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墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 1 1 緒 論 目前 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?主要原因是我國在沖壓 基礎(chǔ)理論及成形工藝 模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具設(shè)計 模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā) 達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國模具在壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期等方 面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 據(jù)不完全統(tǒng)計 2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多 家 從業(yè)人員約 50 多萬人 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭 模具企業(yè)總體上訂 單充足 任務(wù)飽滿 2004 年模具產(chǎn)值 530 億元 進(jìn)口模具 18 13 億 美元 出口模具 4 91 億美元 分別比 2003 年增長 18 32 4 和 45 9 進(jìn)出口之比 2004 年為 3 69 1 進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13 2 億美元 為凈進(jìn)口量較大的國家 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中 有一半以上是自產(chǎn)自用的 在模具企業(yè)中 產(chǎn)值過億元 的模具企業(yè)只有 20 多家 中型企業(yè)幾十家 其余都是小型企業(yè) 近年來 模具行業(yè) 結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復(fù)雜 長壽命中高檔模具 及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 專業(yè)模具廠數(shù)量增加 能力提高較快 三 資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 國企股份制改造步伐加快等 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速 但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要 我國尚存在 以下幾方面的不足 第一 體制不順 基礎(chǔ)薄弱 三資 企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了 積極的推動作用 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進(jìn)行之中 但總體來看 體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟 再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱 因此 行業(yè)發(fā)展還不 盡如人意 特別是總體水平和高新技術(shù)方面 第二 開發(fā)能力較差 經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 水平較低 且不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場中經(jīng)常處于被動地位 我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值 約合 1 萬美元 國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是 15 20 萬美元 有的高達(dá) 25 30 萬美 元 與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理 真正實現(xiàn)現(xiàn)代化 企業(yè)管理的企業(yè)較少 第三 工藝裝備水平低 且配套性不好 利用率低 雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先 進(jìn)的加工設(shè)備 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多 特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多 由于體制和資金等原因 引進(jìn)設(shè)備不配套 設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍 設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決 裝備 水平低 帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 2 第四 專業(yè)化 標(biāo)準(zhǔn)化 商品化的程度低 協(xié)作差 由于長期以來受 大而全 小而全 影響 許多模具企業(yè)觀念落后 模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低 專業(yè)化分工 不細(xì) 商品化程度也低 目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具 商品模具只占 45 左右 其馀為自 產(chǎn)自用 模具企業(yè)之間協(xié)作不好 難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù) 與國際水平相 比要落后許多 模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低 標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量 成本有較大 影響 對模具制造周期影響尤甚 第五 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能 質(zhì)量和品種往往會影響模 具質(zhì)量 壽命及成本 國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比 無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格 都 有較大差距 塑料 板材 設(shè)備等性能差 也直接影響模具水平的提高 1 1 2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展 雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在 