《卡板沖模結(jié)構(gòu)及加工工藝設(shè)計》12000字（論文）

-34-卡板沖模結(jié)構(gòu)及加工工藝設(shè)計目錄1引言 -1-1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展歷程 -1-1.2國內(nèi)外模具行業(yè)對比 -1-2制件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 -2-2.1制件介紹 -2-2.2制件的外形分析 -3-2.3制件的材料分析 -3-2.4制件的精度分析 -3-3沖壓工藝方案的確定以及模具整體結(jié)構(gòu)的選擇 -3-3.1沖壓工藝方案的確定 -3-3.2模具整體結(jié)構(gòu)形式的選擇 -4-4排樣方案的設(shè)計 -5-4.1排樣方法的選擇 -5-4.2排樣工藝參數(shù)的計算 -5-4.3排樣圖的繪制 -6-4.4材料利用率的計算 -6-5工藝參數(shù)的計算 -7-5.1沖壓力的計算 -7-5.2壓力機的選擇 -9-5.3凸模、凹模刃口尺寸的計算 -9-6各零部件的設(shè)計 -10-6.1凹模組件的設(shè)計 -10-6.2凸模組件設(shè)計 -12-6.3卸料裝置的設(shè)計 -15-6.4凸凹模組件的設(shè)計 -17-6.5模架及模柄的選擇 -19-6.6推件裝置的設(shè)計 -20-6.7各標(biāo)準(zhǔn)件匯總 -21-6.8模架、壓力機及橡膠的校核 -22-7加工工藝及線切割設(shè)計 -24-7.1沖孔凸模設(shè)計 -24-7.2落料凹模設(shè)計 -25-7.3凸凹模設(shè)計 -30-結(jié)論 -36-參考文獻(xiàn) -37-附圖模具裝配圖 -39-1引言模具，即利用外力將原始坯料成型為帶有特定形狀、尺寸的制件的工具。利用模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有很多優(yōu)點，其精度高、生產(chǎn)率高、材料消耗低，這是其他工藝技術(shù)難以超越的[1]。僅從模具生產(chǎn)的優(yōu)點來看，模具對于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必然會起到非常重要的作用，會對我們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生很大的影響。1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展歷程我國自古以來便是一個生產(chǎn)大國，很早就開始注重對模具的開發(fā)、使用，但是在很長一段時間內(nèi)并沒有形成一個完整的產(chǎn)業(yè)[2]。二十世紀(jì)四五十年代時，我國的工業(yè)水平不高，模具制造主要是依靠傳統(tǒng)的鉗工完成，并且模具種類很少，多為單工序模；1956年，模具行業(yè)開始學(xué)習(xí)并運用成型磨削技術(shù)，解決了模具在熱處理時產(chǎn)生變形的問題，并在一定程度上提高了模具的質(zhì)量、壽命以及精度，大大減少了模具制造成本；模具行業(yè)在近些年內(nèi)持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)初具規(guī)模，并且受益于高科技技術(shù)的迅速發(fā)展，我國的模具行業(yè)已進(jìn)入高速發(fā)展階段；二十世紀(jì)九十年代以來，我國模具行業(yè)已產(chǎn)生了很大的變化，并在世界模具生產(chǎn)中都占有很重要的地位，已經(jīng)成為了世界模具生產(chǎn)基地[3]。1.2國內(nèi)外模具行業(yè)對比中國從古代到當(dāng)今都以生產(chǎn)、制造大國的形象為人熟知，模具生產(chǎn)是必不可少的。雖然我國模具產(chǎn)業(yè)鏈形成較晚，但是發(fā)展速度非常迅速。經(jīng)過長時間的發(fā)展，我國已產(chǎn)生了許多模具生產(chǎn)公司，并且模具制造已經(jīng)形成了一套完整的體系，但我國模具行業(yè)的科技含量不高，如：在生產(chǎn)大型、精密、壽命高的模具時，我國的模具技術(shù)很難全面滿足制造要求[4]。國外的模具行業(yè)起步較早，并以高科技為導(dǎo)向，在生產(chǎn)復(fù)雜、精度要求高的模具時，具有很大的優(yōu)勢；而且國外模具行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)深厚，有助于推動模具產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代，并不會與中國模具業(yè)一樣形成一個供過于求的狀態(tài)[5]?？