墊片零件的沖壓模具設(shè)計(jì)-電器墊片沖壓模具設(shè)計(jì)【含10張CAD圖紙+文檔全套】

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Because molds are mainly high volume production, and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality, mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece, can process a qualified parts, and, later, maintenance and storage is reasonable. In this design, not only to consider making the parts to make to meet the job requirements, but also to ensure its service life. Second, the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task, using inverse compound die, the shape of main punch the holes, die hole model used CNC Cutting Machine, I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design, including its use of occasions, appearance requirements, from here you can know that mold is a very complex task, so to continuous improvement in the design until it meets the requirements. Keyword: Blanking; Technological efficiency;Main punch;Compound die 主要符號表 標(biāo)準(zhǔn)公差等級 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 沖裁件的面積 條料寬度 一個(gè)步距內(nèi)沖裁模的數(shù)目 步距 沖裁力 沖裁件周邊面積 材料厚度 材料抗剪強(qiáng)度 卸料力系數(shù) 推料力系數(shù) 落料凹模刃口尺寸 落料凸模刃口尺寸 沖孔凹模刃口尺寸 沖孔凸模刃口尺寸 落料件上極限尺寸 沖孔件下極限尺寸 凹模上極限偏差 凸模下極限偏差 沖裁件公差 凸、凹模最小初始雙面間隙 磨損系數(shù) IV 目 錄 1 緒論 1 1.1概述 1 1.2國內(nèi)外模具相關(guān)發(fā)展 1 1.2.1國內(nèi)模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及不足 1 1.2.2國外模具工業(yè)的發(fā)展情況及優(yōu)勢 2 1.3 本課題的內(nèi)容和具體要求 3 1.3.1本課題的內(nèi)容 3 1.3.2具體要求 3 1.4資料及工具準(zhǔn)備 4 2 零件材料分析及工藝方案的制定 5 2.1 零件分析 5 2.1.1零件材料 5 2.1.2零件材料的特點(diǎn) 5 2.2工藝分析 5 2.3 工藝方案的制定 6 3 排樣與計(jì)算 8 3.1排樣分析及方案確定 8 3.1.1排樣分析 8 3.1.2排樣方案的確定 8 3.2搭邊值選取及確定 9 3.2.1搭邊值選取 9 3.2.2搭邊值確定 9 3.3送料步距與條料寬度的計(jì)算 10 3.4材料利用率的計(jì)算 11 4 沖裁力計(jì)算 12 4.1落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算 12 4.1.1落料力計(jì)算 12 4.1.2沖孔力計(jì)算 12 4.1.3 落料時(shí)卸料力的計(jì)算 12 4.1.4沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 13 4.2壓力機(jī)的選擇 13 5 凸凹模的 15 5.1尺寸計(jì)算原則 15 5.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 15 5.3凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu) 17 6 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)與 19 6.1模具類型的選擇 19 6.2定位方式的選擇 19 6.2.1 導(dǎo)料銷的選擇 20 6.2.2 擋料銷的選擇 20 6.3卸料﹑出件方式的選擇 20 6.3.1卸料裝置的選擇 20 6.3.2出件裝置的選擇 20 6.4彈性元件的選擇 20 6.5模架的選擇 22 7 繪制模具總裝配圖 24 7.1裝配圖繪制 24 8 模具材料的選用 25 9 模具的裝配與檢測 26 9.1模具的裝配 26 9.2模具的檢測 26 總結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 29 致謝 30 （）知識產(chǎn)權(quán)聲明 31 （）獨(dú)創(chuàng)性聲明 32 附錄1 模具三維圖 33 附錄2 模具爆炸圖 34 1 緒論 1.1概述 在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鑄造，鍛造，沖壓，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。由于采用模具能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約材料、降低成本，并且可以保證一定的加工質(zhì)量要求，所以，汽車，飛機(jī)、拖拉機(jī)電器、儀表、玩具和日常用品等產(chǎn)品的零部件很多都采用模具加工。隨著工業(yè)科技術(shù)的 ，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，產(chǎn)品的改性換代加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、外觀不斷提出新的要求，對模具質(zhì)量的要求也越來越高。，如果模具及制造水平落后，產(chǎn)品質(zhì)量低劣，制造周期長，必將影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品失去競爭能力，阻礙生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，模具及制造技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位是顯而易見的。 