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1 現(xiàn)代快速經濟制造模具技術 伴隨著全球經濟的發(fā)展 新的技術革命不斷取得新的進展和突破 技術的 飛躍 發(fā)展已經成為推動世界經濟增長的重要因素 市場經濟的不斷發(fā)展 促 使工業(yè)產 品越來越向多品種 小批量 高質量 低成本的方向發(fā)展 為了保持和 加強產品在市場上的競爭力 產品的開發(fā)周期 生產周期越來越短 于是對制造 各種產品的關鍵工藝裝備 模具的要求越來越苛刻 一方面企業(yè)為追求規(guī)模效 益 使得模具向著高速 精密 長壽命方向發(fā)展 另一方面企業(yè)為了滿足多品種 小批量 產品更新?lián)Q代快 贏得市場的需要 要求模具向著制造周期短 成本低 的快速經濟的方向發(fā)展 計算機 激光 電子 新材料 新技術的發(fā)展 使得快 速經濟制模技術如虎添翼 應用范圍不斷擴大 類型不斷增多 創(chuàng)造的經濟效益 和社會效益越來越顯著 快速經濟制模技術與傳統(tǒng)的機械加工相比 具有制模 周期短 成本低 精度與壽命又能滿足生產上的使用要求 是綜合經濟效益比較 顯著的一類制造模具的技術 概括起來 有以下幾種類別 1 快速原型制造技術 快速原型制造技術簡稱 RPM 是 80 年代后期發(fā)展起 來的一種新型制造技術 美國 日本 英國 以色列 德國 中國都推出了自己 的商業(yè)化產品 并逐漸形成了新型產業(yè) RPM 是電腦 激光 光學掃描 先進的 新型材料 計算機輔助設計 CAD 計算機輔助加工 CAM 數(shù)控 CNC 綜合應用的 高新技術 在成型概念上以平面離散 堆積為指導 在控制上以計算機和數(shù)控為 基礎 以最大柔性為總體目標 它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法 對制造業(yè)的變革 是一個重大的突破 利用 RPM 技術可以直接或間接地快速制模 該技術已被汽車 航空 家電 船舶 醫(yī)療 模具等行業(yè)廣泛應用 2 表面成型制模技術 表面成型制模技術 主要是利用噴涂 電鑄 化 學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術 實際應用中包 括以下幾種類型 電弧噴涂成型制模技術 電弧噴涂成型技術的原理是 利用 2 根通電的金屬 絲之間產生電弧的熱量將金屬絲熔化 依靠高壓氣體將其充分霧化 并給予一定的 動能 高速噴射在樣模表面 層層鑲嵌 形成一金屬殼體 即型腔的內表面 再用 充填基體材料 一般為金屬粉粒與樹脂的復合材料 加以支撐加固 提高其強度和剛 性 連同金屬模架組合成模具 這種制模技術工藝簡單 成本低 制造周期非常短 2 型腔表面的成型僅需幾個小時 節(jié)省能源和金屬材料 一般型腔表面僅 2 3mm 厚 仿真性極強 花紋精度可達到 0 5 m 目前該技術被廣泛地用于飛機 汽車的內 飾件模具 家電 家俱 制鞋 美術工藝品等表面形狀復雜及花紋精細的各種聚氨 酯制品的吹塑 吸塑 PVC 注射 PU 發(fā)泡及各類注射成型模具中 電鑄成型技術 電鑄成型技術的原理同電鍍一樣 是依樣模 現(xiàn)成制品或按制 品圖紙制成的母模 為基準 陰極 置放在電鑄液中 陽極 使電鑄液中的金屬離 子還原后一層一層地沉積在樣模上 形成金屬殼體 將其剝離后 與樣模接觸的表 面即為模具的型腔內表面 該技術主要特點是節(jié)省材料 模具制造周期短 電鑄層 硬度可達 40HRC 提高了耐磨性和壽命 粗糙度 尺寸精度與樣模完全一致 適用 于注射 吸塑 吹塑 搪塑 膠木模 玻璃模 壓鑄模等模具型腔及電火花成型電 極的制造 型腔表面精細花紋成型的蝕刻技術 蝕刻技術是光學 化學 機加工綜合應用的 一種技術 它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片 再把膠片上的花紋圖案復制在 已涂上光敏材料的模具型腔表面上 經過化學處理 模具型腔表面形成不被蝕刻部 分的保護層 再根據(jù)模具材質 選擇相應蝕刻工藝 將花紋圖案蝕刻在模具內表面 上 該技術的主要特點是時間短 費用低 修補破損花紋圖案可做到天衣無縫 3 澆鑄成型制模技術 澆鑄成型制模技術的共同特點是依樣件為基準 澆鑄 出凸 凹模 型腔表面不需要機械加工 4 擠壓成型技術 利用鈹銅合金的良好的導熱性和穩(wěn)定性 經固熔時效處 理后 采用冷擠壓制造模具凹模型腔 其特點是制造周期短 型腔精度高 IT7 級 表面粗糙度 Ra 0 025 m 強度高 壽命可達 50 萬次 無環(huán)境污染 該技術是利用 金屬材料在細化晶粒 一定成型溫度 低變形速率條件下 材料具有最佳超塑性時 將事先制作好的凸模 用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經濟制模技術 超塑 成型材料的典型代表是 Zn 22 AL 5 無模多點成形技術 無模多點快速成形技術是以 CAD CAM CAT 技術為 主要手段 利用計算機控制高度可調基本體群形成上下成形面 代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對板 料進行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進制造技術 此項技術可以隨意改變變形路徑與 受力狀態(tài) 提高材料的成形極限 可反復成形 以此消除材料內部的殘余應力 實 現(xiàn)無回彈成形 6 凱維朗 KEVRON 鋼帶沖裁落料制模技術 新型鋼帶沖裁落料制模技 術是一種不同于一般具有凸 凹模結構的鋼帶模 它是由單刃鋼帶與特制墊板組成 的新型快速經濟制模技術 這種模具重量輕 一般只有 200kg 加工精度為 3 0 35 0 50mm 可適合各種黑色和有色金屬的 0 5 0 65mm 厚的板料加工 壽命 可達到 5 25 萬次 制造成本低 7 模具毛坯的快速制造技術 實型鑄造 由于大量的模具是屬于單件或 小批量生產 模具毛坯的制造質量和周期及成本對最終的模具質量和周期及成本的 影響是至關重要的 現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術 所謂實型鑄造就是利用泡沫塑料 聚苯乙烯 PS 或聚甲基丙烯酸酯 PMMA 制作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木?；蚪饘倌?造型后 不需取出模型 便可以澆鑄 泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下 迅速燃燒氣化 而消失 金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置 冷凝后形成鑄件 8 其它方面技術 為了簡化模具的結構設計 降低模具成本 縮短模具制造 周期 在國內外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術的應用 如快換模架 沖壓單元 刃口堆焊 鑲塊鑄造 氮氣彈簧等 氮氣彈簧在模具上的應用 氮氣彈簧是一種新型彈性功能部件 用它代替彈 簧 橡膠 聚氨酯或者氣墊 它能夠準確地提供壓邊力 在較小空間便可產生較大 初始彈壓力 不需預緊 在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定 彈壓力大小及受 力點位置可隨時 準確 方便地調整 簡化模具拉伸 壓邊 卸料等結構 簡化模 具設計 縮短制模周期 調試模具方便 縮短更換模具時間 提高生產效率 快速換模技術 由于產品品種的增多 使模具在生產中更換變得十分頻繁 于是如何縮短沖壓設備的停機時間 提高生產效率 快速換模技術受到了人們的關 注 目前發(fā)達工業(yè)國家的一些大公司換模速度達到了驚人的程度 是否具有快速換 