料與導(dǎo)尺間的間隙(mm)。 圖 2-4 條料寬度的確定 2.4 沖裁工藝力 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 凸、凹模間隙時(shí)沖裁過(guò)程最重要的工藝參數(shù),它對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖 裁力和卸料力等都有很大的影響。因此,設(shè)計(jì)模具時(shí),一定要選擇一個(gè)合理的間隙, 使沖裁件的斷面質(zhì)量好,尺寸精度高,模具壽命長(zhǎng),所需沖裁力小。通過(guò)查表選取 法,選擇 Zmin=0.2mm,Z max=0.24mm。(查 4表得沖裁模刃口雙面間隙 Z(機(jī)電行業(yè) 用))。 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算原則: 設(shè)計(jì)基準(zhǔn):落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),間隙取在凸模上;沖孔以凸模為基準(zhǔn), 間隙取在凹模上。 設(shè)計(jì)時(shí)間隙一律采用最小合理間隙值 Zmin。 刃口尺寸的制造偏差方向:?jiǎn)蜗蜃⑷雽?shí)體內(nèi)部。即磨損后,凸凹模刃口尺寸 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 變大取+;磨損后凸凹模刃口尺寸變小的取- 。 刃口尺寸制造偏差的大?。汉?jiǎn)單形狀,按 IT6IT7 取值;復(fù)雜形狀,取 0.25;磨損后尺寸無(wú)變化,取 0.125。 加工方法:簡(jiǎn)單形狀,分別加工;復(fù)雜形狀,配合加工。 (1)沖孔凸、凹模 dt=(dmin+x1)0t (2.3) da=(dmin+x1+ Zmin) a0 (2.4) 凹模型孔中心距 La=(L min+0.752)0.125 2(mm) (2.5) 以上各式中: d t 沖孔凸模刃口尺寸; da 沖孔凹模刃口尺寸; dmin 沖孔件孔的最小極限尺寸(mm); x系數(shù),查表 x=0.75; 1工件孔徑公差( mm); 1=0.11mm t凸模刃口尺寸制造偏差(mm),查表 t=0.02mm a凹模刃口尺寸制造偏差(mm),查表 a=0.02mm Zmin 凸、凹模最小初始雙面間隙(mm),查表 Zmin =0.2mm Lmin 工件孔件最小極限偏差(mm),L min =0.24mm 2工件兩孔中心距公差(mm), 2 =0.11mm 所以 d t=(dmin+x1)0t=(40+0.750.11)0-0.02 =40.0825 0-0.02(mm) da=(dmin+x1+ Zmin) a0=(40+0.750.11+0.20) 0.020 =40.28250.020(mm) 校核 因?yàn)閨 t | + |a|=0.04 Zmax -Zmin =0.03(Z max 是凸、凹模最大許用雙面間隙,查表 Zmax =0.18) 滿足| t | + |a|Zmax -Zmin=0.18-0.15=0.03 所以沖孔凸、凹模刃口尺寸 dt= 40.0825 0-0.02 da=40.28250.020 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 (2)落料:零件應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件,然后配作凸模。 刃口尺寸變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。因此凹模刃口尺寸應(yīng)按不同情況 分別計(jì)算。 凹模磨損后尺寸變大(圖中 A 類)。計(jì)算這類尺寸,先把工件圖尺寸化為 A0-再按落料凹模公式進(jìn)行計(jì)算 Ad=(Amax-x) +0d (2.6) 凹模磨損后尺寸變?。▓D中 B 類)。計(jì)算這類尺寸,先把工件圖尺寸化為 B+0 ,再按沖孔凸模公式進(jìn)行計(jì)算 Bd=(Bmin+x) 0-d (2.7) 凹模磨損后尺寸不變(圖中 C 類)。計(jì)算這類尺寸,則按下述三種情況計(jì) 算 制件尺寸為 C+0 Cd=(Cmin+0.5) 0.5d (2.8) 制件尺寸為 C0- Cd=(Cmin-0.5) 0.5d (2.9) 制件尺寸為 C Cd=Cmin 0.5d (2.10) 式中: Ad Bd Cd凹模刃口尺寸( mm); A、B、C 工件標(biāo)稱尺寸( mm); 工件公差(mm ); d--凹模制造公差, d=/4; 工件偏差,對(duì)稱偏差時(shí), =/2 。 根據(jù)零件形狀,凹模磨損后其尺寸變化有三種情況: 凹模磨損后,尺寸 A1 由查表 4得:X 1 =X2=0.75 由公式(2.8)得: A1d=(200-0.11) +00.250.11 =199.89 +00.02mm A2d=(80-0.11) +00.250.11 =79.89 +00.02mm 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 由表 4查得 Zmin=0.20mm,Z max=0.24mm。 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)尺寸配置,保證雙面間隙值 Zmin Zmax=0.20 0.24mm。 2.4.3 沖裁力的計(jì)算 一般情況下,材料的 b=1.3, b=345MPa,為計(jì)算方便,可用下列計(jì)算沖裁 力 F(N) F= Ltb (2.11) =717.52345=495075N 式中 L沖裁件周邊長(zhǎng)度(mm); t材料厚度(mm); b材料的抗拉強(qiáng)度(MPa )。 