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題 目 止 動(dòng) 件 沖 壓 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 I 前 言 沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空 汽車 電機(jī) 家電 通信等行業(yè)的零部件的成形的 加工 據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測 到本世紀(jì)中 機(jī)械零部件中 60 的粗加工 80 的精加工要有模具來完成加工 因此 沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn) 增加效益 更新產(chǎn)品 等方面具有重要作用 目前 我國沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后 主要原因是我國在 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) 模具制造工藝及設(shè)備等方面與 工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周 期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 本次設(shè)計(jì)是參考了眾多參考文獻(xiàn)及專業(yè)資料的規(guī)范要求編寫而成 本設(shè)計(jì)主要 介紹止動(dòng)件的沖壓工藝分析和落料沖孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程 本設(shè)計(jì)共分五章 主要包 括止動(dòng)件材料工藝分析和成形性能 沖壓工序特點(diǎn)和工藝計(jì)算 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性分析 主要零件工藝過程的制訂和主要工序的制訂 等 另外 還附有畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 論文評(píng)閱表 答辯小組成員表 部分模具零件 沖壓工藝過程卡 裝配圖一張 零件圖四張等 摘 要 目前 我國冷沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后 主要原因是我國 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) 模具制造工藝及設(shè)備等方面 與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn) 周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 II 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品為止動(dòng)件 首先對止動(dòng)件的沖壓工藝進(jìn)行了分析 沖壓工藝 方案及模具結(jié)構(gòu)類型的進(jìn)行了確定 并進(jìn)行了必要的沖壓工藝參數(shù)計(jì)算 介紹了止 動(dòng)件落料沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 模具定位零件 卸料與推件裝置的設(shè)計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選用 模具主要工作零件的制造工藝和裝配工藝的過程 模具 的總裝配 試模 潤滑及模具使用注意事項(xiàng)等內(nèi)容 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(fù)雜 大型 精密 更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn) 沖壓模具正向高效 精密 長壽命 大 型化方向發(fā)展 為適應(yīng)市場變化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展 沖壓模 具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì) 依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì) CAD 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 CAD CAM 技術(shù)轉(zhuǎn)變 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD 繪制模具主要工作零件圖和模 具的總裝配圖 運(yùn)用了數(shù)控切削加工 數(shù)控線切割電加工等先進(jìn)加工技術(shù) 是一次 對所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和運(yùn)用 是鞏固和加深各種理論知識(shí)靈活運(yùn)用的實(shí)踐過程 通過畢業(yè)設(shè)計(jì) 可以很好的培養(yǎng)獨(dú)立分析 獨(dú)立工作的能力 為畢業(yè)以后走上工作 崗位從事本技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ) 關(guān)鍵詞 止動(dòng)件 沖壓工藝 落料 沖孔復(fù)合模 模具設(shè)計(jì)與制造 III 目 錄 前 言 I 摘 要 II 設(shè)計(jì)課題 1 緒 論 2 1 沖壓工藝設(shè)計(jì) 3 1 1 工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 2 止動(dòng)件工藝分析及計(jì)算 4 2 1 止動(dòng)件的工藝設(shè)計(jì) 5 2 2 排樣的設(shè)計(jì)及計(jì)算 6 2 3 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 13 3 止動(dòng)件的模具設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)選用 23 3 1 模具零件的分類和標(biāo)準(zhǔn)化 23 3 2 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 3 3 定位零件的設(shè)計(jì) 33 3 4 卸料與推件裝置的設(shè)計(jì) 38 3 5 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選取 43 3 6 固定零件的選取 45 4 沖裁模的制造工藝 47 4 1 沖孔凸模的制造工藝 47 4 2 凸凹模的制造工藝 50 4 3 其它模具零件的制造工藝加工工藝過程 53 IV 5 模具裝配 56 5 1 模具零件的裝配 57 5 2 總裝配 57 5 3 模具裝配圖 58 5 4 模具零件圖 58 5 5 試模 58 5 6 潤滑 58 5 7 模具使用注意事項(xiàng) 58 致 謝 59 參考文獻(xiàn) 60 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 62 1 設(shè)計(jì)課題 產(chǎn)品名稱 止動(dòng)件 產(chǎn)品簡圖 如圖所示 生產(chǎn)批量 大批量 材 料 Q235 材料厚度 2mm 產(chǎn)品零件圖 任務(wù) 1 設(shè)計(jì)此工件的沖裁模 2 編寫其制造工藝規(guī)程 2 緒 論 模具工業(yè)作為一種新興工業(yè) 它有節(jié)約原材料 節(jié)約能源 較高的生產(chǎn)效率 以及保證較高的加工精度等特點(diǎn) 在國民經(jīng)濟(jì)中越來越重要 模具技術(shù)成為衡量一 個(gè)國家制造水平的重要依據(jù)之一 其中沖載模具在模具工業(yè)中舉足輕重的地位 沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空 汽車 電機(jī) 家電 通信等行業(yè)的零部件的成形的 加工 據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測 到本世紀(jì)中 機(jī)械零部件中 60 的粗加工 80 的精加工要有模具來完成加工 因此 沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn) 增加效益 更新產(chǎn)品 等方面具有重要作用 目前 我國沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后 主要原因是我國在 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) 模具制造工藝及設(shè)備等方面與 工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周 期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 