過去的十多年得到了快速發(fā)展 但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距 尚不能 完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求 未來的十年 中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方 向包括以下幾方面 1 模具日趨大型化 2 在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD CAE CAM 技術(shù) 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù) 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù) 7 模具的精度將越來越高 8 模具研磨拋光將自動化 智能化 9 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機 電器 儀器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產(chǎn)制作 表現(xiàn)出的高效率 低成本 高精度 高一致性和清潔環(huán)保的特性 是其他加工制造方 法所無法替代的 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的 重要標(biāo)志 并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 近幾年 全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面 世界模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美國 日本 法國 瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一 國外模具總量中 大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具的比例占到 50 以上 國外模具 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 3 企業(yè)的組織形式是 大而專 大而精 2004 年中國模協(xié)在德國訪問時 從德國工 模具行業(yè)組織 德國機械制造商聯(lián)合會 VDMA 工模具協(xié)會了解到 德國有模具企業(yè) 約 5000 家 2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元 其中 VDMA 會員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展 國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計 模具工藝設(shè)計 高級鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技術(shù)水平比較高 故人均 產(chǎn)值也較高 我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右 而國外模具工 業(yè)發(fā)達(dá)國家大多 15 20 萬美元 有的達(dá)到 25 30 萬美元 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件 使用覆蓋率達(dá) 70 以上 而我國才達(dá)到 45 1 3 墊片沖孔落料級進(jìn)模具設(shè)計與制造方面 1 3 1 墊片沖孔落料級進(jìn)模具設(shè)計的設(shè)計思路 沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一 它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn) 生分離的一種沖壓工序 它包括落料 沖孔 切邊 修邊 切舌 剖切等工序 其中 落料和沖孔是最常見的兩種工序 沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣 它既可直接沖出成品 零件 還可以對已成形的工件進(jìn)行再加工 普通沖裁加工出來的制件的精度不高 一 般情況下 沖裁件的尺寸精度應(yīng)在 IT12 級以下 不宜高于 IT10 級 只有加強沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究 才能提供更加準(zhǔn)確 實用 方便的計算方法 才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸 解決沖裁變形中出 現(xiàn)的各種實際問題 從而 進(jìn)一步提高制件質(zhì)量 墊片是典型的沖壓件 該模具工作過程很簡單就是沖孔和落料 根據(jù)零件圖的結(jié) 構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型 因此 綜合考慮各種 因素后采用復(fù)合模 根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架 判斷此次沖裁能不能采用標(biāo) 準(zhǔn)的模架 為了保證制件的順利加工和順利取件 模具必須有足夠高度 要改變模具 的高度 只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度 改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時 還要注意保證 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強度 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決 定 設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差 應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度 1 3 2 墊片模具設(shè)計的進(jìn)度 1 了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 所用時間 10 天 2 確定加工方案 所用時間 5 天 3 模具的設(shè)計 所用時間 30 天 4 模具的調(diào)試 所用時間 5 天 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 4 沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計 工件名稱 墊 片 生產(chǎn)批量 大批量 材 料 A3 厚 度 1mm 工件簡圖 見圖 1 圖 1 墊片 2 工藝性分析 圖示零件材料為 A3 即 Q235 碳素結(jié)構(gòu)鋼 適合一般的沖壓加工 此工件只有落料 和沖孔兩個工序 結(jié)構(gòu)相對比較簡單 只有一個 8 5 與四個 3 2 的孔 圖示零件 的尺寸全部為未注公差的一般尺寸 一般按 IT14 級取 尺寸精度較低 普通沖裁完全 可以滿足要求 由以上分析可知 