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1、
任務(wù):沖裁模的設(shè)計(jì)
名稱:墊片
材料:45 鋼(冷軋,退火)
料厚:1mm
批量:100 萬(wàn)件/年零件見(jiàn)圖 1-1
1—1
一、墊片沖壓工藝分析
1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析 由圖 1-1 可知,產(chǎn)品為圓片沖孔。產(chǎn)品形狀
簡(jiǎn)單對(duì)稱,無(wú)狹槽、尖角;孔與孔之間、孔原零件邊緣之間最小距離 c
滿足 c>1.5t 要求。
2、產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析
①要求普通沖裁
2、件的尺寸精度低于 IT13 級(jí),現(xiàn)在產(chǎn)品的射擊精度低
于 IT13 級(jí),所以尺寸精度滿足要求。
②沖裁件斷面質(zhì)量。 因?yàn)橐话阌闷胀_裁方式?jīng)_ 2mm 以下的金
屬板料時(shí),其斷面粗糙度 Ra 可達(dá) 12.5—3.2um,毛刺允許高度為 0.01—
0.05mm;本產(chǎn)品在斷面粗糙度和毛刺高度上沒(méi)有太嚴(yán)格的要求,所以只
要模具精度達(dá)到一定要求,沖裁件的斷面質(zhì)量可以保證。
3、產(chǎn)品材料分析 對(duì)于沖壓件材料的一般要求力學(xué)性能是強(qiáng)度低、
塑性高,表面質(zhì)量和厚度公差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料是 45 鋼,
屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度和
3、塑性指標(biāo)適中,經(jīng)退
1
火后,用沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外產(chǎn)品對(duì)于厚度和表面
質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格的要求,所以盡量采用公家標(biāo)準(zhǔn)的板材,期沖裁出的產(chǎn)品
的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。
經(jīng)上述分析,產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。
4、產(chǎn)量 100 萬(wàn)件 /年。
由于產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 100 萬(wàn)件 /年可知,產(chǎn)品批量為大批量,很適合
采用沖壓加工方法,最好采用復(fù)合模或連續(xù)模,若是能加上自動(dòng)送料裝
置,會(huì)大大提高生產(chǎn)效率,降低成本。零件如上所有尺寸均未標(biāo)注公差,
可按 IT14 確定工件尺寸公差。
4、查標(biāo)注公差數(shù)值表( GB/T 1800.3—
1998)各尺寸公差為
二、墊片沖壓工藝方案的確定和模具結(jié)構(gòu)類型
該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以采用以下三種工藝方
案:
①先落料,再?zèng)_孔,采用單工序模生產(chǎn)。
②落料—沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。
③沖孔—落料連續(xù)沖壓,采用基金膜生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工,生產(chǎn)效率較低,難以滿足
5、零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)
2
簡(jiǎn)單,為提高生產(chǎn)效率,主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁方式。為更好
地保證尺寸精度,最后確定用復(fù)合沖裁的方式進(jìn)行生產(chǎn)。工件尺寸可知,
凸凹模壁厚大于最小壁厚,為便于操作,所以復(fù)合模采用倒裝復(fù)合模及
彈性卸料板和定位定方式定位。
三、排樣設(shè)計(jì)
查表確定搭邊值:
兩工件的搭邊: a=1.5mm;
工件邊緣搭邊: a1=1.8mm;
步距: 33mm;
調(diào)料寬度 B=(L+2a△1+ ) 0 △-
=(23+2*1.8+0.5)0 -0.5
6、
=27.10 -0.5
進(jìn)行圓整,取 B=30mm
確定后排樣圖如圖 1-2 所示。
圖 1-2
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 n 為:
n=A/(BS)*100%
=529.14/707.9*100%
=74.75%
四、沖壓力與壓力中心計(jì)算
1、沖壓力
①?zèng)_裁力: Fc=K LtTb
3
因?yàn)槭褂玫牟牧鲜?45#鋼,所以可以通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得
45#鋼的抗剪強(qiáng)度為 Tb=
7、370MPa。
由零件圖可以計(jì)算得知:
L 落料 =87.41mm L 沖裁 =81.68mm
則 L= L 落料 +L 沖裁 =( 87.41+81.68)mm=169.09mm
又因?yàn)?K=1.3;因此可以的以下等式:
Fc 落料 =K L 落料 tTb =()N=42.05kN
Fc 沖孔 = K L 沖孔 tTb=()N=39.29kN
Fc= K LtTb=()N=81.33kN
②估算卸料力
表 1-1
材料厚 t/mm Kx Kt Kd
鋼 0.5-2.5 0.04-0.05 0.055 0.06
8、
Fx=K x*F c 查表 1-1 可知卸料力系數(shù) K x=0.05 所以
Fx
③估算推件力
Ft=n*K t* Fc 沖孔 查表可知推件力系數(shù) K t=0.055。假設(shè) n=4,則
可得:
Ft
=8.64kN
④估算頂件力
Fd=K d* Fc 落料 查表可知 K d=0.06 所以可得
Fd
⑤沖裁工序力計(jì)算
4
因?yàn)榱慵某尚头绞绞鞘褂脧?fù)合模,所以沖裁工序力為:
F= Fc+ Fx+ Ft+ Fd
=(81.33+4.0
9、7+8.64+2.53)kN
=96.57kN
2、壓力中心的計(jì)算
由于該零件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單,可以很明顯的看出,該零件的壓力中心就在幾何中心。
五、計(jì)算沖模刃口尺寸
1、查課本表 2— 13,確定沖裁間隙為 Zmin =0.27mm, Zmax=0.31mm
2、計(jì)算落料刃口尺寸。(尺寸的分類見(jiàn)下圖)
采用配制加工,刃口尺寸以凹模為基準(zhǔn),凸模尺寸按相應(yīng)的凹模尺寸進(jìn)行配制,保證雙面間隙為 0.27
10、 —0.33mm。
查課本表 2-15,確定所有尺寸的磨損系數(shù)均為 x=0.5 。落料刃口尺
寸均為 A 類尺寸,δ △d = /4 ,按式( 2-12 )得到:
A2=(A2max-x △2 ) △0 +2/4
0+0.52/4
=23.26 0+0.13 mm
5
為保證 R3.5 與尺寸 7 的輪廓線相切, R3.5 的凹模尺寸,取尺寸 7
的一半,公差也取一半,故有:
A1=(A1max-x △1 ) △0 +1/4
=( )0+0.18/4
=3.590+0.
