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說明書
題目 微電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
目 錄
一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………… (2)
二、 零件的工藝分析………………………………………… (3)
三、 沖壓力計(jì)算及設(shè)備選擇………………………………… (5)
四、 壓力中心計(jì)算…………………………………… (6)
五、 模具結(jié)構(gòu)草圖………………………………………… (8)
六、 凹模的外形尺寸確定…………………………… (9)
七、 沖裁間隙的確定……………………………………… (10)
八、 毛坯尺寸計(jì)算………………………………… (10)
九、 卸料裝置的選用 …………………………………… (14)
十、 材料利用率的計(jì)算………………………………………(15)
十一、模具零件設(shè)計(jì) ………………………………………… (16)
十二、設(shè)備校核 …………………………………………… (29)
十三、總結(jié)…………………………………………………(31)
十四、參考資料……………………………………………(32)
共 33 頁 第 1 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容及要求:
一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容:
1、 繪制產(chǎn)品零件圖。
2、 繪制模具裝配圖。
3、 繪制整套模具零件圖。
4、 編寫設(shè)計(jì)說明書。
二、 生產(chǎn)綱領(lǐng):
大批量生產(chǎn)。
三、 設(shè)計(jì)要求:
1、 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,工藝性好。設(shè)計(jì)計(jì)算正確,參數(shù)選用合理。
2、 模具繪圖布局合理,視圖完整、清晰,各項(xiàng)內(nèi)容符合規(guī)范。
3、 模具裝配圖必須采用CAD繪制并打印。
4、 繪制全套模具零件圖,無后續(xù)加工的標(biāo)準(zhǔn)件除外。
5、 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容完整,分析透徹,語言流暢,參考資料應(yīng)注明出處。數(shù)字在10000~15000之間。
6、 圖紙:裝配圖一份(零號紙)、全套零件圖(不需要后續(xù)加工的標(biāo)準(zhǔn)件除外),總量在2張零號紙以上。
7、 圖紙和說明書打印并交電子檔案,資料收集后要刻錄存檔。
共 33 頁 第 2 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第二章 零件的工藝性分析
零件圖如下所示:
零件圖
1、 形狀:
微電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片由中心孔Φ3.238mm、周圍由12個沖槽一個R0.5mm的圓弧組成,而其零件總大小為Φ15.98mm,厚度為0.2mm,因此知道其零件較為復(fù)雜。
2、 尺寸:
該零件尺寸最大直徑為Φ15.98mm,而其零件上的各孔、各槽的尺寸小,因此看其尺寸而言,尺寸精度要求高。所以按要求取其精度等級為IT9級。
3、 沖孔、沖槽時工藝:
零件圖上中心孔直徑為Φ3.238mm,考慮到凸模強(qiáng)度限制,孔的尺寸不宜過小,其數(shù)值與孔的形狀、材料的機(jī)械性能、材料的厚度等有關(guān)。
沖槽時,兩個孔與孔之間的距離受模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的限制,其值不能過小,宜取a≥2t。而零件圖上的沖槽之間距離為11.05mm,較合適其強(qiáng)度和質(zhì)量要求。
4、 表面質(zhì)量:
共 33頁 第 3 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
做為微電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片,其平面度、同軸度要求高;從零件上所注的公差,則其質(zhì)量要求高。
5、 材料性能:
本零件所給的材料為Ni50坡莫合金,其硬度很高,近似于高碳鋼。則高碳鋼的抗拉強(qiáng)度在300~600Mpa之間。
6、 制定沖壓工藝方案:
由零件圖及零件圖中的工藝要求,制定沖壓工藝方案如下:
本零件的沖壓方案有一下幾種:(1)、本零件可以設(shè)計(jì)為一套復(fù)合模,即沖孔——沖槽——落料復(fù)合模。
(2)、本零件可以設(shè)計(jì)為一套連續(xù)模,即第一工位為沖中心孔和兩個導(dǎo)正孔;
第二工位為沖槽工位;第三工位為空工位;第四工位為落料工位;第五工位為空工位。
在依據(jù)其零件工藝要求、材料的利用率以及模架的設(shè)計(jì)方案和加工要求而選用連續(xù)模。
同時根據(jù)其精度分析如下:
(1)、本零件采用高精度的滾動導(dǎo)向連續(xù)沖裁,且模架為四導(dǎo)柱模架。
(2)、本零件采用條料送進(jìn)。
(3)、模具中的定位采用側(cè)刃定距。
