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I 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 筒形傳感器外殼沖壓模具設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2013 年 05 月 II 筒形傳感器外殼沖壓模具設(shè)計(jì) 摘要 沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)高效的加工方法之一 它是利用安裝在壓力機(jī)上 的模具 在常溫或加熱的條件下對(duì)板材施加壓力使其變形和分解 從而獲得一定形狀 尺寸的零件加工方法 采用普通的沖壓的模具生產(chǎn)較率低 且費(fèi)用較高 經(jīng)估算占沖壓 件總成本的 30 40 甚至更高一些 根據(jù)工件特點(diǎn)選擇采用級(jí)進(jìn)模沖壓生產(chǎn)以提高生 產(chǎn)效率 降低生產(chǎn)成本 本次設(shè)計(jì)采用級(jí)進(jìn)模沖壓生產(chǎn) 本文對(duì)采用級(jí)進(jìn)模沖壓生產(chǎn)彎 角的分析 計(jì)算以及具體方案做了介紹 關(guān)鍵詞 彎角 級(jí)進(jìn)模 沖壓 II Cylindrical Sensor Housing Stamping Die Design Abstract The stamping is one of the modern machinery manufacturing state of the art and efficient processing methods It is installed in the press mold and applying pressure to deform and decomposition of the plate under the conditions of room temperature or heated to obtain a certain shape the size of the parts processing method The ordinary stamping mold production is relatively low and the cost is higher the estimate accounted for 30 to 40 of the total cost of stamping parts and even higher According to the work piece characteristics of progressive die stamping production in order to improve production efficiency reduce production costs The design uses a progressive die stamping production Analysis of progressive die stamping corner computing and specific programs is introduced Key Words Corners Progressive die Stamping III 目 錄 1 緒論 1 1 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 1 1 2 高速銑削加工 1 1 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 1 1 4 電火花銑削加工 2 1 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 2 1 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 2 1 7 模具研磨拋光將自動(dòng)化 智能化 2 1 8 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 2 1 9 級(jí)進(jìn)模的優(yōu)缺點(diǎn) 2 2 設(shè)計(jì)初始資料 4 2 1 技術(shù)要求 4 2 2 工件生產(chǎn)批量 5 2 3 原材料規(guī)格及毛坯情況 5 3 分析沖壓零件 彎角 的工藝性 6 3 1 沖壓件經(jīng)濟(jì)性分析 6 3 2 沖壓件工藝性分析 6 3 3 沖模制造精度的選擇 6 3 4 其他方面 7 4 確定工藝方案及模具形式 8 4 1 排樣 8 4 2 工序的確定 8 4 3 搭邊類型的確定 8 4 4 卸料板的選擇 9 5 工藝計(jì)算 10 5 1 毛坯工藝計(jì)算 IV 10 5 1 1 排樣及搭邊值的計(jì)算 10 5 1 2 步距的計(jì)算 10 5 1 3 條料寬度的確定 11 5 1 4 材料利用率的計(jì)算 11 5 1 5 板料的裁剪 12 5 2 沖壓力的計(jì)算 12 5 2 1 沖裁力計(jì)算 12 5 2 2 卸料力 推件力和頂件力計(jì)算 13 5 2 3 計(jì)算總沖壓力 14 5 3 確定壓力中心 14 5 3 1 壓力中心 14 5 3 2 壓力中心的計(jì)算 15 5 4 凸凹模工作部分尺寸計(jì)算 16 5 4 1 尺寸計(jì)算原則 16 5 4 2 沖裁間隙的選擇 16 5 4 3 凸凹模刃口尺寸 17 5 5 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 凹凸模的設(shè)計(jì) 20 5 5 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 20 5 5 2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 22 5 6 初選沖壓設(shè)備 23 6 模具強(qiáng)度校核 24 6 1 模具失效形式 24 6 2 對(duì)沖裁部分的模具零件進(jìn)行校核計(jì)算 V 24 7 壓力機(jī)的選用 25 7 1 壓力機(jī)的校核 25 8 模具零部件設(shè)計(jì) 27 8 1 模具標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 27 8 1 1 模架的選用 27 8 1 2 導(dǎo)向裝置的確定 27 8 1 3 模柄的選擇 28 8 1 4 沖壓加工時(shí)定位部分的設(shè)計(jì) 29 8 1 5 卸料形式的確定 29 8 1 6 導(dǎo)料裝置的確定 29 8 2 模具材料的選用 30 9 模具的裝配 31 10 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 32 10 1 沖裁件的經(jīng)濟(jì)性分析 32 10 2 模具的經(jīng)濟(jì)性分析 32 11 結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 37 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 38 附錄 39 VI 1 緒論 1 1 緒論 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快 對(duì)模具的需求量加大 我國設(shè)計(jì)生 產(chǎn)的沖壓模大多為簡(jiǎn)單模 單工序模和符合模等 精沖模 精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不 多 模具平均壽命不足 100 萬次 模具最高壽命達(dá)到 1 億次以上 精度達(dá)到 3 5um 有 50 個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位 與國際上最高模具壽命 6 億次 平均模具壽命 5000 萬次相比 處 于 80 年代中期國際先進(jìn)水平 一般模具國內(nèi)可以自行制造 但很多大型復(fù)雜 精密和長 壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口 近年 來模具進(jìn)口量已超過國內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量 為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè) 適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的需要 