止動片沖裁模設(shè)計及模具零件機(jī)加工工藝

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1、本科生畢業(yè)設(shè)計〔論文〕開題報告 設(shè)計〔論文〕題目 止動片沖裁模設(shè)計及模具零件機(jī)加工工藝 設(shè)計〔論文〕題目來源 自選課題 設(shè)計〔論文〕題目類型 工程設(shè)計類 起止時間 2021.12.28~2021.5.28 一、設(shè)計〔論文〕依據(jù)及研究意義： 設(shè)計的止動片是某設(shè)備上的止動零件。通過對止動片的冷沖壓工藝、沖壓 模具設(shè)計及模具零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制，分析和解決止動片沖裁模具設(shè) 計的一些實際問題。能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的知識，對機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造工藝、公 差與配合、材料及熱處理、冷沖壓工藝與模具設(shè)計等專業(yè)知識進(jìn)行綜合性訓(xùn)練

2、， 培養(yǎng)獨(dú)立解決模具設(shè)計和制造中的實際問題的能力, 提高資料查閱和靈活使用 軟件語言的能力，到達(dá)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。 二、設(shè)計〔論文〕主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：〔技術(shù)方案、路線〕 本設(shè)計的工件為止動片，材料為Q235，厚度為2mm，大批量生產(chǎn)。主要是 制定止動片的沖壓工藝、設(shè)計其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。 技術(shù)路線： 1、止動片沖壓工藝設(shè)計 1〕止動片的沖裁工藝性分析 2〕工藝方案比較分析 3〕確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 4〕排樣設(shè)計 5〕沖壓力及壓力中心計算 6〕壓力機(jī)選擇及主要技術(shù)參數(shù)

3、 2、模具工作局部尺寸計算 1〕模具材料確實定 2〕落料、沖孔復(fù)合模工作局部尺寸計算 3〕模具零件熱處理 4〕凸凹模強(qiáng)度的校驗 3、沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1〕落料、沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計 2〕模具工作零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 3〕模具其他零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 4〕落料、沖孔復(fù)合模裝配圖繪制，模具主要零件圖繪制 4、模具主要零件加工工藝過程卡編制 三、設(shè)計〔論文〕的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)： 設(shè)計的重點(diǎn)與難點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具零件加工工藝的制定 四、設(shè)計〔論文〕研究方法及步驟〔進(jìn)度安排〕： 借助于

4、?機(jī)械制造工藝學(xué)?、?模具設(shè)計手冊? 、?機(jī)械零件設(shè)計手冊?、?模 具制造工藝設(shè)計簡明手冊?、AutoCAD 繪圖軟件等進(jìn)行工件沖壓工藝，加工工藝 及沖裁模具的設(shè)計。 進(jìn)度安排： 1、2021.12.28~1.15 查閱沖裁模具有關(guān)設(shè)計資料，完成開題報告 2、2021.1.16~2.1 止動片沖壓工藝設(shè)計 1〕止動片的沖裁工藝性分析 2〕工藝方案比較分析 3〕確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 4〕排樣設(shè)計 5〕沖壓力及壓力中心計算

5、 6〕壓力機(jī)選擇及主要技術(shù)參數(shù) 3、2021.2.1~3.1 模具工作局部尺寸計算 1〕模具材料確實定 2〕落料，沖孔復(fù)合模工作局部尺寸計算 3〕模具零件熱處理 4〕凸凹模強(qiáng)度的校驗 4、2021.3.1~3.20 沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1〕落料，沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計 2〕模具零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 3〕落料、沖孔復(fù)合模裝配圖繪制，模具主要零件圖繪制 5、2021.3.21~4.20 模具主要零件加工工藝過

6、程卡編制 〔手工繪制凸凹模零件圖〕 6、2021.4.21~5.10 編寫設(shè)計說明書，整理設(shè)計圖紙 7、2021.5.11~5.28 畢業(yè)設(shè)計辯論準(zhǔn)備 五、進(jìn)行設(shè)計〔論文〕所需條件： 1、沖裁模具設(shè)計所需資料及相關(guān)書籍 2、相關(guān)軟件：Pro/E,Auto CAD,Microsoft Word 等等 3、繪制裝配圖、零件圖所需的工具 六、指導(dǎo)教師意見：

7、 簽名： 年 月 日 止動片沖裁模設(shè)計及模具零件機(jī)加工工藝 摘要：隨著中國工業(yè)不斷地開展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。止動片，是某設(shè) 備上的止動零件。此零件結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、精度要求較低。在大批量生產(chǎn)時， 采用沖壓生產(chǎn)即能保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能節(jié)約材料、減少本錢。首先對止動片進(jìn)行 加工工藝的分析；然后對其進(jìn)行沖壓工藝方案的設(shè)計及模具工件零件的設(shè)計計 算；最后

