壓線卡正裝復合模設計【含CAD圖紙、說明書】

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模具類型的選擇124.2 送料方式的選擇124.3 定位方式的選擇124.4 卸料、出件方式的選擇124.5 導向方式的選擇125 工藝參數(shù)計算145.1 排樣設計和計算145.1.1 確定搭邊值145.1.2 送料步距與條料寬度的計算145.1.3 材料利用率的計算155.2 沖壓力的計算165.2.1 落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計算165.2.2 壓力機的選擇176 刃口尺寸計算196.1 尺寸計算原則196.2凸、凹模刃口尺寸計算197 主要零部件設計217.1 凹模設計217.2 凸模的設計237.3 凸凹模設計237.4 卸料板的設計257.5 固定板的設計267.6 上下模座、模柄的選用278 沖壓設備的校核與選定298.1 沖壓設備的校核298.2 沖壓設備的選用29參考文獻301 緒論1.1 沖壓加工的特點近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進行復雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對厚度為58mm以下的中板或薄板進行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對b 900MPa的高強度合金材料進行精沖。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計。在沖壓毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計，可以對排樣或壓延毛坯進行優(yōu)化設計。此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預報等技術的發(fā)展，均標志著沖壓成形以從原來的經驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產批量小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設備等。這樣，就使沖壓生產既適合大量生產，也同樣適用于小批生產。不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強度鋼板，用來生產汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結構強度。1.2 沖壓加工的作用和地位本課題設計的目的就是綜合利用所學的知識，有一個全面的了解來提高應用能力水平，給以后工作打下一個良好的基礎。本課題所涉及問題的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。目前，國內模具工業(yè)發(fā)展很快，其產值已超過機床工業(yè)的產值。我國模具工業(yè)作為一個獨立的新型的工業(yè)，正處于飛速發(fā)展階段，已成為國民經濟的基礎工業(yè)之一，其發(fā)展前景十分廣闊。據(jù)預測，未來我國將成為世界的制造中心，這更加給模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇和空間。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，底子薄“九五”期間雖有較快發(fā)展，但與發(fā)達國家相比，差距還相當大。許多模具還需要進口，模具制造高級 人才也供不應求。為進一步加快我國模具工業(yè)的發(fā)展，基本任務之一就是加快人才的培養(yǎng)，普及先進的模具設計與制造技術，培養(yǎng)模具專業(yè)的高級人才。為滿足模具制造業(yè)對技術工人的需求，很多職業(yè)技能培訓學校都開設了模具制造相關專業(yè)，而目前我國模具制造工還沒有成為獨立的專業(yè)工種，還沒有統(tǒng)一的模具制造專業(yè)教學大綱和教材，也沒有統(tǒng)一的技能鑒定標準，各學校和企業(yè)都只能在摸索中自行組織安排，這種狀況顯然不利于該專業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的規(guī)范性。1.3我國模具技術的發(fā)展趨勢當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 1、模具產品將日趨高精度化、大型化、復雜化模具產品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產要求的一模多腔(塑封模已達到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結構發(fā)展的要求(如多工位復合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，這就要求發(fā)展超精加工。2、多功能復合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復合具是在多工位復合模基礎上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔負轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多勸能模具生產出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀表的鐵芯組件等。 3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術的模具可提高制作的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術，有的廠甚至已達80%以上，效果十分明顯。國內近幾年已開始推廣應用，但總體 還達不到10%，個別企業(yè)已達到20%-30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高 質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。 4、模具標準件的應用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。 因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 5、模具使用優(yōu)質材料及應用先進的表面處理技術將進一步受重視 在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之間，因此選用優(yōu)質鋼材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程 中產生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質的問題。其碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應發(fā)展設備昴貴、工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。6、在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件 價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機的普及應用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，技術培訓工作也日趨 簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術的過程中，應抓住機遇，重點扶持國產模具軟件的開發(fā)和應用。 加大技術培訓和技術服務的力度。