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宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 0 緒論 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛 在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中 工人生產(chǎn)的勞動 強度大 勞動量大 嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高 隨著當(dāng)今科技的發(fā)展 工業(yè)生產(chǎn) 中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視 而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來 沖壓模 具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中 沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率 減輕工人負(fù)擔(dān) 具有重要的技術(shù)進步意義和經(jīng)濟價值 模具 做為高效率的生產(chǎn)工具的一種 是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工 藝裝備 采用模具生產(chǎn)制品和零件 具有生產(chǎn)效率高 可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn) 節(jié)約原材料 實現(xiàn)無切屑加工 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 具有良好的互換性 操作簡單 對 操作人員沒有很高的技術(shù)要求 利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費用低 所加工出的 零件與制件可以一次成形 不需進行再加工 能制造出其它加工工藝方法難以加工 形狀比較復(fù)雜的零件制品 容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化的特點 研究和發(fā)展模具技術(shù) 對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義 模具技 術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位日益提高 并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的 作用 設(shè)計出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)率 具使用壽命 還可以 提高產(chǎn)品經(jīng)濟效益 在進行模具設(shè)計時 必須清楚零件的加工工藝 設(shè)計出的零件 要能加工 易加工 充分了解模具各部件作用是設(shè)計者進行模具設(shè)計的前提 新的 設(shè)計思路必然帶來新的模具結(jié)構(gòu) 工件名稱 止動杠桿 工件簡圖 如下圖 1 所示 生產(chǎn)批量 大批量 材料 Q235 A 鋼 材料厚度 1 5mm 圖 1 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 1 沖材件工藝性分析 1 1 材料 表 1 碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分 性能及用途 S MPa 5 化學(xué)成分 鋼材厚度和型材直徑 16mm牌號 等 級 Wc 不小于 b MPa 用途舉例 Q195 0 06 0 12 195 33 315 390 A Q215 B 0 09 0 15 215 31 335 410 用來制造薄鋼板 鋼 絲 管鋼 鋼釘 螺 釘 地腳螺栓等 A 0 14 0 22 B 0 12 0 20 C 0 18 Q235 D 0 17 235 26 375 460 用來制造拉釘 螺栓 螺母 軸 銷子 螺 紋鋼 角鋼 槽鋼 鋼板等 Q255 A 0 18 255 24 410 510 用來 制造各種型條鋼 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 B 0 28 和鋼板 Q275 0 28 0 38 275 20 490 610 相當(dāng)于 35 40 鋼 表 2 部分碳素鋼抗剪性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度 Mpa Q195 260 320 Q235 310 380普通碳素鋼 Q275 未退火 400 500 由表 1 表 2 分析知 Q235 A 鋼具有良好的塑性 焊接性以及壓力加工性 主要 用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機械零件 綜合評比均適合沖裁加工 1 2 工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單 有兩個矩形孔 孔與邊緣之間的距離也滿足要求 最小 壁厚為 5mm 滿足許用壁厚要求 兩矩形孔之間 孔與邊緣之間的壁厚 可以沖裁 1 3 尺寸精度 根據(jù)零件圖上所注尺寸公差 經(jīng)查公差表 內(nèi)孔和外形都為 IT12 級 尺寸精度均 較低 普通沖裁完全可以滿足要求 根據(jù)以上分析 該零件沖裁工藝性較好 適宜沖裁加工 2 沖裁工藝方案的確定 方案一 先落料 后沖孔 單工序模生產(chǎn) 方案二 沖孔 落料復(fù)合沖壓 復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料級進沖壓 級進模生產(chǎn) 表 3 各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較 模具種類 單工序模 級進模 