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需的零件的一種壓力加工方法。冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，其加工效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；沖壓時(shí)模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量，而且壽命比較長，所以沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好具有“一模一樣”的特征；可以加工出尺寸范圍比較大、形狀復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料冷變形硬化效應(yīng)，沖壓件強(qiáng)度和剛度均較高；沖壓沒有切屑廢料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的熱設(shè)備，也是一種省料的加工方法；沖壓件陳本較低；但是沖壓一般使用的模具具有專用型，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜的零件需要數(shù)套模具才能加工成型，且模具精度較高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，所以只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大杜鋒情況下才能充分的體現(xiàn)從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。 1.2國內(nèi)外模具相關(guān)發(fā)展 1.2.1國內(nèi)模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及不足 改革開放以來，特別是90年代末之后，我國模具工業(yè)的發(fā)展得到了長足的進(jìn)步，其主要特點(diǎn)基本體現(xiàn)在以下方面： （1） 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步改善，模具已經(jīng)向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展； （3） 模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到提升，數(shù)字化制造技術(shù)越來越多得到應(yīng)用，模具生產(chǎn)效率大大提高； 30 (3) 集群式生產(chǎn)模式已經(jīng)逐漸在長三角、珠三角地區(qū)形成，擁有一批自主創(chuàng)新的優(yōu)秀企業(yè)團(tuán)隊(duì)； (4) 模具企業(yè)積極參與國際合作，加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)和產(chǎn)品外銷力度，大大提高模具制造水平。 盡管我國模具工業(yè)近年來發(fā)展迅猛，由過去的模具制造大國躍升為模具制造強(qiáng)國，但是在發(fā)展過程中仍然存在了許多問題有待我們?nèi)ソ鉀Q，包括； (1) 由于全球原材料提價(jià)，高技能人才緊缺或流動(dòng)過大，導(dǎo)致模具制造成本提高，模具利潤降低，制約了模具行業(yè)的發(fā)展。 (2) 部分地區(qū)或模具企業(yè)對市場把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致盲目投資，引起惡性競爭，損害了我國模具行業(yè)的集體利益。 (3) 國內(nèi)模具制造的綜合技術(shù)仍然比較落后，而且參差不齊，比較缺乏自主創(chuàng)新能力。 (4) 模具企業(yè)規(guī)模偏小、技術(shù)偏低，模具產(chǎn)業(yè)涉及的領(lǐng)域比較窄，對相關(guān)行業(yè)影響帶動(dòng)能力不足 (5) 模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，沖壓模多以簡單模、單工序模和復(fù)合模為主，大型、精密、復(fù)雜類型的模具幻仔研發(fā)階段，為數(shù)不多。模具生產(chǎn)大部分以中小型企業(yè)為主，當(dāng)技術(shù)改造投資往大中型企業(yè)傾斜時(shí)，中小型企業(yè)的投資得不到保證，模具行業(yè)管理體制分散，處理依靠中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)籌規(guī)劃以外，沒有統(tǒng)一管理部門[11]。 1.2.2國外模具工業(yè)的發(fā)展情況及優(yōu)勢 國外，特別是歐洲和日韓等發(fā)達(dá)地區(qū)的模具工業(yè)起步較早，擁有比較先進(jìn)的生產(chǎn)管理技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，值得我們國內(nèi)模具行業(yè)習(xí)和借鑒。在歐美，許多模具企業(yè)將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的和制造，主要體現(xiàn)在； (1) CAD/CAE/CAM/ERP的廣泛使用，發(fā)揮了信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性； (2) 高速切割、五軸高速加工技術(shù)基本普及，大大縮減制模周期，提高企業(yè)的市場競爭力； (3) 快速成形技術(shù)和快速制模技術(shù)得到普遍應(yīng)用； (4) 從事模具行業(yè)的人員精簡，一專多能，一人多職，精益生產(chǎn) (5) 模具產(chǎn)品專業(yè)化，市場定位準(zhǔn)確； (6) 采用先進(jìn)的管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成化管理； (7) 工藝管理先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。 據(jù)調(diào)查研究，日本模具加工的未來發(fā)展方向主要表現(xiàn)為無人手修磨、無放電加工、加工時(shí)間縮短、梧州加工等方面[10]。 1.3 本課題的內(nèi)容和具體要求 1.3.1本課題的內(nèi)容 本次主要的主要內(nèi)容是—電器墊片（見圖1.1)沖壓模具，并完成不少于1.5萬字的。 (a) 墊片二維圖 (b) 墊片三維圖 圖1.1 零件圖 1.3.2具體要求 （1） 充分了解零件結(jié)構(gòu)，繪制零件圖，并完成基本參數(shù)的計(jì)算及沖壓機(jī)的選用； （2） 確定模具類型及結(jié)構(gòu)，運(yùn)用CAD等工具軟件輔助完成模具整體結(jié)構(gòu)； （3） 對模具工作部分尺寸及公差進(jìn)行計(jì)算； （4） 對模具典型零件需進(jìn)行選材及熱處理工藝路線分析； （5） 繪制模具零件圖及裝配圖，輸出模具開合結(jié)構(gòu)圖； （6） 編寫說明書。 