多工位級(jí)進(jìn)沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)

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1、 多工位級(jí)進(jìn)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 摘要：本文主要闡述墊片級(jí)進(jìn)沖壓的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)墊片的基 本結(jié)構(gòu)工藝，精度要求進(jìn)行分析。闡述多工位級(jí)進(jìn)?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和排樣方案，敘述了關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和校核，并利用 autocad軟件對(duì)零件排樣進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。 關(guān)鍵詞：墊片級(jí)進(jìn)沖壓模具設(shè)計(jì) 0引言 級(jí)進(jìn)模是在連續(xù)?；A(chǔ)上發(fā)展起來的一種更多工藝加工、更多工 序組合的沖壓模具，是一種先進(jìn)的、有更多發(fā)展空間和使用價(jià)值的 工藝設(shè)備。 本文結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)水平，采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)墊片，以實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化生產(chǎn)，提高沖壓生產(chǎn)效率。 1設(shè)計(jì)任務(wù)和分析 1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2零件工藝性分析 墊片零件圖如圖1

2、所示，材料選用10號(hào)鋼，厚度為2mm。10號(hào) 鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性性以及壓力加工性，適合沖 裁加工。該零件形狀簡單，精度要求不高。僅為簡單沖孔落料件， 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，選取單工序簡單模能完成零件的加工，但因零件外 形尺寸不大，不利手工操作且不安全，若選用沖孔、落料復(fù)合模加 工，因零件最小壁厚處僅為3mm，小于文獻(xiàn)表［2］表1-9凹凸模的壁 厚中同料厚復(fù)合模沖裁時(shí)要求凹凸模最小壁厚4.9cm，因此，不利于模具壽命的保證。綜合上述分析，從其操作性及加工的經(jīng)濟(jì)性考 慮，擬采用多工位級(jí)進(jìn)模對(duì)零件進(jìn)行加工。 2零件工藝計(jì)算 2.1排樣計(jì)算 2.1.1排樣方式的選擇 綜合考慮模具壽

3、命和沖件質(zhì)量，采用有廢料排樣，沿沖件外形沖 裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖 件精度高。 2.1.2計(jì)算條料寬度 根據(jù)零件形狀，查表文獻(xiàn)［3］表2-10最小工藝搭邊值得， a=1.2mm, a1=1.5mm,條料是有板料裁剪下料而得，查文獻(xiàn)［3］表2-12 剪板機(jī)下料公差△得，△=0.6mm，查文獻(xiàn)［3］表2-14側(cè)刃余量及出 端導(dǎo)料間隙c2得，b1=2.0。由文獻(xiàn)［3］得條料寬度： b=(d+2a1+nb1)n-△ =(50 + 2X1.5 + 2X2)" =57??mm 2.1.3確定步距和定距定位方式 由文獻(xiàn)［4 ］得，級(jí)進(jìn)模送料步距 s = d

4、+a = 50 + 1.2 = 51.2mm 本模具采用側(cè)刃定距。在條料送進(jìn)過程中，切下的缺口向前送進(jìn) 被側(cè)刃擋塊擋住，送進(jìn)的距離即等于步距。 結(jié)合以上分析，本零件成形的排樣圖如圖2所示。 2.1.4計(jì)算材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積和所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它 是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積 a二n X252-n X72-3Xn X22-3(n X222X34/360-n X 182X 34/360)=1628.7mm2 所以，一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 n 二?X 100%=1628.7 / 51.2X57X 100%=55.8

5、% 查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用650mmX 1300mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為 11張條料(57mmX 1300mm)，每張條料可以沖25個(gè)工件，由文獻(xiàn)［4］ 得，每張鋼板的材料利用率 n 總二?X100% =25 X 1628.7/57 X1300X 100% =54.9% 根據(jù)計(jì)算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達(dá)54.9%，滿足要求。 2.2沖壓力計(jì)算 2.2.1沖裁力的計(jì)算 查文獻(xiàn)［5］表3-12常用材料的力學(xué)性能，得T 0=380 mpa，由文 獻(xiàn)［1 ］得，沖裁力為： f=ktlT 0=1.3X2X500.2X380=494197.6n 2.2.2卸料力、推件力的計(jì)算

6、 查文獻(xiàn)［1］表2-10卸料力、頂件力和推件力系數(shù)，得k卸=0.04, k 推=0.055 卸料力 f 卸二k 卸 f=0.04X494197.6n=19767.9n 推件力 f 推二k 推 f=0.055X494197.6n=27180.868n 所以，由參考文獻(xiàn)［1］得，總沖壓力： f總二f+f推+f卸 =494197.6n+19767.9n+27180.868n =541146.368n 壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓 力機(jī)為j23—63。 2.3壓力中心的計(jì)算 對(duì)于復(fù)雜制件或多凸模沖裁件的壓力中心，可根據(jù)力矩平衡原理 進(jìn)行計(jì)算。由文獻(xiàn)［4］

7、可得， x中心=■ =■ = 35.95 y中心=■ =■ =0 所以模具的壓力中心為（35.95，0） 2.4凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 2.4.1間隙分析 查文獻(xiàn)［4］表3—4沖裁模初始雙面間隙值z (二)和表3 — 6規(guī)則 形狀(圓形、方形)沖裁凸、凹模的制造偏差，得 zmin = 0.246mmzmax=0.360mm 6 t=0.020mm 6 a=0.030mm 6 t| + | 6 a|=0.020+0.030=0.050mm zmax —zmin=0.360 —0.246 = 0.114mm 滿足|6 t| + | 6 a|Wzmax — z

