畢業(yè)設(shè)計(jì)論文擋板沖裁級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

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1、 編號(hào): 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū) 題 目: 擋板沖裁級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 院 (系): 應(yīng)用科技學(xué)院 專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 030Y20135 指導(dǎo)教師: 職 稱(chēng): 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 高級(jí)工程師 題目類(lèi)型: 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā) 2

2、007 年 6 月 15 日 目 錄 1 引言 4 1.1 課題的提出 4 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 4 1.3 本設(shè)計(jì)需完成的工作 4 2 沖裁機(jī)理分析 5 2.1 沖裁變形過(guò)程分析 5 2.2 沖裁件質(zhì)量分析 6 2.3 沖裁模間隙 6 2.4 間隙對(duì)沖裁力的影響 7 3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 7 3.1 沖壓件工藝性分析 8 3.2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型 8 4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 8 4.1 排樣設(shè)計(jì) 8 4.2 搭邊 8 4.3 計(jì)算材料利用率 8 5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 8 5.1 壓

3、力中心的計(jì)算 8 5.2 沖壓力的計(jì)算 8 5.3 降低沖裁力的方法 8 6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 8 6.1 刃口尺寸計(jì)算原則 8 6.2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 8 6.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 8 7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 7.1 模具類(lèi)型的選擇 8 7.2 定位方式的選擇 8 7.3 確定送料方式 8 7.4. 確定卸料形式 8 7.5. 模架形式 8 8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8.1.1落料凹模 8 8.1.2典型組合的選擇 8 8.1.3 落料凸模尺寸的確定 8 8.1.4 沖孔凸模尺寸的確定 8 8.2 定位零件

4、的設(shè)計(jì) 8 8.2.1.導(dǎo)正銷(xiāo) 8 8.2.2.導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 8 8.2.3.擋料銷(xiāo) 8 8.2.4始用擋料裝置 8 8.3 卸料零件的設(shè)計(jì) 8 8.3.1 卸料板 8 8.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用 8 8.3.3 頂件塊 8 8.3.4 頂桿 8 8.4 模架及其他零部件 8 8.4.1模架的選用 8 8.4.2模 柄 8 9 計(jì)算模具閉合高度 8 10 繪制模具總裝圖 8 11 選擇壓力機(jī)并校核閉合高度 8 12 典型零件的制造工藝 8 12.1 工藝路線的擬定 8 12.1.1 表面加工方法的選擇 8 12.1.2加工路線的劃分 8 12.1

5、.3加工工序的組成 8 12.1.4加工順序的安排 8 12.2 制訂加工工藝規(guī)程的指導(dǎo)思想 8 12.3主要成型零件的加工工藝 8 13 結(jié)論 8 謝 辭 8 參考文獻(xiàn) 8 1 引言 1.1 課題的提出 目前,沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬制品個(gè)行業(yè)中,如汽車(chē),儀表,家用電器等工業(yè)中,而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備,在制造行業(yè)中占有重要的地位。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,模具制造業(yè)在工業(yè)中所占的地位越來(lái)越重要。 沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量(尺寸公差和表面粗糙度等)、一次刃磨的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高

6、效、低耗、廉價(jià)的產(chǎn)品,技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著,深受制造行業(yè)的重視。 沖壓工藝是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬材料,而且也可以加工非金屬板料。冷沖壓的加工方式具有生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品一致性好,使用于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn),在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工,并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此,沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn),增強(qiáng)效益,更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 改革開(kāi)放以來(lái),通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合資經(jīng)營(yíng),我國(guó)的沖模技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,在沖模技術(shù)領(lǐng)域采用了CAD、CAM、CAE技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù),顯著的縮短了沖模技術(shù)和制造周期,提高了沖模

7、質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了沖模工作零件的互換,但是大多數(shù)企業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的沖模技術(shù)和制造方法,有些沖模特別是汽車(chē)覆蓋件沖模仍然依靠進(jìn)口,嚴(yán)重地影響了我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)的能力和改型更新的速度。 我國(guó)正處模具設(shè)計(jì)制造水平提升關(guān)鍵期,中國(guó)正在成為全球制造業(yè)中心,板料成型加工是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。目前,我國(guó)設(shè)計(jì)制造的精密多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具,與國(guó)外同類(lèi)模具水平相比,從模具結(jié)構(gòu)、制造精度、制造周期、使用壽命等指標(biāo)來(lái)衡量,水平相當(dāng)或接近,完全可以替代進(jìn)口。 提高沖模技術(shù)可以從兩方面入手,一方面是提高沖模所體現(xiàn)的沖壓工藝水平,開(kāi)發(fā)沖壓新工藝;另一方面是通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)(沖模CAD、CAM、CAE技術(shù))和

8、先進(jìn)制造技術(shù)(數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)加工中心,CNC高精度電火花和線切割加工,CNC點(diǎn)位坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨和連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨等),提高沖模設(shè)計(jì)和制造的水平。 冷沖壓與其他加工方法相比,具有獨(dú)到的特點(diǎn),所以在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部分越來(lái)越多的采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件,如機(jī)械制造、車(chē)輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日用品等行業(yè)。在這些部門(mén)中,沖壓件所占的比重都相當(dāng)大,不少過(guò)去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過(guò)沖壓加工,大大提高了生產(chǎn)率,降低了成本。 1.3 本設(shè)計(jì)需完成的工作 本課題主要研究的是級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。級(jí)進(jìn)模在

9、壓力機(jī)一次沖程中,在有規(guī)律排列的幾個(gè)工位上分別完成一部分沖裁工序,在最后工序沖出完整工件。因?yàn)榧?jí)進(jìn)模是連續(xù)沖壓,生產(chǎn)過(guò)程中相當(dāng)于每次沖程沖制一個(gè)工件,故生產(chǎn)效率高。級(jí)進(jìn)模沖裁可以減少模具數(shù)量,操作方便安全,便于實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化。但它在定位中產(chǎn)生的累計(jì)誤差會(huì)影響工件精度,因此級(jí)進(jìn)模多用于生產(chǎn)批量大,精度要求不高,需要多工序沖裁的小零件加工。 本設(shè)計(jì)模具用于加工擋板。本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括零件的工藝性分析,工件的尺寸精度,刃口尺寸的計(jì)算模具的整體結(jié)構(gòu),選擇正確的壓力機(jī),各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)和材料,零件的尺寸設(shè)計(jì),主要加工零件的加工工藝等,主要內(nèi)容如下: (1)到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研,了解模具生產(chǎn)