圖示零件具有比較好的沖壓工藝性 適合沖壓生產(chǎn) 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 5 3 排樣設(shè)計 3 1 確定零件的排樣方案 設(shè)計模具時 首先要設(shè)計條料排樣圖 墊片零件外形是矩形只有沖孔 所以結(jié)構(gòu) 比較簡單 只需要直排就可以 直排 圖 2 所示 的排樣方案材料的利用率已經(jīng)很高 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 6 1 81 5235 圖 2 3 2 條料寬度 導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計算 查表取得側(cè)搭邊值為 1 8mm 工件見搭邊值為 1 5m 條料寬度的計算 擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式 由圖 2 條料的排樣 b 0 D max 2a C 0 Dmax 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a 側(cè)搭邊值 條料寬度的單向偏差由表查得 0 10 c 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得 C 0 5 代入數(shù)據(jù)計算 取得條料寬度為 38 1mm 導(dǎo)料板間距離的計算 由 A B C 代入數(shù)據(jù)計算得導(dǎo)料板間距離為 38 6 mm 由設(shè)計可得送料步距為 S 23 5mm 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 7 材料利用率的計算 根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況 原材料選用 1500 mm 750 mm 1mm 的冷軋薄鋼板 每塊可剪 38 1mm 1500 mm 規(guī)格條料 19 條 材料剪切利用率達(dá) 96 52 由文獻(xiàn) 2 材料利用率通用計算公式 沖裁件面積 A 34 22 4 25 2 4 1 6 2 659mm 得 1 659 38 1 23 5 100 73 6 4 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料和沖孔兩個基本工序 可有以下三種工藝方案 方案一 先落料 后沖孔 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 落料 沖孔復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 沖孔 落料級進(jìn)沖壓 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要兩道工序兩套模具 成本高而且生產(chǎn)效率低 難以 滿足大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需要一副模具 工件的精度及生產(chǎn)效率都高 由于 查表 2 9 6 可知材料厚度為 1mm 時凸 凹模的許用的最小壁厚為 2 7mm 由圖形可知孔 邊距小于凸 凹模許用最小壁厚 用方案二模具強度較差 制造難度大 并且沖壓后 成品留在模具上 在清理模具上的物料時會影響沖壓的速度 操作不方便 方案三也 只需要一副模具 生產(chǎn)效率高 操作方便 工件精度也能滿足要求 通過對比以上方 案可知 該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 8 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 1 正倒裝結(jié)構(gòu) 根據(jù)上述分析 本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序 為方便小 孔廢料和成形工件的落下 采用正裝結(jié)構(gòu) 即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模 2 送料方式 因是大批量生產(chǎn) 但工件簡單 所以采用手動送料方式比較好 能夠 使模具制造簡單 3 定位裝置 本工件在級進(jìn)模中尺寸是較小的 又是大批量生產(chǎn) 沖時第一個工位 采用始用擋料銷定位 第二個工位采用固定擋料銷定位 送料時始用擋料銷與固定擋 料銷作為粗定距 在凸模上安裝一個導(dǎo)正銷 利用條料上 8 5mm 的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn) 行導(dǎo)正 依此作為條料送進(jìn)的精確定距 4 導(dǎo)向方式 為了提高模具壽命和工作質(zhì)量 便于安裝調(diào)整 該級進(jìn)模采用中間導(dǎo) 柱模架 5 卸料方式 本模具采用正裝結(jié)構(gòu) 沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?為了簡化模 具結(jié)構(gòu) 可以在下模座中開有通槽 使廢料和工件從孔洞中落下 工件厚度為 1 mm 料厚比較厚 為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力 選用剛性卸料板來卸下條料廢 料 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 9 6 沖壓力與壓力中心的計算 6 1 沖裁工序總力的計算 由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知 本工件的沖裁力包括以下部分 沖 8 5mm 與 3 2mm 孔的力 P1 落外型料的力 P2 向下推出 6 5mm 沖孔廢料的 力 P3 向下推出工件的力 P4 由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機提供的 故 不用計算在內(nèi) 考慮到模具刃部被磨損 凸凹模間隙不均勻和波動 材料力學(xué)性能及材料厚度偏差 等因素的影響 實際計算沖裁力時按下面公式 P KLt 3 K 系數(shù) 一般取 1 3 上式中抗剪強度 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān) 可在手冊中查詢 為方便計 算 可按下式估算沖裁力表達(dá)式又可表示為 P 1 3Lt Lt b式中 b 被沖材料抗 拉強度 MPa 查手冊 1 表 8 7 得 A3 的抗拉強度為 440 470Mpa 在這里取 b 450MPa L1 2 33 21 2 R mm 111 14mm L2 4 3 2 8 5 66 88mm P1 111 14 1 450 1 3 50 13kN P2 66 88 1 450 1 3 30 1kN P P1 P2 80 23kN 推件力 P t nKtP 3 Kt 推件力系數(shù) 由手冊查得 Kt 0 055 查手冊 2 表 2 40 可得 h 6mm 故 n 6 P3 6 0 055 80 23 26 476kN 卸料力 P x KxF 3 卸料 卸料力系數(shù) 由手冊查得 Kx 0 0455 P4 0 0455 80 23 3 61kN 工序總力 P 總 P1 P2 P3 P4 50 13 30 1 