畢業(yè)設(shè)計（論文）倒裝式復合模沖壓模具設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）-倒裝式復合模沖壓模具設(shè)計 摘 要沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中工人生產(chǎn)的勞動強度大勞動量大嚴重影響生產(chǎn)效率的提高隨著當今科技的發(fā)展 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率減輕工人負擔具有重要的技術(shù)進步意義和經(jīng)濟價值本文采用模具來生產(chǎn)工藝該模具設(shè)計的難點主要是如何解決好零件中的孔沖裁確定模具結(jié)構(gòu)如何進行模具的制造及沖裁方案選定等本文結(jié)合的特點具體解決了壓力機的選擇與校核凸模和凹模刃口尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計定位方案設(shè)計卸料方式的設(shè)計主要模具零件的加工工藝標準

2、零件的選用模具的裝配等一系列的設(shè)計工作這些設(shè)計可為類似的零件模具設(shè)計提供現(xiàn)實的指導意義此次模具設(shè)計的突出特點是嘗試使用復雜的復合模具解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多工藝路線長生產(chǎn)成本高效率低等缺點并為以后此類零件沖壓工藝的編制及模具設(shè)計提供了可靠的依據(jù) 本文介紹的模具實例結(jié)構(gòu)簡單實用使用方便可靠對類似工件的大批量生產(chǎn)具有一定的參考作用關(guān)鍵詞沖模復合模沖裁力沖裁間隙AbstractThe stamping dies are widely used in the actual industrial production Traditional industrial production the labo

3、r intensity of workers in the production of large amount of labor seriously affecting the efficiency of production With the development of science and technology the use of molds in the industrial production has drawn increasing attention be applied to industrial production Automatic feeding of the

4、stamping dies into the actual production of stamping dies can greatly improve labor productivity reduce workers burden and has important significance of the technological progress and economic valueDesigned flip composite mold mold design process to produce the transition board The difficulty of the

5、 mold design is how to resolve the punching of holes in the good parts to determine the mold structure how to conduct the manufacture of molds and blanking program selected In this paper the characteristics of the transition board specifically address the selection and checking of the press the punc

6、h and the die edge size calculations and structural design positioning design discharge mode design the main process of the mold parts standard parts selection mold assembly of a series of design work these designs provide practical guidance for similar parts mold design The salient features of the

7、mold design is to try to use complex composite mold to solve the mold of copy number of the conventional stamping process the length of routes high production costs and low efficiency and after preparation of such parts stamping process and die design a reliable basisThis article describes the mold

8、instance structure is simple practical reliable and easy to use with some reference to mass production of similar workpiecesKey words Composite Modulus Blanking force Blanking clearance目錄摘 要IAbstractII第一章 緒論I11 概述112 沖壓技術(shù)的進步113 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀114 模具CADCAECAM技術(shù)115 課題的主要特點及意義1第2章 過渡板的工藝分析121 工藝分析122 沖壓加工方案的制

9、定123 排樣圖設(shè)計1第3章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計131 模具總體結(jié)構(gòu)132 出料裝置133 模具結(jié)構(gòu)特點134 模具工作過程135 模具的使用場合1第4章 模具沖壓力的計算141確定沖壓力142落料力的計算1第5章 模具零件的設(shè)計與計算151 凸凹模刃口尺寸的計算原則1com 凸凹模間隙的選擇1com 凸凹模刃口尺寸計算152 凸凹模的設(shè)計1com 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式1com 凸模長度的確定1com 凸模的強度計算1com 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計1com 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定153凹凸模的設(shè)計1第六章 模具零部件的選取161 模板的設(shè)計162 擋料裝置的設(shè)計163 卸料裝置的設(shè)計164 推件與頂件裝置

10、的設(shè)計165 上下模座的設(shè)計166 導柱導套的設(shè)計167 模柄的設(shè)計168 凹凸模固定板和墊板的設(shè)計169 緊固零件的設(shè)計1610 導料銷的設(shè)計1611 卸料彈簧的選用1612 沖壓設(shè)備的選用1613 選擇壓力機1第7章 壓力中心的計算171 壓力中心1com 計算步驟1com 計算壓力中心1總 結(jié)1致 謝1參考文獻1緒論11 概述沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法用以生產(chǎn)各種板料零件具有很多獨特的優(yōu)勢其成形件具有自重輕剛度大強度高互換性好成本低生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)在制造業(yè)中具有很強的競爭力被廣泛應(yīng)用于汽車能

