轉(zhuǎn)臂件零件沖壓模具設計

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1、轉(zhuǎn)臂件零件沖壓模具設計 轉(zhuǎn)臂件零件沖壓模具設計 作者姓名：陳金彥 何鵬申 專業(yè)名稱：材料成型及控制工程 指導教師：李超 34 摘要 近十多年來，隨著對發(fā)展先進制造技術的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術取得了前所未有的進展。 本論文應用所學專業(yè)理論課程和生產(chǎn)實際知識進行了冷沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，

2、鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內(nèi)容。通過本次設計，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，同時對相關的課程進行了全面的復習。本設計采用落料沖孔復合模，模具設計制造簡便易行。 考慮到?jīng)_壓技術在當今制造業(yè)的地位及發(fā)展前景，因此，值得進一步學習和研究。 關鍵詞：先進制造 沖壓 模具 設計 目錄 摘要 I 前言 1 1 冷沖壓模具基本知識 2 1.1冷沖壓工序的分類 2 1.2沖壓工藝的特點及應用 2 2零件工藝分析及設計方案確定 3 2.1工件零件

3、 3 2.2零件工藝分析 3 2.3確定工藝方案模具結構 5 2.3.1定位裝置 7 2.3.2卸料裝置、推件裝置 7 3復合模具結構設計 8 3.1工件展開圖 8 3.2排樣及計算條料寬度及確定步距 8 3.3材料利用率的計算 10 3.4壓力中心的計算 11 3.5總沖壓力的計算 11 3.5.1沖裁力 11 3.5.2卸料力與推件力 12 3.5.3彎曲力 13 3.6沖壓設備的選用 13 4落料、沖孔部分零部件設計及結構設計 14 4.1凹凸模工作部分尺寸計算原則 14 4.2落料刃口的尺寸及制造精度 15 4.3 沖孔刃口的尺寸及制造精度 16

4、4.4凹模間隙 17 4.5凹模的結構形式 18 4.6凸模的設計 18 5彎曲部分設計計算及結構設計 21 5.1凸、凹模圓角半徑 21 5.2凸、凹模間隙 21 5.3彎曲模零件總體尺寸的確定 22 6復合模主要零件及結構設計 23 6.1卸料零件的計算 23 6.2凸凹模外形尺寸 24 6.3轉(zhuǎn)動板的設計 24 6.4模架的選擇 25 6.4.1上、下模座 25 6.4.2模柄 26 6.4.3擋料銷 26 6.4.4導向零件 27 6.4.5螺釘與銷釘 27 6.5模具的閉合高度校核 28 7復合模的動作過程 29 7.1模具結構特點 29 7.

5、2模具設計注意事項 29 附件 模具的安裝調(diào)試 32 A.1 落料沖孔彎曲復合模的安裝調(diào)試 32 A.1.1確定裝配方法和裝配順序 32 A.1.2裝配要點 32 前言 隨著科學技術的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝設備，模具設計是模具專業(yè)一個重要教學環(huán)節(jié)，是一門實踐性很強的學科，是我們對所學知識的綜合運用，通過對專業(yè)知識的綜合運用，使學生對模具從設計到制造的過程有了一個基本的了解和認識，為以后的工作及進一步學習深造打下了堅實的基礎。 課程設計的主要目的有兩個：一是讓學生掌握查閱資料手冊的能力，能夠熟練地運用工程軟件進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟，了解模

6、具的加工工藝過程。 本設計主要工序包括：沖孔、落料和彎曲。本設計分別論述了產(chǎn)品工藝分析、沖壓方案的確定、工藝計算、模板及主要零件設計、模具裝配等問題。論文對壓力機的選擇、沖孔、落料和彎曲復合模的設計及模具的安裝調(diào)試也做了詳細分析。文中還附有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明，做到了對此轉(zhuǎn)臂件零件沖壓的明了、精確、系統(tǒng)的設計。本設計的內(nèi)容是確定復合模內(nèi)型和結構形式以及工藝性，繪制模具總圖和非標準件零件圖。 1 冷沖壓模具基本知識 冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機械制造中先進的加工方法之

7、一。 1.1冷沖壓工序的分類 由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其沖壓方法可分為分離工序和變形工序兩大類。 冷沖壓可分為五個基本工序： 1．沖裁：使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序； 2．彎曲：將金屬材料沿玩曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序； 3．拉深：將平面板料變成各種開口空心件，或者把空心件的尺寸作進一步改變的沖壓工序； 4．成形：用各種不同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序； 5．立體壓制：（體積沖壓）將金屬材料體積重新分布的沖壓工序。 1.2沖壓工藝的特點及應用 冷沖壓工藝與其它加工方法相比，有以下特點： 1．用冷沖壓