模具工業(yè)面臨著進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速國產(chǎn)化的 繁重任務(wù) 目前我國模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低許多 而模 具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度 型腔表面粗糙度 壽命及模具的復(fù)雜程度上 工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì) 加工 工藝裝備等方面 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品 交貨期短 精度高 質(zhì)量好 價(jià)格低 的要求服務(wù) 達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng) 1 1 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向 隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步 普及 CAD CAM CAE 技術(shù)的條件已基本成熟 各企業(yè)將加大 CAD CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù) 服務(wù)的力度 進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD CAM CAE 技術(shù)跨地區(qū) 跨企業(yè) 跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能 實(shí)現(xiàn)技術(shù) 資源的重新整合 使虛擬制造成為可能 1 2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高的表面光 潔度 另外 還可加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小等優(yōu)點(diǎn) 高速銑削加工技 術(shù)的發(fā)展 對(duì)汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力 目前它已向更高的 敏捷化 智能化 集成化方向發(fā)展 1 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多 功能 大大縮短了模具的在研制制造周期 有些快速掃描系統(tǒng) 可快速安裝在已有的數(shù) 控銑床及加工中心上 實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集 自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序 不 1 緒論 2 同格 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 式的 CAD 數(shù)據(jù) 用于模具制造業(yè)的 逆向工程 模具掃描系統(tǒng)已在汽車 摩托車 家電 2 等行業(yè)得到成功應(yīng)用 相信在 十五 期間將發(fā)揮更大的作用 1 4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù) 這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極 加工型腔的新技術(shù) 它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數(shù)控銑 一樣 因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極 這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展 國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用 預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展 1 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高 估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到 30 左 右 國外發(fā)達(dá)國家一般為 80 左右 1 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要 模具 熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 模具熱處理的發(fā)展方向 是采用真空熱處理 模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積 TiN TiC 等 等 離子噴涂等技術(shù) 1 7 模具研磨拋光將自動(dòng)化 智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命 制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響 研究自動(dòng) 化 智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作 以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨 勢(shì) 1 8 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合 配有隨行定 位夾具或定位盤 有完整的機(jī)具 刀具數(shù)控庫 有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng) 有質(zhì)量監(jiān) 測(cè)控制系統(tǒng) 彎角是機(jī)器中的常用零件 現(xiàn)在已大批量生產(chǎn) 方法是分兩道工序完成 一個(gè)沖孔 一個(gè)落料 設(shè)計(jì)一個(gè)安全 高效 高精度 低成本的模具具有很現(xiàn)實(shí)的意義 這里我要 設(shè)計(jì)一個(gè)級(jí)進(jìn)模來完成這個(gè)零件的生產(chǎn) 1 9 級(jí)進(jìn)模的優(yōu)缺點(diǎn) 在一副級(jí)進(jìn)模內(nèi) 可以包括沖裁 彎曲 成型 拉伸等多道工序 故用一臺(tái)沖床可 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 完成從板料到成品的各種沖壓過程 從而免去了用單工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過 程 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率 有些復(fù)雜的小型零件 若不采用級(jí)進(jìn)模幾乎是不 能生產(chǎn)的 級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)和制造都比較費(fèi)事 與其他模具相比 好像是成本高 但如果用許多 單工序模代替一副級(jí)進(jìn)模 其許多單工序模的總造價(jià)比一副級(jí)進(jìn)模要高得多 因此在條 件允許的情況下采用級(jí)進(jìn)模往往是減低模具成本的較好措施 采用級(jí)進(jìn)?？