六角墊圈倒裝復(fù)合模設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合模】【說明書+CAD】

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方案二：沖孔落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 結(jié)合所學(xué)模具設(shè)計(jì)知識(shí)分析知：方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，制造簡(jiǎn)單， 但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案三只需一 副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù) 雜，成本較高。方案二也只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁 厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置 精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡(jiǎn)單。 通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可 以沖制孔邊距較小的沖裁件。 倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以 直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有 利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。 根據(jù)零件分析，制件的精度要求較低，孔邊距較大，為提高經(jīng)濟(jì)效益和簡(jiǎn)化模具 結(jié)構(gòu)，適宜 采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。 根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn) 4 模具總體設(shè)計(jì) 4.1 模具類型的選擇 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度， 為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝 置，自然漏料的倒裝復(fù)合結(jié)構(gòu)方式。 4.2 操作與定位方式 4.2.1 操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。 4.2.2 定位方式 因?yàn)閷?dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模 - 具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用固定 擋料。 4.3 卸料、出件方式 4.3.1 卸料方式 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由 于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t,若 彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料 模、沖孔模。工件平直度較高，料厚為 2mm 相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模 具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì) 工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 4.3.2 出件方式 因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用下出件為佳。 4.4 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，采用縱向送料方式，即由前向后送料。 4.5 確定導(dǎo)向方式 方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所 以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用 壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。 方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖 壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。 方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。單只能 一個(gè)方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量， 采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。 5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)算材料利用率 5.1.1 排樣方式的選擇 - 方案一：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，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命 較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方 式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 5.1.2 計(jì)算條料寬度 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 4 所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 根據(jù)零件形狀，查表 4 工件之間搭邊值 a=2.0mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值 a1=3mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，小偏差為負(fù)值 B=（Dmax2a） -0 （公式 5-1） 式中 Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a 沖裁件之間的搭邊值； 板料剪裁下的偏差（其值查表 5-2） ； B=（36.69 23） =45.690-0.5(mm) 所以條料寬度在 45.1945.69mm 表 5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值 圓件及 r2t 圓角 矩形邊長(zhǎng) l50 矩形邊長(zhǎng) l50 或圓角 r2 材料厚度 t 工件間 a1 側(cè)邊 a 工件間 a 側(cè)邊 a1 工件間 a1 側(cè)邊 a 0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.250.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.50.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 - 0.81.