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XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 1 頁 第一章 緒論 1 1 沖壓工藝的特點 沖壓是利用沖模在壓力機上對金屬 或非金屬 板料施加壓力使其產(chǎn)生分 離或塑料變形 從而得到一定形狀 并且滿足一定使用要求的零件的加工方法 由于通常是在常溫 冷態(tài) 下進行的 所以又稱為冷沖壓 又由于它主要用于 加工板料零件 所以有時也叫板料沖壓 日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的 比如搪瓷面盆 它 是用一塊圓形金屬板料 在壓力機上利用模具對板料加壓力而沖出來的 1 沖壓加工的三要素 1 沖床 供給變形所需的力 2 模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形 加以約束 并直接使材料變形所需的零件 3 原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料 2 沖壓生產(chǎn)特點 沖壓是一種先進的板料加工方法 與其他加工方法 切削 比較 在技 術上 經(jīng)濟上有如下優(yōu)點 1 它是無屑加工 被加工的金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形 不產(chǎn)生切屑 變形中金屬產(chǎn)生加工硬化 2 在壓力機的簡單沖壓下 能得到形狀復雜的零件 而這些零件用 其他的方法是不可能或者很難得到的 3 制得的零件一般不進一步加工 可直接用來裝配 而且有一定的 精度 具有互換性 4 在耗料不大的情況下 能得到強度高 足夠剛性而質(zhì)量輕的零件 由于加工過程中不損壞原材料的表面質(zhì)量 制得的零件外表光滑 美觀 5 生產(chǎn)效率高 沖床一次一般可得一個零件 而沖床一分鐘的行程 少則幾十次 多則幾百次 千次以上 同時 毛坯和零件形狀規(guī) 則 便于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn) 6 沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證 所以操作簡單 便于組織生產(chǎn) 7 在大量生產(chǎn)的條件下 產(chǎn)品的成本低 沖壓工藝存在的不足之處有 對于批量較小的制件 模具費用使得 成本明顯增高 所以一般要有經(jīng)濟批量 同時 模具需要一個生產(chǎn)準備 周期 沖壓生產(chǎn)會產(chǎn)生噪聲和振動 勞動保護不到位時 還存在安全隱 患 沖壓件的精度取定于模具精度 如零件的精度要求過高 用冷沖壓 生產(chǎn)就難以達到 總體上看 沖壓是一種制件質(zhì)量較好 生產(chǎn)效率高 成本低 其他 加工方法無法替代的加工工藝 在機械 車輛 電機 電器 儀器儀表 農(nóng)機 輕工 日用品 航空航天 電子 通信 船舶 鐵道 兵器等制 造業(yè)中獲得了十分廣泛的應用 表 1 1 各類產(chǎn)品中沖壓加工零件所占比例 產(chǎn)品 汽車 儀器儀表 電子 電機電器 家用電器 自行車 手 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 2 頁 表 比例 60 70 70 70 85 70 80 90 80 工業(yè)發(fā)達國家 如美國 日本等 模具工業(yè)的產(chǎn)值已超過機床工業(yè) 從 這些國家鋼材品種的構(gòu)成可看出冷沖壓的發(fā)展趨勢 如表 1 2 所示 其 中鋼帶和鋼板占全部品種的 67 說明沖壓加工方法已成為現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向 表 2 2 工業(yè)發(fā)達國家鋼材品種構(gòu)成 鋼材品種 鋼帶 鋼板 棒材 型材 線材 管材 其他 比例 50 17 13 9 7 2 2 1 2 沖壓工藝的分類 生產(chǎn)中為滿足沖壓零件形狀 尺寸 精度 批量大小 原材料性能 的要求 沖壓加工方法是多種多樣的 但是 概括起來可分為分離工序 和成形工序兩類 分離工序又可分為落料 沖孔和剪切等 目的是在沖 壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離 成形工序可分為彎曲 拉深 翻孔 翻邊 脹形 縮口等 目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件 下發(fā)生塑性 并轉(zhuǎn)化成所需制件形狀 在實際生產(chǎn)中 為生產(chǎn)批量大時 如果僅以基本工序組成沖壓工藝 過程 生產(chǎn)率可能很低 不可能滿足生產(chǎn)需要 因此 一般采用組合工 序 即把兩個以上的單獨工序組成一道工序 構(gòu)成所謂的復合 級進 復合 級進的組合工序 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 