梢杂靡慌_(tái)沖 床取代數(shù)臺(tái)甚至幾十臺(tái)沖床的工作 對(duì)提高生產(chǎn)效率 降低產(chǎn)品成本十分有利 另外 級(jí)進(jìn)模自動(dòng)化程度高 操作者可在沖床危險(xiǎn)區(qū)以外操作 具有操作安全的顯著特點(diǎn) 對(duì) 于工序復(fù)雜的工作應(yīng)首先考慮采用級(jí)進(jìn)模 采用級(jí)進(jìn)模也受到一些限制 首先是工件的大小 太大的工件 工位數(shù)較多 模具 自然也就比較大 這時(shí)要考慮模具與沖床工作臺(tái)面的匹配性 其二是級(jí)進(jìn)模要采用條料 對(duì)某些形狀復(fù)雜的工件產(chǎn)生的廢料較多 在選用級(jí)進(jìn)模的時(shí)候要注意材料利用率 一般 級(jí)進(jìn)模的材料利用率偏低 其三是級(jí)進(jìn)模由于連續(xù)地進(jìn)行各種沖壓 必然會(huì)引起條料載 體和工序件的變形 一般來說級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)的工件精度偏低 2 2 設(shè)計(jì)初始資料 4 2 設(shè)計(jì)初始資料 2 1 技術(shù)要求 注有技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖如下 圖 2 1 零件成型圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 圖 2 2 展開圖 2 2 工件生產(chǎn)批量 此零件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 為提高生產(chǎn)效率 在這個(gè)生產(chǎn)中是利用級(jí)進(jìn)模沖 壓加工 生產(chǎn)出彎角 2 3 原材料規(guī)格及毛坯情況 在本次設(shè)計(jì)中 沖壓零件使用的材料為 08F 鋼板 t 2mm 3 分析沖壓零件 彎角 的工藝性 6 3 分析沖壓零件 彎角 的工藝性 由產(chǎn)品零件簡(jiǎn)圖中可以得到以下信息 在彎角這個(gè)零件中 沒有不規(guī)則的曲線及棱 角 且在各曲線相接之處均有圓角過渡 沒有一處為尖角 所以從這一點(diǎn)來看 彎角這 個(gè)零件可以用沖壓工藝生產(chǎn) 而且 這些圓滑過渡還有利于模具制造及提高模具的使用 壽命 分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個(gè)方面 即經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面 3 1 沖壓件經(jīng)濟(jì)性分析 分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個(gè)方面 即經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面 由于該工件 為大批量生產(chǎn) 故可采用沖模沖壓加工生產(chǎn) 采用普通的沖壓的模具生產(chǎn)較率低 且費(fèi) 用較高 經(jīng)估算占沖壓件總成本的 30 40 甚至更高一些 因此 在選擇生產(chǎn)方法時(shí) 根據(jù)工件特點(diǎn)選擇采用級(jí)進(jìn)模沖壓生產(chǎn)以提高生產(chǎn)效率 降低生產(chǎn)成本 另外 在設(shè)計(jì) 時(shí)盡量簡(jiǎn)化加工工序 采用簡(jiǎn)單的沖模結(jié)構(gòu)也可降低模具的生產(chǎn)成本 以取得更大的經(jīng) 濟(jì)效益 3 2 沖壓件的工藝性分析 由工件圖可看出 該工件圖上除孔 3 2 外尺寸未標(biāo)注尺寸偏差 屬未注公差尺寸 可 按 IT14 級(jí)確定工件尺寸的公差 經(jīng)查公差表 各尺寸公差值確定如下表 表 3 1 工件的尺寸精度 mm 3 尺寸值 18 8 2 8 7 5 5 2 公差值 0 52 0 36 0 36 0 36 0 3 0 25 沖裁件為 08F 鋼板 是高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 具有良好的可沖壓性能 工件的形狀 較為簡(jiǎn)單 由 2 1 的零件圖可看出 內(nèi) 外型均有尖銳清角 為了提高模具的使用壽命 將外部尖銳清角改為 R1 的工藝圓角 3 3 沖模制造精度的選擇 沖模的制造精度根據(jù)沖壓件的精度及厚度確定 數(shù)據(jù)見表下表 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 表 3 2 沖模精度 板料厚度 mm 沖模制造精度 0 5 0 8 1 0 1 5 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 8 0 IT6 IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 IT7 IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 由于此工件沒有標(biāo)注公差 按國家標(biāo)準(zhǔn) 非配合尺寸的公差數(shù)值 規(guī)定 沖模的公 差等級(jí)可選比工件精度高 2 3 級(jí) 因此沖模按 IT12 精度設(shè)計(jì)制造 3 4 其他方面 沖壓件的工藝分析除了考慮其形狀 尺寸 精度 尺寸標(biāo)注及生產(chǎn)批量等主要方面 外 還應(yīng)分析沖壓件的厚度 板料性能以及沖壓基本工序中常見問題對(duì)沖壓工藝性的影 響 4 確定工藝方案及模具形式 8 4 確定工藝方案及模具形式 4 1 排樣 排樣是沖裁件在條料上的布置方法 合理的排樣可以提高材料的利用率 從而降低 生產(chǎn)成本 因此 合理的排樣是沖裁模設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容 排樣主要依據(jù)工件的外形特征 主要分為直排 斜排 直對(duì)排 混合排 多行排等 形式 考慮到壓力機(jī)的使用以及模具的設(shè)計(jì)成本 本次設(shè)計(jì)的工件采用直排可使生產(chǎn)成 本最少 4 2 工序的確定 在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件的技術(shù)要求和形狀特點(diǎn)選擇合適的沖壓工序 確 定各工位所完成的工序 這一工作成為工序排樣 根據(jù)零件圖的特點(diǎn)初步確定工序性質(zhì) 工序數(shù)目 工序順序 由于此工件采用級(jí)進(jìn)模具加工 考慮到模具的制造難易成度以及 材料的利用率 加工步驟暫定如下 1 沖圓孔 2 落料 4 3 搭邊類型的確定 在條料上沖裁時(shí) 工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊 搭邊分為三 種 有搭邊 少搭邊和無搭邊 搭邊的作用是補(bǔ)償送料誤差 以保證沖出合格工件 保 持條料剛度利利于送料避免廢料絲進(jìn)入模具間隙導(dǎo)致模具損壞 搭邊值要合理確定 從 節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好 但搭邊值小于一定數(shù)值后 對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量 不利 搭邊值的大小與下列因素有關(guān) 4 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 零件的形狀與尺寸 零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜開頭時(shí) 搭邊值應(yīng)大一些 3 材料厚度 厚度大的材料搭邊值取大一些 4 送料及擋料方式 手工送料時(shí) 有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小些 排樣圖如下 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 圖 4 1 工序圖 4 4 卸料板的選擇 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下 有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形 并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等 卸料板有固定卸料板 又稱鋼性卸料板 和彈性卸料 板兩種 固定卸料板用于厚料或硬材 特點(diǎn)是卸料力大 使用安全 但送料操作受約束 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 多用于沖制薄料 使工件的平面主提高 借助 彈簧 橡膠或氣墊等彈性裝置卸料 常兼作壓邊 壓料裝置或凸模導(dǎo)向 因此本次設(shè)計(jì) 選擇使用剛性卸料裝置 5 工藝計(jì)算 10 5 工藝計(jì)算 5 1 毛坯工藝計(jì)算 5 1 1 排樣及搭邊值的計(jì)算 在條料上沖裁時(shí) 工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊 搭邊的作用 是 補(bǔ)償送料誤差 以保證沖出合格產(chǎn)品 保持條料剛度利于送料 避免廢料絲進(jìn)入模 具間隙損壞模具 搭邊值要合理確定 從節(jié)省材料出發(fā) 搭邊值越小越好 但搭邊值小 于一定數(shù)值后 對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利 