壓圈沖壓模具設(shè)計(jì)

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1、 壓圈復(fù)合模具設(shè)計(jì) 目 錄 （一）.沖壓件的工藝性分析……………………………4 （二）.確定工藝方案模具機(jī)構(gòu)形式……………………4 （三）.模具設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………5 （1）排樣方式的確定及其計(jì)算 ( 2) 計(jì)算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 （4）沖壓力的計(jì)算 （5）壓力中心的計(jì)算 （四）.模具總體設(shè)計(jì)……………………………………8 （五）.模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………9 （1）落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （2）彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算

2、（3）模架的設(shè)計(jì) （六）.沖壓設(shè)備的選擇…………………………………12 （七）.繪制模具總裝圖…………………………………13 （八）.拆畫零件圖………………………………………13 （九）.參考文獻(xiàn)…………………………………………14 序言 加入WTO后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)將從真正意義上溶入全球經(jīng)濟(jì)一體化，中國(guó)的市場(chǎng)將不再只屬于中國(guó)企業(yè)。產(chǎn)品，不僅僅是性能與價(jià)格的較量，從外觀、實(shí)用性到環(huán)保，哪一點(diǎn)輸給別人那只能堆放在倉(cāng)庫(kù)或賤賣，不會(huì)創(chuàng)造效益的企業(yè)只好關(guān)門。手抄書式的靠機(jī)床和操作工來實(shí)現(xiàn)工程師設(shè)計(jì)產(chǎn)品化的老機(jī)械制造已成為歷史，現(xiàn)代制造業(yè)駕馭著微電子和新材料，敲擊著鍵盤，在加工中心與模

3、具組成的流水線上精密的復(fù)制著工程師在計(jì)算機(jī)輔助下設(shè)計(jì)的從市場(chǎng)捕捉來的最新產(chǎn)品。進(jìn)入21世紀(jì)，先進(jìn)制造技術(shù)將全面擔(dān)負(fù)起快速、精確的生產(chǎn)更多門類的產(chǎn)品，以保障和提高人類現(xiàn)代化生活的質(zhì)量。 模具已不僅僅是人類用來澆鑄錢幣和內(nèi)燃機(jī)殼的砂箱。今天，它凝聚了各類高技術(shù)，能快速精密的直接把材料成型、焊接、裝配成零部件、組件或產(chǎn)品，其效率、精度、流線、超微型化、節(jié)能、環(huán)保，以及產(chǎn)品的性能、外觀等，都是傳統(tǒng)工藝所無(wú)與倫比的。展望21世紀(jì)，無(wú)論電子、生物、材料、汽車、家電等哪個(gè)行業(yè)，不裝備由計(jì)算機(jī)、模具和加工中心砌成的生產(chǎn)線，都不可能在制造業(yè)中擔(dān)綱支柱產(chǎn)業(yè)。模具是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要裝備，其水平標(biāo)志著一個(gè)

4、國(guó)家或企業(yè)的制造水平和生產(chǎn)能力。今后一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)五大支柱產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、批量化成本和包括產(chǎn)業(yè)更新在內(nèi)的技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵是模具。現(xiàn)在全球模具總產(chǎn)值早已超過傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)機(jī)床與工具類產(chǎn)值的總和。 該零件在汽車，機(jī)械，家電，飛機(jī)，火車等方面都有廣泛的應(yīng)用。該零件在生活中到處都可以看到，它具有使兩個(gè)零件連在一起從而減少之間的磨損。到處都可以買到，價(jià)格便宜，制造簡(jiǎn)單，方便等。 金屬壓圈復(fù)合模具設(shè)計(jì) 【摘要】：本設(shè)計(jì)進(jìn)行了落料、沖孔連續(xù)模的設(shè)計(jì)。文中簡(jiǎn)要概述了沖壓模具目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計(jì)的一般步驟，計(jì)算并設(shè)計(jì)了本套模