10、,制造,加工情況。結(jié)合本設(shè)計(jì)課題,查閱相關(guān)資料。 (2)分析設(shè)計(jì)已知工件級(jí)進(jìn)模具。充分分析工件結(jié)構(gòu),工藝性,了解級(jí)進(jìn)模機(jī)構(gòu)及工作原理,進(jìn)行必要的計(jì)算,確定模具設(shè)計(jì)的基本步驟,設(shè)計(jì)模具的基本參數(shù),設(shè)計(jì)模具的主體結(jié)構(gòu),工作零件,卸料裝置,導(dǎo)料裝置等。 (3)繪制模具總裝配圖,零件圖,完成本工件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。 (4)分析制定主要零件加工工藝。根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu),技術(shù)參數(shù)要求,進(jìn)行工藝計(jì)算,編制主要零件加工工藝規(guī)程。 2 沖裁機(jī)理分析 生產(chǎn)中為了滿(mǎn)足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求,采用多樣的沖壓加工方法。概括起來(lái)可以分為分離工序與成形工序兩大類(lèi)。 分離工序是使坯料的

11、一部分與另一部分相互分離的工藝方法、主要分離工序有落料、沖孔、切邊、剖切、整修等,其又以沖孔、落料應(yīng)用最廣。 落料和沖孔是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。沖裁加工之后,材料分成兩個(gè)部分沖孔是指在板料或者工件上沖出所需形狀的孔,沖去的為廢料,即封閉輪廓外的部分是工件,封閉輪廓內(nèi)的部分是廢料而落料是指從板料上沖下所需形狀的零件或者毛坯,即封閉輪廓內(nèi)的部分是工件,封閉輪廓外的部分是廢料。落料工序和沖孔工序的變形過(guò)程和模具結(jié)構(gòu)是相同的,習(xí)慣上統(tǒng)稱(chēng)為沖裁。沖裁既可以加工出成品零件,又可以為其他成形工序制備毛胚。 2.1 沖裁變形過(guò)程分析 沖裁工序是利用凸模與凹模組成上、下刃口將板料置于凹模上,凸模下行

12、使板料變形,直至全部分離。因凸模與凹模之間存在間隙z,使凸、凹模作用于板料的力呈不均勻分布,主要集中于凸、模刃口。沖裁變形過(guò)程見(jiàn)下圖。在具有尖銳刃口及間隙合理的凸、凹模作用下,板料的變形過(guò)程可分為彈性變形、塑性變形、斷裂分離三個(gè)階段。 (1) 彈性變形階段 凸模與板料接觸后,使板料壓縮產(chǎn)生拉伸和彎曲彈性變形,此時(shí),板料內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)材料的彈性極限。若卸去載荷,板料則恢復(fù)原狀。 (2) 塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)下壓,板料內(nèi)的應(yīng)力值達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生塑性流動(dòng)、滑移變形,在凸、凹模的壓力作用下,板料表面受到壓縮,由于凸、凹模之間有間隙存在,使板料同時(shí)受到彎曲和拉伸的作用,凸模下的材

13、料產(chǎn)生彎曲,凹模下的材料則向上翹曲出現(xiàn)彎曲和拉伸形成的圓角,并且出現(xiàn)壓痕。隨著凸模擠入板料的深度增大,塑性變形程度逐漸增大,變形區(qū)材料硬化加劇,直到刃口附近的板料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限,沖裁力達(dá)到最大值,板料出現(xiàn)裂紋,開(kāi)始破壞,塑性變形階段結(jié)束。 (3) 斷裂分離階段 凸模的繼續(xù)壓入,使刃口附近的變形區(qū)的應(yīng)力達(dá)到材料的破壞應(yīng)力,在凹、凸模側(cè)面的變形區(qū)先后產(chǎn)生裂紋。已形成的上、下裂紋逐漸擴(kuò)大并沿最大切應(yīng)力方向向材料內(nèi)層延伸,甚至兩裂紋相遇重合,板料被剪斷分離,沖裁過(guò)程結(jié)束。 2.2 沖裁件質(zhì)量分析 沖裁件質(zhì)量主要是指沖切斷面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形狀誤差和尺寸精度。對(duì)于沖裁工序而言,沖裁切斷面

14、質(zhì)量往往是關(guān)系到工序成功與否的重要因素。沖裁件沖切斷面可以明顯地區(qū)分為四個(gè)部分:光亮帶、斷裂帶、圓角和毛刺。 光亮帶的形成,是在沖裁過(guò)程中沖裁模具刃口切入板料后,板料與模具刃口側(cè)面擠壓而產(chǎn)生塑性變形的結(jié)果:光亮帶部分出于具有擠壓特征,表面光潔垂直,是沖裁件切斷面上精度最高、質(zhì)量最好的部分。光亮帶所占比例通常是沖裁件斷面厚度的1/2-1/3。 斷裂帶是在沖裁過(guò)程的最后階段,板料剪斷分離時(shí)形成的區(qū)域,是模具刃口附近裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的斷裂面。斷裂帶表面粗糙并略帶斜角,不與板平面垂直。 圓角形成的原因,是當(dāng)模具壓入板料時(shí)刃口附近的材料被牽連變形的結(jié)果。材料塑性越好,則圓角

15、帶越大。沖切斷面上的毛刺是在沖裁過(guò)程中出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成的。隨后已形成的毛刺被拉長(zhǎng),并殘留在沖裁件上。 影響沖裁件沖切斷面質(zhì)量的因素很多。沖切斷面上的光亮帶、斷裂帶、圓角、毛刺等四個(gè)部分各自所占斷面厚度的比例也是隨著制件材料、模具和設(shè)備等各種沖裁條件不同而變化的。分析研究表明,凸凹模之間的間隙值是最主要的影響因素。提高沖裁件質(zhì)量。重要的是必須清楚間隙的影響規(guī)律,并尋求獲得合那間隙的確定方法。 2.3 沖裁模間隙 沖裁模具的凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有很大的影響。間隙適中時(shí),上、下裂紋互相重合,沖裁件斷面雖有一定斜度,但比較平直、光潔且毛刺很小。當(dāng)間隙過(guò)小時(shí),由于分離面上、下裂紋向材料中間