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.21.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.0 1.62.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2 表 5-2 剪裁下的下偏差（ mm） 條料寬度(mm) 條料厚度(mm) 50 50100 100200 200 0.5 0.5 0.7 1.0 0.5 1.0 1.0 1.0 3 1.0 1.0 1.0 1.5 4 1.0 1.0 1.0 2.0 5.1.3 確定步距 送料步距 S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或 多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具 的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大 條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。 送料步距 S S 17.32mm17.32mm 2mm 36.64(mm) 排樣圖如圖 5-2 所示。 - 圖 5-2 排樣圖 5.1.4 計(jì)算材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與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(biāo)。 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 /BS100% (公式 5-2) 式中A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積； B條料寬度； S步距； =725 45.6936.64100% =45% 5.2 沖壓力的計(jì)算 5.2.1 沖裁力的計(jì)算 用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算： F=KLtb ( 公式 5-3) 式中F 沖裁力； L沖裁周邊長(zhǎng)度； - t材料厚度； b材料抗剪強(qiáng)度； K系數(shù)，系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃 口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。 計(jì)算沖裁件輪廓周長(zhǎng) L L=d6b (公式 5-4） 式中 d沖裁孔的直徑； b沖裁件邊長(zhǎng)； L=3.1420619.24 =178.24(mm) 查表 2-1 取 b=350Mpa 所以 F=KLtb =1.3178.242350 =162200(N) 5.2.2 卸料力、推料力的計(jì)算 卸料力 FX FX=KXF （公式 5-5） 推料力 FT FT =nKTF （公式 5-6） n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n=h/t) ； h直刃口部分的高(mm)； t 材料厚度(mm) FX=KXF =0.04162200 =6488(N) - （K X、K T 為卸料力、推件力系數(shù)，其值查表 5-3 可得） FT=nKTF =40.055162200 =35684(N) 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FT =162200N+6488N+35684N =204372(N) 根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為 J2325。 5.3 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正 常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)滑 塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低 模具和壓力機(jī)的使用壽命。該零件為中心對(duì)稱圖形，其幾何中心即為壓力中心。 表 5-3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 5.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 5.4.1 落料凹、凸模刃口尺寸計(jì)算 該制件外形為一正六邊形，相對(duì)較復(fù)雜，適合采用凸凹模配作加工。配作法加工 的特點(diǎn)是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡(jiǎn)單，無需較核 T AZ maxZmin 的 條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。 落料凹模刃口磨損后，刃口尺寸只有一種變化，全部變大。其刃口尺寸一般按式 5-7 計(jì)算。 AA=（A max-x） 0+0.25 （式 5-7） 式中 Amax垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離； - x 凹模磨損系數(shù)； 刃口制造公差； 1）凹模刃口尺寸計(jì)算 基本尺寸 39.85、34.64，按 IT12 級(jí)將其轉(zhuǎn)化為 39.850-0.25、34.64 0-0.25。查表 5-4 得 x=0.75。 A1=（39.850.750.25） 0+0.250.25 =39.650+0.06(mm) A2 =（34.640.750.25） 0+0.250.25 =34.440+0.06(mm) 將 A1、A 2 轉(zhuǎn)化為整數(shù)尺寸： A1=40-0.29-0.35 A2=35-0.5-0.56 2）落料凸模刃口尺寸計(jì)算 制件精度不高，為 IT12 級(jí)，確定刃口間隙時(shí)主要考慮模具壽命，故應(yīng)該取較大間 隙。查表得： Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm 所以 Z=Z max=0.360mm 落料凸模刃口尺寸 B1=39.650-0.3 B2=34.440-0.3 將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)尺寸： B1=40-65-0.35 B2=35-0.86-0.56 表 5-4 系數(shù) X 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5料厚 t(mm) 工件公差/mm 1 12 24 0.16 0.20 0.24 0.170.35 0.210.41 0.250.49 0.36 0.42 0.50 0.16 0.20 0.24 0.16 0.20 0.24 - 4 0.30 0.310.59 0.60 0.30 0.30 5.4.2 沖孔凸模、凹模尺寸計(jì)算 該制件只有一個(gè)圓形的孔，適宜采用凸、凹模分開加工。其尺寸計(jì)算公式： dT=(dminx) 0-T （式 5-8） dA=( dTZ min)A 0 （式 5-9） 表 5-5 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差（mm) 基本尺寸 凸模偏差 dT 凹模偏差 dA 18 0.020 0.020 1830 0.020 0.025 3080 0.020 0.030 80120 0.025 0.035 120180 0.030 0.040 180260 0.030 0.045 260360 0.035 0.050 360500 0.040 0.060 500 0.050 0.070 查表 5-4、5-5 得： A=0.020mm T=0.020mm X=0.75 校核： T A=0.040mmC maxC min，滿足 T A C maxC min 的條件。 