墊片沖壓模具設(shè)計(jì)【T形件】【沖壓模具設(shè)計(jì)稿】
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XXXX學(xué)院沖壓工藝卡片產(chǎn)品型號零件名稱:墊片4共1頁產(chǎn)品名稱零件型號:第1頁材料規(guī)格及型號材料的技術(shù)參數(shù)毛坯尺寸每毛坯可制件數(shù)毛坯質(zhì)量輔助材料10#鋼 1.810001250125047.11.0mm39件工序號工序名稱工序內(nèi)容加工簡圖設(shè)備工藝裝備工時(shí)1下料剪板剪床2落料沖孔落料沖孔復(fù)合J23-40落料沖孔復(fù)合模3檢驗(yàn)按零件圖樣檢驗(yàn)編制(日期)校對(日期)審核(日期)會(huì)簽(日期)批準(zhǔn)(日期)更改標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期 XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者: 學(xué) 號: 學(xué)院(系、部):模具設(shè)計(jì)與制造 專 業(yè): 模具設(shè)計(jì) 題 目: 墊片4沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者: 評閱者: 2016 年 3 月 目 錄摘 要3第一章、緒 論4第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定62.1.沖壓件的工藝分析62.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式72.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定82.3.1.搭邊值的確定82.3.2條料寬度的確定92.3.3.送料步距的確定92.3.4.排樣102.3.5.材料利用率的計(jì)算:11第三章、沖裁力的計(jì)算133.1.計(jì)算沖裁力的公式133.2.總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力和總沖壓力133.2.1.總沖裁力133.2.2.卸料力Fx的計(jì)算143.2.3.推料力Ft的計(jì)算153.2.4.總的沖壓力的計(jì)算15第四章、模具壓力中心與計(jì)算16第五章、沖裁模間隙的確定18第六章、刃口尺寸的計(jì)算216.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則216.2.刃口尺寸的計(jì)算216.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸226.4.沖裁刃口高度24第七章、主要零部件的設(shè)計(jì)257.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)257.1.1.凹模的設(shè)計(jì)257.1.2.凸凹模的設(shè)計(jì)277.1.3.外形凸模的設(shè)計(jì)277.1.4.內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì)287.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì)287.2.1.上下模座287.2.2.模柄297.2.3.模具的閉合高度29第八章、壓力機(jī)的選擇30結(jié) 論31參考文獻(xiàn)32摘 要本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高了我的獨(dú)立工作能力。本設(shè)計(jì)通過對墊片4的復(fù)合模設(shè)計(jì)的工藝性分析,確定了正確的工藝方案。從而對模具設(shè)計(jì)方案,以及沖壓設(shè)備作出了分析與選擇。通過分析決定采用復(fù)合模形式,然后參考其他模具結(jié)構(gòu)以及查手冊和計(jì)算設(shè)計(jì)。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后,對模具的裝配方案,對主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過程中除了設(shè)計(jì)說明書外,還包括模具的裝配圖,非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖等。關(guān)鍵詞:冷沖壓 ;復(fù)合模 ;設(shè)計(jì)第一章、緒 論模具主要類型有:沖模,鍛摸,塑料模,壓鑄模,粉末冶金模,玻璃模,橡膠模,陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模,因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。模具所涉及的工藝繁多,包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造,塑料,橡膠加工,金屬材料,鑄造(凝固理論),塑性加工,玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè),是一個(gè)多學(xué)科的綜合,其復(fù)雜程度顯而易見。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛,在國民經(jīng)濟(jì)各部門中,幾乎都有沖壓加工生產(chǎn),它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān),而且與人們的生活緊密相連。沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料,而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí),板料在模具的作用下,于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí),板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形,從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。因此,沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?,F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中,沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個(gè)主要特征分類: 1根據(jù)工藝性質(zhì)分類(1)沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、剖切模等。(2)彎曲模 使平板坯料沿著直線(彎曲模)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。(3)拉抻模 是把平板坯料制成開口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。(4)成形模 是將坯料或工序件按凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。