1.4資料及工具準(zhǔn)備 課程開始前必須預(yù)先準(zhǔn)備好《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》、《模具與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》、《模具與制造》、《現(xiàn)代模具制造》等技術(shù)資料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程全部或部分工作安排在計(jì)算機(jī)上用AutoCAD等軟件來完成，相應(yīng)地需事前調(diào)試設(shè)備及軟件、準(zhǔn)備好打印用紙及墨盒等材料。 沖壓模課程按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。 (1) 擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待模具的排樣圖 (2) 計(jì)算沖裁力、確定模具壓力中心、計(jì)算凹模周界、確定待模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)要素、選用模具典型組合等，初選壓力機(jī)噸位； (3) 確定壓力機(jī)噸位； (4) 及繪制模具裝配圖； (5) 及繪制模具零件圖； (6) 按規(guī)定格式編制說明書； (7) 課程面批后或答辯。 2 零件材料分析及工藝方案的制定 2 零件材料分析及工藝方案的制定 2.1 零件分析 2.1.1零件材料 此零件的材料是10號鋼 2.1.2零件材料的特點(diǎn) 10號鋼具有較高的強(qiáng)度和較好的沖壓加工性能，韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性均差。制造要求受力不大、韌性高的零件，如汽車車身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等，可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形，也可用作心部強(qiáng)度不高的滲碳件、碳氮共滲件等[6]。 2.2工藝分析 在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。沖壓件工藝性對沖壓件質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及設(shè)備選用等都用很大的影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本，節(jié)省材料，減少成形工序，提高產(chǎn)品壽命和產(chǎn)品質(zhì)量。 工件如圖2-1所示墊片，材料為10鋼，厚度3mm[5]。 圖2.1 墊片 對課題應(yīng)解決的主要問題，該零件形狀簡單，是由圓弧和直線組成的。由表查出。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12-IT13。將以上精度與零件簡圖 中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加工。選擇復(fù)合模的原因：從總體來看，由于大批量生產(chǎn)，零件的要求比較高，沖壓工件尺寸精度較高，工件平整，對稱度及位置度誤差小，在一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序，大大提高了生產(chǎn)率，但對模具制造精度要求較高，由于復(fù)合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，結(jié)構(gòu)一般要比單工序模復(fù)雜，同時(shí)模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也將隨之下降。而且各零部件在動(dòng)作時(shí)要求相互不干涉，準(zhǔn)確可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相對延長，維修也不如單工序模簡便。外形有直線和圓弧組成,用沖裁方法速度快,質(zhì)量好,比其它加工方法(如銑削,切削)成本要低,效率要高,排樣也較為方便。由于大批量生產(chǎn),在保證質(zhì)量的情況下,可以采用沖裁,對沖裁的凸,凹模要求就要提高,特別是凸模,要進(jìn)行熱處理,滲碳,淬火加回火等來提高強(qiáng)度和耐磨性,當(dāng)凸模磨損產(chǎn)生誤差時(shí)，要及時(shí)更換，來保證工件精度要求.對于沖壓過程中產(chǎn)品的開裂、起皺等問題，利用理論知識計(jì)算分析。模具材料在保證質(zhì)量的情況下，采用性能低的材料來節(jié)約成本。模具自動(dòng)化程度高，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。對凸模的安裝和拆卸要方便，直接關(guān)系到凸模的更換。模具結(jié)構(gòu)要合理，防止沖壓時(shí)小孔的開裂[6]。 2.3 工藝方案的制定 通過對該工件的沖壓工藝性進(jìn)行分析，考慮到制件生產(chǎn)批量和產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，由沖壓制件外觀形狀分析，該制件有落料、沖孔兩道工序，所以確定此連接板的生產(chǎn)中可以采用下面的幾套方案： 方案一：先落料模 后沖孔模 方案二：先沖孔模 后落料模 方案三：采用落料沖孔復(fù)合模 分析： 方案一，定位不方便，操作起來非常的麻煩，此方案不可?。? 方案二，定位簡單可靠，但要用手鉗放置毛坯，多次進(jìn)出危險(xiǎn)區(qū)域，很不安全。所以此方案不可??； 方案三，沖裁的孔與外形的位置精度較高，工件較平整，具有校形的作用，模具制造復(fù)雜，可適用大批量生產(chǎn)，從以上比較多來看，在保證沖裁件質(zhì)量的情況下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，工人操作方便、安全的情況下考慮，選擇復(fù)合模比較合適。 結(jié)論：經(jīng)過全面分析、綜合考慮，以零件質(zhì)量、生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)性幾個(gè)方面衡量，認(rèn)為三種方案中方案三為最佳的方案，即采用落料沖孔復(fù)合模完成此制件的成品。 3 排樣與計(jì)算 3.1排樣分析及方案確定 3.1.1排樣分析 由于產(chǎn)量大，材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動(dòng)要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理[11]。 3.1.2排樣方案的確定 排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術(shù)指標(biāo)之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效益更為突出。 