26 476 3 61 110 316kN 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 10 6 2 初選壓力機 查文獻(xiàn) 4 開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 JG23 16 見表一 表一 所選擇壓力機的相關(guān)參數(shù) 型號 公稱壓力 kN 滑塊行程 mm 最大閉 和高度 mm 工作臺尺 寸 mm 墊板尺寸 厚度 可傾 斜角 封閉 高度 調(diào)節(jié) 量 mm JG23 16 160 55 220 300 450 40 35 45 6 3 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點 為了保證壓力機和模具的正常工作 應(yīng) 使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心滑塊中心線重合 否則沖壓時滑塊就會承受偏 心載荷 導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損 還會使合理的間隙得不到保 證 從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命 嚴(yán)重的可能損壞模具 該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合 故壓力中心點就是幾何對稱點 若選用坐標(biāo)系 XOY 即 xc 0 y c 0 由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機滑塊的中心線相重合 7 模具主要零件 7 1 工作零部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 尺寸 位置 標(biāo)準(zhǔn)與示意圖 1 凸 凹模刃口尺寸的計算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單精度要求不高 所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模 這時需要分別計算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差 由于零件未標(biāo)注公差在此均按 IT13 級算 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點 刃口尺寸采用配作法加工 沖孔時 以凸模為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 由表 2 23 得 Zmin 0 100mm Zmax 0 140mm 第二類尺寸 磨損后減小的尺寸 3 2mm 與 8 5mm 按 IT13 級由手冊表 2 10 查得公差分別為 1 0 18mm 2 0 22mm 由手冊 1 查表 2 30 得 x 1 0 75 x2 0 5 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 11 B1 Bmin x 0 0 25 3 2 0 75 0 18 0 0 25 0 18 3 340 0 045mm B2 Bmin x 0 0 25 8 5 0 5 0 22 0 0 25 0 22 8 610 0 055mm 第三類尺寸 磨損后不變的尺寸 16mm 與 28mm 按 IT13 級由手冊表 2 10 查得公差分別為 1 0 27mm 2 0 33mm C 1 Cmin 0 5 0 125 16 0 5 0 27 0 125 0 27 16 14 0 0337mm C2 Cmin 0 5 0 125 28 0 5 0 33 0 125 0 33 28 17 0 0413mm 落料凹模的基本尺寸與凸模相同 分別是 3 34mm 8 61mm 16 14mm 28 17 保證最小 雙面合理間隙值 Zmin 0 10mm 落料時 以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 由表 2 23 得 Zmin 0 100mm Zmax 0 140mm 第二類尺寸 磨損后減小的尺寸 第一類尺寸 磨損后增大的尺寸 22mm 34mm 0 5mm 按 IT13 級由手冊表 2 10 查得公差分別為 1 0 33mm 2 0 39mm 3 0 14mm 由手冊 1 查表 2 30 得 x 1 0 75 x2 0 75 x3 1 A1 Amax x 0 0 25 22 0 75 0 33 0 0 25 0 33 21 750 0 0825mm A2 Amax x 0 0 25 34 0 75 0 39 0 0 25 0 39 33 71 0 0 0975mm A3 Amax x 0 0 25 0 5 1 0 14 0 0 25 0 14 0 360 0 035mm 落料凸模的基本尺寸與凹模相同 分別是 21 75mm 33 71mm 0 36mm 不必標(biāo)注公 差 但要在技術(shù)條件中注明 凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制 保證最小雙面合理 間隙值 Zmin 0 01mm 2 卸料橡膠的設(shè)計 卸料橡膠的設(shè)計計算見下表 選用的 4 塊橡膠板的厚度務(wù)必一致 不然會造成受 力不均勻 運動產(chǎn)生歪斜 影響模具的正常工作 表 二 項目 公式 結(jié)果 備注 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 12 卸料板工作行 程 h 工 h 工 h1 t h2 4mm h1為凸 凹模凹 進(jìn)卸料板的高度 1mm h2為凸 凹模沖 裁后進(jìn)入凹模的 深度 2mm 橡膠工作行程 H 工 H 工 h 工 h 修 9mm h 修 為凸 凹模修 模量 取 5mm 橡膠自由高度 H 自由 H 自由 4 H 工 36mm 取 H 工 為 H 自由 的 25 橡膠的預(yù)壓縮 量 H 預(yù) H 預(yù) 15 H 自由 5 4mm 一般 H 預(yù) 10 15 H 自 由 每個橡膠承受 的載荷 F1 F 卸 4 1184 5N 選用四個圓筒形 橡膠 橡膠的外徑 D D p 1 27 d 48mm 校核橡膠的自 由高度 H 自由 0 5 H 自由 D 0 75 1 5 滿足要求 D 為圓筒橡膠的 內(nèi)徑 取 d 12mm p 0 5M pa 橡膠的安裝高 度 H 安 H 安 H 自由 H 預(yù) 30mm 3 工作零部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 落料凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工 將落料凸模設(shè)計為直通式 采用線切割機床加工 2 個 M6 的螺釘固定在墊板上 與凸模固定板的配合按 H7 m6 其總長 L 可按下列公式計算 L h1 h2 t h 15 12 1 30 58mm 式中 h 1 凸模固定板厚度 mm h2 卸料板厚度 mm t 材料厚度 mm h 自由高度 mm 具體結(jié)構(gòu)圖如下所示 沖孔凸模 因為所沖的孔均為圓形 而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模 