φ17單耳止動墊片的級進模具設計-沖壓模

φ17單耳止動墊片的級進模具設計-沖壓模,17,單耳止動,墊片,模具設計,沖壓 目錄 第一部分：前言 2 第二部分：設計過程 4 一、沖壓件工藝性分析： 4 二、沖壓工藝方案的確定： 4 三、主要設計計算 5 四、模具總體設計: 11 五、主要零部件設計： 12 六、模具總裝圖： 18 七、沖壓設備的選定： 19 九、模具的裝配: 20 第一部分：前言 一、前言 所謂模具，就是在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機和裝在壓力機上的專用工具，通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需形狀的零件或制品的專用工具的統(tǒng)稱。 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。 由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國大部分企業(yè)均設有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個概念。模具工業(yè)主要生產(chǎn)能力分散在各部門主要產(chǎn)品廠內(nèi)的工模具車間，所生產(chǎn)的模具基本自產(chǎn)自用。據(jù)粗略估計，產(chǎn)品廠的模具生產(chǎn)能力占全國模具生產(chǎn)能力的75％，他們的裝備水平較好，技術(shù)力量較強，生產(chǎn)潛力較大，但主要為本廠產(chǎn)品服務，與市場聯(lián)系較少，經(jīng)營機制不靈活，不能發(fā)揮人力物力的潛力。模具專業(yè)廠全國只有二百家左右，商品模具只占總數(shù)的20％左右，模具標準件的商品率也不到20％。由于受舊管理體制的影響較深，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和組織協(xié)調(diào)，存在著“中而全”，“小而全”的結(jié)構(gòu)缺陷，生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟效益較差。 在設計過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完美的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，懇請各位老師指正。 零件圖 工件名稱：單耳止動墊片 工件簡圖：如上圖 生產(chǎn)批量：中批量 材 料：Q235 材料厚度：1mm 第二部分：設計過程 一、沖壓件工藝性分析： 此工件沖槽、沖孔、落料三個工序。 材料為Q235鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個φ17mm的孔；孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為7.5mm(孔與φ32mm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。 二、沖壓工藝方案的確定： 該工件包括沖槽沖孔落料、三個基本工序，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(chǎn)。 　　方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 　　方案三：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(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，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)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(chǎn)采用方案三為佳。 ???? 三、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。單耳止動墊片的形狀具有圓形的特點，直排時材料利用率較高，應采用直排，如圖下圖所示的排樣方法。條料寬度83mm，步距離為81.2mm，一個步距的材料利用率為78%。工件排樣根據(jù)落料工序設計，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用單排排樣設計，采用手工送料，采用導料板導料、擋料銷擋料。由表2—10（見沖模工藝與模具設計一書）查得 ， 那么：條料的寬度：B=51.5+2a1=55.5mm 條料的步距：S=51.5+a=52.5mm 導料板的導料尺寸:=B+=52.5+1=53.5mm(采用無側(cè)壓裝置,條料與導料板間間隙=1 沖裁單件材料的利用率計算： 排樣圖如下所示： （2）、沖壓力的計算： ①、落料力的計算： (K=1.3) ； —落料力（N）； L —工件外輪廓周長 L=； t —材料厚度 t=1mm； —材料抗剪強度（MPa）由書（見沖模具設計應用實例一書）附錄查得=305Mpa; 落料力則為： ②、沖槽、沖孔力的計算： L1—工件內(nèi)輪廓周長 L1=53.4mm =1.3×53.4×1×305=21.17KN 即沖裁力為: =+=58.38+21.17=79.55KN ④、卸料力的計算： —卸料力因數(shù)，由表2-15（見沖模具設計應用實例一書）查得=0.06 ⑤、推件力的計算： —推件力因數(shù) 由表2—15（見沖模具設計應用實例一書） 查得=0.05 n=h/t，n=8/2=4 =4×0.05×79.55=15.91KN ⑥、總沖壓力的計算： 故總的沖壓力為 =58.38+79.55+4.733+15.91=158.573KN(彈性卸料,下出件) 故擬選定J-23-65開式雙柱可傾壓力機 (3)壓力中心的確定及相關(guān)計算： 　計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如下圖所示。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～L3共3組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標（122.8，0）。 由己上計算結(jié)果可以看出,該件的沖裁力比較大,壓力中心偏移坐標原點的距離也比較大,為了便于模具有加工和裝配模具中心仍選在坐標原點O. 選用適當?shù)臎_床, C點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 壓力中心數(shù)據(jù)表 基本要素長度L/mm 各基本要素壓力中心的坐標值 X Y L1=52 0 0 L2=52.5 52.5 0 合計104.5 103 0 （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(jié)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，具體計算如下 對工件未注公差可按IT14計算，也可由書附錄查得各尺寸的未注公差。 根據(jù)表2—10（見沖模具設計應用實例一書）查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。 1）、落料刃口尺寸計算： 的凸凹模的制造公差由表2—12（見沖模具設計應用實例一書）查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模與凹模 分開加工方法，因數(shù)由表 2—13（見沖模具設計應用實例一書）查得X=0.5，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 3）、沖孔刃口尺寸計算： 的凸凹模的制造公差由表2—12（見沖模具設計應用實例一書）查得，. 由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，因數(shù)由表 2—13（見沖模具設計應用實例一書）查得X=0.5 ，則： ,其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 5）、卸料橡膠的設計： 卸料橡膠的設計計算見如下。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(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 卸料板工作行程,為凸模凹進卸料板的高度1mm, 為凸模沖裁后進入凹模的深度2mm。 橡膠的工作行程，為凸模修磨量取5mm。 橡膠的自由高度，H取 的25%。 橡膠的預壓縮量,一般。 