3 頁 第二章 沖壓件的結(jié)構(gòu)及技術要求分析 2 1 設計題目 鐵心片零件沖裁復合模設計 工件尺寸如圖 2 1 所示 圖 2 1 鐵心片 零件名稱 鐵心片 材 料 硅鋼板 料 厚 0 35mm 生產(chǎn)批量 大批量 精 度 IT12 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 4 頁 2 2 模具的結(jié)構(gòu)設計 分析該零件的結(jié)構(gòu) 該零件有落料 沖孔兩個工序 在一套模具中 若一次完 成落料 沖孔 拉深 彎曲等工序中的兩個或兩個以上工序 這樣的模具稱為 復合模 沖孔落料復合模的基本結(jié)構(gòu) 在模具的一方是落料凹模 中間裝著沖 孔凸模 另一方面是凸凹模 外形是落料的凸模 內(nèi)孔是沖孔的凹模 若落料 凹模裝在上模上 稱為倒裝復合模 反之 稱為順裝復合模 復合模廣泛應用于大批量生產(chǎn) 尤其適合于形狀復雜 對精度和表面質(zhì)量要求 較高的零件 1 復合模的特點 生產(chǎn)效率高 由于一套模具能完成若干個工序 所以大大地減少了沖壓設備的 占用 減少了操作人員 減少了周轉(zhuǎn)時間 提高了生產(chǎn)率 提高了沖裁件的質(zhì)量 在復合模中幾道沖壓工序是在同一共位上完成的 不用 重新定位 可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差 從而保證了沖壓見的位置精度 A 對模具制造要求要高 復合模的結(jié)構(gòu)比單工序模復雜 要求模具制造應 有較高的精度 早周期相對較長 因此模具制造成本顯著增加 B 對復雜形狀零件 用復合模比用級進模的制造難度低 C 通用性差 適用于形狀復雜 尺寸不大 精度要求較高零件的大批量生 產(chǎn) 2 選擇復合模的原則 確定是否采用復合模要考慮以下幾個方面 A 生產(chǎn)批量 由于復合模成本較高 小批量生產(chǎn)時易采用單工序模 幾個 單工序模可能比一套復合模成本低 在大批量生產(chǎn)時適合采用復合模 B 沖壓零件的精度 當沖壓件的尺寸或同軸度 對稱度等位置精度要求較高 時 應該考慮采用復合模 對于形狀復雜 重新定位可能產(chǎn)生較大誤差的沖壓 工件 也應采用復合模 C 復合工序數(shù)量 一般復合模工序數(shù)量在四道工序以下 否則模具過于復 雜 同時模具的強度 剛度 可靠性也隨之降低 結(jié)合復合模的特點和復合模的選用原則 該工件是大批量生產(chǎn) 形狀也比 較簡單 只有落料 沖孔兩個工序 它能依次完成落料 沖孔兩個工序 所以 決定采用復合模 進一步確定該復合模采用倒裝形式 即凸凹模裝在下模 倒裝式復合模的 優(yōu)點是沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下 無頂件裝置 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 但如果采用直刃壁凹模洞口 凸凹模內(nèi)有積存廢料 脹力較大 當 凸凹模壁厚較小時 可能導致凸凹模脹裂 擋料裝置采用活動擋料銷 卸料裝置采用彈性卸料裝置 彈性卸料裝置的 基本零件是卸料板 彈性元件 選用橡膠 卸料螺釘?shù)?2 3 沖裁工藝分析 沖裁件的工藝性 是指沖裁件對沖壓工藝的適應性 即沖裁件的結(jié)構(gòu) 尺 寸 形狀及公差等技術要求是否符合加工的工藝要求 工藝性是否合理 對沖 裁件的質(zhì)量 模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響 良好的沖裁工藝性應保證材料 利用率高 工序數(shù)目少 模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命高 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 一般情況下 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 5 頁 對沖裁件工藝性影響最大的是精度要求和幾何形狀及尺寸 1 沖裁的工藝分析 該零件形狀簡單 對稱 是由圓弧和直線組成 查參考文獻 3 表 2 3 表 2 5 可知 沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為 IT12 IT13 孔中心與邊緣距 離尺寸公差為 0 5mm 將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較 可以認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證 其他尺寸標注 生產(chǎn) 批量等情況 也符合沖裁的工藝要求 故決定采用沖孔落料復合沖裁模進行加 工 且一次沖壓成形 第三章 結(jié)構(gòu)設計及尺寸計算 3 1 排樣圖設計 3 1 1 排樣 排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置的方法 