偟膩碚f，國外的模具行業(yè)未來的前進(jìn)方向主要有如下三點：（1）集成化：包括數(shù)據(jù)集成、行業(yè)集成、互聯(lián)網(wǎng)信息集成，用此來滿足模具制造系統(tǒng)的需要。（2）智能化：包括生產(chǎn)周期智能化、模具制造設(shè)備智能化以及人工和設(shè)備的融合。（3）標(biāo)準(zhǔn)化：國外的模具制造行業(yè)目前具有非常明確的生產(chǎn)、使用標(biāo)準(zhǔn)，模具制造的專業(yè)化較強[6]。綜上所述，我國模具行業(yè)已取得了很多的成績，但是離世界頂尖模具制造國還有一定的差距，特別是精密模具和大型模具方面等，我國未來將要注重高新計算機技術(shù)與模具制造的融合，大力發(fā)展高端領(lǐng)域的模具生產(chǎn)技術(shù)，逐步成為世界頂尖模具生產(chǎn)國。2制件的結(jié)構(gòu)工藝性分析2.1制件介紹圖2-1和圖2-2分別為卡板的二維圖和三維圖，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：工件名稱：卡板材料：08F板厚：1mm工件精度：IT12制件二維圖如圖2-1所示，三維圖如圖2-2所示：圖2-1制件二維圖圖2-2制件三維圖2.2制件的外形分析制件卡板的外形輪廓為簡單的直線和部分圓弧，其內(nèi)孔為分布均勻的3個直徑為14mm的圓孔，是軸對稱圖形，形狀簡單，適合沖裁，可用沖孔和落料工序進(jìn)行加工。該制件最小孔邊距C為5mm，而制件厚度S為1mm，根據(jù)公式：C>式中：C——最小孔邊距（mm）；S——制件厚度（mm）制件的壁厚合適，適合沖裁。2.3制件的材料分析制件材料為08F，其含碳量為萬分之八，具有很高的塑性以及韌性而且強度硬度極低，因此其冷變形能力優(yōu)越，沖壓性能良好，常用于制造冷沖壓件，適合沖裁。2.4制件的精度分析制件卡板的精度等級是IT12，精度要求不高，屬于一般沖裁能達(dá)到的公差等級要求，無需采用精沖等特殊沖裁方法。3沖壓工藝方案的確定以及模具整體結(jié)構(gòu)的選擇3.1沖壓工藝方案的確定制件卡板的沖壓需要沖孔和落料兩道工序，經(jīng)過查閱沖壓相關(guān)資料，初步設(shè)計如下三種沖壓工藝方案：1）方案一：采用簡單模，設(shè)計一個落料模和一個沖孔模以完成沖壓；2）方案二：采用連續(xù)模，使條料在沖模的不同位置上先后完成沖孔和落料工序；3）方案三：采用復(fù)合模，使條料在在沖模的同一位置同時完成沖孔和落料工序。經(jīng)查閱資料[7]并分析：單工序模雖然具有模具制造簡單，成本低廉等一些優(yōu)點，但模具生產(chǎn)所需的人力和時間較多，不適合大批量生產(chǎn)，且其產(chǎn)品報廢率較高，所以排除方案一；連續(xù)模在定位時要控制沖裁件的孔與外形的相對位置精度較為困難，易產(chǎn)生定位誤差，導(dǎo)致精度低，并且模具成本較高，所以排除方案二；復(fù)合模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且成本較高，但是能很好地滿足制件卡板這種大批量生產(chǎn)的要求，且其生產(chǎn)效率會隨著生產(chǎn)規(guī)模地提高而提高，而且復(fù)合模加工出來的工件同軸度優(yōu)于其他模具，表面平直，不存在連續(xù)模沖裁時的定位誤差問題，而本制件孔之間的位置精度要求較高，所以選用方案三。復(fù)合模有倒裝和正裝之分。與正裝復(fù)合模相比，倒裝復(fù)合模送料裝置的安裝十分簡潔方便，生產(chǎn)效率也更高，并且廢料能直接從壓力機的臺面上落下，而沖裁件從上模推出，操作方便安全；其缺點是不宜沖裁孔邊距較小的沖裁件[7]，而制件卡板的孔邊距為5mm，制件厚度為1mm對應(yīng)的倒裝復(fù)合模的最小壁厚為2.7mm，符合倒裝復(fù)合模的選擇條件，因此，最終選用倒裝復(fù)合模。3.2模具整體結(jié)構(gòu)形式的選擇3.1.1模架結(jié)構(gòu)形式的選擇模具的形式主要分為后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、對角導(dǎo)柱模架和四角導(dǎo)柱模架[7]。后側(cè)導(dǎo)柱模架因其結(jié)構(gòu)特點，十分適合大件邊緣沖裁，但其缺點是剛性較差，所以無特殊要求一般不采用，排除；中間導(dǎo)柱模架的特點是兩個導(dǎo)柱的直徑不一樣，從而可以避免上、下模在裝模時裝反而發(fā)生事故，適合精度要求較高的制件沖裁，但其操作較不方便，只能單向送料，排除；四角導(dǎo)柱模架因采用了四個導(dǎo)柱，所以其導(dǎo)向效果最好，適合精度要求非常高的模具沖裁，而制件卡板的精度要求為IT12，無必要選擇如此精密的模架，排除；對角導(dǎo)柱可以橫向和縱向送料，雖然其操作性一般，但是導(dǎo)向效果較好，并且適合工件精度要求較高的制件沖裁，如制件卡板，所以本次設(shè)計最終選用對角導(dǎo)柱模架[7]。