每個橡膠承受的載荷,選用四個圓筒形橡膠。 橡膠的外徑,d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm，p為0.5MP。 校核橡膠的自由高度，滿足要求。 橡膠的安裝高度。 四、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(cè)壓裝置?？刂茥l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。 3）卸料、出件方式的選擇 　　 因為工件料厚為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(chǎn)，所以采用下出件比較便于操 作與提高生產(chǎn)效率。 　4）導向方式的選擇 　　為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模采用中 間導柱的導向方式。 五、主要零部件設計： （1）工作零件的結(jié)構(gòu)設計 ① 落料凸模 結(jié)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M12螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其總長L可按公式計算： L=120+28+2+29=183mm L-凸模長度 -凸模固定板厚度 -卸料板厚度 t-材料厚度 h-增加長度。它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.5-1mm）,凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般 取10-20mm。 具體結(jié)構(gòu)如下： ② 沖孔凸模 因為所沖的孔為方形與圓形，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。沖φ40mm孔的凸模結(jié)構(gòu)如下圖： 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計算： 凹模厚度 H=kb=0.3×83mm=24.9mm（查表得k=0.3） 凹模壁厚 c=（1.5～2）H=37.35mm～49.8mm 取凹模厚度H=50mm，凹模壁厚c=45mm， 凹模寬度B=b+2c=（83+2×45）mm=173mm 凹模長度L取360 mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為360mm×173mm×50mm，結(jié)構(gòu)如下圖: （2）定位零件的設計 落料凸模下部設置一個導正銷，沖槽凸模下設置一個導正銷。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。 （3）導料板的設計 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)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 ???? 18mm。 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(diào)整。 （5）模架及其它零部件設計 　　 該模具采用后導柱模架，這種模架的導柱在模具后側(cè) 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 為φ40×230；導套d/mm×L/mm×D/mm為φ40×140×53。分別上模座厚度H上模取55mm，上模墊板厚度H墊取15mm，固定板厚度H取40mm，下模座厚度H下模取65mm，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 =（55＋15＋89＋50＋70－2）mm=277mm ?式中 L——凸模長度，L=74mm； H——凹模厚度，H=50mm； 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J23-63的最大裝模 高度（300mm），可以使用。 根據(jù)主要工作部分尺寸、結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸，參照有關(guān)資料，可選取級精度的后側(cè)導柱模架（GB/T2851.5—1990）.即： 上模座： 400×173×55 HT200 下模座： 400×173×70 HT200 下模座輪廓尺寸：L=400mm； B=173mm； S=390mm； R=55mm； A1=160mm； A2=290mm； 六、模具總裝圖： 　通過以上設計，可得到如下圖所示的模具總裝圖。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作為粗定距，在落料凸模上安裝一個導正銷,另一個導正銷利用條料上a=60,b=6孔作導正銷孔進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第二步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷再作精確定距。活動擋料銷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0.02mm。 七、沖壓設備的選定： ?通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機J23-63能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：630KN 滑塊行程：100mm ?最大閉合高度：360mm ???? 最大裝模高度：300mm 工作臺尺寸（前后×左右）：570mm×860mm ???? 墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×155mm ???? 模柄孔尺寸：φ50mm×70mm ???? 最大傾斜角度：25° 九、模具的裝配: 根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見下表所示。 單耳止動墊片連續(xù)模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸模凹模預配 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 將凸模分別與相應的凹模相配，檢查其間隙是否加工均。不合適者應重新修磨或者更換。 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。 3 裝配下模 1.在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板。 2.在下模座、導料板上用已加工好的凹模分別確定其螺孔子的位置，并分別鉆孔、攻絲。 3.將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧、裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。 4 裝配上模 1.在已裝好的下模上放等高墊鐵，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； 2.預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔。 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。 4.將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料高出凸模下端約1mm。 5.復查凸、凹模是間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； 6.安裝導正銷、承料板； 7.切紙檢查合適后打入銷釘。 5 調(diào)試與調(diào)整 裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應調(diào)整。 參考資料 1、 許發(fā)樾 主編 《沖模設計應用實例》 機械工業(yè)出版社 1999年6月出版 2、 鐘毓斌 主編 《沖壓工藝與模具設計》機械工業(yè)出版社 2000年5月出版 3、 《沖模設計手冊》編寫組 編著 《沖模設計手冊》機械工業(yè)版社 1999.6 4、 馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森 編 《模具設計與制造簡明手冊》上?？茖W技術(shù)出版社 1984年12月出版