8、min，所以可用凸模和凹模分別加工 法。 2.4.2落料尺寸 少50?■落料件精度為it14,查文獻(xiàn)［4］表3 — 5系數(shù)x, x = 0.5, 得： da=(dmax—x6 ) ■■= (50-0.62X0.5)??=49.69?? dt= (da—zmin) -6 t =(49.69-0.24)??=4.37?? 3.4.3沖孔尺寸 沖裁件精度為it 14，查文獻(xiàn)［4］表3 — 5系數(shù)x, x = 0. 5,得: 沖孔屮14??mm dt= (dmin+x6 ) ■■= (14 + 0.5X0.43) ■■ = 14.22?? mm da= (dt + zmin) ■■二

9、(14.22 + 0.24)?? = 14.46??mm 沖孔r2??mm dt= (dmin+x6 ) ■■= (4 + 0.5X0.25)??=4.13?? mm da= (dt + zmin) ■■二(4.13 + 0.24)??=4.37??mm 3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1凹模設(shè)計(jì) 因制件形狀簡單，總體尺寸并不大，故選用整體式矩形凹模較為 合理。因生產(chǎn)批量較大，查文獻(xiàn)［5］表3 — 16沖模工作零件常用材 料及熱處理要求，選用cr12mov為凹模材料。 3.1.1確定凹模厚度h值:查文獻(xiàn)［1 ］表2-12凹模厚度系數(shù)k得， k=0.35，由文獻(xiàn)［1 ］凹模厚度的計(jì)算公式得

10、，凹模厚度為： h=kb =0.35X50 心18 3.1.2確定凹模壁厚c：由文獻(xiàn)［1］凹模壁厚的計(jì)算公式得： c= （1.5?3） h 所以，凹模壁厚取c=30mm 3.2凸模設(shè)計(jì) 為滿足凹模強(qiáng)度和剛性，將凸模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式，使裝配修模方便。 采用成形銃、成形磨加工。查文獻(xiàn)［5］表3 — 16沖模工作零件常用 材料及熱處理要求，選用cr12mov為凸模材料。由文獻(xiàn)［1 ］得，采 用彈性卸料時(shí)，落料凸?？傞L為： 1=18+16+20 =54mm 3.3模柄設(shè)計(jì) 綜合考慮到導(dǎo)向精度、制造成本，安裝難易程度等因素，現(xiàn)采用 壓入式模柄，通過過渡配合■，將模柄壓入上模座，并用

11、止轉(zhuǎn)銷防 止轉(zhuǎn)動(dòng)。查文獻(xiàn)［5］表10-47壓入式模柄得，模柄a50X 100gb2862.l-81.a3。 3.4卸料裝置設(shè)計(jì) 3.4.1卸料板的設(shè)計(jì) 工件平直度較高，料厚為2mm相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈壓 卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可看見條料在模具中的送進(jìn) 動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面， 故采用彈性卸料。 卸料板采用45鋼制造，厚度根據(jù)jb/t 8066.2-1995規(guī)定，選用 160mm X 125mm X 140-170組模具參考，其厚度為16mm。 3.4.2卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置2個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為m

12、8 X6mm，卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常 運(yùn)動(dòng)。 3.5模架及零部件的選用 該模具采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。上模座按gb2856.1-81規(guī)定，厚度取 40mm，墊板厚度取8mm，固定板厚度取18mm，卸料板厚度取16mm， 下模座按gb2856.2-81規(guī)定，厚度取45mm。導(dǎo)柱分別為少28h5mm X 160mm，（p 25h5mmX 160mm；導(dǎo)套分別為屮 28h6mmX 105 mmX 28mm， 屮 25h6mmX 105mm X 28mmo 3.6校核模具閉合高度 模具閉合高度h h = h上模座+h墊片+h固定板+h卸料板+h下模座+h橡膠+

13、 h 凹模座+h 導(dǎo)料板=40mm+8mm + 18mm + 16mm+45mm+20mm+ 18mm+5mm=170mm 由文獻(xiàn)［5］得：hmin—h1 + 10WhWhmax—h1 — 5,根據(jù)擬選壓力 機(jī)j23—63,查開式壓力機(jī)參數(shù)表得： hmax = 460mm, hmin = 210mm, h1 = 80mm 所以，140VhV365,且開式壓力機(jī)j23—63最大裝模高度250mm, 大于模具閉合高度170mm，可以使用。 3.7沖壓設(shè)備的選定 通過較核,選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī)j23—63能滿足使用要求。 其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：630kn 滑塊行程：120

14、mm 最大閉合高度：460mm 最大裝模高度：250mm 工作臺(tái)尺寸（前后X左右）：710mmX 480mm 最大傾斜角度：300° 3.8裝配圖和零件圖 按已確定的模具形式及參數(shù)，從沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件。繪制模 具裝配圖，如圖。 4結(jié)論 本文簡略概述了墊片級(jí)進(jìn)沖壓模具的設(shè)計(jì)過程，采用了沖孔落料 多工位級(jí)進(jìn)沖壓工藝，大大提高沖件的尺寸精度和生產(chǎn)效率，降低 了沖壓生產(chǎn)成本和模具制造成本。模具經(jīng)試模和調(diào)整后，達(dá)到了設(shè) 計(jì)要求，能沖出完全合格的零件。 參考文獻(xiàn)： [1] 陳永主編.沖壓工藝和模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2009： 30-187. [2] 鐘毓敏主編.沖壓工藝和模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000： 30-101. [3] 魏春雷主編.沖壓工藝和模具設(shè)計(jì).北京：北京理工大學(xué)出版 社，2007： 50-87. [4] 付宏生主編.模具制圖和cad.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2007:47-255. [5] 王孝培主編.沖壓手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000:287-398.