8、對模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及全部模具零件的加工工藝設(shè)計和工序卡的編制。 本設(shè)計采用AutoCAD 作為工具，對模具進(jìn)行計算輔助設(shè)計。模具設(shè)計中繪圖 的工作量占整個設(shè)計工作量的60%以上，計算機(jī)輔助軟件的應(yīng)用，極大的縮短了 設(shè)計時間，大大提高了設(shè)計效率。止動片沖裁模設(shè)計，選用的就是倒裝式復(fù)合模， 卸料采用彈性卸料裝置；出件采用推件裝置；送料采用導(dǎo)料銷和擋料銷定位方式。 關(guān)鍵詞：止動片；沖壓；復(fù)合模；AutoCAD Stop pieces Die design and

9、 mould parts maching technology Abstrcat：With China's industrial developing constantly, mold industry is becoming more and more important. Stopper pieces is a part of the equipment with simple structure, small size and low accuracy requirements. In mass p

10、roduction, it can ensure products’ quality and can save material and reduce cost. Firstly, to analysis the Technology, Then carries on the technology design and calculation of the workpiece parts, Finally design the mould structure and all parts of t

11、he mould and working process of preparation. This design uses AutoCAD as a tool to calculate the die-aided design. Mold design drawing work accounts for 60% of the entire design work over the application of computer-aided software, greatly reducing the design ti

12、me, greatly increased the efficiency of design. Stop action film Die design, selection of composite mold is inverted, discharge elastic unloading equipment; the parts are pushed pieces of equipment; feed material by guide pin positioning pin and gauge mode.

13、 Keywords: stop slices ；Stamping；compound die； AutoCAD 目 錄 1 止動片零件沖壓工藝的分析 ????????????????? 2 1.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析 ?????????????????? 2 1.2 零件的沖壓結(jié)構(gòu)性分析 ??????????????????? 2 1.3 零件材料的沖壓性能分

14、析 ?????????????????? 3 2 止動片沖壓工藝設(shè)計 ???????????????????? 4 2.1 止動片的沖裁工藝分析 ??????????????????? 4 2.2 工藝方案比較分析 ????????????????????? 4 2.3 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 ???????????????? 5 2.4 排樣設(shè)計 ????????????????????????? 5 2.5 沖壓力及壓力中心的計算 ?????????????????? 7 3

15、模具工作局部尺寸計算????????????????????10 3.1 模具材料確實定 ??????????????????????10 3.2 落料、沖孔復(fù)合模工作局部尺寸計算 ?????????????10 3.3 模具零件熱處理 ??????????????????????12 4 模具結(jié)構(gòu)及其它零件設(shè)計 ?????????????????13 4.1 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ?????????????????????13 4.2 凸凹模強(qiáng)度的校核 ?????????????????????14 4.3 其它模具零件結(jié)

16、構(gòu)尺寸 ???????????????????16 4.4 彈性元件選擇 ???????????????????????17 4.5 壓力機(jī)選擇及主要技術(shù)參數(shù) ?????????????????18 5 模具主要零件加工工藝過程卡及工序卡編制 ????????20 5.1 落料凹模加工工藝過程卡及工序卡 ??????????????20 5.2 凸凹模加工工藝過程卡及工序卡 ???????????????20 5.3 沖孔凸模加工工藝過程卡及工序卡 ??????????????21 5.4 凸模固定板加工工藝過

17、程卡 ?????????????????22 5.5 凸凹模固定板加工工藝過程卡 ????????????????23 5.6 卸料板加工工藝過程卡 ???????????????????23 5.7 上墊板加工工藝過程卡 ???????????????????24 5.8 下墊板加工工藝過程卡 ???????????????????24 5.9 空心墊板加工工藝過程卡 ??????????????????25 5.10 下模座加工工藝過程卡 ???????????????????26 5.11 上模座加工工藝過程卡 ?????