8、加工方法可得到形狀復雜、用其它加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等，冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 2．材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過沖耗能少。因此，工件的成本較低。 3．操作簡單、勞動強度低、易于實現(xiàn)自動化、生產(chǎn)率高。 4．冷沖壓加工中所用的模具結構一般比較復雜，生產(chǎn)周期較長、成本較高，因此，多用于成批、大量生產(chǎn)。 由于冷沖壓有許多突出的優(yōu)點，因此，在機械制造、電子、電器等各行各業(yè)中都得到了廣泛的應用。在許多先進的工業(yè)國家里，沖壓生產(chǎn)和模具工業(yè)得到高度的重視，模具工業(yè)成為重要的產(chǎn)業(yè)部門，而沖壓生產(chǎn)則成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)先進機電產(chǎn)品的重要手段。

9、 2零件工藝分析及設計方案確定 2.1工件零件 對下圖一沖壓件進行設計，材料為Q215，厚度為2mm。大批量生產(chǎn)，精度要求很高，可用公差等級為IT6級。零件圖如圖2.1所示： 圖2.1工件圖 2.2零件工藝分析 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計是否合理。一般來講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結構，形狀，尺寸等是確定沖裁件工藝實應性的主要因素。 此工件形狀比較復雜，而且精度要求高達

10、IT6級，主要工序有沖孔、落料、彎曲，沖孔尺寸有：47；落料尺寸有：60、10、104.6、20； 彎曲尺寸有：20；定位尺寸有：420.2；定位尺寸有：320.2；Q235是普通碳素鋼；材料狀態(tài):未淬火；抗剪強度；抗拉強度；屈服點；伸長率。從它的力學性能可知它的沖裁性較好。 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，當內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料就會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。綜上分析，要選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方

11、案。其具體要求為： 對沖裁件形狀與尺寸的要求 1．沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些基本形狀所組成。在許可的情況下，把沖裁件設計成少、無廢料排樣的形狀。 2．沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處，應盡量避免有過尖的銳角，宜采用圓角連接。 3．沖裁件的孔徑太小時，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機械性能、凸模強度和模具結構。沖小孔的凸模宜采用保護套。 4．沖裁件上局部凸出或凹入部分應避免有窄長的切口和狹長的槽，否則會降低模具壽命和工件質(zhì)量。 5．沖裁件上孔與孔之間，孔至邊緣之間的距離不宜過小，否則會產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。也

12、會影響沖模的強度及工件的質(zhì)量都不易保證。 沖裁件對尺寸精度的要求： 一般精密沖裁所得到?jīng)_裁件的尺寸精度在IT6～IT7級以內(nèi)。本工件材料為Q215，厚度為2mm。具有良好的沖壓性能,且沖裁件結構形狀簡單，所以精度按照IT6級制造。取磨損系數(shù)X=1。則： 1．材料：Q215鋼板是普通碳素結構鋼，具有良好可沖壓性能。 2．工件結構形狀：沖裁件內(nèi)、外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90直角改為R1的圓角。 3．尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，按IT6級確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： ,,,,,,,, 等。 2.3確定工藝方案模具

13、結構 因該工件屬大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量、尺寸精度和材料種類與厚度，選擇模具的導向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下兩種模具結構方案： 方案一：采用復合沖裁模結構。 即：在壓力機滑塊一次行程中、在模具同一工位同時完成沖孔和落料。 方案二：采用級進沖裁模結構。 即：在壓力機滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。 級進模與復合模特點比較如表2.1：  項目 級進模 復合模 工作情況 尺寸精度 可達到IT13IT10級 可達IT9IT8級 工件形狀 可加工復雜零件，寬度極小 形狀與尺寸要求高

14、 孔與外形位置精度 異型件，特殊型件 結構與強度得限制 工件的平整性 較差 較高 工件尺寸 較差，易彎曲 推板上落料，平整 工件厚度 宜較小零件0.66mm 較大零件0.053mm 工藝性能 操作性能 安全性 生產(chǎn)率 方便 比較安全 可采用高生產(chǎn)率高速壓機 彈性卸料 安全 生產(chǎn)效率高 條料寬度 要求嚴格 要求不嚴格 模具制造 形狀簡單的工件比復合模容易 形狀復雜工件比連續(xù)模容易 表2.1 級進模與復合模具特點比較 該工件材料為Q215，厚度為2mm。大批量生產(chǎn)，精度要求較高，取IT6級，選用級進模沖裁結構達不到所需精度，而選用復合模沖

15、裁結構，可以獲得較高的尺寸精度，工件平整，工件的形狀位置尺寸誤差小，大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，而且可以避免原有加工工方法中需將手伸入模具的問題，對保護操作者安全也很有利。這對大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)臂件是有利的，所以對比以上兩種方案決定采用復合模沖裁結構。 通過到工廠的調(diào)研，要將沖孔、落料、彎曲這三道工序復合在一起?？梢杂幸韵聝煞N不同工藝方案來實施： 1．先落料，然后沖孔和彎曲在同一工步； 2．落料沖孔在同一工步完成，然后再進行彎曲； 采用方案一加工工件，不易保證長度尺寸mm的精度，而且易使內(nèi)孔沖頭磨損，降低模具壽命，經(jīng)分析對比最后確定采用方案二。另外對于彎曲的回彈，可以