工件的合理布置 即材料 的經(jīng)濟利用 與零件的形狀有密切關系 排樣的合理與否不但影響材料的利用 率 而且影響模具的壽命與生產(chǎn)率 排樣時應考慮下面兩個問題 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 6 頁 1 材料利用率 力求在相同的材料面積上得到最多的工件 以提高材料的利 用率 一個進距的材料利用率 k 的計算式 k nA bh 100 式中 k 材料利用率 n 個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目 b 條料寬度 mm h 進距 mm 2 生產(chǎn)批量 排樣時必須考慮生產(chǎn)批量的大小 決定排樣方案時應遵循的原則 保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn) 率的條件下得到符合技術要求的零件 同時要考慮方便生產(chǎn)操作 沖模結(jié)構(gòu)簡 單 壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應情況等 從各方面權(quán)衡利弊 以選 擇出較為合理的排樣方案 1 方案一 采用直對排 根據(jù)材料厚度 t 0 35mm 查參考文獻 2 表 2 7 可得最小搭邊值 a 2 5mm 工件間搭邊值 a1 2 5mm 查參考文獻 2 表 2 18 得條料寬度 公差 0 6mm 1 計算沖壓件毛坯面積 A 60 15 2 60 25 105 15 2 3 5 4798mm22 2 條料寬度 b 75 3 2 5 15 0 6 98 1mm 3 進距 h 105 2 5 25 140mm 4 一個進距的材料利用率 K n A b h 100 2 4798 98 1 140 100 69 87 2 方案二 采用直排 條料寬度 b 105 2a 105 2 2 5 110mm 進距 h 75 2 5 77 5mm 一個進距的材料利用率 K n A b h 100 1 4798 110 77 5 100 56 26 從材料的利用率和經(jīng)濟效益等方面考慮 選用方案一作為本設計的排樣 方式 3 1 2 排樣圖 按零件的不同幾何形狀 可得出其相適合的排樣類型 而根據(jù)排樣類型又 可分為有搭邊與無搭邊兩種 根據(jù)零件的形狀分析和考慮到?jīng)_裁時的工藝合理 性與經(jīng)濟合理性 采用有搭邊的排樣方案比較合理 方案一的排樣圖 見圖 3 1 所示 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 7 頁 圖 3 1 排樣圖一 方案二排樣圖見圖 3 2 所示 圖 3 2 排樣圖二 3 1 3 搭邊 排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊 搭邊雖然是 廢料 但在工藝上卻有很大的作用 搭邊的作用是補償定位誤差 保證沖出合 格的零件 搭邊還可以保證條料有一定的剛度 利于送進 搭邊值要合理確定 搭邊值過大 材料利用率低 搭邊值過小 在沖裁中 有可能被拉斷 使零件產(chǎn)生毛刺 嚴重時會拉入凸模與凹模間隙之中 損壞模 具刃口 搭邊值的大小通常與材料的機械性能 工件的形狀和尺寸 材料的厚 度以及送料和擋料方式等因素有關 硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一 些 工件尺寸大或是有尖突的復雜形狀時 搭邊值取大些 厚材料的搭邊值應 取大些 用手工送料 有側(cè)壓裝置時 搭邊值可取小一些 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 8 頁 搭邊值大小的確定 目前是由經(jīng)驗確定的 實際生產(chǎn)中 考慮材料的利用 率 可根據(jù)條料的長度作適當?shù)脑鰷p 3 2 沖裁力的計算 在沖裁過程中 沖裁力是隨著凸模進入材料的深度 凸模行程 而變化的 用平刃口模具沖裁時 其落料力 F1 一般按下式計算 F1 K Lt b 式中 F1 落料力 N L 沖裁周邊長度 mm t 材料厚度 mm b 材料抗剪強度 Mpa K 系數(shù) 由于 K 是考慮到實際生產(chǎn)中 模具間隙值的波動 刃口的磨損 板料力 學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù) 一般取 K 1 3 為方便計算 也可按下式 F1 L1t b 式中 b 材料的抗拉強度 該工件材料是硅鋼片 它的抗剪強度 b 190Mpa 經(jīng)計算 該工件沖裁周 邊長度 L1 75 2 105 60 4 25 3 15 2 600mm 計算落料力 F1 K L1t b 1 3 600 0 35 190 51 87 103N 沖孔力 F2 K L2t b L2 4 3 5 43 96mm 則 F2 1 3 43 96 0 35 190 3 8 103N 3 3 推件力和卸料力的計算 沖裁過程中 材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊在凸模上 