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1、設(shè)計(jì)案例
沖裁、彎曲、拉深及成形是冷沖壓的基本工序,下面以常見(jiàn)的沖裁件、彎曲件及拉深件為例介紹沖裁、彎曲及拉深的沖壓工藝分析、工藝方案擬訂、工藝計(jì)算、模具設(shè)計(jì)和模具主要零件的加工工藝。
案例1沖裁模設(shè)計(jì)
如圖1所示零件:托扳
生產(chǎn)批量:大批量
材料:08F t=2mm
設(shè)計(jì)該零件的沖壓工藝與模具 。
圖1 托板零件圖
(一)沖裁件工藝分析
1. 材料:08F鋼板是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的可沖壓性能。
2. 工件結(jié)構(gòu)形狀:沖裁件內(nèi)、外形應(yīng)盡量避免有尖銳清角,為提高模具壽命,建議將所有90清角改為R1的圓
2、角。
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:
58-0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、140.22、170.22、Ф3.5+0.3
結(jié)論:可以沖裁
(二) 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式
經(jīng)分析,工件尺寸精度要求不高,形狀不大,但工件產(chǎn)量較大,根據(jù)材料較厚(2mm)的特點(diǎn),為保證孔位精度,沖模有較高的生產(chǎn)率,通過(guò)比較,決定實(shí)行工序集中的工藝方案,采取利用導(dǎo)正釘進(jìn)行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。
(三) 模具設(shè)計(jì)計(jì)算
1.排樣 計(jì)算條料寬度及確定步距
3、
首先查有關(guān)表確定搭邊值。根據(jù)零件形狀,兩工件間按矩形取搭邊值b=2,側(cè)邊按圓形取搭邊值a=2。
連續(xù)模進(jìn)料步距為32mm。
條料寬度按相應(yīng)的公式計(jì)算:
B=(D+2a)-⊿ 查表 ⊿=0.6
B=(58+22)-0.6
=62-0.6
畫(huà)出排樣圖,圖2
圖2 排樣圖
2.計(jì)算總沖壓力
由于沖模采用剛性卸裝置和自然漏料方式,故總的沖壓力為:
P0=P+Pt
P=P1+P2
而
式中 P1--------落料時(shí)的沖裁力
P2--------沖孔時(shí)的沖裁力
按推料力公式計(jì)算沖裁力:
P1=KLtτ 查τ=300MP
4、a
=2.2[2(58-16)+2(30-16)+16π]*2*300/10000
=12.6 (t)
P2=2.2*4π*3.5*2*300/10000
=3.4(t)
按推料力公式計(jì)算推料力Pt:
Pt=nKtP 取n=3,查表2-10,Kt=0.055
Pt=3*0.055*(12.6+304)=2.475(t)
計(jì)算總沖壓力PZ:
PZ=P1+P2+Pt
=12.6+3.4+2.475
=18.475(t)
3.確定壓力中心:
根據(jù)圖3分析,因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱,故落料時(shí)P1的壓力中心在O1上;沖孔時(shí)P2的壓力中心在O2上。
設(shè)沖模壓力中心離O
5、1點(diǎn)的距離為X,根據(jù)力矩平衡原理得:
P1X=(32-X)P2
由此算得X=7mm
圖3 壓力中心
4.沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算
刃口尺寸計(jì)算方法及演算過(guò)程不再贅述,僅將計(jì)算結(jié)果列于表1 中。
在沖模刃尺寸計(jì)算時(shí)需要注意:在計(jì)算工件外形落料時(shí),應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),凸模尺寸按相應(yīng)的凹模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙為0.25~0.36mm。為了保證R8與尺寸為16的輪廓線相切,R8的凹模尺寸,取16的凹模尺寸的一半,公差也取一半。
在計(jì)算沖孔模刃口尺寸時(shí),應(yīng)以凸模為基準(zhǔn),凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙為0.25~0.36mm。
6、
表1 沖模刃口尺寸
沖裁性質(zhì)
工作尺寸
計(jì)算公式
凹模尺寸注法
凸模尺寸注法
落料
58-0.74
38-0.62
30-0.52
16-0.44
R8
57.6+0.18
37.7+0.16
29.7+0.13
16.8+0.11
R7.9+0.06
凸模尺寸按實(shí)際尺寸配置,保證雙邊間隙 0.25~0.36mm
沖孔
φ3.5+0.3
凹模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配置,保證雙邊間隙0.25~0.36mm
3.65-0.08
在計(jì)算模具中心距尺寸時(shí),制造偏差值取工件公差的1/8。