綜合考慮工件質(zhì)量及成本 根據(jù)零件 形狀尺寸 材料厚度 材料的力學(xué)性能以及送料及擋料方式 我們來選擇合理的搭邊值 表 5 1 工件的搭邊值 搭邊值 mm 卸料板形式 條料厚度 t mm 料寬 50 料寬 50 0 25 2 2 2 2 3 2 0 25 0 5 2 0 2 0 3 0 0 5 1 0 1 5 1 5 2 5 1 0 1 5 1 8 1 8 2 8 1 5 2 0 2 0 2 0 3 0 剛性卸料板 2 0 2 5 2 5 2 2 3 2 0 25 1 5 1 8 2 6 0 25 0 5 1 2 1 5 2 5 0 5 1 0 1 8 2 6 彈性卸料板 1 0 1 5 1 5 2 2 3 2 此次設(shè)計(jì)采用的是剛性卸料裝置 根據(jù)表 5 1 確定工件的側(cè)搭邊值為 2mm 5 1 2 步距的計(jì)算 步距是指沖壓過程中壓力機(jī)每沖壓一次條料向前送進(jìn)的距離 其值為排樣沿送進(jìn)方 向兩相鄰毛坯之間的最小距離值 步距可定義為 5 工藝計(jì)算 11 S L b 5 1 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 式中 S 沖裁步距 L 沿條料送進(jìn)方向 毛坯外形輪廓的最大寬度值 b 沿送進(jìn)方向的搭邊值 本設(shè)計(jì)沿條料送進(jìn)方向 毛坯外形輪廓的最大寬度值 L 18mm 沿送進(jìn)方向的搭邊值 b 2mm 所以步距 S L b 18 2 20mm 5 1 3 條料寬度的確定 條料寬度指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸 通過計(jì)算展開 長度寬度為 15 18mm 理論上條料寬度可按下式計(jì)算 5 5 2 0 2 aDB 式中 B 條料寬度的基本尺寸 D 工件在寬度方向的尺寸 a 側(cè)搭邊最小值 條料寬度偏差 查表得本設(shè)計(jì) 0 5 由于模具加工誤差 條料的裁剪誤差及送料時(shí)的誤差 實(shí)際的條料寬度應(yīng)有一定的 裕度 具體尺寸可根據(jù)不同的送料側(cè)定位方式計(jì)算 本設(shè)計(jì)條料寬度可用下式計(jì)算 05 218 5 B mm 9 5 1 4 材料利用率的計(jì)算 材料利用率定義為 A BS 100 5 3 式中 材料利用率 A 產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積 B 條料寬度 S 沖裁步距 A BS 100 18 7 8 18 8 20 19 18 100 191 6 383 6 100 50 0 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 越大 廢料多占面積越小 因此 一般將 作為衡量毛坯排樣方案友優(yōu)劣的指標(biāo) 材料利用率的計(jì)算有時(shí)也可以整個(gè)條料為基礎(chǔ)計(jì)算 即 在沖壓生產(chǎn)中 材料利用率為 50 01 5 1 5 板料的裁剪 板料尺寸為 2 1000 1300 單位 mm 每個(gè)工件實(shí)際占用尺寸為 2 20 15 單位 mm 若橫裁 每張板料可沖裁 1000 15 1300 20 86 65 5590 個(gè)工件 若豎裁 每張板料可沖裁 1300 15 1000 20 86 50 4300 個(gè)工件 因此將板料橫裁 即條料尺寸為 2mm 62mm 1300mm 原料的利用率較高 5 2 沖壓力的計(jì)算 沖壓力計(jì)算包括沖裁力 卸料力 推件力 頂出力的計(jì)算 本設(shè)計(jì)由于沖模采用剛 性卸料裝置和自然漏料方式 故總沖壓力為推件力 落料時(shí)的沖裁力和沖孔時(shí)的沖裁力 的和 沖裁力是凸模和凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離所需要的力 它與材料厚度 工件 周邊長度 材料的力學(xué)性能等參數(shù)有關(guān) 沖裁力是設(shè)計(jì)模具 選擇壓力機(jī)的重要參數(shù) 計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具 選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必 須大于所計(jì)算的沖裁力 所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁 的要求 6 5 2 1 沖裁力計(jì)算 影響沖裁力的因素很多 主要的有材料力學(xué)性能 厚度 沖裁件周邊長度 模具間 隙大小以及刃口鋒利程度等 一般平刃口模具沖裁時(shí) 其沖裁力 可按下式計(jì)算 即0p 5 4 ALt 式中 A 剪切斷面面積 2m t 材料厚度 mm L 沖裁周長 mm 材料的抗剪強(qiáng)度 MPa 也可以按下式計(jì)算 即 Lt 5 5 0P1fb 式中 系數(shù) 取決于材料的屈強(qiáng)比 一般取 0 6 0 9 1f L 沖裁內(nèi)外周邊的總長 mm t 材料厚度 mm 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 材料的抗拉強(qiáng)度 MPa b 本設(shè)計(jì)中沖裁力 P 包括落料時(shí)的沖裁力 和沖孔時(shí)的沖裁力落P沖P P 5 6 落 沖 計(jì)算沖裁力 Lt 查表得 300MPa落 1fb b 1 3 2 58 16 2 30 16 16 2 300 100落P 126 kN 1 3 4 3 5 2 300 1000 34 kN 沖 注 考慮到?jīng)_裁厚度不一致 模具刃口的磨損 凸凹模間隙的波動(dòng) 材料性能的變 化等因素 實(shí)際沖裁力還需要增加 30 如用平刃口模具沖裁時(shí) 實(shí)際沖裁力 應(yīng)為沖P 1 3P 1 3Lt 沖Pb 5 2 2 卸料力 推件力和頂件力計(jì)算 由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在 在沖裁后帶孔部分的材料會(huì)緊箍在凸模 上 而沖落的材料會(huì)緊卡在凹模洞口中 從凸模上卸下板料的力稱為卸料力 把落入凹 模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力 把落入凹模洞口中的沖壓 件或廢料逆著沖裁方向頂出來的力稱為頂件力 a 卸料力 卸料力的大小與凸模和凹模之間的間隙 工件的形狀 材料的種類及材料 上所圖的潤滑劑的質(zhì)量等因素有關(guān) b 間隙 若凸模和凹模具有合理的間隙 則卸料力 可按下列公式計(jì)算 即1P P 5 7 1K 式中 P 沖裁力 N 脫料力 N 1 推出系數(shù)力 查表 5 2 可得K 3 推件力 推件力可按下列公式計(jì)算 即 n P 5 8 2K 式中 P 沖裁力 N 推件力 N 2 n 同時(shí)卡在凹模中的工件 或廢料 數(shù)目 n h t h 為凹模腔口高度 mm t 為材 料厚度 mm 推出系數(shù) 查表 5 2 可得2K 4 頂件力 頂件力可按下列公式計(jì)算 即 P 5 9 3K 式中 沖裁力 N P 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 頂件力 N 3P 頂出系數(shù) 查表 5 2 可得K 表 5 2 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 料厚 mm 1K2K3K 0 1 0 065 0 075 0 1 0 14 0 1 0 05 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 紫銅 黃銅 0 02 0 06 0 03 0 09 若工件的形狀復(fù)雜 沖裁間隙又小時(shí) 系數(shù)應(yīng)采用最大值 用大間隙沖裁時(shí) 系數(shù) 應(yīng)采用最小值 在沖多孔 搭邊大和沖件輪廓復(fù)雜的情況下 K 應(yīng)取上限值 本設(shè)計(jì)由于沖模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式 故總沖壓力為推件力 落料時(shí)的沖 裁力和沖孔時(shí)的沖裁力的和 這里我們只計(jì)算推件力 計(jì)算推料力 推P n P 取 n 3 查表 0 55推 2K2K 3 0 055 126 34 推 26 4 kN 5 2 3 計(jì)算總沖壓力 0P P 5 10 0P推 落 沖 0落 沖 推 126 34 26 4 186 4 kN 5 3 確定壓力中心 5 3 1 壓力中心 