所以沖孔凸模采用 臺階式 一方面加工簡單 另一方面又便于裝配與更換 其中 4 個沖 3 2mm 的圓形 標(biāo)準(zhǔn)件 B 型式 沖 8 5mm 的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 13 圖 3 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 14 小凸模強度校核 凸模用 T10 鋼 要使凸模正常工作 必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力 即 對于圓形凸模 dmin 4 1 350 450 3 11mm 所以承壓能力足夠 4 t 沖裁材料的抗剪強度 310 380MPa 凸模材料許用強度 取 440 470MPa 抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模 有導(dǎo)向裝置 Lmax 270d 2 270 3 22 4521 2 1 2 44 8mm 所以長度適宜 F 式中 Lmax 允許的凸模最大自由長度 mm F 沖模力 N 凸模最小截面的直徑 mm 凸模固定端面的壓力 q 2d 所以 b 應(yīng)大于 10 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 100 100 15 JB T7643 1 7 2 定位裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 16 淬 硬 1 始用擋料塊的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 尺寸 位置 標(biāo)準(zhǔn)與示意圖 擋料塊標(biāo)記 45 6 GB T2866 1 81 圖 11 材 料 45 鋼 GB 699 88 熱處理 硬度 43 48HRC技術(shù)條件 按 GB2870 81 圖 6 始用擋料銷的設(shè)計 2 固定擋料銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件 選用此擋料銷如圖 12圖 7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖 13 其確定如下 C D 2 d 2 0 1 17 9 6 l 圖 8 固定擋料銷的位置 68 2 8 2 0 1 18 66mm 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 17 3 導(dǎo)正銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 導(dǎo)正銷主要用于級進(jìn)模上 消除擋料銷的定位誤差 以獲得較精確的工件 導(dǎo)正銷 的結(jié)構(gòu)形式 結(jié)構(gòu)設(shè)計 尺寸精度 材料的熱處理等可參照 JB T7647 1 94 和 JB T7647 2 94 選定 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊 2 選用如圖 14 圖 9 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式 沖裁 6 5mm 孔的導(dǎo)正銷 查表得 h 0 6t 2a 0 06mm D d 2a 6 68 0 06 6 62mm h 0 6 1 5 1 32mm 4 導(dǎo)料板的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸 外側(cè)與凹模平齊 導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 1mm 這樣 就可確定了導(dǎo)料板的寬度 導(dǎo)料板的厚度查表取 6 8mm 導(dǎo)料板采用 45 鋼制作 熱處 理硬度為 40 45HRC 用螺釘和銷釘固定在凹模上 經(jīng)查表分析得 導(dǎo)料板長度 L 63mm 寬度 B 40mm 厚度 h 8mm 7 3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 18 凹模周界 100mm B 100mm 材料為 ZG45 ZG310 570 0I 級精度的對角導(dǎo)柱模架 如圖 16 導(dǎo)柱導(dǎo)套 H6 h 配合 導(dǎo)柱標(biāo)記 16 110 GB T2861 1 90 18 110 GB T2861 1 90 導(dǎo)套標(biāo)記 16 65 25 GB T2861 6 90 18 65 28 GB T2861 6 90 上模座標(biāo)記 130 110 25 GB T2855 1 90 下模座標(biāo)記 130 110 30 GB T2855 2 90 模柄標(biāo)記 A30 73 JB T 7646 1 圖 16 對角導(dǎo)柱示意圖 該模具的閉合高度由 4 為 H 閉 H 上模 H 墊 L H H 下模 h 2 25 6 58 10 30 4 125mm 模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 17 所 示 圖 10 壓入式的模柄 7 4 卸料部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 1 卸料板的設(shè)計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同 厚度為 12mm 在前面已經(jīng)確定了采用彈 性卸料板 設(shè)計卸料板為一整體板 卸料板采用 45 鋼制造 淬火硬度為 40 45HRC 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 19 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 12mm 螺紋部分為 M10 10mm 卸料釘尾 部應(yīng)留有足夠的行程空間 卸料螺釘擰緊后 應(yīng)使卸料板超出凸模端面 1mm 有誤差時 通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整 2 聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 本模具采用螺釘固定 銷釘定位 具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記 35 鋼 M5 45 GB70 85 螺釘標(biāo)記 35 鋼 M5 55 GB68 76 圓柱銷釘標(biāo)記 35 鋼 6 50 GB 119 86 止動圓柱銷標(biāo)記 35 鋼 6 25 GB119 86 8 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖 前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計好了墊圈沖孔落料連續(xù)模各零件 根據(jù)前面的設(shè)計 墊圈沖孔 落料連續(xù)模的總裝圖如下圖 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 20 2345689 101263451 