保證在最低的材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件，同時(shí)要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)等情況，以選擇較為合理的排樣方案。 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為以下三種： （1） 有廢料排樣：沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 （2） 少廢料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時(shí)邊緣毛刺被凹模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 （3） 無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。 采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時(shí)，由于模具單邊受力，不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也 直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量[9]。 綜上分析，并考慮沖裁零件的形狀、尺寸、材料，選取有廢料排樣。 3.2搭邊值選取及確定 3.2.1搭邊值選取 排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命[8]。 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： （1） 材料的力性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 （2） 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。 （3） 材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。 （4） 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些 3.2.2搭邊值確定 搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動(dòng)送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大[9]。 表3.1 搭邊值表 材料厚度t 圓形件或圓角r>2t 矩形件或邊長L<50 矩形件邊長L>50或r<2t 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 0～0.25 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 由查表得工件間搭邊值a=2.2mm、側(cè)面a=2.5mm。 3.3送料步距與條料寬度的計(jì)算 采用直對排的排樣方案，如圖3.1所示： 用cad測量工具測量沖壓件的毛坯面積： A=736.2 送料步距A：送料步距的大小應(yīng)為條料上沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離，每次沖二個(gè)零件的步距按式：A＝D＋a1，A＝27+2.2＝29.2mm 條料寬度B：B＝（39+2×2.5）mm=44mm 圖3.1 排樣圖 西安工業(yè)大北方信息工程院（） 3.4材料利用率的計(jì)算 通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來表示，按式 =100%=100% （3.1） 式中 ——一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積 ——一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積 A——送料步距 B——條料寬度 帶入數(shù)據(jù)可得： =100%=100%≈57.3% 4 沖裁力計(jì)算 4.1落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算： （4.1） 式中 FP――沖裁力（N）； L――沖裁周邊長度（mm）； t――沖裁料厚(mm)； τb―― 抗剪強(qiáng)度（MPa）； 4.1.1落料力計(jì)算 按上式： （4.2） 式中： F落――落料力（N）； L――工件外輪廓周長（mm）； T――材料厚度（mm），t=3mm； τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。材料為10鋼，由查表，。 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度L=190mm 則 4.1.2沖孔力計(jì)算 （4.3） 式中 ――沖孔力（N）； L――工件外輪廓周長（mm）； T――材料厚度（mm），t=3mm； τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。 根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度L=37.7(mm) 則 4.1.3 落料時(shí)卸料力的計(jì)算 =KX （4.4） 式中 ――卸料力（N）； ――落料力（N） KX――卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡明手冊》表3-11，P57其值為0.03～0.04，取K=0.04。 則 =KX=0.04×193.8=7.75（KN） 4.1.4沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 =nkT （4.5） 式中 ――推料力（N）； K1――推料系數(shù)，查《沖壓模具簡明手冊》表3-11，其值為0.05； n――梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=8mm，t=3mm，取n=3， 則 =nkT=3×0.05×38.4=5.76(KN) 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = +++ （4.6） 式中：沖裁力 =193.8KN，=38.4KN，卸料力=7.75KN，推料力=5.76KN，則: =+++=245.71kN 4.2壓力機(jī)的選擇 由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力選擇壓力機(jī)。參照手冊選取公稱壓力為的壓力機(jī)，壓力機(jī)型號為J23-35。 