16、通過減小間隙的方法來避免或減小回彈。 該工件的形狀簡單且對稱（關于X、Y軸對稱），彎曲部分有R=2mm的圓角過渡，尺寸精度要求IT6。材料為Q215鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，所以復合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度{沖模設計應用實例許發(fā)樾}。因此該沖裁件可選用落料、沖孔及彎曲復合模。 2.3.1定位裝置 為了使條料送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件,同時考慮到零件大批量生產(chǎn),且要求模具結構盡量簡單,所以采用定位銷定位。 因為板料厚度t=2mm,屬于較厚的板材,且制件尺寸不大,固采用側面兩個始用擋料銷定位導向,考慮到該模具是倒裝復合模，而且在送料方向由于受凸模和凹模的

17、影響,為了不至于削弱模具的強度,在送給方向采用一個活動擋料銷。 2.3.2卸料裝置、推件裝置 復合模沖裁時，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要在下模設置卸料裝置。 在下模的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。第二種彈性卸料，常用于沖裁厚度少于1.5mm的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。第三種廢料切刀卸料，主要用于大中型零件沖裁或成形見切邊。由于該零件的條料較厚，故采用第一種剛性卸料結構較好。但在復合模中由于有較多動作要在沖床上一次行程完成，為簡化模具結構，通常將一些輔助動作，如卸料及推件動作，采用彈性裝置來完成。同時彈性裝置也可以使沖壓工作在

18、整個沖壓加工過程始終受到壓力，而使沖壓工件的平整度更好。 3復合模具結構設計 3.1工件展開圖 工件展開圖如圖3.1所示： 圖3.1工件展開尺寸圖 3.2排樣及計算條料寬度及確定步距 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。 排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟利用），與沖件的外形有很大關系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。

19、無廢料排樣是指工件與工件之間、工件與條料側邊之間均無廢料。少廢料排樣是指沿工件的部分外形切斷或沖裁。排樣時工件與工件之間及工件與條料側邊之間留下的余料稱為搭邊及側搭邊。搭邊值的合理確定關系到工件的質(zhì)量及模具的壽命。少排樣法的廢料只有沖裁刃之間的搭邊或側搭邊，無廢料排樣是全部沿工件外形沖裁，在沖裁刃之間，工件與條料之間均無搭邊。 根據(jù)以上敘述可見，采用少，無廢料排樣要求工件的相應無搭邊部分公差等級于板材一致或根本上無公差要求。鑒于圖示工件的尺寸、外形及公差等級，采用少、無廢料排樣均不能滿足要求，因此選用有廢料排樣，且為斜排法（該零件形狀為十字形，經(jīng)濟排樣為斜排）。 根據(jù)零件形狀，兩工件間按圓

20、弧取搭邊值b=1.2mm,側邊按圓形取搭邊值a=1.5mm,條料與導料板間的間隙mm。斜排法有如下三種方案 方案一：斜排 方案二：斜排 方案三：斜排 3.3材料利用率的計算 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數(shù)稱為材料利用率。 材料利用率是衡量材料經(jīng)濟利用的指標。 一個步距內(nèi)的材料利用率為 式中：S——沖裁件面積（包括沖出小孔在內(nèi)）（mm）； A——送料步距（mm）； B——條料寬度（mm）； 在Q215尺寸為，通過分析計算可整理得列表如下： 排樣方式 一個進距內(nèi)的 材料利用率% 板料可沖件 板料利用率 橫裁 縱裁

21、 橫裁 縱裁 方案一：斜排 53.7 255 256 48.3 48.5 方案二：斜排 60.1 270 288 51.1 54.5 方案三：斜排 80.9 390 399 73.8 75.5 從上表數(shù)據(jù)可以看出斜排縱裁板料時，材料利用率最高；、斜排時，材料利用率偏低；斜排橫裁板料時，材料利用率接近斜排縱裁板料，但切刀數(shù)多于斜排縱裁板料（斜排橫裁板料時切39刀，而斜排縱裁板料時切19刀），斜排縱裁板料能夠省下一半工時。綜上所述選用斜排縱裁排樣最佳。 3.4壓力中心的計算 沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)地工作，沖模的