圖 11 1 下模座 2 凹模 3 導(dǎo)料銷 4 導(dǎo)正銷 5 卸料板 6 卸料螺釘 7 凹模固定板 8 墊板 9 模柄 10 上模座 11 彈性橡膠體 12 大孔凸模 13 導(dǎo)套 14 外形凸模 15 小孔凸模 16 導(dǎo)柱 9 壓力機的校核 前面已經(jīng)初選的壓力機中 JG23 16 型壓力機工作臺尺寸為 300 450mm 最大閉合高 度 220mm 連桿調(diào)節(jié)長度為 35mm 最大裝模高度為 145mm 而上面知道的模具閉合高度 為 125mm 所以需在工作臺上加一 10mm 20mm 厚的墊板 即可安裝 模柄孔尺寸為 30mm 55mm 也于本副模具所選模柄尺寸相符 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 21 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 22 10 結(jié)束語 墊片屬于典型的沖裁件 分析其工藝性 并確定工藝方案 根據(jù)計算確定該制件的 沖裁力及模具刃口尺寸 然后選取相應(yīng)的壓力機 本設(shè)計主要是落料凸 凹模及沖孔 凸 凹模的設(shè)計 需要計算凸凹模的間隙 工作零件的尺寸和公差 此外 還需要確定 模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸 然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝 圖 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測 分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷 采取 了相應(yīng)的工藝措施 因此 模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生 墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單 但是其尺寸相對較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架 要保 證零件的順利加工和取件 模具必須有足夠的長度 因此需要改變上 下模座的長度 以達(dá)到要求 模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單 它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu) 便于以 后的操作 調(diào)整和維護(hù) 墊片沖孔落料模具的設(shè)計 是理論知識與實踐有機的結(jié)合 更加系統(tǒng)地對理論知識 做了更深切貼實的闡述 也使我認(rèn)識到 要想做為一名合格的模具設(shè)計人員 必須要 有扎實的專業(yè)基礎(chǔ) 并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù) 樹立終身學(xué)習(xí)的觀念 把理論知識應(yīng) 用到實踐中去 并堅持科學(xué) 嚴(yán)謹(jǐn) 求實的精神 大膽創(chuàng)新 突破新技術(shù) 為國民經(jīng) 濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn) 致 謝 首先感謝本人的導(dǎo)師丁海老師 他幫我仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè) 設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議 丁海老師淵博的知識 誠懇的為人 使我受益匪淺 在畢業(yè)設(shè)計的過程中 特別是遇到困難時 他給了我鼓勵和幫助 在這里我向他表示 真誠的感謝 感謝母校 河南機電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供 墊 片 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設(shè) 計 23 的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境 使我學(xué)到了許多新的知識 掌握了一定的操作技能 最后 我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí) 生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué) 并感激師友的教誨和幫助 參考文獻(xiàn) 1 中國機械工程協(xié)會 李春勝 黃德彬主編 金屬材料手冊 M 北京 化學(xué)工業(yè)出 版社 2004 11 2 肖祥芷 王孝培主編 中國模具工程大典第 4 卷 M 北京 電子工業(yè)出版社 2007 3 3 機械工業(yè)部編 機械產(chǎn)品目錄 1996 第 5 卷 M 北京 機械工業(yè)出版社 1996 4 王孝培主編 實用沖壓技術(shù)手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 3 5 中國機械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計大典編委會編 中國模具設(shè)計大典 第 3 卷 M 南昌 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003 1 6 任嘉卉主編 公差與配合手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1997 4 7 王建中 李洪主編 公差與制圖技術(shù)手冊 M 沈陽 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 1999 1 8 郭成 儲家佑主編 現(xiàn)代沖壓技術(shù)手冊 M 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 2005 10 9 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 全國模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編 中國機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 沖壓 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 24 模具卷 下 M 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 1998 12 10 許發(fā)越主編 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 10 11 林慧國等主編 模具材料應(yīng)用手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 7 12 陳錫東 周小玉主編 實用模具技術(shù)手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 7