3.1.2送料方式的設(shè)計本次設(shè)計選用兩個導(dǎo)料銷和一個擋料銷來完成對制件的定位，送料方向是縱向送料；此外，考慮到板料的剪裁方式是縱裁，裁板次數(shù)少，操作方便，生產(chǎn)率高，所以選擇手工送料[7]。3.1.3卸料方式的設(shè)計卸料方式主要可分為剛性和彈性卸料。剛性卸料裝置適合于較厚、較硬且精度要求不高的工件[7]。而制件卡板厚度為1mm，較薄；材料為08F，硬度不高，不適合這種卸料方式，因此排除。彈性卸料裝置由卸料螺釘、卸料板、彈性元件所組成。常用于厚度在1.5mm以下的板料沖，且由于其可以完成壓料工作，所以沖裁件的平整度較高，適合制件卡板的沖裁。因此，本次設(shè)計選用彈性卸料裝置。3.1.4推件方式的設(shè)計剛性推件裝置安裝在模具的上半部分。在完成推件動作時，壓力機將推件力通過打桿、推板、推桿傳遞到推件板，推件力大且不易出錯。由于本次設(shè)計選用的模具結(jié)構(gòu)是倒裝復(fù)合模，工件需要從上模推出，所以選用剛性推件裝置。4排樣方案的設(shè)計4.1排樣方法的選擇排樣方法主要有如下三種：少廢料排樣法、無廢料排樣法、有廢料排樣法。經(jīng)查閱資料[7]，少、無廢料排樣法的優(yōu)點是可以一模沖出多個沖裁件、使沖裁力更小、材料利用率高。但是，少、無廢料排樣法也有一些不足，其常常受到工件形狀以及結(jié)構(gòu)的制約，且條料本身的寬度公差以及導(dǎo)向與定位時的誤差會直接影響沖裁件的尺寸，從而降低沖裁件的精度；同時，會加快模具的磨損，降低模具壽命，從而提高了生產(chǎn)成本。而有廢料排樣法的材料利用率雖不及上述兩種排樣方法，但是其沿著制件的外形輪廓進(jìn)行沖裁，能保證沖裁件的精度以及模具壽命。所以，本次設(shè)計最終選用有廢料排樣法。4.2排樣工藝參數(shù)的計算經(jīng)查閱資料[7]，根據(jù)制件的厚度為1mm，得到搭邊值a=1.5mm，a1=1.8mm。因此，送料步距A：A=D+式中：D——與送料方向平行的制件長度（mm）；a——制件的搭邊值（mm）經(jīng)查參考文獻(xiàn)[7]，根據(jù)條料厚度和條料寬度，確定板料剪裁時的下偏差Δ=0.5mm。因此，條料寬度B：B=式中：D——制件與送料方向垂直的最大尺寸（mm）；a1——制件與條料側(cè)邊制件的搭邊（mm）；Δ——板料剪裁時的下偏差（mm）4.3排樣圖的繪制排樣圖如圖4-1所示：圖4-1排樣圖4.4材料利用率的計算經(jīng)查閱文獻(xiàn)[7]，材料利用率η可由以下公式計算：式中：S1——一個步距內(nèi)零件的實際面積(mm)；A——送料步距（mm）；B——條料寬度（mm）所選用的板料規(guī)格為2000mm×600mm。如果選用橫裁，2000/84.1=23.78，所以一個板料可以裁出23個條料，600/36.5=16.43,所以一個條料可以沖出16個零件。此時，條料的總利用率η0：

η式中：n——板料上實際沖裁的零件數(shù)；L——板料長度（mm）；B——板料寬度（mm）；S2——一個零件的實際面積（mm2）如果選用縱裁，600/84.1=7.14，所以一個板料可以裁出7個條料，2000/36.5=54.79，所以一個條料可以沖出54個零件。此時，條料的總利用率η0：η式中：n——板料上實際沖裁的零件數(shù)；L——板料長度（mm）；B——板料寬度（mm）；S2——一個零件的實際面積（mm2）經(jīng)對比，選用縱裁。5工藝參數(shù)的計算5.1沖壓力的計算經(jīng)查表，得到材料的抗剪強度=353MPa。1）落料力：F式中：F落——落料力（kN）；QUOTEK落K落——L落——t——板料厚度（mm）；——材料的抗剪強度（MPa）2）沖孔力：F式中：F沖——K沖——L沖——t——板料厚度（mm）；——材料的抗剪強度（MPa）3）經(jīng)查閱資料[7]，得到卸料力系數(shù)K卸=0.04F式中：F卸——K卸——F落——4）經(jīng)查閱資料[7]，得到推件力系數(shù)K推初步選取凹模洞口高度h=6mm，因此留在凹模內(nèi)的工件數(shù)為6個，則推件力：F式中：F推——n——留在凹模內(nèi)的工件數(shù)；K推——F沖——5.2壓力機的選擇完成了沖裁力的計算后，便可初步選擇壓力機。將落料力、沖孔力、推件力、卸料力相加得到總沖壓力126kN。由于選擇壓力機時其公稱壓力必須大于1.3倍總沖壓力，所以初步選用公稱壓力為250kN，型號為J23-25的壓力機，其部分參數(shù)由表5-1所示：表5-1J23-25壓力機部分參數(shù)型號工作臺尺寸前后×左右/（mm×mm）滑塊行程/mm連桿調(diào)節(jié)高度/mm模柄孔尺寸/mm最大裝模高度/mm標(biāo)稱壓力/kN電動機功率/kWJ23-25370×5606555Φ50×702702502.25.3凸模、凹模刃口尺寸的計算工件的尺寸與間隙大小是由凸模和凹模工作部分尺寸直接決定的[7]，制造模具時一般用分別加工法和單配加工法來保證間隙值合理。