18、??????????????26 5.12 推件塊加工工藝過程卡 ???????????????????27 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????28 謝辭 ?????????????????????????????29 附錄 ?????????????????????????????30 模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具

19、工業(yè)是 國民經(jīng)濟(jì)的根底工業(yè)。 模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn) 品外表。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的軋制鋼板或鋼帶為 坯料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、本錢低且節(jié)約 能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法所不能比較的。使用模具已成為當(dāng) 代工業(yè)生產(chǎn)的中壓手段和工藝開展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的開展和技術(shù)水平的提 高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的開展。 設(shè)計的止動片是某設(shè)備上的止動零件。通過對止動片的冷沖壓工藝、沖壓模 具設(shè)計及模具零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制

20、，分析和解決止動片沖裁模具設(shè)計 的一些實際問題、能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的知識，對機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造工藝、公差 與配合、材料及熱處理、冷沖壓工藝與模具設(shè)計等專業(yè)知識進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng) 獨(dú)立解決模具設(shè)計和制造中的實際問題的能力，提高資料查閱和靈活使用軟件語 言的能力，到達(dá)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。 CAD 技術(shù)的運(yùn)用，極大的簡化了設(shè)計任務(wù)，使零件設(shè)計及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計在 非常直觀的三維環(huán)境下進(jìn)行，模具設(shè)計完后，可根據(jù)投影關(guān)系自動生產(chǎn)工程圖。 模具屬于標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的工藝裝備，模具設(shè)計中使用的模架及各種標(biāo)準(zhǔn)件可以 直接從CAD 系統(tǒng)中建立的標(biāo)準(zhǔn)庫中直接調(diào)用，大大提高了

21、模具設(shè)計的質(zhì)量和效 率。同時，三維CAD 系統(tǒng)中設(shè)計生成的三維模型可以直接用于有限元模擬零件 的成形過程及數(shù)控加工編程等的后續(xù)應(yīng)用。目前，三維CAD 技術(shù)已廣泛地應(yīng)用 于模具的設(shè)計，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期和產(chǎn)品的更新期，使得開發(fā)的新產(chǎn)品達(dá) 到高質(zhì)量、低本錢、上市快的目標(biāo)。 由于本人的知識水平有限，設(shè)計中的不妥之處在所難免，敬請老師同學(xué)批評 指正。 1 止動片零件沖壓工藝分析 如圖1.1 所示沖裁件，材料為Q235,厚度為 2mm，大批量生產(chǎn)。試制定工件 沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計沖壓模具及模具主要零件。

22、 圖1.1 止動片示意圖 1.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析 止動片是設(shè)備上的止動零件，能有效地解決各零件之間的定位問題。 目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)力和質(zhì)量。 由圖1.1 得知，零件結(jié)構(gòu)簡單，各尺寸要求不高，只有 0 01 . 0 12  存在尺寸公差，其 他尺寸均沒有標(biāo)注尺寸公差，計算時按照 IT14 級計算。采用沖裁模具生產(chǎn)，

23、可 以保證沖壓產(chǎn)品才尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。且在生成過程中不需要加熱，具 有生成效率高、質(zhì)量好、本錢低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)。 1.2 零件的沖壓結(jié)構(gòu)性分析 由圖2-1 知，該沖裁件形狀簡單，尺寸較小，厚度適中，且大批量生產(chǎn)，屬 于普通沖裁件。但應(yīng)注意幾點(diǎn)： 〔1〕，沖裁件轉(zhuǎn)角四處的R2 圓角，在設(shè)計時應(yīng)加以注意，保證其尺寸精度。 〔2〕，沖裁件有R32 的圓弧連接，應(yīng)該注意其尺寸精度。 〔3〕，沖裁件中兩孔的位置尺寸以及其軸線相對左邊的位置尺寸，保證兩處 的位置尺寸精度。 〔4〕，沖裁件較小

24、，從平安考慮，要采用適當(dāng)?shù)娜〖绞健? 〔5〕，大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視材料與模具結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。 1.3 零件材料的沖壓性能分析 板料對各種沖壓成形加工的適應(yīng)能力稱為板料的沖壓成形性能。具體地說， 就是指能否用簡便地工藝方法，高效率地用坯料生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)沖壓件。沖壓成形性 能是個綜合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有兩個主要方面：一方面是成 形極限；另一方面成形質(zhì)量。 在沖壓成形中，材料的最大變形極限稱為成形極限。為了提高沖壓成形極限， 從材料方面來看，就必須提高板材的塑性指標(biāo)和增強(qiáng)抗拉、抗壓的能力。沖壓零 件不但

25、要求具有所需形狀，還必須保證產(chǎn)品質(zhì)量。影響沖壓件尺寸和形狀精度的 主要原因是回彈與畸變。由于在塑性變形的同時總伴隨著彈性變形，卸載后會出 現(xiàn)回彈現(xiàn)象，導(dǎo)致尺寸及形狀精度的降低。 沖裁件選用的材料是 Q235，厚度是 2mm.Q235 是普通碳素鋼，其中： MPa s 235   ， MPa b ) 460 375 (    ， % 26 5   ，具有較好的可沖壓性能。 2 止動片沖壓工藝設(shè)計 2.1 止動片的沖裁