5、具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導(dǎo)尺、擋料銷、導(dǎo)正銷等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。落料凸模內(nèi)裝有導(dǎo)正銷，保證了工件上孔和外形的相對(duì)位置準(zhǔn)確，提高了加工精度。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要求。 關(guān)鍵詞：沖壓成型 落料 沖孔 一． 沖裁件工藝分析 1、 材料：Q235是普通的碳素鋼。 2、 工件結(jié)構(gòu)形狀：該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓

6、弧和直線組成的。 3、 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差，經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： φ42-00.62mm φ20+00.52mm 22+00.52mm 4+00.3mm 結(jié)論：將以上精度與零件的精度要求相比較，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。 二． 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形狀 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)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(fù)合沖壓

7、。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(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，在模具同一位置時(shí)可完成數(shù)道分離工序的模具，成本低、操作方便、工件精度也能滿足要求。 方案三也只需一道模具，生產(chǎn)效率高，但不在同一個(gè)位置就可以完成，操作不方便，精度要求不能滿足，成本高。 因此從零件加工精度和經(jīng)濟(jì)性角度綜合考慮，選則方案二是較為合適的，即選擇復(fù)合模作為本設(shè)計(jì)的模具方案。 三． 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）排樣方式的確定及其計(jì)算 設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料的排樣圖，因

8、該零件外形為圓形，可采用有廢料排樣的直排比較合適，確定其排樣方式為直排畫出排樣圖。 最小工藝搭邊值a＝1.5，a1＝1.2，分別取a＝2，a1＝2 條料寬度： B＝（D+2a）－△ B＝（42+2*2）－0 B＝ 46mm 步距：S＝42+2＝44mm 材料利用率的計(jì)算： 計(jì)算沖壓件毛坯的面積：A=πR2 =π212 =1384.74mm 2 一個(gè)步距的材料利用率：η==1384.74/4644=68.4﹪ （2）計(jì)算總沖壓力 F落 = Ltτb=（2πR2450）N=118.692KN F沖 = Ltτb=（336.9

9、10π/180+4+22.2）2 450=60.453KN F推=n K推F孔 查表，得 h=6mm 則n=h/t=6mm/2=3 K推=0.05 所以，有 F推=n K推F孔=30.0560.453=9.068KN 又 F卸=K卸F落 查表，得 K卸=0.04 所以，有F卸=K卸F落=0.04118.692=4.748KN 總沖壓力為： F總=F落+F孔+F推+F卸=（118.692+60.453+9.068+4.748）KN=192.961KN 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖 F總′=1.3F總=1.3192.

10、961=250.8KN (3)壓力中心的計(jì)算 由圖可知工件上下對(duì)稱，將工件沖裁周邊分成L1、L2、L3、L4、L5基本線段，求出各段長(zhǎng)度的重心位置： 因工件相對(duì)x軸對(duì)稱，所以Yc =0, 只需計(jì)算XC. L1=2πr=131.88㎜ X1=0 L2=58.77mm X2=-0.68 L3=L5=2.2mm X3=X5=10.9㎜ L4=4mm X4=12㎜ 將以上數(shù)據(jù)代入壓力中心坐標(biāo)公式 X=(L1 X1 +L2 X2+…+ L5 X5 )/ L1+ L2+…+ L5 X=[131.880+58.77(-0.68)+2.2

11、10.9+412+2.210.9]/(131.88+58.77+2.2+4+22.2) =0.28mm (4)凹凸模刃口尺寸的計(jì)算 1)沖孔凹凸模刃口尺寸的計(jì)算 查表，得間隙值Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm。 由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分開加工方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查表，得φ20mm凸、凹模制造公差： δ凸 =0.020mm δ凹 =0.025mm 校核： Zmax-Zmin =（0.360-0.246）㎜=0.114mm 而δ凸+δ凹 =（0.020+0.02

12、5）㎜=0.045mm 滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 查表，得：IT14級(jí)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)公差△=0.52㎜， 因?yàn)?.52＞0.20，所以磨損系數(shù)X=0.5。 按式（2.5） d凸==（20+0.50.52）-00.020=mm D凹===mm 查表，得2.2mm4mm的矩形凸、凹模制造公差： δ凸 =0.020mm δ凹 =0.020mm δ凸+δ凹 =0.020+0.020=0.040mm 滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 2）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 由于外形形狀簡(jiǎn)單，精