沖模對(duì)工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓壓力中心 沖裁模對(duì)工件施加的沖裁 合力的中心稱為沖裁壓力中心 拉深模對(duì)工件施加的拉深力合力的中心稱可稱為拉深壓 力中心 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 要使沖壓模具正常的工作 必須使壓力中心與模柄的中心線相重合 從而使壓力中 心與所選沖壓設(shè)備滑塊的中心相重合 否則在沖壓時(shí)將產(chǎn)生彎矩 使沖壓設(shè)備的滑塊和 模具發(fā)生歪斜 引起凸 凹模間隙不均勻 刃口迅速變鈍 并使沖壓設(shè)備和模具的導(dǎo)向 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻磨損 沖壓形狀對(duì)稱的沖壓件 如圓形 正多邊形 矩形時(shí) 壓力中心位于其對(duì)稱中心線 的交點(diǎn) 即幾何中心上 沖壓形狀不對(duì)稱的沖壓件和多工位連續(xù)沖壓的壓力中心位于其 形狀的重心 例如沖裁弧形件時(shí) 壓力中心即為該弧形的重心 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁 多 凸模的沖孔及多工位連續(xù)沖壓確定壓力中心更為重要 確定重心的方法可參閱相應(yīng)的靜 力學(xué)書籍 5 3 2 壓力中心的計(jì)算 在沖壓彎角的過程中 設(shè)計(jì)選用了兩個(gè)凸模 這兩個(gè)凸模都屬于非復(fù)雜凸模 他們 的壓力中心都在幾何中心上 容易找到重心 即求得壓力中心 根據(jù)圖分析 工件圖形對(duì)稱 故落料時(shí) 的壓力中心在 上 沖孔時(shí) 的壓力中落P1O沖P 心在 上 折彎時(shí) P 折 壓力中心在 O3 上2O 設(shè)沖模壓力中心離 點(diǎn)的距離為 X 因沖壓形狀以 連線上 根據(jù)力矩平衡原1O12 理得 X 21 X 落P沖P 由此算得 X 5mm 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 圖 5 2 壓力中心 5 4 凸 凹模工作部分尺寸計(jì)算 5 4 1 尺寸計(jì)算原則 實(shí)踐證明 落料件尺寸和沖孔時(shí)的尺寸都是以光亮帶尺寸為準(zhǔn)的 而落料件上光亮帶 的尺寸等于凹模的刃口尺寸 因此 計(jì)算刃口尺寸時(shí) 應(yīng)該落料和沖孔兩種情況分別處 理 其原則如下 a 設(shè)計(jì)落料 因落料件尺寸等于凹?？诔叽?故應(yīng)先確定凹模尺寸 間隙取在凸模 上 考慮沖裁中模具的磨損 凹?？诔叽缭侥ピ酱?因此凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件 尺寸公差范圍內(nèi)的最小值 以保證刃口磨損到一定程度時(shí) 仍能沖出合格的零件 凸 凹模之間的間隙應(yīng)取最小合理間隙 以保證凸模磨損到一定程度時(shí) 間隙仍然在合理間 隙內(nèi) b 設(shè)計(jì)沖孔 因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸 故先確定凸模刃口尺寸 間隙取在凹 模上 考慮到?jīng)_裁模的磨損 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 以保證凸模磨損到一定程度時(shí) 仍可使用 凸 凹模 之間的間隙值應(yīng)取最小合理間隙值 c 凸 凹模的制造公差 應(yīng)考慮工件的基本要求 如果對(duì)刃口精度要求過高 勢(shì)必 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 使磨具制造困難 成本增加 生產(chǎn)周期延長 如果對(duì)刃口精度要求過低 則生產(chǎn)出的零 件可能不合格 7 5 4 2 沖裁間隙的選擇 沖裁間隙指凸 凹模刃口間縫隙的距離 沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要 參數(shù) 它直接影響沖裁件的質(zhì)量 模具壽命和力能的消耗 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要合理 的選用 沖裁間隙有雙面間隙和單面間隙之分 未注單面的即為雙面間隙 考慮到模具制造的偏差及模具使用過程中的磨損 生產(chǎn)中通常選擇某一適當(dāng)?shù)姆秶?作為合理的沖裁間隙 其最小值稱為最小合理間隙 最大值稱為最大合理間隙 沖裁間隙的選用依據(jù) 沖裁間隙的大小主要與材料性質(zhì)及厚度有關(guān) 材料越硬 厚度越大 則間隙值應(yīng)越 大 由于生產(chǎn)中對(duì)沖裁件質(zhì)量和尺寸精度的要求不同 因此 沖裁間隙值的確定應(yīng)在保 證沖裁件尺寸精度和滿足剪切面質(zhì)量要求的前提下 考慮模具壽命 模具結(jié)構(gòu) 沖裁見 尺寸和形狀 生產(chǎn)條件等因素綜合分析后確定 對(duì)下列情況應(yīng)酌情增減沖裁間隙值 1 在同樣條件下 沖孔間隙比落料間隙大些 2 沖小孔 一般為孔徑 d 小于料厚 t 時(shí) 凸模容易折斷 間隙應(yīng)取大些 但這時(shí)要 采取有效措施防止廢料回升 3 硬質(zhì)合金沖裁模由于熱膨脹系數(shù)小 其間隙值可比鋼模大 30 4 復(fù)合模的凸 凹模壁單薄時(shí) 為防止脹裂 應(yīng)放大沖孔凹模間隙 5 沖裁硅鋼片時(shí)隨著含硅量增加 間隙相應(yīng)取大些 沖裁熱軋硅鋼片應(yīng)比冷軋硅鋼 片的間隙大 對(duì)需攻絲的孔 間隙應(yīng)取小些 6 采取彈性壓料裝置時(shí) 間隙應(yīng)該取大些 7 高速?zèng)_孔時(shí) 模具容易發(fā)熱 間隙應(yīng)增大 如行程次數(shù)超過 200 次 min 時(shí) 間隙 應(yīng)增大 10 左右 8 電火花穿孔加工凹模型孔時(shí) 其間隙應(yīng)比磨削加工取小 0 5 2 t 9 加熱沖裁時(shí) 間隙應(yīng)減小 10 凹模為斜壁刃口時(shí) 應(yīng)比直壁刃口間隙小 落料時(shí)凹模尺寸為工件要求尺寸 間隙值由減小凸模尺寸獲得 沖孔時(shí) 凸模尺寸 為工件要求尺寸 間隙值由增大凹模尺寸獲得 凸 凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大 故新模具的初始間隙應(yīng)取最小合理間隙 采用彈頂裝置向上出件時(shí) 其間隙可比下落出件大 50 左右 表 5 3 金屬材料沖裁間隙值 mm 初始間隙 單邊間隙 材料 抗剪強(qiáng)度 MPa 類 類 類 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 低碳鋼 08F 10F 10 20 Q235A 210 400 0 03 0 07 t 0 07 0 10 t 0 10 0 125 t 高碳鋼 T8A T10A 65Mn 590 930 0 08 0 12 t 0 12 0 15 t 0 15 0 18 t 5 4 3 凸 凹模刃口尺寸 a 刃口尺寸確定的原則 1 凸 凹模刃口尺寸和公差的確定 直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 是沖裁模 設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié) 必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律 沖裁模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟(jì)的合理性綜合考 慮 遵循以下原則 2 設(shè)計(jì)落料模時(shí) 應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 靠減少其尺寸獲得 設(shè) 計(jì)沖孔模時(shí) 應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 靠增大其尺寸獲得 3 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律 凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大 因此 設(shè)計(jì)落料模時(shí) 凹模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的下極限尺寸 凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小 