表4-1為壓力機(jī)J23-35技術(shù)參數(shù)：（《沖壓模具簡明手冊》表13.10，P389） 表4.1 壓力機(jī)參數(shù) 型號 J23-10 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 公稱壓力/KN 100 160 250 350 400 滑塊行程/mm 45 55 65 100 100 最大閉合高度/mm 180 220 270 290 330 閉合高度調(diào)節(jié)/mm 35 45 55 60 65 滑塊中心線至床身 距離/mm 130 160 200 200 250 滑塊底面尺寸/mm 前后 150 180 220 220 260 左右 170 200 250 250 300 工作臺板厚度/mm 35 40 50 290 65 模柄孔尺寸/mm 直徑 30 40 40 40 50 深度 35 60 60 60 70 5 凸凹模的 沖裁件的尺寸精度取決于凸，凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)的保證。正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。 5.1尺寸計(jì)算原則 （1） 落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 （2） 考慮到?jīng)_裁時(shí)凸，凹模的磨損，在凸，凹模刃口尺寸時(shí)，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小，應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值，在凸，凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。 （3） 確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值，一般模具制造精度比工件精度高3-4級 5.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具中的一項(xiàng)重要工作。 因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類： （1） 按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。 （2） 按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡單，不必校核的條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。 該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計(jì)算，計(jì)算繁瑣，且計(jì)算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。 （1） 凸模或凹模磨損后會(huì)增大的尺寸---第一類尺寸A Aj=(Amax-x△) （5.1） （2） 凸模或凹模磨損后會(huì)減小的尺寸---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) （5.2） （3） 凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) （5.3） 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故按IT14級精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于A類尺寸的有：、、、 屬于B類尺寸的有： 、 注：（1） 凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)增大的尺寸——第一類尺寸A。 （2） 凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)減小的尺寸——第二類尺寸B。 （3） 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)基本不變的尺寸——第三類尺寸C。 其中，x為磨損系數(shù)。 具體計(jì)算如表5.1。 表5.1 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計(jì)算后尺寸 備注 落料 凸凹模尺寸中落料凸模刃口尺寸與落料凹模尺寸配作，沖孔凹模刃口尺寸與沖孔凸模刃口尺寸配作，保證雙邊間隙為0.27-0.33。 沖孔 5.3凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu) 沖孔凸模的，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此成直柱的形狀。尺寸標(biāo)注如圖所示。 凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，即圖 所示的刃口形式。凹模的外形尺寸．按式：H＝Kb＝0.4×39mm＝15.6mm，c＝1.5H＝23.4mm。根據(jù)需要選擇的尺寸要大于理論計(jì)算值，根據(jù)凹模板標(biāo)準(zhǔn)選擇凹模規(guī)格為：100×100×20 本模具為復(fù)合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，必然還有一個(gè)凸凹模。凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖5-3所示。校核凸凹模的強(qiáng)度：按式得凸凹模的最小壁厚m＝1.5t＝4.5mm，而實(shí)際最小壁厚為6mm，故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保證雙面間隙0.27-0.30。 凸模、凹模、凸凹模三個(gè)零件的平面圖如圖5.1、圖5.2、圖5.3所示： 圖5.1 沖孔凸模 圖5.2 落料凹模 圖5.3 凸凹模 6 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)與 6.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知采用復(fù)合沖壓，但復(fù)合模又可分為倒裝復(fù)合模和正裝復(fù)合模，其各自的特點(diǎn)如下表 表4.1 正裝復(fù)合模與倒裝復(fù)合模的比較 序號 正裝 倒裝 1 對于薄沖件能達(dá)到平整要求 不能達(dá)到平整要求 2 操作不方便、不安全，孔的廢料又打棒打出 操作方法能裝自動(dòng)撥料裝置即能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)?？