車(chē)門(mén)墊板級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)-沖壓模具【含8張圖紙】

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沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。零件屬于大批生產(chǎn)，工藝性較好，但不宜采用方案一復(fù)合模。因?yàn)樽钫嶢的距離為6.5mm（圖1），查文獻(xiàn)【2】表6-1得復(fù)合模的凸凹模最小壁厚需要 （2.0-2.5）t =（8-9）mm，所以不能采用復(fù)合模。如果采用方案二模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，則效率太低，而且質(zhì)量不易保證。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，沖壓精度較差，但由于零件的沖壓精度稍差級(jí)進(jìn)模也能滿(mǎn)足。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，因此確定零件的工藝方案三為沖孔落料級(jí)進(jìn)模較好，并考慮凹模刃口強(qiáng)度，其中間還需留一空步，排樣如圖2所示。3排樣方式及材料利用率由文獻(xiàn)【3】表3-57查得搭邊數(shù)值：a=4.5，a1=4.0由文獻(xiàn)【3】表3-58查得K=0.9進(jìn)距 s=B+Ka1=40+4.00.9=43.6mm條料寬度 b=L+2aK=375+24.5=383mm圖2 排樣圖板料規(guī)格擬選用414003500采用橫裁：裁板條數(shù)n1=L/b=3500/383=9條 余53mm每條個(gè)數(shù)n2=(B-a1)/s=(1400-3.6)/43.6=32條 余4.8mm每板總個(gè)數(shù)n總=n1n2=932=288個(gè)材料利用率總=(n總A/LB)100%=(28810585)/(35001400)100%=62.22%采用縱裁：裁板條數(shù)n1=B/b=1400/383=3條 余251mm每條個(gè)數(shù)n2=(L-a1)/s=(3500-4)/43.6=80條 余12mm每板總個(gè)數(shù)n總=n1n2=380=240個(gè)材料利用率總=(n總A/LB)100%=(20410585)/(35001400)100%=44.07%由此可見(jiàn)，采用橫裁有較高的材料利用率和較高的剪裁生產(chǎn)率，考慮到剪裁剩余量，將搭邊值a由4.05增大到5，a1由3.6增大到4。所以最終剪裁方式為3851400的條料，具體排樣圖如圖2。4沖裁力計(jì)算沖孔力： F孔=Ltb=4944450N=889200N落料力： F落=Ltb=（40+375）24450N=1494000N沖裁力： F沖=F孔+F落=889200N+1494000N=2383200NL沖裁周邊長(zhǎng)度沖孔及落料部分的卸料力 查文獻(xiàn)【1】表3-14得 KX=0.04 KT=0.45 F卸=(F孔+F落)KX=(889200+1494000)0.04N=95328N沖孔及落料部分的推料力 F推=n(F孔+F落)KT=2(889200+1494000)0.45N=2144880Nn同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)總沖壓力F總=F沖+F卸+F推=2383200N+95328N+2144880N=4623408N5壓力中心的計(jì)算X0=(375187.5+21495.5+20215+132247.5+5281+25330+98305.5)/(375+214+20+132+5+25+98)=192.4根據(jù)料寬385mm，則X0取192。Y0=(37571.5+21412.5+28012.5)/(375+214+280) =37.96則Y0取38，具體分布見(jiàn)圖。圖3 壓力中心分析圖6 . 凸凹模刃口尺寸查文獻(xiàn)【1】表3-5，查得凸凹模初始間隙：Zmin=0.64mm, Zmax=0.88mm由于沖孔落料部位形狀簡(jiǎn)單規(guī)則且尺寸性質(zhì)相同，因此凸凹模刃口尺寸采用分開(kāi)加工。沖孔尺寸：dp=(d+X)0-p dd=(dp+Zmin)0+d=(d+X+Zmin)0+d落料尺寸：Dd=(D-X)0+d Dp=(Dd-Zmin)0-p =(D-X-Zmin)0-p 小沖孔工件小孔尺寸： 寬22mm，長(zhǎng)850+1 mm（見(jiàn)圖1）以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)由文獻(xiàn)【2】表2-14查得，尺寸為22mm時(shí) p=0.02mm d=0.025mm尺寸為85mm時(shí) p=0.025mm d=0.035mm查文獻(xiàn)【1】表16-3得：尺寸22的IT14級(jí)公差 =0.52mm查文獻(xiàn)【1】表3-7，磨損系數(shù)均為 x=0.5dp1 =(22+0.50.52)0-0.025mm=22.260-0.025mm