而 沖落部分的板料緊卡在凹模洞口內(nèi) 為繼續(xù)下一步的沖裁工作 必須將在凸模 上的板料卸下 將卡在凹模洞口的板料推出 從凸模上卸下緊著的板料叫卸料 所需的力叫卸料力 順著沖裁方向?qū)⒖ㄔ诎寄６纯趦?nèi)的板料推出叫推件 所需 的力叫推件力 有時需將卡在凹模洞口內(nèi)的板料逆著沖裁方向頂出 這就叫頂 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 9 頁 件 頂件所需的力叫頂件力 推件力 頂件力和卸料力是從沖床 卸料裝置或頂件器獲得的 所以 選 擇設備噸位或設計沖模的卸料裝置以及頂件器時 都需要對卸料力 推件力及 頂件力進行計算 影響推件力 頂件力和卸料力的因素很多 主要有材料的機械性能 材料 厚度 模具間隙 零件的形狀和尺寸以及潤滑條件等 大間隙沖裁時 由于板 料所受拉伸變形大 故沖裁后的彈性回復使落料件比凹模尺寸小 而沖下的孔 比凸模尺寸大 因此卸料力 推件力都有顯著下降 要準確地計算這些力是困 難的 生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式進行計算 推件力 Ft n Kt F 卸料力 Fx KxF 式中 F 沖裁力 Kt Kx 推件力和卸料力系數(shù) n 同時卡在凹模洞口的零件數(shù) n h t 式中 h 凹模洞口的直刃壁高度 查參考文獻 2 表 2 8 取凹模刃口直壁高度 h 4mm 則 n h t 4 0 35 11 由文獻 2 表 2 5 當 t 0 35mm 時 Kx 0 05 Kt 0 063 推件力 Ft n Kt F 11 0 063 3 8 10 2 63 10 N33 卸料力 Fx KxF 0 05 51 87 10 2 6 10 N 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模 F 總 F1 F2 Ft Fx 51 87 10 3 3 8 103 2 63 10 2 6 10 60 9 10 N333 3 4 壓力機公稱壓力的確定 壓力機公稱壓力必須大于或等于沖壓力 由于確定模具結(jié)構(gòu)為倒裝復合模 卸料裝置為彈性卸料裝置 出料方式是下出料 則計算沖壓力為 F 總 F1 F2 Ft Fx 60 9 10 N3 因計算出沖壓力為 60 9 10 N 查 13 表 1 3 及以后模柄孔徑的標準 選用開3 式固定臺壓力機 所選壓力機的基本參數(shù)是 公稱力 KN 160 滑塊行程 mm 70 滑塊行程次數(shù) 次 min 120 最大封閉高度 mm 205 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 45 喉深 mm 160 兩立柱距離 mm 220 工作臺尺寸 mm 前后 300 左右 450 墊板厚度 mm 40 最大傾斜角 35 模柄孔尺寸 mm 直徑 40 深度 60 電動機功率 kw 1 5 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 10 頁 3 5 沖模壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心 為保證沖模正確和平衡地工作 沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線相重合 以免滑塊 受偏心載荷 從而減少沖模和壓力機導軌的不正常磨損 提高模具壽命 避免 沖壓事故 確定復雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心 常用下面幾種 方法 1 按比例畫出沖壓件形狀 2 選定坐標 XOY 3 將工件沖裁周邊分成若干基本線段 求出各段長度 并同時求出各 段重心 按比例畫出零件行狀 選定坐標系 XOY 如圖所示 因零件左右對稱 即 X c 0 故只需計算 Yc 將零件沖裁周邊分成 L1 L2 L6 基本線段 求 出各段長度及各段的重心位置 圖 3 3 壓力中心 L1 105mm Y1 0mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 11 頁 L2 150mm Y2 37 5mm L3 30mm Y3 75mm L4 240mm Y4 45mm L5 50mm Y5 15mm L6 43 96mm Y6 7 5mm L7 25mmm Y7 75mm Yc L1 Y1 L2 Y2 L3 Y3 L6 Y6 L7 Y7 L1 L6 L7 33 59mm 計算出的壓力中心 0 33 59 3 6 沖模閉合高度的計算 沖模的閉合高度 H 是指模具在最低的工作位置時 下模座的底面至上模座 的頂面的距離 在設計模具時 應與壓力機的閉合高度相協(xié)調(diào) 壓力機的閉合高度 h 是指滑塊在下死點時 工作臺面至滑塊的距離 大多 數(shù)壓力機 其連桿長度可以調(diào)節(jié) 即壓力機的閉合高度可以調(diào)整 當連桿調(diào)至 最短時 壓力機閉合高度最大 稱為最大閉合高度 Hmax 