椎膹U料通過凸凹模的孔往下漏掉 3 裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜重建用拼塊結(jié)構(gòu) 如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板 4 廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次又打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，又利于凸凹模減小最小壁厚 廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求又較大的壁厚以增加強(qiáng)度。 6.2定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對工序進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。定位零件基本上都已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樵撃＞卟捎檬菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距，而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測來確定。定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置，以保證沖制出合格的零件。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與條料方向垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)成為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）。 6.2.1導(dǎo)料銷的選擇 屬于送料導(dǎo)向的定位零件又導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。導(dǎo)料板及側(cè)壓板多用于級進(jìn)模和單工序模中。導(dǎo)料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。因此選導(dǎo)料銷做為導(dǎo)向且位于條料的同側(cè)，一般設(shè)2個(gè)，從前向后送料時(shí)導(dǎo)料銷裝在左側(cè)（固定式），為標(biāo)準(zhǔn)件。 6.2.2擋料銷的選擇 屬于送料定距的定位零件有擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，導(dǎo)正銷及側(cè)刃多用于級進(jìn)模和單工序模中。擋料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。選取擋料銷做定距定位零件。在模具閉合后不許擋料銷的頂端高出材料因選取活動(dòng)式橡膠彈頂擋料銷。其擋料銷的高度h查表得h=3mm，固定擋料銷釣形A10 6.3卸料﹑出件方式的選擇 6.3.1卸料裝置的選擇 卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置 , 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或彈簧）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或彈簧的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 6.3.2出件裝置的選擇 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我通常把超過上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為1mm，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料裝置，卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和橡膠組成。沖制的工件由推板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置，沖孔的廢料可通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏下。 6.4彈性元件的選擇 橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)節(jié)靈活方便，是常用的彈性元件。主要為 彈性卸料壓料及頂件裝置提供作用力和行程。 橡膠的選用原則： （1) 為保證橡膠的正常工作，所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求 F0≥Fx 式中：Fo—橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力，N； Fx—卸料力，N。 （2) 為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的45%，一般取， H自=+h修 （6.1） 式中：L工—沖模的工作行程mm，對沖裁模而言，L工=t+1 h修磨—預(yù)留的修磨量。根據(jù)模具壽命一般取4~6mm。 （3） 確定L預(yù)和H裝 L預(yù)=（0.1~0.15）H自 H裝=H自-L預(yù) （6.2） L預(yù)—橡膠的預(yù)壓縮量 H裝—沖模裝配好以后橡膠的高度 （4） 確定橡膠的橫截面積A（） A= （6.3） F—所需的彈壓力（N） q—橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的單位壓力：約為0.26~0.50Mpa 表6.1 卸料橡膠的計(jì)算 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程 ΔHˊ=h+h+t 5 h為凸凹模進(jìn)卸料板的高度1mm。 h為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度1m。 橡膠工作行程 H=ΔHˊ+h 7 h為凸模修模量，取4m。 橡膠自由高度 H自=+h修 28 L工—沖模的工作行程mm，對沖裁模而言，L工=t+1 h修磨—預(yù)留的修磨量。根據(jù)模具壽命一般取4~6mm。 橡膠預(yù)壓縮量 L預(yù)=（0.1~0.15）H自 3mm L預(yù)—橡膠的預(yù)壓縮量 每個(gè)橡膠承受的載荷 F=F/4 646N 選4圓筒形橡膠 橡膠的橫截面積 約取978mm2 F：每個(gè)所需的彈壓力 q：約為0.26-0.5Mpa。 校核橡膠自由高度 0.5≤H/D 滿足 橡膠的安裝高度 H裝=H自-L預(yù) 25 6.5模架的選擇 模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機(jī)工作臺面。上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。改模具選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架。 