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(fù)雜 大型 精密 更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn) 沖壓模具正向高效 精密 長壽命 大 型化方向發(fā)展 為適應(yīng)市場變化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展 沖壓模 具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì) 依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì) CAD 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 CAD CAM 技術(shù)轉(zhuǎn)變 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是對所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和運(yùn)用 鞏固和加深各種理論知識(shí)靈活運(yùn)用 目標(biāo)是通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 可以很好的培養(yǎng)獨(dú) 立思考 獨(dú)立工作的能力 為走上工作崗位從事技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為止動(dòng)件沖壓復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造 首先對止動(dòng)件的沖壓 工藝進(jìn)行了分析 介紹了落料沖孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 同時(shí)編制了落料沖孔復(fù)合模 的制造工藝和裝配工藝 3 1 沖壓工藝設(shè)計(jì) 1 1 工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 沖壓工藝設(shè)計(jì) 就是根據(jù)沖壓件的要求 合理安排原材料準(zhǔn)備 各種加工工序 等 使得沖壓過程在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上合理可行 工藝過程設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi) 容 一 工藝方案設(shè)計(jì) 工藝方案設(shè)計(jì)就是根據(jù)沖壓件的形狀尺寸 材料 生產(chǎn)批量等特點(diǎn) 初步確定 出沖壓加工內(nèi)容 并制定出幾種可行的加工工藝方案 通過對產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)效率 設(shè)備條件 模具制造和壽命 操作的方便性和安全性 經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合比較 確定出適合具體生產(chǎn)條件的最佳工藝方案 二 工藝性分析 根據(jù)產(chǎn)品零件的形狀尺寸 材料 精度等要求 對沖壓工藝方案設(shè)計(jì)中所確定 的各項(xiàng)工序內(nèi)容逐一進(jìn)行分析計(jì)算 確定它們對沖壓工藝的適應(yīng)性 三 工藝計(jì)算 為了進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和沖壓加工 工藝計(jì)算首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件的幾何形狀和尺 寸來計(jì)算所需毛坯的形狀和尺寸 然后按照節(jié)約材料 簡化模具結(jié)構(gòu)的原則擬定合 理的排樣方案 并確定板料或條料的規(guī)格及下料方式 合理優(yōu)選凸模和凹模之間的 間隙等 4 2 止動(dòng)件工藝分析及計(jì)算 止動(dòng)件的工序和零件如圖所示 工件使用材料為 Q235 鋼 材料厚度 2mm 生產(chǎn)批量 大批量 圖 2 1 止動(dòng)件零件圖 5 2 1 止動(dòng)件的工藝設(shè)計(jì) 2 1 1 產(chǎn)品零件工藝性分析 此產(chǎn)品零件只有落料和沖孔兩道工序 在本模具加工中落料和沖孔兩道工序都 要完成 材料為 Q235 鋼 為普通碳素鋼 具有良好的可沖壓性能 產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu) 簡單 有兩個(gè) 10 的圓形沖孔 在轉(zhuǎn)角處有四處 R2 圓角 并且工件為對稱形狀 壁厚 2mm 比較適合沖裁 零件的尺寸精度 產(chǎn)品零件圖上所有未注公差的尺寸 為自由公差 尺寸精度 要求較底 可按作 IT14 級(jí)確定零件尺寸的公差 孔邊距 12mm 的公差為 0 11 屬 IT11 級(jí)精度 普通沖裁加工即可滿足要求 但零件的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到 58 62HRC 有足 夠的力學(xué)性能 查公差表可得零件的各尺寸公差為 零件外形 mm mm mm mm mm 074 65 052 052 3 052 3 R074 零件內(nèi)形 mm 3 01 孔心距 mm 結(jié)論 適合沖裁 2 1 2 沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型的確定 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀 該零件包括落料 沖孔兩個(gè)基本工序 材料 Q235 鋼 厚度為 2mm 一般采用以下三種沖裁工藝方案 方案一 先落料 再?zèng)_孔成型 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 落料 沖孔連續(xù)沖壓成型 采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 方案三 落料 沖孔一次沖壓成型 采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要先兩道工序 兩套模具才能完成零件的加工 工 件尺寸積累誤差大 而且增加了模具的復(fù)雜程度 又浪費(fèi)了工時(shí) 生產(chǎn)效率較低 難以滿足大批量生產(chǎn)要求 方案二是生產(chǎn)效率可大大提高 但模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制 造難度大 成本較高 6 表 2 1 1 三類模具的優(yōu)缺點(diǎn)比較 由 于零 件結(jié) 構(gòu)簡 單 考慮 到生 產(chǎn)該 零件 加工 成型 的經(jīng) 濟(jì)性 以及 加工 時(shí)效 性 經(jīng)檢 驗(yàn)并 根據(jù) 表 1 1 1 可得確定方案三比較合適 2 2 排樣的設(shè)計(jì)及計(jì)算 在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中 沖裁件在條料 帶料 板料上的布置方法叫排樣 排樣是一項(xiàng)極為很重要的 技術(shù)性很強(qiáng)的工作 排樣的正確與否將影響到材料的合 理利用 零件質(zhì)量 生產(chǎn)率 模具結(jié)構(gòu)與壽命 生產(chǎn)操作與安全等 2 2 1 排樣方法 在沖壓生產(chǎn)實(shí)際中 由于零件的形狀 尺寸 精度要求 批量大小和原材料供 應(yīng)等方面的不同 不可能提供一種固定不變的合理排樣方案 但在決定排樣方案時(shí) 應(yīng)遵循的原則是 保證在最低的材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的條件下得到符合技 術(shù)條件要求的零件 同時(shí)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 總之要從各方面權(quán)衡利弊 以選擇出較為合理的排樣 方案 特點(diǎn) 類型 單工序模 復(fù)合模 級(jí)進(jìn)模 結(jié)構(gòu) 簡單 較復(fù)雜 復(fù)雜 成本 周期 小 短 小 短 高 長 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高 高 低 生產(chǎn)效率 低 低 高 維修 不方便 不方便 方便 產(chǎn)品精度 高 高 低 品質(zhì) 低 低 高 安全性 不安全 不安全 安全 自動(dòng)化 易于自動(dòng)化 沖床性能要求 低 低 高 應(yīng)用 小批量生產(chǎn) 大 中型零件的沖壓試制 大批量生產(chǎn) 內(nèi)外形精度要求高 大批量生產(chǎn) 中 小零件沖壓 7 在沖裁件的成本中材料費(fèi)用一般占 60 以上 可見材料利用率是一項(xiàng)很重要的 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 提高材料利用率的方法有 沖裁所產(chǎn)生的廢料可分為兩類 