11、源機械信息航空航天國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中在吸收了力學數(shù)學金屬材料學機械科學以及控制計算機技術(shù)等方面的知識后已經(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論以沖壓產(chǎn)品為龍頭以模具為中心結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用-1612 沖壓技術(shù)的進步進幾十年來沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上如旋壓成形軟模具成形高能率成形等更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍1現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式由于高新技術(shù)的參與和介入沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進

12、化為集成制造圖1-1生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化自動化并且正在向智能化集成化的方向發(fā)展實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)體現(xiàn)安全高效節(jié)材等優(yōu)點已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向-16沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式計算機集成制造系統(tǒng)CIMSComputer Integrated Manufacturing System把產(chǎn)品概念形成設(shè)計開發(fā)生產(chǎn)銷售售后服務(wù)全過程通過計算機等技術(shù)融為一體將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個新的高度13 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備是一種高附加值的高

13、技術(shù)密集型產(chǎn)品也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展各行各業(yè)對模具的需求量越來越大技術(shù)要求也越來越高目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快十一五期間產(chǎn)品發(fā)展重點主要應(yīng)表現(xiàn)在 21汽車覆蓋件模2精密沖模3大型及精密塑料模4主要模具標準件5其它高技術(shù)含量的模具目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三其中沖壓模占模具總量的40以上2但在整個模具設(shè)計制造水平和標準化程度上與德國美國日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距以大型覆蓋件沖模為代表我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具轎車覆蓋件模具設(shè)計和制造難度大質(zhì)量和精度要求高代表覆蓋件模具

14、的水平在設(shè)計制造方法手段上已基本達到了國際水平模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步但在制造質(zhì)量精度制造周期和成本方面以國外相比還存在一定的差距標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種在制造精度使用壽命模具結(jié)構(gòu)和功能上與國外多工位級進模和多功能模具相比存在一定差距2-314 模具CADCAECAM技術(shù)沖壓技術(shù)的進步首先通過模具技術(shù)的進步來體現(xiàn)出來對沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵20世紀60年代初期國外飛機汽車制造公司開始研究計算機在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用通過以計算機為主要技術(shù)手段以數(shù)學模型為中心采用人機互相結(jié)合

15、各盡所長的方式把模具的設(shè)計分析計算制造檢驗生產(chǎn)過程連成一個有機整體使模具技術(shù)進入到綜合應(yīng)用計算機進行設(shè)計制造的新階段模具的高精度高壽命高效率成為模具技術(shù)進步的特征模具CADCAECAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)是一項高科技高效益的系統(tǒng)工程它以計算機軟件的形式為企業(yè)提供一種有效的輔助工具使工程技術(shù)人員借助于計算機對產(chǎn)品性能模具結(jié)構(gòu)成形工藝數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設(shè)計和優(yōu)化4模具CADCAECAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識模具CADCAECAM在近20年中經(jīng)歷了從簡單到復雜從試點到普及的過程進入本世紀以來模具CADCAECAM技術(shù)發(fā)展速度更快應(yīng)

16、用范圍更廣在CADCAECAM發(fā)展應(yīng)用方面本世紀初美國UGS公司與我國華中科技大學合作在UG-II現(xiàn)為NX軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的CAD軟件NX-PDW該軟件包括工程初始化工藝預定義毛坯展開毛坯排樣廢料設(shè)條料排樣壓力計算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊具有特征識別與重構(gòu)全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場與此同時新加波馬來西亞印度及我國臺灣香港有關(guān)機構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模CADCAM系統(tǒng)我國從上世紀90年代開始華中科技大學上海交通大學西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CADCAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)如華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室在AutoCAD軟

17、件平臺上開發(fā)出基于特征的CADCAM系HMJC包括板金零件特征造型基于特征的沖壓工藝設(shè)計模具結(jié)構(gòu)設(shè)計標準件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個模塊上海交通大學為瑞士法因托精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CACCAM系統(tǒng)西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等近年來國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進模CADCAM系統(tǒng)的開發(fā)行列如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的系統(tǒng)CmCAD富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等4展望國內(nèi)外模具CADCAECAM技術(shù)的發(fā)展本世紀的科學技術(shù)正處于日新月異的變革之中通過與計算機技術(shù)的緊密結(jié)合人工智能技術(shù)并行工程面向裝配參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一