22、壓力中心必須通過模柄軸線，且和壓機滑塊的中心線相重合，以防止模具工作時發(fā)生歪斜、間隙不均勻、導向磨損等。定壓力中心的工作，主要對復雜沖裁模、多凸模沖孔模及連續(xù)模才進行。通常模具布置時將壓力中心安放在凹模的對稱中心點上。由沖裁壓力中心計算公式： ， 本次設計的模具中的沖孔模屬于多凸模沖孔，因此要計算其壓力中心。由于該模具中的沖孔模關于對稱，所以壓力中心為原點，即（0,0）。 3.5總沖壓力的計算 3.5.1沖裁力 沖裁力是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設計模所必須的數(shù)據(jù)，因此要計算最大沖壓力。在沖裁過程中沖裁力的大小是不斷變化的，如圖3.1所示. 圖3.5.1沖裁力變化圖 圖中

23、AB段為彈性變形階段，板料上的沖裁力隨 凸的下壓直線增加。BC段為塑性變形階段，C點為沖裁力的最大值。凸模再下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴展，沖裁力下降，所以CD是斷裂階段。到達D點，上下裂紋重合，板料已經(jīng)分離。DE所用的壓力，僅是克服摩擦的阻力，推出已分離的料。沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。 對于普通平刃口的沖裁，沖裁力 F=KLtτ 式中 F ——沖裁力（N）； L——沖裁件周長（mm）； t——材料的抗剪強度（MPa）； K——系數(shù)。是考慮到刃口鈍化間隙不均勻，材料力學性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)，常取K=1.3。 沖裁件的周長L=(23

24、8.465+43.9+233.2)mm=158.93mm， 板料厚度t=2mm 查《模具標準應用手冊》附表A1，抗剪強度τ=340MPa， F孔=1.3163.132340=140494.12N 3.5.2卸料力與推件力 沖裁時，材料在分離前存在著彈性變形，在一般沖裁條件下，沖裁后材料的彈性恢復，使落料與沖孔廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。 卸料力 F卸=K卸F 推件力 F推=nK推F 式中 F——沖裁力； K卸——卸料力系數(shù)； K推——推件

25、力系數(shù)； 由表查得 K卸=0.04；K推=0.055； F卸=0.04140494.12N=5619.7684N 沖模凹模刃口直壁高度h=6mm，則n=6mm/2mm=3。 F推=30.055140494.12N=21074.118N 總沖裁力： F1=F孔+F卸+F推=167.19KN 落料周長：L=273.2mm 同理可求：F2=F落料+F卸=251.169KN 3.5.3彎曲力 由于模具結構等多種因素的影響，用理論公式計算不但計算復雜而且不一定正確，因此在生產(chǎn)中經(jīng)常采用經(jīng)驗公式來計算。 U形件彎曲的彎曲力計算：

26、 式中 B——彎曲線寬度（mm）； K——安全系數(shù)，一般取K=1.3； t——板料厚度（mm）； ——材料抗拉強度（MPa）； r——彎曲半徑（mm）。 U形彎曲部位 B=20mm,t=2mm, =450MPa，R=2mm 則彎曲力 F彎曲N 壓料力值可近似取自由彎曲力的30%~80%。即 F壓料力=（0.3~0.8）≈0.558190=4504.5N 總的彎曲力F3=F彎曲+ F壓料力=12694.5N。 則總壓力為： F總=F1+F2+F3=431.0535K

27、N。 3.6沖壓設備的選用 壓力機對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。當壓力機的動精度不好時，就等于用精度不好的壓力機進行沖壓加工。 壓力機的選用是制定沖壓工藝和制定模具設計方案的一項重要內(nèi)容。它直接關系到設備的合理使用，沖壓工藝的的順利實現(xiàn)、提高模具壽命、方便操作以及提高生產(chǎn)效率等一系列重要問題。選用壓力機，主要是根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)，沖壓件批量的大小，模具的尺寸和精度，變形力的大小等。壓力機的選用包括選擇壓力機的類型和確定壓力機的主要技術參數(shù)兩項內(nèi)容。所選用的壓力機公稱壓力應大于計算出來的總沖壓力（F壓（1.6—1.8）F總）

28、。工作臺板尺寸、壓力機的閉合高度和滑塊尺寸等應能滿足模具正確安裝的要求。壓力機滑塊行程應滿足工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具內(nèi)取出來。 按上述要求可選用開式可傾壓力機,需要在工作臺面上加設墊板。型號為J23-100,其主要技術參數(shù)為： 公稱壓力：1000kN 滑塊行程：130mm 行程次數(shù)：38次/min 最大封閉高度：480mm 最大裝模高度：380mm 連桿調(diào)節(jié)長度：100mm 工作臺板厚度：84mm 工作臺尺寸：7101080mm 電動機功率：10KW 模柄尺寸：φ6075 4落料、沖孔部分零部件設計及結構設計 4.1凹凸模工作部分尺寸計