1）分別加工法：是將凸、凹模的尺寸與公差分別標(biāo)出，分別進(jìn)行制造，適合于精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。2）單配加工法：是用凸模和凹模相互單配的方法使模具間隙合理。一般來說，沖孔工序以凸模為基準(zhǔn)，落料工序以凹模為基準(zhǔn)，常用于制造復(fù)雜形狀及料薄的沖裁件[7]。由于制件卡板厚度為1mm，較薄，且形狀較為復(fù)雜，所以采用單配加工法，這樣可以將凸、凹模之間的間隙值控制在合適的范圍內(nèi)。首先完成對凸模、凹模刃口尺寸的計算。刃口尺寸分為工作后尺寸變大的A類尺寸、工作后尺寸變小的B類尺寸、工作后尺寸不變的C類尺寸。各尺寸分類如表5-2所示：表5-2各尺寸分類基本尺寸（mm）尺寸類別尺寸名稱80A類A140A類A235A類A3R12A類A456C類C1φ14B類B1落料凹模的刃口尺寸：AAAAC類尺寸：C1沖孔凸模的刃口尺寸：B類尺寸：B經(jīng)查閱參考文獻(xiàn)[7]，得到雙面間隙值Zmin=0.10mm，Zmax=0.14mm。落料凸模按照間隙要求，由落料凹模的實際尺寸配制；沖孔凹模也一樣與沖孔凸模配制、，保證雙面間隙值在0.10mm~0.14mm之間。6各零部件的設(shè)計6.1凹模組件的設(shè)計6.1.1落料凹模的設(shè)計1）凹模形狀的選擇凹模洞口選用直壁式，其刃口尺寸不會因修磨刃口而增大，所以沖壓件的精度較高，刃口強度也較大，此外，此類凹模洞口便于制造和刃磨，易于加工。由于制件外形較為復(fù)雜，凹模洞口選為直通式，以便于線切割加工成型，為了安放推件塊，加一空心墊板，空心墊板洞口比凹模洞口的尺寸略大，整體形成臺階式結(jié)構(gòu)。2）凹模的尺寸計算查參考文獻(xiàn)[7]，凹模厚度H由下式進(jìn)行計算：H=K式中：H——凹模厚度（mm）；K——系數(shù)；b——制件的最大外形尺寸（mm）初選H=18mm。查參考文獻(xiàn)[7]，凹模壁厚c由下式進(jìn)行計算：c=式中：c——凹模壁厚（mm）；H——凹模厚度（mm）初選c=30mm。凹模的邊界尺寸：長度L=80+2×30=140mm；寬度B=35+2×30=95mm。查參考文獻(xiàn)[8]，選用凹模板的規(guī)格為160mm×100mm×18mm。3）凹模的技術(shù)要求凹模的材料選擇為Cr12MoV，熱處理硬度為60~62HRC。4）凹模的固定與定位本次設(shè)計選用4個M10的螺釘將凹模固定在上模部分，其分布在凹模板的四個角處，呈對角分布，橫向中心距為130mm，縱向中心距為70mm；凹模采用兩個Φ8的長銷釘進(jìn)行定位，其呈對角分布，橫向中心距為130mm，縱向中心距為35mm，銷釘與上模座上的銷釘孔的配合關(guān)系為H7/m6。凹模零件圖如圖6-1所示：圖6-1落料凹模零件圖6.1.2空心墊板的選擇空心墊板的外圍尺寸與凹模相同，洞口形狀和凹模一致，尺寸略大?？招膲|板選取厚度為14mm,其規(guī)格為160mm×100mm×14mm，材料為45鋼，熱處理硬度為43~48HRC。空心墊板結(jié)構(gòu)如圖6-2所示。圖6-2空心墊板三維圖6.2凸模組件設(shè)計6.2.1沖孔凸模的設(shè)計1）凸模形式的確定本次設(shè)計選擇適合沖圓孔的臺階式凸模。由于卡板上只需要沖出三個Φ14mm的圓孔，且孔徑較大，故凸模結(jié)構(gòu)選用B型圓凸模。2）凸模長度的計算凸模長度由下式計算：L=式中，H1——H2——H3——其中，凸模固定板與凹模板的邊界尺寸相同，其厚度由查矩形模板標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81選取，為20mm。凸模的二維圖和三維圖由圖6-3所示：圖6-3沖孔凸模零件圖3）凸模材料的選擇本次設(shè)計選擇Cr12MoV制造凸模，熱處理硬度為58~60HRC。6.2.2凸模固定板的選擇本次設(shè)計以凹模板為基準(zhǔn)，結(jié)合矩形模板標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81，選取了尺寸為160mm×100mm×20mm的凸模固定板，其材料為45鋼。凸模固定板上存在四個直徑為11mm的通孔用來安裝緊固螺釘，呈對稱分布，橫向距離為130mm，水平距離為70mm；四個直徑為9mm的通孔分布用來安裝兩個長銷釘和短銷釘，呈對稱分布，橫向距離為130mm，水平距離為35mm；此外，還存在兩個直徑為7mm的通孔，用來放置兩個直徑為6mm的推桿，呈對稱分布，兩推桿孔中心線相距90mm。