18、系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快學科領(lǐng)域交叉之廣前所未見今后10年新一代模具CADCAECAM系統(tǒng)必然是當今最好的設(shè)計理念最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物其特點將反映在專業(yè)化網(wǎng)絡(luò)化集成化智能化四個方面主要表現(xiàn)在41模具CADCAM的專業(yè)化程度不斷提高2基于網(wǎng)絡(luò)的CADCAECAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪3模具CADCAECAM的智能化引人注目4與先進制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密15 課題的主要特點及意義該課題主要針對在對沖孔落料工藝分析的基礎(chǔ)上提出了該零件采用的沖壓方案根據(jù)零件的形狀尺寸精度要求設(shè)計過程中綜合考慮采用直對排法排樣保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時提高了材料的利用率和勞

19、動生產(chǎn)率本課題涉及的知識面廣綜合性較強在鞏固大學所學知識的同時對于提高設(shè)計者的創(chuàng)新能力協(xié)調(diào)能力開闊設(shè)計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺工藝分析圖1-1 過渡板技術(shù)要求 該零件為是企業(yè)產(chǎn)品中的一個主要零件如圖2-1所示其作用是用來連接支座底板和埋板的該零件生產(chǎn)屬于批量生產(chǎn)零件22 沖壓方案的制定5可知尺寸精度應(yīng)選IT12-IT13 兩孔中心距公差為012mm 孔中心與邊緣距離尺寸公差為05mm 沖裁件的角度誤差為 表面粗糙度為Ra63 該零件需要控制的尺寸有分別為公差等級IT11IT12級其余尺寸均為未注公差可以按IT12級取公差該零件材料為料厚為mm因而從尺寸精度和材料方面分析比較適合用沖

20、壓加工2 排樣圖設(shè)計排樣圖是設(shè)計的關(guān)鍵它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系而且對材料的利用率沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響14零件排樣的搭邊值要求及零件的外形結(jié)構(gòu)特性考慮到材料利用率的提高加工排樣圖如圖1-2所示 工件寬度 查表-195取搭邊值a 1mm沖切外形時工件間的搭邊連接最小寬度取18mm故應(yīng)針對零件和零件展開后的工藝特點并綜合考慮工藝分析各個因素后設(shè)計合理的排樣圖及具體工位安排故條料寬度 4992m取b 50mm沖壓進距 計算材料的利用率一個進距內(nèi)的沖裁面積 2632125其中包括個進距內(nèi)沖出的小孔面積- 2062mm

21、故一個距的材料利用率為 2-1第3章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計模具總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示該模具采用后側(cè)導柱模架沖圓孔凸模19沖孔凸模18導銷凸模固定板采用壓入式裝配用圓柱銷在上模座上定位與墊板一起固定在上模座上凹模1采用整體加工而成條料送進步距由控制彈性卸料板完成沖孔切斷廢料由凹模下面的漏料孔 a 主視圖b俯視圖 1-下模座2-導柱 3-凹凸模固定板 4-彈簧 5-卸料螺釘6-卸料板7-卸料板 8- 9-緊固螺釘 10-螺釘 11-模柄 12-打料桿 13-推板 14-推桿 15-墊板 16-圓柱銷 17-凹模18-沖小孔凸模19-沖孔凸模20- 21-凹凸模22-擋料銷23-導料銷圖3-1 模具結(jié)構(gòu)

22、示意圖32 出料裝置采用彈性卸料板7卸料彈性卸料板由彈簧6產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料并穿過卸料螺釘3桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間導正銷與導正孔之間存在一定的間隙一般可以避免導正銷卡在導正孔內(nèi)若為了防止導正銷卡在導正孔內(nèi)可以采用在局部設(shè)計卸料塊與彈簧靠彈簧產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料沖孔切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出制件由模具終端沿斜面自動落下3模具結(jié)構(gòu)特點14 2沖裁時卸料板7先壓住條料完成零件沖裁后壓力機滑塊上行打料桿12與壓力機橫桿相撞通過推板13推桿15與推件塊20將零件從凹模17型腔中推出1434 模具工作過程35 模具的使用場合根據(jù)模具的工作過程可知倒裝式?jīng)_孔落料復合模的沖孔廢料可以