一類是結(jié)構(gòu)廢料 是由沖件的形狀特點(diǎn)產(chǎn)生的 另一類是由于沖件之間和沖件與條料側(cè)邊之間的搭邊 以及料頭 料尾和邊余料而 產(chǎn)生的廢料 稱為工藝廢料 要提高材料利用率 主要應(yīng)從減少工藝廢料著手 減少工藝廢料的有力措施是 設(shè)計(jì)合理的排樣方案 選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法 減少料頭 料尾和邊 余料 或利用廢料作小零件 如表 1 2 1 中的混合排樣 等 根據(jù)材料的合理利用情況 條料排樣方法可分為三種 如圖 1 2 所示 b 圖 2 2 排樣方法分類 a c 有廢料排樣 如圖 1 2a 所示 沿沖件全部外形沖裁 沖件與沖件之間 沖件與 條料之間都存在有搭邊廢料 沖件尺寸完全由沖模來保證 因此精度高 模具壽命 也高 但材料利用率低 少廢料排樣 如圖 1 2b 所示 沿沖件部分外形切斷或沖裁 只在沖件與沖件之 間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊 因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響 其沖件 質(zhì)量稍差 同時(shí)邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命 但材料利用率稍高 沖 模結(jié)構(gòu)簡單 無廢料排樣 如圖 1 2c 所示 沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無搭邊 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件 沖件的質(zhì)量和模具壽命更差一些 但材料利用 率最高 另外 如圖 1 2c 所示 當(dāng)送進(jìn)步距為兩倍零件寬度時(shí) 一次切斷便能獲 得兩個(gè)沖件 有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 采用少 無廢料的排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu) 減小沖裁力 提高材料利用率 8 但是 因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響 沖裁件公差等級(jí) 低 同時(shí) 由于模具單邊受力 單邊切斷時(shí) 不但會(huì)加劇模具磨損 降低模具壽 命 而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量 為此 排樣時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧 全面考慮 此外對有廢料排樣 少 無廢料排樣還可以進(jìn)一步按沖裁件在條料上的布置方法加 以分類 其主要形式列于表 1 2 1 9 表 2 2 1 有廢料排樣和少 無廢料排樣主要形式的分類 對于形狀復(fù)雜的沖件 通常用紙片剪成 3 5 個(gè)樣件 然后擺出各種不同的排 樣方法 經(jīng)過分析和計(jì)算 決定出合理的排樣方案 由于此工件的形狀具有對稱結(jié)構(gòu) 采用有廢料直排法排樣較為合理 10 2 2 2 搭邊值 排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊 搭邊的 作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差 確保沖出合格零件 二是增加條料剛度 方便 條料送進(jìn) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 同時(shí) 搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉人 模具間隙 從而提高模具壽命 搭邊值對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響 因此一定要合理確定搭邊數(shù)值 搭邊過大 材料利用率低 搭邊過小時(shí) 搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠 沖裁時(shí)容易翹曲 或被拉斷 不僅會(huì)增大沖裁件毛刺 有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙 造成沖裁力不均 損壞模具刃口 根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì) 正常搭邊比無搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高 50 以上 影響搭邊值的因素 1 材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些 軟材料 脆材料的搭邊值 要大一些 2 材料厚度 材料越厚 搭邊值也越大 3 沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜 圓角半徑越小 搭邊值取大些 4 送料及擋料方式 用手工送料 有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些 用側(cè) 刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些 5 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些 搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的 表 2 2 2 為最小搭邊值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)表之一 供設(shè)計(jì)時(shí)參 考 11 表 2 2 2 最小搭邊值 2 2 3 零件毛坯尺寸計(jì)算 查表 1 2 2 確定搭邊值 兩工件間的搭邊值 a1 2 2mm 工件邊緣的搭邊值 a 2 5mm 步距為 S 32 2mm 條料寬度 0B 02a Dmx 56 08 7 式中 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 ax 12 a 側(cè)搭邊值 可參考表 2 2 2 條料寬度的單向 負(fù)向 偏差 表 2 2 3 表 1 2 4 表 2 2 3 條料寬度偏差 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 1 1 2 2 3 3 5 50 0 4 0 5 0 7 0 9 50 100 0 5 0 6 0 8 1 0 100 150 0 6 0 7 0 9 1 1 150 220 0 7 0 8 1 0 1 2 220 300 0 8 0 9 1 1 1 3 表 1 2 4 條料寬度偏差 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 0 5 0 5 1 1 2 20 0 05 0 08 0 10 20 30 0 08 0 10 0 15 30 50 0 10 0 15 0 20 2 2 4 材料利用率的計(jì)算 確定后排樣圖如下圖 2 3 圖 2 3 排樣圖 13 查板材標(biāo)準(zhǔn) 宜選取 850 1500mm 的軋制薄鋼板 厚度允許偏差為 m15 0 每張鋼板可裁條料數(shù)為 C C 根 12850 7 每張鋼板能沖出的工件數(shù)目 N N 個(gè)9 3 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 為 10SBA 32 764 材料總的利用率為 總 總 10LBNA2 58649 71 式中 N 一張板料能沖出的工件數(shù)目 A 一個(gè)工件的實(shí)際面積 一根條料寬度1B 板料總寬度2 L 條料總長度 即每張板料的材料利用率為 71 2 3 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 2 3 1 沖裁力 在沖裁過程中 沖裁力是隨凸模進(jìn)入材料的深度 凸模行程 而變化的 圖 2 3 1 所示為 Q235 鋼沖裁時(shí)的沖裁力與凸模行程變化曲線 圖中 OA 段相當(dāng)于沖裁 14 的彈性變形階段 凸模接觸材料后 載何急劇上升 當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料 即 進(jìn)入塑性變形階段后 載荷的上升就緩慢下來 如 AB 段所示 雖然由于凸模擠入 材料使承受沖裁力的材料面積減小 但只要材料加工硬化的影響超過受剪面積減小 的影響 沖裁力就繼續(xù)上升 當(dāng)兩者達(dá)到相等影響的瞬間 沖裁力達(dá)最大值 即圖 中的 B 點(diǎn) 此后 受剪面積的減少超過了加工硬化的影響 于是沖裁力下降 凸 模繼續(xù)下壓 材料內(nèi)部的微裂紋迅速擴(kuò)張 沖裁力急劇下降 如圖 BC 段所示 此 為沖裁的斷裂階段 CD 段壓力主要是用于克服磨擦力和將材料由凹模內(nèi)的料推出 通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值 