凸模固定板如圖6-4所示：圖6-4凸模固定板零件圖6.2.3上墊板的選擇本次設(shè)計設(shè)置了墊板以降低沖裁力，其位于凸模固定板和上模座之間，周界尺寸以凹模板為基準(zhǔn)，厚度按照矩形模板標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81選取為8mm，即規(guī)格為160mm×100mm×8mm，材料為T7鋼，熱處理硬度為52~55HRC。6.3卸料裝置的設(shè)計本次設(shè)計選擇了包括卸料板、橡膠、卸料螺釘在內(nèi)的彈性卸料裝置。6.3.1卸料板的設(shè)計卸料板的周界尺寸以凹模板為基準(zhǔn)，厚度按照標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81選取為14mm，即規(guī)格為160mm×100mm×14mm，和凸凹模單邊間隙值為0.1mm，材料為45鋼[7]熱處理硬度為43~48HRC。卸料板上對稱分布著兩個M10的螺紋孔，用于安裝卸料螺釘，兩螺紋孔中心相距130mm；三個用于放置活動擋料銷和導(dǎo)料銷的孔，直徑為6mm，擋料銷與卸料板的配合關(guān)系為H8/f9。卸料板零件圖如圖6-5所示：圖6-5卸料板零件圖6.3.2卸料螺釘?shù)倪x擇設(shè)置卸料螺釘?shù)哪康氖菫榱斯潭ㄐ读习?，防止其在工作時松動[7]。本次設(shè)計按照標(biāo)準(zhǔn)GB2867.5-81，選擇了規(guī)格為M10×80，材料為45鋼，熱處理硬度為35~40HRC。6.3.3彈性元件的選擇橡膠相對于彈簧來說在沖壓過程中能夠承受更大的負(fù)荷，并且安裝更為方便，價格也較為便宜，因此本次設(shè)計的彈性元件選用了卸料橡膠[8]。1）橡膠工作時的壓縮量橡膠工作時的壓縮量S工作S式中：S工作——t——板料厚度（mm）2）橡膠的自由高度H查閱參考文獻(xiàn)[9]：S式中：S工作——H自由——所以橡膠的自由高度H自由H式中：H自由——S工作——所以取H自由3）橡膠的預(yù)緊量S查閱參考文獻(xiàn)[9]，橡膠的預(yù)緊量S預(yù)緊S式中：S預(yù)緊——H自由——4）橡膠的長度L查閱參考文獻(xiàn)[9]，橡膠的長度L橡膠L式中，L橡膠——H自由——S預(yù)緊——所以取L橡膠6.4凸凹模組件的設(shè)計6.4.1凸凹模的設(shè)計1）凸凹模的結(jié)構(gòu)凸凹模的最小壁厚會受到?jīng)_模結(jié)構(gòu)的限制，并且其內(nèi)外緣均是刃口。對于本次設(shè)計所選用的倒裝復(fù)合模，由于沖裁時孔內(nèi)會有廢料殘余，因此最小壁厚要取得大些，為2.7mm。本次設(shè)計考慮到用線切割加工，舍棄了臺階式凸凹模結(jié)構(gòu)，選擇了直通式，其工作部分與固定部分的尺寸一致。凸凹模由兩個直徑為4mm橫向銷釘與固定板進(jìn)行固定，兩個銷釘露出凸凹模5mm左右，起到傳統(tǒng)凸凹模臺階的作用，限制凸凹模的縱向移動?？v兩個銷釘孔距離凸凹模底面距離為7mm；兩個銷釘孔中心距為28mm。凸凹模選擇Cr12MoV來制作，熱處理硬度為58~62HRC。2）凸凹模的尺寸凸凹模的刃口分別與落料凹模和沖孔凸模刃口配作，保證雙面間隙在0.06~0.08mm之間。凸凹模長度由下式確定：L式中：L固——L橡膠——L卸料板——凸凹模零件圖如圖6-6所示：圖6-6凸凹模零件圖6.4.2凸凹模固定板的設(shè)計凸凹模固定板的周界尺寸以凹模板為基準(zhǔn)設(shè)計，其厚度按照標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81確定為28mm，即規(guī)格為160mm×100mm×28mm。材料為45鋼，熱處理硬度為43~48HRC。凸凹模固定板上設(shè)計4個M10的螺紋孔用于安裝緊固螺釘，4個孔呈對稱分布，橫向距離為130mm，縱向距離為70mm；設(shè)計2個直徑為13mm的通孔用于安裝卸料螺釘，呈對稱分布，橫向距離為130mm；設(shè)計兩個銷釘孔，直徑為6mm，用于將凸凹模與下模座進(jìn)行定位，銷釘與凸凹模固定板之間的配合關(guān)系為H7/m6；此外，凸凹模固定板上還設(shè)計出了4個立槽，用于安放露出凸凹模的橫向銷釘。凸凹模固定板如圖6-7所示：圖6-7凸凹模固定板零件圖6.4.3下墊板的設(shè)計下墊板的標(biāo)準(zhǔn)選擇與上墊板一致，規(guī)格為160mm×100mm×8mm，材料為T7鋼，熱處理硬度為52~55HRC。