共 33 頁 第 4 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第三章 沖壓力計(jì)算及設(shè)備選擇
1、沖裁力的計(jì)算:
各工位的主要工序是沖裁,利用式(1——3)計(jì)算沖裁力。
Ni50坡莫合金的抗剪強(qiáng)度θb=500Mpa。
第一工位:
F1=L1*t*θb
=[3.14*(3.238/2)2+3.14*42+8+2+17.98+7.5+(0.52+0.52)?]x0.2x500
=94.457*0.2*500
=9445.71N
第二工位:
F2=L2*t*θb
=12*{[3.14*(1.25/2)*(1.25/2)]/2+[3.14*(2.45/2)*(2.45/2)]/2
+0.47*2+0.67+2*[(12.92-8.3)/2]}*0.2*0.5
=12*(0.98+2.36+0.94+0.67+4.62)*0.2*500
=11484N
第三工位:空工位。
第四工位:
F4=L4* t*θb
=[3.14*(15.98/2)*(15.98/2)-1+0.5*0.5*3.14-12*0.67]*0.2*500
=(200.46-1+0.79-8.04)*0.2*500
=19220N
第五工位:空工位
因此總沖裁力為:
F總=F1+F2+F3+F4+F5
=40149.71068N
2、卸料力的計(jì)算:
Fθ1=K1*F
查表1——7 卸料力系數(shù) K1=2.3~2.5
則 Fθ1=K1*F
=2.5*40149.7068
=100374.2767N
參見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
1——7
1——11
P25、26
共 33 頁 第 5 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
所以總沖壓力: F0= Fθ1+ F總
=40149.7+100374.28
=140523.9767N
3、設(shè)備的選擇:
根據(jù)零件高精度的要求,以及其多工位的要求,同時根據(jù)計(jì)算所得選定壓力機(jī)為開式雙柱可傾壓力機(jī)。
因 F0=38195.795N,所以選定壓力機(jī)為J23——10。其壓力機(jī)的主要規(guī)格如下:
型號 J23——10
公稱壓力/KN 100
滑塊行程/mm 45
滑塊行程次數(shù)/(次/min) 145
最大閉合高度/mm 200
最大裝模高度/mm 145
連桿調(diào)節(jié)長度/mm 35
模柄孔尺寸/mm Φ30x65
傾斜角 30o
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 50
滑塊中心到床身距離/mm 120
立柱間距離/mm 180
工作臺板厚度/mm 50
工作臺尺寸/mm(左右) 360
工作臺尺寸/mm(前后) 240
工作臺孔尺寸/mm(左右) 180
工作臺孔尺寸/mm(前后) 90
工作臺孔尺寸/mm(直徑) 130
第四章 壓力中心計(jì)算
1、 排樣圖如下:
參考
《沖壓設(shè)計(jì)手冊》
壓力機(jī)的選擇
共 33 頁 第 6 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
排樣圖
2、 材料搭邊值:
查表2——10,取其最小工藝搭邊值:
a=1.8mm a1=2.0mm
3 、 計(jì)算步距:
S0=D+a=15.98+1.8=17.78mm
4、 決定定距方式:
由于工位數(shù)較多,從節(jié)省材料考慮決定采用雙側(cè)刃定距,即:采用B型側(cè)刃,其側(cè)刃長度 L=17.78+(0.05~0.1)=17.83mm;寬度 b=8mm
5、 確定首件定位線:
首件定位線是指條料端頭在第一工位應(yīng)處的位置線。在沖孔工位確定首件
位線,主要考慮條料送至落料工位時應(yīng)有足夠的搭邊。在排樣草圖上容易做到這一點(diǎn),如上圖。確定初始定位線是為了確定入端側(cè)刃型孔的位置。顯然,入端側(cè)刃型孔與沖中心孔、導(dǎo)正孔的中心線對齊。
6、 計(jì)算壓力中心:
為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作,必須使沖模的壓力中心一壓力機(jī)滑塊中心線相重合,對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合,否則將使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力,引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損,甚至還會引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)精度。對與工件外行尺寸大、形狀復(fù)雜、多凸模的沖裁模和級進(jìn)模,正確確定其壓力中心就顯得更為重要。
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P56
共 33 頁 第 7 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
根據(jù)以上的排樣圖計(jì)算如下:
L1=8.23mm X1=0mm Y1=0mm
L2=14.13mm X2=8.99mm Y2=0mm
L3=126.396mm X3=17.98mm Y3=0mm