23、從壓力機的工作臺孔中漏出同時工件靠由打料桿12推板13推桿14與推件塊20組成的剛性推薦裝置從上模推出故操作簡便安全尤其適用于有自動接件裝置的壓力機能保證較高的生產(chǎn)率因此應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用但倒裝式復合模中沖裁后工件嵌在上模部分 的落料凹模內(nèi)需由剛性或彈性彈性元件安裝在凹模容腔中推件裝置推出剛性推件裝置推件可靠可以將工件穩(wěn)當?shù)耐瞥霭寄５跊_裁時剛性推件裝置對工件不起壓平作用故工件平整度及尺寸精度比彈性推件裝置時由于彈性元件受安放空間的限制卸料力受到一定的限制對厚料的卸料易產(chǎn)生推料力不足等問題因此對厚料的卸料多用剛性推件裝置而倒裝式?jīng)_孔落料復合模也主要適用于工件較厚或平整度要求不高的零件加工14第4章 模

24、具沖壓力的計算41確定沖壓力沖裁件尺寸如圖4-1圖4-1 沖裁件尺寸 沖壓力是沖裁力卸料力推件力和頂件力的總稱11 在沖裁過程中沖裁力是隨凸模進入材料的深度凸模行程而變化的沖裁力是選擇設(shè)備噸位和設(shè)計檢測模具強度的一個重要依據(jù)由于沖裁加工的復雜性和變形過程的瞬時性使得建立理論計算相當?shù)睦щy用常用的計算公式計算用平口模具沖裁時沖裁作為純剪切進行計算其沖裁力F為 的數(shù)值查表可得并且可按剪切力 08計算為材料的抗拉強度即5實際選擇設(shè)備時為了安全起見常取13左右的安全系數(shù)故 4-1 式中 P沖裁力 L沖裁件輪廓周長 t材料厚度 材料抗剪強度選擇壓力設(shè)備時其公稱壓力大于或等于計算出來的值42落料力的計算對

25、于08鋼其抗拉強度為7L為工件的輪廓長度L 151mm1落料力 2沖孔力 沖小孔 沖大孔 3 落料時的卸料力 4-2 查表4-24 5對于08鋼 t 20mm 取 因此 4 沖孔時的推件力 4-3 查圖4-41 5凹模刃口形式刃口直壁部分h 6mm則 選擇沖床時的總壓力為第5章 模具零件的設(shè)計與計算1 凸凹模刃口尺寸的計算12故沖裁模刃口尺寸是指凸模與凹模的直徑對圓形件而言尺寸并按人體原則標注確定凹凸模刃口及其公差必須遵循以下原則9落料時落料件的外徑尺寸等于凹模的內(nèi)徑尺寸沖孔時沖孔件的內(nèi)徑尺寸等于凸模的外徑尺寸所以落料模應(yīng)以凹模為設(shè)計基準然后按間隙值確定凸模尺寸沖孔模應(yīng)以凸模為設(shè)計基準然后按間

26、隙值確定凹模尺寸凸凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減少凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸變大為了提高磨具使用壽命保證沖裁件的尺寸精度要求設(shè)計落料模時制造模具時凹模刃口的基本尺寸應(yīng)趨于工件的最小極限尺寸設(shè)計沖孔凸模時其刃口基本尺寸應(yīng)趨于工件孔的最大極限尺寸凸凹模之間應(yīng)保證合理的間隙值對于落料件凹模是設(shè)計基準間隙應(yīng)由減小凸模尺寸來取得對于沖孔件凸模是設(shè)計基準間隙應(yīng)有增大凹模尺寸來取得由于間隙在磨具磨損后會增大所以在設(shè)計凸凹模時均取最小合理間隙Zmin這樣可以保證模具具有一定的使用壽命凹凸模刃口尺寸的設(shè)計要考慮模具制造的特點com 凸凹模間隙的選擇凸凹模間隙值的大小對沖壓制件質(zhì)量模具壽命沖壓力的

27、影響很大是沖壓工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù)根據(jù)零件材料及料厚查表-6確定沖裁刃口始用雙面間隙值Zmin 0 mm Z 0 mm13另外設(shè)計中考慮在合模時使毛坯完全壓靠以保證的質(zhì)量和尺寸精度12 凸凹模刃口尺寸計算磨具刃口尺寸及公差的計算與加工方法有關(guān)基本上可以分為兩類一種是分開加工另一種是配合加工由于配合加工精度較低故生產(chǎn)中一般都采用分開加工分開加工就是分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差分別進行制造用凸模和凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動的范圍之內(nèi)使模具制造難度加大主要用于沖裁件形狀簡單間隙較大精度較低的模具用分開加工的凹凸模具有互換性

