卡腳的模具設(shè)計

第一章零件的沖壓工藝分析圖1-1產(chǎn)品圖如上圖所示，為卡腳的成品圖，該零件為復(fù)合型冷沖壓件，形狀相對比較簡單，但是加工時需要沖裁、彎曲兩道工序來完成。1.1分析該零件的結(jié)構(gòu)工藝性1、 該零件的內(nèi)、外轉(zhuǎn)角都t.符合彎曲成型的要求；2、 該零件的直邊高度為15mm>2t=2x1mm=2mm.，滿足彎曲直邊的高度要求;3、 如上圖所示，彎曲線不在制件寬度突變處，故不需要工藝孔或槽；4、 此零件的彎曲線性尺寸的精度和角度都無精度要求，滿足彎曲要求。1.2分析公差和表面粗糙度1、 公差該件的最小公差的尺寸為15mm，查表精度等級為IT14級，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沖裁可以達(dá)到的精度等級IT10級。2、 表面粗糙度此制件未作特殊要求。3、 被沖材料為20,沖裁性能比較好。材料的厚度在1mm，具有足夠的塑性、較低的屈服極限和較高的彈性模量。根據(jù)以上分析，此件的沖裁工藝性良好，彎曲的工藝性良好。除該件R2處的材料紋向應(yīng)與彎曲線垂直要注意外，總體先沖孔后彎曲的加工工藝。其他都符合彎曲工藝性和沖裁工藝性的要求。第二章沖壓工藝方案制定及模具結(jié)構(gòu)形式確定2.1沖壓工藝方案的制定方案一、先落料，然后兩次彎曲，采用三幅單工序模，兩幅彎曲模。方案二、先落料，然后一次復(fù)合彎曲，采用一副單工序模，一副復(fù)合彎曲模。2.2模具結(jié)構(gòu)形式的論證和確定方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但是生產(chǎn)率底，雖然能滿足生產(chǎn)要求但是不能滿足經(jīng)濟(jì)要求。方案二模具也能達(dá)到產(chǎn)品的精度要求，同時生產(chǎn)效率比較高，所以方案二是比較適合的選擇。第三章胚料形狀和尺寸的確定3.1毛胚尺寸的計算圓角半徑r=2>0.5tt=1，由于圓角半徑滿足彎曲工藝，彎曲件的毛腥長度計算可以根據(jù)彎曲前后應(yīng)變中性層長度不變的原則來確定彎曲件的毛腥展開長度和尺寸。多角彎曲時,彎曲件尺寸在外側(cè)的毛坯展開尺寸，可以按下式近似計算：L=(L1+L2+....+Ln)-(n-1)c式中：L——彎曲件毛坯長度；、L2一彎曲件直邊部分長度；n-1——彎曲的部位數(shù)；c——彎曲時纖維伸長的修正系數(shù)；查表，知 c取1.5L=15x4+22x3-(6-1)=118.5經(jīng)過計算，該彎曲件的毛胚尺寸為118.5x15mmLO圖3-1產(chǎn)品展開圖3.2調(diào)料的尺寸確定排樣圖既要在冷沖壓工藝規(guī)程中反映出來，以指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)，又要在模具裝配的右邊反映出來，在模具加工和裝配中起參考作用，所以畫排樣圖是冷沖壓工藝和模具設(shè)計中極為重要，且技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計工作。排樣的方法有很多，如：直排、斜排、直對排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特點和加工工藝要求，和經(jīng)濟(jì)性的考慮，采用直排較為可行。圖3-2排樣示意圖查表得，a=2.2?3.2 a1=2.7?3.7,考慮此制件的特殊性，取a=3mm氣=3mmis圖3-3毛胚排樣圖第四章彎曲力計算彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲，校正彎曲時的彎曲力.和頂件力FD^F校=Ap=25x18x120=54kNFD=(0.3?0.8)F自cc0.7KBt2q=0.3x r+1…0.7x1.3x18x32x550…=0.3x =5kN對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故一般fd可以忽略，即'壓力偏「校生產(chǎn)中為安全，取F壓力機(jī)＞1.8F校=1.8x54=97.2kN，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JH23—25。第五章落料工藝計算5.1刃口尺寸計算該零件屬于一般落料彎曲件。根據(jù)零件形狀特點，沖裁模的凸、凹模采用分開加工方法制造。尺寸15mm、118.5mm由落料獲得。查得凸、凹模最小間隙Zmin=0.48mm，最大間隙Z或=0.66mm，所以Z-Z.=0.66-0.48=0.18mm。按照模具制造精度高于沖裁件精度3?4級的原則，設(shè)凸、凹模按IT8制造，落料尺寸150043mm、118.50043mm，凸、凹模制造公差8丁=8A=0.027mm，磨損系數(shù)X取0.75。根據(jù)沖裁凸、凹模刃口尺寸計算公式進(jìn)行如下計算：落料尺寸18。mm、118.5。mm，-0.43 -0.43校核不等式8t+8A色Z啞-Zmin，代入數(shù)據(jù)得0.027+0.027=0.054<0.18。說明所取的8丁與8A合適，考慮零件要求和模具制造情況，可適當(dāng)放大制造公差為：8=0.4x0.18mm=0.072mm，8=0.6x0.18mm=0.108mm。將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得L=(L —XA)+8a=(18-0.75x0.43)+0.027mm=17.678+0.027mmAmax 000LT=(LA-ZmJ—8T=(17.678-0.48)0 mm=-0.02717.1980 mm-0.027LA=(Lmax-XA)+8a=(18-0.75x0.43)+0.027mm=17.678+0.027mmLT=(LA-ZmJ—8T=(17.678-0.48)00027mm=17.1980 mm-0.027故落料凸模和凹模最終刃口尺寸為：L=17.678+0.108mm，L=17.1980mm。LA=17,678+0.108mm,'=17.19800072mm5.2沖裁力計算此例中零件的落料周長為148.52mm,沖孔周長為26.69mm,材料厚度1mm,20鋼的抗剪強(qiáng)度取500MPa,沖裁力基本計算公式F=KLtx。則沖裁該零件所需落料力匕=1.3x148.52x3x500=289614Nr289.6kN沖孔力 F2=2x1.3x26.69x3x500=104091Nr104.1kN模具結(jié)構(gòu)采用剛性卸料和下出件方式，所以所需推件力Ft為F=NK(F+F)=-x0.045x(289.6+104.1)kNr53kNTT1 2 3計算零件所需總沖壓力F總=F+F2+Ft=(289.6+104.1+53)kN=446.7kN初選設(shè)備為JC23—63。第六章沖壓設(shè)備的選用6.1沖孔落料連續(xù)模設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾臺壓力機(jī)JC23—63，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：630kN滑塊行程：120mm最大閉合高度：360mm閉合高度調(diào)節(jié)量：80mm滑塊中心線到床身距離：260mm工作臺尺寸：480mmx710mm工作臺孔尺寸：^250mm模柄孔尺寸：歹50mmx80mm墊板厚度：90mm6.2彎曲模設(shè)備的選用根據(jù)彎曲力的大小，選取開式雙柱可傾臺壓力機(jī)JH23-25，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：250kN滑塊行程：75mm最大閉合高度：260mm閉合高度調(diào)節(jié)量：55mm滑塊中心線到床身距離：200mm工作臺尺寸：370mmx560mm工作臺孔尺寸：歹260mm模柄孔尺寸：歹40mmx60mm墊板厚度：50mm第七章模具零部件結(jié)構(gòu)的確定7.1彎曲模主要零部件設(shè)計凸模圓角半徑在保證不小于最小彎曲半徑值的前提下，當(dāng)零件的相對圓角半徑31較小時，凸模圓角半徑取等于零件的彎曲半徑，即rT=r=2mm。