L4=191.8125mm X4=17.98x3=53.94mm Y4=0mm
L5=17.98mm X5=0mm Y5=0mm
L6=2mm X6=8.99mm Y6=10.99mm
X=(X1*L1+X2*L2+X3*L3+X4*L4+X5*L5+X6*L6+)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)
=(0*8.23+8.99*14.13+126.396*17.98+191.8125*53.94+0*17.98+2*8.99)
/(8.23+14.13+126.396+191.8125+17.98+2)
=35.40155
Y=(YI*L1+Y2*L2+Y3*L3+Y4*L4+Y5*L5+Y6*L6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)
=(0*8.23+0*14.13+126.396*0+191.8125*0+17.98*0+2*8.99)
/(8.23+14.13+126.396+191.8125+17.98+2)
=0.0498
經(jīng)計(jì)算得壓力中心的坐標(biāo)為:X0=35.40155 Y0=0.0498。
可取 X0=35 Y0=2,作為設(shè)計(jì)模具的參數(shù)。
第五章 模具結(jié)構(gòu)草圖
結(jié)構(gòu)草圖如下:
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P87
2——39
2——40
共 33 頁 第 8 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第六章 凹模的外形尺寸確定
1、如上排樣圖所示,從型孔邊界畫一矩形lxb初定為凹模有效面積。
凹模有效面積矩形的對稱中心應(yīng)與壓力中心重合,以便使模柄的中心線通過壓力中心。但壓力中心對于矩形的寬度b處于對稱位置,因此應(yīng)將矩形的長度增大為l’,使壓力中心對于l’處于對稱位置,即壓力中心到矩形左邊的距離為實(shí)際凹模有效面積矩形長度的一半。則修正后的凹模有效面積矩形長度l’與寬度b分別為:
L=2x(3x17.78+0.5)=107.68≈108mm
B=2x(1.5+7.99+8+4+2)=46.98≈47mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P135
共 33頁 第 9 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
2、估算凹模的外行尺寸:
如上排樣圖所示,從凹模有效面積矩形l’xb向四周擴(kuò)大30~40mm,即為凹模外行尺寸LxB的尺寸范圍:
L=108+2x(30~40)mm=168~188mm
B=47+2x(30~40)mm=107~127mm
選用標(biāo)準(zhǔn)凹模:
查表14——6得:LxB=165x200
厚度的選擇:
查表14——5得: h=22~28mm
根據(jù)要求厚度選擇如下:
h=25mm
第七章 沖裁間隙的確定
根據(jù)零件的材料和厚度 查表1——3 確定零件的沖裁間隙:
材料厚度t 硬鋼 Wc(0.5%~0.6%)
Z/t Zmin Z/t Zmax
0.2 7% 0.014 9% 0.018
第八章 毛坯尺寸
1、條料寬度:
如下圖所示:
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P13
表1——3
共 33 頁 第 10 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
B=(D+2a1+nb1+2*2+1*1.5)0-Δ
=[15.98+(2*2)+(1*1.5)] 0-0.05
=22 0-0.05
導(dǎo)料板的入端導(dǎo)料尺寸:
B1=B+C1
查表 2——13 最小雙面導(dǎo)料間隙C1:
C1=0.1
即: B1=21.48+0.1=21.58mm
出端導(dǎo)料尺寸:
B2=D+2a1+C2+2*2
查表 2——14 出端導(dǎo)料間隙C2:
C2=0.1
即; B2=15.98+(2x2)+0.1=20.08mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P136
共 33 頁 第 11 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
2、主要刃口尺寸計(jì)算:
從排樣圖看,不僅有沖孔、落料、沖槽,而且還有側(cè)刃沖裁。如果按基本加工制度處理刃口尺寸,即沖孔以凸模為基準(zhǔn)件,落料以凹模為基準(zhǔn)件,則凹模即作配作件又作基準(zhǔn)件。不如凹模只作配作件,可一次線切割加工出全部凹模型孔,容易保證所有沖裁間隙都比較均勻。這樣只需計(jì)算刃口尺寸,凹模型孔按要求的沖裁間隙配作。凸模刃口尺寸共有五種類型,分別計(jì)算如下:
(1)、沖孔凸模刃口尺寸:
各沖孔凸模的刃口尺寸均屬于磨損后減小的尺寸,應(yīng)按式(2——34)計(jì)算,即:Bb=(bmin+xΔ)0-Δ/4 查公差為IT10級,則Δ=+0.013mm,沖孔尺寸為:
b1=Φ3.2380+0.013 mm
則按式(2——34)計(jì)算沖孔凸模刃口尺寸分別為:
B1=[3.238+(1x0.013)]0-0.013/4
=3.2510-0.003 mm
(2)沖槽凸模刃口尺寸:
各沖槽凸模的刃口尺寸屬于磨損后減小的尺寸,應(yīng)按式(2——34)計(jì)算,即: Bb=(bmin+xΔ)0-Δ/4 。零件圖中所注的公差為IT10級,各槽的尺寸為:
b1=0.670+0.007 mm
b2=2.450+0.06 mm
b3=1.250+0.06 mm
b4=8.820+0.022 mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P136——137
共 33 頁 第 12 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
則按式(2——34)計(jì)算沖槽凸模刃口尺寸分別為:
B1=[0.67+(1x0.007)]0-0.007/4
=0.6770-0.002 mm
B2=[2.45+(1x0.06)]0-0.06/4
=2.510-0.015 mm
B3=[8.82+(1x0.022)]0-0.022/4
=8.8420-0.005 mm
(3)、落料凸模尺寸:
落料凸模尺寸均屬于磨損后增大的尺寸,現(xiàn)以凹模為配作件,需計(jì)算落料凸模刃口尺寸,應(yīng)按式(2——36)進(jìn)行計(jì)算,即:
Bp=(amax-xΔ+Δ/4-Zmin)0-Δ/4 。工件落料尺寸為:
b1=Φ15.980-0.012 mm
尺寸15.98的公差為IT10級,取x=1;按板料厚度0.2mm,查表1——3其最小沖裁間隙Zmin=0.014mm。則按式(2——36)計(jì)算落料凸模刃口尺寸為:
B1=(15.98-1x0.012+0.012/4-0.014)0-0.012/4
=15.9570-0.003 mm
(4)、導(dǎo)正孔凸模尺寸:
導(dǎo)正孔凸模尺寸均屬于磨損后減小的尺寸,應(yīng)按式(2——34)計(jì)算,即: Bb=(bmin+xΔ)0-Δ/4 ,其公差要求為IT 10級,取x=1。
沖孔尺寸為:
b1=30+0.058 mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P136——137
共 33 頁 第 13 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
則按式(2——34)計(jì)算導(dǎo)正凸模刃口尺寸為:
B1=[3+(1x0.058)]0-0.048/4
=3.0480-0.012 mm
(5)、側(cè)刃尺寸:
側(cè)刃工作尺寸應(yīng)與步距尺寸協(xié)調(diào),一般兩者取相同的尺寸,當(dāng)考慮草測刃沖切后在條料臺階處產(chǎn)生的毛刺影響送料精度時,可將側(cè)刃工作尺寸增大0.02~0.05mm。本模具采用了B型側(cè)刃,沖裁后產(chǎn)生的毛刺對送料步距的影響很小。因此側(cè)刃工作尺寸可與步距相同。其公差按模具國標(biāo)規(guī)定為0.02mm,并取負(fù)偏差,則側(cè)刃工作尺寸及公差為:
S=17.780-0.02
側(cè)刃的其余尺寸可參照標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃確定。凹模側(cè)刃型孔則按側(cè)刃實(shí)際尺寸配作。可見,以凹模為配作件是比較合理的。
第九章 卸料裝置的選用
卸料裝置的功用是在一次沖裁結(jié)束之后,將條料或工序件與落料凸?;驔_孔凸模脫離,以便進(jìn)行下一次沖裁。
因本模具零件精度要求較高,同時為防止零件的變形。因此采用彈性卸料,而因零件精度高,在采用彈性卸料的同時要采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。
所以初步選用橡膠塊和卸料板。
選用橡膠塊的計(jì)算如下:
其材料厚度t為0.2mm,經(jīng)計(jì)算卸料力Fx為1644.8N,選用卸料橡膠塊,其計(jì)算過程如下:
1)、假設(shè)考慮模具結(jié)構(gòu),決定用4個厚壁筒形的聚氨脂彈性體。
共 33 頁 第 14 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
2)、計(jì)算每個彈性體的預(yù)壓力Fy:
Fy=1644.8N/4=411.2N
3)、考慮橡膠塊的工作壓縮量較小,取預(yù)壓縮率εy=10%,并由表2——27查得單位壓力Fq=1.1Mpa。
4)、按式(2——49)計(jì)算彈性體的截面面積A:
A=Fy/Fq=411.2/1.1=373.8mm2
5)、如果選用直徑為8mm的卸料螺釘,選取彈性體穿卸料螺釘孔的直徑
d=Φ8.5mm。則彈性體的外徑D可按下式求得:
π(D2-d2)/4=A
則 D =(4A/π+d2)1/2
=(4x373.8/π+8.52)1/2
=22.8mm
驗(yàn)算外徑D: Fy=AxFq
=[π/4(22.82-8.52)x1.1]
=355.3N
因此取 D =23mm
6)、橡膠塊高度的確定:
H=hg/εj-εy
=0.2+1/35%-10%
=15mm
所以經(jīng)計(jì)算選取卸料橡膠塊為:
橡膠塊的高度為 H=15mm
總計(jì)塊數(shù)為 n=8
橡膠塊的材料為 邵氏70~80A的聚氨脂橡膠
第十章 材料利用率的計(jì)算
一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為材料利用率。
由于板料沖裁時板厚是一定的,所以材料利用率可用面積之比,即一段條料的有效面積與這段條料的面積之比,來代替重量之比。