6.5模架及模柄的選擇6.5.1模座的選擇根據(jù)凹模板的尺寸，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T2851-2008，選擇上模座規(guī)格為160mm×100mm×40mm；下模座規(guī)格為160mm×100mm×50mm；兩個導(dǎo)柱分別為25mm×180mm、28mm×180mm；對應(yīng)的導(dǎo)套分別為25mm×90mm×38mm、28mm×90mm×38mm。上、下模座的材料為HT400；導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料為20鋼。模架的具體參數(shù)如表6-1所示：表6-1模架凹模周界閉合高度H零件件號、名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號1234上模座GB/T2855.1下模座GB/T2855.2導(dǎo)柱GB/T2861.1導(dǎo)套GB/T2861.3數(shù)量LB最小最大1111規(guī)格160100190225160×100×40160×100×5025×18028×18025×90×3828×90×386.5.2模柄的選擇由于制件卡板上均勻分布著3個直徑為14mm的孔，每兩個孔的中心距為28mm，因此三個沖孔凸模的分布所占的橫向長度較大，導(dǎo)致兩個推桿的位置分布較遠(yuǎn)，兩推桿孔的中心距為90mm，因此所選用的推板尺寸較大。此時若選用壓入式模柄，則其固定臺階不便安裝，會使模柄跟隨打桿上下移動。因此，本次設(shè)計按照標(biāo)準(zhǔn)JB/T7646.2-2008選擇了旋入式B型模柄，其規(guī)格由初選的J23-25壓力機確定，直徑為50mm，材料為Q235，其內(nèi)部的打桿孔直徑為15mm。防止模柄轉(zhuǎn)動的止轉(zhuǎn)銷直徑為4mm，長度為16mm，材料為45鋼。6.6推件裝置的設(shè)計本次設(shè)計選擇了包括打桿、推板、推桿、推件塊在內(nèi)的推件裝置。6.6.1打桿的設(shè)計打桿的直徑由模柄孔的直徑確定，長度在綜合考慮上模座厚度及模柄高度之后確定，最后按照標(biāo)準(zhǔn)JB/T7650.1-2008，選擇了直徑為12mm，長度為120mm的A型帶肩推桿，材料為45鋼。6.6.2推板的設(shè)計上文中已經(jīng)提到，為了合理的放置推桿，推板的直徑選擇的較大。本次設(shè)計最終按照標(biāo)準(zhǔn)JB/T7650.4-2008，選擇了直徑為100mm的圓形推板，其厚度H為6mm，材料為45鋼。6.6.3推桿的設(shè)計為了確保工件能夠平穩(wěn)的被推出，本次設(shè)計按照標(biāo)準(zhǔn)JB/T7650.3-2008設(shè)置了兩個推桿，其直徑為6mm，長度為35mm，材料為45鋼。6.6.4推件塊的設(shè)計推件塊的尺寸以直徑為基準(zhǔn)，具體邊界尺寸比制件的相應(yīng)尺寸大5mm左右，其與凹模的配合關(guān)系為H8/f7，材料為45鋼，熱處理硬度為43~48HRC。推件塊如圖6-8所示：圖6-8推件塊零件圖6.7各標(biāo)準(zhǔn)件匯總各標(biāo)準(zhǔn)件零件選擇如表6-2所示： 表6-2各標(biāo)準(zhǔn)件名稱規(guī)格數(shù)量材料備注下模座160x100x501HT400GB/T2855.2續(xù)表名稱規(guī)格數(shù)量材料備注上模座160x100x401HT400GB/T2855.1緊固螺釘M10x70845鋼GB/T70.1-2008圓柱銷釘Φ6x70245鋼GB/T119.2-2000墊板160x100x82T7鋼JB/T7643.3-2008導(dǎo)柱25x180120鋼GB/T2861.1導(dǎo)柱28x180120鋼GB/T2861.1圓柱銷釘Φ4245鋼GB/T119.2-2000凸凹模固定板160x100x28145鋼JB/T7643.2-2008擋料銷Φ6x18245鋼GB/T119.2-2000導(dǎo)料銷Φ6x18145鋼GB/T119.2-2000卸料板160x100x14145鋼GB/T2858.2-81導(dǎo)套25x90x38120鋼GB/T2861.3導(dǎo)套28x90x38120鋼GB/T2861.3空心墊板160x100x14145鋼JB/T7643.2-2008凸模固定板160x100x20145鋼JB/T7643.2-2008圓柱長銷釘Φ8x80245鋼GB/T119.2-2000圓柱短銷釘Φ8x50245鋼GB/T119.2-2000推板Φ100x6145鋼JB/T7650.4-2008推桿Φ6x35245鋼JB/T7650.3-2008模柄A50x911Q235JB/T7646.2-2008推桿A12x120145鋼JB/T7650.1-2008止轉(zhuǎn)銷Φ4x16145鋼卸料螺釘M10x80245鋼GB2867.5-816.8模架、壓力機及橡膠的校核6.8.1模具閉合高度的校核模架的最小閉合高度為190mm，最大閉合高度為225mm。