復(fù)合模 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 比較項目 無導(dǎo)向 有導(dǎo)向 零件公差等級 低 一般 可達 IT13 IT10 級 可達 IT10 IT8 級 零件特點 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0 2 6mm 可加工復(fù)雜零件 如寬 度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與 強度限制 尺寸可以較大 厚度可達 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直 高質(zhì) 量制件需較平 由于壓料沖件的同時得到 了較平 制件平直度好且 具有良好的剪切斷面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料 可以 自動排除制件 生產(chǎn)效 率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻?上 必須手動或機械排除 生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全 需采取安全措施 比較安全 不安全 需采取安全措施 模具制造工作量 和成本 低 比無導(dǎo)向的稍 高 沖裁簡單的零件時 比 復(fù)合模低 沖裁較復(fù)雜零件時 比級 進模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量 沖件的生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的生 產(chǎn) 形狀復(fù)雜 精度要求較高 平直度要求高的中小型制 件的大批量生產(chǎn) 由表 3 知 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 制造周期短 制造簡單 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 壁厚模具強度也能滿足要求 沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高 板料的定位 精度比方案三低 模具輪廓尺寸較小 制造比方案三簡單 通過對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 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 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)簡單 又可以 直接利用壓力機的打桿裝置進行推件卸件可靠 便于操作 并為機械化出件提供了 有利條件 所以應(yīng)用十分廣泛 制件的平直度要求較高 孔邊距較小 工件最小壁厚為 5mm 接近倒裝式復(fù)合模 最小許用壁厚 4 9mm 不能使用倒裝是復(fù)合模生產(chǎn) 由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采 用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn) 4 模具總體設(shè)計 4 1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知 采用復(fù)合模沖壓 所以模具類型為正裝式復(fù)合模 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 也能滿足生產(chǎn)要求 這樣就可以降低生產(chǎn)成本 提高經(jīng)濟效益 4 2 2 定位方式 因為導(dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡單 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)濟效益 控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷 控制送料步距采用固定 擋料銷 4 3 卸料 出件方式 4 3 1 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu) 常用于較硬 較厚且精度要求不高的工件沖裁 后卸料 當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大 單邊間隙 取 0 2 0 5 t 當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合 間隙應(yīng)該小于沖裁間隙 此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板 主要用于卸料力 較大 材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合 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 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 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 1 0 2 t 若 彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時 二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙 常用作落料 模 沖孔模 正裝復(fù)合模的卸料裝置 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 操作者可以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 故可采用彈性卸料 4 3 2 出件方式 因采用正裝式復(fù)合模生產(chǎn) 故采用上出件為佳 4 4 