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P105——107
共 33 頁 第 15 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
同一工件,排樣不同時,材料利用率也會不同,材料利用率越高者越省料。因此,材料利用率是判斷排樣是否經(jīng)濟(jì)的重要參數(shù)。但材料利用率并不是選擇排樣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。一般按下述原則選擇:對于銅板等較貴重材料,特別是在生產(chǎn)量較大時,應(yīng)盡量選擇材料利用率較高的排樣。如果某種排樣不其它排樣的材料利用率提高不到5%,且使模具復(fù)雜化時,那么這種排樣是不可取的。而在生產(chǎn)量小時,應(yīng)盡可能選擇比較簡單的排樣,以便模具容易制造。
按條料計(jì)算材料利用率來計(jì)算:
η=n*A/L*B
A=π*R2
=3.14*7.992
=200.458mm
即: η=4*200.458/71.92*22
=50.17%
式中說明:
n——一根條料能沖出的工件數(shù);
L——條料的長度(mm);
A——一個工件的實(shí)際面積(mm2)
第十一章 模具零件設(shè)計(jì)
1、 工作零件設(shè)計(jì):
1)、工作凸、凹模設(shè)計(jì):
凸模設(shè)計(jì)的三原則:
為了保證凸模能夠正常工作,設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足如下三原則:
(1)、精確定位
凸模安裝到固定板上以后,在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的位移,否則將造成沖裁間隙不均勻,降低模具壽命,嚴(yán)重時可造成啃模。
(2)、防止拔出
回程時,卸料力對凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來。
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P64
共 33 頁 第 16 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
(3)、防止轉(zhuǎn)動
對于工作段截面為圓形的凸模,當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)問題??墒菍τ谝恍┙孛姹容^簡單的凸模,為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易,常常將凸模固定段簡化為圓形。這時就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動,否則將啃模。
工作凸、凹模的設(shè)計(jì)包括沖導(dǎo)正孔凸模、中心孔凸模、沖槽凸模、落料凸模及側(cè)刃凸模。
(1)、導(dǎo)正孔凸模的設(shè)計(jì)及加工:
根據(jù)沖裁時凸模所受的力,為滿足其需要,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如下:
根據(jù)以前所取,各凸、凹模都以凸模為基準(zhǔn),凹模為配作件,則凸模的尺寸計(jì)算如下:
根據(jù)式(2——34)計(jì)算,即:Bp=(bmin+xΔ)0-Δ/4
凸模根據(jù)其強(qiáng)度要求,選用Cr12MoV,而熱處理后的硬度為58~60HRC
凸模的安裝與固定方法如下:因所設(shè)計(jì)的凸模為圓凸模,所以其固定方式為凸模固定板上加工出臺階來固定。(示圖如下:)
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P64
共 33 頁 第 17 頁
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說 明
凸模與固定板的配合為過渡配合。
凸模的裝配方法為壓入法,其特點(diǎn)為連接牢固可靠,對配合孔的精度要求高。加工成本高,因以凹模為配作件,所以凹模以凸模為基準(zhǔn)配作,保證單面間隙為0.014mm~0.018mm。其結(jié)構(gòu)圖如下:
其加工方法采用鉆、鉸加工(精度高時精孔鉆加工)。
凹模的固定采用銷釘、螺釘緊固方法。
凸模的加工方法:
沖壓模具的凸模都需進(jìn)行淬火等熱處理工藝,獲得高硬度和高耐磨性,則可采取以下加工方案:
(1)、粗車(留磨削余量)——熱處理——磨削
(2)、粗車——熱處理——精車、拋光
(3)、精車成行——熱處理——拋光
綜合各種實(shí)際因素,則采用方案為(1)。
凸模長度的確定:
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時,當(dāng)選定了典型組合以后,凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時,凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要,并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具,因此凸模的長度就可以通過公式來求,具體計(jì)算如下:
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算:(2——17)