29、算原則 （1）落料時，落料件的尺寸有凹模決定，因此應以落料凹模為設計基準。沖孔的尺寸有凸模決定，因此應以沖孔凸模為設計基準。 （2）凸模和凹模應考慮磨損規(guī)律。凹模磨損后會增大落料件的尺寸，凸模磨損后會減少沖孔件的尺寸。 （3）凸模和凹模之間應該有合力間隙。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設計凸模和凹模尺寸時取初始間隙的最小值Zmin。 （4）尺寸計算時要考慮模具的制造特點：一種是分別加工法，另一種是單配加工法。 4.2落料刃口的尺寸及制造精度 落料零件的簡圖如圖4.2： 圖4.2落料凹模 本落料模采用配合加法，將落料凹模的尺寸換算到凸模上去。 查<<冷沖模設計>

30、>表3-3得到 ：Zmin=0.22，Zmax=0.26; Zmax -Zmin=0.18-0.14=0.04mm 該工件公差取IT6，取落料凹模、凸模制造公差IT4級、IT5級，凸模按凹模尺寸配制。 尺寸磨損后減小，由公式 尺寸磨損后增大， 尺寸磨損后增大， （106.158） 尺寸R10后基本尺寸不變僅需縮小其制造公差, δ=0.009=0.00225 R=10 尺寸R2后基本尺寸不變僅需縮小其制造公差， δ=0.006=0.0015 R=10 4.3 沖孔刃口的尺寸及制造精度 沖孔零件簡圖如圖4.3所示： 圖4.3沖孔凸模

31、 該工件公差取IT6。取凸模、凹模尺寸公差IT5，采用配合加法，凹模按凸模模尺寸配制，將沖孔凸模的尺寸換算到凹模上去。 查<<冷沖模設計>>表3-3得到 ：Zmin=0.22，Zmax=0.26; Zmax -Zmin=0.18-0.14=0.04mm 尺寸磨損后減小，由公式： （7.031） 尺寸磨損后減小，由公式： 尺寸磨損后減小，由公式： 尺寸 磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為由公式： 尺寸磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為， 4.4凹模間隙 查《沖壓工藝及模具設計》中表2.3,知 mm, 則 mm

32、沖孔凹模、落料凸模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實際尺寸進行配制，雙邊最小間隙為0.14mm，間隙最大不得超過0.18mm。大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。 4.5凹模的結構形式 凹模的材料選用Cr12，查《沖壓工藝及模具設計》可選用如下圖4.5所示的類型： 圖4.5凹模結構圖 查表得， 凹模外形尺寸的確定 凹模的輪廓尺寸，因其結構形式不一，受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論計算方法確定，在實用中，一般根據(jù)沖裁材料的厚度，按經(jīng)驗公式計算。凹模板的厚度一般應不小于15，隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應增大。按照下面的公式進行計算。 凹模厚度：

33、H=KB 式中 K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響K=0.28； B——沖裁件的最大外形尺寸。 所以落料凹模厚度為：mm 落料凹模尺寸為： 4.6凸模的設計 （1）凸模的結構形式 通過對該工件的工藝性分析可知，該模具沖孔時需采用圓形凸模與類圓形凸模，落料時采用非圓形凸模。根據(jù)《沖壓工藝及模具設計》可選用（b）型為該圓形凸模結構，d=3.0～30.2mm，正符合該工件，其結構如圖4.6.1所示： 圖4.6.1沖孔凸模結構 凸模長度L為： L=H1+H2+H3+H 其中凸模固定板厚H1=60%H凹=0.629.792=17.8752mm，取H1=20mm 卸料板厚H2=20

34、mm， 導料板厚H3=8mm， H=10~20mm,其中H包括凸模進入凹模的深度 、總修磨量以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離，取H=20mm。 則沖孔凸模：L1=20+20+8+20=68mm，L=20+20+8+18=66mm； 落料凸模：L=144mm。 對于非圓形凸?？晒潭ú糠肿龀砷L方形，這樣就改善了它和凸模固定板之間的配合。 如上該圓形小凸模比較細長，且工件厚度較大，必須進行承壓能力校驗。 （2）承壓能力校驗 沖裁時,凸模承受的壓應力σ壓必須小于凸模材料強度允許的壓應力。 對圓形凸模，，代入上式可得： 式中 ——沖裁力（N）； ——凸模最

35、小斷面面積（mm2）； ——凸模直徑（mm）； ——材料厚度（mm）； ——毛料材料抗剪強度（MPa）； ——凸模材料的許用壓應力（MPa）； 查《沖壓模具與制造》表知，取。則：.5 所以成立，即該沖孔凸模承壓能力足夠。 （2）凸模的固定方式 如圖4.6.3所示，沖孔凸模采用壓入法的固定方式。 圖4.6.3凸模安裝形式 用凸模固定板將凸模固定在模座上。固定板與凸模一般采用過渡配合。適用于沖裁板厚的沖裁凸模與各類模具零件，利用臺階結構限制軸向移動，注意臺階結構的尺寸，應該使，，。 它的特點是連接可靠，對配合孔的精度要求較