28、制造周期短便于成批制造采用分開加工必須滿足下列條件 最小沖裁間隙 分別為凹凸模的制造公差凸模公差取下偏差凹模取上偏差一般可按零件公差的來選取沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證因此正確確定模具刃口尺寸極其公差是設(shè)計沖模的主要任務(wù)之一配合加工就是用凸模與凹模相互單配的方法來保證合理間隙加工后凸模和凹模必須對號入座不能互換一般情況下落料件以凹模為基準沖孔件以凸模為基準5內(nèi)分開加工凹凸模刃口尺寸計算 根據(jù)尺寸計算的原則沖裁件凹凸模工作部分尺寸確定如下8對于落料件 5-2 5-3 對于沖孔件 5-4式中 分別是落料凹凸模的基本尺寸 分別是沖孔凹凸模的

29、基本尺寸 落料件的最大極限尺寸 沖孔件的最小極限尺寸 沖裁件公差 分別是凹凸模制造公差 磨損系數(shù)圖5-1 沖裁件尺寸精度對沖小孔采用凹凸模分開加工的方法凹凸模的部分計算如下查冷沖壓表4-155 可知 凸模公差 凹模公差 校核 00360-0246 0114mm 5-5 00200020 0040mm 5-6滿足 的條件查冷沖壓P62 表4-15 可知磨損系數(shù) 05 公差 016對于沖孔件對于沖孔也采用凹凸模分開加工的方法凹凸模的部分計算如下查冷沖壓表4-15 5可知 凸模公差 凹模公差 校核 00360-0246 0114mm 00200025 0045mm滿足 的條件查冷沖壓P62 表4-1

30、5 可知磨損系數(shù) 05 公差 024對于沖孔件對于外輪廓的落料由于形狀比較復雜采用配合加工的方法其凹凸模刃口部分的計算如下 以凹模為基準件凹模磨損后刃口部分尺寸都增大因此都屬于A類尺寸零件圖中未標注公差的尺寸按自由尺寸查冷沖壓表4-165 得磨損系數(shù)當為非圓形時 時 當為圓形時 時 時 所以 零件 R10mm處凹模尺寸 查表3-155得 5-7零件35mm處凹模尺寸公差52 凸凹模的設(shè)計21 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式由于沖件的形狀和尺寸的不同沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加

31、強型結(jié)構(gòu)主要的固定方式有臺肩固定鉚接螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等9本設(shè)計中采用用圓形和兩種形式的凸模材料選用T10A鋼淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工異形凸模可以采用慢走絲線切割加工或成形磨削加工成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法可以獲得高尺寸精度高表面加工質(zhì)量719圖5-2 凸模 凸模固定方式如所示凸模以過渡配合K6固緊在凸模固定板上頂端形成臺肩以便固定并保證在工作時不被拉出安全可靠22 凸模長度的確定凸模工作部分的長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定一般不宜過長否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)致使模具間隙出現(xiàn)不均勻從而使沖件的質(zhì)量及

32、精度有所下降嚴重時甚至會使凸模折斷根據(jù)模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式凸模的長度6 -8式中凸模的長度mm凸模固定板的厚度mm它取決于沖件的厚度t一般在沖制t 15mm的板料時取1520mm當t 1525mm時取2025mm 卸料板的厚度mm導料板的厚度mm附加長度mm主要考慮凸模進入凹模的深度對于沖裁凸模取1mm對于壓彎凸模根據(jù)零件彎曲高度取52mm以及模具閉合狀態(tài)下卸料板的到凸模固定板間的安全距離取20mm5來確定凹模厚度 5-9式中 S垂直于送料方向的凹模刃口間最大距離 K系數(shù)查P93 表4-34 可知k 035-050 取k 05S 80mm所以 H 0580 40mm又因為凸模固定板的厚度一般是凹模

33、厚度的確定卸料版的厚度卸料版一般分為剛性卸料版和彈性卸料版兩種形式彈性卸料版常用于沖裁較薄板料它具有壓料作用所以得到的沖裁件比較平整廣泛應(yīng)用于復合模中采用彈性卸料版結(jié)構(gòu)有敞開的工作空間操作方便生產(chǎn)率高在沖壓過程中彈性卸料版先接觸毛坯有預壓作用沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料但由于受彈簧橡膠零件的限制其結(jié)構(gòu)復雜卸料力較小并且可靠性與安全性不如剛性卸料版常用于較薄板材的卸料彈性卸料版與凸模的單邊間隙一般取01-02t對于中小型卸料彈性卸料板的厚度取5mm-10mm取 10mm將各數(shù)據(jù)代入式4-8中得沖裁凸模長度 8圖5-3 凸模尺寸精度要求com 凸模的強度計算沖裁時凸模因承受了全部的壓力所以它承受了相