2.4.4 卸料力脹形力計(jì)算 在設(shè)計(jì)過(guò)程中,采用彈性卸料裝置和下出料方式,凹模刃口直臂高度 h=6mm。 卸料力:由表 4查得 K 卸 =0.04 F 卸 =K 卸 F (2.12) =0.04495075 =19803(N) 頂件力:由表 2-2 查的 F 頂 =0.06 n=ht F 頂 =nK 頂 F (2. 13) =30.06495075 =89113.5(N) 沖壓力 F 總 =F+F 卸 +F 頂 (2.14) =49507589113.5+19803 =603(KN) 式中: F沖裁力(N ); K 卸 卸料力系數(shù),見表 4; 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 n同時(shí)卡在凹模中的工件(或廢料)數(shù)目,n=ht,h 為凹模腔口高度, mm,t 為材料厚度,mm; F 卸 卸料力(N); 2.4.5 模具壓力中心的確定 沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合,以使沖模平穩(wěn) 地工作,減少導(dǎo)向件的磨損,提高模具及壓力機(jī)壽命。因該零件為圓形,則壓力中 心位于其對(duì)稱中心線的交點(diǎn)。 2.4.6 初步選定沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、 尺寸及精度要求等因素來(lái)確定的。參照(參照表 1常見沖壓設(shè)備與應(yīng)用),初步選 擇開式壓力機(jī): 表 2-8 常見沖壓設(shè)備的類型與應(yīng)用 類型 特點(diǎn) 應(yīng)用 開式壓力機(jī) 價(jià)格便宜,具有三面敞 開的操作空間,操作方 面,容易安裝機(jī)械化上 料,取件裝置。 在中小型的沖裁件,彎 曲件貨淺拉伸件的沖壓 成產(chǎn)中,主要選用開式 壓力機(jī) 確定沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù),通常選用沖壓設(shè)備注意以下因素: 沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序,是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保 的要求。 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要 沖壓設(shè)備的裝模高度,工作臺(tái)面尺寸,行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)時(shí)候滿足生產(chǎn)率的要求等. 通過(guò)以上計(jì)算分析,F(xiàn) 總 =603KN,綜合考慮之后選擇 1000KN 的開式壓力機(jī), 相關(guān)數(shù)據(jù)(參照表 1開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)的主要參數(shù))如下: 表 2-9 開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)的主要參數(shù) tf 100標(biāo)稱壓力 KN 1000 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 滑塊行程mm 60 行程次數(shù)次。Min -1 1Q345 最大封閉高度 固定臺(tái)和可傾式mm 280 封閉高度調(diào)節(jié)量mm 80 模柄孔尺寸(直徑深度)mm 3055 2.4.7 模具閉合高度 沖模設(shè)計(jì)時(shí),必須使沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)(圖 2-6)。通 常滿足下列關(guān)系式: (H max-5) H(H min+10) (2.15) 式中: Hmax壓力機(jī)的最大閉合高度(mm); Hmin壓力機(jī)的最小閉合高度(mm ); H沖模的閉合高度(mm)。 圖 2-6 沖模閉合高度 在沖模結(jié)構(gòu)中,計(jì)算沖模的閉合高度時(shí),對(duì)于沖裁類沖模,不需考慮沖裁料厚 (與料厚無(wú)關(guān)),但要考慮刃口進(jìn)入量 , 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度 (mm);對(duì)于普通沖裁模取 =1(圖 2-7): H=h1+ h2+ h3+ h4- (2.16) =284mm 式中: H沖模的閉合高度(mm); h1上模板的厚度(mm); 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 h2下模板的厚度(mm); h3凸凹模的厚度(mm); h4凸模的長(zhǎng)度(mm)。 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度( mm);對(duì)于普通沖裁模取 =1,對(duì) 于精密沖裁模取 =0。 2.5 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種,根據(jù)模具形狀,這里 選擇矩形。如圖 2-9 所示,因采用公式計(jì)算和查表的方法都不準(zhǔn),誤差較大,經(jīng)常 用經(jīng)驗(yàn)公式法確定。