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度 B 大于送料方向的 凹模長度 L 故采用縱向送料方式 即由前向后送料 4 5 確定導(dǎo)向方式 方案一 采用對角導(dǎo)柱模架 由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上 所 以上模座在導(dǎo)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(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 因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè) 工作時 偏心距會造成導(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 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)用的自動沖壓模架 方案四 中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上 導(dǎo)向平穩(wěn) 準(zhǔn)確 單只能 一個方向送料 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 該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式 即方案四最佳 5 模具設(shè)計計算 5 1 排樣 計算條料寬度 確定步距 計算材料利用率 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 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 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 計算條料寬度 搭邊的作用是補償定位誤差 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 浪費材料 搭邊過小 沖裁時容易翹曲或被拉斷 不僅會增大沖件毛 刺 有時還有拉入凸 凹模間隙中損壞模具刃口 降低模具壽命 或影響送料工作 搭邊值通常由經(jīng)驗確定 表 4 所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(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 2 2mm 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 Dmax 2a 0 公式 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 B 120 2 2 2 124 40 0 7mm 故條料寬度在 123 7 124 4mm 之間 表 4 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值 圓件及 r 2t 圓角 矩形邊長 l 50 矩形邊長 l 50 或圓角 r 2 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 25 0 5 1 2 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 0 5 0 8 1 0 1 2 1 5 1 8 1 8 2 0 0 8 1 2 0 8 1 0 1 2 1 5 1 5 1 8 1 2 1 5 1 0 1 2 1 5 1 8 1 9 2 0 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 1 6 2 0 1 2 1 5 2 0 2 2 2 0 2 2 表 5 剪裁下的下偏差 mm 條料寬度 條料厚度 50 50 100 100 200 200 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 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的距離稱為送料步距 每個步距可沖一個或 多個零件 進距與排樣方式有關(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) 進距確定的原則是 最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值 最大 條料寬度能在沖裁時順利的在導(dǎo)料板之間送進條料 并有一定的間隙 復(fù)合模送料步距 S S 12 26 2 40mm 排樣圖如圖 2 所示 圖 2 5 1 4 計算材料利用率 沖裁件的實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) 一個步距內(nèi)的材料利用率 BS 100 公式 2 式中 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 條了寬度 步距 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 由此可之 值越大 材料的利用率就越高 廢料越少 廢料分為工藝廢料和結(jié) 構(gòu)廢料 結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的 一般是固定不變的 工藝廢料的多少決定于 搭邊和余量的大小 也決定于排樣的形式和沖壓方式 因此 要提高材料利用率 就 要合理排樣 減少工藝廢料 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用 還影響到制件的質(zhì)量 模具的的結(jié)構(gòu) 和壽命 制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù) 經(jīng)濟指標(biāo) 因此 排樣時應(yīng)考慮如下原 則 1 提高材料利用率 不影響制件使用性能的前提下 