26、工藝分析 〔1〕 材料分析：該沖裁件的材料 Q235 是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性 能。 〔2〕 零件結(jié)構(gòu)分析：該沖裁結(jié)構(gòu)簡單，并在轉(zhuǎn)角有四處 R2 圓角，零件沒有 尖角，對沖裁加工較為有利。同時，在零件中部有兩個對稱的規(guī)那么圓孔 Φ10，并且圓孔直徑滿足沖裁最小孔徑： mm t d 4 . 2 2 . 1 min   的要求。另 外圓孔和工件外形之間的距離為 7mm, 滿足沖裁最小孔邊距： mm t l 3 5 . 1 min   的要求。所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。 〔3〕 尺寸精度分析：

27、零件圖上所有未標(biāo)注的尺寸，屬自由尺寸，根據(jù)規(guī)定可 按IT14 級確定工件的公差?？走吘?2mm 的偏差為-0.11mm，屬11 級精 度。查公差表可得各尺寸為： 零件外形尺寸： 65 0 -0.74 mm 24 0 -0.52 mm 32 0 -0.62 mm R32 0 -0.62 mm R2 0 -0.25 mm 零件內(nèi)形尺寸： Φ10 +0.36 0 mm 孔 心 距 ： 37+0.3

28、1mm 結(jié)論：此零件適合于用普通沖裁的加工方法加工。 2.2 工藝方案比較分析 生產(chǎn)中使用的沖裁模種類很多，結(jié)構(gòu)各異。從完成工序數(shù)和工序的組合形式 可將沖裁模分為單工序模、復(fù)合模和連續(xù)模三種。 壓力機(jī)一次沖裁過程中只能完成一個沖裁工序的模具，稱為單工序模。 壓力機(jī)一次沖裁過程中，在模具的同一部位上同時完成數(shù)道沖裁工序的模 具，稱為復(fù)合模。 壓力機(jī)一次沖裁過程中，在模具不同部位上同時完成數(shù)道沖裁工序的模具， 稱為連續(xù)模。 由圖1.1 得，零件包括落料、沖孔兩個根本工序，可以采用以下三種方案： 〔1〕 先落

29、料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 〔2〕 落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 〔3〕 沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案〔1〕模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工， 生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn) 效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁方式。由于孔邊距尺寸12 0 -0.11 mm 有公差要 求，為了更好地保證尺寸精度，適合用復(fù)合沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。 2.3 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 比較上面三個方案，應(yīng)采用第二個方案，即復(fù)合模生產(chǎn)。

30、因為復(fù)合模凸凹模 的最小壁厚為：當(dāng)材料厚度為2mm 時，可查[4]表2-23，得凸凹模的最小壁厚為 4.9mm，而零件的最小孔邊距為12-5=7mm，故滿足復(fù)合模加工要求。為便于操作， 復(fù)合模結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，卸料采用卸料板彈性卸料方式，出件采用推件 裝置，定位采用圓柱定位銷定位。 2.4 排樣設(shè)計 排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng) 的搭邊值，是降低本錢、保證工件質(zhì)量及延長模具壽命的有效措施。 排樣的方式有多種多樣，如：直排、斜排、直對排、混合排、少廢料和無廢 料等排樣方式，由止動片圖

31、得，此沖裁件采用直排。 排樣時工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ) 償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件；保持條料有一定的剛度，便于送料。 搭邊值的大小與以下因素有關(guān)。 (1) 材料的力學(xué)性能。硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。 (2) 工件的形狀與尺寸。工件的尺寸大或有圓角半徑較小的凸起時，搭邊值 取大一些。 (3) 材料厚度。材料厚度大那么搭邊值大一些。 (4) 手工送料、有側(cè)壓裝置的模具，搭邊值要小一些。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn) 凹模，

32、增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切外表質(zhì)量。 查[4]表2.8，確定搭邊值： 兩工件間的搭邊：a1=2.2mm 工件側(cè)邊邊緣塔邊：a=2.5mm 進(jìn)距為：34.2mm 條料寬度B=D+2a =65+2×2.5 =70 mm 確定后排樣圖如右圖所示。 〔1〕 一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率η 為： η = bh A ×100% 圖2.1 排樣圖

33、 式中：A——沖裁件面積〔包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料〕， 2 mm ; b——條料的寬度,mm； h——進(jìn)距，mm ; 沖裁件面積A 可通過把長方形面積B 和弧形面積C 相加而得到， 而弧形面積C 可通過扇形面積減去三角形面積而得到,即： B=65×24=1560 2 mm C=3.14×32×32×82.8/360-0.5×(2×32×sin41.4° ) ×(32×cos41.4° ) =231.58 2 mm A=B+C=1560+231.58=1791.5