應時一步擴大CAE技術的應用范圍。對于已普及了模具CAD/CAM技術的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應積極做好模具CAD/CAM技術的深化 應用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。7、快速原型制造(RPM)技術得到更好的發(fā)展 快速原型制造(RPM)技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技術和 新材料技術的發(fā)展而產生的，是一種全新的制造技術，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動完成復雜的三維實體(原型)制造。RPM技術是集精密機械制造、計算機、NC技術、激光成形技術和材料科學最新發(fā)展的高科技技術，被公認為是繼NC技術之后的一次技術革命。RPM技術可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術先進、成本較低、設計制造周期短、精度適中等特點。從模具的概念設計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術與快速原型制造技術的結合，將是傳統(tǒng)快速制模技術，進一步深入發(fā)展的方向。RPM技術還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構建了基于RE(逆向工程技術)/RPM的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點。1.4 研究設計的目的和任務 1本論文是以沖壓工藝學基本理論為依據(jù)，通過對各種沖壓工藝基本運動的分析，提出了對沖壓模具設計的要求。首先闡述沖壓過程中，機械運動的基本概念，然后逐項分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運動機理，指出模具設計中應著重控制到的內容，并介紹了在模具設計中對機械運動靈活運用的方法和一些實例。最后總結了根據(jù)具體情況進行產品工藝運動分析的方法，并強調在模具設計中，對機械運動的控制和靈活運用對提高設計水平和保證沖壓件品質的重要意義。彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿的運動是非常關鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，必須首先控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有一個運動死點，即所有相關結構件能夠碰死。2沖壓過程中機械運動的概述冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設備（壓力機，又名沖床）對其施加壓力，使之產生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產都是采用立式沖床，因而決定了沖壓過程的主運動是上下運動，另外，還有模具與板料和模具中各結構件之間的各種相互運動。機械運動可分為滑動、轉動和滾動等三種基本運動形式，在沖壓過程中都存在，但是各種運動形式的特點不同，對沖壓的影響也各不相同。 既然沖壓過程存在如此多樣的運動，在沖壓模具設計中就應該對各種運動進行嚴格控制，以達到模具設計的要求；同時，在設計中還應當根據(jù)具體情況，靈活運用各種機械運動，以達到產品的要求。沖壓過程的主運動是上下運動，但是在模具中設計斜楔結構、轉銷結構、滾軸結構和旋切結構等，可以相應把主運動轉化為水平運動、模具中的轉動和模具中的滾動。在模具設計中這些特殊結構是比較復雜和困難，成本也較高，但是為了達到產品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。3沖裁模具中機械運動的控制和運用沖裁工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續(xù)下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動導致板料分離，然后凸、凹模分開，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運動。卸料板的運動是非常關鍵的，為了保證沖裁的質量，必須控制卸料板的運動，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。按通常的方法設計落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖孔運動完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來，工件與廢料也就自然分開了。對于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時先使材料變形達到壓型目的，再繼續(xù)落料沖孔運動，往往可以減少一個工步的模具，降低成本。有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產不利，甚至無足夠噸位的沖床，有一個簡單的方法，是采用不同長度的24批沖頭，在沖壓時讓沖孔運動分時進行，可以有效地減小沖裁力。對那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔（例如對側彎曲上兩孔的同心度等）的沖壓件，如果先沖孔再彎曲是很難達到孔位要求的，必須設計斜楔結構，在彎曲后再沖孔，利用水平方向的沖孔運動可以達到目的。對那些翻邊、拉深高度要求較嚴需要做修邊工序的，也可以采用類似的結構設計。4彎曲模具中機械運動的控制和運用彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿的運動是非常關鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，必須首先控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有一個運動死點，即所有相關結構件能夠碰死。有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時，往往需要用到斜楔結構或轉銷結構，例如，采用斜楔結構，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉銷結構可以實現(xiàn)圓筒件一次成型。值得一提的是，對于有些外殼件，如電腦軟驅外殼，因其彎曲邊較長，彎頭與板料間的滑動，在彎曲時，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭R角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動轉化為滾動，由于滾動比滑動的摩擦力小得多，所以不容易擦傷工件。充分研究設計任務書，了解產品用途，并進行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析對于一些沖壓件結構不合理或工藝性不好的，必須征詢指導教師的意見后進行改進。在初明確設計要求的基礎上，可按以下步驟進行沖壓總體方案的論證。第一步，醞釀沖壓工序安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖；第二步，通過工序安排計算及冷沖壓模具結構圖冊等技術資料，驗證各步的沖壓成型方案是否可行，構畫該道工序的模具結構草圖。第三步，構畫其它模具的結構草圖，進一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。 第四步，沖壓工序安排方案經指導教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并著手按照“設計任務書”上的要求進行課程設計。