模技術已成為企業(yè)技術進步的一項標志 總的趨勢就是減少模具在設備上安裝 固 定 調整的時間 這既要在設備結構設計上予以考慮 又要在模具的結構設計 標 準化方面予以考慮 將機上的作業(yè)盡可能地放在機下做 沖壓單元組合技術 沖壓單元組合技術是將常規(guī)的沖模分解為一個個簡單的 單元沖模 根據(jù)工序件的要求 排列組合 在同一次沖程內完成多種沖壓工序的新 型工藝裝備 工作時沖壓單元不與沖床滑塊聯(lián)接 只需滑塊打擊即可完成沖壓工作 單獨使用時它就是 1 副完整模具 它可以用來加工板料或型材的沖孔 落料 切角 切槽 切斷及淺拉伸等 具有組裝快捷 使用方便 通用性強 經濟性好等特點 特別適合多品種 中小批量生產 可加工塑料在模具制造中的應用 可加工塑料在發(fā)達的工業(yè)國家應用較普 遍 特別是在汽車 飛機等制造業(yè)中 主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型 靠模 檢具和鑄造模型等 可加工塑料的主要特點是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性 4 能 制作工藝簡捷 可采用模塑 澆注 拼粘 雕塑等方法 尺寸穩(wěn)定性好 不變 形 耐潮濕 耐腐蝕 易修復 易改型 重量輕 制作周期短 成本低 快速經濟制模技術種類很多 其所具有的特點 應用范圍各不相同 本文 僅能概括地做一些簡單介紹 每種技術在具體應用和實施過程中尚有許多具體的工 藝過程 工藝參數(shù)及其技術特性 模具是基礎工業(yè)之一 在全球化市場經濟和各 種高新技術的迅猛發(fā)展形勢下 快速經濟模具賦予了新的使命和全新的內涵 分類 不斷增加 快速經濟制模材料向著多品種系列化邁進 工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破 與之配套設備相繼問世 服務領域在不斷地拓寬 創(chuàng)造的經濟效益越來越顯著 隨 著商品經濟的發(fā)展 激烈的市場競爭 產品更新?lián)Q代的加速 對快速經濟制模技術 在縮短周期 降低成本 提高精度和延長壽命方面的要求勢必會越來越高 由于它 能使企業(yè)贏得市場 創(chuàng)造顯著的經濟效益 越來越受到企業(yè)家的青睞和有關領導部 門的極大關注與政策資金的支持 各種快速經濟制模技術在推廣應用過程中也會不 斷完善成熟和發(fā)展 由于高新技術的發(fā)展 各種技術的復合與滲透 為適應生產中 的不同需求 今后必定會形成一些新型 節(jié)約能源 節(jié)約材料的快速制模技術 I 本科畢業(yè)設計 論文 題目 筒形傳感器外殼沖壓模具設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學 生 學 號 指導教師 2013 年 05 月 II 筒形傳感器外殼沖壓模具設計 摘要 沖壓加工是現(xiàn)代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一 它是利用安裝在壓力機上 的模具 在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解 從而獲得一定形狀 尺寸的零件加工方法 采用普通的沖壓的模具生產較率低 且費用較高 經估算占沖壓 件總成本的 30 40 甚至更高一些 根據(jù)工件特點選擇采用級進模沖壓生產以提高生 產效率 降低生產成本 本次設計采用級進模沖壓生產 本文對采用級進模沖壓生產彎 角的分析 計算以及具體方案做了介紹 關鍵詞 彎角 級進模 沖壓 II Cylindrical Sensor Housing Stamping Die Design Abstract The stamping is one of the modern machinery manufacturing state of the art and efficient processing methods It is installed in the press mold and applying pressure to deform and decomposition of the plate under the conditions of room temperature or heated to obtain a certain shape the size of the parts processing method The ordinary stamping mold production is relatively low and the cost is higher the estimate accounted for 30 to 40 of the total cost of stamping parts and even higher According to the work piece characteristics of progressive die stamping production in order to improve production efficiency reduce production costs The design uses a progressive die stamping production Analysis of progressive die stamping corner computing and specific programs is introduced Key Words Corners Progressive die Stamping III 目 錄 1 緒論 1 1 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術 1 1 2 高速銑削加工 1 1 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 1 1 4 電火花銑削加工 2 1 5 提高模具標準化程度 2 1 6 優(yōu)質材料及先進表面處理技術 2 1 7 模具研磨拋光將自動化 智能化 2 1 8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 2 1 9 級進模的優(yōu)缺點 2 2 設計初始資料 4 2 1 技術要求 4 2 2 工件生產批量 5 2 3 原材料規(guī)格及毛坯情況 5 3 分析沖壓零件 彎角 的工藝性 6 3 1 沖壓件經濟性分析 6 3 2 沖壓件工藝性分析 6 3 3 沖模制造精度的選擇 6 3 4 其他方面 7 4 確定工藝方案及模具形式 8 4 1 排樣 8 4 2 工序的確定 8 4 3 搭邊類型的確定 8 4 4 卸料板的選擇 9 5 工藝計算 10 5 1 毛坯工藝計算 IV 10 5 1 1 排樣及搭邊值的計算 10 5 1 2 步距的計算 10 5 1 3 條料寬度的確定 11 5 1 4 材料利用率的計算 11 5 1 5 板料的裁剪 12 5 2 沖壓力的計算 12 5 2 1 沖裁力計算 12 5 2 2 卸料力 推件力和頂件力計算 13 5 2 3 計算總沖壓力 14 5 3 確定壓力中心 14 5 3 1 壓力中心 14 5 3 2 壓力中心的計算 15 5 4 凸凹模工作部分尺寸計算 16 5 4 1 尺寸計算原則 16 5 4 2 沖裁間隙的選擇 16 5 4 3 凸凹模刃口尺寸 17 5 5 確定各主要零件結構尺寸 凹凸模的設計 20 5 5 1 凹模的結構設計與標準化 20 5 5 2 凸模的結構設計與標準化 22 5 6 初選沖壓設備 23 6 模具強度校核 24 6 1 模具失效形式 24 6 2 對沖裁部分的模具零件進行校核計算 V 24 7 壓力機的選用 25 7 1 壓力機的校核 25 8 模具零部件設計 27 8 1 