16、擴(kuò)展時(shí)不能互相重合,將被第二次剪切才完成分離,因此出現(xiàn)二次擠壓而形成二次光亮帶,毛刺也有所增長(zhǎng),沖裁件毛刺容易清除拱彎,斷面比較垂直。 間隙過(guò)大時(shí),材料受到很大的拉伸和彎曲應(yīng)力作用,沖裁件光亮帶小,圓角和斜度加大,毛刺大而厚,難以去除。表1和表2縫沖裁件斷面質(zhì)量要求。 表1 普通沖裁斷面的近似粗糙度值 板料厚度 1 >1~2 >2~3 >3~4 >4~5 表面粗糙度值 3.2 6.3 12.5 25 50 表2 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 板料厚度 0.3 >0.3~0.5 >0.3~0.5 >0.3~0.5 >0.3~0.5 普通沖裁斷面允許的毛刺

17、高度 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 0.05 0.08 0.10 0.13 0.15 當(dāng)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)均使沖裁件尺寸精度降低。同時(shí),沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力和沖裁力等。 2.4 間隙對(duì)沖裁力的影響 隨著問(wèn)隙的增大,材料所受的拉應(yīng)力增大,材料容易斷裂分離,因此沖裁力減小。但繼續(xù)增大間隙值,會(huì)因從凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不相重合的影響,沖裁力下降變緩,由于間隙的增大,使沖裁后零件的光亮面變窄,落料尺寸小于凹模尺寸,沖孔尺寸大于凸模尺寸,因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是,間隙增大時(shí),因?yàn)槊淘龃?/p>

18、,引起卸料力、頂件力迅速增大. 3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 沖裁工藝設(shè)計(jì)包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案確定。良好的工藝性和合理的工藝方案,可以用最少的材料,最少的工序數(shù)和工時(shí),使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng),能穩(wěn)定地獲得合格沖件,因而可以減小勞動(dòng)量和沖件成本。勞動(dòng)量和沖裁件成本是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)合理性的主要指標(biāo)。 零件名稱(chēng):擋板 生產(chǎn)批量:大批 材 料:鋼板08F 材料厚度:t=1mm 本課題為按擋板(如下圖)尺寸設(shè)計(jì)其模具,并編制模具主要零件的加工工藝規(guī)程。 圖1 產(chǎn)品零件圖 3.1 沖壓件工藝性分析 沖裁零件的工

19、藝性是指沖裁零件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁零件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。沖裁零件的工藝性是否合理,對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 沖裁零件應(yīng)滿(mǎn)足如下要求: (1) 沖裁工件的形狀 沖裁零件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、排樣廢料少。 (2) 沖裁零件的圓角 除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí),允許工件有尖銳的清角外,沖裁零件的外形或內(nèi)孔的交角處,應(yīng)避免尖銳的清角,其交角處用適宜的圓角相連。 (3) 沖裁件局部凸出或凹入部分的寬度和深度寬度不宜太小,應(yīng)避免有窄長(zhǎng)切口和過(guò)窄的切槽,否則會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量。 (4) 沖裁件的孔徑

20、沖裁件的孔徑太小時(shí),凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu),各種形狀的孔的最小尺寸可查表 。沖小孔的凸模,如果采用保護(hù)套,凸模不易損壞,穩(wěn)定性提高,最小沖孔尺寸可以減小。 (5) 沖裁件孔邊之間距離 沖裁件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過(guò)小,否則會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。復(fù)合沖裁時(shí),因模壁過(guò)薄而容易破損;分別沖裁時(shí),也會(huì)因材料易于被拉入凹模而影響模具壽命,特別是沖裁小孔距的小孔時(shí),經(jīng)常會(huì)發(fā)生凸模彎曲變形而卡住模具。當(dāng)沖孔邊緣與工件外形邊緣不平行時(shí)a1應(yīng)不小于平行時(shí)。應(yīng)不小于1.5t。 (6) 沖裁件尺寸的標(biāo)注 沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與制

21、模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合,并選擇在沖裁過(guò)程中不參加變形的面或線上。 (7) 沖裁件兩孔心距所能達(dá)到的公差查表 該沖裁件的工藝性可按以下幾方面進(jìn)行分析: (1) 材料:該沖裁件的材料08F鋼是普通碳素鋼,具有較好的可沖壓性。 (2) 零件結(jié)構(gòu):該沖裁件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng),并在轉(zhuǎn)角處都有R0.5圓角,比較適合沖裁。 (3) 尺寸精度:零件圖上尺寸未注公差,屬自由尺寸,可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。 查公差表(GB1800 表2)可得各尺寸公差為: 零件外形: 25 0 -0.52 mm 30 0 -0.52 mm 180 -043 mm 8±0.18 mm 6 0 -0.3mm

22、 R0.5 mm 零件內(nèi)形:Φ3 +0.25 0mm 10 +0.36 0 mm 2.8+0.25 0mm R0.5 mm 孔心距:15±0.21 mm 10±0.21 mm 孔邊距:4±0.15 mm 從上面所分析可得出結(jié)論:該工件適合沖裁。 3.2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 (1) 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模,如落料模,沖孔模,拉深模等結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率不高,一般適用于小批量生產(chǎn)。 (2) 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種較先進(jìn)的模,在一副沖模中一次定位可以同時(shí)完成幾

23、個(gè)工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊,一套模具能完成若干工序,大大減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量,減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間,勞動(dòng)生產(chǎn)效率高。 (3) 連續(xù)模是把完成一個(gè)沖件的幾個(gè)工序,排列成一定的順序,組成連續(xù)模,在沖裁過(guò)程中,條料在模具中依次在不同的工序位置上,分別完成沖件所要求的工序,除最初幾次沖程外,以后每次沖程都可以完成一個(gè)(或幾個(gè))沖裁件。由于定位誤差影響到工件的精度,一般多用于精度低多工序的小零件。 從零件圖可看出,該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,可以采用以下三種工藝方案: (1) 先落料,再?zèng)_孔,采用兩副單工序模生產(chǎn)。 (2) 落料-沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。 (3) 沖