dp2 =(85+0.51)0-0.035mm=85.50-0.035mm，dd1=(22+0.50.52+0.64)0+0.025mm=22.90+0.025mmdd2=(85+0.51+0.64)0+0.035mm=86.140+0.035mm大沖孔工件大孔尺寸: 寬20mm、49mm,長(zhǎng)25mm、1150+1mm(見(jiàn)圖1)由文獻(xiàn)【2】表2-14查得，尺寸為20mm、25mm時(shí) p=0.02mm d=0.025mm尺寸為49mm時(shí) p=0.02mm d=0.03mm尺寸為115mm時(shí) p=0.025mm d=0.035mm查文獻(xiàn)【1】表16-3得：尺寸20的IT14級(jí)公差 1=0.52mm尺寸26的IT14級(jí)公差 2=0.52mm尺寸49的IT14級(jí)公差 3=0.62mm查文獻(xiàn)【1】表3-7，磨損系數(shù)均為 x=0.5dp1 =(20+0.50.52)0-0.02mm=20.260-0.02mmdp2 =(26+0.50.52)0-0.02mm=25.260-0.02mmdp3 =(49+0.50.62)0-0.02mm=49.310-0.02mmdp4 =(115+0.51)0-0.025mm=115.50-0.025mmdd1=(20+0.50.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mmdd2=(26+0.50.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mmdd3=(49+0.50.62+0.64)0+0.03mm=49.950+0.03mmdd4=(115+0.51+0.64)0+0.035mm=116.140+0.035mm落料工件外形尺寸： 長(zhǎng)375mm，寬400-0.5mm(見(jiàn)圖1)以凹模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)：由文獻(xiàn)【2】表2-24查得：尺寸為375mm時(shí) p=0.04mm d=0.06mm尺寸為40mm時(shí) p=0.02mm d=0.03mm由文獻(xiàn)【3】表16-3得：尺寸375、40的IT14級(jí)公差分別為 1=1.4mm, 2=0.5mm查文獻(xiàn)【1】表3-7，磨損系數(shù)均為 x=0.5Dd1=(375-0.51.4)0+0.06mm=374.30+0.06mmDd2=(40-0.50.5)0+0.03mm=39.750+0.03mmDp1=(375-0.51.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mmDp2=(40-0.50.5-0.64)0-0.02mm=39.110-0.02mm7主要零件的尺寸計(jì)算（1）凹模外形尺寸厚度： H=KbK系數(shù)b凹模刃口的最大尺寸由文獻(xiàn)【4】表3-33得： K=0.3H=1150.3=34.5mm該件上還需沖一個(gè)較小的孔，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)增加故選： H=40mm壁厚： C=（1.5-2）H C=80mm凹模長(zhǎng)： L=（115+78+85）+2C=438mm凹模寬： B=（40+10+65）+2C=275mm故凹模外型尺寸為：500mm315mm40mm（2）凸模固定板凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同，厚度為凹模板厚度的0.60.8倍。H1=(0.60.8)H=24mm32mm 取整數(shù)30mm固定凸模的型孔決定與凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于用螺釘固定的直通式凸模，要求型孔按凸模實(shí)際尺寸配作成M7/h6。我們選擇的尺寸為500mm315mm30mm。 （3）墊板的采用與厚度墊板作用是承受凸?；虬寄５膲毫Γ乐惯^(guò)大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具正常工作。是否采用墊板，以承壓面較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖小矩形孔的凸模承壓面的尺寸為2285，其承壓應(yīng)力=F/A=(22+85)24450/(8522)MPa=205.99MPa查文獻(xiàn)【6】表2-46 表2-47得：鑄鐵模板的b=90140Mpa，工件材料b=400 Mpa即工件材料b模板的b因此須采用墊板，墊板厚度取10mm。選擇外形尺寸為500mm315mm10mm的標(biāo)準(zhǔn)件，材料為45號(hào)鋼。（4）卸料橡皮的自由高度由于橡皮允許承受的負(fù)荷較大，而且安裝調(diào)整比較靈活方便，因而它適用于彈性卸料元件，由于零件加工F沖較大，因而選用橡皮。