模具標準件的選擇 27 8 1 1 模架的選用 27 8 1 2 導向裝置的確定 27 8 1 3 模柄的選擇 28 8 1 4 沖壓加工時定位部分的設計 29 8 1 5 卸料形式的確定 29 8 1 6 導料裝置的確定 29 8 2 模具材料的選用 30 9 模具的裝配 31 10 技術經濟性分析 32 10 1 沖裁件的經濟性分析 32 10 2 模具的經濟性分析 32 11 結論 34 參考文獻 35 致謝 36 畢業(yè)設計 論文 知識產權聲明 37 畢業(yè)設計 論文 獨創(chuàng)性聲明 38 附錄 39 VI 1 緒論 1 1 緒論 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產品更新?lián)Q代快 對模具的需求量加大 我國設計生 產的沖壓模大多為簡單模 單工序模和符合模等 精沖模 精密多工位級進模還為數(shù)不 多 模具平均壽命不足 100 萬次 模具最高壽命達到 1 億次以上 精度達到 3 5um 有 50 個以上的級進工位 與國際上最高模具壽命 6 億次 平均模具壽命 5000 萬次相比 處 于 80 年代中期國際先進水平 一般模具國內可以自行制造 但很多大型復雜 精密和長 壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口 近年 來模具進口量已超過國內生產的商品模具的總銷售量 為了推進社會主義現(xiàn)代化建設 適應國民經濟各部門發(fā)展的需要 模具工業(yè)面臨著進一步技術結構調整和加速國產化的 繁重任務 目前我國模具產品水平和生產工藝水平總體上比國際先進水平低許多 而模 具生產周期卻要比國際先進水平長許多 產品水平低主要表現(xiàn)在精度 型腔表面粗糙度 壽命及模具的復雜程度上 工藝水平低主要表現(xiàn)在設計 加工 工藝裝備等方面 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品 交貨期短 精度高 質量好 價格低 的要求服務 達到這一要求急需發(fā)展如下幾項 1 1 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術 模具 CAD CAM CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向 隨著微機軟件的發(fā)展和進步 普及 CAD CAM CAE 技術的條件已基本成熟 各企業(yè)將加大 CAD CAM 技術培訓和技術 服務的力度 進一步擴大 CAE 技術的應用范圍 計算機和網絡的發(fā)展正使 CAD CAM CAE 技術跨地區(qū) 跨企業(yè) 跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能 實現(xiàn)技術 資源的重新整合 使虛擬制造成為可能 1 2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高的表面光 潔度 另外 還可加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小等優(yōu)點 高速銑削加工技 術的發(fā)展 對汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力 目前它已向更高的 敏捷化 智能化 集成化方向發(fā)展 1 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多 功能 大大縮短了模具的在研制制造周期 有些快速掃描系統(tǒng) 可快速安裝在已有的數(shù) 控銑床及加工中心上 實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集 自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序 不 1 緒論 2 同格 畢業(yè)設計 論文 2 式的 CAD 數(shù)據(jù) 用于模具制造業(yè)的 逆向工程 模具掃描系統(tǒng)已在汽車 摩托車 家電 2 等行業(yè)得到成功應用 相信在 十五 期間將發(fā)揮更大的作用 1 4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術 這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極 加工型腔的新技術 它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數(shù)控銑 一樣 因此不再需要制造復雜的成型電極 這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展 國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用 預計這一技術將得到發(fā)展 1 5 提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高 估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30 左 右 國外發(fā)達國家一般為 80 左右 1 6 優(yōu)質材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要 模具 熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié) 模具熱處理的發(fā)展方向 是采用真空熱處理 模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積 TiN TiC 等 等 離子噴涂等技術 1 7 模具研磨拋光將自動化 智能化 模具表面的質量對模具使用壽命 制件外觀質量等方面均有較大的影響 研究自動 化 智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作 以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨 勢 1 8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標 模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合 配有隨行定 位夾具或定位盤 有完整的機具 刀具數(shù)控庫 有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng) 有質量監(jiān) 測控制系統(tǒng) 彎角是機器中的常用零件 現(xiàn)在已大批量生產 方法是分兩道工序完成 一個沖孔 一個落料 設計一個安全 高效 高精度 低成本的模具具有很現(xiàn)實的意義 這里我要 設計一個級進模來完成這個零件的生產 1 9 級進模的優(yōu)缺點 在一副級進模內 可以包括沖裁 彎曲 成型 拉伸等多道工序 故用一臺沖床可 畢業(yè)設計 論文 3 完成從板料到成品的各種沖壓過程 從而免去了用單工序模的周轉和每次沖壓的定位過 程 提高了勞動生產率和設備利用率 有些復雜的小型零件 若不采用級進模幾乎是不 能生產的 級進模的設計和制造都比較費事 與其他模具相比 好像是成本高 但如果用許多 單工序模代替一副級進模 其許多單工序模的總造價比一副級進模要高得多 因此在條 件允許的情況下采用級進模往往是減低模具成本的較好措施 采用級進?？