0.25A圖7-1凸模凹模圓角半徑凹模圓角半徑不應(yīng)過小，以免擦傷零件表面，影響沖模的壽命，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。根據(jù)材料厚度取r^=(2~3)t=2x1mm=2mm。圖7-2凸凹模凹模深度凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，零件回彈大且不平直，影響其質(zhì)量；深度過大，則浪費(fèi)模具鋼材，且需壓力機(jī)有較大的工作行程。該零件為弓子形件彎邊高度不大彎曲件，則凹模深度應(yīng)等于零件的高度，且高出值h°15mm。彎曲件的凸、凹模橫向尺寸及公差零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。而凸、凹模的橫向尺寸及公差則應(yīng)根據(jù)零件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。7.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選用標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計算凹模周界的大小。模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，查得模架規(guī)格為：上模座160mmx125mmx35mm，下模座160mmx125mmx40mm，導(dǎo)柱25mmx130mm，導(dǎo)套25mmx80mmx33mm。7.3送料定距零件標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的固定側(cè)刃擋塊，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，廣泛應(yīng)用于沖值中、小型沖裁件的擋料定距。與側(cè)刃為典型的配合形式。7.4卸料裝置和推件裝置沖裁落料因為沖裁材料不厚，而且有彎曲成型，所以沖壓時需對零件起壓料作用，所以選用彈壓卸料裝置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8?1.0）倍，所以取為5mm,其外形尺寸一般與凹模相同。因為在沖壓過程中，凸模自然會將沖件從凹模中卸下，所以這里不需要有推件與頂出裝置。彎曲成形過程中采用彈性推桿卸料裝置就可以滿足了，因為彎曲件的寬度15mm7.5導(dǎo)向零件選用滑動導(dǎo)柱和導(dǎo)套，其結(jié)構(gòu)和尺寸都有標(biāo)注規(guī)定。導(dǎo)套內(nèi)孔有儲油槽，以便儲油潤滑，內(nèi)孔與導(dǎo)柱滑動配合；導(dǎo)柱的兩端基本尺寸相同，公差不同。按照標(biāo)注選用時，L應(yīng)保證導(dǎo)柱的上端面與上模座的上平面之間的距離不小于10?15mm，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導(dǎo)柱也不會影響模具正常工作；而下模座的下平面與導(dǎo)柱壓入端的端面之間的距離不應(yīng)小于2?3mm，以保證下模座在壓力機(jī)工作臺上的安裝固定；導(dǎo)套的上端面與上模座上平面之間的距離應(yīng)大于2?3mm，以便排氣和出油。導(dǎo)套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6）；導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合（H7/r6）。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按照H6/h5配合，沖裁間隙大的一般按照H7/h6配合。7.6緊固零件螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。查表，卸料螺釘M10固定螺釘M10，以及p10和沖銷。第八章模具的結(jié)構(gòu)及工作過程彎曲模具裝配圖由上述各步計算所得的數(shù)據(jù)，對彎曲模具進(jìn)行總體設(shè)計并畫出裝配圖如圖所示。