因此 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 凸模的刀口尺寸應(yīng)等于或接近工件的上極限尺寸 4 沖裁模在使用中 磨損間隙值將不斷增大 因此 設(shè)計(jì)時(shí)無論是落料模還是沖孔 模 新模具都必須選取最小合理間隙 使模具具有較長的壽命 minZ 根據(jù)工件尺寸公差的要求 確定模具刃口尺寸的公差等級(jí) 見表 5 4 b 刃口尺寸確定的方法 模具刃口尺寸計(jì)算方法分為兩種 一種是凸模和凹模分開加工 一種是凸模和凹模 配合加工 這里我們選用凸模和凹模配合加工 這種方法有利于獲得最小合理間隙 放 寬對(duì)模具加工設(shè)備的精度要求 對(duì)于沖制復(fù)雜形狀零件的沖模 單件或小批量生產(chǎn)的沖 模時(shí) 多數(shù)工廠采用配合加工法加工凸模和凹模 表 5 4 沖裁件尺寸公差 料厚 t mm模具刃 口尺寸 的公差 0 5 0 8 1 0 1 5 2 3 4 5 6 8 10 12 IT6 7 IT7 8 IT9 IT8 IT8 IT9 IT9 IT10 IT10 IT10 IT12 IT10 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 表 5 5 采用配合加工法時(shí)凹 凸模的尺寸和公差 工件性質(zhì) 工件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 0 A按凹模尺寸配制 保證 dAdx 0 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 0B dB0 dx C C 1 2 C C 1 2 dd C C 單面間隙為 minZ 2 2ax C 0 A PpxA 0 B pBp0C C 1 2 C 1 2 pp 沖孔 C C C 按凸模尺寸配制 保證單面 間隙為 2 2minZax 注 沖孔凸模刃口的三類尺寸 mm 落料凹模PApB dABdC 刃口三類尺寸 mm A B C 沖壓件的三類基本尺寸 mm 沖壓件公差 mm 沖壓件的中心線偏差 對(duì)稱偏差值 1 2 mm 凸模和凹模的p d 制造公差 mm 當(dāng)標(biāo)注形式為 或 時(shí) 4 當(dāng)標(biāo)注形式p d 為 或 時(shí) 8 4 x 磨損系數(shù) 當(dāng)沖壓件尺寸公差等級(jí)為p dd IT10 級(jí)以上時(shí) 取 x 1 IT11 12 級(jí)時(shí) 取 x 0 75 IT14 級(jí)以下時(shí) 取 x 0 5 本設(shè)計(jì)沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算 表 5 6 沖模刃口尺寸 尺寸精度查公差表均為 IT14 級(jí) 見表中工件尺寸 查設(shè)計(jì)手冊(cè)磨損系數(shù) x 0 5 0 36 maxZminZ 0 25 寸 沖裁性質(zhì) 寸 工件尺寸 寸 計(jì)算公式 寸 凹模尺寸注法 寸 凸模尺寸注法074 58 18 0657 62 3 305 1 0294 1 8 落料 R8 凹模計(jì)算 dDdx ma 注 0 25 dR 06 7 凸模尺寸按凹模刃口實(shí) 際尺寸配制 保證雙邊 間隙 0 25 0 36mm 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 沖孔 凹3 05 凹 凸模計(jì)算 pdx min 注 0 25 p 凹 凹 模尺寸按凸模刃口實(shí) 際尺寸配制 保證雙 邊間隙 0 25 0 36mm 凹08 653 中心距尺寸 18 0 44 818L 18 0 055 10 0 44 80 10 0 055 注 在計(jì)算模具中心距尺寸時(shí) 制造偏差值取工件公差的 1 8 在沖模刃口尺寸計(jì)算時(shí)需要注意 在計(jì)算工件外形落料時(shí) 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn) 凸模 尺寸按相應(yīng)的凹模實(shí)際尺寸配制 保證雙面間隙為 0 25 0 36mm 為保證 R8 與尺寸為 16 的輪廓線相切 R8 的凹模尺寸 取 16 的凹模尺寸的一半 公差也取一半 在計(jì)算沖孔模刃口尺寸時(shí) 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn) 凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制 保證 雙面間隙為 0 25 0 36mm 在計(jì)算落料模刃口尺寸時(shí) 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn) 凸模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制 保證 雙面間隙為 0 25 0 36mm 5 5 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 凹 凸模的設(shè)計(jì) 凸模和凹模的結(jié)構(gòu)形式以及尺寸大小 一般應(yīng)滿足下列條件 1 能防止或限制縱向和橫向的移位 縱向移位一竄動(dòng) 不利于沖裁 成型 可能導(dǎo) 致凸?；虬寄Ｃ撀?不能承受卸料 或開模 力 橫向移位 不能導(dǎo)致凸模或凹模正確 的相對(duì)位置 2 能防止凸模和凹模的轉(zhuǎn)動(dòng) 特別是非圓形的凸模和凹模 否則 凸模和凹模的相 對(duì)位置會(huì)放生變化 導(dǎo)致模具甚至沖壓設(shè)備發(fā)生損壞事故 3 凸模和凹模具有足夠的強(qiáng)度和硬度 以免損壞而無法實(shí)現(xiàn)沖壓加工 4 便于制造和降低模具成本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 5 5 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 a 凹模洞孔形式 凹模洞孔形式有三種 圓柱形孔口 錐形孔口 具有過渡圓柱形孔 口 這里我們選用圓柱形孔口 這種結(jié)構(gòu)工作刃口的強(qiáng)度較高 刃磨后工作的部分的尺 寸不變 主要用于沖制料較厚 形狀較復(fù)雜的制件 柱部高度 h 及錐部 的推薦取值范 圍 圖 5 3 凹模洞孔形式 t 0 5 mm h 3 5mm t 0 5 5mm h 5 10mm t 5 10mm h 10 15mm 孔口下方的錐部是為了漏料的方便 其斜角 a 可取 3 5 b 凹模結(jié)構(gòu) 凹模常用的基本結(jié)構(gòu)外形有矩形 圓形板類結(jié)構(gòu)及柱形結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)按 JB T 7643 1 1994 JB T 7643 4 1994 JB T 8057 4 1995 選用 其中以板類凹模應(yīng)用 最普遍 凹模的固定方法是用螺釘 銷釘直接固定在底座上 c 凹模外形尺寸的確定 以矩形凹模為例 凹模外形尺寸 凹模厚度 H H kb H 15mm 5 11 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 式中 k 系數(shù) 查表 5 7 b 垂直于送料方向度量的凹模洞孔間最大距離 表 5 7 凹模厚度系數(shù) k 8 材料厚度 t mmb mm 1 1 3 3 6 50 0 30 0 40 0 35 0 50 0 45 060 50 100 0 20 0 30 0 22 0 35 0 30 0 45 100 200 0 15 0 20 0 18 0 22 0 22 0 30 200 0 10 0 15 0 12 0 18 0 15 0 22 凹模長度 L b 2c 5 12 式中 b 平行于送料方向度量的凹模洞孔間最大距離 c 凹?？