2根據(jù)工序組合程度分類(1)單工序模 一般只有一對凸、凹模,在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。(2)復(fù)合模 只有一個(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。(3)連續(xù)模 在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道以上工序的模具。連續(xù)模又稱級進(jìn)模。當(dāng)今,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展,這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化(2)模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化(3)沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化(4)新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)(5)不斷改進(jìn)板料的性能,以提高其成型能力和使用效果。第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定2.1.沖壓件的工藝分析圖21 零件圖 如圖21所示零件圖。 生產(chǎn)批量:大批量;材料:10#鋼;厚度:1.810號鋼塑性、韌性很好,易冷熱加工成形,正火或冷加工后切削加工性能好,焊接性優(yōu)良,無回火脆性,淬透性和淬硬性均差。制造要求受力不大、韌性高的零件,如汽車車身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等,可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形,也可用作心部強(qiáng)度不高的滲碳件、碳氮共滲件等?;瘜W(xué)成份碳 C :0.070.14硅 Si:0.170.37錳 Mn:0.350.65硫 S :0.035磷 P :0.035鉻 Cr:0.15鎳 Ni:0.25銅 Cu:0.25力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 b (MPa):335屈服強(qiáng)度s (MPa):205伸長率 5 (%):31斷面收縮率 (%):55,硬度 :未熱處理,137HBs,試樣尺寸:試樣尺寸縱向25mm從產(chǎn)品形狀看,產(chǎn)品四周為尖角,為方便加工模具,不會(huì)因?yàn)闊崽幚響?yīng)力集中而導(dǎo)致凹模開裂,產(chǎn)品四周應(yīng)需要增加R角,結(jié)合產(chǎn)品材料厚度1.8,本次設(shè)計(jì)四周增加R1。2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)制件的工藝分析,其基本工序有落料、沖孔、彎曲三道基本工序,按其先后順序組合,可得如下幾種方案;(1) 落料沖孔;單工序模沖壓(2) 沖孔落料;單工序模沖壓。(3) 沖孔落料;連續(xù)模沖壓。(4) 落料沖孔;復(fù)合模沖壓。方案(1)(2)屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大,尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低,操作也不安全,勞動(dòng)強(qiáng)度大,故不宜采用。方案(3)屬于連續(xù)模,是指壓力機(jī)在一次行程中,依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小,厚度小,連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,維修不方便,因此,不宜采用該方案。方案(4)屬于復(fù)合沖裁模,復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁,其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜,生產(chǎn)效率也很高,又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,所以此方案最為合適。由于本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品年產(chǎn)量為大批量生產(chǎn),所以采用方案(4)復(fù)合沖裁。2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定2.3.1.搭邊值的確定排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料,稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差,保持條料有一定的剛度,以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大,浪費(fèi)材料。搭邊過小,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖件毛刺,有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口,降低模具壽命?;蛴绊懰土瞎ぷ?。搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定,表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。表22 搭邊a和a1數(shù)值材料厚度圓件或類似圓件的工件矩形工件邊長L50mm矩形工件邊長L50mm工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a0.250.250.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.00.80.81.01.21.51.82.22.53.00.6t1.21.01.01.31.51.82.22.53.03.50.7t1.21.81.51.21.52.02.22.52.53.50.7t1.52.01.81.51.82.22.52.83.24.00.8t1.52.52.21.81.51.82.22.52.83.24.00.8t1.82.62.52.01.82.02.52.83.23.54.50.9t搭邊值是廢料,所以應(yīng)盡量取小,但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模,增加刃口磨損表22給出了鋼(WC0.05%0.25%)的搭邊值。該制件是矩形工件,根據(jù)尺寸從表22中查出:兩制件之間的搭邊值a1=1.5(mm),側(cè)搭邊值a=1.8(mm)。2.3.2條料寬度的確定計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮;有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具,能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。條料寬度公式:B0-=(Dmax+2a) 公式(21)其中條料寬度偏差上偏差為0,下偏差為,見表23條料寬度偏差。D條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。