空調墊片沖孔落料級進模具1

1、1 沖壓件的工藝性分析所要求沖壓制件為空調墊片。要求大批量生產(chǎn)，材料厚度為2mm 。此工件只 有落料和沖孔兩道工序，材料為純鋁，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結 構簡單對稱，有一個260+0.24的孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚9mm （260+0.24的孔與邊緣之間的壁厚），工件的尺寸精度較低，由公差表查出工 件精度為IT12IT13級，普通沖裁可以滿足要求。零件大端轉角處的轉角半徑均給 定為R=3mm，滿足沖裁件結構要求，也不影響零件的使用性能。零件小端為R=10的半圓，與直線為相切交接。 零件圖2 沖壓工藝方案的確定工件的完成需要沖壓落料兩道基本工序，可以有以下三種工藝方

2、案。 方案一： 先落料后沖孔，采用單工序模具生產(chǎn)。 方案二： 落料-沖孔復合沖壓，采用復合模具生產(chǎn)。 方案三： 沖孔-落料級進沖壓，采用級進模具生產(chǎn)。方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難 以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一套模具，工件精度及生產(chǎn)效率都較高， 但模具制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影 響沖壓速度，操作也不方便。方案三也只需要一套模具，生產(chǎn)效率高，操作也方 便，工件精度也可以滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓 生產(chǎn)采用方案三為最佳。 （參考文獻2）3 主要設計計算3.1， 排樣方式的確定及其計算 （圖

3、1） (圖2根據(jù)工件形狀和尺寸，可有以下兩種排樣方式。 方式一：直排（見圖1） 方式二：直對排（見圖2）排樣的各種參數(shù)計算見下表： （參考文獻3） 通過對兩種排樣方法各種參數(shù)的對比，可見直對排的材料利用率比直排高， 應采用直對排。沖壓設計成隔位沖壓，可顯著減少廢料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉1800，再沖壓第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖出第二部分工件。3.2， 沖壓力的計算模具采用的是級進模，擬選彈性卸料、下出件。沖壓力的各種計算見下表： （參考文獻3） 則沖壓工藝的總沖裁力FF=P1+PT +PX +P2=36871.36N3.3， 壓力中心的確定及相關計算按比例畫出凹模

4、型口的形狀，如下圖3設定坐標系X0Y，將坐標原點建立在對稱中心線上，將零件周邊分成L 1、 、L2、L7基本線段，求各線段的重心位置。然后再計算出壓力中心C（X0，Y0）點的坐標。 （參考文獻3）X 0=717711. LLxLxL + + + + =17.82 Y0=717 （圖3）壓力中心的確定及相關計算：（參考文獻3） 有以上計算的結果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標原點O。選用J2325開 式雙柱可傾壓力機，C 點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。3.4， 工作零件刃口尺寸的計算由于工作零件的形狀相對比較簡單，

5、 適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、 凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度， 使裝配工作簡化。所以，工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算。由于材料為純鋁，厚度為2mm ，查表3得： （參考文獻3）Z min =0.100mmZ max =0.140mm由于零件精度為IT12IT13級，則取磨損系數(shù)X=0.75。零件的形狀簡單，設 凸凹模分別按IT6IT7級加工制造。?。?16.0(4.0minmax = - =ZZT d024.0(6.0minmax = - =ZZA d 校核：minmax04.0016.0024.0ZZTA - = = + = +

6、d d 滿足要求。 落料凸凹模尺寸計算：AxDDA d+ D - =0max(0min(TZDDAT d - - = （D為工件制造公差） 沖孔凸凹模尺寸計算0min(TxddT d - D + =AZddTA d + + =0min(（D為工件制造公差）24.0026 + 的孔0016.018.26 - =Td 024.0028.26 + =Ad3.5， 卸料橡膠的設計彈壓卸料既起卸料作用有起壓料作用，沖裁零件質量較好，平直度較高。由于純鋁的材料很軟，所以采用彈性卸料裝置。選用橡膠為彈性元件。選取4塊橡 膠的厚度一致，保證模具不會受力而傾斜，防止受力不均勻，保證模具正常工作， 提高模具壽命。

