五孔長(zhǎng)方形墊片的沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【沖孔落料沖裁模15張CAD圖帶卡片】
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第 1 頁(yè) 1 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬(wàn)美元，有的高達(dá) 25～30 萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工第 2 頁(yè) 不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來(lái)越高； 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)第 3 頁(yè) 約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％．1.3 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面1.3.1 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來(lái)的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在 IT12 級(jí)以下，不宜高于 IT10 級(jí)。只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。墊片是典型的沖壓件，該模具工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就是沖孔和落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用復(fù)合模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 10 天；2.確定加工方案，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間 5 天．沖孔落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)工件名稱:墊 片生產(chǎn)批量:大批量材 料: A3厚 度: 1mm 工件簡(jiǎn)圖:見圖 1第 4 頁(yè) 圖 1 墊片 2 工藝性分析圖示零件材料為 A3（即 Q235 碳素結(jié)構(gòu)鋼） ，適合一般的沖壓加工。此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只有一個(gè) φ8.5 與四個(gè) φ3.2 的孔。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級(jí)取，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。第 5 頁(yè) 3 排樣設(shè)計(jì)3.1 確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。墊片零件外形是矩形只有沖孔，所以結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要直排就可以。直排（圖 2 所示）的排樣方案材料的利用率已經(jīng)很高。第 6 頁(yè) 1.81.5235圖 23.2 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計(jì)算查表取得側(cè)搭邊值為 1.8mm，工件見搭邊值為 1.5m條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由圖 2 條料的排樣b-0Δ= 〔D max+2a＋C〕 0-ΔDmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值△ —條料寬度的單向偏差由表查得 △＝0.10c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得 C＝0.5代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 38.1mm。導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：由 A=B+C,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)料板間距離為 38.6 mm。 由設(shè)計(jì)可得送料步距為 S=23.5mm第 7 頁(yè) 材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用 1500 mm×750 mm×1mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 38.1mm ×1500 mm 規(guī)格條料 19 條，材料剪切利用率達(dá) 96.52%。由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計(jì)算公式 沖裁件面積：A＝34×22－4.25 2 π－4×1.6 2π=659mm得 =(1×659)/(38.1×23.5)×100% =73.6%?4 沖壓工藝方案的確定該工件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表 2.9.6 可知材料厚度為 1mm 時(shí)凸、凹模的許用的最小壁厚為 2.7mm,由圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓的速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好。 第 8 頁(yè) 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，但工件簡(jiǎn)單，所以采用手動(dòng)送料方式比較好，能夠使模具制造簡(jiǎn)單。3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上 φ8.5mm 的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。4）導(dǎo)向方式：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，便于安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕?jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 1 mm，料厚比較厚，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來(lái)卸下條料廢料。第 9 頁(yè) 6 沖壓力與壓力中心的計(jì)算6.1 沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖 φ8.5mm 與 φ3.2mm 孔的力 P1、落外型料的力 P2，向下推出 φ6.5mm 沖孔廢料的力 P3，向下推出工件的力 P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機(jī)提供的，故不用計(jì)算在內(nèi)?