34、8 2 mm 故： η =1791.58÷(70×34.2)×100% =74.8% 〔2〕 查[4]表 7.4,宜選 900mm×1000mm 的鋼板，每張鋼板可剪裁為 14 張條料 〔70mm×900mm〕，每張板料可沖364 個工件，那么η 總 為： η 總 = LB nA ×100% 式中： A——沖裁件面積〔包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料〕， 2 mm ； n——每

35、張板料可沖工件數(shù)目； B——板料的寬度,mm； L——板料的長度,mm; 故： η 總 = 1000 900 1791.58 364   ×100% =72.5% 即每張板料的材料利用率為72.5%。 2.5 沖壓力及壓力中心的計算 〔1〕沖壓力 落料力： 由[4]式2.10 知， F落=1.3Ltτ =Lt b  式中： L——落料外形〔即工件外輪廓〕的周長，mm; t——工件〔材料〕厚度，mm；

36、 b  ——材料的抗拉強(qiáng)度，按退火Q235 鋼板計算，查[4]表2.12 可知，450MPa; τ ——材料的抗剪切強(qiáng)度，查[4]表2.12 可知，350MPa； 其中： 落料輪廓的周長L 通過計算可知： L=24+60+24+11.3+46.25+11.3=176.85 mm; 故： F落=176.85×2×450 (N) =159165(N) =159.2(KN) 沖孔力： 同樣由[4]式2.10 知，F(xiàn)沖=1.3Ltτ = Lt b  式中： L——沖孔外形〔即內(nèi)孔〕的

37、周長，mm; t——工件〔材料〕厚度，mm； b  ——材料的抗拉強(qiáng)度，按退火Q235 鋼板計算，[4]表2.12 可知,450MPa; τ ——材料的抗剪切強(qiáng)度，[4]表2.12 可知,350MPa; 其中： 沖孔輪廓的周長L 計算可知： L=2 d 其中：d 為沖孔直徑，2π d 為兩孔圓周長之和。 故： F沖=Lt b  =2×3.14×10×2×450 (N) =56.52 KN 落料時的卸料力為： 由[4]式2.12 知，F(xiàn)卸= K卸 F落 查[

38、4]表2-10 可知： K卸=0.05 ，K推=0.055 即：F卸=0.05×159.2=7.96(KN) 沖孔時的推件力為： 由[4]式2.13 知：F推=nK推F沖 其中：取凹模深度h=6 mm，因為工件厚度t=2 mm，所以k=h/t=6/2=3 個， 又因為要沖2 個孔，所以n=2k=6 個； 故： F推=nK推F沖 =6×0.055×56.52 =18.65 (KN) 總沖壓力： 由[4]式2.18 知：F總= F落+F沖+F卸+F推 即F總= F落+F沖+F卸+F推=159.2

39、+56.52+7.96+18.65=242.33〔KN〕 (2)壓力中心 如以下圖所示： 圖2.2 壓力中心 工件x 方向?qū)ΨQ，故壓力中心到Y(jié) 軸的距離： 0 x = 2 l /2=65/2=32.5mm 工件y 方向不對稱，故壓力中心到X 距離： 8 7 6 5 4 3 2 1

40、8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 y L L L L L L L L y L y L y L y L y L y L y L y L                其中： 1 l =24mm y1=12mm 2 l =60mm y2=0mm 3 l =24mm y3=12mm 4 l =11.3mm y4=24mm 5 l =46.

41、25mm y5= rsina/a =21.97mm 其中r=32mm, a= 5 l /r=46.25/32=1.445, a 為弧度，轉(zhuǎn)換度數(shù)為360°×〔1.445/6.28〕=82.8° L6=11.3mm y6=24mm L7=31.4mm y7=12mm L8=31.4mm y8=12mm 計算時，忽略邊緣4-R2 圓角。 故：y=14.17mm 由以上計算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為〔32.5，14.17〕。

42、 3 模具工作局部尺寸計算 3.1 模具材料確實定 制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、高分子材料等。目 前制造沖壓模具的材料絕大局部以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類 有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等等。 考慮到模具結(jié)構(gòu)，為保證模具壽命，此次模具設(shè)計材料選用工具鋼〔T8A〕 和碳素結(jié)構(gòu)鋼〔45 號鋼〕。45 號鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，屬于中碳鋼，硬度不 高容易切削加工，模具中常用來做模板、梢子、導(dǎo)柱等，但須熱處理，多在正火、 調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。T