7、所選橡膠的尺寸及計算見下表： （參考文獻3） 4， 模具的總體設計4.1， 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型選用級進模。4.2， 定位方式的選擇因為模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側壓裝置?？刂?條料的送進步距采用始用擋料銷和活動擋料銷粗定距，導正銷精定距。4.3， 卸料、出件方式的選擇工件的厚度為2mm ，相對較薄，卸料力也比較小，則可采用彈性卸料。又因 為是級進模大批量生產(chǎn)，采用下出件便于操作與提高生產(chǎn)效率。4.4， 導向方式的選擇為了提高模具壽命和工件的質量，也為了方便安裝調整，該級進模采用中間導 柱的導向方式。（參考文獻3）5， 主要工作零

8、件設計5.1， 工作零件的結構設計5.1.1， 落料凸模結合工件外形并考慮到加工及經(jīng)濟效益，將落料凸模設計成整體直通式，采 用線切割加工，2個M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其總 長計算如下：L=h1+h2+t+h=（20+14+2+24）mm=60mmL 凸模長度（mm ）1h凸模固定板的厚度（mm ）2h卸料板厚度（mm ）t 條料厚度（mm ）h 增加長度。包括凸模的修磨量4mm、凸模進入凹模的深度2mm、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般去 1020mm，這里取 18mm。由于工件材料易于沖壓成型，所需壓力比較小，凸模的材料可選用T10A，淬 硬HRC566

9、0。具體結構見下圖4： （圖4）5.1.2， 沖孔凸模由于沖孔只有一個260 +0.24 ，則可將凸模采用臺階式，一方面加工方便，另一方面也便于裝配和更換，采用T10A 鋼淬硬HRC5660。沖孔凸模的結構和尺寸見下圖5： （圖5）b凹模刃口垂直送料方向的最大尺寸，取b=120mm5.1.3， 凹模凹模采用整體式凹模，采用線切割機床加工。凹模厚度H=kb=0.2x120=24mm （15mm）所以取整數(shù)值，凹模厚度H=30mm 凹模壁厚C=（1.52）H （3040mm） 則取凹模壁厚 C=45mm 凹模寬度B=b+2C=（120+2x45）=210mm 凹模長度 L 取190mm （送料方向

10、） 凹模輪廓尺寸為mmmmmm 30210190 ，采用T10A 鋼，淬硬HRC5862。 凹模型孔采用階梯形直壁式，結構見下圖 6： 圖6 圖75.2， 定位零件的設計落料凸模下部設置一個導正銷，用260 +0.24 孔作導正孔，260 +0.24 導正孔的導正銷的結構如圖 7 所示。導正應在卸料板壓緊之前完成導正，考慮料厚和裝配后 卸料板下平面超出凸模端面2mm，所以導正銷直線部分的長度為2.2mm。導正銷采 用 H7/h6 配合壓入落料凸模下端導正銷孔，再用 M10 的螺釘固定。導正銷材料選 用T10A 鋼，淬硬HRC5054。起粗定距作用的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用標準件，規(guī)格為816

11、。 擋料銷與導正銷之間的距離計算：1.021.0221 + - = + =DDsDDssTT=28.8mm S送料步距D T 落料凸模直徑D擋料銷頭部直徑，取D=8mm S 1擋料銷與落料凸模的中心距始用擋料銷選用標準件5.3， 導料板的設計導料板的內(nèi)側與條料接觸， 外側與凹模齊平， 導料伴與條料之間的距離取1mm， 確定導料板的寬度為18.4mm（已知導板間的距離為173.2mm）。導料板的厚度按表 5選擇為8mm。導料板采用45鋼制作，熱處理硬度為4045HRC，用螺釘和銷釘固 定在凹模上。當條料過長時，可選擇在導料板進料端安裝承料板。導料板的結構 見附圖。5.4， 卸料部件的設計5.4.