連桿調(diào)至最長時 壓 力機閉合高度最小 稱為最小的閉合高度 Hmin Hmax Hmin M 其中 M 為 連桿的調(diào)節(jié)量 沖模閉合高度 H 一般應滿足如下關系 Hmin 10mm H Hmax 5mm 無特殊情況 H 應取上限值 最好取在 H Hmin M 3 這是為里避免連桿 調(diào)節(jié)過長 螺紋接觸面過小容易被壓壞 如果沖模閉合高度小于壓力機的最小 閉合高度 則可以在壓力機工作臺面上加墊板 查 13 附表 8 1 所選壓力機最大閉合高度 Hmax 205mm 最小閉合高度 Hmin 135 mm 計算模具的閉合高度為 H 188mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 12 頁 Hmin 10 145mm H Hmax 5mm 200mm 滿足要求 3 7 工作零件的設計與計算 3 7 1 凹模及凸凹模刃口尺寸計算 根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)的不同 刃口尺寸的計算方法如下 1 落料 落料時應以凹模為基準件來配作凸模 凹模磨損后刃口尺寸有變 大 變小 不變?nèi)N情況 故凹模刃口尺寸也應分三種情況進行計算 第一類 凹模磨損后變大的尺寸 按一般落料凹模尺寸公式計算 即 Ad A x d 0 第二類 當凹模磨損后變小的尺寸 按一般沖孔凸模尺寸公式計算 即 Bd B x 0 第三類 當凹模磨損后沒有變化的尺寸 可分為三種情況 1 沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd C 0 5 d 2 沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd C 0 5 d 3 沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd C d 各式中各符號的意義 Ad Bd Cd 凹模尺寸 mm A B C 相應沖裁件基本尺寸 mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 13 頁 沖裁件的公差 凸模制造偏差 mm 當標注為 d 或 d 時 d 4 當標注形式為 d 時 d 4 8 以上是落料時凹模尺寸的計算方法 相應的凸模尺寸按凹模尺寸配作 并 保證最小間隙 Zmin 故在凸模上只標基本尺寸 不標注偏差 同時在圖樣技術 要求上注明 凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制 保證雙面間隙值為 Zmin Zmax 1 落料凹模 工件精度為 IT12 時 磨損系數(shù) x 0 75 a 落料凹模磨損后尺寸變大 按 2 式 2 4 得 即 Ad A x 其中 d 按 2 表 2 4 取值d 0 Ad2 75 0 75 0 3 74 78 mm03 03 圖 3 4 落料凹模刃口尺寸圖 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 14 頁 Ad3 15 0 75 0 2 14 85 mm02 02 Ad4 25 0 75 0 2 24 85 mm 025 025 b 凹模尺寸磨損變小的尺寸 按參考文獻 2 式 2 4 得 Bd B x 0d B25 25 0 75 0 2 25 15 mm025 025 Ad1 104 85 mm03 c 凹模尺寸磨損沒有變化的尺寸 沖裁件尺寸標注為 C 時 可按參考文獻 2 式 2 6 得 Cd C 0 5 d Cd1 60 0 5 0 3 0 03 60 15 0 03mm 2 凸凹模刃口尺寸計算 落料時相應的凸凹模尺寸按凹模尺寸配作 并保證最小間隙 Zmin 0 02mm 則 Ap2 74 78 0 02 74 76mm Ap3 14 85 0 02 14 83mm Ap4 24 85 0 02 24 83mm Ap25 25 15 0 02 25 13mm Ap5 60 15 0 02 60 13mm Ap90 90 0 035 90 0 035mm Ap1 14 83 2 25 13 2 24 83 104 75mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 15 頁 3 7 2 沖孔凸模刃口尺寸計算 設計沖孔凸模時 因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸 應先確定凸模刃口尺寸 間隙取在凹模上 考慮到?jīng)_裁中模具的磨損 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(nèi)的較大尺寸 再增大凹模刃口尺 寸 以保證最小合理間隙 對沖孔 7mm 采用凸 凹模配作 其凸 模刃口尺寸部分計算如下 查參考文獻 2 表 2 10 得間隙值 Zmin 0 02 Zmax 0 05 工件精度為 IT12 磨損系數(shù) 0 75 查 2 表 2 4 得凸 凹模制造公差 p 0 02mm d 0 02mm 凸模磨損后尺寸變小 則 Dp 7 04 0 02mm Dd Dp Zmin 7 04 0 02 7 06mm 3 8 凹模結(jié)構(gòu)設計 1 確定凹?？卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式 凹?？卓谛问接兄比斜谛问胶托比斜谛问?直刃壁凹模特點是刃口強度高 修模后刃口尺寸不變 制造較方便簡單 但是在廢料或沖件向下推出的模具結(jié) 構(gòu)中 廢料或沖件會積存在孔口內(nèi) 凹模脹力大 增加沖裁力和刃壁的磨損 磨損后每次修模量較大 斜刃壁凹模孔內(nèi)不易積存廢料 磨損后修模量較小 刃口強度較低 修模后孔口尺寸會變大 由于設計時采用倒裝復合模結(jié)構(gòu) 凹模固定在上模座 不會出現(xiàn)沖件積存 在孔口的情況 所以凹?？卓诓捎弥比斜谛问?如圖 3 5 所示 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 16 頁 2 凹模厚度的確定 可按下式計算 凹模厚度 H 凹 Kb 15mm 式中 K 修正系數(shù) 考慮坯料厚度影響的系數(shù) 其值可查 2 表 2 9 b 沖裁件最大外形尺寸 mm 查 2 表 2 9 得 K 0 15 算的 H 凹 0 15 105 15 75mm 取 H 凹 16mm 3 凹模壁厚 凹模壁厚即刃口到邊緣的距離 凹模壁厚 C 1 5 2 0 H 30 40mm C 1 5 2 0 16 24 32mm 取 C 32mm 4 凹模周邊尺寸的確定 L 凹 2C b B 寬 2C b1 式中 L 凹 凹模的長度 mm B 寬 凹模的寬度 mm b 沖裁件最大外形尺寸 mm b1 沖裁件最大外寬度尺寸 mm 則 L 凹 2C b 2 32 105 169mm 取 L 凹 170mm B 寬 2C b1 2 32 75 139mm 取 B 寬 140mm 圖 3 5 凹模尺寸 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 17 頁 再根據(jù)以后模架的標準選擇 確定凹模長度尺寸為 200mm 凹模寬度尺寸 為 160mm 3 9 凸模結(jié)構(gòu)設計 3 9 1 凸模的結(jié)構(gòu)設計 長度計算及固定方法 凸模的結(jié)構(gòu)總的來說包括兩大部分 即凸模的工作部分與安裝部分 用凸 模固定板將凸模連接固定在模板的正確位置上 其平面尺寸除保證能安裝凸模 外 還應該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘 凸模和固定板之間采用過渡配合 凸模裝入固定板后 端面進行磨平 凸模長度 L 應根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定 L 凸 H1 H2 H3 h 式中 H1 凸模固定板厚度 mm H2 凹模厚度 mm H3 凹模固定板厚度 mm h 附加長度 1mm 2mm 凸模固定板厚度 H1 0 6 0 8 H 凹 0 6 0 8 16 9 6mm 12 8mm 取 H1 12mm 卸料板厚度 H2 0 8 1 H 凹 16 mm 凹模固定板厚度 H3 1 0 1 5 H 凹 16 mm L 凸 H1 H2 H3 h 12 16 16 1 2 45mm 46mm 取標準 45mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 18 頁 圖 3 6 凸 模示意 圖 按標準 h mm D mm D1 13mm d mm 圖 3 7 沖孔凸模 3 9 2 凸模強度校核 一般情況下 凸模的強度是足夠的 沒有必要作強度校核 但對于特別細長 的凸模則必須進行凸模承載能力和抗縱向彎曲能力的校核 1 承載能力校核 沖裁時 凸模承受的壓應力 c 必須小于凸模材料允許的壓應力 c 即 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 19 頁 c c c F Amin c 對于圓形凸模 根據(jù) 2 式 2 22 得 Amin c F c 式中 F 沖孔力 N Amin 凸模最小截面積 mm 2 c 凸模材料的許用壓應力 MPa 由前面計算 F 3 8 10 N 3 Amin 38 465 mm 2 故 c F Amin 98 79 MPa 凸模材料選用 Cr12MoV 查得許用壓應力 c 1 0 1 6 10 3Mpa 取 c 1 2 103Mpa 因 c c 所以強度條件符合 2 抗縱向彎曲能力的校核 為了凸模在沖裁時不致縱向彎曲失穩(wěn) 凸模的自由長度必須受到限制 根 據(jù)參考文獻 2 式 2 27 L 95 d 2F 式中 L 凸模最大自由長度 mm d 凸模的最小直徑 mm F 沖裁力 N L 95 7 75 5mm2380 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 20 頁 凸模長度為 45mm 故凸模的彎曲強度也滿足 3 10 凸凹模設計 當復合沖裁模中 凸 凹模的內(nèi)外緣均為刃口 由于設計時選擇將凸凹模 