根據(jù)被沖材料的厚度和沖件的最大外形尺寸確定,這里系數(shù) K 根據(jù)表 2-243查得 K=0.32: 凹模厚度: H=Kb (2.17) =0.3231290mm 在這里我們?nèi)?70mm,為了增加刃磨量 凹模壁厚: C=(1.52)H (2.1 8) =75mm 凹模長(zhǎng)度和寬度 L、B: L=300mm,B=220mm 式中: b沖裁件的最大外形尺寸; K系數(shù),根據(jù)板料厚度的影響,可參照表 3。 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2863.481 及 GB2863.581),凹模采用材料 Cr12,熱處 理硬度為 5862HRC。 注意:凹模高度的要求: a. 凹模最小高度為 7.5mm; b. 凹模表面積在 3200mm以上時(shí),H 最小值為 10.5mm; c. 凹模高度還應(yīng)加上刃口重磨量; d. 凹模刃口周長(zhǎng)超過(guò) 50mm 且材料為合金工具鋼時(shí),凹模高度應(yīng)乘以表 1中的修正 系數(shù),如為碳素工具鋼,凹模高度應(yīng)再增加 30%。則 H 總 =1.25H=25mm。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 根據(jù)凹模刃口輪廓不同,凹模壁厚 C 與凹模高度 H 的關(guān)系也可按下式確定: 輪廓線具有復(fù)雜形狀或尖角時(shí) C2H。 凹模上螺釘孔道凹模外緣的距離一般?。?.72.0)d,最小允許尺寸見表 1。 螺釘?shù)桨寄??、螺釘?shù)戒N釘?shù)木嚯x一般取 b 2d,當(dāng)凹??诪閳A弧時(shí),其最 小 尺寸見表 1。 凹模上螺釘大小及間距的確定:根據(jù)表 1和表 1確定。 2.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口,內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸。凸凹模的 最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)影響。對(duì)于正裝復(fù)合模,由于凸凹模裝于上模,內(nèi)孔不會(huì)積存 廢料,脹力小,最小壁厚可小些;對(duì)于倒裝復(fù)合模,因孔內(nèi)會(huì)積存廢料,所以最小 壁厚要大些。 凸凹模相關(guān)尺寸 凸凹模的最小壁厚值,一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。倒裝復(fù)合模 的最小壁厚:對(duì)于黑色金屬和硬材料約為工件料厚的 1.5 倍。因此這里確定該凸凹 模的最小壁厚 a=3mm。同時(shí)根據(jù)國(guó)標(biāo)(GB2863.5 81),選擇凸凹模的材料為 Cr12,硬度為 5862HRC。取漏料孔 =8mm,刃口直邊高度設(shè)計(jì)存四片料,高為 6mm。 凸凹模長(zhǎng)度確定 凸凹模長(zhǎng)度 Hta Hta=H0-F0+FX-1+(2025) (2.19) =80mm 式中: H0彈簧的自由長(zhǎng)度,mm; F0橡膠壓縮量, mm; FX卸料板厚度, mm。 2.5.3 定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。設(shè)計(jì)中為保 證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件,采用導(dǎo)料板。保證條料進(jìn)距的零件,采用擋料銷。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 導(dǎo)料銷 導(dǎo)料板有與卸料板分離和聯(lián)成整體的兩種結(jié)構(gòu)??紤]經(jīng)濟(jì)性,加工 難易程度原則,這里采用聯(lián)成整體的結(jié)構(gòu)。為使條料順利通過(guò),導(dǎo)料板間的距離應(yīng) 等于條料的最大寬度加上一間隙值(一般大于 0.5mm)。 L=50.98+253mm 擋料銷 在設(shè)計(jì)中,采用固定擋料銷。固定擋料銷分圓形和鉤形兩種。圓形 擋料銷(如圖 2-10 所示)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,但銷孔離凹模刃口較近,會(huì)削弱凹 模強(qiáng)度。為防止不對(duì)稱的鉤頭轉(zhuǎn)動(dòng),需加定向銷,因此增加了制造的工作量。從經(jīng) 濟(jì)性原則考慮,采用圓形固定銷相關(guān)數(shù)據(jù)如查表 6固定擋料銷。 表 2-12 固定擋料銷 d(h11) d1(m6) 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 H L 10 0 -0.075 6 +0.008 +0.002 5 10 圖 2-10 固定擋料銷 2.5.4 卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 卸料裝置的型式較多,它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切 刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外,有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。 在設(shè)計(jì)中,采用彈性卸料板,如圖 2-11 所示,此卸料板常用于復(fù)合沖裁模,其彈力 來(lái)源為彈簧或橡膠,用后者使模具裝較更方便。