它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之 一 圖 2 3 1 沖裁力與凸模行程曲線 圖 2 3 2 卸料力 推料力 頂件力示意圖 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī) 設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度 壓 力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁的需求 普通平刃沖裁模 其沖 裁力 F 一般可按下式計(jì)算 2 1 b KLtF 式中 F 沖裁力 材料抗剪強(qiáng)度 MPa b L 沖裁周邊總長 mm 15 t 材料厚度 mm K 系數(shù) 系數(shù) K 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與 凹模間隙之波動(dòng) 數(shù)值的變化或 分布不均 潤滑情況 材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù) 一般取 K 1 3 表 2 3 1 部分常用材料的力學(xué)性能 當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度 時(shí) 可用抗拉強(qiáng)度 代替 而取 K 1 的近似計(jì)算法計(jì)b b 算 公式為 2 2 bLtF 式中 材料的抗拉強(qiáng)度 b 當(dāng)上模完成一次沖裁后 沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi) 模面上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上 為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行 必須將箍在 凸模上的材料料刮下 將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出 從凸模 上刮下材料所需的力 稱為卸料力 從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力 稱為 推料力 從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力 稱為頂件力 圖 2 3 2 影響卸料力 推 料力和頂件力的因素很多 要精確地計(jì)算是困難的 在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算 卸料力 2 3 FKXQ 推料力 2 4 T1n 16 頂件力 2 5 FKDQ2 式中 F 沖裁力 N 卸料力系數(shù) 其值為見表 2 3 2 薄料取大值 厚料取小值 XK 推料力系數(shù) 其值為見表 2 3 2 薄料取大值 厚料取小值 T 頂件力系數(shù) 其值為見表 2 3 2 薄料取大值 厚料取小值 D n 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 n h t h 凹模洞口的直刃口部分的高度 mm t 材料厚度 mm 卸料力和頂件力還是設(shè)計(jì)卸料裝置和彈頂裝置中彈性元 件的依據(jù) 表 2 3 2 卸料力 推料力 頂件力系數(shù) 材料厚度 t mm XKTDK 0 1 0 065 0 075 0 1 0 14 0 1 0 5 0 045 0 055 0 063 0 08 0 5 2 5 0 04 0 05 0 055 0 06 2 5 6 5 0 03 0 04 0 045 0 05 鋼 6 5 0 02 0 03 0 025 0 03 鋁 鋁合金 0 025 0 08 0 03 0 07 純銅 黃銅 0 02 0 06 0 03 0 09 注 卸料力系數(shù) 在沖多孔 大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值 XK 2 3 2 沖裁力的計(jì)算 由于該沖裁件是落料 沖孔倒裝復(fù)合模 只受沖裁力 卸料力 推件力 其沖 裁力由公式 2 1 計(jì)算 沖裁力 b KLtF 370245 1 3 N2 沖孔力 b CtF 孔 17 37014 21 3 KN60 式中 L 沖裁輪廓的總長度 mm 板料的抗拉強(qiáng)度 Mpa 查下表 2 3 1 b t 板料厚度 mm C 圓周長 mm 卸料力由公式 2 3 計(jì)算 卸料力 FKXQ 31 205 N7 推件力的公式 2 4 計(jì)算 推件力 孔FKTQ1n 205 3 6 N97 式中 n 6 是因?yàn)橛袃蓚€(gè)孔 2 3 3 壓力機(jī)公稱壓力的選取 沖裁時(shí) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和 采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí) 2 6 1Q總F 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時(shí) 2 7 2Q 采用剛性卸料裝置和下出件模具時(shí) 2 8 1Q總F 在生產(chǎn)中 當(dāng)壓力機(jī)的噸位不足時(shí) 可采用凸模的階梯布置 各凸模工作端面不 18 在一個(gè)平面 斜刃沖裁 沖孔凸?；蚵淞习寄Ｗ鞒尚比?或加熱沖裁等措施以降低沖 裁力 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)采用的是彈壓卸料裝置和下出件的模具 所以根據(jù)公式 2 6 計(jì)算壓力機(jī)的公稱壓力 壓力機(jī)的公稱壓力 1Q總F 97 53 2 KN8 2 3 4 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱謂模具壓力中心 為了確保壓力機(jī)和模具正常工作 應(yīng) 使沖裁模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合 否則 會(huì)使沖裁模和壓力機(jī)滑塊 產(chǎn)生偏心載荷 使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損 模具導(dǎo)向零件加速磨損 降低模 具和壓力機(jī)的使用壽命 沖裁模的壓力中心 可按下述原則來確定 1 對稱形狀的單個(gè)沖裁件 沖裁模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 2 工件形狀相同且分布位置對稱時(shí) 沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合 2 形狀復(fù)雜的零件 多孔沖裁模 級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖裁 模壓力中心 另外還可以用作圖法 懸掛法等 解析法的計(jì)算依據(jù)是 各分力對某 坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩 求出合力作用點(diǎn)的座標(biāo)位置 O0 x0 y0 即為所求模具的壓力中心 如圖 2 3 4 19 圖 2 3 4 解析法求壓力中心 a 復(fù)雜零件沖壓壓力中心 b 多凸模沖壓壓力中心 計(jì)算公式為 2 9 因沖裁力與沖裁周邊長度成正比 所以式中的各沖裁力 P P P Pn 可分別用各沖裁周邊長度 L L L Ln 代替 即 20 2 10 由于該零件 x 方向?qū)ΨQ 如圖 2 3 5 所示 根據(jù)公式 2 10 計(jì)算 故壓力中 心 x0 32 5mm in1ii0L Yy 821 4 3850 m 式中 L1 24mm Y1 12mm L2 60mm Y2 0mm L3 24mm Y3 12mm L4 14 5mm Y4 12mm L5 38 61mm Y5 27 97mm L6 14 5mm Y6 24mm L7 31 4mm Y7 12mm 21 L8 31 4mm Y8 12mm 計(jì)算時(shí) 忽略邊緣 4 R2 5 圓角 由以上計(jì)算可知沖裁件的壓力中心的坐標(biāo) 為 32 5 13 圖 2 3 5 沖裁件的壓力中心 2 3 5 壓力機(jī)的選擇 一般情況下 設(shè)備的公稱壓力應(yīng)大于或等于成型工藝所需力和輔助工藝力總和 的 1 3 倍 根據(jù)總沖壓力 F 252 85KN 模具閉合高度 沖床工作臺(tái)面尺寸等 并結(jié) 合現(xiàn)有設(shè)備 選用 J23 63 雙柱開式可傾壓力機(jī) 壓力機(jī)主要參數(shù) 壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格 J23 63 公稱壓力 630KN 滑塊行程 120mm 滑塊行程及次數(shù) 70 次 分 最大閉合高度 360mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 90mm 工作臺(tái)尺寸 前后 左右 480mm 710mm 此壓力機(jī)規(guī)定完全符合本模具所要求條件 故選用此壓力機(jī) 2 3 6 降低沖裁力的措施 22 