a側(cè)搭邊值。查表23條料寬度偏差為0.2根據(jù)公式2 3 B0-=(Dmax+2a)=(34+9.5+21.8)0-0.30 =47.10-0.30表23 條料寬度公差(mm)條料寬度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.202.3.3.送料步距的確定定位板間距離公式:A=B+Z 公式(24)Z導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙(mm);查表24得Z=1.5mm 根據(jù)公式24 A= B+Z =36+1.5 =37.5(mm)表24 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin(mm)材料厚度t/mm有 側(cè) 壓 裝 置條 料 寬 度B/mm100以下100以上0.50.51122334451.51.51.55551.81.81.88882.3.4.排樣根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度,排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種,根據(jù)制件在條料上的布置形式,排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。采用少、無廢料排樣法,材料利用率高,不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件,而且可以簡化模具結(jié)構(gòu),降低沖裁力,但是,因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響,所以模具沖裁件的公差等級較低。同時(shí),因模具單面受力(單邊切斷時(shí)),不但會(huì)加劇模具的磨損,降低模具的壽命,而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。由于設(shè)計(jì)的零件是類似T形件,可以采用錯(cuò)位排樣方法,提高材料利用率,具體方法見如下排樣圖。 圖22 排樣圖2.3.5.材料利用率的計(jì)算:沖裁零件的面積為,可以借用CAD計(jì)算:F=1157.54(mm2)毛坯規(guī)格為:10001250(mm)。送料步距為:h=32一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為:n11=(nF/Bh)100%n為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)。n11=(nF/Bh)100%=(11157.54/47.132)100%=76.80%橫裁時(shí)的條料數(shù)為:n1 =1000/B=1000/47.1=21.23 可沖21條,每條件數(shù)為:n2 =(1250-a)/h=(1250-1.5)/32 =39.0156 可沖39件,板料可沖總件數(shù)為:n=n1n2=2139=819(件)板料利用率為:n12=(nF/12501000)=(8191157.54/12501000) 100%=75.84%縱裁時(shí)的條料數(shù)為:n1=1250/B=1250/47.1=26.539 可沖26條,每條件數(shù)為:n2=(1000-a)/h=(1000-1.5)/32=31.20 可沖31件,板料可沖總件數(shù)為:n= n1n2=3126=806(件)板料的利用率為: n12=(nF/12501000)=(8061157.54/12501000) 100%=74.638% 通過比較,橫裁比縱裁的材料利用率大,所以選擇橫裁法。第三章、沖裁力的計(jì)算3.1.計(jì)算沖裁力的公式 計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī),設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)>叩膹?qiáng)度,壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力,以適宜沖裁的要求,普通平刃沖裁模,其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算:Fp=KptL 公式(31) 式中 材料抗剪強(qiáng)度,見附表(MPa);L沖裁周邊總長(mm);t材料厚度(mm);系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損,凸模與凹模間隙之波動(dòng)(數(shù)值的變化或分布不均),潤滑情況,材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp,一般取13。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度時(shí),可以用抗拉強(qiáng)度b代替,而取Kp=1的近似計(jì)算法計(jì)算。根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出10#鋼的抗剪強(qiáng)度為260340(MPa),取=340(MPa)3.2.總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力和總沖壓力由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式??偟臎_裁力包括:F總沖壓力。 Fp總沖裁力。FQ卸料力FQ1推料力。3.2.1.總沖裁力Fp=F1+F2 公式(32)F1落料時(shí)的沖裁力。 F2沖孔時(shí)的沖裁力.落料時(shí)的周邊長度為:L1=141.93(mm)根據(jù)公式51 F1=KptL =1.31.8141.93340 =112.92(KN)沖圓孔時(shí)的周邊長度為:L2=d=3.148.5=26.69(mm) F2= KptL =1.31.826.69340 =21.234(KN)總沖裁力:Fp=F1+F2=112.92+21.234=134.154(KN)表31 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKxKtKd鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅,黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09對于表中的數(shù)據(jù),厚的材料取小值,薄材料取大值。3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算 Fx=Kx Fp 公式(33) Kx卸料力系數(shù)。查表31得K0.040.05,取K0.05 根據(jù)公式33Fx=K Fp 0.05112.92 5.646(KN)3.2.3.推料力Ft的計(jì)算Ft=KtFp 公式(34) Kt推料力系數(shù)。 查表31得Kt0.055, 取Kt=0.055 根據(jù)公式34 Ft=KtFp =0.05521.234 1.17(KN)3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力:F=Fp+Fx+FtF=Fp+Fx+Ft=112.92+21.234+5.646+1.17=140.97(KN)根據(jù)總的沖壓力,初選壓力機(jī)為:開式雙柱可傾壓力機(jī)J2340。