設(shè)計(jì)時(shí)注意以下事項(xiàng): 卸料力一般取 5%-20%沖裁力。 卸料板應(yīng)有足夠的剛度。 卸料板要求耐磨,材料一般選 Q345 鋼,淬火,磨削,粗糙度 Ra0.4--0.8m。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 卸料板安裝尺寸,計(jì)算中要考慮凸模有 46mm 刃磨量。 卸料板課根據(jù)工件形狀制作成圓形或舉行,型孔與凸模的配合為 H7h6 或 H8f7 。 綜合考慮: (1)采用彈性卸料板 彈性卸料板除了在沖裁后卸料外,還可以沖裁前壓住材料, 使沖制的工件平整度好。如果采用固定卸料板會(huì)給送料、定位增加難度(視線不好) ,所以采用彈壓卸料板。卸料板孔和凸模的單邊間隙 Z2=0.1-0.5t (t 為材料厚度, mm),硬材料的單邊間隙取大值,軟材料取小值。卸料板孔與凸模的單邊間隙值從 表 1中選取。 表 2-13 卸料板孔與凸模的單邊間隙 料厚 tmm 1 單邊間隙 z2 0.15 為了可靠卸料,彈壓卸料板應(yīng)高出凸模 0.2 0.5mm。 (2)卸料板的尺寸 外形 彈壓卸料板的外形與同方向上的固定板的外形一致。 厚度 查表 1得彈性卸料板的厚度 H。 表 2-14 彈性卸料板的厚度 H 卸料板寬度 Bmm 80-125 沖件料厚 tmm h0 0.8 10 在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中,沖壓?jiǎn)蝹€(gè)毛坯時(shí)直接采用橡膠緊箍在凸模上進(jìn)行卸料, 這樣可以使模具設(shè)計(jì)、加工以及維修簡(jiǎn)單化,縮短周期,降低成本。 2.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量,而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時(shí) 間。 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng): 導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合,且此時(shí)應(yīng)保 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 證導(dǎo)柱上端距上模座上平面留有 1015mm。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后,應(yīng)保證導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上 端與上模座的上平面均留 23mm 的間隙。 對(duì)于對(duì)稱件的工件,為避免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤,兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或 位置應(yīng)有所不同。 當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí),模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊,避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受 側(cè)向力。 導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。 在設(shè)計(jì)中,采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)加工裝配方便,易于標(biāo)準(zhǔn)化,但承 受側(cè)壓能力差。導(dǎo)柱導(dǎo)套的間隙值應(yīng)小于沖模中凸模、凹模間隙?;瑒?dòng)導(dǎo)柱的型式 和尺寸見表 6,滑動(dòng)導(dǎo)套的形式和尺寸見表 6。 2.5.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 卸料板螺釘孔深度的確定見圖 2-12 所示。 H= h1+ h2+1-h3-L (2.20) =40mm 并且 H= h+ h4+(35 ) 式中: h螺釘頭部高度(mm); h1 模板高度(mm); h2 凸凹模高度(mm); h3 卸料板厚度(mm); h4 刃口修磨量(mm); L卸料螺釘長(zhǎng)度(mm)。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 圖 2-12 卸料板螺釘沉孔深度 2.5.7 橡膠墊的計(jì)算 由于橡膠墊允許承受的負(fù)荷較大,而且安裝調(diào)整比較靈活方便,因此,它常用 做沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置的彈性元件。 橡膠墊的選用原則如下: 為保證橡膠墊不過(guò)早失去彈性而損壞,其允許的最大壓縮量不得超過(guò)自由 高度的 Q345%,一般取 h 總 =(0.350.Q345)h 自由 。 由工作行程可計(jì)算出橡膠墊高度: h 自由 = h 工作 (0.250.35) (2.21) 式中: h 自由 橡膠墊自由狀態(tài)下的高度(mm); h 工作 所需工作行程(mm)。 橡膠墊產(chǎn)生的力 F=Sp (2.22) 式中: F壓力(N ); S橡膠墊橫截面積( mm); P與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力( MPa),由表 15-63查得。 