7、據(jù)此,沖孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸為:
L14=140.44/8=140.055
L17=170.44/8=170.055
5. 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸
(1)凹模外形尺寸的確定
凸模厚度H的確定:
H= P取總壓力=184750N
H==26mm
凹模長(zhǎng)度L的確定
W1=2.1H=31;工件b=58
L=b+2W1=58+2*31=120mm
凹模寬度B的確定
B= 步距+工件寬+2W2
?。翰骄?32;工件=30;W2=1.5H
B2=32+30+2*39
=140mm
(2)凸模長(zhǎng)度L1的確定
凸模長(zhǎng)度計(jì)算為:
8、L1=h1+h2+h3+Y
其中 導(dǎo)料板厚h1=8;卸料板厚h2=12;凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18則
L1=8+12+18+18=56mm
選用沖床的公稱壓力,應(yīng)大于計(jì)算出的總壓力P0=18.475t;最大閉合高度應(yīng)大于沖模閉合高度+5mm;工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按上述要求,結(jié)合工廠實(shí)際,可選用J23-25開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。并需在工作臺(tái)面上配備墊塊,墊塊實(shí)際尺寸可配制。
(3)設(shè)計(jì)并繪制總圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件
按已確定的模具形式及參數(shù),從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
繪制模具總裝圖。如圖4,單排沖孔落料連續(xù)模。
按模具標(biāo)準(zhǔn),選取所需的標(biāo)準(zhǔn)件,查清標(biāo)準(zhǔn)
9、件代號(hào)及標(biāo)記,寫(xiě)在總圖明細(xì)表內(nèi)見(jiàn)表2。并將各零件標(biāo)出統(tǒng)一代號(hào)。
圖4 單排沖孔落料連續(xù)模
1-簧片 2-螺釘 3-下模座 4-凹模 5-螺釘 6-承導(dǎo)料 7-導(dǎo)料板 8-始用擋料銷 9、26-導(dǎo)柱 10、25-導(dǎo)套 11-擋料釘 12-卸料板 13-上模座 14-凸模固定板 15-落料凸模 16-沖孔凸模 17-墊板 18-圓柱銷 19-導(dǎo)正銷 20-模柄 21-防轉(zhuǎn)銷 22-內(nèi)六角螺釘 23-圓柱銷 24-螺釘
表2
10、零件明細(xì)表
序 號(hào)
名 稱
數(shù) 量
材 料
熱處理
標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)
備注
頁(yè)次
1
簧片
1
65Mn
2
螺釘
1
45
HRC40~45
3
下模座
1
1
HT200
4
凹模
1
T10A
HRC58~62
5
螺釘
4
45
HRC40~45
6
承導(dǎo)料
1
45
7
導(dǎo)料板
2
45
HRC40~45
8
始用擋料銷
1
45
9
導(dǎo)柱
2
20
滲碳
11、HRC56~60
10
導(dǎo)套
2
20
滲碳HRC5862
11
擋料釘
1
45
12
卸料板
1
Q235(A3)
13
上模座
1
HT200
14
凸模固定板
1
45
15
落料凸模
1
T8A
HRC56~60
16
沖孔凸模
1
T8A
HRC56~60
17
墊板
1
45
HRC40~45
18
定位銷
1
45
HRC40~45
19
導(dǎo)正銷
1
45
12、
HRC40~45
20
模柄
1
Q235(A5)
21
防轉(zhuǎn)銷
1
45
HRC40~45
22
內(nèi)六角螺釘M1270
10
45
HRC40~45
23
圓柱銷12n6100
6
45
HRC40~45
24
內(nèi)六角螺釘M1270
1
45
HRC40~45
(五)繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
本實(shí)例只繪制凸凹模、凹模、凸模固定板和卸料板四個(gè)零件圖樣,供初學(xué)者參考。見(jiàn)圖5至圖8。
圖5 凸凹模
13、
圖6 落料凹模
圖2-16 凸模固定板
圖7 固定板
圖8卸料板
(六) 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制
1.凸凹模加工工藝規(guī)程的編制(表3)
2.落料凹模加工工藝規(guī)程的編制(表4)
表3凸凹模加工工藝規(guī)程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
工序簡(jiǎn)圖
1
2
3
4
5
6
7
8
表4落料凹模加工工藝規(guī)程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
工序簡(jiǎn)圖
1
2
3
4
5
6
7