墊板的沖裁模具設計

墊板的沖裁模具設計,墊板,模具設計 墊板的沖裁模具設計 （一）沖裁件工藝分析 如圖1所示零件：墊板 生產(chǎn)批量：中批量 材料：08F t=2mm 設計該零件的沖裁模具 1. 材料：08F 鋼板是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的可沖壓性能。 2. 工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)、外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90°清角改為R1 的圓角。 3.凸模最小尺寸校核 ：查〈〈冷沖壓技術〉〉表3-9無導向凸模沖孔的 最小尺寸；d=0.9t =0.9*2 =1.8小于3.5可以沖裁 4. 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： 、、、 結(jié)論：可以沖裁。 圖1 零件圖 （二） 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式 該工件包括落料一個個基本工序，經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀不大，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料較厚（2mm）的特點，為保證孔位精度，沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，采取利用導正釘進行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。 （三）模具總體設計 1. 模具類型的選擇 模具類型分為三種分別是：單工序模、復合模和級進模。 單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。 復合模是指在一次壓力機的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如落料沖孔復合模中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。 由沖壓工藝分析可知，該模具采用復合沖壓，所以模具類型為復合模。 2. 定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對條料進行定位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板、側(cè)壓裝置、導正銷、側(cè)刃等，用于對工序進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。 定位零件基本上都已標準化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應的標準。 因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測定。 3．卸料﹑出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫蛳鹉z的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把準過載上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為2.2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料，又因為是復合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 4．導向方式的選擇 在沖壓過程中，導向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用后側(cè)導柱的導向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該復合模采用后側(cè)導柱的導向方式。 （四）模具設計計算 1．排樣 計算條料寬度及確定步距 首先查〈〈冷沖壓技術〉〉表確定搭邊值。根據(jù)零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值 b=2, 側(cè)邊按圓形取搭邊值a=2。 連續(xù)模進料步距為42mm。 條料寬度按相應的公式計算： B=(D+2a )-⊿ 查條料寬度公差表 ⊿=0.6， B=（70+2×2) = 2. 利用率計算 一個進距內(nèi)的材料利用率η為 η=A/Bs * 100% 式中A——一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積（）； B——條料寬度（）； s——進距（沖裁時條料在模具上每次送進的距離，其值為兩個對應沖裁件間對應點的距離，）； 畫出排樣圖 圖2 排樣圖 故η= (70-2*8)*40+200.96/74.6*42*100%=75.4% η值越大，材料利用率就越高。 3．計算總沖壓力取 k=1.3， t=2mm ???????????? L=70*2+40*2-16*2+3.14*16=238.24mm ? 沖裁力：F=KLt?τ??查〈〈冷沖壓技術〉〉表2-23得抗剪強度τ=300MPa ????????????F =1.3×238.24×2×300=185827.2N ??? 卸料力： =F 查《沖壓模具及設備》表4-22得=0.04 ???????????????? =0.04×185827.2 ?????????????? ??=7433.088N ???? 頂件力：=F 查《沖壓模具及設備》表4-22得=0.06 ?