43、8A 是碳素工具鋼，淬火回火后有較高的硬度和耐磨性。用作 需要具有較高硬度和耐磨性的各種工具，如形狀簡單的模子和沖頭。 由以上分析，上下墊板選用T8A 工具鋼，凸凹模固定板、空心墊板、卸料板 選用45 號鋼。 3.2 落料、沖孔復(fù)合模具工作局部尺寸計算 〔1〕落料模具工作零件刃口尺寸計算： 落料時，因外形輪廓較復(fù)雜，故模具按配合加工的方法制造，其凸、凹模刃 口局部尺寸計算如下： 落料局部以落料凹模為基準(zhǔn)計算，凹模磨損后，刃口局部尺寸都增大，因此 均屬于A 類尺寸。零件圖中落料局部的尺寸偏差如下： 65 0

44、 -0.74 mm 24 0 -0.52 mm 32 0 -0.62 mm R32 0 -0.62 mm R2 0 -0.25 mm 查[4]表2.12 可知： 凸模和凹模最小間隙為：Zmin=0.22mm 凸模和凹模最大間隙為：Zmax=0.26mm 查[4]表2.17 得因數(shù)x 為： 當(dāng)△≥0.50 時，x=0.5 當(dāng)△＜0.50 時，x=0.75 按[4]表2.18： 4 / 0 ma

45、x ) (      x A A 185 . 0 0 4 / 74 . 0 0 63 . 64 ) 74 . 0 5 . 0 65 ( 65       d 13 . 0 0 4 / 52 . 0 0 74 . 23 ) 52 . 0 5 . 0 24 ( 24       d 155 . 0 0 4 / 62 . 0 0 69 . 31 ) 62 . 0 5 . 0 32 ( 32 

46、     d 063 . 0 0 4 / 25 . 0 0 81 . 1 ) 25 . 0 75 . 0 2 ( 2       d R 落料局部相應(yīng)的凸模尺寸按凹模尺寸配制，保證其雙面間隙為0.22mm～0.26mm 〔2〕沖孔模具工作零件刃口尺寸計算： 沖Φ10mm 孔時，凸模外形為圓孔，故模具采用凸、凹模分開加工的方法制造， 以沖孔凸模為基準(zhǔn)計算,其凸、凹模刃口局部尺寸計算如下： 查[4]表2.12 可知： 凸模和凹模

47、最小間隙為：Zmin=0.220 mm 凸模和凹模最大間隙為：Zmax=0.260 mm 查[4]表2.17 得因數(shù)x 為：x=0.5 查[4]表7.14 標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)準(zhǔn)，凸模按IT6，凹模按IT7 級查，可知： mm p 011 . 0   mm d 018 . 0   校核：   min max z z 0.260-0.220=0.040 mm p  + d  =0.011+0.018=0.039 mm 滿足：   min max

48、z z p  + d  條件 查[4]表2.16 可知： 凸模尺寸計算： p d =( min d +xΔ ) 0 p   =(10+0.5×0.36) 0 011 . 0  mm = 0 0.011 - 10.18 mm 凹模尺寸計算： d p d z d d     0 min ) ( = 018

49、 . 0 0 0.22) (10.18   = 018 . 0 0 10.40  mm 〔3〕孔心距尺寸計算 兩圓孔之間的位置公差Δ為0.62mm 查[4]表2.17 得因數(shù)x 為：x=0.5 查[1]表3.46 知：      125 . 0 ) 5 . 0 ( min L L d 故 L=(37-0.31+0.5×0.62)±0.125×0.62 =37±0.078 mm 3.3 模具零件熱處理

50、 模具熱處理是模具制造中的關(guān)鍵工藝之一，直接關(guān)系到模具的制造精度、力 學(xué)性能〔如強(qiáng)度等〕、使用壽命以及制造本錢，是保證模具質(zhì)量和使用壽命的重 要環(huán)節(jié)。模具在實際生產(chǎn)使用中說明，在模具的全部失效中，由于熱處理不當(dāng)所 引起的失效居于首位。 模具鋼的熱處理工藝是指模具鋼在加熱、冷卻過程中，根據(jù)組織轉(zhuǎn)變規(guī)律制 定的具體熱處理加熱、保溫和冷卻的工藝參數(shù)。模具鋼的常規(guī)熱處理主要包括退 火、正火、淬火和回火。 凹模和凸模是在強(qiáng)壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的，并伴有溫度 的升高，工作條件極其惡劣。所以，對凹、凸模和材料要求有玫哪湍バ?、慕y(tǒng)