12、1， 卸料板的設計卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，總厚度為14mm，凸臺厚度確定如 下：mmtHh 4.73.01.0( = - =H導料板高度T條料的厚度h卸料板凸臺的高度在模具工作時要保證卸料板的凸臺與導料板不相互影響，取卸料板凸臺與導 料板之間的間隙為1mm，則確定卸料板凸臺寬度為171.2mm。卸料板與凸模之間采 用 H7/h6 配合制造，按表 6 查取卸料板與凸模之間的單邊間隙 Z 為 0.15mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045HRC，卸料板的結構見附圖。5.4.2， 卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設置 4 個卸料螺釘，公稱直徑為 12mm，螺紋部分為 M1010mm。材

13、料選用 45 鋼，頭部淬火 HRC4045。卸料釘尾部留有足夠的行程空間。卸料螺釘 擰緊后，使卸料板超出凸模端面2mm，有誤差時通過調節(jié)螺釘與卸料板之間安裝墊 片來調整。5.5， 模架及其他零部件的設計模具采用的是中間導柱模架，導柱在模具中間位置，沖壓時可以防止由于偏 心力矩而引起的模具歪斜。由凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格為GB2851.6-81 導柱d/mmL/mm分別為35190mm，32190mm；導套d/mmL/mmD/mm分別為3511550mm，3211545mm上模座厚度 H 上模取 45mm，上模墊板厚度 H 墊取 20mm，固定板厚度 H 固取24mm （固定板厚度為0.

14、8倍的凹模厚度）， 下模座厚度H 下模取50mm，該模具的閉合高度： H 閉=H 上模+H 墊+L+H+H 下模-h 2=45mm+20mm+60mm+30mm+50mm-2mm=203mm式中：L凸模長度，L=60mmH凹模厚度，H=30mmH 2凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm。模座均采用 Q235 材料制造，導套及導套用材料 T8 制造，熱處理淬火硬度 HRC5862。 墊板采用45鋼做材料， 凸模固定板采用45鋼做材料， 淬火硬度HRC4550。由以上計算可見該模具的閉合高度小于所選壓力機J23-25開式雙柱可傾壓力 機的最大裝模高度（220mm），可以使用。（參考文獻3，4，7

15、，8，9，10）6， 模具總裝圖通過以上的設計，可以得到如附圖所示的模具的總裝圖。模具上模部分主要 由上模板、墊板、凸模（2 個）、凸模固定板以及卸料板等組成。卸料方式采用彈 性卸料，以橡膠為彈性元件。所有部件有選用的標準螺栓或螺釘、銷釘連接固定。 下模部分主要有下模座、凹模板、導料板（條料過長時可裝配承料板）等組成。 采用下出件，沖孔廢料和落料的成品均由漏料孔漏出。模具的主要工作過程如下（參照總裝配圖） ：條料送進時采用始用擋料銷做 22 第一個工位定位，活動擋料銷 18 作為粗定 距，在落料凸模上裝有一個導正銷，利用條料上沖出的26 的孔作導正銷孔進行 導正，以此作為條料送進中的精確定距。

16、操作完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向 前移動，用落料孔套在活動擋料銷18上，并向前推進，靠緊，沖壓時凸模上的導 正銷再做精確定距。落料完成后，由卸料板卸掉卡在凸模上的條料，沖孔廢料和 落料成品有漏料孔漏出，再繼續(xù)送進條料進行下次沖裁?；顒訐趿箱N位置的設定 比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中的粗定位完成以后，當用導正銷作 精確定距時，由導正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm 而完成精確定距。 采用這種方法定距，精確程度可達到0.02mm。（參考文獻3，5，6）7， 沖壓設備的選定通過前面對壓力機裝模高度、壓力中心、沖裁力等的校核，選擇的開式雙柱 可傾壓力機J23-25能滿足使用

17、要求。壓力機的主要參數(shù)如下：公稱壓力：250kN滑塊行程：65mm滑塊行程次數(shù)：55 次min-1最大閉合高度：270mm封閉高度調節(jié)量：55mm最大裝模高度：220mm連桿長度：55mm工作臺尺寸（前后）：370mm（左右）：560mm墊板尺寸（厚度孔徑）：50mm200mm模柄孔尺寸：40mm60mm床身最大可傾角度：30 0 （參考文獻2，7）8， 模具零件加工工藝本沖裁級進模的個主要工作零件及相關主要部件，均采用線切割加工，詳細 過程，見工藝規(guī)程卡。 （參考文獻3，4）9， 模具的裝配在裝配只前，必須仔細研究圖樣，根據(jù)該模具結構特點和技術要求，確定合 理的裝配次序和裝配方法。此外，還應