=0.06×185827.2 ?=11149.632N ???? 彈壓卸料逆出件時的總沖壓力為： ?=F++=185827.2+7433.088+11149.632=204409.92N≈204KN 壓力機噸位選擇： 沖裁時，壓力機噸位必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 當采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時， =F++ 當采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時， =F+++ 當采用剛性卸料裝置和下出件的模具時， =F+ 4．確定壓力中心 因為本次所設計加工的零件為對稱矩形件,其加工方式為沖孔落料一步完成,且精度為IT14級,為了模具設計和模具制造方便,壓力中心就設計與制件中心即:凹模板中心 根據(jù)圖3分析，因為工件圖形是簡單對稱的沖件，落料時F的壓力中心在O1上，故其壓力中心即位位于沖件輪廓圖形的幾何中心。 圖3 ???????????? 5．沖模刃口尺寸及公差的計算 落料凹、凸模尺寸，按配合加工，只計算凹模尺寸。外形尺寸都屬于尺寸變大的情況： 凸模尺寸按相應的凹模實際尺寸配作，保證雙邊間隙：0.246-0.360mm。 為了保證 R8 與尺寸為 16 的輪廓線相切，R8 的凹模尺寸，取 16 的凹模尺寸的一半，公差也 取一半。 在計算沖孔模刃口尺寸時，應以凸模為基準，凹模尺寸按凸模實際尺寸配制， 保證雙面間隙為0.25~0.36mm。 表2初始雙面間隙Zmax、Zmin 材料厚度t/mm 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 65Mn Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin <0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 表2 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 0.020 0.020 180-260 0.030 0.045 >18-30 0.020 0.025 260-360 0.035 0.050 30～80 0.020 0.030 360-500 0.040 0.060 80～120 0.025 0.035 >500 0.050 0.070 120～180 0.030 0.040 刃口尺寸計算過程： 查表2 得 =0.246，=0.360； 表3 磨損系數(shù) 材料厚度t/mm 非圓形沖件 圓形沖件 1 0.75 0.5 0.75 0.5 沖件公差Δ/mm 1 <0.16 0.17~0.35 >0.36 <0.16 >0.16 1~2 <0.20 0.21~0.41 >0.42 <0.20 >0.20 2~4 <0.24 0.25~0.49 >0.50 <0.24 >0.24 4~ <0.30 0.31~0.59 >0.60 <0.30 >0.30 查表3 得x=0.5; 設落料件外形尺寸為，根據(jù)刃口尺寸計算原則，可得 落料時： =（-xΔ） =（-xΔ- 式中、—落料凹、凸模刃口尺寸（mm）； —落料件的最大極限尺寸（mm）； Δ—沖件的制造公差（mm,若沖件為自由尺寸，可按IT14級精度處理）； —最小合理間隙（mm）； x —磨損系數(shù)，x值在0.5-1之間，它與沖件精度有關，可查表4-14或按下列關系選?。? 沖件精度為IT10以上時，x=1； 沖件精度為IT11-IT13時，x=0.75; 沖件精度為IT14一下時，x=0.5。 當 時, 當 時, 代入數(shù)據(jù)計算得： 69.6+0.18 53.7+0.18 39.7+0.16 16.8+0.11 7.9+0.06 沖裁性質(zhì) 工作尺寸 計算公式 凹模尺寸注法 凸模尺寸注法 落料 70-0.74 54-0.74 40-0.52 16-0.43 R8 磨損后變大的 公式； Amax- x⊿）+⊿ 《〈從冷沖壓技術〉》中公式得 69.6+0.18 53.7+0.18 39.7+0.16 16.8+0.11 R7.9+0.06 凸模尺寸按實際尺寸配置，保證雙邊間隙 0.25~0.36mm 表4 沖模刃口尺寸 6. 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 （1）凹模外形尺寸的確定 凹模厚度H的確定： 根據(jù)經(jīng)驗公式得： H= P取總壓力=204000N H==27mm 凹模長度L的確定； c=W1=1.2H=32； 工件長b=70 L=b+2W1=70+2*32=134mm 凹模寬度B的確定； B= 步距+工件寬+2W2 取：步距=42；工件=40；W2=1.5H=40 B2=42+40+2*40 =162mm 根據(jù)上述數(shù)據(jù)查《〈模具設計與制造簡明手冊〉》表1-282選用標準凹模板200*160*28 （2）凸模長度L1的確定 凸模長度計算為： L1=h1+h2+h3+Y 其中 導料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18則 L1=8+12+18+18=56m 選用沖床的公稱壓力，應大于計算出的總壓力=204KN;最大閉合高度應大于沖模閉合高度+5mm;工作臺臺面尺寸應能滿足模具的正確安裝。按上述要求，查《〈模具設計與制造簡明手冊〉》表1-82得，可選用J23-25開式雙柱可傾壓力機。并需在工作臺面上配備墊塊，墊塊實際尺寸可配制。其基本參數(shù)如下： 公稱壓力/KN?????????????????????250KN ?? 滑塊行程/㎜????????????????????? 80㎜ ? 