上模座：L/mm=100 下模座：L/mm＝100 導(dǎo)柱：d/mmL/mm=20130 導(dǎo)套：d/mmL/mmD/mm=207032 具體如表6.2： 表6.2 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 序號 名稱 長×寬×厚(mm) 材料 數(shù)量 1 上墊板 100×100×8 45鋼 1 2 凸模固定板 100×100×20 45鋼 1 3 凹模板 100×100×20 T10 1 4 凸凹模固定板 100×100×15 45鋼 1 5 卸料板 100×100×12 45鋼 1 6 凸凹模 44×44×51 T10A 1 模具的閉合高度： ＝170mm 7 繪制模具總裝配圖 7 繪制模具總裝配圖 運(yùn)用AutoCAD軟件，按照上述幾章的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖?？傃b配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號的圖紙繪制。圖樣幅面應(yīng)符合國家(GB4457.1-84)。 先繪制裝配草圖，經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可，才進(jìn)行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴(yán)格按照國標(biāo)制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。 7.1裝配圖繪制 裝配圖應(yīng)用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應(yīng)對應(yīng)繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸以及裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫出排樣圖，填寫詳細(xì)的零件明細(xì)表和技術(shù)要求。裝配結(jié)構(gòu)圖如圖7-1： 圖7.1 模具總裝圖 工作原理：工作時(shí)，板料以導(dǎo)料銷和擋料銷定位，上模下壓，凸凹模與推薦塊配合，在凹模腔內(nèi)落料，同時(shí)沖孔凸模與凸凹模內(nèi)控進(jìn)行沖孔，沖孔廢料直接落下；然后上模上行，當(dāng)滑塊碰到上死點(diǎn)時(shí)，推桿開始工作，將工件從凹模內(nèi)推出。 8 模具材料的選用 利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于時(shí)對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。冷沖模材料應(yīng)具有的性能： 冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機(jī)械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應(yīng)具有的以下幾點(diǎn)性能。 （1） 應(yīng)具有較高的變形抗力：主要抗力指標(biāo)包括淬火、回火抗壓強(qiáng)度、彎強(qiáng)度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標(biāo)，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作零件熱處理后的硬度在60HRC強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度才能保證模具具有較高的變形能力。 （2） 應(yīng)具有較高的斷裂抗主要抗力指標(biāo)有材料的抗沖擊性能抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個(gè)特性，也是作為防止斷裂的一個(gè)重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應(yīng)依據(jù)載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細(xì)長凸模或有應(yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。 （3） 應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細(xì)小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等 （4） 應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。 總上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火硬度58--62HRC,材料也用淬火變形小的模具鋼。 9 模具的裝配與檢測 9 模具的裝配與檢測 9.1模具的裝配 復(fù)合模是指在沖床一次行程中沖制產(chǎn)品兩道或兩道以上工序的沖模，這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配要求高，但由于模具生產(chǎn)率高，各內(nèi)、外型面間的相對位置精度高，故廣泛應(yīng)用于精密零件的加工。本模具為落料沖孔復(fù)合模其裝配一般按下面的步驟進(jìn)行： (1) 裝配旋入式模柄，垂直上模座端面，裝后同磨大端面齊平。 (2) 將凸模裝入凸模固定板,保持與固定板端面垂直，同磨端面平齊 (3) 將凸凹模裝在固定板上，并保持與固定板端面垂直，同磨端面齊平。 (4) 確定凸凹模固定板 在下模座上的位置，用平行夾板夾緊，作凸凹模固定板上的螺孔和下模座上的螺釘過孔，并保持孔位置一致。 (5) 劃下模板漏料孔線，加工漏料孔，按凸凹模的孔每邊加大約1。 (6) 按凹模上的孔引作凸模固定板和上模座的螺釘過孔。 (7) 將帶凸模的固定板裝在上模板上，螺釘不要擰得過緊，進(jìn)行試裝合模，使導(dǎo)柱緩慢進(jìn)入導(dǎo)套，如果凸模與凸凹模的孔對的不太正，可輕輕敲打凸模固定板，利用螺釘過孔的間隙進(jìn)行調(diào)整，直至間隙均勻。此時(shí)用劃針在上模板上劃出凸模固定板位置。 9.2模具的檢測 沖模裝配前，應(yīng)該對零、組件進(jìn)行檢查、復(fù)查的內(nèi)容有: 沖裁模的刃口部分應(yīng)鋒利,拉伸模的彎曲的工作型面應(yīng)過度圓滑,表面粗糟度應(yīng)符合要求,工作熱處理后的實(shí)際硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析要求應(yīng)技術(shù)要求的規(guī)定,外行的非工作銳邊是否已經(jīng)倒角或?qū)A,零件不應(yīng)有沙眼、縮空、裂紋、磨削退火或機(jī)械損傷,可卸導(dǎo)柱的椎面與趁套上椎孔的吻合長度面積應(yīng)不小于80%。 附錄1 模具三維圖 附錄2 附錄2 模具爆炸圖