將已知和查表所得的數(shù)據(jù)代入公式，即得： dT=(20+0.750.21） 0-0.20=20.160-0.20mm dA=(20+0.246)0+0.20=20.250+0.20mm 5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 5.5.1 卸料板工作行程 h h=h1+h2+t =1+2+2=5(mm) - h1 為凸凹模凹進(jìn)卸料板的深度 1mm，h 2 為凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm,t 為 材料厚度 2mm。 5.5.2 卸料橡膠工作行程 H H=h1+h0 =5+5=10(mm) h0 為凸凹模修磨量，取 5mm 5.5.3 卸料橡膠自由高度 H0 H0=4H =411=40(mm) 取 H 為 H0 的 25% 5.5.4 卸料橡膠的預(yù)壓縮量 H1 H1 =15%H0 =0.1540=6(mm) （一般取 H1=10%15%H0） 5.5.5 每個(gè)橡膠所承受的載荷 F1 根據(jù)模具安裝位置和模具結(jié)構(gòu)，選取 4 個(gè)卸料橡膠。 F1=Fx/4 =6488/4=1622(N) 5.5.6 卸料橡膠的外徑 D D2=d2+1.27F1/P =1444mm 所以 D=36(mm) （取 P=1，d=13） 5.5.7 較核卸料橡膠自由高度 H0 X=H0/D =44/38=1.16 0.5H01.5 ，滿足要求 - 5.5.8 卸料橡膠安裝高度 H2 H2=H0-H1 =40-6=36(mm) 6 主要部零件設(shè)計(jì) 6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1 落料凹模 落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(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。其外形尺寸按相關(guān)公式計(jì)算： 凹模厚度 H=KB （公式 6-1） =0.539.85=19.925(mm) 取凹模厚度 H=20mm 凹模壁厚 c=(1.52)H =(3040)mm 取凹模壁厚 c=40mm 凹模寬度 B=b2c （公式 6-2） =39.85402 =119.85(mm) 取凹模寬度 B=120mm 凹模長(zhǎng)度 L=S12S 2 （公式 6-3） =34.64236=108.64(mm) 取凹模長(zhǎng)度 L=120mm 凹模整體輪廓尺寸 LBH=120mm120mm20mm 6.1.2 沖孔凸模 所沖孔為圓形孔，為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度將沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯式，采用數(shù) - 控銑床、線切割加工。其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算： Lh h 202058(mm) （h 為凹模厚度，h 為凸模固定板厚度。 ） 6.1.3 凸凹模 制件外形比較復(fù)雜，考慮加工和強(qiáng)度，把凸凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式。采用用線切割機(jī) 床和數(shù)控銑床加工。其長(zhǎng)度 L 可按式 6-4 計(jì)算： L=H 墊 H 卸 Y （公式 6-4） 式中 Y 凸凹模修磨量 L102034 64(mm) 6.2 卸料部件的設(shè)計(jì) 6.2.1 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 4045HRC，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺 寸相同，厚度為 15mm。 6.2.2 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 10mm,螺紋部分為 M810mm,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(yùn)動(dòng)。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料螺 板超出凹模端面 1mm,有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 6.3 模架及其他零部件的選用 以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。選一大一小兩組導(dǎo)套、導(dǎo)柱。導(dǎo)柱 d/mmL/mm 為 28mm180mm,導(dǎo)套 d/mmL/mmD/mm 為 28mm110mm 43mm；導(dǎo)柱 d/mmL/mm 為 32mm180mm ,導(dǎo)套 d/mmL/mmD/mm 為 32mm110mm 45mm。 上模座厚度 H1取 40mm,墊板厚度取 10mm,固定板厚度取 20mm,卸料板厚度取 15mm,凹模厚 20mm，下模坐厚度取 45mm。 模具閉合高度 H H4010406410452 - 207(mm) 7 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) 7.1 校核模具閉合高度 模具閉合高度 H 應(yīng)該滿足 HminH 110HHmaxH 15（公式 7-1） 式中 Hmax壓力機(jī)最大閉合高度； Hmin壓力機(jī)最小閉合高度； H1墊板厚度。 根據(jù)擬選壓力機(jī) J2325，查開式壓力機(jī)參數(shù)表（見附錄 2）得： Hmax=320mm, Hmin=180mm,H1=50mm 將以上數(shù)據(jù)帶入公式 7-1，得 140H265 經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度 H=207mm，在 140mm265mm 內(nèi)，開式壓力機(jī) J23 25，滿足要求。 7.2 沖壓設(shè)備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī) J2363 能滿足使用要求。其主要技 術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 最大裝模高度：220mm 工作臺(tái)尺寸（前后左右）：370mm560mm 墊板尺寸（厚度直徑）：50mm200mm 模柄孔尺寸：40mm60mm 最大傾斜角度：30 0 - 參考文獻(xiàn) 1閻其鳳主編.模具設(shè)計(jì)與制造.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2000. 2甄瑞麟主編.模具制造工藝學(xué).北京：清華大學(xué)出版社出版，2005. 3王孝培主編.沖壓手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 4 5 4翁其金主編.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1999. 5程俊偉、馮憲章、劉長(zhǎng)紅主編.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書