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明:
h1——凸模固定板厚度(mm)
h2——彈壓卸料板厚度(mm)
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
2——17
共 33頁 第 18 頁
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說 明
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度(mm),h5=(0.85~0.9)H,
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
(2)、中心孔凸模設(shè)計(jì):
根據(jù)沖裁時凸模所受的力,為滿足其需要,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如下:
根據(jù)以前所取,各凸、凹模都以凸模為基準(zhǔn),凹模為配作件,則凸模的尺寸計(jì)算如下:
根據(jù)式(2——34)計(jì)算,即:Bp=(bmin+xΔ)0-Δ/4
凸模根據(jù)其強(qiáng)度要求,選用Cr12MoV,而熱處理后的硬度為58~60HRC
凸模的安裝與固定方法如下:因所設(shè)計(jì)的凸模為圓凸模,所以其固定方式為凸模固定板上加工出臺階來固定。(示圖如下:)
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說 明
凸模與固定板的配合為過渡配合。
凸模的裝配方法為壓入法,其特點(diǎn)為連接牢固可靠,對配合孔的精度要求高。加工成本高,因以凹模為配作件,所以凹模以凸模為基準(zhǔn)配作,保證單面間隙為0.014mm~0.018mm。其結(jié)構(gòu)圖如下:
其加工方法采用鉆、鉸加工(精度高時精孔鉆加工)。
共 33 頁 第 20 頁
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說 明
凹模的固定采用銷釘、螺釘緊固方法。
凸模的加工方法:
沖壓模具的凸模都需進(jìn)行淬火等熱處理工藝,獲得高硬度和高耐磨性,則可采取以下加工方案:
(1)、粗車(留磨削余量)——熱處理——磨削
(2)、粗車——熱處理——精車、拋光
(3)、精車成行——熱處理——拋光
綜合各種實(shí)際因素,則采用方案為(1)。
凸模長度的確定:
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時,當(dāng)選定了典型組合以后,凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時,凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要,并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具,因此凸模的長度就可以通過公式來求,具體計(jì)算如下:
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算:(2——17)
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明:
h1——凸模固定板厚度(mm)
h2——彈壓卸料板厚度(mm)
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度(mm),h5=(0.85~0.9)H,
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
(3)、沖槽凸模設(shè)計(jì):
根據(jù)其零件結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)、加工其沖槽凸模,因要將其沖斷,則沖槽凸模要多加工1mm,其結(jié)構(gòu)圖如下:
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
2——17
共 33頁 第 21 頁
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說 明
根據(jù)以前所取,各凸、凹模都以凸模為基準(zhǔn),凹模為配作件,則凸模的尺寸計(jì)算如下:
根據(jù)式(2——34)計(jì)算,即:Bp=(bmin+xΔ)0-Δ/4 ,而其零件的沖槽為12個,為其固定方便將其設(shè)計(jì)成組合基體形式。其形狀為圓柱形,用線切割機(jī)床加工出型孔。各槽形凸模都以H7/n6的配合固聯(lián)。組合基體外圓形直徑取25mm,用H7/n6的配合裝在凸模固定板上。組合基體上沒有臺階作為垂直方向的固定,在線槽凸模外側(cè)用齊縫銷釘與凸模固定板固定防止轉(zhuǎn)動。線槽凸模的固定方法不宜采用鉚接方法,因經(jīng)常拆卸、更換對組合基體會有損壞,其尺寸小又不能用螺釘固定。采用圓環(huán)卡圈的方法固定,在基體上加工出槽,圓環(huán)卡圈切割成兩半,用圓環(huán)卡住后裝入組合基體,如下圖所示:
參考《沖壓實(shí)例》
共 33 頁 第 22 頁
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說 明
本共位線槽型孔與組合基體用同一程序由線切割機(jī)床加工,配合間隙如下表:
序號
模具沖裁間隙/z