13、度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。 查表，得凸、凹模制作公差 δ凸=0.020mm δ凹 =0.030mm 校核：Zmax-Zmin =0.360-0.246=0.114mm 而δT+δA =0.050mm 滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 查表，得：IT14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)X=0.5, d凸==42.26-00.020mm d凹==42.506+00.030mm 四． 模具的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖壓和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模，可直接利用壓力

14、機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？斩粗?，應(yīng)在凹模孔設(shè)置推件塊，卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板卸下條料。因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從前往后送料。因該零件采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。 五． 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括一下幾個(gè)方

15、面： ①落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部，由于要放置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口，并查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》書中表2.21，取得刃口高度h=6mm,該凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。 查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》書中表2.22，得k=0.40 即 凹模高度H=ks=0.4042mm=16.8mm 凹模壁厚C=1.5H=1.516.8mm=25.2mm 凹模外形尺寸的確定： 凹模外形長(zhǎng)度：L=(42+25.22)㎜=92.4㎜ 凹模外形寬度：B=(42+25.22)㎜=92.4㎜ 凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為100mm100mm16mm 凹模的工藝路線

16、 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 將毛坯鍛成平行六面體。尺寸為：155mm155mm35mm 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑各平面，厚度留磨削余量0.8mm，側(cè)面留磨削余量0.5mm 4 磨平面 磨上下平面，留磨削余量0.3～0.4mm磨相鄰兩側(cè)面，保證垂直 5 鉗工劃線 劃出對(duì)稱中心線，固定孔及銷孔線 6 型空粗加工 在仿銑床上加工型孔，留單邊加工余量0.15mm 7 加工余孔 加工固定孔及小孔 8 熱處理 淬火回火，保證58～62HRC 9 磨平面 磨上下面及基準(zhǔn)面達(dá)要求 10 型孔精加工 在坐標(biāo)磨床上磨型孔，留研

17、磨余量0.01mm 11 研磨型孔 鉗工研磨型孔達(dá)規(guī)定技術(shù)要求 ②沖孔凸模的設(shè)計(jì) 為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模固定板厚度取24mm,因凸模比較長(zhǎng)，所以選用帶肩的臺(tái)階式凸模，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上需要來確定。 L= h凸模固定板+h落料凹模=（24+16.8）mm=40.8mm (取40mm) ③凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要， 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示： 確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中

18、心重合。 校核凸凹模的強(qiáng)度：查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》書中表2.23得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，而實(shí)際最小壁厚為9mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙間隙為0.246mm～0.360mm. 定位方式 定位方式采用側(cè)刃加導(dǎo)正銷定距的方式。 用側(cè)刃定距時(shí)，使側(cè)刃的實(shí)際長(zhǎng)度和凹模型孔間步距一致，可提高送料精度。但采用側(cè)刃定距時(shí)，送料操作時(shí)的人為因素，會(huì)產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對(duì)于工位較多的級(jí)進(jìn)模，送料的累積誤差，會(huì)使送料精度降低，對(duì)尺寸精度要求高、形狀復(fù)雜的沖件尤為明顯，因此，在側(cè)刃定距的同時(shí)增設(shè)導(dǎo)正銷的方式，在多工位級(jí)進(jìn)模中得到廣泛的應(yīng)用。 側(cè)刃 導(dǎo)正