1.5 資料及工具準備畢業(yè)設計開始前必須預先準備好冷沖模國家標準、模具設計與制造簡明手冊、冷沖壓模具結構圖冊、模具設計與制造、現(xiàn)代模具制造等技術資料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設計全部或部分工作安排在計算機上用Auto CAD等軟件來完成，相應地需事前調試設備及軟件、準備好打印用紙及墨盒等材料。設計步驟：沖壓模課程設計按以下幾個步驟進行。(1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設計模具的排樣圖(2)計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設計模具的有關結構要素、選用模具典型組合等，初選壓力機噸位；(3)確定壓力機噸位；(4)設計及繪制模具裝配圖；(5)設計及繪制模具零件圖；(6)按規(guī)定格式編制設計說明書；(7)畢業(yè)設計面批后或答辯。302 沖壓件工藝分析圖2-1 零件簡圖生產批量：大批量；材料：Q235鋼；材料厚度：0.5mm.2.1 材料分析表2-1材料抗剪性能材料名稱材料狀態(tài)抗剪強度/MPaQ235鋼已退火3602.2 零件結構零件結構形狀相對簡單，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中有2個圓孔，孔直徑最小為4mm，孔離工件邊緣的距離最小為2mm。根據(jù)該零件形狀來分析，該零件的結構滿足沖裁要求。2.3 尺寸精度零件圖的技術要求中，未注公差等級按IT14。又因該沖件結構簡單、基本對稱、尺寸不大。從零件的形狀、尺寸標注及生產批量等分析均符合沖裁的工藝要求。3 沖裁方案的確定3.1 沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術經濟分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。3.2 沖裁工藝方法的選擇沖裁工序分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁三種。單工序沖裁是在壓力機一次行程內只完成一個沖壓工序的沖裁模。復合沖裁是在壓力機一次行程內，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序。級進沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。其三種工序的性能見表3-1：表3-1 單工序沖裁、級進沖裁和復合沖裁性能比較項目單工序模復合模級進模生產批量小批量中批量和大批量中批量和大批量沖壓精度較低較高較高沖壓生產率低，壓力機一次行程內只能完成一個工序較高，壓力機一次行程內可完成二個以上工序高，壓力機在一次行程內能完成多個工序實現(xiàn)操作機械化自動化的可能性較易，尤其適合于多工位壓力機上實現(xiàn)自動化制件和廢料排除較復雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械操作容易，尤其適應于單機上實現(xiàn)自動化生產通用性通用性好，適合于中小批量生產及大型零件的大量生產通用性較差，僅適合于大批量生產通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產沖模制造的復雜性和價格結構簡單，制造周期短，價格低沖裁較復雜零件時，比級進模低沖裁較簡單零件時低于復合模復合模的特點是生產效率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，而且生產要求大批量生產。為提高生產率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復合模沖裁。3.3 沖裁結構的選取按照復合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復合模和倒裝式復合模兩種，兩種的優(yōu)點、缺點及適用范圍見表3-2：表3-2 正裝式復合模、倒裝式復合模的優(yōu)點、缺點及適用范圍比較項目正裝（順裝）式復合模倒裝式復合模結構凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模優(yōu)點沖出的沖件平直度較高結構較簡單缺點結構復雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件適用范圍沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單、又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應用十分廣泛通過對正裝式復合模和倒裝式復合模兩種優(yōu)點、缺點及適用范圍的分析比較，正裝式復合模適合于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件。綜上所述，該制件結構形狀簡單，而且孔邊距不是很大，宜采用正裝式復合模。4 模具總體結構的確定4.1 模具類型的選擇由以上沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，模具類型為正裝式復合模。4.2 送料方式的選擇由于零件的生產批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產可采用前后自動送料方式。4.3 定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置?？刂茥l料的送進布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。4.4 卸料、出件方式的選擇剛性卸料是采用固定卸料板結構，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。因為工件料厚為0.5mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。4.5 導向方式的選擇方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。但是不能使用浮動模柄。方案三：采用四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產用的自動沖壓模架。方案四：采用中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。只能一個方向送料。 （a） （b） （c） （d）圖4-1 導柱模架（a）中間導柱模架 （b）后側導柱模架 （c）對角導柱模架 （d）四角導柱模架根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，采用后側導柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案2最佳。5 工藝參數(shù)計算5.1 排樣設計和計算由于產量大，材料利用率是一項很重要的經濟指標，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動強度，排樣應保證沖裁件的質量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。5.1.1 確定搭邊值搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補償于條料與導料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值也應愈大。由查表得工件間搭邊值a=1.8mm、側面a=2.0mm。