34、當大的壓應(yīng)力而在卸料時又承受有拉應(yīng)力因此在一次沖裁的過程中其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復作用在一般情況下凸模的強度是足夠的因此沒有必要作強度的校核9但針對本零件特點其中有的凸模斷面尺寸很小因此必須對相應(yīng)凸模的強度包括凸模的最小斷面危險斷面的承壓能力進行校核凸模的校核5校核 5-10式中 凸模最小截面的壓應(yīng)力 凸模縱向所承受的壓力它包括沖裁力和推件力 凸模最小截面積 凸模材料的許用抗壓強度 大小取決于凸模材料熱處理和模具結(jié)構(gòu)對于T10A淬火硬度為58-62HRC時可取 對于圓形凸模當推件力或頂件力為零時按公式5-115計算 5-11式中 凸模工作部分最小直徑 T 材料厚度 沖裁材料的抗剪強度 凸模材

35、料的許用抗壓強度即 凸模滿足正壓力彎曲應(yīng)力的校核5 5-12凸?？v向?qū)嶋H總壓力應(yīng)小于允許的最大壓力即即可得凸模不發(fā)生縱彎曲的最大長度按下式5-135計算 5-13式中凸模最大允許長度mm 凸模所受的總壓力 凸模材料彈性模量對于鋼材可取凸模最小截面的慣性矩對于圓形凸模 安全系數(shù)淬火取 2-3 凸模最大允許長度 支撐系數(shù)當凸模無導向時可是為一端固定一端自由的壓桿取 2把圓形凸模刃口直徑的慣性矩帶入可得圓形截面的凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲時的極限長度為 5-14又因為 所以凸模滿足要求顯然其它凸模也滿足彎曲校核要求24 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計5-4 凹模com 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定凹模設(shè)計應(yīng)考慮的事項是關(guān)于凹模強度

36、制造方法及其加工精度等特別是凹模孔的尺寸在實用上是和制件尺寸一起來考慮的它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞因此對其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮凹模的厚度和外形尺寸對于其承受的沖裁力必須具有不引起破損和變形的足夠強度沖裁時凹模承受沖裁力和水平方向的作用由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一受力狀態(tài)又比較復雜特別是對于復雜形狀的沖件其凹模的強度計算就相當?shù)膹碗s因而在目前一般的生產(chǎn)實際情況下通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度沖裁力的大小等來進行概略的估算及經(jīng)驗修正的9結(jié)構(gòu)尺寸計算如下1凹模壁厚 凹模壁厚b按文獻10表14-5選擇從排樣圖2-3知沖件料寬50 mm 40-50 mm料厚05 mm08 mm由文獻10表14

37、-5取b 30mm凹模厚度 如上面確定送料方向的凹模長度 5-15式中 送料方向的凹模刃口間最大距離 送料方向的凹模刃口至凹模的最大距離 由冷沖壓P93 表4-33可知 60mm即L 80602 200mm垂直于供料方向的凹模寬度BB S 25-40 H 80332 176mm其結(jié)構(gòu)如下圖 鑒于該產(chǎn)品的生產(chǎn)批量較大所以采用刃口強度較高的凹模5-5 凹模外形尺寸53凹凸模的設(shè)計 凹凸模是復合模沖裁中的一個特殊零件其內(nèi)型刃口起沖孔凹模的作用外形刃口起落模作用外形按一般凸模設(shè)計內(nèi)形按一般凹模設(shè)計設(shè)計的關(guān)鍵是要保證內(nèi)形與外形之間的壁厚之間的壁厚強度壁太薄易發(fā)生開裂公式5-165 5-16式中 凸模固定