當(dāng)采用平刃沖裁壓力過大時(shí) 或因現(xiàn)有設(shè)備無法滿足沖裁需要時(shí) 可采用斜刃 進(jìn)行沖裁以降低沖裁力 為了能得到平整的工件 落料時(shí)斜刃做在凸模上 如圖 2 3 6a 所示 斜刃一般做成中間凹進(jìn)的形狀 在沖壓高強(qiáng)度材料 厚料和大尺寸沖壓件時(shí) 需 要的沖裁力較大 生產(chǎn)現(xiàn)場壓力機(jī)的噸位不足時(shí) 為 不影響生產(chǎn) 可采用一些有效措施降低沖裁力 1 凸模的階梯布置 如圖 2 3 6 凸模階梯布置由于各凸模工作端面不在一個(gè)平面 各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn) 從而達(dá)到降低沖裁力的目的 當(dāng)凸模直徑有較 大差異時(shí) 一般把小直徑凸模做短一些 高度差 H 0 5 1 t 凸模的階梯布置會(huì) 給刃磨造成一定困難 僅在小批量生產(chǎn)采用 2 斜刃沖裁 如圖 2 3 7 斜刃是將沖孔凸模或落料凹模的工作刃口作成斜刃 沖裁時(shí)刃口不是全部同時(shí) 切入 而是逐步地將材料分離 能顯著降低沖裁力 但斜刃刃口制造和刃磨都比較 困難 刃口容易磨損 沖件也不夠平整 為了能得到較平整的工件 落料時(shí)斜刃做 在凹模上 沖孔時(shí)斜刃做在凸模上 另外 加熱沖裁使金屬抗剪強(qiáng)度降低 也能降低沖裁力 圖 2 3 6 減小沖裁力的設(shè)計(jì) 圖 2 3 7 斜刃沖裁 a b 落料凹模為斜刃 c d e 沖孔凸模為斜刃 f 用于切口或 切斷的單邊斜刃 23 3 止動(dòng)件的模具設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)選用 由沖壓工藝分析可知 采用復(fù)合沖壓模具 復(fù)合沖壓模具有倒裝和順裝之分 倒裝復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上比順裝簡單 少一套排除沖孔廢料的打料裝置 因此優(yōu)先選用 倒裝復(fù)合模 3 1 模具零件的分類和標(biāo)準(zhǔn)化 3 1 1 模具零件的分類 按模具零件的不同作用 可將其分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類 工藝零件是 在完成沖壓工序時(shí) 與材料或制件直接發(fā)生接觸的零件 結(jié)構(gòu)零件是在模具的制造 和使用中起裝配 安裝 定位作用的零件 以及制造和使用中起導(dǎo)向作用的零件 冷沖壓模具零件的詳細(xì)分類如下表 模 具 零 件 的 分 類結(jié) 構(gòu) 零 件 工 藝 零 件緊固件及 其他零件 導(dǎo)向零件 支撐固定 零件 卸料及壓 料零件 定位零件 成形零件 凸模凹模凸凹模擋料銷始用擋料裝置導(dǎo)正銷凸 凹模固定板定位釘 定位板導(dǎo)料板 導(dǎo)向銷側(cè)壓板側(cè)刃 側(cè)刃擋塊承料板卸料板頂件器壓料板上模座 下模座模柄凸 凹模固定板墊板導(dǎo)板導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)筒螺釘銷釘彈簧其他零件 3 1 2 模具標(biāo)準(zhǔn)化的意義 模具標(biāo)準(zhǔn)化 就是將模具的許多零件的形狀和尺寸以及各種典型組合和典型結(jié) 構(gòu)按統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式及尺寸 實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)系列并組織專業(yè)化生產(chǎn) 以充分滿足用戶選用 象普通工具一樣在市場上銷售和選購 模具標(biāo)準(zhǔn)化還可促使模具工業(yè)的發(fā)展 促進(jìn) 技術(shù)交流 簡化模具設(shè)計(jì) 縮短生產(chǎn)周期 國家標(biāo)準(zhǔn)總局制訂了 GB2851 2875 90 冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)模具類型 導(dǎo)向方式 送料方向 凹模形狀等不同 規(guī)定了十四種典型組合形式 每一種典型組合中 又規(guī)定了多種 24 凹模周界尺寸 長 寬 以及相配合的凹模厚度 凸模高度 模架類型和尺寸及固定 板 卸料板 墊板 導(dǎo)料板等具體尺寸 還規(guī)定了選用標(biāo)準(zhǔn)件的種類 規(guī)格 數(shù)量 位置及有關(guān)的尺寸 這樣在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí) 僅設(shè)計(jì)直接與沖壓件有關(guān)的部分 其 余都可從標(biāo)準(zhǔn)中選取 簡化了模具設(shè)計(jì) 縮短了設(shè)計(jì)周期 為模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)奠定了基礎(chǔ) 3 2 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類 一類是鑲拼式 圖 3 2 1 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 圖 3 2 2c 和臺(tái)階式 圖 3 2 2a b 直 通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣 這類凸模一般采用線切割 方法進(jìn)行加工 臺(tái)階式凸模一般采用機(jī)械加工 當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí) 成形部分常采用成 型磨削 對于圓形凸模 GB2863 81 的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)已制訂出這類的凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 形式與尺寸規(guī)格 圖 3 2 3 設(shè)計(jì)時(shí)可按國標(biāo)選擇 圖 3 2 1 鑲拼式凸模圖 圖 3 2 2 整體式凸模 25 圖 3 2 3 標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模 二 凸模長度的確定 圖 3 2 4 凸模長度應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要來確定 若采 用固定卸料板和導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)時(shí) 凸模的長度應(yīng)該為 L h1 h2 h3 15 20 mm 3 1 式中 h1 h2 h3 分別為凸模固定板 卸料板 導(dǎo)料板的厚度 15 20mm 為附加長度 包括凸模 的修磨量 凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離 三 凸模材料 模具刃口要求有較高的耐磨性 并能承受沖裁時(shí)的沖擊力 因此應(yīng)有高的硬度 與適當(dāng)?shù)捻g性 形狀簡單且模具壽命要求不高的凸?？蛇x用 T8A T10A 等材料 形狀復(fù)雜且模具有較高壽命要求的凸模應(yīng)選 Cr12 Cr12MoV CrWMn 等制造 HRC 取 58 62 要求高壽命 高耐磨性的凸模 可選硬質(zhì)合金材料 四 凸模強(qiáng)度和剛度 在一般情況下 凸模的強(qiáng)度是足夠的 不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 但是 對細(xì)長的凸 模 或凸模斷面尺寸較小而毛坯厚度又比較大的情況下 必須進(jìn)行承壓能力和抗縱 向彎曲能力兩方面的校驗(yàn) 1 凸模承載能力校核凸模最小斷面承受的壓應(yīng)力 必須小于凸模材料強(qiáng)度允 許的壓力 即 圖 3 2 4 凸模長度的確定 26 P Fmin 故非圓凸模 Fmin P 3 2 對圓形凸模 dmin 4t 3 3 式中 凸模最小斷面的壓應(yīng)力 MPa P 凸模縱向總壓力 N Fmin 凸模最小斷面積 2m dmin 凸模最小直徑 mm t 沖裁材料厚度 mm 沖裁材料抗剪強(qiáng)度 MPa 凸模材料的許用壓應(yīng)力 MPa 2 凸?？