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：P=KLtτ ﹝3﹞K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強(qiáng)度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可按下式估算沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)﹝1﹞ 表 8—7 得 A3 的抗拉強(qiáng)度為 440-470Mpa，在這里取σ b=450MPaL1=［2×（33+21）+2πR］mm=111.14mmL2=（4π×3.2+π×8.5）=66.88mmP1=111.14×1×450×1.3=50.13kNP2=66.88×1×450×1.3=30.1kNP= P1+ P2=80.23kN推件力 P t=nKtP（3）Kt—推件力系數(shù),由手冊(cè)查得 Kt=0.055查手冊(cè)﹝2﹞表 2—40 可得 h=6mm,故 n=6P3=6×0.055×80.23=26.476kN卸料力 P x=KxF（3）卸料—卸料力系數(shù),由手冊(cè)查得 Kx=0.0455P4=0.0455×80.23=3.61kN工序總力 P 總 =P1+P2+P3+P4=50.13+30.1+26.476+3.61=110.316kN6.2 初選壓力機(jī)第 10 頁(yè) 查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 JG23-16 見表一。表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號(hào) 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm最大閉和高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm墊板尺寸（厚度）可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJG23-16 160 55 220 300×450 40 35 456.3 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心滑塊中心線重合。否則沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，嚴(yán)重的可能損壞模具。該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點(diǎn)就是幾何對(duì)稱點(diǎn)。若選用坐標(biāo)系 XOY，即 xc＝0，y c＝0。由以上計(jì)算可以得出模具的壓力中心以便裝模時(shí)與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。 7 模具主要零件7.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）(1)凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標(biāo)注公差在此均按IT13 級(jí)算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。 沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。①第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：φ3.2mm 與 φ8.5mm。按 IT13 級(jí)由手冊(cè)表 2-10 查得公差分別為△ 1=0.18mm,△ 2=0.22mm。由手冊(cè)﹝1﹞查表 2-30 得：x 1=0.75,x2=0.5B1=(Bmin+x△) 0-0.25×△ =(3.2+0.75×0.18) 0-0.25×0.18=3.340-0.045mmB2=(Bmin+x△) 0-0.25×△ =(8.5+0.5×0.22) 0-0.25×0.22=8.610-0.055mm第 11 頁(yè) ②第三類尺寸：磨損后不變的尺寸：16mm 與 28mm。按 IT13 級(jí)由手冊(cè)表 2-10 查得公差分別為△ 1=0.27mm,△ 2=0.33mm。C 1=(Cmin+0.5△)±0.125△=（16+0.5×0.27）±0.125×0.27=16.14±0.0337mmC2=(Cmin+0.5△)±0.125△=（28+0.5×0.33）±0.125 ×0.33=28.17±0.0413mm落料凹模的基本尺寸與凸模相同，分別是 3.34mm,8.61mm,16.14mm,28.17,保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.10mm。落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：22mm,34mm,0.5mm。按 IT13 級(jí)由手冊(cè)表 2-10 查得公差分別為△ 1=0.33mm,△ 2=0.39mm， △3=0.14mm由手冊(cè)﹝1﹞查表 2-30 得：x 1=0.75,x2=0.75, x3=1A1=(Amax－x△) 0+0.25△ =(22－0.75×0.33) 0+0.25×0.33=21.750+0.0825mmA2=(Amax－x△) 0+0.25△ =(34－0.75×0.39) 0+0.25×0.39=33.71 0+0.0975mmA3=(Amax－x△) 0+0.25△ =(0.5－1×0.14) 0+0.25×0.14 =0.360+0.035mm落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 21.75mm，33.71mm，0.36mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.01mm。（2）卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見下表。選用的 4 塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。表 二 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注卸料板工作行程 h 工 h 工 =h1+t+h2 4mmh1為凸、凹模凹進(jìn)卸料板的高度1mmh2為凸、凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm第 12 頁(yè) 橡膠工作行程H 工 H 工 =h 工 +h 修 9mmh 修 為凸、凹模修模量，取 5mm橡膠自由高度H 自由 H 自由 =4 H 工 36mm取 H 工 為 H 自由 的25﹪橡膠的預(yù)壓縮量 H 預(yù) H 預(yù) =15﹪H 自由 5.4mm一般 H 預(yù)=10﹪～15﹪H 自由每個(gè)橡膠承受的載荷 F1 F 卸 /4 1184.5N選用四個(gè)圓筒形橡膠橡膠的外徑 D D= /p)1.27((d?48mm校核橡膠的自由高度 H 自由0.5≤H 自由/D=0.75≤1.5 滿足要求D 為圓筒橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm；p=0.5Mpa橡膠的安裝高度 H 安 H 安 =H 自由 -H 預(yù) 30mm（3）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化①落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)為直通式，采用線切割機(jī)床加工，2 個(gè)M6 的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 H7/m6。其總長(zhǎng) L 可按下列公式計(jì)算：L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm式中：h 1—凸模固定板厚度（mm） ；h2—卸料板厚度（mm） ；t—材料厚度（mm） ；h—自由高度（mm） 。具體結(jié)構(gòu)圖如下所示：②沖孔凸模因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中 4 個(gè)沖 φ3.2mm 的圓形標(biāo)準(zhǔn)件 BⅡ型式。