HID圖2長腳一次成形彎曲模I.頂板2、7、14、1&頂桿3.彈簧4.定

位板5.凹模6.墊板8.13.頂板9、

12.橡膠10.II.托板15.螺桿16.凹

模底板17.凸模19.凸凹模20.打桿<b)CZJTL(c)(d)圖l卡腳成形工序a—毛坯 h—第1步彎曲c—第2步彎曲d—成形工件8.1模具結(jié)構(gòu)和工作過程圖2是卡腳一次成形彎曲模結(jié)構(gòu)。模具工作過程如下：1.毛坯置放和定位。沖壓前，在橡膠9和12的彈力作用下，凸模17和凹模底板16均處于其上極限位置。毛坯放在凸模17上，毛坯靠定位板4水平方向定位。第1步彎曲。上模下行時，先由凸凹模19、凸模17及凹模底板16將毛坯彎成圖1b形狀，如圖2左半部所示。此時，橡膠9和12未被壓縮(模具裝配時的預(yù)壓變形除外)，凸模17和凹模底板16仍處于其上極限位置，凸模17凸出于凹模底板16上表面17mm。第2步預(yù)成形。隨著上模下行，橡膠9被壓縮，凸模17下移，橡膠12不變形，凹模底板16不動。當(dāng)凸模17的底面與凹模底板16的底面平齊時，工件被彎成圖1c的形狀，如圖2右半部所示。工件全部成形。上模繼續(xù)下行，橡膠9和12均被壓縮，凸凹模19、凸模17和凹模底板16同步下移，凸凹模19和凹模5將工件兩端彎曲，當(dāng)凸模17和凹模底板16與墊板6接觸時，工件全部成形。工件出模。上模隨壓力機(jī)滑塊抬起，橡膠的恢復(fù)力將凹模底板16和凸模17頂至其上極限位置，使工件脫離凹模5。由于凸凹模19對工件的摩擦力大于凸模17的摩擦力，工件脫離凸模17而留在凸凹模19上。當(dāng)滑塊中的橫梁撞到固定在機(jī)身上的凸塊時，橫梁和打桿20停止上移，從而打桿20通過頂板1使頂桿2和頂桿18相對于凸凹模19下移（彈簧3被壓縮），將工件頂離凸凹模19。8.2模具結(jié)構(gòu)特點該模具的新穎之處在于：（1） 采用2組橡膠實現(xiàn)凸模17和凹模底板16分別浮動，使三步90°彎曲工序在1副模具中1次成形，顯著提高了生產(chǎn)效率。（2） 通過2組橡膠的合理設(shè)計，保證在第1步彎曲成形（圖1b）過程中，2組橡膠都未被壓縮，凹模底板16和凸模17都靜止不動。第2步彎曲成形（圖1c）過程中，橡膠9被壓縮，凸模17下移，凹模底板16靜止不動。從而使工件壓彎成形，避免拉伸成形，使工件平整，同時壓彎成形與拉伸成形相比顯著降低了模具的磨損，減小了工件的回彈。8.3彈性元件的設(shè)計（1） 為了得到平整的工件，模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，使條料在彎曲后可以脫離凸凹模19,所以用彈簧為彈性元件。卸料力由彈簧提供。（2） 橡膠的選用橡膠的初始彈頂力（橡膠被上模壓縮變形初始時刻橡膠的張力等于橡膠預(yù)緊力）和許用壓縮量是該復(fù)合模的重要參數(shù)。通過合理選材（橡膠材質(zhì)、規(guī)格）、尺寸（橡膠直徑，疊層總高）設(shè)計和預(yù)壓量的確定，使橡膠的初始彈頂力和許用壓縮量滿足以下要求：橡膠9：初始彈頂力大于第1步彎曲時其承受壓力，許用壓縮量大于預(yù)壓縮量與凸模17的行程之和。橡膠12:初始彈頂力大于第2步彎曲時其承受壓力，許用壓縮量大于預(yù)壓縮量與凹模底板16的行程之和。橡膠初始彈頂力的上限值則受螺桿15、頂桿7和頂桿14的強(qiáng)度限制，同時也受結(jié)構(gòu)空間限制。許用壓縮量上限值僅受結(jié)構(gòu)空間限制。因此在頂桿強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)許可條件下，初始彈頂力設(shè)計得大些模具，工作更可靠。結(jié)論在這次模具課程設(shè)計中，通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教老師有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我對模具設(shè)計的各種成型方法，成型零件的加工工藝，主要工藝參數(shù)的計算，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。從陌生到開始接觸，從了解