24、孔-落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 對(duì)以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較: 方案一:模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工,生產(chǎn)效率較低,難以滿(mǎn)足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為提高生產(chǎn)效率,主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁?;蚣?jí)進(jìn)沖裁模方式。 方案二:復(fù)合模定位精度高并且滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求,但需要考慮凸凹模的強(qiáng)度,正裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值對(duì)黑色金屬等硬性材料可按板料厚度的1.5倍確定,但最小值不小于0.7mm。對(duì)有色金屬等軟材料可約等于板料厚度,但最小值不小于0.5mm。倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的2~3倍確定,板料厚度小取大值,相反取小值。由于本零件孔比較

25、多,必須用倒裝復(fù)合模方便落料,根據(jù)材料厚度t=1mm,則最小壁厚為3mm,而從零件圖可知,工件的最小壁厚為2.1mm,因此復(fù)合模的凸凹模的強(qiáng)度不夠,該工件并不適合用復(fù)合模加工。 方案三:級(jí)進(jìn)模本身能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn),而且生產(chǎn)效率高,由于工件精度為IT14級(jí),符合級(jí)進(jìn)模加工工件的精度要求。 綜上所述,最后確定用級(jí)進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。 4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 4.1 排樣設(shè)計(jì) 排樣是指沖裁零件(毛坯)在條料、帶料或板料上布置的方法。 合理有效的排料在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下,得到符合 設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中,保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指

26、標(biāo)之一。在沖壓工作中,沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)到總成本的60%~75%,每降低1%的沖壓廢料,將會(huì)使成本降低0.4%~0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施,尤其在成批和大量生產(chǎn)中,沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件,甚至數(shù)百萬(wàn)件,材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效果更為突出。 排樣方法的選擇原則: (1) 沖裁小工件或某中工件需要窄條(帶)料時(shí),應(yīng)沿板料順長(zhǎng)方向進(jìn)行排樣,符合材料規(guī)格及工藝要求。 (2) 沖裁彎曲毛坯時(shí),應(yīng)考慮板料扎制方向。 (3) 沖件在條(帶)料上的排樣,應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單和操作方便與安全等。 (4) 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步

27、距較小的方案,以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料,并減少?zèng)_壓時(shí)間。 按沖裁工藝方法和材料的合理利用,條料排樣方法可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣。根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置形式分類(lèi),有直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、沖裁搭邊等。 由于受沖裁件外型的限制,該工件的排樣只能采用有廢料的排樣形式,為了使模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且能達(dá)到最大的材料利用率,采用直排的形式即可,排樣方式如圖2所示。 圖2 排樣方式圖 4.2 搭邊 排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱(chēng)為搭邊。 搭邊的主要作用有: (1) 補(bǔ)償定位誤差,防止由于條料的寬度誤

28、差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 (2) 還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度,保證送料的順利進(jìn)行,從而提高制件質(zhì)量,沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁,使受力平衡,提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。 搭邊是廢料,從節(jié)省材料出發(fā),搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模,增加刃口磨損,降低模具壽命,并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō),搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。搭邊的設(shè)計(jì)主要考慮幾方面的因素: (1) 材料的力學(xué)性能。塑性好的材料,搭邊值要大—些,硬度高與強(qiáng)度大的材料,搭邊值小一些。 (2) 材料的厚度。材料越厚,搭邊值也越大。 (3) 工件的形狀和尺寸。工件外形越復(fù)雜,圓角半

29、徑越小,搭邊值也越大 (4) 排樣的形式。?對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。 查(冷沖壓實(shí)用技術(shù) P59 表3-2) 根據(jù)材料厚度t=1mm,確定搭邊值: 兩工件間的搭邊: a1 = 1.2 mm 工件邊緣搭邊: a = 1.5 mm 步距為: S=18+1.2=19.2 mm 查(冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表3-4), 確定導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Z 無(wú)側(cè)壓裝置 Z = 0.5 mm 圖3 排樣圖 條料寬度B =(D+2 a+Z)-Δ =(30+2×1.5+×0.5)-Δ = 33.5-Δ mm Δ-- 條料寬度的

30、偏差,查(冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表3-4)得0.4mm 確定后排樣圖如圖3所示。 4.3 計(jì)算材料利用率 把工件按圖4所示分割計(jì)算工件面積: 面積A1= 4×25=100 mm2 面積A2= 6×30=180 mm2 面積A3= (25+30)×8)=220mm2 面積A4=πR2= 3.14×1.52=7.065mm2 面積A5=2×π0.52+2.8×10=29.57 mm2 工件總面積A=A1+ A2+A3-2A4-2A5 =100+180+220-2×7.065-2×29.57 =426.73mm2 圖4 面積

31、計(jì)算圖 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為: η=A/BS×100% =426.73/(33.5×19.2)×100%=66.35% A ----一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積 BS---- 一個(gè)步距內(nèi)毛坯的面積 查板材標(biāo)準(zhǔn),選用1000mm×2000mm×1mm的鋼板,假如,條料長(zhǎng)度為1000,則條料上可沖壓工件數(shù)為: n1=1000-1.2/19.2=52.44個(gè) 取n1=52個(gè) 則條料利用率為: 圖5 裁料圖 η1=n1A/LB×100% =(52×426.73)÷(1000×33.5)×100% =66.2% 假如,條料

32、長(zhǎng)度為2000,則條料上可沖壓工件數(shù)為 n2=2000-1.2/19.2=104.1個(gè) 取n1=104個(gè) 則條料利用率為: η2=n2A/LB×100% =(104×426.73)÷(2000×33.5)×100% =66.2% 顯然,兩種規(guī)格的條料材料利用率是相等的。 每張鋼板可剪裁59塊條料(33.5mm×1000mm),每塊條料可沖52個(gè)工件;一張鋼板料1000mm×2000mm可沖 3068個(gè)工件。(如圖5所示)則每張板材的材料利用率η總為: η總=nA1/LB×100% =(3068×426.73)÷(1000×2000)×100% =65.5

33、% 5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 5.1 壓力中心的計(jì)算 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為沖模壓力中心。為了保證沖裁和壓力機(jī)正常和平穩(wěn)地工作,沖模的壓力中心必須通過(guò)模柄軸線而與壓力機(jī)滑塊的中心重合。如果壓力中心不在模柄軸線上,滑塊會(huì)承受偏心載荷,沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生歪斜,從而導(dǎo)至滑塊導(dǎo)軌 和模具導(dǎo)向裝置的不正常磨損。同時(shí)引起凸、凹模間隙不均勻,使刃口迅速變鈍,甚至造成刃口損壞,降低模具使用壽命。 計(jì)算壓力中心必須在凹模刃口 設(shè)定XY軸的正方向,并選擇L5 的中點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn), 如圖6所示: 凹模型口圖 圖6 壓力中心 由于工件Y方向?qū)ΨQ(chēng), 故壓力中心Y0