還可以適當(dāng)改變制件的形狀 2 排樣方法使應(yīng)操作方便 勞動強度小且安全 3 模具結(jié)構(gòu)簡單 壽命高 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 20 24 40 50 7 3510mm2 所以一個步距內(nèi)的材料利用率 BS 100 3510 4984 8 124 40 2 100 70 4 考慮料頭 尾料和邊角余料消耗 一張板材上的總利用率 總 為 總 nA1 LB 100 公式 3 式中 n 一張板料上沖裁件的總數(shù)目 A1 一個沖裁件的實際面積 L 板料長度 B 板料寬度 查板材標(biāo)準(zhǔn) 見附錄 1 宜選用 650mm 1300mm 的鋼板 每張鋼板可剪裁為 5 張條料 124 4mm 1300mm 每張條料可以沖 32 個工件 所以每張鋼板的材料利用率 總 nA1 LB 100 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 32 3510 664 124 4 1300 100 62 4 根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達 62 4 滿足要求 5 2 沖壓力的計算 5 2 1 沖裁力的計算 在沖裁過程中 沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的 通常說的沖裁力 是指沖裁力的最大值 它是選用壓力機和設(shè)計模具重要依據(jù)之一 用平刃沖裁時 其沖裁力 一般按下式計算 F KLt b 公式 4 式中 F 沖裁力 L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 b 材料抗剪強度 系數(shù) L 120 2 24 50 20 40 2 15 2 26 2 14 2 10 2 30 468mm 系數(shù) 是考慮到實際生產(chǎn)中 模具間隙值的波動和不均勻 刃口磨損 板料力學(xué) 性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù) 一般取 1 3 b 的值查表 2 為 310 380 pa 取 b 380Mpa 所以 F KLt b 1 3 468 2 380 462384N 5 2 2 卸料力 頂件力的計算 在沖裁結(jié)束時 由于材料的彈性回復(fù) 包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù) 及摩擦的 存在 將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi) 而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上 為使沖裁 工作繼續(xù)進行 必須將緊箍在凸模上的料卸下 將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出 從凸模 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 上卸下箍著的料稱卸料力 逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力 一 般按以下公式計算 卸料力 F X KXF 公式 5 頂件力 FD KDF 公式 6 FX KXF 0 05 462384N 23119 2N K X 為卸料力系數(shù) 其值查表 6 可得 FD KDF 0 06 462384N 27743 88N 所以總沖壓力 FZ F FX FD 462384N 23119 2N 27743 88N 513247 08N 壓力機公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力 根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選壓力機為 J23 63 表 6 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t mm KX KT KD 鋼 0 1 0 1 0 5 0 5 0 25 2 5 6 5 6 5 0 065 0 075 0 045 0 055 0 04 0 05 0 03 0 04 0 02 0 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 0 025 0 08 0 02 0 06 0 03 0 07 0 03 0 09 5 3 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置 為了確保壓力機和模具正 常工作 應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合 否則 會使沖模和力機滑 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 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 模具和壓力機的使用壽命 沖模的壓力中心 可以按下述原則來確定 1 對稱形狀的單個沖裁件 沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 2 工件形狀相同且分布位置對稱時 沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合 3 形狀復(fù)雜的零件 多孔沖模 級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心 解析法的計算依據(jù)是 各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸 的力矩 求出合力作用點的坐標(biāo)位置 0 0 x 0 y 0 即為所求模具的壓力中心 使用解析法確定模具的壓力中心 具體步驟如下 1 按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀 2 在凸模刃口輪廓內(nèi) 或外 的任意處 作坐標(biāo) O X O Y 作為基準(zhǔn)坐標(biāo)軸 3 將凸模刃口輪廓線分為若干基本線段 直線段或圓弧段 L 1 L 2 L 3 L n 并用 各段長度代表各自的沖裁力 4 確定凸模刃口各線段的壓力中心的位置及其坐標(biāo) X 1 Y 1 X 2 Y 2 X n Y n 5 根據(jù) 力矩定理 確定凸模的壓力中心坐標(biāo)點 X n Y n 即 X0 L 1x1 L 2x2 L nxn L 1 L 2 L n 公式 7 Y0 L 1y1 L 2y2 L nyn L 1 L 2 Ln 公式 8 用解析法計算壓力中心時 先畫出凹模形口圖 如圖 3 所示 在圖中將 XOY 坐標(biāo) 系建立在建立在圖示對稱中心線上 將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成 L1 L10 共 10 組基 本線段 用解析法求得該模具壓力中心的坐標(biāo) 有關(guān)計算如表 5 所示 由以上計算結(jié)果可以看出 該工件沖裁力不大 壓力中心偏移坐標(biāo)原點 O 較小 為了便于模具的加工和裝配 模具壓力中心依然選在坐標(biāo)原點 表 7 壓力中心的計算 圖 3 5 4 模具刃口尺寸的計算 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 5 4 1 沖裁間隙分析 根據(jù) JB Z271 86 規(guī)定 沖裁間隙是指凸 凹模刃口間隙的距離 用符號 C 表 示 其值可為正也可為負(fù) 在普通沖裁模中均為正值 它對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其 重要的影響 此外 沖裁間隙還影響模具壽命 卸料力 推件力 沖裁力和沖裁件的 尺寸精度 因此 沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù) 1 間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值 差值越小 則精度 越高 這個差值包括兩方面的偏差 一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差 二是模具 本身的制造偏差 2 間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響 間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之 一 沖裁過程中 凸模與被沖的孔之間 凹模與落料件之間均有摩擦 而且間隙越小 模具作用的壓應(yīng)力越大 摩擦也越嚴(yán)重 所以過小的間隙對模具壽命極為不利 而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小 并延緩間隙由于受到制造和裝 配精度的限制 出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響 從而提高模具壽命 3 間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大 材料所受的拉應(yīng)力增大 材料容易斷裂分離 因此沖裁力減小 通常沖裁力的降低并不顯著 當(dāng)單邊間隙在材料厚度的 5 20 左右時 沖裁力的降低 不超過 5 10 間隙對卸料力推料力的影響比較顯著 間隙增大后 從凸模里卸料和 從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達到材料厚度的 15 25 左右時的卸料力幾乎為零 但間隙繼續(xù)增大 因為毛刺增大 又將引起卸料力 頂件力迅速增大 4 間隙值的確定 由以上分析可見 凸 凹模間隙對沖裁件質(zhì)量 沖裁工藝力 模具壽命都有很大 的影響 因此 設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙 以保證沖裁件的斷面質(zhì)量 尺寸 精度滿足產(chǎn)品的要求 所需沖裁力小 模具壽命高 但分別從質(zhì)量 沖裁力 模具壽 命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值 只是彼此接近 考慮到模具制造 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 中的偏差及使用中的磨損 生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙 只要間 隙在這個范圍內(nèi) 就可以沖出良好的制件 這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 Cmin 最大值稱為最大合理間隙 Cmax 考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大 故 設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Cmin 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法 理論確定法和查表法 根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗 在確定間隙值時要按要求分類選用 對于尺寸精 度 斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值 對于垂直度與尺寸精度要求不高 的制件 應(yīng)以降沖裁力 提高模具壽命為主 可采用較大的間隙值 由于理論法在生 產(chǎn)中使用不方便 所以常采用查表法來確定間隙值 經(jīng)驗公式 軟材料 t 1mm C 3 4 t t 1 3mm C 5 8 t t 3 5mm C 8 1 t 硬材料 t 1mm C 4 5 t t 1 3mm C 6 8 t t 3 8mm C 8 13 t 根據(jù)分析沖裁模間隙采用查表法確定 查沖裁模初使用間隙 見附錄 2 得 Zmax 0 360mm Zmin 0 