固定在下模座上 凸凹模孔內(nèi)會積存廢料 積存廢料的凸凹模 壁厚最小值可 查 2 表 2 10 得 最小壁厚 a 1 4mm 分析該工件圖 最小壁厚為 3mm 完全 符合最小壁厚要求 如圖所示 圖 3 8 凸凹模 3 11 其它零件的設計 1 墊板的采用與厚度 是否采用墊板 視模座所承受的應力是否超過模座材料的許用應力 而定 當壓應力 則應采用墊板 反之可以不加墊板 F A 式中 F 凸模所承受的壓力 N A 凸模與上下模板的接觸面積 mm 2 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 21 頁 模板的允許抗壓強度 Mpa 則 F A 3 8 10 13 4 28 64Mp 32 查參考文獻 7 表 7 11 90 140 Mpa 所以不需要使用墊板 2 彈性卸料板 彈性卸料裝置一般由卸料板 橡膠 卸料螺釘組成 卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致 卸料板的厚度與制件尺寸和卸料力有 關 一般為 H 卸 0 8 1 H 凹 16mm 3 橡膠的選用與計算 1 橡膠的自由高度 根據(jù)工件材料厚度為 0 35mm 沖裁時凸模進入凹模深度為 1mm 與凸模的 總修磨量為 4 6mm 模具開啟時推件塊高出凸模 1mm 因此 總的工作行程 為 Hz t 1 4 5 35mm 根據(jù) 15 式 7 42 橡膠的自由高度 Ho Hz 0 25 0 3 式中 Hz 橡膠的工作行程 mm Ho 橡膠的自由高度 mm 則 Ho Hz 0 25 0 3 5 35 0 25 0 3 18 4 22 12mm 取標準 Ho 20 mm 2 橡膠墊的橫截面積 A 為使橡膠滿足壓力的要求 則 F 預 AP F 卸 則 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 22 頁 A F 卸 P 式中 F 卸 卸料力 P 橡膠單位壓力 與橡膠墊的壓縮量 形狀及尺寸大小 有關 查參考文獻 15 表 7 9 P 2 1 A F 卸 P 2600 2 1 1238mm 2 初選圓柱橡膠 4 塊 則單個橡膠的截面積 A0 A 4 332 mm 則選2 D 25 mm 的圓柱橡膠 膠墊的自由高度 0 5 Ho D 1 5 取 D 25mm 則 Ho D 0 8 滿足要求 3 橡膠墊的安裝高度 由 16 普通橡皮預壓量 H 預 10 15 Ho 0 1 0 15 20 2 0 3 0mm 取 H 預 2mm 則 H 裝 Ho H 預 18mm 4 推料件 頂料件或打料桿 采用剛性推件裝置 一般裝于上模 其推件是靠壓力機中滑塊內(nèi)的橫梁作用 推件力大且可靠 通常由推桿 推板 推銷和推件塊組成 推桿的長度應高出壓力機滑塊模柄孔 5 10mm 取 10 mm 推件塊須高出 凹模刃口平面 0 5 1mm 取 1 mm 為了使推件力均衡分布 長短一致 推板 一般裝在上?？變?nèi) 其厚度與工件尺寸和推件力有關 5 固定零件設計 1 模柄 中 小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上 模柄的結(jié)構(gòu)形式很 多 主要有 旋入式模柄 壓入式模柄 凸緣模柄和浮動模柄 據(jù)實際情況 采用凸緣模柄 用 3 個或 4 個螺釘固定在上模板的窩孔內(nèi) 多用 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 23 頁 于較大型模具 查文獻 13 表 1 7 模柄孔徑 直徑 深度 mm 40 60 則 d 40mm d1 122mm L 91mm L1 23mm L2 4mm d2 11mm d3 81mm d4 9mm d5 15mm h 9mm 2 螺釘與銷釘 螺釘是用于緊固模具的傳統(tǒng)零件 主要承受拉應力 一般按經(jīng)驗選用 對 于中 小型模具螺釘?shù)某叽缈筛鶕?jù)凹模厚度選用 螺釘?shù)臄?shù)量視被緊固零件的 外型尺寸及其受力大小而定 一般采用 6 個 也可采用 4 個 螺釘?shù)牟贾脩獙?稱 使緊固的零件受力均衡 沖模上的螺釘常用圓柱內(nèi)六角螺釘 這種螺釘緊 固牢靠 且螺釘埋在凹模內(nèi) 使模具結(jié)構(gòu)緊湊 外形美觀 螺釘擰入最小深度 采用鋼時與螺紋直徑相等 采用鑄鐵時為螺紋直徑的 1 5 倍 銷釘起定位作用 防止零件之間發(fā)生錯移 銷釘本身承受切應力 銷釘一 般用兩個 多用圓柱銷 與零件上的銷孔采用過渡配合 其直徑與螺釘?shù)闹睆?