多工位級進沖壓工藝和模具設(shè)計

多工位級進沖壓工藝及模具設(shè)計摘要：本文主要闡述墊片級進沖壓的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。對墊片的基 本結(jié)構(gòu)工藝，精度要求進行分析。闡述多工位級進模總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 和排樣方案，敘述了關(guān)鍵部件的設(shè)計計算方法和校核，并利用 autocad軟件對零件排樣進行設(shè)計繪圖。關(guān)鍵詞：墊片級進沖壓模具設(shè)計0引言級進模是在連續(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，是一種先進的、有更多發(fā)展空間和使用價值的 工藝設(shè)備。本文結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)水平，采用多工位級進模生產(chǎn)墊片，以實現(xiàn) 自動化生產(chǎn)，提高沖壓生產(chǎn)效率。1設(shè)計任務(wù)和分析1.1設(shè)計任務(wù)1.2零件工藝性分析墊片零件圖如圖1所示，材料選用10號鋼，厚度為2mm。10號 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，小于文獻表2表1-9凹凸模的壁 厚中同料厚復(fù)合模沖裁時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)濟性考 慮，擬采用多工位級進模對零件進行加工。2零件工藝計算2.1排樣計算2.1.1排樣方式的選擇綜合考慮模具壽命和沖件質(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計算條料寬度根據(jù)零件形狀，查表文獻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3表2-12 剪板機下料公差得，=0.6mm，查文獻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3得條料寬度：b=(d+2a1+nb1)n-=(50 + 2X1.5 + 2X2)"=57mm2.1.3確定步距和定距定位方式由文獻4 得，級進模送料步距s = d+a= 50 + 1.2= 51.2mm本模具采用側(cè)刃定距。在條料送進過程中，切下的缺口向前送進被側(cè)刃擋塊擋住，送進的距離即等于步距。結(jié)合以上分析，本零件成形的排樣圖如圖2所示。2.1.4計算材料利用率沖裁件的實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。一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積a二n X252-n X72-3Xn X22-3(n X222X34/360-n X 182X34/360)=1628.7mm2所以，一個步距內(nèi)的材料利用率n 二X 100%=1628.7 / 51.2X57X 100%=55.8%查板材標準，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個工件，由文獻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)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達54.9%，滿足要求。2.2沖壓力計算2.2.1沖裁力的計算查文獻5表3-12常用材料的力學(xué)性能，得T 0=380 mpa，由文 獻1 得，沖裁力為：f=ktlT 0=1.3X2X500.2X380=494197.6n2.2.2卸料力、推件力的計算查文獻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壓力機公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選壓 力機為j2363。2.3壓力中心的計算對于復(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 進行計算。由文獻4可得，x中心= 35.95y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算2.4.1間隙分析查文獻4表34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=0.360mm6 t=0.020mm 6 a=0.030mm6 t| + | 6 a|=0.020+0.030=0.050mmzmax zmin=0.360 0.246 = 0.114mm滿足|6 t| + | 6 a|Wzmax zmin，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4表3 5系數(shù)x, x = 0.5,得：da=(dmaxx6 ) = (50-0.62X0.5)=49.69dt= (dazmin) -6 t =(49.69-0.24)=4.373.4.3沖孔尺寸沖裁件精度為it 14，查文獻4表3 5系數(shù)x, x = 0. 5,得: 沖孔屮14mmdt= (dmin+x6 ) = (14 + 0.5X0.43) = 14.22 mmda= (dt + zmin) 二(14.22 + 0.24) = 14.46mm沖孔r2mmdt= (dmin+x6 ) = (4 + 0.5X0.25)=4.13 mmda= (dt + zmin) 二(4.13 + 0.24)=4.37mm3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1凹模設(shè)計因制件形狀簡單，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1 表2-12凹模厚度系數(shù)k得， k=0.35，由文獻1 凹模厚度的計算公式得，凹模厚度為：h=kb=0.35X50心183.1.2確定凹模壁厚c：由文獻1凹模壁厚的計算公式得：c= （1.53） h所以，凹模壁厚取c=30mm3.2凸模設(shè)計為滿足凹模強度和剛性，將凸模設(shè)計成臺階式，使裝配修模方便。 采用成形銃、成形磨加工。查文獻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1 得，采 用彈性卸料時，落料凸?？傞L為：1=18+16+20=54mm3.3模柄設(shè)計綜合考慮到導(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，并用止轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動。查文獻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3.4.1卸料板的設(shè)計工件平直度較高，料厚為2mm相對較薄，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 動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面， 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個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為m8 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 運動。3.5模架及零部件的選用該模具采用對角導(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28h5mmX 160mm，（p 25h5mmX 160mm；導(dǎo)套分別為屮 28h6mmX 105 mmX 28mm， 屮 25h6mmX 105mm X 28mmo3.6校核模具閉合高度模具閉合高度hh = h上模座+h墊片+h固定板+h卸料板+h下模座+h橡膠+ h 凹模座+h 導(dǎo)料板=40mm+8mm + 18mm + 16mm+45mm+20mm+ 18mm+5mm=170mm由文獻5得：hminh1 + 10WhWhmaxh1 5,根據(jù)擬選壓力 機j2363,查開式壓力機參數(shù)表得：hmax = 460mm, hmin = 210mm, h1 = 80mm所以，140VhV365,且開式壓力機j2363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j2363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：120mm最大閉合高度：460mm最大裝模高度：250mm工作臺尺寸（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)，從沖模標準中選取標準件。繪制模 具裝配圖，如圖。4結(jié)論本文簡略概述了墊片級進沖壓模具的設(shè)計過程，采用了沖孔落料 多工位級進沖壓工藝，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，達到了設(shè) 計要求，能沖出完全合格的零件。參考文獻：1 陳永主編.沖壓工藝和模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社， 2009： 30-187.2 鐘毓敏主編.沖壓工藝和模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2000： 30-101.3 魏春雷主編.沖壓工藝和模具設(shè)計.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：機械工業(yè)出版社，2000:287-398.