34、=0mm X0= = = =1.31mm 其中:L1=25mm x1=-18mm; L2=2×4=8mm x2=-16mm L3=2×=2×8.48=16.96mm;x3=-10mm;L4=2×6=12mm x4=―3mm; L5=30mm x5=0mm; L6=2×πd=2×3.14×3=18.84mm x6=1.2(搭邊)+4=5.2mm; L7=2×(2πd+2×8+2×2.8)=59.76mm x7=15.2mm; 計(jì)算時(shí),忽略邊緣R0.5圓角。 由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為(1.31,0 ),與沖床滑塊中

35、心只偏移1.31 mm,可忽略不計(jì),故基本重合。 5.2 沖壓力的計(jì)算 沖裁力是選擇和確定沖壓設(shè)備、及模具強(qiáng)度較核的重要依據(jù),在沖裁模設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行計(jì)算,同時(shí),應(yīng)掌握影響沖裁力大小的因素及降低沖裁力的方法。 沖裁力包括落料力、沖孔力、卸料力和頂件力。 當(dāng)沖裁工作完成后,從板料上沖裁下來(lái)的工件(或廢料)由于徑向發(fā)生彈性變形而擴(kuò)張。會(huì)卡在凹模模腔內(nèi);同時(shí),在板料上沖裁出的孔徑則沿著徑向發(fā)生彈性收縮,會(huì)緊箍在凸模上。為了將緊箍在凸模上的板料卸下來(lái)所需要的力稱(chēng)為卸料力,以表示;將卡在凹模中的板料推出或頂出所需的力分別稱(chēng)為推件力與頂件力,以與表示。 卸料力、推件力與頂件力是由壓機(jī)和

36、模具的卸料、頂件裝置獲得的。在選擇壓機(jī)噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí),要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)考慮卸料力、推件力與頂件力的大小,并作必要的計(jì)算。影響這些力的因素較多,主要有:材料的機(jī)械性能和厚度,工件形狀和尺一寸大小,凸、凹模間隙,排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況。生產(chǎn)中,常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: 式中,,—分別為卸料系數(shù)、推件系數(shù)和頂件系數(shù),其值見(jiàn)表2-7; P——沖裁力 N; N——卡在陰??變?nèi)的工件數(shù),n=h/t (h為凹模刃孔的直壁高

37、度,t為工件厚度)。 注:此模具結(jié)構(gòu)中卸料裝置為卸料板卸料,并且用頂件塊頂出工件,因此只需要計(jì)算卸料力與頂件力。 以下為沖裁中各力的計(jì)算: 落料力 F落=1.3 L tτ =1.3×91.76×1×290 =34593.52 (N) 其中:L=91.76mm(工件落料周長(zhǎng)) t=1mm(材料厚度) 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 》表1.5. 2 按08F鋼板,取τ=290N/mm2 沖孔力 F沖=1.3 (L1+L2 )tτ =1.3×(18.84+59.76)×1

38、×290=1.3×78.60×1×290)=29632.20(N) 其中:L1 、L2 為工件孔的周長(zhǎng)。 卸料力 F卸=Kx (F落+F沖) 查表2-9(教材)得Kx = 0.04 =0.04×(34593.52+31140.20)=2629.34(N) 頂件力F頂=kD F落 查表2-9取KD = 0.06 =0.06×34593.52 =2075.61(N) 總沖壓力: F總 = F落+F沖+F卸+ F頂 = 34593.52+29632.20+2629.34+2075.61

39、 = 68930.67(N) 該模具采用級(jí)進(jìn)模,擬選擇彈性卸料、上出件。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果,沖壓設(shè)備擬選J23-16 5.3 降低沖裁力的方法 沖壓生產(chǎn)中,由于設(shè)備條件以及減少振動(dòng)、噪聲的需要,可以采用以下幾種常用方法降低沖裁力。 (1) 加熱沖裁,材料在加熱狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度有明顯下降,所以加熱沖裁能降低沖裁力。這種沖裁方法的缺點(diǎn)是,材料加熱后產(chǎn)生氧化皮,且因加熱勞動(dòng)條件差,只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的工件。 (2) 多凸模階梯布置沖裁,當(dāng)沖裁模有多個(gè)凸模時(shí),可將凸模刃口底平面呈階梯形布置,多凸模沖裁時(shí),總沖裁力是每個(gè)凸模沖裁力的疊加。而將凸模作階梯形布

40、置后,可以避免各個(gè)凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn),減少了任意沖裁瞬時(shí)的剪切面面積,從而降低了沖裁力的峰值。在將多個(gè)凸模進(jìn)行階梯形布置時(shí),需要注意以下幾方面的要求: 階梯形布置需要對(duì)稱(chēng)分布,防止偏載;為了避免沖大孔時(shí)材料流動(dòng)的擠壓力對(duì)小孔沖頭的影響,階梯形應(yīng)安排先沖大孔、后沖小孔,這樣也有利于減少小孔沖頭的長(zhǎng)度。多凸模之間的高度差H可以取: 當(dāng)板料厚度t<3mm時(shí),H=t; 當(dāng)板料厚度t>3mm時(shí),H=0.5t。 (3) 斜刃口模具沖裁,普通模具刃口都是采用與模具軸線相垂直的平面形式。若將,凸模(或凹模)刃口平面設(shè)計(jì)成與軸線傾斜一定的角度進(jìn)行沖裁時(shí),刃口逐步?jīng)_切材料,減少了每一瞬時(shí)的剪

41、切面積,從而降低了沖裁力。與平刃沖裁相比,斜刃口沖裁的沖裁力可以降低50%-75%。為了制取平整的零件,落料時(shí),將凹模設(shè)計(jì)為斜刃。沖孔時(shí),則相反,沖裁彎曲狀工件時(shí),采用有圓頭的凸模。單邊斜刃沖裁,只適用于折彎的切口。設(shè)計(jì)斜刃模具時(shí),應(yīng)注意將斜刃作對(duì)稱(chēng)布置,以免沖裁時(shí)承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移,啃壞刀刃。輪廓復(fù)雜的工件,不宜采用斜刃沖模的減力程度由斜刃高度H和角度決定,H和可參考下列數(shù)值選?。? 當(dāng)板料厚度t < 3mm, H=2t,<; 當(dāng)板料厚度 t =3~10mm, H=t,<; 一般情況時(shí),角不大于。 斜刃沖裁力P,可按下式計(jì)算:

42、 式中 P—用平刃沖模沖裁時(shí)所需的力; k—沖裁減力系數(shù)。 斜刃沖裁厚板時(shí),應(yīng)驗(yàn)算沖裁功。其公式如下: A= 式中 A—沖裁功,Nm; t—板厚,mm; —斜刃沖裁力,N。 采用斜刃模具的主要缺點(diǎn)是:刃口制造與修磨比較復(fù)雜,刃口極易磨損,工件不夠平整,因此一般情況下盡量不用,只用于大型工件及厚料沖裁。 6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此,在沖裁模設(shè)計(jì)中,正確確定與計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及其

43、公差是極為重要的。 6.1 刃口尺寸計(jì)算原則 確定和計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差必須遵循以下原則: (1) 根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸,故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),先確定凹模的人口尺寸,再按間隙值確定凸模的刃口尺寸;沖孔時(shí)孔徑的尺寸決定于凸模尺寸,故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),先決定凸模的刃口尺寸,再按間隙值確定凹模的刃口尺寸。 (2) 考慮凸、凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過(guò)程中有磨損,凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小,凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求,并盡可能提高模具的使用壽命,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小

44、尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凸模刃口的基本尺寸應(yīng)去工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔,凸、凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值。 (3) 刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凸、凹模刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn),保證合理的凸、凹模間隙值,保證模具的一定使用壽命。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2-5。一般情況下,也可按工件公差的1/3-1/4選取。對(duì)于圓形凸、凹模,由于制造容易,精度易保證,制造公差可按IT6-IT7級(jí)選取。 6.2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 凸凹模加工方法一般分為兩種:凸、凹模分開(kāi)加工法和凸

45、、凹模配合加工法。 當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí),模具具有互換性,便于模具成批制造。但是,制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模分配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具,制造簡(jiǎn)單,成本低。 根據(jù)刃口尺寸計(jì)算的原則,并且使凸、凹模具有一定的間隙,從而令到加工出來(lái)的工件達(dá)到一定的尺寸精度,最好的方法就是采用凸凹模配合加工。凸、凹模配合加工,是指先加工凸模(或凹模),然后根據(jù)制造好的凸模(或凹模)的實(shí)際尺寸,配做凹模(或凸模),在凹模(或凸模)上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模(或凹模)作為基準(zhǔn)件,它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸,而與它配做的凹模(或凸模),只需在圖紙上標(biāo)注相

46、應(yīng)部分的凸模公稱(chēng)尺寸(或凹模公稱(chēng)尺寸),注明“x x尺寸按凸模{或凹模}配作,每邊保證間隙x x”。這樣,基準(zhǔn)件的制造公差(或)的大小,就不再受凸、凹模間隙大小的限制,使模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差(或)=4。形狀簡(jiǎn)單時(shí)按IT6()級(jí)IT7()公差制造。配合加工法在工廠中被廣泛采用,適用于形狀復(fù)雜的沖裁件。 1、落料 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),然后配做凸模。落料凹模磨損后,刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。因此,凹模尺寸應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。 (1) 凹模磨損后尺寸增大,計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí),先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凹模尺寸按下公式計(jì)算:

47、 (2) 凹模磨損后尺寸減小,計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí),先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凹模尺寸按下公式計(jì)算: (3) 凹模磨損后尺寸不變,計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí),先把工件圖尺寸化成的形式。這時(shí)凹模尺寸按下式計(jì)算: 2、沖孔 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn),然后配做凹??礇_孔件,沖孔凸模磨損后,刃口尺寸變化也有減小、增大、不變?nèi)N情況。因此,凸模尺寸也應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。 (1)凸模磨損后尺寸減小,計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí),先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凸模尺寸按公式計(jì)算: (2)凸模磨

48、損后尺寸增大,計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí),先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凸模尺寸按落料凹模公式計(jì)算: (3)凸模磨損后尺寸不變,如圖2- 14中C1,C2這類(lèi)尺寸計(jì)算方法與落料件相同,按公式(2-7)計(jì)算: 式中 D —— 工件的最大極限尺寸 (mm) d —— 工件的最小極限尺寸 (mm) —— 工件公差 (mm) X ——系數(shù),X=0.5~1。它與工件公差等級(jí)有關(guān): 當(dāng)工件公差等級(jí)為IT10級(jí)或更高時(shí),取X=1; 當(dāng)工件公差等

49、級(jí)為IT11~I(xiàn)T13級(jí)時(shí),取X=0.75 當(dāng)工件公差等級(jí)為IT14級(jí)或更低時(shí),取X=0.5 如表3中的零件尺寸所示,把工件各尺寸進(jìn)行分類(lèi): (1) 落料凹模磨損后,會(huì)增大的尺寸有:D1=25 0 -0.52 mm D2=180 -043 mm D3=30 0 -0.52 mm D4=6 0 -0.3mm D5=4±0.15 mm 不變的尺寸有: L1=8±0.18 mm (2) 沖孔凸模磨損后,會(huì)減小的尺寸有: 為 d1=Φ3 +0.25 0mm d2=10 +0.36 0 mm d3=2.8+0.25 0mm

50、 不變的尺寸有: L2=10±0.21 mm L3=15±0.21 mm 根據(jù)凸、凹模配合加工的刃口計(jì)算方法,對(duì)以上各尺寸進(jìn)行計(jì)算 表3 刃口尺寸計(jì)算 基本尺寸及分類(lèi) 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 落料凹模 25 0 -0.52 查表2-2(教材) (7%~10%)t Zmin=0.07 Zmax=0.10 Zmax -Zmin =0.03mm 制造精度為:IT14級(jí), 故X=0.5 (P22)

51、 +Δ/4 0 當(dāng)凹模磨損后,尺寸25、18、30、6、R0.5會(huì)增大。故基本尺寸按下式計(jì)算: DA=( Dmax-xΔ) DA=24.74+0.13 0 相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在 0.07~0.10之間 180 -043 DA=17.78+0.11 0 同上 0 -0.52 30 DA=29.74+0.13 0 同上 60 -0.36 同上 DA=5.85+0.08 0 同上 8±0.18 同上 當(dāng)凹模磨損后,尺寸