卸料板與凸模間隙/(mm)
輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙/mm
1
>0.015~0.025
>0.005~0.007
約為0.003
2
>0.0025~0.05
>0.007~0.015
約為0.006
3
>0.05~0.10
>0.015~0.025
約為0.01
4
>0.10~0.15
>0.025~0.035
約為0.02
與組合模對應(yīng)的凹模設(shè)計(jì)為局部凹模,凹模自身臺階和齊縫銷釘固定在凹模板上,凹模板用銷釘和螺釘與墊板和下模板的固定,凹模刃口以下的漏料部分用擴(kuò)大型孔的方法,采用點(diǎn)火花機(jī)床加工。
凸模長度的確定:
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時,當(dāng)選定了典型組合以后,凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時,凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要,并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具,因此凸模的長度就可以通過公式來求,具體計(jì)算如下:
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算:(2——17)
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明:
h1——凸模固定板厚度(mm)
h2——彈壓卸料板厚度(mm)
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度(mm),h5=(0.85~0.9)H,
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
(4)、落料凸模設(shè)計(jì):
原落料設(shè)計(jì)時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),而為使其加工統(tǒng)一,則改為以凸模為基準(zhǔn),同時根據(jù)落料時的受力情況設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖所示:
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說 明
現(xiàn)以凸模為基準(zhǔn),凹模為配作件,則按式(2——36)計(jì)算凸模尺寸:
Bp=(amax-xΔ+Δ/4-Zmin)0-Δ/4
凸模根據(jù)其強(qiáng)度要求,選用40Cr或45鋼,而熱處理后的硬度為56~60HRC凸模的安裝與固定方法如下:因所設(shè)計(jì)的凸模為圓凸模,所以其固定方式為凸模固定板上加工出臺階來固定。(示圖如下:)
共 33 頁 第 24 頁
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說 明
凸模與固定板的配合為過渡配合。
凸模的裝配方法為壓入法,其特點(diǎn)為連接牢固可靠,對配合孔的精度要求高。加工成本高,因以凹模為配作件,所以凹模以凸模為基準(zhǔn)配作,保證單面間隙為0.014mm~0.018mm。其結(jié)構(gòu)圖如下:
其加工方法采用鉆、鉸加工(精度高時精孔鉆加工)。
凹模的固定采用銷釘、螺釘緊固方法。
凸模的加工方法:
沖壓模具的凸模都需進(jìn)行淬火等熱處理工藝,獲得高硬度和高耐磨性,則可采取以下加工方案:
(1)、粗車(留磨削余量)——熱處理——磨削
(2)、粗車——熱處理——精車、拋光
(3)、精車成行——熱處理——拋光
綜合各種實(shí)際因素,則采用方案為(1)。
凸模長度的確定:
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時,當(dāng)選定了典型組合以后,凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時,凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要,并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具,因此凸模的長度就可以通過公式來求,具體計(jì)算如下:
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算:(2——17)
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明:
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
2——17
共 33 頁 第 25 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
h1——凸模固定板厚度(mm)
h2——彈壓卸料板厚度(mm)
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度(mm),h5=(0.85~0.9)H,
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
2、 其它零件設(shè)計(jì)
(1)、各標(biāo)準(zhǔn)件的選用:
① 各用途的螺釘、銷釘?shù)倪x用:
根據(jù)模具的實(shí)際選用螺釘、銷釘,其結(jié)構(gòu)圖如下:
共 33 頁 第 26 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
螺釘?shù)倪x用例表如下:
螺紋規(guī)格d M8 M10
螺距p 1.25 1.25
b參考 22 26
min 0.15 0.15
c max 0.6 0.6
da max 9.2 11.2
ds max 8 min 7.78 max10 min 9.78
e min 14.20 17.59
k 6.86 7.89
s 12.57 15.57
銷釘?shù)倪x用例表如下:(圓柱銷)
銷 GB 119——86
d(公稱)
6
8
10
a≈
0.80
1.0
1.2
c≈
1.2
1.6
2.0
L(公稱)
12~60
14~80
20~95
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
附錄
共 33 頁 第 27 頁
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說 明
②模柄的選用:結(jié)構(gòu)圖如下:
根據(jù)壓力機(jī)選擇模柄:
查表2——38 選用浮動模柄
d
D
D1
H
1
2
3
4
凹球面模柄
墊塊
錐面壓圈
螺釘
30
65
100
25
30*63
65*10.5
100*20
M8*25
③模架的選用:
各模架才名稱 尺寸
凹模周界 315*200
上模座 315*200*50
下模座 315*200*65
導(dǎo)柱 32*195
導(dǎo)套 32*120*48
保持圈 32*395*76
彈簧 2*37*79
壓板 16*20
螺釘 M6*16
參考《冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》
共 33 頁 第 28 頁
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說 明
④各模板的尺寸:
凹模板 165*200*25
凹模墊板 165*200*15
導(dǎo)料板 69*200*8
卸料板 165*200*16
上模墊板 165*200*10
凸模固定板 165*200*15
卸料橡膠 H=15
所以依據(jù)上面所選的各標(biāo)準(zhǔn)的模架,則整個模架的尺寸都以選擇了。因此其它的尺寸根據(jù)各模架的尺寸來確定。
⑤側(cè)刃的設(shè)計(jì):
因本模具的精度要求高,所以設(shè)計(jì)雙側(cè)刃定距。則側(cè)刃的設(shè)計(jì)如下:
設(shè)計(jì)側(cè)刃時,第一個側(cè)刃位置應(yīng)有置在第一工位上,若側(cè)刃孔離凹模孔的
距離太近,為照顧凹模強(qiáng)度,側(cè)刃位置可成倍進(jìn)距地位移。
第二個側(cè)刃,目的是使料尾能充分利用。但雙側(cè)用料的耗損更多,只有當(dāng)條料不長,不用第二側(cè)刃則料尾所造成損耗更大時才宜采用。第二側(cè)刃位置選擇,只需考慮凹模有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度,沒有嚴(yán)格要求。
第十二章 設(shè)備校核
模具結(jié)構(gòu)和各零件都設(shè)計(jì)好后必須對模具進(jìn)行必要的校核。其中的校核包括凸模強(qiáng)度校核、壓力機(jī)的校核等。
因各尺寸都是計(jì)算出來的,所以壓力機(jī)的校核以及其它一些的校核都不要校核。因?yàn)樗呀?jīng)有足夠的強(qiáng)度等,而必要校核的是凸模強(qiáng)度的校核。
凸模強(qiáng)度的校核:
一般凸模的強(qiáng)度是足夠的,沒有必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。只有當(dāng)凸模特別細(xì)長,或凸模的截面尺寸相對于板厚很小時,才進(jìn)行強(qiáng)度校核。凸模強(qiáng)度校核包括抗壓能力和抗縱向彎曲能力兩個方面的內(nèi)容。
(1)、凸??箟耗芰π:耍?
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
共 33 頁 第 29 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
凸模能正常工作,其最小截面承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力[σ]:
σ=F/A≤[σ]
對于圓形凸模,F(xiàn)=πdtτ代入上式可得:
d≥4tτ/[σ]
=(4x0.2x350)/500
=0.56
式中說明:
σ——凸模最小截面的壓應(yīng)力(Mpa)
F——沖裁力(N)
A——凸模最小截面積(mm2)
d——凸模最小直徑(mm)
t——板料厚度(mm)
τ——板料抗剪強(qiáng)度(Mpa)
[σ]——凸模材料許用壓應(yīng)力(Mpa)
如果凸模材料用一般工具鋼,淬火硬度為58~62HRC,可取[σ]為1000~1600Mpa,沖裁低碳鋼板時,τ取300Mpa,則按式(2——19),可計(jì)算無導(dǎo)向沖裁時凸模的最小直徑應(yīng)為:dmin=(0.75~1.2)t??紤]到某些不穩(wěn)定因素,一般可以這樣認(rèn)為:當(dāng)凸模直徑接