沖 φ8.5mm 的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖 3 所示：第 13 頁(yè) 圖 3第 14 頁(yè) 小凸模強(qiáng)度校核 (凸模用 T10 鋼）要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模 dmin≥ =4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。][4??t—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度， 310～380MPa—凸模材料許用強(qiáng)度，取 440~470MPa??抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Lmax≤270d 2/ =270×3.22/√(4521.2) 1/2=44.8mm 所以長(zhǎng)度適宜。F式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mm凸模固定端面的壓力q = 2d,所以 b 應(yīng)大于 10。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 100×100×15（JB/T7643.1）7.2 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化第 16 頁(yè) 淬 硬（1）始用擋料塊的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖） 擋料塊標(biāo)記： 45? 6 GB/T2866.1—81（圖 11）材 料：45 鋼 GB/699—88 熱處理：硬度 43～48HRC技術(shù)條件：按 GB2870—81 圖 6 始用擋料銷的設(shè)計(jì)（2）固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖 12圖 7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖 13 其確定如下 ： =C－D/2+d/2+0.1=17.9－6. l圖 8 固定擋料銷的位置68/2＋8/2+0.1=18.66mm第 17 頁(yè) 3）導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照 JB/T7647.1—94 和JB/T7647.2—94 選定。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè) [2]選用如圖 14 圖 9 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式?jīng)_裁 φ6.5mm 孔的導(dǎo)正銷 查表得 h=0.6t 2a=0.06mmD=d－2a=6.68－0.06=6.62mmh=0.6×1.5=1.32mm （4）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度查表取 6～8mm。導(dǎo)料板采用45 鋼制作，熱處理硬度為 40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。經(jīng)查表分析得 ]導(dǎo)料板長(zhǎng)度 L=63mm，寬度 B=40mm ，厚度 h=8mm。7.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界Ｌ＝100mm,B=100mm第 18 頁(yè) 材料為 ZG45(ZG310-570),0I 級(jí)精度的對(duì)角導(dǎo)柱模架。如圖 16。導(dǎo)柱導(dǎo)套 H6/h 配合。導(dǎo)柱標(biāo)記：16×110 GB/T2861.1—9018×110 GB/T2861.1—90導(dǎo)套標(biāo)記：16×65×25 GB/T2861.6—9018×65×28 GB/T2861.6—90上模座標(biāo)記：130×110×25 GB/T2855.1—90下模座標(biāo)記：130×110×30 GB/T2855.2—90 模柄標(biāo)記： A30×73 JB/T 7646.1圖 16 對(duì)角導(dǎo)柱示意圖該模具的閉合高度由（4）為H 閉 =H 上模 +H 墊 +L+H+H 下模 －h(huán) 2＝25+6+58+10+30－4＝125mm模柄與上模座的聯(lián)接采用 壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 17 所示。圖 10 壓入式的模柄 7.4 卸料部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（1）卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 12mm。在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板，設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40～45HRC。（2）卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置 4 個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為 12mm，螺紋部分為 M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面 1mm,有誤差時(shí)第 19 頁(yè) 通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。2、聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M5×45 GB70—85螺釘標(biāo)記：35 鋼 M5×55 GB68—76圓柱銷釘標(biāo)記：35 鋼 6×50 GB 119—86 ?止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：35 鋼 6×25 GB119—868 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了墊圈沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，墊圈沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如下圖。2345689 101263451圖 111 下模座 2 凹模 3 導(dǎo)料銷 4 導(dǎo)正銷 5 卸料板 6 卸料螺釘 7 凹模固定板第 20 頁(yè) 8 墊板 9 模柄 10 上模座 11 彈性橡膠體 12 大孔凸模 13 導(dǎo)套14 外形凸模 15 小孔凸模 16 導(dǎo)柱 9 壓力機(jī)的校核前面已經(jīng)初選的壓力機(jī)中，JG23-16 型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為 300×450mm,最大閉合高度 220mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為 35mm,最大裝模高度為 145mm，而上面知道的模具閉合高度為 125mm，所以需在工作臺(tái)上加一 10mm～20mm 厚的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸為φ30mm×55mm 也于本副模具所選模柄尺寸相符第 21 頁(yè) 第 22 頁(yè) 10 結(jié)束語(yǔ)墊片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。墊片沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。第 23 頁(yè) 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