11、045 mm
3、計(jì)算沖孔刃口尺寸。
仍采用配制加工,刃口尺寸以凸模為基準(zhǔn),凹模尺寸按相應(yīng)的凹模
實(shí)際尺寸進(jìn)行配制,保證雙面間隙為 0.22-0.26mm。
查課本表 2-15,得磨損系數(shù) x=0.5 。取 δ△d = /4 ,按式( 2-13 )得
B =(B+x
△3
)
0
/4
11min
△ - 3
=()△0 - 3/4
=17.790-0.108mm
B =(B
+x
△4
)
0
22min
△- 4/4
=(3.7+0.5*0.3)
0
-0.3/4
=3.850-
12、0.075mm
在沖壓過(guò)程中,不隨磨損變化的尺寸,按式( 2-14 )計(jì)算得
△C=(Cmax- /2 )±△ /8
=(28.52- 0.52/2) ±(0.52/8)
=28.26±0.065mm
六、確定各主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸
1、凹模外形尺寸的確定
凹模厚度 Ha的確定,由式( 2-30 )得
Ha=(0.1F) 1/3 =24.19mm查表圓整取標(biāo)準(zhǔn)值 Ha=25mm
根據(jù)式( 2-31 ), 計(jì)算凹模壁厚 c=1.3Ha=32.5mm, 查資料圓整取值
c=33.5mm
凹模寬度 B 的確定 :
13、
6
B=b+2c
=23+2*33.5
=90
凹模長(zhǎng)度 L 的確定:
L=l+s+2c
=(30+33+2*33.5 )mm
=130mm
根據(jù) GB/T 8057—1995,確定凹模的外形尺寸為 140*100*20 2、凸模長(zhǎng)度尺寸的確定。
由式( 2-29 )可知,采用彈性卸料時(shí)凸模的長(zhǎng)度為 L=h1+h2+t+A。
其中,導(dǎo)料板厚度 h1=12mm,卸料板厚度 h2=18mm,A 由 3 部分組成:閉
合狀態(tài)時(shí)固定板和卸料板之間的距離,凸模的修磨量,凸模進(jìn)入凹模的
距
14、離 0.5-1mm。A 相對(duì)要長(zhǎng)一些,要考慮彈性元件的壓縮量。此處取
A=22mm,則
L=12+18+1+22=53mm
6、其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸
根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點(diǎn):凹模板尺寸查標(biāo)準(zhǔn) JB/T-6743.1-94, 確定其他模板尺寸列于下表
根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 , 查標(biāo)準(zhǔn) GB/T2855.5-90 選取后側(cè)導(dǎo)柱
125×25 標(biāo)準(zhǔn)模架一副。
7、壓力機(jī)的選用
7
選用壓力
15、機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于沖裁工序力,即 Fp≧1.2F=115.88kN;
最大閉合高度應(yīng)大于沖裁模閉合高度 5mm;工作臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足模具
的正確安裝。綜上所述,查表 1-5 ,可選擇用 J23-25 開(kāi)式雙柱可傾式壓
力機(jī),并需要在工作臺(tái)面上配備墊塊,墊塊實(shí)際尺寸可以配制。
七、模具總裝配圖
工作原理:
當(dāng)模具處于開(kāi)口狀態(tài)時(shí),放入毛坯板,并使用活動(dòng)擋料銷 16 定位。固定
好毛坯以后,啟動(dòng)壓力機(jī),此時(shí)彈性卸料板 17 壓緊毛坯。下一步?jīng)_裁時(shí),
凸模 5 和凸凹模 2(做沖孔凹模)完成沖孔工序;凹模 3 和凸凹模 2(做
落料凹模用)完成落料
16、工序。沖孔廢料有凸凹模的??字苯勇┫?,制件
被凸凹模頂入落料凹模,再由推件塊 11 推出。
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