梢杂靡慌_沖 床取代數(shù)臺甚至幾十臺沖床的工作 對提高生產效率 降低產品成本十分有利 另外 級進模自動化程度高 操作者可在沖床危險區(qū)以外操作 具有操作安全的顯著特點 對 于工序復雜的工作應首先考慮采用級進模 采用級進模也受到一些限制 首先是工件的大小 太大的工件 工位數(shù)較多 模具 自然也就比較大 這時要考慮模具與沖床工作臺面的匹配性 其二是級進模要采用條料 對某些形狀復雜的工件產生的廢料較多 在選用級進模的時候要注意材料利用率 一般 級進模的材料利用率偏低 其三是級進模由于連續(xù)地進行各種沖壓 必然會引起條料載 體和工序件的變形 一般來說級進模生產的工件精度偏低 2 2 設計初始資料 4 2 設計初始資料 2 1 技術要求 注有技術要求的產品零件圖如下 圖 2 1 零件成型圖 畢業(yè)設計 論文 5 圖 2 2 展開圖 2 2 工件生產批量 此零件的生產批量為大批量生產 為提高生產效率 在這個生產中是利用級進模沖 壓加工 生產出彎角 2 3 原材料規(guī)格及毛坯情況 在本次設計中 沖壓零件使用的材料為 08F 鋼板 t 2mm 3 分析沖壓零件 彎角 的工藝性 6 3 分析沖壓零件 彎角 的工藝性 由產品零件簡圖中可以得到以下信息 在彎角這個零件中 沒有不規(guī)則的曲線及棱 角 且在各曲線相接之處均有圓角過渡 沒有一處為尖角 所以從這一點來看 彎角這 個零件可以用沖壓工藝生產 而且 這些圓滑過渡還有利于模具制造及提高模具的使用 壽命 分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個方面 即經濟和技術兩方面 3 1 沖壓件經濟性分析 分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個方面 即經濟和技術兩方面 由于該工件 為大批量生產 故可采用沖模沖壓加工生產 采用普通的沖壓的模具生產較率低 且費 用較高 經估算占沖壓件總成本的 30 40 甚至更高一些 因此 在選擇生產方法時 根據(jù)工件特點選擇采用級進模沖壓生產以提高生產效率 降低生產成本 另外 在設計 時盡量簡化加工工序 采用簡單的沖模結構也可降低模具的生產成本 以取得更大的經 濟效益 3 2 沖壓件的工藝性分析 由工件圖可看出 該工件圖上除孔 3 2 外尺寸未標注尺寸偏差 屬未注公差尺寸 可 按 IT14 級確定工件尺寸的公差 經查公差表 各尺寸公差值確定如下表 表 3 1 工件的尺寸精度 mm 3 尺寸值 18 8 2 8 7 5 5 2 公差值 0 52 0 36 0 36 0 36 0 3 0 25 沖裁件為 08F 鋼板 是高級優(yōu)質碳素結構鋼 具有良好的可沖壓性能 工件的形狀 較為簡單 由 2 1 的零件圖可看出 內 外型均有尖銳清角 為了提高模具的使用壽命 將外部尖銳清角改為 R1 的工藝圓角 3 3 沖模制造精度的選擇 沖模的制造精度根據(jù)沖壓件的精度及厚度確定 數(shù)據(jù)見表下表 畢業(yè)設計 論文 7 表 3 2 沖模精度 板料厚度 mm 沖模制造精度 0 5 0 8 1 0 1 5 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 8 0 IT6 IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 IT7 IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 由于此工件沒有標注公差 按國家標準 非配合尺寸的公差數(shù)值 規(guī)定 沖模的公 差等級可選比工件精度高 2 3 級 因此沖模按 IT12 精度設計制造 3 4 其他方面 沖壓件的工藝分析除了考慮其形狀 尺寸 精度 尺寸標注及生產批量等主要方面 外 還應分析沖壓件的厚度 板料性能以及沖壓基本工序中常見問題對沖壓工藝性的影 響 4 確定工藝方案及模具形式 8 4 確定工藝方案及模具形式 4 1 排樣 排樣是沖裁件在條料上的布置方法 合理的排樣可以提高材料的利用率 從而降低 生產成本 因此 合理的排樣是沖裁模設計的重要內容 排樣主要依據(jù)工件的外形特征 主要分為直排 斜排 直對排 混合排 多行排等 形式 考慮到壓力機的使用以及模具的設計成本 本次設計的工件采用直排可使生產成 本最少 4 2 工序的確定 在級進模設計中 應根據(jù)產品零件的技術要求和形狀特點選擇合適的沖壓工序 確 定各工位所完成的工序 這一工作成為工序排樣 根據(jù)零件圖的特點初步確定工序性質 工序數(shù)目 工序順序 由于此工件采用級進模具加工 考慮到模具的制造難易成度以及 材料的利用率 加工步驟暫定如下 1 沖圓孔 2 落料 4 3 搭邊類型的確定 在條料上沖裁時 工件之間以及工件和條料側邊之間的余料稱為搭邊 搭邊分為三 種 有搭邊 少搭邊和無搭邊 搭邊的作用是補償送料誤差 以保證沖出合格工件 保 持條料剛度利利于送料避免廢料絲進入模具間隙導致模具損壞 搭邊值要合理確定 從 節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好 但搭邊值小于一定數(shù)值后 對模具壽命和剪切表面質量 不利 搭邊值的大小與下列因素有關 4 1 材料的力學性能 硬材料的搭邊值可小一些 軟材料 脆材料的搭邊值要大一些 2 零件的形狀與尺寸 零件尺寸大或有尖角和突出等復雜開頭時 搭邊值應大一些 3 材料厚度 厚度大的材料搭邊值取大一些 4 送料及擋料方式 手工送料時 有側壓板導向的搭邊值可以小些 排樣圖如下 畢業(yè)設計 論文 9 圖 4 1 工序圖 4 4 卸料板的選擇 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下 有時也可作壓料板用以防止材料變形 并能幫助送料導向和保護凸模等 卸料板有固定卸料板 又稱鋼性卸料板 和彈性卸料 板兩種 固定卸料板用于厚料或硬材 特點是卸料力大 使用安全 但送料操作受約束 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 多用于沖制薄料 使工件的平面主提高 借助 彈簧 橡膠或氣墊等彈性裝置卸料 常兼作壓邊 壓料裝置或凸模導向 因此本次設計 選擇使用剛性卸料裝置 5 工藝計算 10 5 工藝計算 5 1 毛坯工藝計算 5 1 1 排樣及搭邊值的計算 在條料上沖裁時 工件之間以及工件和條料側邊之間的余料稱為搭邊 搭邊的作用 是 補償送料誤差 以保證沖出合格產品 保持條料剛度利于送料 避免廢料絲進入模 具間隙損壞模具 搭邊值要合理確定 從節(jié)省材料出發(fā) 搭邊值越小越好 但搭邊值小 于一定數(shù)值后 對模具壽命和剪切表面質量不利 綜合考慮工件質量及成本 根據(jù)零件 形狀尺寸 材料厚度 材料的力學性能以及送料及擋料方式 我們來選擇合理的搭邊值 表 5 1 工件的搭邊值 搭邊值 mm 卸料板形式 條料厚度 t mm 料寬 50 料寬 50 0 25 2 2 2 2 3 2 0 25 0 5 2 0 2 0 3 0 0 5 1 0 1 5 1 5 2 5 1 0 1 5 1 8 1 8 2 8 1 5 2 0 2 0 2 0 3 0 剛性卸料板 2 0 2 5 2 5 2 2 3 2 0 25 1 5 1 8 2 6 0 25 0 5 1 2 1 5 2 5 0 5 1 0 1 8 2 6 彈性卸料板 1 0 1 5 1 5 2 2 3 2 此次設計采用的是剛性卸料裝置 根據(jù)表 5 1 確定工件的側搭邊值為 2mm 5 1 2 步距的計算 步距是指沖壓過程中壓力機每沖壓一次條料向前送進的距離 其值為排樣沿送進方 向兩相鄰毛坯之間的最小距離值 步距可定義為 5 工藝計算 11 S L b 5 1 畢業(yè)設計 論文 11 式中 S 沖裁步距 L 沿條料送進方向 毛坯外形輪廓的最大寬度值 b 沿送進方向的搭邊值 本設計沿條料送進方向 毛坯外形輪廓的最大寬度值 L 18mm 沿送進方向的搭邊值 b 2mm 所以步距 S L b 18 2 20mm 5 1 3 條料寬度的確定 