38、板的厚度 固定卸料版厚度 增加高度又因為 由上面可知 23mm 10mm 20mm所以 231020 53mm因為 所要沖裁的過渡板最小壁厚為5mm所以 查表4-35 對于料厚t 2mm最小壁厚為49mm滿足要求其凹凸模的結(jié)構(gòu)為下圖a主視圖b俯視圖圖5-6 凹凸模尺寸第六章 模具零部件的選取61 模板的設(shè)計標準的板包括卸料板固定板墊板上模下模不可少的11該模具中固定板起著固定凸模的作用卸料板主要起卸料壓料同時還具有一定的導向作用凹模板前面已經(jīng)提到既充當凹模刃口又可以在其上鑲拼凹模鑲塊圖6-1 擋料銷63 卸料裝置的設(shè)計卸料裝置常用零件有卸料版卸料螺釘彈簧和橡膠11選用卸料螺釘卸料螺釘為沖模標準

39、件GB-2867-81分為圓柱頭和內(nèi)六角形兩種形式卸料板螺釘沉頭深度按下式6-15計算 6-1式中 H 卸料板螺釘沉孔深度 H 螺釘頭部高度 模板厚度 凸模高度 刃口修磨量 卸料板厚度 L卸料螺釘?shù)拈L度圖6-2 卸料裝置64 推件與頂件裝置的設(shè)計推件裝置和頂件裝置的作用就是從凹模中卸下沖件或廢料通常情況下推件從上摸內(nèi)卸料頂件從下模內(nèi)卸料推件裝置分為剛性推件和彈性推件裝置13剛性推件裝置基本零件有打桿推板連接推桿和推件塊推件力是由壓力機的橫桿通達桿推板推桿傳給推件塊推件塊安裝在上模座內(nèi)推桿要長短一致分布均勻?qū)ΨQ一般需要2-4根推桿推件裝置才能夠推力平衡正常工作在復合模中為確保沖孔凸模的支撐強度和

40、剛度推板的平面形狀要能夠覆蓋到連接推桿本身剛度足夠即可沒有必要設(shè)計的太大安裝推板的孔也不至于太大設(shè)計時可根據(jù)實際需要剛性推件裝置推力大而且工作可靠應(yīng)用廣泛不但可以用于倒裝式復合模中的推件而且也可以用于正裝式中模中的卸件或推件廢料在沖裁板較厚的沖裁模中適用于這種推件裝置如下圖6-314圖6-3 頂件裝置推板的結(jié)構(gòu)如下圖6-419圖6-4 推件裝置65 上下模座的設(shè)計模架由上下模座模柄及導向裝置組成上下模座是模架的一部分模座分為帶導柱和不帶導柱兩種根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品要求確定是否采用帶導柱的模座15后導柱模座L 63-400mm兩個導柱裝在后側(cè)可以三面送料操作方便但沖壓時容易產(chǎn)生偏心矩而使模具歪斜因

41、此該模座適用于沖壓中等精度的較小尺寸沖壓模件的模具大型沖模不易采用此形式5按標準件選擇模座時應(yīng)根據(jù)凹模或凸模卸料和定位裝置等的平面布置來選擇模座的尺寸一般應(yīng)選取模座的尺寸L大于凹模尺寸40-70mm模座厚度應(yīng)是凹模厚度的1-15倍下模座的外形尺寸每邊應(yīng)超出沖床臺面孔邊40-50mm上下模座已有國家標準除特殊類型外應(yīng)盡可能地選擇標準磨具根據(jù)凹模的尺寸選取上模座下模座的尺寸為 如下圖19圖6-5 下模座66 導柱導套的設(shè)計對于生產(chǎn)批量較大要求模具壽命長工件精度較高的沖模一般采用導柱和導套來保證上下模的精確導向?qū)е鶎椎慕Y(jié)構(gòu)形式有滑動和滾動兩種16滑動導套和導柱滑動導柱和導套均為圓柱形其加工方便容易

42、裝配是模具行業(yè)應(yīng)用最廣范的導行裝置導柱的直徑為16-60mm長度L為90-320mm按標準選用時L應(yīng)確保上模座在最低位置時導柱上端與上模座頂面距離不小于16-60mm而下模座地面與導柱底面的距離不小于10-15mm而下模座底面與導柱底面的距離不小于5mm導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合導套的長度L1必須保證前導柱進入導套10mm以上導柱與導套之間采用間隙配合根據(jù)沖壓工序性質(zhì)沖壓件的精度及材料厚度等的不同其配合間隙也稍微不同17如下圖6-619圖6-6 導柱和導套67 模柄的設(shè)計模柄的作用是將模具的上模座固定在沖壓床的滑塊上應(yīng)選用有凸緣的模柄用螺釘與上模座緊固在一起適用于較大的模具在設(shè)計模柄