32- -第四章、模具壓力中心與計(jì)算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置,為了確保壓力機(jī)和模具正常工作,應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則,會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損,模具導(dǎo)向零件加速磨損,降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心,可安以下原則來確定:1、對稱零件的單個(gè)沖裁件,沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。2、工件形狀 相同且分布對稱時(shí),沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3、各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0,0(x=0,y=0),即為所求模具的壓力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln 首先:P1沖圓孔力1 P1=KL,得P1=KptL =1.31.826.69340=21.234(KN)P2落料力 P2=KL,得P2=KptL =1.31.8141.93340=112.92(KN)Y1P1到X軸的力臂 Y1=0X1P1到Y(jié)軸的力臂 X1=-12.25Y2P2到X軸的力臂 Y2=0X2P2到Y(jié)軸的力臂 X2=5根據(jù)合力距定理:YG=(Y1F1+Y2F2)/(F1+F2)XG=(X1F1+X2F2)/(F1+F2)YGF沖壓力到X軸的力臂;YG=0XGF沖壓力到Y(jié)軸的力臂;XG=2.269所以本次設(shè)計(jì)的模具壓力中心為(2.269,0)第五章、沖裁模間隙的確定設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸,以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上;設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸,以凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上。間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過程中,凸模與被沖的孔之間,凹模與落料件之間的均有磨檫,而且間隙越小,磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制,凸模不可能絕對垂直于凹模平面,而且間隙也不會(huì)絕對均勻分布,合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小,并緩減間隙不均勻的不利影響,從而提高模具的使用壽命。沖裁間隙對沖裁力的影響:雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低,但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%20%范圍時(shí),沖裁力的降低并不明顯(僅降低5%10%左右)。因此,在正常情況下,間隙對沖裁力的影響不大。沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響:間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后,從凸模上斜、從凸??卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。沖裁間隙對尺寸精度的影響:間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律,對于沖孔和落料是不同的,并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。通過以上分析可以看出,沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此,并不存在一個(gè)絕對合理的間隙數(shù)值,能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳,尺寸精度最佳,沖裁模具壽命最長,沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中,間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明,能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來,當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí),應(yīng)選取較小的間隙值,而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí),則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹?;境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凸?;境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度,凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用x表示,其中為沖件的公差值,x為磨損系數(shù),其值在0.5-1.0之間,與沖件制造精度有關(guān),可按下列關(guān)系選取:零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。不管落料還是沖孔,沖裁間隙一律采用最小合理間隙值(Zmin)。選擇模具制造公差時(shí),一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口,其制造偏差值可按IT6- IT7級選取;對于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選?。粚τ谌锌诔叽缒p后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以();若零件沒有標(biāo)注公差,則可按IT14級取值。零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差,即:落料件上偏差為零,只標(biāo)注下偏差;沖孔件下偏差為零,只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的,則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙,以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求,所需沖裁力小、模具壽命高,但分別從質(zhì)量,沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值,只是彼此接近??紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙,只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi),就可以沖出良好的制件,這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin,最大值稱為最大合理間隙Zmax??紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大,故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。根據(jù)實(shí)用間隙表 51 查得材料10#鋼的最小雙面間隙Zmin=0.22mm,最大雙面間隙Zmax=0.32mm,表51 沖裁模初始雙面間隙 材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1260.1620.2200.2460.2600.3600.4000.4600.5400.6400.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2300.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0920.0920.1040.1260.126注:取08號鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí),間隙的25%。 由于沖裁模,考慮到?jīng)_壓一段時(shí)間后,刃口磨損,導(dǎo)致間隙加大,所以建議選擇比最小間隙更小點(diǎn)的值,本設(shè)計(jì)中取0.28。第六章、刃口尺寸的計(jì)算6.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度,模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差,是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則: 1、落料件尺寸由凹模尺寸決定,沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí),以凹模為基準(zhǔn),間隙去在凹模上:設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),以凸模尺寸為基準(zhǔn),間隙去在凹模上。 2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損,設(shè)計(jì)落料凹模時(shí),凹?;境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凹?;境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下,仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 3、確定沖模刃口制造公差時(shí),應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高(即制造公差過?。?,會(huì)使模具制造困能,增加成本,延長生產(chǎn)周期;如果對刃口要求過低(即制造公差過大)則生產(chǎn)出來的制件有可能不合格,會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差,則對于非圓形工件按國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理,沖模則可按IT11級制造;對于圓形工件可按IT17IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差,落料件上偏差為零,下偏差為負(fù);沖孔件上偏差為正,下偏差為零。6.2.刃口尺寸的計(jì)算沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)注的方法,即分別加工和配作加工兩種方法。前者主要適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件,后者主要適用于沖制薄材料的沖裁,或沖制復(fù)雜形狀工件的沖裁,或單件生產(chǎn)的沖模。對于該工件形狀比較簡單,又是大批量生產(chǎn),故采用分別加工法加工。設(shè)計(jì)時(shí),需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸、凹模分別加工法的優(yōu)點(diǎn)是:凸、凹模具有互換性,制造周期短,便于成批制造。其缺點(diǎn)是為了保證初期間隙在合理范圍之內(nèi),需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足p+dZmax-Zmin,所以對模具制造的要求較高。 6.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 凸模與凹模采用分別加工的方法計(jì)算落料凸凹模的刃口尺寸。1、落料模設(shè)工件的尺寸為,根據(jù)設(shè)計(jì)原理,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸,將凹模尺寸減小最小合理間隙值即得到凸模尺寸。其計(jì)算公式如下: 公式(61) 公式(62)式中 Dd 、Dp 落料凹模、凸模尺寸(mm);Dmax 落料件的最大極限尺寸(mm); 磨損系數(shù); 工件的公差(mm); 、 凹模、凸模的制造公差(mm);Zmin 最小合理間隙(mm)。2、沖孔模設(shè)沖孔尺寸為,根據(jù)計(jì)算原則,沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸,使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸,將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。其計(jì)算公式如下: 公式 (63) 公式 (64)式中 、 沖孔凸模、凹模的尺寸(mm); 沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)。3、孔心距孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸。若工件上沖出孔心距尺寸為L或L ,其凹模型孔的孔心距可按下式確定: 或 公式(65)式中 凹??仔木喑叽纾╩m): 工件孔心距尺寸(mm)。為了保證初始間隙不超過,即,和選取必須通過校核滿足以下條件: 公式(66) 、值的確定,有以下方法:查表選取,表為規(guī)則形狀沖裁時(shí),凸、凹模的制造偏差;按,選??;根據(jù)工件精度按模具制造精度選取,如按IT6IT7級來選取。為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸(落料時(shí)偏向最小尺寸,沖孔時(shí)偏向最大尺寸),x值在0.51之間,根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選取。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT11IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5(一) 落料刃口尺寸計(jì)算工件的尺寸均無公差要求,安國家標(biāo)準(zhǔn)IT14級公差要求處理。