條料寬度指根據(jù)排樣結果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸 通過計算展開 長度寬度為 15 18mm 理論上條料寬度可按下式計算 5 5 2 0 2 aDB 式中 B 條料寬度的基本尺寸 D 工件在寬度方向的尺寸 a 側搭邊最小值 條料寬度偏差 查表得本設計 0 5 由于模具加工誤差 條料的裁剪誤差及送料時的誤差 實際的條料寬度應有一定的 裕度 具體尺寸可根據(jù)不同的送料側定位方式計算 本設計條料寬度可用下式計算 05 218 5 B mm 9 5 1 4 材料利用率的計算 材料利用率定義為 A BS 100 5 3 式中 材料利用率 A 產品毛坯外形所包容的面積 B 條料寬度 S 沖裁步距 A BS 100 18 7 8 18 8 20 19 18 100 191 6 383 6 100 50 0 畢業(yè)設計 論文 12 越大 廢料多占面積越小 因此 一般將 作為衡量毛坯排樣方案友優(yōu)劣的指標 材料利用率的計算有時也可以整個條料為基礎計算 即 在沖壓生產中 材料利用率為 50 01 5 1 5 板料的裁剪 板料尺寸為 2 1000 1300 單位 mm 每個工件實際占用尺寸為 2 20 15 單位 mm 若橫裁 每張板料可沖裁 1000 15 1300 20 86 65 5590 個工件 若豎裁 每張板料可沖裁 1300 15 1000 20 86 50 4300 個工件 因此將板料橫裁 即條料尺寸為 2mm 62mm 1300mm 原料的利用率較高 5 2 沖壓力的計算 沖壓力計算包括沖裁力 卸料力 推件力 頂出力的計算 本設計由于沖模采用剛 性卸料裝置和自然漏料方式 故總沖壓力為推件力 落料時的沖裁力和沖孔時的沖裁力 的和 沖裁力是凸模和凹模相對運動使工件與板料分離所需要的力 它與材料厚度 工件 周邊長度 材料的力學性能等參數(shù)有關 沖裁力是設計模具 選擇壓力機的重要參數(shù) 計算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設備和設計模具 選用沖壓設備的標稱壓力必 須大于所計算的沖裁力 所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力 以適應沖裁 的要求 6 5 2 1 沖裁力計算 影響沖裁力的因素很多 主要的有材料力學性能 厚度 沖裁件周邊長度 模具間 隙大小以及刃口鋒利程度等 一般平刃口模具沖裁時 其沖裁力 可按下式計算 即0p 5 4 ALt 式中 A 剪切斷面面積 2m t 材料厚度 mm L 沖裁周長 mm 材料的抗剪強度 MPa 也可以按下式計算 即 Lt 5 5 0P1fb 式中 系數(shù) 取決于材料的屈強比 一般取 0 6 0 9 1f L 沖裁內外周邊的總長 mm t 材料厚度 mm 畢業(yè)設計 論文 13 材料的抗拉強度 MPa b 本設計中沖裁力 P 包括落料時的沖裁力 和沖孔時的沖裁力落P沖P P 5 6 落 沖 計算沖裁力 Lt 查表得 300MPa落 1fb b 1 3 2 58 16 2 30 16 16 2 300 100落P 126 kN 1 3 4 3 5 2 300 1000 34 kN 沖 注 考慮到沖裁厚度不一致 模具刃口的磨損 凸凹模間隙的波動 材料性能的變 化等因素 實際沖裁力還需要增加 30 如用平刃口模具沖裁時 實際沖裁力 應為沖P 1 3P 1 3Lt 沖Pb 5 2 2 卸料力 推件力和頂件力計算 由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在 在沖裁后帶孔部分的材料會緊箍在凸模 上 而沖落的材料會緊卡在凹模洞口中 從凸模上卸下板料的力稱為卸料力 把落入凹 模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力 把落入凹模洞口中的沖壓 件或廢料逆著沖裁方向頂出來的力稱為頂件力 a 卸料力 卸料力的大小與凸模和凹模之間的間隙 工件的形狀 材料的種類及材料 上所圖的潤滑劑的質量等因素有關 b 間隙 若凸模和凹模具有合理的間隙 則卸料力 可按下列公式計算 即1P P 5 7 1K 式中 P 沖裁力 N 脫料力 N 1 推出系數(shù)力 查表 5 2 可得K 3 推件力 推件力可按下列公式計算 即 n P 5 8 2K 式中 P 沖裁力 N 推件力 N 2 n 同時卡在凹模中的工件 或廢料 數(shù)目 n h t h 為凹模腔口高度 mm t 為材 料厚度 mm 推出系數(shù) 查表 5 2 可得2K 4 頂件力 頂件力可按下列公式計算 即 P 5 9 3K 式中 沖裁力 N P 畢業(yè)設計 論文 14 頂件力 N 3P 頂出系數(shù) 查表 5 2 可得K 表 5 2 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 料厚 mm 1K2K3K 0 1 0 065 0 075 0 1 0 14 0 1 0 05 0 045 0 055 0 063 0 08 0 5 2 5 0 04 0 05 0 055 0 06 2 5 6 5 0 03 0 04 0 045 0 05 鋼 6 5 0 02 0 03 0 025 0 03 鋁 鋁合金 0 025 0 08 0 03 0 07 紫銅 黃銅 0 02 0 06 0 03 0 09 若工件的形狀復雜 沖裁間隙又小時 系數(shù)應采用最大值 用大間隙沖裁時 系數(shù) 應采用最小值 在沖多孔 搭邊大和沖件輪廓復雜的情況下 K 應取上限值 本設計由于沖模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式 故總沖壓力為推件力 落料時的沖 裁力和沖孔時的沖裁力的和 這里我們只計算推件力 計算推料力 推P n P 取 n 3 查表 0 55推 2K2K 3 0 055 126 34 推 26 4 kN 5 2 3 計算總沖壓力 0P P 5 10 0P推 落 沖 0落 沖 推 126 34 26 4 186 4 kN 5 3 確定壓力中心 5 3 1 壓力中心 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓壓力中心 沖裁模對工件施加的沖裁 合力的中心稱為沖裁壓力中心 拉深模對工件施加的拉深力合力的中心稱可稱為拉深壓 力中心 畢業(yè)設計 論文 15 要使沖壓模具正常的工作 必須使壓力中心與模柄的中心線相重合 從而使壓力中 心與所選沖壓設備滑塊的中心相重合 否則在沖壓時將產生彎矩 使沖壓設備的滑塊和 模具發(fā)生歪斜 引起凸 凹模間隙不均勻 刃口迅速變鈍 并使沖壓設備和模具的導向 結構產生不均勻磨損 沖壓形狀對稱的沖壓件 如圓形 正多邊形 矩形時 壓力中心位于其對稱中心線 的交點 即幾何中心上 沖壓形狀不對稱的沖壓件和多工位連續(xù)沖壓的壓力中心位于其 形狀的重心 例如沖裁弧形件時 壓力中心即為該弧形的重心 對復雜形狀的沖裁 多 凸模的沖孔及多工位連續(xù)沖壓確定壓力中心更為重要 確定重心的方法可參閱相應的靜 力學書籍 5 3 2 壓力中心的計算 在沖壓彎角的過程中 設計選用了兩個凸模 這兩個凸模都屬于非復雜凸模 他們 的壓力中心都在幾何中心上 容易找到重心 即求得壓力中心 根據(jù)圖分析 工件圖形對稱 故落料時 的壓力中心在 上 沖孔時 的壓力中落P1O沖P 心在 上 折彎時 P 折 壓力中心在 O3 上2O 設沖模壓力中心離 點的距離為 X 因沖壓形狀以 連線上 根據(jù)力矩平衡原1O12 理得 X 21 X 落P沖P 由此算得 X 5mm 畢業(yè)設計 論文 16 圖 5 2 壓力中心 5 4 凸 凹模工作部分尺寸計算 5 4 1 尺寸計算原則 實踐證明 落料件尺寸和沖孔時的尺寸都是以光亮帶尺寸為準的 而落料件上光亮帶 的尺寸等于凹模的刃口尺寸 因此 計算刃口尺寸時 應該落料和沖孔兩種情況分別處 理 其原則如下 a 設計落料 因落料件尺寸等于凹?？