52、8基本不變故基本尺寸按下式計(jì)算: L=( Lmin+1/2Δ) ±?/8 L=8±0.05 孔邊距 4±0.15 同上 +Δ/4 0 按落料凹模考慮,當(dāng)凹模磨損后, 4會(huì)增大。故基本尺寸按下式計(jì)算: Lp=( Lmax-xΔ) LP=4 +0.08 0 同上 孔心距 L±?/2 = 15±0.21 同上 按沖孔凸??紤],當(dāng)凸模磨損后,孔心距尺寸15、10基本不會(huì)變。故基本尺寸按下式計(jì)算: Lj=( Lmin+1/2Δ) ±?/8 Lj=15±0.05 (注:Δ =0.21×2=0.42) 10±0.21 同上 Lj=10±0.05 沖孔凸模

53、 Φ3 +0.25 0 同上 0 -Δ/4 當(dāng)凸模磨損后,孔尺寸?3、R0.5、10、2.8會(huì)減小。故基本尺寸按下式計(jì)算: dT=( dmin+xΔ) dT=3.13 0 -0.06 相應(yīng)凹模尺寸按凸模尺寸配作,保證雙面間隙在 0.07~0.10之間 10 +0.36 0 同上 dT=10.180 -0.09 2.8+0.25 0 同上 dT=2.93 0 -0.06 6.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 橡膠的允許承受的負(fù)荷較大,安裝調(diào)整靈活方便,是沖裁模中常用的彈性元件。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)如果選擇圓形套在4個(gè)卸料釘,初步計(jì)算橡膠尺寸

54、為: 1.卸料板的工作行程:△=t+h=1+0.5=1.5 t為板料厚度;h為凸??s進(jìn)卸料板 的高度0.5mm。 2.橡膠工作行程:△H1=△+ =1.5+4.5=6 其中: ――凸模刃口修磨量,一般4~10 mm, 取4.5mm。(P79) 3.橡膠自由高度H0=△H1/(0.25~0.3)=6/0.25=24mm 取△H1為H0的25% 4. 橡膠的預(yù)壓縮量:△H0=15%H0=0.15×24=3.6mm 一般△H0=10%~15%H0 5.每塊橡膠的預(yù)壓力F0:卸料力為2629.34(N),選用四個(gè)圓筒形橡膠,則為: F0≥Fxy/n=2629.

55、34/4=657.33(N) 6.橡膠的內(nèi)徑d :因圓筒形橡膠是套在卸料釘上,而卸料釘?shù)闹睆綖?mm,故取橡膠的內(nèi)徑d=10mm。 7.橡膠的外徑D: 按表2.9.12(P65)計(jì)算出橡膠的外徑D = 其中:Fxy-橡膠所產(chǎn)生的壓力,設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力Fx(即F0); P-橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力,與壓縮量有關(guān),其值可按圖2.9.30(P66)確定,設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位壓力。 因選取預(yù)壓縮量15%,一般預(yù)壓縮量為自由高度的10%~15%(P64) 根據(jù)預(yù)壓縮量為自由高度的15%查圖2.9.30得P=0.6(MPa=N/mm2) 故:D=

56、 = =38.62mm≈40mm 8.校核橡膠自由高度H0 0.5< H0/D =24/40=0.6< 1.5 滿(mǎn)足要求。 9.橡膠的安裝高度H=H0-△H0=24-3.6=20.40≈20mm 圓筒形橡膠尺寸為:內(nèi)徑10mm 外徑40mm 自由高度24mm 安裝高度20mm 7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 模具類(lèi)型的選擇 由沖壓工藝分析可知,采用級(jí)進(jìn)沖壓,所以模具類(lèi)型為級(jí)進(jìn)模。 7.2 定位方式的選擇 因?yàn)樵撃>卟捎玫氖菞l料,控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板,無(wú)側(cè)壓裝置??刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷(xiāo)初定距

57、,導(dǎo)正銷(xiāo)精定距。而第一件的沖壓位置采用始用擋料銷(xiāo)定位。 7.3 確定送料方式 模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式,這主要取決于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模長(zhǎng)度)<B(垂直于送料方向的凹模寬度)時(shí),采用縱向送料方式;L>B時(shí),則采用橫向送料方式;L=B時(shí),縱向或橫向均可。就本例的凹模板而言,其送料方式應(yīng)采用橫向送料。另外采用何種送料方式,還得考慮壓力機(jī)本身是開(kāi)式還是閉式而定。 7.4. 確定卸料形式 模具是采用彈壓卸料板,還是采用固定卸料板,取決于卸料力的大小,其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時(shí)比固定卸料模具方便,操作者可

58、以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作,且彈壓卸料板卸料時(shí)對(duì)條料施加的是柔性力,不會(huì)損傷工件表面,因此實(shí)際設(shè)計(jì)中盡量采彈壓卸料板,而只有在彈壓卸料板卸料力不足時(shí),才改用固定卸料板。實(shí)際中,當(dāng)材料料厚約在2mm以下時(shí)采用彈壓卸料板,大于2mm時(shí)采用固定卸料板較為貼近實(shí)際。 本模具所沖材料的料厚為1mm,因此可采用彈壓卸料板。 7.5. 模架形式 如采用橫向送料方式,適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架或?qū)菍?dǎo)柱導(dǎo)套模架;而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢),但工作時(shí)受力均衡性和對(duì)稱(chēng)性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些;四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具;而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本

59、模具采用對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架,對(duì)橫向送料方式較適宜。 8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.1.1落料凹模 凹模采用整體凹模,并且選擇直筒形刃口。各沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心盡量重合。 凹模的外形尺寸設(shè)計(jì) 凹模因其結(jié)構(gòu)形式不一,沖裁時(shí)受力狀態(tài)比較復(fù)雜,現(xiàn)在還不能用理論計(jì)算方法確定其尺寸。在生產(chǎn)實(shí)際中,一般根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度,按經(jīng)驗(yàn)公式概略地計(jì)算凹模的外形尺寸(見(jiàn)圖7) 凹模厚度:H=kb(≥15mm)(P64 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)) 查表3-3得K=0.42 H