根據(jù)墊片4的落料零件圖,計(jì)算凸、凹模的刃口尺寸??紤]到零件形狀比較簡單,采用分別加工法加工凸、凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況, 落料時(shí)應(yīng)以凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配作凸模,沖孔時(shí)應(yīng)以凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配制凹模。模具的基本尺寸計(jì)算如下:該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。外形3643.5 由落料獲得,直徑8.5圓孔由沖孔同時(shí)獲得。查表51 的 , ,則 (mm)按工件等級為IT14級確定工件的公差。設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造,則落料模尺寸:(根據(jù)公式61 和62 計(jì)算)360.12 (mm) (mm)340.12 (mm) (mm)9.50.06 (mm) (mm)沖孔模尺寸:(根據(jù)公式63 和64 計(jì)算) 8.50.06 (mm) (mm)6.4.沖裁刃口高度表61 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214 查表61,刃口高度為h6(mm),通過查表,顯示810,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),這樣設(shè)計(jì),容易卡沖下的廢料,導(dǎo)致模具開裂,因此,本設(shè)計(jì)中取h=3(mm)第七章、主要零部件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要零部件時(shí),首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn),本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度,使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。7.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1.1.凹模的設(shè)計(jì)凹模采用整體凹模,各種沖裁的凹??拙捎镁€切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),將壓力中心與模柄中心重合。 模具厚度的確定公式為: H=Kb式中:K系數(shù)值,考慮板料厚度的影響;b 沖裁件的最大外形尺寸;按上式計(jì)算后,選取的H值不應(yīng)小于(1520)mm;表71 系數(shù)值Ks/mm材料厚度t/mm1336501001002002000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.600.300.450.220.300.150.22查表71得:K=0.40 H=0.4043.5=17.4mm由于凹模需要加工掛臺,因此取H=30mm模具壁厚的確定公式為:C=(1.52)H=1.530230=4560mm凹模壁厚取C=50-55mm凹模寬度的確定公式為:B=b+2C=36+2(50-55)=136-146mm查表72取標(biāo)準(zhǔn)取B=140mm凹模長度的確定公式為:L=43.5+2(50+55)=143.5-153.5mm凹模的長度要考慮導(dǎo)料銷發(fā)揮的作用,保證送料粗定位精度。查表72取標(biāo)準(zhǔn)L=150mm,B=140mm。 (送料方向)由于凹模方面需要加工臺階,所以凹模在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮增加其厚度,因此凹模輪廓尺寸為150mm140mm30mm。凹模材料選用Cr12MoV,熱處理5860HRC。 表72 矩形和圓形凹模的外形尺寸 矩形凹模的寬度和長度BL矩形和圓形凹模厚度H6350 636310、12、14、16、18、208063、8080、10063、10080、100100、1258012、14、16、18、120、22125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25140120、140140、160100、160125、160140、200100、20012516、18、20、22、25、28160160、200140、200160、250125、25014016、20、22、25、28、32200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35250 250、280200、280250、31520020、25、28、32、35、4031525020、28、32、35、40、457.1.2.凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模的內(nèi)、外緣均為刃口,內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸,為保證凸凹模的強(qiáng)度,凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。外形與固定板過盈配合,與卸料板間隙配合。7.1.3.外形凸模的設(shè)計(jì)因?yàn)樵撝萍螤畈皇菑?fù)雜,所以將落料模設(shè)計(jì)成直通式凸模,直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣,直通式凸模采用線切割機(jī)床加工??梢灾苯佑?個(gè)M6的螺釘固定在墊板上,凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導(dǎo)料板的厚度的總和,外形凸模長度為:L=H1 +H3+(1520)mmH1凸模固定板厚度;得H1=0.6H凹=0.630=18mm(標(biāo)準(zhǔn)為15mm)H3卸料板厚度;查表75得H3=18mm(1520)附加長度,包括凸模的修磨量,凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。(附加長度取15)L=18+18+15=51mm 取整數(shù)50mm。導(dǎo)正銷的直線部分應(yīng)為(0.50.8)t ,導(dǎo)正銷伸入定位孔時(shí),板料應(yīng)處于自由狀態(tài)。在手工送料時(shí),板料以由擋料銷定位,導(dǎo)正銷將工件導(dǎo)正的過程的將板料向后拉回約0.2mm。必須在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正。所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為:L導(dǎo)=0.81.8=1.44mm7.1.4.內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì)因?yàn)閮?nèi)孔凸模是圓凸摸,仍然選用直通式凸模,與凸模固定板采用H7/r6配合。凸模材料應(yīng)選Cr12MoV,熱處理5660HRC,凸模與卸料板之間的間隙見表73查得凸模與卸料板的間隙選為0.025mm。