相同 若零件受到的錯移力較大時 可選用較大的銷釘 銷釘?shù)淖钚∨浜祥L度 是銷釘直徑的 2 倍 上模座和下模座所用的螺釘 查 14 表 9 7 得 上模 型號 M12 70mm 數(shù)量 4 個 下模 型號 M8 45mm 數(shù)量 4 個 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 24 頁 圓柱銷 14 表 9 27 得 上模座 D 型銷 10 70mm 數(shù)量 2 個 下模座 D 型銷 6 50mm 數(shù)量 2 個 4 擋料銷 定位零件采用擋料銷 擋料銷的形式較多 它與條料的進料邊一端或與條 料上搭邊相接觸 限定條料在送進方向的移動距離 主要起定位的作用 擋料 銷有固定擋料銷和活動擋料銷 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu) 由于卸料板采用的是彈壓卸 料板 所以擋料銷采用活動擋料銷 活動擋料銷能根據(jù)外界條件自由伸縮 比 較方便 不用在凹模上鉆相應的讓位孔 3 12 模架及其零件設計 對于生產(chǎn)批量大 要求模具壽命長 便于安裝 精度高的沖壓模具 都應采 用導向裝置 常采用的導向裝置有 導板式 導柱導套式和滾珠導套式 本設 計采用導柱導套式 導柱導套的布置方式常見的有后側(cè)布置 中間兩側(cè)布置 對角布置和四角布置等幾種 采用后側(cè)布置時 送料操作方便 容易實現(xiàn)機械 化 自動化生產(chǎn) 根據(jù)沖壓工序性質(zhì)工件精度及模具壽命等要求 導柱與導套的配合精度可 分為 H6 h5 或 H7 h6 兩種 對于沖裁模 導柱與導套間隙應小于凸 凹模間隙 凸 凹模間隙小于 0 03mm 時 導柱與導套的配合取 H6 h5 大于 0 03mm 時 取 H7 h6 對于硬質(zhì)合金?；驈碗s的連續(xù)模 應取 H6 h5 一般模具取 H7 h6 導柱 導套既要耐磨 又要具有足夠的韌度 一般選用 20 號鋼經(jīng)滲碳淬 火處理 硬度為 HRC58 62 滲碳層深度 0 8 1 2mm 根據(jù)參考文獻 11 表 22 4 30 上模座 L mm B mm H mm 200 160 40 下模座 L mm B mm H mm 200 160 45 導柱 d mm L mm 28 170 導套 d mm L mm D mm 28 100 38 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 25 頁 第四章 設計小結(jié) 在本次學習與設計中 我對模具的設計與制造有了一定的了解 對模具的 工作原理也有掌握 尤其是對沖壓模的典型結(jié)構(gòu) 凸凹模的固定方式 復合模 的結(jié)構(gòu)設計中應注意的問題有了進一步的了解與認識 同時 在設計過程中還 查閱了模具制造加工技術相關的資料 本次設計我主要設計的是簡單的落料沖孔復合沖裁模 在設計過程中我學 到了很多關于倒裝復合模的知識 通過對導料 定距 卸料 擋料等機構(gòu)的設 計 使我學到了很多實用的東西 沖壓模具有精度高 生產(chǎn)效率高的特點 并且它能夠制造范圍很廣的零件 因而在工業(yè)制造中句有非常重要的地位 沖壓模具是模具中的主導產(chǎn)品 沖壓 模具的設計有十分重要的意義 模具具有很多相似的地方 如導向 定位 出 料等 因此沖壓模具的設計也為其他的設計打下了基礎 在這次的設計中 需要查找很多的相關資料 設計重要的目的就是要學會查 手冊 而在這次的設計中讓我跟進一步的熟悉了這項技能 在此過程中也有很 多不明白的問題 在老師和同學的指導和幫助下 問題才得以一一解決 模具設計綜合了大學所學的各種課程的各方面的知識 如材料力學 工程 材料 模具制造工藝等 使我們將所學的知識運用到本次設計中 也在設計學 到更多的知識 重溫一遍所學的東西 在這次設計中 我的計算機繪圖的水平 也大有提高 在這次的設計中 我學到了很多東西 這使得我知道不管在以后的學習或 是工作中 要在實踐中不斷的總結(jié)分析 遇到問題想辦法解決 只有這樣才能 讓自己的能力得到一定的提高 積累一定的經(jīng)驗 我相信這次的設計將對我即 將走上工作崗位會有很大的幫助 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 26 頁 參考文獻 1 萬戰(zhàn)勝 沖壓工藝及模具設計 中國鐵道出版社 1995 1 2 黨根茂 駱志斌 李集仁 模具設計與制造 西安 西安電子科技大學出版社 1995 2 3 模具實用技術叢書編委會 沖模設計應用實例 北京 機械工業(yè)出版社 1996 6 4 王同海 孫勝 實用沖壓技術手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1996 6 5 顧圣巖 沖壓設計資料 中國鐵道出版社 2000 7 6 劉湖云 沖壓工藝及模具設計 航空工業(yè)出版社 2004 9 7 肖白白 沖壓模具設計 機械工業(yè)出版社 2000 10 8 王孝培 沖壓手冊 第二版 機械工業(yè)出版社 2000 10 9 成虹 沖壓工藝與模具設計 成都 電子科技大學出版社 2000 11 10 翁其金 冷沖壓技術 北京 機械工業(yè)出版社 2000 11 11 夏巨諶 李志剛 中國模具設計大典 電子版 12 賈俐俐 沖壓工藝與模具設計 北京 人民郵電出版社 2008 9 13 李奇 朱江峰 模具設計與制造 北京 人民郵電出版社 2006 1 14 洪家娣 李明 黃興元 機械設計指導 江西 江西高校出版社 2006 7 15 沖壓工藝及模具設計 電子版 16 沖裁模橡膠卸料裝置設計方法 電子版