18、該檢查模具零件的加工質量，如凸，凹模 刃口尺寸等，然后按照規(guī)定的技術要求進行裝配。裝配的次序和方法如下：9.1， 模柄的裝配因為這副模具的模柄是從上模座的下面向上壓入的，所以，在安裝凸模固定 板和墊板之前，應先把模柄裝好。模柄與上模座的配合要求是H7/m6。裝配時，應先在壓力機上把模柄壓入，再 加工定位銷釘孔或螺釘孔。然后，把模柄端面突出部分銼平或磨平，安裝好模柄 后用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。9.2， 凸模的裝配凸模與固定板的配合要求為H7/m6，裝配時，先在壓力機上將凸模壓入固定板 內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部對齊磨平，為了保持 凸磨刃口的鋒利，應分別把沖

19、孔凸模和落料凸模的端面磨平。9.3， 彈壓卸料板的裝配彈壓卸料板起壓料和卸料作用。裝配時，應保證彈壓卸料板與凸模之間有適 當?shù)拈g隙，其裝配方法是，將彈壓卸料板套和已裝入固定板的凸模內(nèi)，在固定板 與卸料板之間墊上平行墊塊，并用平行夾板將他們夾緊，然后按照卸料板上的螺 孔在固定板上投窩，拆開后鉆固定板上的螺釘孔。9.4， 凸凹模的預配9.4.1， 裝配前仔細檢查各凸模形狀尺寸及凹模形孔，是否符合圖紙要求的尺寸 精度、形狀。9.4.2， 將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不符合 適應者應重新修磨或更換。9.5， 凸模的裝配以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊

20、牢固。9.6， 裝配下模9.6.1， 在下模座上劃中心線，按中心線預裝凹模、導料板。9.6.2， 在下模座、導料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺紋孔位置，分別 鉆孔。攻絲。9.6.3， 將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用選定的螺 釘緊固，并打入螺栓。9.7， 裝配上模9.7.1， 在已經(jīng)裝好的下模上放等高鑄鐵，再在凹模中放入0.12mm 的紙片，然后 將凸模與固定板組合裝入凹模。9.7.2， 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應的螺紋孔、銷釘孔的位置并鉆鉸螺 紋孔、銷釘孔。9.7.3， 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊。9.7.4， 將卸料板套裝在已經(jīng)裝

21、入凸模固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘， 并調節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端面約2mm。9.7.5， 復查凸、凹模間隙并調整合適后，緊固螺釘。9.7.6， 安裝導正銷、當條料過長時，在此工序安裝承料板。9.7.7， 進行檢查，一般采用切紙法，當檢查合適后，打入銷釘緊固。9.8， 試沖與調試裝機試沖并根據(jù)試沖的結果作相應的調整。9.9， 沖裁模試沖時常見的問題和調整方法 （參考文獻3，10）10，設計總結這次設計是對三年來學習的一次總結。在指導老師和同學的幫助下，完成了這次設計。這次設計的主要內(nèi)容是一套級進模具，其中的主要內(nèi)容是模具刃口尺 寸的確定以及制件條料送進時的定位。當模具的各種尺寸形狀都確定以后，要依 據(jù)現(xiàn)實情況如經(jīng)濟效益、廠房生產(chǎn)能力等，對模具個部分進行材料選用。在滿足 生產(chǎn)出合格制件的情況下，選擇經(jīng)濟實惠的材料。在這次設計過程中，自己更加 具體的了解了模具的含義，以及模具設計的步驟與規(guī)范，認識到自己的很多不足 之處。通過這次設計使自己的理論和實際的工作相結合，并從中得到很多寶貴的 經(jīng)驗，為自己以后的工作和學習做了更好的準備。在此感謝我的指導老師，感謝 我