箯澞芰π：送鼓_裁時(shí) 穩(wěn)定性校驗(yàn)采用桿件受軸向壓力的歐 拉公式 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 可分 為無導(dǎo)向裝置和有導(dǎo)向裝置的凸模 圖 3 2 5 進(jìn)行校驗(yàn) 對無導(dǎo)向裝置的凸模 其受力情 況相當(dāng)于一端固定另一端自由的壓桿 其縱向的抗彎能力可用下列公式校驗(yàn) 對圓形凸模 3 4 F d30Lmax 2 對非圓形凸模 3 5 15J 有導(dǎo)向裝置的凸模 其不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的凸模最大長度為 對圓形凸模 3 6 F d8Lax 2 對非圓形凸模 3 7 30mJ圖 3 2 5 凸模的自由長度a 無導(dǎo)向裝置的凸模 b 有導(dǎo)向裝置的直通式 凸模 c 有導(dǎo)向裝置的階梯式凸模 27 以上各式中 J 為凸模最小截面的慣性距 mm F 為凸模的沖裁力 N d 為凸 模最小直徑 mm 據(jù)上述公式可知 凸模彎曲不失穩(wěn)時(shí)的最大長度 Lmax 與 凸模截面尺寸 沖截力的大小 材料機(jī)械性能等因素有關(guān) 同時(shí)還受到模具精度 刃口鋒利程度 制造過程 熱處理等影響 為防止小凸模的折斷 常采用如圖 3 2 6 所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù) 五 凸模的護(hù)套 圖 3 2 6a b 是兩種簡單的圓形凸模護(hù)套 圖 a 所示護(hù)套 1 凸模 2 均用鉚接 固定 圖 b 所示護(hù)套 1 采用臺(tái)肩固定 凸模 2 很短 上端有一個(gè)錐形臺(tái) 以防卸料 時(shí)拔出凸模 沖裁時(shí) 凸模依靠芯軸 3 承受壓力 c 所示護(hù)套 1 固定在卸料板 或?qū)?板 4 上 護(hù)套 1 與上模導(dǎo)板 5 呈 H7 h6 的配合 凸模 2 與護(hù)套 1 呈 H8 h8 的配合 工作時(shí)護(hù)套 1 始終在上模導(dǎo)板 5 內(nèi)滑動(dòng)而不脫離 起小導(dǎo)柱作用 以防卸料板在水平 方向擺動(dòng) 當(dāng)上模下降時(shí) 卸料彈簧壓縮 凸模從護(hù)套中伸出沖孔 此結(jié)構(gòu)有效 地避免了卸料板的擺動(dòng)和凸模工作端的彎曲 可沖厚度大于直徑兩倍的小孔 d 是 一種比較完善的凸模護(hù)套 三個(gè)等分扇形塊 6 固定在固定板中 具有三個(gè)等分扇形 槽的護(hù)套 1 固定在導(dǎo)板 4 中 可在固定扇形塊 6 內(nèi)滑動(dòng) 因此可使凸模在任意位置 均處于三向?qū)蚺c保護(hù)之中 但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 制造比較困難 采用 c d 兩種 結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn) 一是 上模處于上止點(diǎn)位置時(shí) 護(hù)套 1 的上端不能離開上模的 導(dǎo)向元件 如上模導(dǎo)板 5 扇形塊 6 其最小重疊部分長度不小于 3 5mm 其二 上模處于下止點(diǎn)位置時(shí) 護(hù)套 1 的上端不能受到碰撞 圖 3 2 6 凸模護(hù)套 六 凸模的固定方式 28 平面尺寸比較大的凸模 可以直接用銷釘和螺栓固定 圖 3 2 7 中 小型凸模 多采用臺(tái)肩 吊裝或鉚接固定 圖 3 2 8 對于有的小凸模還可以采用粘接固定 圖 3 2 9 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 于修理與更換 如圖 3 2 10 所示 圖 3 2 8 中小凸模的固定方式 1 凸模 2 凸模固定板 3 墊板 4 防轉(zhuǎn)銷 5 吊裝螺釘 6 吊裝橫銷 7 上模座 圖 3 2 7 大凸模的固定 29 圖 3 2 9 凸模的粘結(jié)固定 a 環(huán)氧樹脂固定 b 低熔點(diǎn)合金固定 c 無機(jī)粘結(jié)劑固定 圖 3 2 10 快換式凸模的固定 方法 3 2 2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 凹模洞口的類型 常用凹模洞口類型如圖 3 2 11 所示 其中 a b c 型為直筒式刃口凹模 其 特點(diǎn)是制造方便 刃口強(qiáng)度高 刃磨后工作部分尺寸不變 廣泛用于沖裁公差要求 較小 形狀復(fù)雜的精密制件 但因廢料 或制件 的聚集而增大了推件力和凹模的漲 裂力 給凸 凹模的強(qiáng)度都帶來了不利的影響 一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用 a c 型下出件的用 b 或 a 型 d e 型是錐筒式刃口 在凹模內(nèi)不聚集材料 側(cè)壁磨 損小 但刃口強(qiáng)度差 刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 如 30 時(shí) 刃磨 0 1mm 其尺寸增大 0 0017mm 凹模錐角 后角 和洞口高度 h 均隨制件材料厚度的增加而增大 一般取 15 30 2 3 h 4 10mm 30 圖 3 2 11 凹模洞口的類型 二 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種 凹模的外形 尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)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 形尺寸來確定的如圖 3 2 12 所示 凹模厚度 H Kb 15mm 3 8 凹模壁厚 c 1 5 2 H 30 40mm 3 9 表 3 2 1 系數(shù) K 值 b 材料厚度 t 0 5 1 2 3 3 0 3 0 2 0 15 0 1 0 35 0 22 0 18 0 12 0 42 0 28 0 2 0 15 0 5 0 35 0 24 0 18 0 6 0 42 0 3 0 22 式中 b 沖裁件的最大外形尺寸 K 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 查表 3 2 1 根據(jù)凹模壁厚即可算出其相應(yīng)凹模外形尺寸的長和寬 然后可在冷沖模國家標(biāo) 準(zhǔn)手冊中選取標(biāo)準(zhǔn)值 三 凹模的固定方法和主要技術(shù)要求 圖 3 2 12 凹模外形尺寸 31 凹模一般采用螺釘和銷釘固定 螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量 規(guī)格及它們的位置應(yīng)可根 據(jù)凹模的大小 可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得 位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要作適當(dāng)調(diào)整 螺 孔 銷孔之間以及它們到模板邊緣尺寸 應(yīng)滿足有關(guān)要求 凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直 上下平面應(yīng)保持平行 型孔的表面有粗 糙度的要求 Ra 0 8 0 4 m 凹模材料選擇與凸模一樣 但熱處理后的硬度應(yīng)略 高于凸模 3 2 3 主要工作零件的尺寸計(jì)算 本模具有落料 沖孔兩道工序 落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算 落料凸模按 間隙值配作 沖孔部分沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算 沖孔凹模按間隙值配作 既以落料凹 模 沖孔凸模為基準(zhǔn) 凸凹模按間隙值配作 模具刃口尺寸計(jì)算見表 3 2 2 表 3 2 2 刃口尺寸計(jì)算 基本尺寸及分類 沖裁間隙 Z 磨損系數(shù) x 計(jì)算公式 制造公差 計(jì)算結(jié)果及說明 D0max 6574 185 0d634D 相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺 寸配作 保證雙面間隙 在 0 246 0 36 之間 0max 245 13 0d742D 同上 D0ax 352 13 0d7429 同上 0max 352 0 13 0d7429D 相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺 寸配作 保證單面間隙 在 0 123 0 18 之間 落料凹模 Rmax 0 246Zin 3axminaxZ 246 03 1 制造精度 為 IT14 級(jí) 故 x 0 5 40maxdD 063 d81D 32 5 20 同上 沖孔凸模 d0min 136 同上 同上 04minpd x 09 p18d 相應(yīng)凹模尺寸按凸模尺 寸配作 保證雙面間隙 在 0 246 0 36 之間 孔邊距 L0min 12 0 同上 制造精度 為 IT11 級(jí) 故 x 0 75 04minjB x 028 p971L 同上 孔心距 L 31 07 同上 x 0 5 5 0Lmind 8078 3Ld 落料凹模板尺寸 凹模板厚度 kbH15 m2 86 0 凹模邊壁厚 c 15 實(shí)取 c 30mm4 36 27 凹模板邊長 cbL 05 m12 查國家標(biāo)準(zhǔn) JB T6743 1 94 凹模板寬 B 125mm 故確定凹模板外形尺寸為 125 125 18 mm 將凹模板作成薄型形式并加空 心墊板后實(shí)取為 125 125 14 mm 凸凹模尺寸 33 凸凹模長度 hL 21406 m5 其中 凸凹模固定板厚度 1h 彈性厚度 2 增加長度 包括凸模進(jìn)入凹模深度 彈性元件安裝高度等 凸凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核 根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為 