诔叽?故應先確定凹模尺寸 間隙取在凸模 上 考慮沖裁中模具的磨損 凹?？诔叽缭侥ピ酱?因此凹模刃口的基本尺寸應取工件 尺寸公差范圍內的最小值 以保證刃口磨損到一定程度時 仍能沖出合格的零件 凸 凹模之間的間隙應取最小合理間隙 以保證凸模磨損到一定程度時 間隙仍然在合理間 隙內 b 設計沖孔 因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸 故先確定凸模刃口尺寸 間隙取在凹 模上 考慮到沖裁模的磨損 凸模刃口尺寸越磨越小 因此 凸模刃口的基本尺寸應取 工件尺寸公差范圍內的較大尺寸 以保證凸模磨損到一定程度時 仍可使用 凸 凹模 之間的間隙值應取最小合理間隙值 c 凸 凹模的制造公差 應考慮工件的基本要求 如果對刃口精度要求過高 勢必 畢業(yè)設計 論文 17 使磨具制造困難 成本增加 生產周期延長 如果對刃口精度要求過低 則生產出的零 件可能不合格 7 5 4 2 沖裁間隙的選擇 沖裁間隙指凸 凹模刃口間縫隙的距離 沖裁間隙是沖壓工藝和模具設計中的重要 參數(shù) 它直接影響沖裁件的質量 模具壽命和力能的消耗 應根據(jù)實際情況和需要合理 的選用 沖裁間隙有雙面間隙和單面間隙之分 未注單面的即為雙面間隙 考慮到模具制造的偏差及模具使用過程中的磨損 生產中通常選擇某一適當?shù)姆秶?作為合理的沖裁間隙 其最小值稱為最小合理間隙 最大值稱為最大合理間隙 沖裁間隙的選用依據(jù) 沖裁間隙的大小主要與材料性質及厚度有關 材料越硬 厚度越大 則間隙值應越 大 由于生產中對沖裁件質量和尺寸精度的要求不同 因此 沖裁間隙值的確定應在保 證沖裁件尺寸精度和滿足剪切面質量要求的前提下 考慮模具壽命 模具結構 沖裁見 尺寸和形狀 生產條件等因素綜合分析后確定 對下列情況應酌情增減沖裁間隙值 1 在同樣條件下 沖孔間隙比落料間隙大些 2 沖小孔 一般為孔徑 d 小于料厚 t 時 凸模容易折斷 間隙應取大些 但這時要 采取有效措施防止廢料回升 3 硬質合金沖裁模由于熱膨脹系數(shù)小 其間隙值可比鋼模大 30 4 復合模的凸 凹模壁單薄時 為防止脹裂 應放大沖孔凹模間隙 5 沖裁硅鋼片時隨著含硅量增加 間隙相應取大些 沖裁熱軋硅鋼片應比冷軋硅鋼 片的間隙大 對需攻絲的孔 間隙應取小些 6 采取彈性壓料裝置時 間隙應該取大些 7 高速沖孔時 模具容易發(fā)熱 間隙應增大 如行程次數(shù)超過 200 次 min 時 間隙 應增大 10 左右 8 電火花穿孔加工凹模型孔時 其間隙應比磨削加工取小 0 5 2 t 9 加熱沖裁時 間隙應減小 10 凹模為斜壁刃口時 應比直壁刃口間隙小 落料時凹模尺寸為工件要求尺寸 間隙值由減小凸模尺寸獲得 沖孔時 凸模尺寸 為工件要求尺寸 間隙值由增大凹模尺寸獲得 凸 凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大 故新模具的初始間隙應取最小合理間隙 采用彈頂裝置向上出件時 其間隙可比下落出件大 50 左右 表 5 3 金屬材料沖裁間隙值 mm 初始間隙 單邊間隙 材料 抗剪強度 MPa 類 類 類 畢業(yè)設計 論文 18 低碳鋼 08F 10F 10 20 Q235A 210 400 0 03 0 07 t 0 07 0 10 t 0 10 0 125 t 高碳鋼 T8A T10A 65Mn 590 930 0 08 0 12 t 0 12 0 15 t 0 15 0 18 t 5 4 3 凸 凹模刃口尺寸 a 刃口尺寸確定的原則 1 凸 凹模刃口尺寸和公差的確定 直接影響沖裁生產的技術經濟效果 是沖裁模 設計的重要環(huán)節(jié) 必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律 沖裁模的磨損規(guī)律和經濟的合理性綜合考 慮 遵循以下原則 2 設計落料模時 應以凹模尺寸為基準 間隙取在凸模上 靠減少其尺寸獲得 設 計沖孔模時 應以凸模尺寸為基準 間隙取在凹模上 靠增大其尺寸獲得 3 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律 凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大 因此 設計落料模時 凹模的刃口尺寸應等于或接近工件的下極限尺寸 凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小 因此 設計沖孔模時 凸模的刀口尺寸應等于或接近工件的上極限尺寸 4 沖裁模在使用中 磨損間隙值將不斷增大 因此 設計時無論是落料模還是沖孔 模 新模具都必須選取最小合理間隙 使模具具有較長的壽命 minZ 根據(jù)工件尺寸公差的要求 確定模具刃口尺寸的公差等級 見表 5 4 b 刃口尺寸確定的方法 模具刃口尺寸計算方法分為兩種 一種是凸模和凹模分開加工 一種是凸模和凹模 配合加工 這里我們選用凸模和凹模配合加工 這種方法有利于獲得最小合理間隙 放 寬對模具加工設備的精度要求 對于沖制復雜形狀零件的沖模 單件或小批量生產的沖 模時 多數(shù)工廠采用配合加工法加工凸模和凹模 表 5 4 沖裁件尺寸公差 料厚 t mm模具刃 口尺寸 的公差 0 5 0 8 1 0 1 5 2 3 4 5 6 8 10 12 IT6 7 IT7 8 IT9 IT8 IT8 IT9 IT9 IT10 IT10 IT10 IT12 IT10 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 表 5 5 采用配合加工法時凹 凸模的尺寸和公差 工件性質 工件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 0 A按凹模尺寸配制 保證 dAdx 0 畢業(yè)設計 論文 19 0B dB0 dx C C 1 2 C C 1 2 dd C C 單面間隙為 minZ 2 2ax C 0 A PpxA 0 B pBp0C C 1 2 C 1 2 pp 沖孔 C C C 按凸模尺寸配制 保證單面 間隙為 2 2minZax 注 沖孔凸模刃口的三類尺寸 mm 落料凹模PApB dABdC 刃口三類尺寸 mm A B C 沖壓件的三類基本尺寸 mm 沖壓件公差 mm 沖壓件的中心線偏差 對稱偏差值 1 2 mm 凸模和凹模的p d 制造公差 mm 當標注形式為 或 時 4 當標注形式p d 為 或 時 8 4 x 磨損系數(shù) 當沖壓件尺寸公差等級為p dd IT10 級以上時 取 x 1 IT11 12 級時 取 x 0 75 IT14 級以下時 取 x 0 5 本設計沖模刃口尺寸及公差的計算 表 5 6 沖模刃口尺寸 尺寸精度查公差表均為 IT14 級 見表中工件尺寸 查設計手冊磨損系數(shù) x 0 5 0 36 maxZminZ 0 25 寸 沖裁性質 寸 工件尺寸 寸 計算公式 寸 凹模尺寸注法 寸 凸模尺寸注法074 58 18 0657 62 3 305 1 0294 1 8 落料 R8 凹模計算 dDdx ma 注 0 25 dR 06 7 凸模尺寸按凹模刃口實 際尺寸配制 保證雙邊 間隙 0 25 0 36mm 畢業(yè)設計 論文 20 沖孔 凹3 05 凹 凸模計算 pdx min 注 0 25 p 凹 凹 模尺寸按凸模刃口實 際尺寸配制 保證雙 邊間隙 0 25 0 36mm 凹08 653 中心距尺寸 18 0 44 818L 18 0 055 10 0 44 80 10 0 055 注 在計算模具中心距尺寸時 制造偏差值取工件公差的 1 8 在沖模刃口尺寸計算時需要注意 在計算工件外形落料時 應以凹模為基準 凸模 尺寸按相應的凹模實際尺寸配制 保證雙面間隙為 0 25 0 36mm 為保證 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 在計算沖孔模刃口尺寸時 應以凸模為基準 凹模尺寸按凸模實際尺寸配制 保證 雙面間隙為 0 25 0 36mm 在計算落料模刃口尺寸時 應以凹模為基準 凸模尺寸按凸模實際尺寸配制 保證 雙面間隙為 0 25 0 36mm 5 5 確定各主要零件結構尺寸 凹 凸模的設計 凸模和凹模的結構形式以及尺寸大小 一般應滿足下列條件 1 能防止或限制縱向和橫向的移位 縱向移位一竄動 不利于沖裁 成型 可能導 致凸模或凹模脫落 不能承受卸料 或開模 力 橫向移位 不能導致凸?