36、高。裝配時，將凸模固定板型孔臺階朝上，放在兩個等高墊鐵上，將凸模工作端朝下放入型孔對正，用壓入機分多次壓入，要邊壓入邊檢查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，導入圓角和導入斜度。壓入后臺階面要接觸，然后將凸模尾端磨平。壓入時最好在手動壓力機上進行，首次壓入時不要超過3mm。而落料凸模由于其外形復雜.采用低熔點合金法進行固定。低熔點合金在冷凝時有體積膨脹的特點，利用這個特點在模具裝配時固定零件。采用這種方法的優(yōu)點是工藝簡單、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，減少加工工時，有較高的連接強度。且低熔點合金可重復使用，回用次數(shù)多時，應測定合金的成分比例。 5彎曲部分設計計算及結構設計 5.1凸

37、、凹模圓角半徑 當彎曲件的彎曲圓角半徑大于最小彎曲半徑，并且沒有特殊要求時，則凸模圓角半徑就等于工件的彎曲半徑r1。此處=2mm。 凹模圓角半徑的大小對彎曲和工件質(zhì)量均有影響。過小的圓角半徑會使工件表面擦傷，甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應一致。以免彎曲工件時，使毛料發(fā)生偏移。 在生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度選取。則 當t=2~4mm時，≈t ,則=2mm。 5.2凸、凹模間隙 對于U形彎曲件，則必須選擇適當?shù)拈g隙。間隙的大小對工件質(zhì)量和彎曲力有很大影響。間隙越小，彎曲力越大；間隙過小，會使工件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命。間隙過大，則回彈大，降低工件的公差等級。因此，

38、間隙值與材料的機械性能、 工件彎曲回彈、直邊長度等有關。按《沖壓工藝及模具設計》式計算。 Z=+Ct 式中 Z──單面間隙，mm； ──材料最大厚度，mm； C──因數(shù)，參見《沖壓工藝及模具設計》表， Z=2.5+0.152.5=2.875 5.3彎曲模零件總體尺寸的確定 凸、凹模的寬度尺寸計算 (a)彎曲件寬度尺寸標注在外側的，應以凹模為基準，先確定凹模尺寸。 凹模寬度尺寸應為： (b)彎曲件寬度尺寸標注在內(nèi)側的，應以凸模為基準，先確定凸模尺寸。 凸模寬度尺寸應為： 綜上可知此工件以凹模為基準，采用配合加工，按凹

39、模尺寸求凸模尺寸。對于工件尺寸，取彎曲凸、凹模的制造公差IT5級，查{模具設計應用實例附表}。 由公式 綜上計算及分析可得彎曲工作部分尺寸如圖5.3所示： 圖5.3彎曲部分工作尺寸 6復合模主要零件及結構設計 6.1卸料零件的計算 由2.3可知該模具選用彈性卸料裝置。根據(jù)工廠生產(chǎn)經(jīng)驗可按所選彈簧的最大工作負荷，并使來選擇彈簧。 下卸料裝置初定為9根彈簧，則每根彈簧所分擔的卸料力為： 根據(jù)預壓力（）和模具結構尺寸，由附錄可查得選用序號62—67的彈簧，其。 再檢驗是否滿足 結合附表及負荷—行程曲線選取66號彈簧，外徑D=40mm，鋼絲直徑d=6

40、mm，自由狀態(tài)下高度H=140mm。彈簧裝配高度。 下卸料板厚度取20mm，根據(jù)結構選用標準模板，內(nèi)孔與凹模間隙為0.1mm。同理根據(jù)模具結構尺寸，上卸料裝置選取2個38號彈簧，外徑D=20mm，鋼絲直徑d=3mm，自由狀態(tài)下高度H=65mm；裝配高度=123mm。 6.2凸凹模外形尺寸 該凸凹模的最小壁厚為5mm。通過校核，可知凸凹模的壁厚有足夠強度。根據(jù)下卸料彈簧和下卸料板的厚度及模具結構，可選用凸凹模的高為78mm。其結果如圖所示 圖6.2凸凹模尺寸 6.3轉(zhuǎn)動板的設計 轉(zhuǎn)動板的設計是本模具設計的難點，必須根據(jù)上模的行程計算出恰好在滾輪接觸轉(zhuǎn)動板并拉動滑塊脫離活動凸模塊時

41、開始壓彎工序，轉(zhuǎn)動板的上緣須在滾輪離開轉(zhuǎn)動板時，使轉(zhuǎn)動板帶動滑塊恰好回復到最初位置。轉(zhuǎn)動板示意圖6.3： 圖6.3轉(zhuǎn)動板示意圖 綜上結合彎曲高度，取活動凸凹模最大行程20mm，=轉(zhuǎn)動板L=325mm，經(jīng)計算可知當=，恰好在滾輪接觸轉(zhuǎn)動板并拉動滑塊脫離活動凸模塊開始壓彎工序，轉(zhuǎn)動板的上緣須在滾輪離開轉(zhuǎn)動板時，使轉(zhuǎn)動板帶動滑塊恰好回復到最初位置。 6.4模架的選擇 6.4.1上、下模座 凹模外形尺寸及彈簧尺寸確定以后，可參照有關標準選取后，可參照有關標準選取后側導柱模架280mm170mm200—265mm（GB/T2851.3—90）。 上、下模座上不僅要安裝沖模的全部零件，而且