滑塊行程次數(shù)/（次/min）???????? 100次/min ????????? 最大封閉高度/㎜????????????????? 250㎜ ????????? 封閉高度調(diào)節(jié)量/㎜???????????????70㎜ ????????? 滑塊中心線至床身距離/㎜???????? 190㎜ ????????? 立柱距離/㎜???????????????????? 260㎜ ????????? 工作尺寸/㎜????????????????????前后300㎜ ????????????????????? 左右560㎜ ???????? 工作臺孔尺寸/㎜????????????? 前后130㎜ ????????????????????????????????????????? 左右260㎜ ????????????????????????????????????? ??直徑180㎜ ????????? 工作臺板厚度/㎜??????????????厚度70㎜ ????????? 模柄孔尺寸/㎜???????????????? 直徑50㎜ ????????????????????????????????????????? 深度70㎜ ????????? 可傾角（可傾式工作臺壓力機）/(?°)??? 30 °??? (3) 設計并繪制總圖、選取標準件 模板 卸料板 導料板 墊板 導柱 導套 模架 模柄都是從《〈模具設計與制造簡明手冊〉》有的是把標準件買回來加工，螺釘 銷 在《〈機械制圖〉》中選用標準件 ， 模架選用標準中間導柱模架 標準是 GB/T2851.3-90 根據(jù)《〈 模具技術標準應用〉》 參數(shù)如下： 周界是 200*160 最大閉合高度 190 最小閉合高度 160 上模座厚度 35 下模座厚度 40 模具的閉合高度校核：40+35+28+56+10=170 該模具符合要求,按已確定的模具形式及參數(shù)繪制模具總裝圖。 圖 4 總裝配圖 技術要求 1采用標準模架后側(cè)導柱模架，標準是GB/T2851.1-90 2沖模零件不 允許有裂痕，工作表面不允許有劃痕，機械損傷，銹蝕等表 面缺陷， 3沖模凹模工作孔不允許有 倒錐度 4沖裁的凸凹模刃口及側(cè)刃等必須鋒利不允許有崩刃和機械損傷， 5零件圖上未標明的倒角尺寸，除刃口外所有的銳邊都倒角1X45度或道圓角。 表5 零件明細表 （5） 繪制非標準零件圖 圖 5 落料凹模零件圖 圖6 固定板 圖7 卸料板 (六) 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制 總裝工藝 1備料 2將模柄裝入9上模座后磨平，然后用手槍鉆直徑6mm的齊縫銷孔配鉸大 入12銷 3將13導正銷裝入14落料凸模中，把再把落料凸模組和7沖孔凸模裝入到6凸模固定板中然后鉚緊磨平 4用等高塊把9上模座支起，將8墊板，6固定板，調(diào)整后用4螺釘固定，配鉸直徑8mm的孔，大入10銷 5把9上模座放下到一定高度，保證模架的 移動平穩(wěn)，靈活，無瀉止現(xiàn)象，讓凸模刃口在凹模刃口下，調(diào)整間隙，保證圖紙設計要求，用螺釘緊固，15卸料板，16導料板，19始沖檔料銷及17凹模。再用3螺釘緊固17凹模和1下模座然后配餃銷孔大入銷， 6試模 7調(diào)整到合格 8入庫 墊板的加工工藝 1備料（外購標準模塊160x125x10） 2按圖紙要求畫線， 3在鉆洗床上加工 4檢驗 5入庫 凸模固定板的加工工藝 1備料（外購標準模塊160x125x18） 2按圖紙要求畫線， 3在鉆洗床上加工四個凸?？缀蛢蓚€銷孔四個螺釘通孔 4攻4*M8螺紋孔 5在電火花滿走絲上加工落料凸?？? 6檢驗 7入庫 落料凸模的加工工藝 1備料 2鍛造成62*35*60的模塊 3在刨床上先刨一平面 4以該面為基準按圖紙要求畫線 5在數(shù)控銑床上銑出圖紙上的外形 6在鉆銑床上鉆出導正銷的孔 7按圖紙要求做熱處理 8檢驗 9入庫 導正銷的加工工藝 1備料 2鍛造成直徑8*60的胚料 3在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 4按圖紙要求熱處理 5檢驗 6入庫 沖孔凸模的加工工藝 1備料 2鍛造成直徑為14*60的胚料 3在數(shù)控車床上加工零件按圖紙要求 4按圖紙要求熱處理 5檢驗 6入庫 卸料板加工工藝 1備料（外購標準模塊100x125x12） 2按圖紙要求畫線， 3在鉆洗床上加工四螺釘通孔和兩個銷孔及四個通過凸模的孔 4在銑床上加工剩余的部分 5檢驗 6入庫 凹模加工工藝 1備料（外購標準模塊160x125x28） 2按圖紙要求畫線， 3在鉆洗床上加工兩銷孔和四螺紋孔 4攻絲 5用點火花加工工作刃口 6按圖紙要求做熱處理 7檢驗 8入庫 導料板加工工藝 1備料（外購標準模塊120x125x8）在 標準模塊上切割成兩塊120*35*8 2按圖紙要求畫線， 3在刨床上把不平整的邊刨床平及始沖擋料銷的槽，在插床上加工始沖擋料銷的剩余部分 4在鉆銑床上加工兩銷孔和四個螺紋通孔 5攻螺紋絲4*M8 6檢驗 7入庫 始沖擋料銷的加工工藝 1備料 2鍛造成55*5*10的胚料 3在刨床上先刨一平面做基準 4在基準上劃線 5在銑床上加工出零件圖的樣子 6按圖紙要求做相應的熱處理 7檢驗 8入庫 參考文獻 1、 實用沖壓工藝及模具設計手冊.楊玉英 主編.機械工業(yè)出版社，2005 2、 冷沖壓模具設計指導[專著].- 北京：機械工業(yè)出版社，1999 3、 機械設計手冊：新版/機械設計手冊編委會[編著].3版 2004，機械工業(yè)出版社2002.2 4、 AutoCAD2000工程繪圖及開發(fā)基礎[專著]/姚涵珍、李彥啟 主編.- 北京：機械工業(yè)出版社，2002.2 5、CAXA三維實體設計教程[專著]/林少芬，姜明等編著.- 北京：機械工業(yè)出版社，2005 19