51、? 擊性、淬透性和切削性，硬度要大，熱處理變形要小，所以凹、凸模選用 T8， 熱處理工藝為： 淬火工藝：淬火溫度780～820°C，油冷，硬度HRC61 以上。 回火工藝：回火溫度150～200°C，空冷，硬度HRC59～62?；鼗饻囟仍?00～ 300°C 時，有回火脆性存在，應(yīng)防止在此溫度范圍回火。 沖模一般零件選用45 號鋼，熱處理工藝為： 淬火工藝：淬火溫度800～850°C，水冷，硬度HRC45 以上。 回火工藝：回火溫度500～600°C，空冷，硬度HRC48～50。

52、 4 模具結(jié)構(gòu)及其它零件設(shè)計 4.1 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 落料凹模板尺寸： 落料凹模厚度：H=kb(≥8mm) 式中：b——垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離，mm K—— 由b 和材料厚度t 決定的凹模厚度系數(shù)，mm 由止動片圖知：b=65 mm 查[4]表2.20 知，K=0.22 H=0.22×65=14.3mm 考慮到推進(jìn)塊的安裝空間和運(yùn)動空間，凹模的實際厚度應(yīng)增加。取H=16mm。 落料凹模壁厚：C≥(1.5～2)H =(1.5～2) ×20 =〔30

53、～40〕mm， 實取C=30mm。 凹模的周長尺寸： L=65+2C=65＋2×40=125mm B=32＋2C=32+2×40=112mm 查標(biāo)準(zhǔn)JB/T-6743.1-94 : 凹模板寬B=125mm 送料方向的凹模長度：A=b+2L 式中：b——垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離，mm L——沿送料方向凹模型孔壁至凹模邊緣的最小距離，mm，查[4]表 2.21 知，L=36mm A=65+2×12=89 mm 查[4]表7.41〔GB/T2863.2-81〕 確定凹模板外形為：140×

54、140×18〔mm〕 凸凹模尺寸： 凸凹模長度為：L=h1+h2+h =14+14+52 =80(mm) 其中：h1-凸凹模固定板厚度，取14mm h2-彈性卸料板厚度，取14mm h-增加長度〔包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等〕，取52 mm 凸凹模外刃口間薄壁效核：查[4]表2.21 可知沖裁件結(jié)構(gòu)的凸凹模內(nèi)外刃口最小 壁厚為7mm，根據(jù)強(qiáng)度要求查[4]表2.23 可知，該壁厚為4.9mm＜7mm，故該凸凹 模強(qiáng)度足夠。 沖孔凸模高度尺寸， L=h1+h2+h3 =14+12+14

55、 =40mm 其中：h1——凸模固定板厚度 ，14mm h2——卸料板厚度，12mm h3——附加長度〔包括總修模量，凸模進(jìn)入凹模深度，磨具閉合下的平安 距離〕，14mm。 4.2 凸凹模強(qiáng)度校核 〔1〕落料時凸凹模強(qiáng)度校核 1〕 凹模的強(qiáng)度校核 凹模的強(qiáng)度校核主要是校核其厚度H。凹摸 在沖裁力的作用下會產(chǎn)生彎曲， 如果凹模厚度不夠，就會產(chǎn)生較大的彎曲變形甚至斷裂。凹模強(qiáng)度計算近似公式 見[4]表2.24 ] [ ) ( 1 3 2 2 彎 彎 〕 〔   

56、   a b a b H F 式中：F—沖裁力，N； [ 彎  ]—許用彎曲應(yīng)力，Mpa，對于淬火硬度HRC58～62 的T8 等，取 300～500Mpa； H—凹模厚度，mm，取H=20mm； a×b—下模座長方孔尺寸，mm×mm。 ] [ 02 . 394 24 65 1 24 65 20 10 2 . 159 3 ) ( 1 3 2 2 3 2 2

57、彎 彎 〕 〕 〔 〔 〕 〔            a b a b H F 故滿足要求。 2〕 凸模的強(qiáng)度校核 凸模工作時受到交變載荷作用，沖裁時受到軸向壓縮作用，卸料時受到軸向 拉伸作用。由于沖裁時凸模刃口端面承受的軸向壓力遠(yuǎn)大于卸料時受到的拉力， 當(dāng)用小凸模沖裁較厚或較硬的材料時，有可能因受到的壓應(yīng)力超過模具材料的需 用壓應(yīng)力 ] [ c  而損壞。 凸模正常工作的條件是其刃口端面承受的軸向壓應(yīng)力