246mm 工件形狀較復(fù)雜 采用配作法加工凹 凸模 配作法加工的特點是模具的間隙由 配做保證 工藝比較簡單 無需較核 T A Z max Zmin 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 5 4 2 落料 落料時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件來配作凸模 凹模磨損后變大的尺寸有 120 0 0 21 24 0 0 25 38 0 0 25 40 0 0 25 50 00 25 30 0 0 21 各刃口尺寸具體計算見表 6 表 8 落料凹模刃口尺寸計算 凸模刃口尺寸按凹模實際刃口尺寸配制 保證雙面間隙值 0 246 0 360 mm 5 4 3 沖孔 沖孔時應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件來配作凹模 凹模磨損后變小的尺寸有 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 260 0 21 14 0 0 18 30 0 0 21 100 0 15 凹模磨損后不變的尺寸有 45 0 12 各刃口尺寸具 體計算見表 7 表 9 沖孔凸模刃口尺寸計算 凹模刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配制 保證雙面間隙值 0 246 0 360 mm 表 10 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 1 2 2 4 4 0 16 0 20 0 24 0 30 0 17 0 35 0 21 0 41 0 25 0 49 0 31 0 59 0 36 0 42 0 50 0 60 0 16 0 20 0 24 0 30 0 16 0 20 0 24 0 30 5 5 卸料橡膠的設(shè)計 5 5 1 卸料板工作行程 h h h1 h2 t 1 3 2 6mm h1 為凸凹模凹進卸料板的深度 1mm h 2 為凸凹模沖裁后進入凹模的深度 3mm t 為 材料厚度 2mm 5 5 2 卸料橡膠工作行程 H H h1 h0 6 5 11mm h0 為凸凹模修磨量 取 5mm 5 5 3 卸料橡膠自由高度 H0 H0 4H 4 11 44mm 取 H 為 H0 的 25 5 5 4 卸料橡膠的預(yù)壓縮量 H1 H1 15 H0 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 0 15 44 6 6mm 一般取 H1 10 15 H0 5 5 5 每個橡膠所承受的載荷 F1 根據(jù)模具安裝位置和模具結(jié)構(gòu) 選取 4 個卸料橡膠 F1 Fx 4 3960 4 990N 5 5 6 卸料橡膠的外徑 D D2 d2 1 27F1 P 1444mm 所以 D 38mm 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 5 H0 1 5 滿足要求 4 5 8 卸料橡膠安裝高度 H2 H2 H0 H1 44 6 6 37 4mm 6 主要部零件設(shè)計 6 1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 1 1 凸凹模 零件外形相對復(fù)雜 根據(jù)實際情況并考慮加工 為了滿足凸凹模強度和剛性 將 凸凹模設(shè)計成階梯式 使裝配修磨方便 采用成形銑 成形磨削加工 凸凹?？傞L L L H1 H2 H3 H4 20 37 4 15 1 71 4mm H1為凸凹模固定板厚度 H 2為橡膠安裝高度 H 3為彈壓卸料板厚度 H 4為凸凹模 凹進彈壓卸料板的深度 6 1 2 落料凹模 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 落料凹模采用整體凹模 采用線切割機床加工 安排凹模在模架上的位置時 要 依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù) 將壓力中心與模柄中心重合 其外形尺寸按相關(guān)公式計算 凹模厚度 H KS 公式 9 0 2 120 24mm 查表 11 取 K 0 2 取凹模厚度 H 30mm 凹模寬度 B S 2 5 4 0 H 公式 10 120 2 5 4 0 30 195 240mm 取凹模寬度 B 220mm 凹模長度 L S1 2S2 公式 11 38 2 52 142mm 其中 S 為垂直于送料凹模刃壁間最大距離 S 1為送料方向刃壁間最大距離 S 2 為凹模刃壁至邊緣的最小距離 K 為系數(shù)查相關(guān)圖表可得 凹模整體輪廓尺寸 L B H 142mm 220mm 30mm 表 11 凹模厚度系數(shù) K 材料厚度 t mm S mm 1 1 3 3 6 50 0 30 0 40 0 35 0 50 0 45 0 60 50 100 0 20 0 30 0 22 0 35 0 30 0 45 100 200 0 15 0 20 0 18 0 22 0 22 0 30 200 0 10 0 15 0 12 0 18 0 15 0 22 表 12 凹?？妆谥吝吘壍木嚯x S2 材料寬度 B mm 材料厚度 t mm 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 0 8 0 80 0 15 1 5 3 0 3 0 5 0 40 20 22 28 32 40 50 22 25 30 35 50 70 28 30 36 40 70 90 34 36 42 46 90 120 38 42 48 52 120 150 40 45 25 55 6 1 3 沖孔凸模 所沖孔為矩形孔 為方便裝配和滿足凸模強度將沖孔凸孔凸模設(shè)計成階梯式 采 用數(shù)控銑削床加工 其總長按相關(guān)公式計算 L h1 h2 h3 20 20 30 70mm 其中 h1為凸模固定板厚度 h 2為凹模墊板厚度 h 3為凹模厚度 6 2 卸料部件的設(shè)計 6 2 1 卸料板的設(shè)計 卸料板采用 45 鋼制造 淬火硬度 40 45HRC 