5.1.2 送料步距與條料寬度的計算采用直排的排樣方案，如圖5-1所示：送料步距A：送料步距的大小應為條料上沖裁件的對應點之間的距離，每次沖1個零件的步距按式：A寬a1，A8+1.89.8mm條料寬度B：B長+2a=（44+22）mm=48mm圖5-1 排樣圖沖壓件的毛坯面積的計算，利用cad測量得面積為352mm25.1.3 材料利用率的計算通常是以一個步距內零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率來表示，按式(3-27) =100%=100%式中 一個步距內零件的實際面積一個步距內所需毛坯面積 A送料步距 B條料寬度帶入數(shù)據(jù)可得：5.2 沖壓力的計算5.2.1 落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計算計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設計模具以及檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算：式中 FP-沖裁力（N）； L-沖裁周邊長度（mm）； t-沖裁料厚(mm)； b- 抗剪強度（MPa）；（1）落料力計算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=0.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。材料為Q235鋼，由查表，。 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度L=104mm則 （2）沖孔力式中 沖孔力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=0.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。由查表，。根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度L=25.2(mm)則 2. 落料時的卸料力的計算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N）KX -卸料系數(shù)，查沖壓模具簡明設計手冊表3-11，P57其值為0.030.04，取K=0.04。則=KX =0.0425.7=1（KN）3. 沖孔時的推件力的計算 =kT 式中 -推料力（N）； K1-推料系數(shù)，查沖壓模具簡明設計手冊表3-11，其值為0.05； =nkT=0.056.3=0.32(KN)沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = + +式中：沖裁力 =25.7KN，=6.3KN，卸料力=1KN，推料力=0.32KN，則:= + +=33.32kN5.2.2 壓力機的選擇計算得總沖壓力是33.32KN，所選壓力機的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力的1.3倍。所以選用公稱壓力為100KN的機械壓力機。壓力機主要參數(shù)經查沖模設計手冊、沖壓模具設計師手冊、沖壓手冊得表5-2。表5-2 J23系列開式可傾壓力機主要技術參數(shù)技術參數(shù)型號J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-63滑塊公稱壓力31.563100160250350400630滑塊行程2535455565100100120封閉高度120150180220270290330360連桿調節(jié)量2530354555606570滑塊中心線至機身距離90110130160200200250300滑塊地面尺寸左右100140170200250250300300前后90120150180220220260260模柄孔尺寸直徑2530304040405050深度4055556060607080墊塊厚度3030354050656590最大傾斜角4545353530303030工作臺尺寸左右250310370450560610700710前后1602002403003703804604806 刃口尺寸計算沖裁件的尺寸精度取決于凸，凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)的保證。正確地確定刃口部分尺寸是相當重要的。6.1 尺寸計算原則1） 落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上，設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。2） 考慮到沖裁時凸，凹模的磨損，在設計凸，凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后增大的，應取工件尺寸公差范圍內較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減小，應取工件尺寸公差范圍內較大的數(shù)值，在凸，凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。3) 確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值，一般模具制造精度比工件精度高3-4級6.2凸、凹模刃口尺寸計算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設計中的一項重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第一種計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹模配作法。該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。（1）凸模或凹模磨損后會增大的尺寸-第一類尺寸AAj=(Amax-x)（2） 凸模或凹模磨損后會減小的尺寸-第一類尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸-第一類尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x為磨損系數(shù)。查表得：工件精度IT10級以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT14級精度，x=0.5。在所有的尺寸中，屬于A類尺寸的有：、屬于B類尺寸的有：屬于C類尺寸的有：注：凸模或凹模磨損后將會增大的尺寸第一類尺寸A。凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸第二類尺寸B。凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸第三類尺寸C。其中，x為磨損系數(shù)。具體計算如表5-2。表5-2 工作零件刃口尺寸計算尺寸類型公稱尺寸公式計算后尺寸備注A保證雙邊間隙為0.04-0.06。BCCj=(Cmin+)7 主要零部件設計雖然各類沖裁模的結構形式和復雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們在模具中的功用和特點，可以分為工藝零件和結構零件兩類。設計主要零部件時，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進定距和導料銷送進定位，無側壓裝置。下面就分別介紹各個零部件的設計方法。7.1 凹模設計7.1.1 凹模外形的確定凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。凹模各尺寸計算公式如下：凹模邊壁厚 H=Kb1 （7-1）凹模邊壁厚 c=(1.52)H （7-2）凹模板邊長 L=b1+2c （7-3）凹模板邊寬 B=b2+2c （7-4）式中：b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸； b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸； K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表7-1。