妆谥吝吘壍木嚯x 查表 5 8 凹模寬度 B 步距 工件寬 2c 根據(jù)計(jì)算的凹模尺寸 查國際 JB T 7643 1 1944 選取凹模標(biāo)準(zhǔn)尺寸 本設(shè)計(jì)凹模外形尺寸的計(jì)算 凹模厚度 H 的確定 按經(jīng)驗(yàn)公式 H kb H 15mm 查表 5 8 確定凹模厚度 H 25mm 凹模長度的確定 查表 4 8 t 2mm 沖件 b 18mm c 15mm L 240mm 凹模寬度 B 的確定 凹模寬度 B 步距 工件寬 2c 取 B 150 依據(jù)設(shè)計(jì)尺寸 按沖模標(biāo)準(zhǔn)確定凹模外形尺寸為 240 125 25 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 表 5 8 凹模厚度 H 和壁厚 c 材料厚度 t 0 8 0 8 105 1 5 3 3 5 5 8 8 12 沖件尺寸 a c H C H c H c H c H c H 50 50 75 26 20 30 22 34 25 40 28 47 30 55 35 75 100 100 15 0 32 22 36 25 40 28 48 32 55 35 65 40 150 17 5 175 20 0 38 25 42 28 46 32 52 36 60 40 75 45 200 44 28 48 30 52 35 60 40 68 45 85 50 5 5 2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 a 凸模結(jié)構(gòu) 常見凸模有以下集中形式 1 臺(tái)肩式凸模 這種凸模結(jié)構(gòu)主要用于橫斷面簡(jiǎn)單的 如圓形 方形等 裝配修磨 方便 具有較好的固定性和工作穩(wěn)定性 故在模具結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用 2 直通式凸模 即凸模沿軸線方向橫斷面尺寸相同 這種凸模結(jié)構(gòu)對(duì)于沖制非圓形 制件時(shí)非常實(shí)用 主要是可用數(shù)控線切割機(jī)床加工或成形磨削 本設(shè)計(jì)采用直通式凸模 b 凸模的固定方式 主要是臺(tái)肩固定式 鉚接式固定兩大類 此外還有螺釘?shù)跹b 橫 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 銷固定等形式 本設(shè)計(jì)采用鉚接式固定 c 凸模長度 Y 5 13 凸L1h23 凸模固定板長度 mm 1h 卸料板長度 mm 2 導(dǎo)料板長度 mm 3 Y 附加長度 包括凸模的的入模深度 不同工件性質(zhì)其值不同 考慮模具壽命的 總?cè)心チ?固定板和卸料間的安全距離等 mm L 凸?？傮w長度 mm 240mm凸L 5 6 初選沖壓設(shè)備 選用沖壓的公稱壓力 應(yīng)大于計(jì)算出的總壓力 186 4kN 最大閉合高度大于沖模0p 閉合高度 5mm 工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能夠滿足模具的安裝尺寸要求 按上述要求 結(jié)合工 廠實(shí)際 初選 JB23 25 開式雙柱可傾壓力機(jī) 其壓力為 250kN 6 模具強(qiáng)度校核 24 6 模具強(qiáng)度校核 6 1 模具失效形式 模具的失效是指模具失去了正常的工作能力 其生產(chǎn)出的產(chǎn)品已經(jīng)成為廢品 模具的 基本失效形式是斷裂及開裂 磨損 疲勞和冷熱疲勞 變形腐蝕 模具在工作過程中可 能同時(shí)出現(xiàn)多種損壞形式 各種損傷之間又互相滲透 互相促進(jìn) 各自發(fā)展 而當(dāng)某種 損壞的發(fā)展導(dǎo)致模具失去正常工作能力時(shí) 則模具失效 模具加工制造工藝 特別是鍛造工藝 對(duì)模具的失效影響就更大 合理的鍛造工藝使 大塊炭化物質(zhì)粉碎 使之細(xì)小均勻分布 但若鍛造工藝不合理 則達(dá)不到打碎晶粒 改 善方向性 提高鋼的致密等目的 甚至引發(fā)鍛造缺陷 6 2 對(duì)沖裁部分的模具零件進(jìn)行校核計(jì)算 在一般情況下 凸模強(qiáng)度是足夠的 無需校核 但對(duì)于特別細(xì)長的凸?；虬辶虾穸容^ 大的情況 應(yīng)對(duì)凸模進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核 檢查其危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長度是 否滿足強(qiáng)度要求 本設(shè)計(jì)沒有彎曲模 所以只需要進(jìn)行壓應(yīng)力校核 9 壓應(yīng)力校核 圓形凸模按式 6 1 進(jìn)行校核 非圓形凸模按式 6 2 進(jìn)行校核 6 1 4min壓 td 6 2 壓Pf 式中 凸模最小直徑 mind 凸模最小截面面積 f 2 t 料厚 材料的抗剪強(qiáng)度 MPa P 沖裁力 N 凸模材料的許用壓力 MPa 壓 對(duì)于 T10A 工具鋼 取 1 0 1 6 MPa 壓 310 本設(shè)計(jì)中 對(duì)于 3 5mm 凸模 2 625mm 合格 4min壓 td 對(duì)于最小截面積 1366 577 落料凸模 2 156 25 合格 min壓Pf 7 壓力機(jī)的選用 25 7 壓力機(jī)的選用 沖壓設(shè)備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行 并與產(chǎn)品質(zhì)量 模具 壽命 生產(chǎn)效率 產(chǎn)品成本等密切相關(guān) 目前應(yīng)用比較多的有曲柄壓力機(jī) 摩擦壓力機(jī) 和液壓機(jī) 曲柄壓力機(jī)包括開式曲柄壓力機(jī)和閉式曲柄壓力機(jī)兩種 沖壓設(shè)備的選用原則 沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì) 產(chǎn)品批量大小 沖壓件的幾何形狀 尺 寸及精度要求等因素來確定的 沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多 選用沖壓設(shè)備時(shí) 主要考慮下面因素 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)完成工序的需求 沖壓設(shè)備的裝模高度 工作臺(tái)面尺寸 行程臺(tái)面尺寸 行程是否適合應(yīng)完成工序所 用的模具 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等 10 7 1 壓力機(jī)的校核 本設(shè)計(jì)中選用了開式雙柱可傾壓力機(jī) 型號(hào)是 J23 25 滿足以下要求 1 壓力機(jī)公稱壓力必須大于沖壓工藝力 即 7 1 機(jī) 壓P 可知 落 沖 推 126 34 26 4 186 4 kN 取 250 kN 所以 機(jī) 壓P機(jī) 壓P 2 壓力機(jī)閉合高度必須符合模具閉合高度要求 設(shè)工作模具的閉合高度為 h 壓力機(jī)最大閉合高度為 最小閉合高度為 maxHminH 則要滿足下式 5 h 10 7 2 maxHin 模具閉合高度 2 35 40 25 56 8 2 162mm 沖床最閉 上 下 凹 凸 墊 大閉合高度為 270mm 沖床最大裝模高度為 220mm 最小裝模高度 165mm 安裝模具時(shí) 需要在工作臺(tái)面上配備墊塊 墊塊實(shí)際尺寸可配制 墊塊高度為 38mm 滿足上式即可 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 3 模具最大安裝尺寸為 294 130 沖床工作臺(tái)臺(tái)面尺寸為 560 370 能滿足模具的 正確安裝 4 滑塊行程 在模具沖壓以后 工件被沖壓成型 最后要將工件取出 因?yàn)殚_模后上下模之間的距 離大于工件高度的 2 2 5 倍 壓力機(jī)的滑塊最大行程為 80mm 而工件最大高度 H 2mmmaxS 2 2 5 5mm 80mm 故滿足 5 其他主要參數(shù) 行程次數(shù) 次 1001in 滑塊行程 mm 50 工作臺(tái)孔 尺寸 前后 mm 370 直徑 mm 560 立柱間距離 mm 200 模柄孔尺寸 直徑 深度 mm 604 工作臺(tái)板厚度 mm 50 傾斜角 30 8 模具零部件設(shè)計(jì) 27 8 模具零部件設(shè)計(jì) 8 1 模具標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 8 1 1 模架的選用 模架包括上模座 下模座 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 沖壓模具的全部零件都安裝在模架上 為了 縮短模具制造周期 降低成本 我國已制定出模架標(biāo)準(zhǔn) 并有商品模架出售 根據(jù)模架 導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套見的配合性質(zhì)分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩大類 每類模架 中 