模具的閉合高度H閉合H=40+式中：H閉合H上模座——H凸?！狧凸凹模——H下模座——H墊板——模具閉合高度的校核可由下式確定：195mm=Hmin<223mm<Hmax=225mm式中：Hmin——Hmax——所以模具的閉合高度合適。6.8.2壓力機的校核J23-25壓力機的最大裝模高度為270mm，滑塊行程為65mm，則其最小裝模高度為205mm。模具閉合高度和壓力機裝模高度之間存在如下關(guān)系：Hmin+10＜H閉合＜H式中：H閉合——模具的閉合高度（mm）Hmin——壓力機的最小裝模高度（mm）；Hmax——215mm所以壓力機的高度校核合格，所選壓力機合適。6.8.3橡皮卸料力的校核查參考文獻(xiàn)[8]，橡皮在壓縮時的工作壓力P可通過下式計算：P=A式中：P——橡膠壓縮時的工作壓力（kN）；A——橡皮的橫截面積（mm2）；q——由橡皮壓縮量所決定的單位壓力（MPa）其中，橡皮的橫截面積經(jīng)計算為6026mm2，單位壓力q由表6-3所示：表6-3橡皮壓縮量與單位壓力值壓縮量（%）101520253035單位壓力/MPa0.260.500.741.061.522.10經(jīng)計算，橡皮的壓縮量為30%，所對應(yīng)的單位壓力為1.52MPa。因此通過上式可算得橡皮壓縮時的工作壓力P為9.214kN，而卸料力為3.84kN，工作壓力大于卸料力，所以橡皮的選擇合適。7加工工藝及線切割設(shè)計7.1沖孔凸模設(shè)計制件卡板上由三個Φ14mm的孔，需要設(shè)置三個相同尺寸的凸模。凸模的材料為Cr12MoV，熱處理硬度為58~60HRC。由于凸模外形為圓柱狀，主要通過車削和磨削即可完成對凸模的加工，并在其中穿插熱處理以調(diào)整硬度，改善切削加工性能，最后通過鉗工精修使之滿足要求。經(jīng)參考文獻(xiàn)[10]，編寫了沖孔凸模具體加工工藝過程，具體如表7-1所示：表7-1沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖1備料將Cr12MoV毛坯鍛成圓棒φ24×552熱處理通過球化退火，使硬度降低，在一定程度上改善切削加工性能，并為淬火做準(zhǔn)備續(xù)表工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖3車削按圖車出圓弧面、兩端面和外圓柱面，倒角R5，單邊精加工余量為0.2mm車床4熱處理按熱處理工藝，淬火加低溫回火使硬度達(dá)到HRC58～625磨削磨外圓、兩端面使之達(dá)到設(shè)計要求磨床6鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計要求7檢驗按圖紙要求檢驗7.2落料凹模設(shè)計7.2.1凹模的加工工藝設(shè)計由于本次設(shè)計直接按照標(biāo)準(zhǔn)選擇了160mm×100mm×18mm的標(biāo)準(zhǔn)凹模板，所以不需要鍛造和退火工序。為了便于凹模型孔的加工，本次設(shè)計選用的加工方法為線切割。在經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理等工序后，進(jìn)行鉗工劃線，以確定型孔的輪廓線以及螺釘孔、銷釘孔、穿絲孔的位置線，然后進(jìn)行線切割加工，并在其中穿插熱處理以及磨削工序，最后通過鉗工精修使之全面達(dá)到設(shè)計要求。，經(jīng)查閱參考文獻(xiàn)[10]，編寫了落料凹模加工工藝過程，具體如表7-2所示：表7-2落料凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖1備料準(zhǔn)備Cr12MoV標(biāo)準(zhǔn)凹模板160mm×100mm×18mm2熱處理進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火，高溫回火），得到回火索式體，提高材料的強度、塑性和韌性3磨平面磨光六面，并互為直角磨床4鉗工劃線劃出穿絲孔、螺釘孔、銷釘孔的位置線以及型孔的輪廓線續(xù)表工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖5加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔按照劃線位置加工銷釘孔、螺釘孔以及穿絲孔鉆床6熱處理依熱處理工藝，淬火回火后達(dá)到HRC58～627磨平面磨光上、下平面磨床8線切割按圖以及尺寸切割型孔以達(dá)到要求電火花線切割機9鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計要求10檢驗按圖紙要求進(jìn)行檢驗7.2.2凹模的線切割設(shè)計1）線切割機床的選擇查閱資料選擇了型號為DK7740的線切割機床，其具體參數(shù)如表8-1所示：表8-1線切割機床部分參數(shù)型號工作臺尺寸（mm）工作臺行程（mm）最大切割速度最佳加工面粗糙度電極絲直徑工作液單邊放電間隙DK7740690×460400×500≥120mm2/minR小于等于2.5umΦ0.10~0.2mmDX-10.01mm取電極絲直徑為0.20mm。