7mm 根據(jù)強(qiáng)度要求查 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 表 2 9 6 知 該壁厚為 4 9mm 即可 故 該凸凹模側(cè)壁強(qiáng)度足夠 沖孔凸模長度 凸模長度 321hL 4 m0 其中 凸模固定板厚度 1h 空心墊板厚度 2 凹模板厚度 3 凸模強(qiáng)度校核 該凸模不屬于細(xì)長桿 強(qiáng)度足夠 具體結(jié)構(gòu)參見圖紙 3 3 定位零件的設(shè)計(jì) 為保證出外形完整的合格零件 毛坯在模具中應(yīng)該有正確的位置 稱謂定位 定位應(yīng)符合六點(diǎn)定位原則 正確位置是依靠定位零件來保證的 由于毛坯形式和模 具結(jié)構(gòu)不同 所以定位零件的種類很多 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)毛坯形式 模具結(jié)構(gòu) 零件 公差大小 生產(chǎn)效率等進(jìn)行選擇 定位包含控制送料進(jìn)距的擋料和垂直方向的導(dǎo)料 等 該模具沖裁用的是條料 控制條料的送進(jìn)方向采用無側(cè)壓裝置 控制條料的送 進(jìn)步距 采用擋料銷定距 同時(shí)接觸兩個(gè)導(dǎo)料銷和一個(gè)擋料銷來進(jìn)行精確定位 從 34 凹模強(qiáng)度考慮 采用彈頂式導(dǎo)料 銷 為了便于送料且有利于防止 條料偏斜 將兩個(gè)導(dǎo)料銷的位置 適當(dāng)?shù)叵鄬χ行木噙M(jìn)行擴(kuò)大 且 又考慮到工作人員的安全操作 將兩個(gè)導(dǎo)料銷置于近人的一側(cè) 擋料銷選用固定擋料銷 將其設(shè) 置在凹模型孔出料一側(cè) 利于落料以后的廢料孔進(jìn)行擋料 控制送料進(jìn)距 如圖 3 2 13 所示 3 3 1 擋料銷 國標(biāo)中常見的擋料銷有三種形式 固定擋料銷 圖 3 3 1 活動(dòng)擋料銷 圖 3 3 2 和 始用擋料銷 圖 3 3 3 固定擋料銷安裝在凹模上 用來控制條料的進(jìn)距 特點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)簡單 制造方便 由于安裝在凹模上 安裝孔可造成凹模強(qiáng)度的削弱 常用的有 圓形和鉤形擋料銷 活動(dòng)擋料銷常用于倒裝復(fù)合模中 始用擋料銷用于級(jí)進(jìn)模中開 始定位 圖 3 3 1 固定擋料銷 圖 3 3 2 活動(dòng)擋料銷 圖 3 2 13 定位裝置 35 1 簧片 或彈簧 2 始用檔塊 3 導(dǎo)料板 4 固定卸料板 圖 3 3 3 始用擋料裝置 3 3 2 導(dǎo)料銷 導(dǎo)料銷通常與擋料銷配合使用在級(jí)進(jìn)模中 以減小定位誤差 保證孔與外形的 相對位置尺寸要求 當(dāng)零件上有適宜于導(dǎo)料銷導(dǎo)正用的孔時(shí) 導(dǎo)料銷固定在落料凸 模上 按其固定方法可分為如圖 3 3 4 所示的六種 圖 a b c 用于直徑小于 10mm 的孔導(dǎo)正 圖 d 用于直徑為 10 30mm 的孔 圖 e 用于直徑為 20 50mm 的 孔 為了便于裝卸 對小的導(dǎo)料銷也可采用圖 f 所示的結(jié)構(gòu) 其更換十分方便 當(dāng)零件上沒有適宜于導(dǎo)料銷導(dǎo)正用的孔時(shí) 對于工步數(shù)較多 零件精度要求較 高的級(jí)進(jìn)模 應(yīng)在條料兩側(cè)的空位處設(shè)置工藝孔 以供導(dǎo)料銷導(dǎo)正條料用 此時(shí) 導(dǎo)料銷固定在凸模固定板上或彈壓卸料板上 圖 3 3 5 所示 36 圖 3 3 4 導(dǎo)正銷在凸模上的固定形式 圖 3 3 5 固定在凸模固定板上的導(dǎo)正銷 1 上模座 2 凸模固定板 3 卸料板 4 導(dǎo)正銷 5 彈簧 6 螺塞 7 頂銷 圖 3 3 6 擋料銷的位置 當(dāng)導(dǎo)料銷與擋料銷配合使用時(shí) 其相互位置如圖 3 3 6 所示 如按圖 a 所示方式定位 其擋料銷的位置尺寸可按下式計(jì)算 L A DP 2 D 2 0 1 A DP D 2 0 1 如按圖 b 所示方式定位 其擋料銷的位置尺寸可按下式計(jì)算 L A DP 2 D 2 0 1 A DP D 2 0 1 式中 A 步距 mm Dp 落料凸模直徑 mm 37 D 擋料銷頭部直徑 mm L L 擋料銷軸心與落料凸模軸心距 mm 3 3 3 定位板和定位釘 定位板和定位釘是作為單個(gè)毛坯的定位裝置 以保證前后工序相對位置精度或 對工件內(nèi)孔與外輪廓的位置精度的要求 圖 3 3 6a 所示為毛坯外輪廓定位 圖 3 3 6b 所示為毛坯內(nèi)孔定位 圖 3 3 6 定位板和定位釘 a 外輪廓定位 b 孔定位 3 3 5 送料方向的控制 條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板 沿著設(shè)計(jì)的送料方向?qū)蛩瓦M(jìn) 標(biāo) 準(zhǔn)的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)見國標(biāo) GB2865 1 81 而采用導(dǎo)料銷時(shí) 要選用兩個(gè) 導(dǎo)料銷的 結(jié)構(gòu)與擋料銷相同 為了保證送料精度 使條料緊靠一側(cè)的導(dǎo)料板送進(jìn) 可采用側(cè)壓裝置 圖 3 3 7 所示為常用的幾種結(jié)構(gòu) 簧片式用于料厚小于 1mm 側(cè)壓力要求不大的情況 彈簧壓塊式和彈簧板式用于側(cè)壓力較大的場合 彈簧壓板式側(cè)壓力均勻 它安裝在 38 進(jìn)料口 常用于側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模 簧片式和彈簧壓塊式使用時(shí) 一般設(shè)置 2 3 個(gè) 圖 3 3 7 側(cè)壓裝置 a 彈簧側(cè)壓塊式 b 簧片式 c 簧片側(cè)壓塊式 d 彈簧壓板式 3 4 卸料與推件裝置的設(shè)計(jì) 為了保證沖裁的連續(xù)進(jìn)行 還要設(shè)計(jì)卸料和推件裝置 因?yàn)楸灸＞呤堑寡b模具 工件所用條料厚度為 2mm 相對較薄 卸料力較小 故采用彈壓卸料裝置 逆出件 的方式生產(chǎn) 彈壓卸料裝置主要有卸料板 卸料鏍釘與彈性元件組成 由于本模具采用彈壓卸料裝置 對于無精確導(dǎo)向的普通模具 應(yīng)取臺(tái)階寬度 臺(tái)階高度取 式中的 h 為卸料板厚度 t 為 8 0 6B1 1 5 0h1 t 板料厚度 所以尺寸為安全尺寸 彈壓卸料板的型孔與凸模應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙 為了 滿足卸料要求 只要單邊間隙小于板厚就可以了 為了提高壓料效果 又對間隙值 進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆判?型孔與凸模之間的雙邊間隙可取 0 1 0 3mm 為了卸料可靠裝 配模具時(shí)彈壓卸料板的壓料面積應(yīng)超出凸模端面 0 2 0 5mm 型孔與凸模取 H7 n6 配合 39 3 4 1 卸料零件的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)卸料零件的目的 是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉 保證下次沖壓正常進(jìn)行 常用的卸料方式有 1 剛性卸料 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu) 常用于較硬 較厚且精度要求不高的工件沖 裁后卸料 當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大 單邊 間隙取 0 2 0 5 t 當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí) 卸料板與凸模的 配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙 此時(shí) 要求卸料后凸模不能完全脫離卸料板 保證凸模 與卸料板配合大于 5mm 常用固定卸料板如圖 3 4 1 所示 圖 a 是卸料與導(dǎo)料為一體的整體式卸料板 圖 b 是卸料與導(dǎo)料板分開的組合式卸料板 在沖裁模中應(yīng)用最廣泛 圖 c 是用于窄 長零件的沖孔或切口卸件的懸臂式卸料板 圖 d 是在沖底孔時(shí)用來卸空心件或彎曲 件的拱形卸料板 圖 3 4 1 固定卸料板 2 彈壓卸料板 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 主要用于沖裁料厚在 1 5mm 以下的 板料 由于有壓料作用 沖裁件比較平整 彈壓卸料板與彈性元件 彈簧或橡皮 卸料螺釘組成彈壓卸料裝置 如圖 3 4 2 所示 卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇 0 1 0 2 t 若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí) 