由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量不同 又各具有多種模架類型 分為后側(cè)導(dǎo)柱式 中間導(dǎo) 柱式 對(duì)角導(dǎo)柱式和四角導(dǎo)柱式 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 出位方式 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 一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模大 30 40mm 模板厚度一般等于凹模厚度的 1 1 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 例如模架與壓力機(jī)工作臺(tái)孔的關(guān)系 模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)孔的 孔徑每邊約大 40 50mm 沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度 小于壓力 機(jī)的最大裝模高度等 通常中 小型沖磨長采用后側(cè)式 對(duì)角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架 四角導(dǎo)柱式模架 主要用于精度要求高的沖壓件和大型沖壓件 本設(shè)計(jì)根據(jù)選用 J23 25 開式雙柱可傾壓力機(jī) 其最大閉合高度 270mm 選中間導(dǎo)柱 模架 GB T 2851 5 1990 凹模周界 L 160mm B 125mm 閉合高度 H 160 190mm 級(jí)精度的中間導(dǎo)柱模架 標(biāo)記為 模架 160 125 190 225 GB T 2851 5 1990 8 1 2 導(dǎo)向裝置的確定 導(dǎo)向裝置可以提高模具精度 壽命以及工件的質(zhì)量 而且還能夠節(jié)省調(diào)試模具的時(shí) 間 大批量生產(chǎn)的沖壓模具中廣泛采用了導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置分為滑動(dòng)式導(dǎo)向裝置 滾 動(dòng)式導(dǎo)向裝置和導(dǎo)塊式導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置的注意事項(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)保證導(dǎo)柱上 端距上模座上平面留有 10 15mm 的間隙 導(dǎo)柱 導(dǎo)套與上 下模板裝配后 應(yīng)保證導(dǎo)柱與小模座的下平面 導(dǎo)套上端與上模 座的上平面均留 2 3mm 的間隙 8 模具零部件設(shè)計(jì) 27 對(duì)于形狀對(duì)稱的工件 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 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 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 本設(shè)計(jì)我們選用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu) 由于模架已經(jīng)確定 所以導(dǎo)柱的直徑就已經(jīng) 確定 再根據(jù)模具需要的閉合高度 H 應(yīng)大于零件加工最大高度的 2 2 5 倍 即可以確定 導(dǎo)柱長度 其直徑 d 32mm 長度為 215mm 標(biāo)記為 導(dǎo)柱 GB T 2861 1 C32 215 圖 8 1 導(dǎo)柱 1 導(dǎo)柱確定后 導(dǎo)套的直徑也就確定了 導(dǎo)套外徑為 D 45mm 導(dǎo)套長度為 100mm 45 110 45 r6 33 R2 32 H7 46 A 0 2 0 4 0 008 A 0 006 圖 8 2 導(dǎo)套 8 1 3 模柄的選擇 在壓力機(jī)確定以后 就可以得到其中一個(gè)重要參數(shù) 模柄孔只為 50mm 這樣就確定 了模柄尺寸 由于沖壓過程的需要 其基本參數(shù)為 模柄凸圓直徑為 50mm 模柄高度為 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 100mm 標(biāo)記為 JB T 7641 1 1994 A40 100 圖 8 3 模柄 8 1 4 沖壓加工時(shí)定位部分的設(shè)計(jì) 定位裝置 為限定被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安裝在沖模上完成下一步的沖壓工序 必 須采用各種形式的定位裝置 定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度 以保證工作精度 質(zhì) 量的穩(wěn)定 定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方 定位裝置 應(yīng)避開油污 碎屑的干擾并且不與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)干涉 本設(shè)計(jì)中在條料進(jìn)入導(dǎo)料時(shí) 在進(jìn)行第一次沖壓前 設(shè)有初始擋料削 用于定位 保 證條料有正確的送料距 另外在凸模上安裝導(dǎo)正銷 在落料工位進(jìn)行導(dǎo)正 其以尖圓頭 一端先進(jìn)入零件在第一工位沖孔時(shí)預(yù)先沖出的定位孔中 以輔正送料中的誤差 起到精 確定位的作用 然后再進(jìn)行落料沖壓 提高產(chǎn)品精度 8 1 5 卸料形式的確定 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下 有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形 并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等 卸料板有固定卸料板 又稱鋼性卸料板 和彈性卸料 板兩種 固定卸料板用于厚料或硬材 特點(diǎn)是卸料力大 使用安全 但送料操作受約束 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 多用于沖制薄料 使工件的平面提高 借助彈 簧 橡膠或氣墊等彈性裝置卸料 常兼作壓邊 壓料裝置或凸模導(dǎo)向 因此本次設(shè)計(jì)選 擇使用剛性卸料裝置 8 1 6 導(dǎo)料裝置的確定 采用自動(dòng)送料裝置 為防止增大摩擦力 使條料不能送進(jìn) 所以不采用側(cè)壓裝置 8 2 模具材料的選用 12 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 30 凸模 T10A 熱處理 56 60HRC 凹模 Cr12MoV 熱處理 60 64HRC 卸料板 45 淬火硬度 35 39HRC 模柄 Q235 淬火硬度 43 48HRC 導(dǎo)柱 20 滲碳淬硬 58 62HRC 導(dǎo)套 20 滲碳淬硬 58 62HRC 墊板 45 熱處理 43 48HRC 擋料銷 45 淬火硬度 52 54HRC 定位銷 45 淬火硬度 52 54HRC 螺釘 45 頭部淬火硬度 43 48HRC 上模板 HT200 下模板 HT200 凸模固定板 45 淬火硬度 39 35HRC 承料板 T8 熱處理 46 52HRC 導(dǎo)料板 T8 熱處理 46 52HRC 9 模具的裝配 31 9 模具的裝配 9 1 模具的裝配過程 模具裝配沒有嚴(yán)格的工藝規(guī)程 裝配工藝工程由模具鉗工掌握 但模具裝配都有一 定的裝配順序 例如 級(jí)進(jìn)模先裝配下模 再以下模為準(zhǔn)裝配上模 復(fù)合模是先裝凸 凹模 然后裝凹模和凸模 最后總裝 導(dǎo)料模則以卸料板為基準(zhǔn)件進(jìn)行裝配 無導(dǎo)料柱 導(dǎo)套的模具 可以先裝配下模 也可以先裝配上模等 冷沖模裝配的主要技術(shù)要求是保 證凸凹模的均勻配合間隙 為了理解方便 用下圖所示的裝配系統(tǒng)圖表示該模具的裝配工藝過程 圖中 以寫 有名稱和件號(hào)的矩形框表示一個(gè)零件 左端第一個(gè)零件是裝配基準(zhǔn)件 從基準(zhǔn)件出發(fā) 向右畫一橫線表示裝配的順序 橫線上方畫的是直接進(jìn)入裝配的零件 橫線下方畫的是 組件或部件 橫線的右端表示裝配完成的模具 以下