核算橡膠墊的高度和直徑 0.5hd1.5 (2.23) 式中 d橡膠墊直徑(mm)。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 根據(jù)工件材料厚度為 2mm,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 2mm,在考慮開啟時(shí)卸料高出凸模 1mm,則總的工作形成 h 工作 =6mm,根據(jù)式 (2.22),橡膠墊的自由高度 h 自由 = h 工作 (0.250.35)=1724mm 。 取 h 自由 =20mm。 模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓縮量為 h 預(yù) = h 自由 (10%15% ) =23mm。 取 h 預(yù) =2mm 由此可算出模具安裝橡皮的空間高度尺寸為 32mm。 2.5.9 沖模模架的型號(hào)與選擇 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn),坯件定位、出件方式,材料送進(jìn) 方向,導(dǎo)柱受力狀態(tài),操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮,一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 通常中小型沖模常采用后側(cè)式、對(duì)角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架。設(shè)計(jì)中采用, 對(duì)稱式導(dǎo)柱模架(GBT2851.3 90),相關(guān)數(shù)據(jù)參照表 6得: 表 2-16 模架相關(guān)數(shù)據(jù) 零件件號(hào),名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) 1 2 3 4 上模座 GB2855.5 下模座 GB2855.5 導(dǎo)柱 GB2861.1 導(dǎo)套 GB2861.6 凹模周邊 閉合高度(參 考)H 數(shù)量 1 1 2 2L B 最小 最大 規(guī)格 300 250 200 330 40040060 40040055 40210 405011 5 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮,一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)還要注意到模 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。這種模架前面和左右不受限制,送料和操作方便。但導(dǎo)柱 安裝在后側(cè),工作時(shí)偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱,導(dǎo)套單邊磨損,一般用在小型沖模中。 26 模具結(jié)構(gòu)圖 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 圖 2-15 落料、沖孔復(fù)合模 參考文獻(xiàn) 1 郝濱海.沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.11. 2 周玲.沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.1. 3 王新華、陳登.簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.7. 4 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1998.5. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 5 黃毅宏.模具制造工藝M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.6. 6 王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1999.10. 7 胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)M. 北京:高等教育出版社, 2005.2. 8 俞漢清、陳金德.金屬塑性成形原理M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1999.8. 9 彭建聲.冷沖壓技術(shù)回答M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1988. 10 劉京華.模具識(shí)圖與制圖M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.1. 11 閆文平、肖亞慧.模具工識(shí)圖M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.7. 12 鄭家賢.沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.7. 13 薛啓翔.沖壓模具與制造M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.3. 14 朱旭霞.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2008. 15 李素麗,劉偉彎曲件成形工藝分析與模具設(shè)計(jì)J. 模具工業(yè), 2011,37(3):47-49