58、不應(yīng)超過模具材料的 許用壓應(yīng)力即 ] [ c c S F      式中： c  --凸模刃口端面承受的壓應(yīng)力，Mpa；  F --作用在凸模端面上的總沖壓力，N； S—凸模刃口端面面積， 2 mm ； ] [ c  --模具鋼的許用壓應(yīng)力，Mpa；普通沖裁，模具鋼〔如T8 等〕的許用 壓應(yīng)力，當(dāng)淬火硬度為HRC58～62 時，可取 ] [ c  =1

59、00～160Mpa。 ] [ 65 . 106 24 65 10 2 . 159 ] [ 3 c c c S F            故滿足條件。 〔2〕沖孔時凸凹模強(qiáng)度校核 1〕 凹模的強(qiáng)度校核 與上面一樣，凹模的強(qiáng)度校核主要是校核其厚度H。凹模強(qiáng)度計算的近似公 式見[4]表2.24. ] [ 3 2 1 5 . 1 0 2 彎 彎 〕 〔      d d

60、 H F 式中：F—沖裁力，N； [ 彎  ]—許用彎曲應(yīng)力，Mpa，對于淬火硬度HRC58～62 的T8 等，取300～ 500Mpa； H—凹模厚度，mm，取H=20mm； d—凹模直徑，mm； 0 d --下模座孔的直徑，mm。 ] [ 02 . 234 4 . 11 3 4 . 10 2 1 20 10 2 . 159 5 . 1 3 2 1 5 . 1 2 3 0 2 彎 彎

61、 〕 〔 〕 〔             d d H F 故滿足條件。 2〕 凸模的強(qiáng)度校核 與上面一樣，凸模正常工作的條件是其刃口端面承受的軸向壓應(yīng)力不應(yīng)超過 模具材料的許用壓應(yīng)力即 ] [ c c S F      ] [ 71 . 691 2 18 . 10 10 52 . 56 ] [ 2 3 c c c S

62、F             〕 〔 故滿足條件。 4〕 凸模板強(qiáng)度效核： 該凸模長徑比為：L/d=40/10=4＜10，強(qiáng)度足夠。 5〕 凸模的剛度校核: 該凸模長徑比為：L/d＜10，無需校核。 4.3 其他模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點(diǎn)：凹模板尺寸并查標(biāo)準(zhǔn)JB/T-6743.1-94,確定其他 模具模板尺寸列于表2： 表2 序 號 名 稱 長 × 寬 × 厚

63、 〔 m m 〕 材 料 數(shù) 量 1 上 墊 板 1 4 0 × 1 T 8 A 1 4 0 × 6 2 凸 模 固 定 板 1 4 0 × 1 4 0 × 1 6 4 5 鋼 1 3 卸 料 板 1 4 0 × 1 4 0 × 1

64、 4 4 5 鋼 1 4 凸 凹 模 固 定 板 1 4 0 × 1 4 0 × 1 4 4 5 鋼 1 5 下 墊 板 1 4 0 × 1 4 0 × 6 T 8 A 1 根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸，查[4]表7.30，選取后側(cè)導(dǎo)柱尺寸為： 上模座尺寸為：H×S× 1 L × 2 L ×

65、 1 A × 2 A =35×170×170×80×95×170， 下模座尺寸為：H×S× 1 L × 2 L × 1 A × 2 A =35×170×170×80×95×170。 4.4 彈性元件選擇 由于卸料力為7.96 KN 采用四根螺旋壓縮彈簧作為彈性元件 那么每根彈簧承受的力為1.99 KN 采用螺旋壓縮彈簧，查[4]表7.57 可知： 我們可選用10×45×58 的彈簧 材料為60Si2MnA,熱處理硬度為HRC 43～48,彈簧兩端拼

66、緊并磨平。 主要尺寸： 10——簧絲直徑，mm 45——彈簧中徑，mm 58——彈簧自由高度，mm 其它參數(shù)為： 工作極限負(fù)載 j F ：5170 N 工作極限負(fù)荷下變形量 j h ：14.1mm 彈簧圈數(shù)n：3 設(shè)置工作行程 工作 h ：6mm 彈簧每圈最大壓縮量： j h /n=14.1/3=4.7mm 彈簧每圈預(yù)壓縮量：1990/5170×4.7=1.8mm 彈簧每圈剩余壓縮量：4.7-1.8=2.9mm 彈簧的預(yù)壓縮量：1.8×n=1.8×3=5.4mm 彈簧的剩余壓縮量：2.9×n=2.9×3=8.4 mm> 工作 h =6mm 彈簧總的壓縮量：     修模 工作 預(yù) 總 h h h h 5.4+6+2=13.4mm 校核： j h =13.4> 總 h 在卸料力的作用下彈簧未壓死，所以所選彈簧