43、時其長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模孔的深度模柄的直徑應(yīng)與壓力機滑塊上的模柄孔徑一致凹凸模固定板和墊板如下圖6-719圖6-7 模柄68 凹凸模固定板和墊板的設(shè)計凸模固定板的作用是將凸模連接固定在正確的位置上標準凸模固定板有圓形矩形和單凸固定板等多種形式選用時根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸其厚度一般為凹模的固定板與凹模為過渡配合壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平對于彈性導板等模具浮動凸模與固定板采用間隙配合墊片的作用是直接承受凸模的壓力以防模座被凸模頭部壓陷而影響凸模的正常工作是否需要用墊片可按下式6-25校核 6-2式中 p凸模頭部端面對模座的單位面積壓力 凸模承受的總壓力 A凸模頭

44、部端面支撐面積如果頭部端面上的單位面積壓力大于模座材料的許用壓應(yīng)力就需要在凸模頭部支撐面上加一塊硬度較高的墊片如果凸模頭部端面上的單位面積壓力不大于模座材料的許用壓應(yīng)力則可以不加墊板據(jù)此凸模較小而沖裁力較大時一般需要加板凸模較大時一般不加墊板69 緊固零件的設(shè)計螺釘銷釘在沖模中起到緊固定位的作用設(shè)計時主要確定他們的規(guī)格和緊定位置螺釘銷釘?shù)姆N類繁多應(yīng)根據(jù)實際需要選用螺釘最好選用內(nèi)六角的他緊固牢靠頂頭不外漏模具外形美觀應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力大小和凹模厚度等確定5銷釘常用圓柱形的同一組合一般不少于兩個螺釘擰入的深度不能太淺否則緊固不牢靠也不能太深否則拆卸工作量大圓柱銷釘配合深度一般不小于其直徑的2倍也不宜

45、太深如下圖6-76-819圖6-7 緊固螺釘圖6-8 螺釘尺寸610 導料銷的設(shè)計使用條料或卷料沖裁時一般用導料板或?qū)дN來導正材料的送進和定向防止偏斜導料銷用于彈性卸料導料銷的材料一般用T7T8熱處理硬度為46-52HRC粗糙度為Ra16 以下裝配時采用的配合 如下圖6-8圖6-8 導料銷凹模外形尺寸前面已述該級進模其它模板的外形尺寸設(shè)計如下凹凸模固定板 卸料板 故模具閉合高度卸料彈簧的選用先算卸料力查文獻8表2-15得卸料力系數(shù)則根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初定根彈簧每根彈簧分擔的卸料力為沖壓設(shè)備的選用根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)生產(chǎn)批量的大小沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型開式曲柄壓力機雖然剛度

46、差但它成本低且有三個方向可以操作的優(yōu)點故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件彎曲件拉深件的生產(chǎn)中閉式曲柄壓力機剛度好精度高只能靠兩個方向操作適用于大中型件的生產(chǎn)雙動曲柄壓力機有兩個滑塊壓邊可靠易調(diào)適用于較復雜的大中型拉深件的生產(chǎn)綜合考慮采用開式曲柄壓力機13 選擇壓力機根據(jù)上述沖壓力的計算初步選用型號為J23-開式雙柱可傾壓力機該型號壓力機主要技術(shù)規(guī)格如下8公稱壓力 0KN滑塊行程 mm裝模高度調(diào)節(jié)量 65mm壓力機的最大裝模高度 mm工作臺尺寸前后mm左右mm 墊板尺寸厚度mm孔徑mm 模柄孔尺寸直徑mm深度mm 最大傾斜角 3°由計算知模具閉合高度19故所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式

47、 模具壓力中心的計算沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點稱為模具壓力中心如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致沖壓時會產(chǎn)生偏載導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損降低模具和壓力機的壽命因此設(shè)計時應(yīng)該正確算出沖裁時的壓力中心并使壓力中心和模柄軸心線重合若因沖件的形狀特殊從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機模柄孔投影面積的范圍以下通過解析法確定模具的壓力中心 計算步驟1建立平面直角坐標系2計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離x1x2x3xn和y1 y2 y3 yn 3將計算數(shù)據(jù)分別代入式5 即可求得壓力中心坐標x0 y0 7-1 7-2 com 計算壓力中心根據(jù)排樣圖設(shè)計及各工位在模具