42、要承受和傳遞沖壓力。所以模座不僅要有足夠的強度，還要有足夠的剛度。模座的剛度不足，會降低沖模壽命。因此，模座要有足夠的厚度，一般取為凹模厚度的1～1.5倍。在該模具中可選用滑動導向后側導柱模架的模座。上、下模座的導柱、導套安裝孔的軸心線應與基準面垂直，其垂直度誤差按為100:0.01mm。模座的上、下平面的表面粗糙度為0.8，只有在保證平行度要求下才允許降低為1.6。矩形模座的長度應比凹模長度大40～70mm，而寬度尺寸可與凹模同寬或梢大。因為采用了導柱導套導向，應為其留出足夠的安裝位置。以及采用了模柄的上模座，因為不用留出安裝壓板的凸臺，其外形尺寸可適當縮小。模板的厚度一般可根據(jù)凹模厚度來定

43、。通常?。骸? 式中 ——上模座厚度； ——下模座厚度； ——凹模厚度。 所以落料模具：； 沖孔模具：。 下模座長，因為本沖模采用導柱導套裝置，故下模座長度取得稍大。 綜上本模具采用： 上模座：280mm170mm50mm，材質(zhì)為HT200； 下模座：280mm170mm60mm，材質(zhì)為HT200； 6.4.2模柄 選用壓入式模柄。它與上模座孔采用過渡配合。模柄的直徑與長度應與所選用沖床的安裝模柄孔直接相匹配，模柄裝入上模座后，模柄的軸心線對上模上平面的垂直度誤差在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm，材料可采用45鋼。 6.4.3擋料銷 擋料銷用于限定條料的送進距離、抵住條

44、料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，活動擋料銷常用于倒裝復合模具中，在沖裁時隨凹模下行而壓入孔中，根據(jù)所設計的模具選用活動擋料銷。材料為45鋼，經(jīng)熱處理硬度HRC43～48。與凹模的銷孔為H8/d9配合。查《沖壓工藝及模具設計》表3.8知，活動擋料銷（JB/T 7649.9）尺寸為dL=8mm10mm。 6.4.4導向零件 導向零件是指上、下模的導向裝置零件。對生產(chǎn)批量大、要求模具壽命長、工件精度高的沖裁模，一般采用導向裝置，以保證上、下模的精確導向。常用導柱導套結構。 由于設計的模具較大，采用后側導柱模架。兩個導柱的直徑不同，可避免上模與下模裝錯而發(fā)生啃模事

45、故。導柱與導套、下模座的配合關系采用基軸制。導柱和與之相配合的導套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用和過盈配合，工作可靠，應用較為廣泛。為避免因調(diào)整不當，使壓力機滑塊與導柱上端面碰撞，在選擇導柱長度和導柱、導套安裝時，應保證模座在閉合狀態(tài)時，上模座上平面與導柱上端面應保留10～15mm的距離，導柱下端面與下模座下平面應留2～5mm的距離。導套與上模座上平面應留不小于3mm的距離。 綜上： 導柱：32h5210mm，材質(zhì)為20號鋼； 導套：32H6115mm48mm，材質(zhì)為20號鋼； 導柱、導套滲碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。 6.4.5螺釘與銷釘 螺釘與

46、銷釘用于零件安裝時的固定和定位。工作零件與窩座配合時則不用銷釘。銷釘一般用兩個。螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度選擇，查表選取螺釘?shù)男吞枮镸16。 綜上： 選取后側導柱模架280mm170mm200~265mm（GB/T2851.3~90）。 上模座：280mm170mm50mm，材質(zhì)為HT200； 下模座：280mm170mm60mm，材質(zhì)為HT200； 導柱：32h5210mm，材質(zhì)為20號鋼； 導套：32H6115mm48mm，材質(zhì)為20號鋼； 導柱、導套滲碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。 冷沖模常用零件的材料、熱處理及硬度如表6.1: 表6.1 材料

47、清單 零件名稱 材料 熱處理硬度HRC 沖孔凸模 Cr12 60～64 落料凹模 Cr12 60～64 上、下模座 HT200 凸、凹模固定板 Cr12 43～48 墊板 45鋼 43～48 卸料板 45鋼 43～48 彎曲凸凹模 Cr12 60～64 擋料銷 45鋼 43～48 模柄 Q235 43～48 導柱、導套 20鋼 滲碳58～62 銷釘 45鋼 43～48 螺釘 45鋼 35～40 墊圈 Q235 43～48 6.5模具的閉合高度校核 模具的閉合高度應為上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、墊