19、銷的定距方式是將側(cè)刃做粗定位，導(dǎo)正銷做精定位。用于導(dǎo)正的導(dǎo)正孔，可以是沖件上的孔，也可在條料上沖出輔助工藝孔。為保證送料精度，一般應(yīng)設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正孔，并在第一工位上沖出。 1、側(cè)刃和導(dǎo)正銷定距方式時(shí)，側(cè)刃、側(cè)刃當(dāng)塊、側(cè)導(dǎo)板和導(dǎo)正銷的裝配與調(diào)整方法，與單獨(dú)裝側(cè)刃、導(dǎo)料銷基本相同。 2、側(cè)刃和導(dǎo)正銷定距方式中，側(cè)刃長(zhǎng)度與凹模型孔間隙步距c的關(guān)系應(yīng)為： =c+(0.1~0.2)mm。 側(cè)刃長(zhǎng)度增大（0.1~0.2）mm,是為了補(bǔ)償導(dǎo)正銷插入型孔時(shí)，條料可向后移動(dòng)的補(bǔ)償量。 3.4卸料、頂件方式 卸料裝置分固定卸料裝置、彈性卸料裝置。卸料板用與卸料卡在凸?；蛲?、凹模上的沖裁件或廢料。 當(dāng)卸料

20、板僅起卸料作用時(shí)，凸模與卸料板的雙邊間隙取決與板料厚度，一般在0.2~0.5mm之間，卸料薄時(shí)取小值：板料厚時(shí)取大值。當(dāng)固定板兼起導(dǎo)板作用時(shí)，一般按H7/ h6配合制造，但應(yīng)該保證導(dǎo)板與凸模之間間隙小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。 固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，當(dāng)沖裁板較厚（大于0.5mm）、卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件時(shí)，一般采用固定卸料裝置。 彈性卸料裝置是由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料的作用，所得沖裁件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。 彈性卸料板與凸模的單邊間隙可

21、根據(jù)沖裁板料厚度查表。在級(jí)進(jìn)模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表列數(shù)值適當(dāng)加大。當(dāng)卸料板起導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹模隙小。此時(shí)，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工件零件刃口0.3~0.5mm,以便順利卸料。 由于此零件很薄，只有0.5mm，在沖壓前需先壓平，故采用彈性卸料。 3.5模架及模柄 1．模架類型 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架(對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架也可)；橫向送料適宜采用對(duì)角導(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)稱性

22、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。本模具采用對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。 2．模柄類型 模柄是連接上模與壓力機(jī)的零件，常用于 1000KN以下的壓力機(jī)的模具安裝。模柄的結(jié)構(gòu)型式比較多，重載的模具可直接用鏍釘、壓板將上模壓在滑塊端面。 3.6送料方式 條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的送料方向?qū)蛩瓦M(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)見國(guó)標(biāo) (GB2865－81)。而采用導(dǎo)料銷時(shí)，要選用兩個(gè)。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)與擋料銷相同。  為了保證送料精度，使條料緊靠一側(cè)的導(dǎo)料板送進(jìn)，可采用側(cè)壓裝置。簧片式用于料厚小于1mm，側(cè)壓力要求

23、不大的情況。 彈簧壓塊式和彈簧板式用于側(cè)壓力較大的場(chǎng)合。彈簧壓板式側(cè)壓力均勻，它安裝在進(jìn)料口，常用于側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模?；善胶蛷椈蓧簤K式使用時(shí)，一般設(shè)置 2—3個(gè)。 3.7.模架的選用 模架選用適用于中等精度，中、小尺寸沖壓的后側(cè)導(dǎo)柱模架，從右向左送料，操作方便。 上模座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*50 下摸座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*65 導(dǎo)柱： d/mm*L/mm=35*200 導(dǎo)套：d/mm*L/mm*D/mm=35*1

24、25*48 墊板厚度?。?2 凸模國(guó)定板厚度?。? 凹模的厚度已定為：10 卸料板厚度?。?4 彈簧的外露高度：14 模具的閉合高度：=（50+12+8+10+2+14+54+65）mm=215.2mm 3-8. 沖壓設(shè)備的選擇 選用雙柱可傾壓力機(jī) J23-40 公稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 最大閉合高度 330mm 連桿調(diào)節(jié)量:65mm 工作臺(tái)尺寸:(前后mm左右mm) ：460700 墊板尺寸:(厚度mm孔徑mm）：65220 模柄孔尺寸：（直徑mm深度mm) ：4507 最大傾斜角度：