表73 凸模與卸料板、導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙序號模具沖裁間隙Z卸料板與凸模間隙Z1輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙Z210.0150.0250.0050.007約為0.00320.0250.050.0070.015約為0.00630.050.100.0150.025約為0.0140.100.150.0250.035約為0.027.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì)7.2.1.上下模座 模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種,根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。本次設(shè)計(jì)中,根據(jù)模具凹模周界,模具總高度,選用20#后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架.本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向?;瑒?dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的,其加工方便,可采用車床加工,裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)(閉合狀態(tài)),導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用R7/h5的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過盈配合。導(dǎo)套的長度,需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合,導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼,熱處理硬度滲碳淬硬5660HRC。導(dǎo)柱的直徑、長度,按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱:d/mmL/mm分別為25180;導(dǎo)套:d/mmL/mmDmm分別為3860模座的的尺寸L/mmB/mm為250mm205mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.52倍上模座的厚度為35,上墊板厚度取8,固定板厚度取15,下模座的厚度為45mm。7.2.2.模柄模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有:(1)整體式模柄,模柄與上模座做成整體,用于小型模具。(2)帶臺階的壓入式模柄,它與模座安裝孔用H7/n6配合,可以保證較高的同軸度和垂直度,適用于各種中小型模具。(3)帶螺紋的旋入式模柄,與上模連接后,為防止松動(dòng),擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固,垂直度較差,主要用于小型模具。(4)有凸緣的模柄,用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起,使用與較大的模具。(5)浮動(dòng)式模柄,它由模柄,球面墊塊和連接板組成,這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對對沖模導(dǎo)向精度的影響,適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。本模具采用帶臺階的壓入式模柄。在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度,模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。7.2.3.模具的閉合高度該模具的閉合高度為H閉=H上模+H墊+L+H+H下模-h2=(35+20+8+15+30+50+8+45-2)mm=209(mm)式中: L凹模厚度,L=30 H凸凹模厚度,H=50h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度,h2=2.0可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J2340的最大裝模高度(220)可以使用。第八章、壓力機(jī)的選擇通過校核,該沖裁件所需的沖裁力為140.97KN,選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J2340能夠滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下:公稱壓力:400KN滑塊行程:80mm 最大閉合高度:300mm最大裝模高度;220mm作臺尺寸(前后左右):350mm450mm墊板尺寸(厚度孔徑):80mm120mm模柄孔尺寸:50mm70mm最大傾角高度:30結(jié) 論四年的學(xué)習(xí),我對模具設(shè)計(jì)與制造有了深刻的認(rèn)識。面臨畢業(yè)期間,此次單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)模具,讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu)、模具加工工藝、模具的用途。并且學(xué)到不少的書本上沒有的知識,就拿沖壓模來說,對于影響模具壽命的因素,主要是模具的加工精度和材料的剛度,還有模具的材料,模具生產(chǎn)批量,模具結(jié)構(gòu)等。影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的制造精度。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我從理論和實(shí)踐上又更進(jìn)一步的加深。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)。中國面臨世界的挑戰(zhàn),在模具行業(yè)這方面,我希望日后能在模具這一行有所貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1王海明主編.機(jī)械制造技術(shù)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2004. 72張鼎承主編.沖模設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.53閻其鳳主編.模具設(shè)計(jì)與制造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.114翁其金主編.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.55李正風(fēng)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.上海:上海交通大學(xué)出版社,2005.16許發(fā)樾主編.模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999,57劉力主編.機(jī)械制圖. 北京:高等教育出版社.第二版,2004.7
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