48、板等厚度的總和即： “”是考慮凸模進入凹模的深度，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)整，可略有增減，以制件完全分離為準。之前所選壓力機閉合高度480mm，，滿足 所以所選壓力機符合要求。 7復合模的動作過程 7.1模具結構特點 結合模具結構可知，復合模的設計的重點是落料凸模必須有部分成為彎曲凸模，并且成形工序須滯后于落料工序。為此，設計了一個活動凸模塊和滾輪滑塊機構，當上模下行完成落料、沖孔工序后，裝在落料凹模外側的滾輪14，接觸轉(zhuǎn)動板12，抽動滑塊16，從而使上模在繼續(xù)下行時，活動凸模塊15下落不受阻礙，彎曲凹模11接觸材料并完成壓彎工序，上?；厣龝r，零件由上模中設置的打料桿8打出，在回升過程

49、中，滾輪接觸轉(zhuǎn)動板12并推動滑塊16復位，為下次工作循環(huán)做好準備。 此模具結構緊湊，裝、拆、修磨方便，操作簡便，安全可靠，生產(chǎn)效率比使用傳統(tǒng)模具生產(chǎn)提高兩倍以上。 7.2模具設計注意事項 （1）活動凸模塊11下面須安裝復位彈簧15（彈性裝置）凸模塊下表面與滑塊上表面設計成斜角形式（約），以便于自鎖、抽動和復位。 （2）轉(zhuǎn)動板的設計是本模具設計的難點，必須根據(jù)上模的行程計算出恰好在滾輪接觸轉(zhuǎn)動板并拉動滑塊脫離活動凸模塊時開始壓彎工序，轉(zhuǎn)動板的上緣須在滾輪離開轉(zhuǎn)動板時，使轉(zhuǎn)動板帶動滑塊恰好回復到最初位置。 總結 本論文應用所學專業(yè)理論課程

50、和生產(chǎn)實際知識進行了冷沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內(nèi)容。通過本次設計，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了相應工程設計規(guī)范和標準，同時對相關的課程進行了全面的復習，使獨立思考能力有了提高。本設計采用落料沖孔復合模，模具設計制造簡便易行。落料沖裁效果好，能極大地提高生產(chǎn)效率。 這次設計是把我們?nèi)甑睦碚撝R付諸了實踐和應用，對所學課程有了深刻的理解和認識，掌握了機械設計的一般方法。此次設計，對我以后的

51、工作有很大的幫助，使我受益匪淺。 參考文獻 [1]許發(fā)樾. 模具標準應用手冊. 北京機械工業(yè)出版社, 1994. [2]王孝培. 沖壓手冊. 北京機械工業(yè)出版社, 1990. [3]沖模設計手冊編寫組. 沖模設計手冊. 北京機械工業(yè)出版社, 1998. [4]陳尖嗣, 郭景儀. 沖壓模具設計與制造技術.北京北京出版社, 1991. [5]張毅.現(xiàn)代沖壓技術.北京國防工業(yè)出版社, 1994: 102-105. 附件 模具的安裝調(diào)試 A.1 落料沖孔彎曲復合模的安裝調(diào)試 A.1.1確定裝配方法和裝配順序 采用直接裝配法。先分組裝配后總裝配。分組裝配的有凸模和模柄裝配。選擇凹

52、模為基準件，先裝配下模、再裝配上模，最后裝配卸料板等輔助零件。 A.1.2裝配要點 ⑴按裝配圖標題欄準備模具零部件。 [2]裝配模柄，將模柄壓入到上模座的型孔中，然后用止轉(zhuǎn)銷釘用來定位，使其止轉(zhuǎn)。 [3]裝配凸模，凸模固定板組件 ①將沖孔凸模安裝在凸模固定板相應孔內(nèi)，并打上防轉(zhuǎn)銷 ②將落料凸模安裝在凸模固定板相應孔內(nèi)，并鉚接 ③端面磨平 [4]按裝配、調(diào)整要領，將導料板，卸料板在凹模上安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。 [5]將凹模組件與下模座安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。 [6]將上模座與凸模固定板，墊塊安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷 [7]裝配后的沖裁凸模、凹模的工件端面應磨平，保證粗糙度Ra0.8。 [8]試切 [9]裝配其他零件（導柱，導套）及標準件。 [10]試沖 將裝配好的模具安裝在指定的壓力機上，試沖合格后交付生產(chǎn)使用。 試沖時重點檢查各型孔與凸模的間隙合理和均勻、條料送料準確、可靠、無阻滯和落料件、沖孔廢料下落順暢。 B 裝配圖 若需相關CAD圖電子稿可與本人聯(lián)系：qq 939902012