為保證橡皮不因過(guò)早失去彈性而被損壞，其允許最大壓縮量應(yīng)不超過(guò)其自由高度的10%-15%，即： h預(yù)=（0.10-0.15）h自由故工作行程： h工作= h總- h預(yù)=（0.25-0.30）h自由所以橡皮的高度：h自由= h工作/(0.25-0.30)根據(jù)工件材料厚度為4mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取5mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量2mm，再考慮開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸模1mm，則總的工作行程h工件=12mm橡皮的自由高度 h自由=h工件/(0.250.3)=4048mm取 h自由=45mm模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓量為H預(yù)=(10%15%)/h自由=4.56.75mm取 h預(yù)=6mm由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為39mm。（5）卸料板厚度卸料板厚度一般情況下取1015mm，考慮到板料較薄，這里取卸料板的厚度為10mm。（6）凸模長(zhǎng)度凸模固定板高度：h1=30mm卸料板高度：h2=10mm材料高度：h3=4mm附加高度：h=34mm凸模長(zhǎng)度：L=h1+h2+h3+h=30mm+10mm+4mm+34mm=78mm8. 模架及導(dǎo)套、導(dǎo)柱的選用該沖孔 、落料級(jí)進(jìn)模為橫向送料，零件精度較低，加工批量較大，因此選用材料HT200的鑄鐵滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架，根據(jù)凹模周界尺寸為500mm315mm選用。根據(jù)文獻(xiàn)【2】表10-53得：模架允許使用閉合高度范圍：（245-290）mm閉合高度：H模=250mm模架根據(jù)文獻(xiàn)【3】表16-54 表16-53得：500315（24-290）I GB/T2851.1-1990 如圖4所示根據(jù)文獻(xiàn)【3】表16-55得：模座厚度： H上=60mm H下=75mm根據(jù)文獻(xiàn)【2】表10-22導(dǎo)柱選材料20鋼：GB/T2861.1 145260 GB/T2861.1 150260導(dǎo)套選材料20鋼：GB/T2861.6 14515058 GB/T2861.6 15015058 圖4 鑄鐵滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架9 . 沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)： F總沖=4623.408 KN為使壓力機(jī)能正常工作，則沖壓設(shè)備的F壓比計(jì)算的沖壓力大30%左右。所以F壓 F總沖(1+0.3) F壓6010.42 KN該零件尺寸精度較低，尺寸較大，因此選用操作空間大，操作方便，容易安裝機(jī)械化的附屬設(shè)備和成本低廉的壓力機(jī)，所以根據(jù)文獻(xiàn)【3】表4-6選閉合雙點(diǎn)壓力機(jī)J36-630B公稱(chēng)力/KN : 6300 公稱(chēng)力行程/mm : 26 滑塊行程長(zhǎng)度/mm： 500滑塊行程次數(shù)/（n/min）： 9最大裝模高度/mm： 810裝模高度調(diào)節(jié)量/mm： 340工作臺(tái)尺寸（前后左右）/mm： 15003450滑塊底面尺寸（前后左右）/mm： 12703450主電動(dòng)機(jī)功率/mm： 7510主要零部件的設(shè)計(jì) 本模具是采用手工送料的級(jí)進(jìn)模，落料凸模面積較大可直接用螺釘固定，沖孔凸模則須用固定板固定，凹模可直接用螺釘與圓柱銷(xiāo)固定。卸料裝置采用彈性的，導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。板料的定位和導(dǎo)向采用定位銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)。詳見(jiàn)圖5。模具國(guó)標(biāo)規(guī)定了兩種卸料螺釘，即圓柱頭卸料螺釘（GB2867.5-81）與圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘（GB2867.6-81），均具有如下特點(diǎn)：螺紋長(zhǎng)度雖短但與光桿段有臺(tái)階，可保證旋入彈壓卸料板后不易松動(dòng)；螺釘長(zhǎng)度是指光桿段長(zhǎng)度且有公差要求，便于保證彈壓卸料板工作平面與凹模面平行；螺釘材料為35號(hào)鋼且要求熱處理硬度為2838HRC，以便保證螺釘有足夠的強(qiáng)度，能夠承受卸料過(guò)程中反復(fù)作用的拉應(yīng)力。沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷(xiāo)釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內(nèi)六角螺釘，其特點(diǎn)是用35號(hào)鋼制造，并淬火達(dá)2838HRC，因此可承受較大的拉應(yīng)力。