由此可以確定補償量f：f=式中，f——補償量（mm）；d——電極絲直徑（mm）；δ——單邊放電間隙（mm）2）凹模的線切割過程按照凹模刃口尺寸繪制凹模型孔曲線，然后按照補償量將凹模型孔曲線向內(nèi)偏移便得到電極絲切割的輪廓線。凹模上各點的位置如圖8-1所示：圖8-1凹模線切割示意圖a）確定加工起點取原點O為加工起點，并以其為圓心打出直徑為2mm的穿絲孔。b）線切割順序的確定由加工起點O開始，先切割直線OA，然后按照逆時針順序切割其他的部分。c）確定計數(shù)方向和長度1）直線OA：取Gx，J=20020；2）直線AB：取Gy，J=5500；3）直線BC：取Gx，J=40030；4）直線CD：取Gy，J=5500；5）直線DE：取Gx，J=7980；6）圓弧EF：取Gx，J=24040；7）直線FG：取Gx，J=7980；8）直線GH：取Gy，J=5500；9）直線HJ：取Gx，J=40030；10）直線JK：取Gy，J=5500；11）直線KL：取Gx，J=7980；12）圓弧LM：取Gx，J=24040；13）直線MA：取Gx，J=7980d）查閱參考文獻(xiàn)[11]，編寫數(shù)控加工程序清單，如表8-2所示：表8-2凹模加工程序清單序號BXBYBJGZ備注1B20020B12020B20020GxL1穿絲后起步2B0B5500B5500GyL2切割直線AB3B40030B0B40030GxL3切割直線BC4B0B5500B5500GyL4切割直線CD5B7980B0B7980GxL3切割直線DE6B0B12020B24040GxNR2切割圓弧EF7B7980B0B7980GxL1切割直線FG續(xù)表序號BXBYBJGZ備注8B0B5500B5500GyL4切割直線GH9B40030B0B40030GxL1切割直線HJ10B0B5500B5500GyL2切割直線JK11B7980B0B7980GxL1切割直線KL12B0B12020B24040GxNR4切割圓弧LM13B7980B0B7980GxL3切割直線MA14加工結(jié)束7.3凸凹模設(shè)計7.3.1凸凹模加工工藝設(shè)計上文中已經(jīng)確定選擇Cr12MoV來制作凸凹模。其加工工藝過程與凹模類似，不過它沒有現(xiàn)成的模板購買，需要增加鍛造毛坯和刨削粗加工工序，具體見表7-3所示：表7-3凸凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖1備料將Cr12MoV毛坯鍛成45mm×75mm×90mm的長方體2熱處理進(jìn)行球化退火以降低硬度，并在一定程度上改善切削加工性能，為后續(xù)的淬火做準(zhǔn)備3粗刨刨六面達(dá)到40mm×70mm×85mm刨床4熱處理進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火，高溫回火），得到回火索式體，提高材料的強度、塑性和韌性續(xù)表工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖5磨平面磨光六面且互為直角磨床6鉗工劃線劃出兩個銷釘孔，三個漏料孔和穿絲孔的位置線以及型孔的輪廓線7加工銷釘孔、漏料孔及穿絲孔按照位置加工兩個銷釘孔、三個漏料孔以及穿絲孔鉆床8熱處理根據(jù)熱處理工藝，進(jìn)行淬火回火后使硬度達(dá)到HRC58～629磨平面將上、下平面磨光以達(dá)到粗糙度要求磨床續(xù)表工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工序示意圖10線切割按圖切割型孔使其達(dá)到尺寸要求電火花線切割機11鉗工精修全面達(dá)到設(shè)計要求12檢驗按圖紙要求檢驗7.3.2凸凹模線切割過程凸凹模線切割的機床選擇與凹模一致，為DK7740。按照凸凹模刃口尺寸繪制凸凹模型孔曲線，然后按照補償量將凸凹模模型孔曲線向外偏移便得到電極絲切割的輪廓線。凸凹模上各點的位置如圖8-2所示：圖8-2凸凹模線切割示意圖圖a）確定加工起點取點O（2800，1600）為加工起點，并以其為圓心打出直徑為2mm的穿絲孔。b）線切割順序的確定由加工起點O開始，先切割直線OA，然后按照逆時針順序切割其他的部分。c）確定計數(shù)方向和長度1）直線OA：取Gx，J=8240；2）直線AB：取Gy，J=5500；3）直線BC：取Gx，J=39530；4）直線CD：取Gy，J=5500；5）直線DE