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 個卸料螺釘 公稱直徑為 10mm 螺紋部分為 M8 10mm 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 卸料螺釘擰緊后 應(yīng)使卸料螺板 超出凸凹模端面 1mm 有誤差時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 該模具采用中間導(dǎo)柱模架 這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置 沖壓時可防止由于 偏心力矩引起的模具歪斜 以凹模輪廓尺寸為依據(jù) 選擇模架規(guī)格 導(dǎo)柱 d mm L mm 分別為 30mm 220mm 32mm 220mm 導(dǎo)套 d mm L mm D mm 分別為 30mm 120mm 40mm 32mm 120mm 42mm 上模座厚度 H1取 45mm 凸凹模墊板厚度 H2取 10mm 凸凹模固定板厚度 H3取 20mm 卸料板厚度 H4取 15mm 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 下模坐厚度 H5取 50mm 凸模墊板厚度 H6取 10mm 凸模固定板厚度 H7取 20mm 凹模 墊塊厚度 H8取 20mm 模具閉合高度 H H H1 H2 H5 H6 H 凸 H 凸凹 h 45mm 10mm 50mm 10mm 70mm 71 4mm 3mm 248 4mm 式中 H 凸 沖孔凸模長度 70mm H 凸凹 凸凹模長度 71 4mm h 凸模沖裁后進入凹模的深度 3mm 7 較核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 7 1 較核模具閉合高度 模具閉合高度 H 應(yīng)該滿足 Hmin H1 10 H Hmax H 1 5 公式 12 式中 Hmax 壓力機最大閉合高度 Hmin 壓力機最小閉合高度 H1 墊板厚度 根據(jù)擬選壓力機 J23 63 查開式壓力機參數(shù)表 見附錄 3 得 Hmax 450mm Hmin 270mm H1 80mm 將以上數(shù)據(jù)帶入公式 12 得 200 H 365 經(jīng)計算該模具閉合高度 H 248 4mm 在 200mm 365mm 內(nèi) 且開式壓力機 J23 63 最大裝模高度 280mm 大于模具閉合高度 247 4mm 可以使用 7 2 沖壓設(shè)備的選定 通過較核 選擇開式雙柱可傾式壓力機 J23 63 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 360mm 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 最大裝模高度 280mm 工作臺尺寸 前后 左右 480mm 710mm 墊板尺寸 厚度 直徑 80mm 230mm 模柄孔尺寸 50mm 70mm 最大傾斜角度 30 0 8 設(shè)計并繪制模具總裝圖 選取標(biāo)準(zhǔn)件 按已確定的模具形式及參數(shù) 從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件 繪制模具裝配圖 見圖紙 9 繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 根據(jù)已確定的零件結(jié)構(gòu)及參數(shù) 按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 見圖紙 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)課程 通過畢業(yè)設(shè)計使我更加了 解到模具加工在實際生產(chǎn)中的重要地位 從 2007 年 7 月到 9 月 我們歷時兩個月 系統(tǒng)地鞏固了如 塑料模具與沖壓模 具 機械制圖 機械制造基礎(chǔ) 模具加工工藝 等許多課程 從分析零件圖到 模具的設(shè)計與裝配圖的繪制 在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下 每一個環(huán)節(jié)都是我自己設(shè)計制作 的 在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考 查閱各種有關(guān)模具方面的資料 特別是模具在實際 中可能遇到的具體問題 使我在這短暫的時間里 對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍 使我對沖壓模具設(shè)計的整個過程 主要零件的設(shè)計 主要工藝參數(shù)的計算 模具的總 體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計等都有了進一步的理解和掌握 模具在當(dāng)今社會生活中運 用得非常廣泛 掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義 總之 本次畢業(yè)設(shè)計 是我認(rèn)真的結(jié)果 也是我架起 工作 的關(guān)鍵一步 驗了我 大學(xué)三年學(xué)習(xí)的成果 文中上述所有內(nèi)容主要是在講述模具設(shè)計的整個過程 利用對 零件圖形的工藝性分析 設(shè)計出適合加工零件的模具 以達到生產(chǎn)要求 提高生產(chǎn)效 率 零件的沖裁工藝性分析 模具結(jié)構(gòu)的確定是模具設(shè)計的重要內(nèi)容 只要合理就可 以保證其加工精度及其各項指標(biāo)要求 通過這次模具設(shè)計及編制其說明書 增加了不少專業(yè)方面的知識 提高了動腦 動手的能力 只實踐也理論相結(jié)合才能達到規(guī)定的各項性能指標(biāo) 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 致謝 本畢業(yè)設(shè)計是在柳杰老師的精心指導(dǎo)下完成的 