；虬寄Ｕ_ 的相對位置 2 能防止凸模和凹模的轉動 特別是非圓形的凸模和凹模 否則 凸模和凹模的相 對位置會放生變化 導致模具甚至沖壓設備發(fā)生損壞事故 3 凸模和凹模具有足夠的強度和硬度 以免損壞而無法實現(xiàn)沖壓加工 4 便于制造和降低模具成本 畢業(yè)設計 論文 21 5 5 1 凹模的結構設計與標準化 a 凹模洞孔形式 凹模洞孔形式有三種 圓柱形孔口 錐形孔口 具有過渡圓柱形孔 口 這里我們選用圓柱形孔口 這種結構工作刃口的強度較高 刃磨后工作的部分的尺 寸不變 主要用于沖制料較厚 形狀較復雜的制件 柱部高度 h 及錐部 的推薦取值范 圍 圖 5 3 凹模洞孔形式 t 0 5 mm h 3 5mm t 0 5 5mm h 5 10mm t 5 10mm h 10 15mm 孔口下方的錐部是為了漏料的方便 其斜角 a 可取 3 5 b 凹模結構 凹模常用的基本結構外形有矩形 圓形板類結構及柱形結構 設計按 JB T 7643 1 1994 JB T 7643 4 1994 JB T 8057 4 1995 選用 其中以板類凹模應用 最普遍 凹模的固定方法是用螺釘 銷釘直接固定在底座上 c 凹模外形尺寸的確定 以矩形凹模為例 凹模外形尺寸 凹模厚度 H H kb H 15mm 5 11 畢業(yè)設計 論文 22 式中 k 系數(shù) 查表 5 7 b 垂直于送料方向度量的凹模洞孔間最大距離 表 5 7 凹模厚度系數(shù) k 8 材料厚度 t mmb mm 1 1 3 3 6 50 0 30 0 40 0 35 0 50 0 45 060 50 100 0 20 0 30 0 22 0 35 0 30 0 45 100 200 0 15 0 20 0 18 0 22 0 22 0 30 200 0 10 0 15 0 12 0 18 0 15 0 22 凹模長度 L b 2c 5 12 式中 b 平行于送料方向度量的凹模洞孔間最大距離 c 凹模孔壁至邊緣的距離 查表 5 8 凹模寬度 B 步距 工件寬 2c 根據(jù)計算的凹模尺寸 查國際 JB T 7643 1 1944 選取凹模標準尺寸 本設計凹模外形尺寸的計算 凹模厚度 H 的確定 按經驗公式 H kb H 15mm 查表 5 8 確定凹模厚度 H 25mm 凹模長度的確定 查表 4 8 t 2mm 沖件 b 18mm c 15mm L 240mm 凹模寬度 B 的確定 凹模寬度 B 步距 工件寬 2c 取 B 150 依據(jù)設計尺寸 按沖模標準確定凹模外形尺寸為 240 125 25 畢業(yè)設計 論文 23 表 5 8 凹模厚度 H 和壁厚 c 材料厚度 t 0 8 0 8 105 1 5 3 3 5 5 8 8 12 沖件尺寸 a c H C H c H c H c H c H 50 50 75 26 20 30 22 34 25 40 28 47 30 55 35 75 100 100 15 0 32 22 36 25 40 28 48 32 55 35 65 40 150 17 5 175 20 0 38 25 42 28 46 32 52 36 60 40 75 45 200 44 28 48 30 52 35 60 40 68 45 85 50 5 5 2 凸模的結構設計與標準化 a 凸模結構 常見凸模有以下集中形式 1 臺肩式凸模 這種凸模結構主要用于橫斷面簡單的 如圓形 方形等 裝配修磨 方便 具有較好的固定性和工作穩(wěn)定性 故在模具結構中經常采用 2 直通式凸模 即凸模沿軸線方向橫斷面尺寸相同 這種凸模結構對于沖制非圓形 制件時非常實用 主要是可用數(shù)控線切割機床加工或成形磨削 本設計采用直通式凸模 b 凸模的固定方式 主要是臺肩固定式 鉚接式固定兩大類 此外還有螺釘?shù)跹b 橫 畢業(yè)設計 論文 24 銷固定等形式 本設計采用鉚接式固定 c 凸模長度 Y 5 13 凸L1h23 凸模固定板長度 mm 1h 卸料板長度 mm 2 導料板長度 mm 3 Y 附加長度 包括凸模的的入模深度 不同工件性質其值不同 考慮模具壽命的 總刃磨量 固定板和卸料間的安全距離等 mm L 凸?？傮w長度 mm 240mm凸L 5 6 初選沖壓設備 選用沖壓的公稱壓力 應大于計算出的總壓力 186 4kN 最大閉合高度大于沖模0p 閉合高度 5mm 工作臺臺面尺寸應能夠滿足模具的安裝尺寸要求 按上述要求 結合工 廠實際 初選 JB23 25 開式雙柱可傾壓力機 其壓力為 250kN 6 模具強度校核 24 6 模具強度校核 6 1 模具失效形式 模具的失效是指模具失去了正常的工作能力 其生產出的產品已經成為廢品 模具的 基本失效形式是斷裂及開裂 磨損 疲勞和冷熱疲勞 變形腐蝕 模具在工作過程中可 能同時出現(xiàn)多種損壞形式 各種損傷之間又互相滲透 互相促進 各自發(fā)展 而當某種 損壞的發(fā)展導致模具失去正常工作能力時 則模具失效 模具加工制造工藝 特別是鍛造工藝 對模具的失效影響就更大 合理的鍛造工藝使 大塊炭化物質粉碎 使之細小均勻分布 但若鍛造工藝不合理 則達不到打碎晶粒 改 善方向性 提高鋼的致密等目的 甚至引發(fā)鍛造缺陷 6 2 對沖裁部分的模具零件進行校核計算 在一般情況下 凸模強度是足夠的 無需校核 但對于特別細長的凸模或板料厚度較 大的情況 應對凸模進行壓應力和彎曲應力的校核 檢查其危險斷面尺寸和自由長度是 否滿足強度要求 本設計沒有彎曲模 所以只需要進行壓應力校核 9 壓應力校核 圓形凸模按式 6 1 進行校核 非圓形凸模按式 6 2 進行校核 6 1 4min壓 td 6 2 壓Pf 式中 凸模最小直徑 mind 凸模最小截面面積 f 2 t 料厚 材料的抗剪強度 MPa P 沖裁力 N 凸模材料的許用壓力 MPa 壓 對于 T10A 工具鋼 取 1 0 1 6 MPa 壓 310 本設計中 對于 3 5mm 凸模 2 625mm 合格 4min壓 td 對于最小截面積 1366 577 落料凸模 2 156 25 合格 min壓Pf 7 壓力機的選用 25 7 壓力機的選用 沖壓設備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產能否順利進行 并與產品質量 模具 壽命 生產效率 產品成本等密切相關 目前應用比較多的有曲柄壓力機 摩擦壓力機 和液壓機 曲柄壓力機包括開式曲柄壓力機和閉式曲柄壓力機兩種 沖壓設備的選用原則 沖壓設備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質 產品批量大小 沖壓件的幾何形狀 尺 寸及精度要求等因素來確定的 沖壓生產中常用的沖壓設備種類很多 選用沖壓設備時 主要考慮下面因素 沖壓設備的類型和工作形式是否適用于應完成的工序 是否符合安全生產和環(huán)保的 要求 沖壓設備的壓力和功率是否滿足應完成工序的需求 沖壓設備的裝模高度 工作臺面尺寸 行程臺面尺寸 行程是否適合應完成工序所 用的模具 沖壓設備的行程次數(shù)是否滿足生產率的要求等 10 7 1 壓力機的校核 本設計中選用了開式雙柱可傾壓力機 型號是 J23 25 滿足以下要求 1 壓力機公稱壓力必須大于沖壓工藝力 即 7 1 機 壓P 可知 落 沖 推 126 34 26 4 186 