60、=0.42×35.7=15mm (b=35.7凹摸刃口的最大尺寸,對(duì)級(jí)進(jìn)模應(yīng)是包括落料和沖孔兩部分) 凹模邊壁厚:C=(1.5~2)H (≥30~40mm) C=(1.5~2)×15=(22.5~30)mm 實(shí)取C=32mm 凹模寬度:B=b+2C (圖7) =35.7+2×32=99.7mm B=99.7mm,查標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.1-1994:根據(jù)“就近就高” 的原則初定凹模周界,考慮到固定凹模的螺孔與凹模刃 圖7 凹模尺寸的確定 壁間的距離不能太近,則取凹模板寬B=100mm;

61、L=125mm; H=20mm;故確定凹模板外形為:125×100×20mm。 8.1.2典型組合的選擇 計(jì)算凹模周界及確定模具的主要結(jié)構(gòu)是為了選用合適的模具結(jié)構(gòu)典型組合。根據(jù)本模具采用橫向送料方式、彈壓卸料板、對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及凹模周界為L(zhǎng)×B=125×100,可從《冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》查到彈壓卸料-橫向送料典型組合(GB2872.2-81)。各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸列于表4: 表4 各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸 序號(hào) 名 稱(chēng) 標(biāo) 準(zhǔn) 長(zhǎng)×寬×厚 數(shù)量 1 上 墊 板 JB/T7643.3-94 125×100×6 1 2 凸模固定板 JB/T7643.2-

62、94 125×100×16 1 3 卸 料 板 JB/T7643.2-94 125×100×14 1 4 導(dǎo) 料 板 JB/T7648.5-94 165×B×6 1 5 凹 模 JB/T7643.1-94 125×100×16 1 6 承 料 板 JB/T7648.6-94 100×40×2 1 7 緊 固 螺 釘 (承料板) GB65-76 M6×10 2 8 圓 柱 銷(xiāo) (凸模) GB119-76 8×40 2 9 緊 固 螺 釘 (凸模) GB70-76 M8×40 4 10 卸料

63、螺釘 JB/T7650.5-81 8×42 4 11 彈簧或聚胺脂橡膠墊 設(shè)計(jì)選用 4 12 緊 固 螺 釘 (卸料板) GB70-85 M8×20 4 13 圓 柱 銷(xiāo) (導(dǎo)料板) GB119-76 6×20 4 14 圓 柱 銷(xiāo) (凹模) GB119-76 8×40 2 15 緊 固 螺 釘 (凹模) GB70-85 M8×40 4 本典型組合凸模的推薦長(zhǎng)度為48mm、配用對(duì)角導(dǎo)柱模架(GB/T2851.1-90)125×100,閉合高度在120~150mm之間。這些尺寸是否合適,還要經(jīng)過(guò)綜合設(shè)計(jì)后才能最后確定。

64、 8.1.3 落料凸模尺寸的確定 落料凸模的外形尺寸是按照凹模的尺寸,并保證一定的間隙值來(lái)配合加工。 根據(jù)零件外形將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式,這樣可便于用線切割加工,使刃口尺寸精度提高。其定位方式是用一個(gè)M6沉頭螺釘固定在墊板上,與凸模固定板的配合按H7/m6。 落料凸模長(zhǎng)度:L= h1+h2 + h3-h(huán)4 =16+14+20-0.5=49.5mm h1-凸模固定板厚度; h2-彈性卸料板厚度; h3-彈性元件安裝高度; h4-凸??s進(jìn)卸料板的高度 8.1.4 沖孔凸模尺寸的確定 沖孔凸模長(zhǎng)度:與落料凸模長(zhǎng)度一樣 L

65、T=L= 49.5mm 所沖的2圓形孔的沖孔凸模采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu),沖2個(gè)長(zhǎng)形孔的凸模采用直通式結(jié)構(gòu)。 與固定板配合采用H7/n6或H7/m6 過(guò)渡配合,直通式凸模為防止卸料力將凸模拉出,在凸模尾部加一個(gè)Ф2mm的掛銷(xiāo)固定。 凸模強(qiáng)度校核:該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿,故強(qiáng)度足夠。 刃口尺寸按表1計(jì)算的數(shù)值,其他尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T5825-91選取。 8.2 定位零件的設(shè)計(jì) 8.2.1.導(dǎo)正銷(xiāo) 使用導(dǎo)正銷(xiāo)的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差。導(dǎo)正銷(xiāo)先進(jìn)入已沖孔中,導(dǎo)正條料位置,保證孔與外形相對(duì)位置公差的要求。導(dǎo)正銷(xiāo)主要用于級(jí)進(jìn)模,其特點(diǎn)是:導(dǎo)正銷(xiāo)固定在凸模上,與凸模之間不能相

66、對(duì)滑動(dòng),送料失誤時(shí)易發(fā)生事故。為了使導(dǎo)正銷(xiāo)工作可靠,避免折斷,導(dǎo)正銷(xiāo)的直徑一般應(yīng)大于2mm??讖叫∮?mm的孔不宜用導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正,但可另沖直徑大于2mm的工藝孔進(jìn)行導(dǎo)正。 本設(shè)計(jì)模具是在條料送進(jìn)時(shí)采用擋料銷(xiāo)作為粗定距,在落料凸模下部安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo),利用條料上φ3mm兩孔作導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正,以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后,把條料抬起向前移動(dòng),用落料孔套在擋料銷(xiāo)上,并向前推緊,沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷(xiāo)再作精確定距。擋料銷(xiāo)位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.1mm,沖壓過(guò)程中粗定位完成以后,當(dāng)用導(dǎo)正銷(xiāo)作精確定位時(shí),由導(dǎo)正銷(xiāo)上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.1mm而完成精確定距。用這種方法定距,精度可達(dá)到0.02mm。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正,導(dǎo)正銷(xiāo)采用H7/r6安裝在落料凸模端面,導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。 導(dǎo)正銷(xiāo)直徑d=dp-Z=3.13-0.05=3.08mm dp-沖孔凸模直徑(按前表計(jì)算值) Z-導(dǎo)正銷(xiāo)與孔徑的雙面間隙,查表3-4(教) 得0.05, (1) 導(dǎo)正銷(xiāo)直線部分的長(zhǎng)度 考慮裝配后卸料板下平面超出凸模端面0.5mm ,所以

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