在此 向他表示衷心的感謝 從 陌生到開始接觸 從了解到熟悉 這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程 我對模具 的認(rèn)識過程亦是如此 經(jīng)過二個月的努力 這次畢業(yè)設(shè)計劃上了一個圓滿的句號 為 以后的工作打下了基礎(chǔ) 同時 希望各位讀者在對此文的不足給抒指導(dǎo) 批評和提出 寶貴的意見和建議 在此 對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)表示衷心的 感謝 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 參考文獻 1 閻其鳳主編 模具設(shè)計與制造 北京 機械工業(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 張錚主編 模具設(shè)計與制造實訓(xùn)指導(dǎo) 北京 電子工業(yè)出版社出版 2000 4 翁其金主編 冷沖壓技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社出版 2000 5 梁炳文主編 板金沖壓與竅門 北京 機械工業(yè)出版社出版 2004 6 王甫茂 李正鋒主編 機械制造基礎(chǔ) 上海 上海交通大學(xué)出版社出版 2005 7 劉力主編 機械制圖 北京 高等教育出版社出版 2004 8 翁其金主編 沖壓工藝與沖模設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社出版 1999 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 附錄 附錄 1 沖壓常用金屬材料規(guī)格 軋制薄鋼板規(guī)格 單位為 mm 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 附錄 2 沖裁模初始用間隙 2C mm 軟鋁 純銅 黃銅 軟鋼 WC 0 08 0 2 杜拉鋁 中等硬鋼 WC 0 3 0 4 硬鋼 WC 0 5 0 6 材料厚度 t mm Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 2 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 8 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 10 0 0 008 0 012 0 016 0 020 0 024 0 028 0 032 0 036 0 040 0 050 0 075 0 090 0 100 0 132 0 150 0 168 0 180 0 245 0 280 0 315 0 350 0 480 0 560 0 720 0 870 0 900 0 012 0 018 0 024 0 030 0 036 0 042 0 048 0 054 0 060 0 084 0 105 0 126 0 140 0 176 0 200 0 224 0 240 0 315 0 360 0 405 0 450 0 600 0 700 0 880 0 990 1 100 0 010 0 015 0 020 0 025 0 030 0 035 0 040 0 045 0 050 0 072 0 090 0 108 0 120 0 154 0 175 0 196 0 210 0 280 0 320 0 360 0 400 0 540 0 630 0 800 0 900 1 000 0 014 0 021 0 028 0 035 0 042 0 049 0 056 0 063 0 070 0 096 0 120 0 144 0 160 0 198 0 225 0 252 0 270 0 350 0 400 0 450 0 500 0 660 0 77 0 960 1 080 1 200 0 012 0 018 0 024 0 030 0 036 0 042 0 048 0 054 0 060 0 084 0 105 0 126 0 140 0 176 0 200 0 224 0 240 0 315 0 360 0 405 0 450 0 600 0 700 0 880 0 990 1 100 0 016 0 024 0 032 0 040 0 048 0 056 0 064 0 072 0 080 0 108 0 135 0 162 0 180 0 220 0 250 0 280 0 300 0 385 0 440 0 490 0 550 0 720 0 840 1 040 1 170 1 300 0 014 0 021 0 028 0 035 0 042 0 049 0 056 0 063 0 070 0 096 0 120 0 144 0 160 0 198 0 225 0 252 0 270 0 350 0 400 0 450 0 500 0 660 0 770 0 960 1 080 1 200 0 018 0 027 0 036 0 045 0 054 0 063 0 072 0 081 0 090 0 120 0 150 0 180 0 200 0 242 0 275 0 308 0 330 0 420 0 480 0 540 0 600 0 780 0 910 1 120 1 260 1 400 注 1 初始間隙值的最小值相當(dāng)于間隙的公稱數(shù)值 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 26 2 最大值是考慮到凸模和凹模的制造公差所增加的數(shù)值 3 在使用過程中 由于模具工作部分的磨損 間隙將有所增加 因而間隙的使用 最大數(shù)值要超過表列數(shù)值 W C 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 用其表示鋼中的碳含量 附錄 3 開式壓力機規(guī)格及參數(shù) 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27