4 kN 取 250 kN 所以 機 壓P機 壓P 2 壓力機閉合高度必須符合模具閉合高度要求 設工作模具的閉合高度為 h 壓力機最大閉合高度為 最小閉合高度為 maxHminH 則要滿足下式 5 h 10 7 2 maxHin 模具閉合高度 2 35 40 25 56 8 2 162mm 沖床最閉 上 下 凹 凸 墊 大閉合高度為 270mm 沖床最大裝模高度為 220mm 最小裝模高度 165mm 安裝模具時 需要在工作臺面上配備墊塊 墊塊實際尺寸可配制 墊塊高度為 38mm 滿足上式即可 畢業(yè)設計 論文 26 3 模具最大安裝尺寸為 294 130 沖床工作臺臺面尺寸為 560 370 能滿足模具的 正確安裝 4 滑塊行程 在模具沖壓以后 工件被沖壓成型 最后要將工件取出 因為開模后上下模之間的距 離大于工件高度的 2 2 5 倍 壓力機的滑塊最大行程為 80mm 而工件最大高度 H 2mmmaxS 2 2 5 5mm 80mm 故滿足 5 其他主要參數(shù) 行程次數(shù) 次 1001in 滑塊行程 mm 50 工作臺孔 尺寸 前后 mm 370 直徑 mm 560 立柱間距離 mm 200 模柄孔尺寸 直徑 深度 mm 604 工作臺板厚度 mm 50 傾斜角 30 8 模具零部件設計 27 8 模具零部件設計 8 1 模具標準件的選擇 8 1 1 模架的選用 模架包括上模座 下模座 導柱和導套 沖壓模具的全部零件都安裝在模架上 為了 縮短模具制造周期 降低成本 我國已制定出模架標準 并有商品模架出售 根據(jù)模架 導向用的導柱和導套見的配合性質分為滑動導向模架和滾動導向模架兩大類 每類模架 中 由于導柱安裝位置和數(shù)量不同 又各具有多種模架類型 分為后側導柱式 中間導 柱式 對角導柱式和四角導柱式 選擇模架結構時要根據(jù)工件的受力變形特點 坯件定位 出位方式 材料送進方向 導柱受力狀態(tài) 操作是否方便等方面進行綜合考慮 選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮 一般在長度上及寬度上都應比凹模大 30 40mm 模板厚度一般等于凹模厚度的 1 1 5 倍 選擇模架時還要注意到模架與壓力 機的安裝關系 例如模架與壓力機工作臺孔的關系 模座的寬度應比壓力機工作臺孔的 孔徑每邊約大 40 50mm 沖壓模具的閉合高度應大于壓力機的最小裝模高度 小于壓力 機的最大裝模高度等 通常中 小型沖磨長采用后側式 對角式或對稱式的導柱型模架 四角導柱式模架 主要用于精度要求高的沖壓件和大型沖壓件 本設計根據(jù)選用 J23 25 開式雙柱可傾壓力機 其最大閉合高度 270mm 選中間導柱 模架 GB T 2851 5 1990 凹模周界 L 160mm B 125mm 閉合高度 H 160 190mm 級精度的中間導柱模架 標記為 模架 160 125 190 225 GB T 2851 5 1990 8 1 2 導向裝置的確定 導向裝置可以提高模具精度 壽命以及工件的質量 而且還能夠節(jié)省調試模具的時 間 大批量生產的沖壓模具中廣泛采用了導向裝置 導向裝置分為滑動式導向裝置 滾 動式導向裝置和導塊式導向裝置 導向裝置的注意事項 導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合 且此時應保證導柱上 端距上模座上平面留有 10 15mm 的間隙 導柱 導套與上 下模板裝配后 應保證導柱與小模座的下平面 導套上端與上模 座的上平面均留 2 3mm 的間隙 8 模具零部件設計 27 對于形狀對稱的工件 為避免合模安裝時引起的方向錯誤 兩側導柱直徑或位置應 有 畢業(yè)設計 論文 28 所不同 當沖模有較大的側向壓力時 模座上應裝設止推墊 避免導套 導柱承受側向力 導套應開排氣孔以排除空氣 本設計我們選用滑動式導柱導套結構 由于模架已經確定 所以導柱的直徑就已經 確定 再根據(jù)模具需要的閉合高度 H 應大于零件加工最大高度的 2 2 5 倍 即可以確定 導柱長度 其直徑 d 32mm 長度為 215mm 標記為 導柱 GB T 2861 1 C32 215 圖 8 1 導柱 1 導柱確定后 導套的直徑也就確定了 導套外徑為 D 45mm 導套長度為 100mm 45 110 45 r6 33 R2 32 H7 46 A 0 2 0 4 0 008 A 0 006 圖 8 2 導套 8 1 3 模柄的選擇 在壓力機確定以后 就可以得到其中一個重要參數(shù) 模柄孔只為 50mm 這樣就確定 了模柄尺寸 由于沖壓過程的需要 其基本參數(shù)為 模柄凸圓直徑為 50mm 模柄高度為 畢業(yè)設計 論文 29 100mm 標記為 JB T 7641 1 1994 A40 100 圖 8 3 模柄 8 1 4 沖壓加工時定位部分的設計 定位裝置 為限定被沖材料的進給步距和正確地將工件安裝在沖模上完成下一步的沖壓工序 必 須采用各種形式的定位裝置 定位裝置應可靠并具有一定的強度 以保證工作精度 質 量的穩(wěn)定 定位裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方 定位裝置 應避開油污 碎屑的干擾并且不與運動機構干涉 本設計中在條料進入導料時 在進行第一次沖壓前 設有初始擋料削 用于定位 保 證條料有正確的送料距 另外在凸模上安裝導正銷 在落料工位進行導正 其以尖圓頭 一端先進入零件在第一工位沖孔時預先沖出的定位孔中 以輔正送料中的誤差 起到精 確定位的作用 然后再進行落料沖壓 提高產品精度 8 1 5 卸料形式的確定 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下 有時也可作壓料板用以防止材料變形 并能幫助送料導向和保護凸模等 卸料板有固定卸料板 又稱鋼性卸料板 和彈性卸料 板兩種 固定卸料板用于厚料或硬材 特點是卸料力大 使用安全 但送料操作受約束 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用 多用于沖制薄料 使工件的平面提高 借助彈 簧 橡膠或氣墊等彈性裝置卸料 常兼作壓邊 壓料裝置或凸模導向 因此本次設計選 擇使用剛性卸料裝置 8 1 6 導料裝置的確定 采用自動送料裝置 為防止增大摩擦力 使條料不能送進 所以不采用側壓裝置 8 2 模具材料的選用 12 畢業(yè)設計 論文 30 凸模 T10A 熱處理 56 60HRC 凹模 Cr12MoV 熱處理 60 64HRC 卸料板 45 淬火硬度 35 39HRC 模柄 Q235 淬火硬度 43 48HRC 導柱 20 滲碳淬硬 58 62HRC 導套 20 滲碳淬硬 58 62HRC 墊板 45 熱處理 43 48HRC 擋料銷 45 淬火硬度 52 54HRC 定位銷 45 淬火硬度 52 54HRC 螺釘 45 頭部淬火硬度 43 48HRC 上模板 HT200 下模板 HT200 凸模固定板 45 淬火硬度 39 35HRC 承料板 T8 熱處理 46 52HRC 導料板 T8 熱處理 46 52HRC 9 模具的裝配 31 9 模具的裝配 9 1 模具的裝配過程 模具裝配沒有嚴格的工藝規(guī)程 裝配工藝工程由模具鉗工掌握 但模具裝配都有一 定的裝配順序 例如 級進模先裝配下模 再以下模為準裝配上模 復合模是先裝凸 凹模 然后裝凹模和凸模 最后總裝 導料模則以卸料板為基準件進行裝配 無導料柱 導套的模具 可以先裝配下模 也可以先裝配上模等 冷沖模裝配的主要技術要求是保 證凸凹模的均勻配合間隙 為了理解方便 用下圖所示的裝配系統(tǒng)圖表示該模具的裝配工藝過程 圖中 以寫 有名稱和件號的矩形框表示一個零件 左端第一個零件是裝配基準件 從基準件出發(fā) 向右畫一橫線表示裝配的順序 橫線上方畫的是直接進入裝配的零件 橫線下方畫的是 組件或部件 橫線的右端表示裝配完成的模具 以下