冷沖壓模具設計實例

./A冷沖壓模具設計實例工件名稱：手柄工件簡圖：生產批量：中批量材料：Q235-A鋼材料厚度：1.2mm1、沖壓件工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為Q235-A鋼,具有良好的沖壓性能,適合沖裁。工件結構相對簡單,有一個φ8mm的孔和5個φ5mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求,最小壁厚為3.5mm<大端4個φ5mm的孔與φ8mm孔、φ5mm的孔與R16mm外圓之間的壁厚>。工件的尺寸全部為自由公差,可看作IT14級,尺寸精度較低,普通沖裁完全能滿足要求。2、沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個基本工序,可有以下三種工藝方案：方案一：先落料,后沖孔。采用單工序模生產。方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產。方案三：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產。方案一模具結構簡單,但需兩道工序兩副模具,成本高而生產效率低,難以滿足中批量生產要求。方案二只需一副模具,工件的精度及生產效率都較高,但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模許用最小壁厚3.2mm,模具強度較差,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,操作不方便。方案三也只需一副模具,生產效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較,該件的沖壓生產采用方案三為佳。3、主要設計計算〔1排樣方式的確定及其計算設計級進模,首先要設計條料排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點,直排時材料利用率低,應采用直對排,如圖8.2.2手柄排樣圖所示的排樣方法,設計成隔位沖壓,可顯著地減少廢料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉180°,再沖第二遍,在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。搭邊值取2.5mm和3.5mm,條料寬度為135mm,步距離為53mm,一個步距的材料利用率為78%〔計算見表8.2.1。查板材標準,宜選950mm×1500mm的鋼板,每鋼板可剪裁為7條料〔135mm×1500mm,每條料可沖56個工件,故每鋼板的材料利用率為76%。圖8.2.2手柄排樣圖〔2沖壓力的計算該模具采用級進模,擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關計算見表8.2.1。根據(jù)計算結果,沖壓設備擬選J23-25。〔3壓力中心的確定及相關計算計算壓力中心時,先畫出凹模型口圖,如圖8.2.3所示。在圖中將xoy坐標系建立在圖示的對稱中心線上,將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L6共6組基本線段,用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標〔13.57,11.64。有關計算如表8.2.2所示。由以上計算結果可以看出,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。若選用J23-25沖床,C點仍在壓力機模柄孔投影面積圍,滿足要求。〔4工作零件刃口尺寸計算在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前,首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結合該模具的特點,工作零件的形狀相對較簡單,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。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算,具體計算見表8.2.3所示?！?卸料橡膠的設計卸料橡膠的設計計算見表8.2.4。選用的四塊橡膠板的厚度務必一致,不然會造成受力不均勻,運動產生歪斜,影響模具的正常工作。4、模具總體設計〔1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知,采用級進沖壓,所以模具類型為級進模。〔2定位方式的選擇因為該模具采用的是條料,控制條料的送進方向采用導料板,無側壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距,導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量,可以靠操作工目測來定?！?卸料、出件方式的選擇因為工件料厚為1.2mm,相對較薄,卸料力也比較小,故可采用彈性卸料。又因為是級進模生產,所以采用下出件比較便于操作與提高生產效率?！?導向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質量,方便安裝調整,該級進模采用中間導柱的導向方式。5、主要零部件設計〔1工作零件的結構設計①落料凸模結合工件外形并考慮加工,將落料凸模設計成直通式,采用線切割機床加工,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L可按公式2.9.2計算：L=20+14+1.2+28.8=64mm具體結構可參見圖8.2.4〔a所示。②沖孔凸模因為所沖的孔均為圓形,而且都不屬于需要特別保護的小凸模,所以沖孔凸模采用臺階式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換。其中沖5個φ5的圓形凸?？蛇x用標準件BⅡ型式〔尺寸為5.15×64。沖φ8mm孔的凸模結構如圖8.2.4〔b所示。③凹模凹模采用整體凹模,各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工,安排凹模在模架上的位置時,要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計算：凹模厚度H=kb=0.2×127mm=25.4mm〔查表2.9.5得k=0.2凹模壁厚c=〔1.5～2H=38～50.8mm取凹模厚度H=30mm,凹模壁厚c=45mm,凹模寬度B=b+2c=〔127+2×45mm=217mm凹模長度L取195mm〔送料方向凹模輪廓尺寸為195mm×217mm×30mm,結構如圖8.2.4〔c所示。〔2定位零件的設計落料凸模下部設置兩個導正銷,分別借用工件上φ5mm和φ8mm兩個孔作導正孔。φ8mm導正孔的導正銷的結構如圖8.2.5所示。導正應在卸料板壓緊板料之前完成導正,考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面lmm,所以導正銷直線部分的長度為1.8mm。導正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面,導正銷導正部分與導正孔采用H7/h6配合。起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用標準件,規(guī)格為8×16?！?導料板的設計導料板的側與條料接觸,外側與凹模齊平,導料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可確定了導料板的寬度,導料板的厚度按表2.9.7選擇。導料板采用45鋼制作,熱處理硬度為40～45HRC,用螺釘和銷釘固定在凹模上。導料板的進料端安裝有承料板。〔4卸料部件的設計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,厚度為14mm。卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為40～45HRC。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M10×10mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后,應使卸料板超出凸模端面lmm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整?！?模架及其它零部件設計該模具采用中間導柱模架,這種模架的導柱在模具中間位置,沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格。導柱d/mm×L/mm分別為φ28×160,φ32×160；導套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ28×115×42,φ32×115×45。上模座厚度H上模取45mm,上模墊板厚度H墊取10mm,固定板厚度H固取20mm,下模座厚度H下模取50mm,那么,該模具的閉合高度：H閉=H上模＋H墊＋L＋H＋H下模－h(huán)2=〔45＋10＋64＋30＋50－2mm=197mm式中L——凸模長度,L=64mm；H——凹模厚度,H=30mm；h2——凸模沖裁后進入凹模的深度,h2=2mm。可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度〔220mm,可以使用。6、模具總裝圖通過以上設計,可得到如圖8.2.6所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸?！?個、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料,以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。條料送進時采用活動擋料銷13作為粗定距,在落料凸模上安裝兩個導正銷4,利用條料上φ5mm和φ8孔作導正銷孔進行導正,以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第一步沖壓后,把條料抬起向前移動,用落料孔套在活動擋料銷13上,并向前推緊,沖壓時凸模上的導正銷4再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm,沖壓過程中粗定位完成以后,當用導正銷作精確定位時,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。用這種方法定距,精度可達到0.