受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，但一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。前者一字槽容易擰環(huán)，后者裝配時(shí)不便調(diào)整。定位銷(xiāo)釘采用普通圓柱銷(xiāo)，可以承受一定的切應(yīng)力。該模具中的標(biāo)準(zhǔn)件為：螺釘 GB/T 7076圓柱銷(xiāo)GB/T 1192000擋料銷(xiāo) JB/T 7649.9模柄是連接上模和壓力機(jī)的零件，這里采用的具體規(guī)格是A6096JB7646.3-94。由四個(gè)螺釘固定到上模座上。11模具結(jié)構(gòu)形式該零件的生產(chǎn)批量不是很大，合理安排生產(chǎn)采用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式；為了便于操作，提高生產(chǎn)率，采用彈性卸料方式，凸模與卸料板推下的出件方式?？紤]零件厚度較后，模架類(lèi)型及精度，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。根據(jù)模具總裝圖的繪制原則，繪制的車(chē)門(mén)墊板沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)如圖5所示。采用順裝式級(jí)進(jìn)模，上模主要有凸模9、11、12固定板3橡皮14卸料板16等組成，下模主要有凹模18組成。工作過(guò)程：將剪裁好的板料15送入模具中，由定位銷(xiāo)定位。沖壓時(shí)，上模降下，卸料板16先壓住板料15，上模繼續(xù)下降閉合，沖孔凸模11、12沖出孔，落料凸模9，沖出零件，廢料被凸模11、12推出，零件由凸模9推出；沖完后磨具開(kāi)啟，上模上升，卸料板16把板料15從凸模9、11、12上卸下；繼續(xù)送進(jìn)板料進(jìn)行下一次沖壓。沖下的廢料和零件落在落料槽中，隔一段時(shí)間由工人用推桿從落料槽中推出。1-導(dǎo)套 2-上模座 3-凸模固定板 4-墊板 5、21-圓柱銷(xiāo)6、17-內(nèi)六角螺釘 7、10-螺釘 8-模柄 9-落料凸模11-沖孔小凸模 12-沖孔大凸模 13-卸料螺釘 14-卸料橡皮15-料板 16-卸料板 18-凹模 19-下模座 20-定位銷(xiāo) 22-導(dǎo)柱圖5 車(chē)門(mén)墊板沖孔、落料級(jí)進(jìn)模 12. 模具的裝配（1）導(dǎo)柱導(dǎo)套的裝配導(dǎo)柱導(dǎo)套和模座的配合都為過(guò)盈配合，一般都用壓力機(jī)將導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模座和上模座。裝好后檢查導(dǎo)柱對(duì)下模座底平面，導(dǎo)套對(duì)上模座上平面的垂直度,其誤差應(yīng)在要求的范圍內(nèi)。（2）凸模的裝配凸模用固定板將其裝在模座上的，凸模與固定板是采用過(guò)渡配合，裝配時(shí)是在壓力機(jī)上將凸模壓入固定板的，檢查其垂直度后,將凸模尾部與凸模上平面一起磨平并將凸模端面磨平。凸模、固定板、墊板和上模座安裝在一起，用圓柱銷(xiāo)定位，螺栓固定。（3）裝配下模先將下模座和凹模疊加起來(lái)，然后用圓柱銷(xiāo)定位，最后用螺釘固定。（4）裝配上模把上模座、墊板、固定板、橡膠和卸料板按順序疊加起來(lái)，然后用圓柱銷(xiāo)定位，然后用卸料螺釘把卸料板、橡膠與上模座連接。然后再安裝模柄。（5）試沖與調(diào)整裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。13小結(jié)本文對(duì)車(chē)門(mén)墊板零件的沖壓模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用了沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)形式。主要論述了沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括確定模具的結(jié)構(gòu)型式，計(jì)算了模具閉合高度和壓力中心，凸、凹模間隙和刃口尺寸的確定，模具主要零件的選擇和設(shè)計(jì)，并對(duì)沖壓設(shè)備進(jìn)行了選取。其中著重闡述了凸、凹模的設(shè)計(jì)過(guò)程，最后繪制了模具的凸、凹模零件圖和車(chē)門(mén)墊板級(jí)進(jìn)模裝配圖（附圖）。14參考文獻(xiàn)1李奇涵主編. 沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)北京：科學(xué)出版社，20072 曹立文主編新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)北京：人民郵電出版社 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