二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁 間隙 彈性元件的選擇 應(yīng)滿足卸料力和沖裁模結(jié)構(gòu)的要求 設(shè)計(jì)時(shí)可參考有關(guān)的 設(shè)計(jì)資料 圖 a 用橡膠塊直接卸料 c e 為倒裝式卸料 d 是一種組合式的卸料 板 該卸料板為細(xì)長小凸模導(dǎo)向 而小導(dǎo)柱 4 又對卸料板導(dǎo)向 采用圖 b 結(jié)構(gòu)時(shí) 40 凸臺(tái)部分的設(shè)計(jì)高度 h H 0 1 0 3 t 圖 3 4 2 彈性卸料裝置 a 向上卸料 b 向下卸料 3 4 2 彈性元件的選用和計(jì)算 結(jié)合本模具特點(diǎn) 在此選用彈簧作為彈性元件 在沖裁模中常用圓柱螺旋壓縮 彈簧 一般用 65Mn 或 60Si2Mn 等彈簧鋼絲繞制而成 優(yōu)選 60Si2Mn 彈簧鋼作為彈 性材料 熱處理硬度為 40 48HRC 彈簧兩端并緊并需磨平 參考 實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊 選取步驟如下 初步確定彈簧個(gè)數(shù) n 考慮到模具受力均勻 n 取 4 根據(jù)總卸料力 和初步確定的彈簧個(gè)數(shù) n 算出每個(gè)彈簧的預(yù)壓力 Fy QFny 457 1 KN892 按 1 5Fy 估算彈簧的極限工作負(fù)荷 jFy5 1Fj 892 41 KN3875 4 選取彈簧規(guī)格為 D 22mm d 4mm H0 65mmKN17 5Fj m17hj 計(jì)算彈簧的預(yù)壓縮量 yhjyF 17 5892 m 因?yàn)樾读习骞ぷ餍谐?凸 凹模刃口修磨量 則彈3hQ m4h 簧的實(shí)際最大壓縮量 H 為 my 175 645 9 結(jié)論 所選取的彈簧滿足使用要求 3 4 3 推件和頂件裝置的設(shè)計(jì) 推件和頂件的目的 是將制件從凹模 中推出來 凹模在上模 或頂出 凹模在下模 推件力是通過壓力機(jī)的橫梁作用在一些傳 力元件上 使推件力傳遞到推件板上將制 件 或廢料 推出凹模 推板的形狀和推桿的 布置應(yīng)根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來確定 常見的剛性推沖件裝置如圖 3 4 3 彈性推 件裝置如圖 3 4 4 設(shè)計(jì)在下模的彈性頂件裝置 如圖 3 4 5 所示 通過凸模下壓使彈性元件在沖 壓時(shí)貯存能量 模具回程時(shí) 頂件器的彈性元件釋放能量 頂件塊將材料從凹模洞 中頂出 圖 3 4 3 剛性推件裝置 1 打桿 2 推板 3 推桿 4 推件 塊 42 1 橡膠塊 2 推板 3 推桿 4 推件塊 圖 3 4 5 彈性頂件裝置 1 頂件塊 2 頂桿 3 支承板 4 橡膠塊 圖 3 4 4 彈性頂件裝置 為了防止推件塊從凹模內(nèi)脫出 其結(jié)構(gòu)形式一般采用凸緣式 在此結(jié)合本模具 的結(jié)構(gòu)形式采用凸緣與本體分開 即分體結(jié)構(gòu) 推件塊是出件裝置中最重要的零件 其截面形狀與凸凹模很相似 其外形與凹 模有配作關(guān)系 其內(nèi)形以與凸模有配作關(guān)系 因此加工難度較大 工作時(shí) 推件塊 應(yīng)避免卡死 為此推件塊內(nèi)形按凸模配作成 H8 h7 小間隙配合 而外形按凹模配作 成 H11 h11 大間隙配合 推件塊在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證下極點(diǎn)位置的 端面超出凹模面 0 2 1 5mm 以便出件時(shí) 使工件與凹模徹底脫離 推件塊在上極點(diǎn) 位置時(shí) 其工作段不應(yīng)脫離凹模直壁面 應(yīng)有不小于 4mm 的配作段 而且此時(shí)凹模 內(nèi)到少應(yīng)容納 3 4 片工件 以便在出件裝 置失靈時(shí) 操作者有足夠的時(shí)間停機(jī) 一 致于發(fā)生撞擊而損壞模具或機(jī)床 根據(jù)本模具特點(diǎn) 選用壓力機(jī)的特點(diǎn) 及以上對推件塊的設(shè)計(jì) 此出件裝置設(shè)計(jì) 如圖 3 4 5 所示 圖 3 4 5 出件裝置 43 3 5 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選取 GB T2851 1 7 90 GB T2852 1 4 90 列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形 式的標(biāo)準(zhǔn)模架 是由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn) 常用的模架有 滑動(dòng) 式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架等 3 5 1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 本次模具設(shè)計(jì)選取后側(cè)導(dǎo)柱模架如圖 3 5 1 b 所示 模架由上 下模座和導(dǎo)向零 件組成 它是整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并承受沖壓過 程的全部載荷 模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺(tái)固定 上 下 模間的精確位置 由導(dǎo)柱 導(dǎo)套的導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn) 圖 3 5 1 滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架和滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 圖 a 為對角導(dǎo)柱模架 由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對稱的對角線上 所以上模座 在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn) 常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模 復(fù)合模 X 軸為 44 橫向 Y 軸為縱向 圖 b c 為后側(cè)導(dǎo)柱模架 c 為窄型 由于前面和左 右不受限制 送料和 操作比較方便 因?qū)е惭b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 并 且不能使用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu) 圖 d e 為中間導(dǎo)柱模架 e 用于圓形件 導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上 導(dǎo)向 平穩(wěn) 準(zhǔn)確 但只能一個(gè)方向送料 圖 f 為四導(dǎo)柱模架 具有滑動(dòng)平穩(wěn) 導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠 剛性好等優(yōu)點(diǎn) 常用于沖 壓尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件 3 5 2 導(dǎo)向零件的選取 滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架的導(dǎo)向精度高 使用壽命長 主要用在高精度 高壽命的 精密模具及薄材料的沖裁模具 模架選用的規(guī)格 根據(jù)凹模周界尺寸從標(biāo)準(zhǔn)手冊中 選取 圖 3 5 2 所示 是一滑動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝尺寸示意圖 此時(shí)模具狀態(tài)為 閉合狀態(tài) H 為模具的閉合高度 導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合精度 根據(jù)沖裁模的精度 模具 壽命 間隙大小來選用 當(dāng)沖裁的板料較薄 而模具精度 壽命都有較高要求時(shí) 選 H6 h5 配合的 I 級(jí)精度模架 板厚較大時(shí)可選用 級(jí)精度的模架 H7 h6 配合 對于沖薄料的無間隙沖模 高速精密級(jí)進(jìn)模 精沖模 硬質(zhì)合金沖模等要求導(dǎo) 向精度高的模具 還可選擇如圖 3 5 3 所示的滾動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 45 圖 3 5 2 滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套 1 上模座 2 導(dǎo)柱 3 導(dǎo)套 4 下模座 5 壓板 6 螺釘 7 特殊螺釘 8 注油孔 圖 3 5 3 滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套 a 滾珠式