表7-1 系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表7-1得：K=0.4。根據(jù)公式（7-1）可計算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1=0.444=17.6（mm）根據(jù)公式（7-2）可計算凹模邊壁厚：c2H=35.2（mm）取整后，選擇凹模大體尺寸LBH=120mm80mm20mm。圖7-1 凹模圖7.1.2 凹模刃口結構形式的選擇沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時主要根據(jù)沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結構來確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類型刃口強度高，修磨后刃口尺寸不變。7.1.3 凹模精度與材料的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT11級，內型腔精度為IT7級，表面粗糙度為Ra1.6um，上下平面的平行度為0.04，材料選Cr12。7.2 凸模的設計7.2.1 凸模結構的確定凸模結構通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復雜，所以將落料模設計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。7.2.2 凸模材料的確定該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應選Cr12，熱處理5862HRC。7.2.3 凸模精度的確定根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級，表面粗糙度為Ra1.6um。圖7-2 凸模圖 7.3 凸凹模設計7.3.1 凸凹模外形尺寸的確定凸凹模的外形由本套模具所設計的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內孔尺寸與沖孔凸模配合確定。7.3.2 凸凹模洞口類型的選取本設計采用的是倒裝式復合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設計凸凹模洞口類型，排出積存廢料。(a) (b) (c) (d) (e)圖7-1 凸凹模洞口的類型(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)錐筒式 (e)錐形式凸凹模洞口的類型如圖7-1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強度都帶來了不利影響。一般復合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內不聚集材料，側壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。綜上所述，本設計選用直通式的C型洞口。圖7-3 凸凹模 7.4 卸料板的設計在沖壓工藝分析中已經選擇了彈性卸料裝置，采用卸料板進行卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導向，對凸凹模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表7-3確定，取0.15mm。卸料板的厚度選為10mm，卸料板與凹模的外形尺寸相同。從而可以確定卸料板的尺寸120mm80mm10mm。表7-3 卸料板與凸凹模間隙值材料厚度t/mm0.50.511單邊間隙Z/mm0.050.10.15圖7-4 卸料板7.5 固定板的設計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強度，使凸凹模與下模座、下墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則固定板的厚度： H固=（0.60.8）H凹 （7-5）式中： H固-固定板厚度；H凹-凹模厚度。根據(jù)公式（7-7）得凸模固定板和凸凹模固定板厚度都為：H固=（0.60.8）H凹=（0.60.8）H凹=（0.60.8）20=1216（mm） 取厚度為15mm。 圖7-5 凸模固定板7.6 上下模座、模柄的選用7.6.1 上下模座的選用本模具采用后側導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向。后側導柱、導套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導柱上端面與上模座頂面的距離25mm。而下模座底面與導柱底面的距離為15mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用H7/r6的過盈配合,導套的外徑與上模座導套孔采用H7/r6的過盈配合。導套的長度，需要保證沖壓時導柱一定要進入導套10mm以上。導柱與導套之間采用H7/r6的間隙配合，導柱與導套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。導柱的直徑、長度，按標準選取。導柱：A22h6180 GB/T2861.1 導套：A35H685 GB/T2861.6模座的的尺寸L/mmB/mm120mm100mm,上模座的厚度與下模座厚度查標準分別為30mm、35mm。7.6.2 模柄的選用模柄的作用是將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，擰入防轉螺釘緊固，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，使用與較大是模具。（5）浮動式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結構可以通過球面墊塊消除沖床導軌位差對沖模導向精度的影響，適用于滾珠導柱、導套導向的緊密沖裁。根據(jù)本模具結構，采用旋入式模柄。在設計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔徑一致。8 沖壓設備的校核與選定8.1 沖壓設備的校核該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。該模具閉合高度： H閉=H上+H下+H墊+L+H-h （8-1） 式中：L-沖孔凸模長度； H-凸凹模厚度； h-沖孔凸模沖裁后進入凸凹模的深度h=1mm。根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為：H閉=H上+H下+H墊+L+H-h=177.5（mm）可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機型號為J23-10的最大閉合高度為180mm，高度調節(jié)量為30，可以使用。8.2 沖壓設備的選用根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機型號為J23-10，能滿足各項要求，因此選取J23-10號壓力機。參考文獻1 任海東、蘇君. 冷沖壓工藝與模具設計.鄭州：河南科學技術出版社20072 王麗霞、愈佳芝.計算機繪圖.鄭州：河南科學技術出版社20063 劉家平.機械制圖.鄭州：河南科學技術出版社20064 Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. 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