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筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 1 1 緒 論 目前 我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?主要原因是我國(guó)在沖壓 基礎(chǔ)理論及成型工藝 模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具設(shè)計(jì) 模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā) 達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國(guó)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(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大 1 1 沖壓模具水平狀況 近年來(lái) 我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高 大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá) 50 多噸的模具 為中檔轎車配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了 精度達(dá)到 1 2 m 壽命 2 億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn) 表面粗糙度達(dá)到 Ra 1 5 m 的精沖模 大尺寸 300mm 精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平 1 2 冷沖壓的應(yīng)用 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一 它主要用于加工板料零件 所以有時(shí) 也叫板料沖壓 沖壓不僅可以加工金屬板料 而且也可以加工非金屬板料 沖壓加工 時(shí) 板料在模具的作用下 于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力 當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程 度時(shí) 板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形 從而獲 得一定的形狀 尺寸和性能的零件 沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程 所以它的生產(chǎn)率高 而且由于操作簡(jiǎn)便 也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 利用模具加工 可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的 形狀復(fù)雜的零件 沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證 所以質(zhì)量穩(wěn)定 一般不需再經(jīng)過(guò)機(jī)械工業(yè)加 工便可使用 沖壓加工不一般不需要加熱毛坯 也不像切削加工那樣大量切削材料 所以它不 但節(jié)能 而且節(jié)約材料 沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好 使用的原材料是冶金工廠大量生 產(chǎn)的軋制板料或帶料 在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞 因此 沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低的加工藝 用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn) 沖壓工藝在汽車 拖拉機(jī) 電機(jī) 電器 儀器 儀表 各種民用輕工產(chǎn)品以及航 空 航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位 現(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生 產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的 在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中 沖壓生產(chǎn)占有重要的地位 1 3 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求 發(fā)展趨勢(shì)和目前狀況來(lái)確定 可按產(chǎn)品重點(diǎn) 技術(shù)重點(diǎn)和其他重點(diǎn)分別敘述 1 3 1 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn) 沖壓模具共有 7 小類 并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱呼的一些種類 目前急需發(fā)展 的是汽車覆蓋件模具 多功能 多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模 這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大 發(fā)展前景好 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具 尤其 是外覆蓋件模具 高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模 連續(xù)模今后 將會(huì)有較快的發(fā)展 多功能 多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度 高效率和大型 高 壽命的級(jí)進(jìn)模 精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模 并不斷提高其精度 1 3 2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn) 模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化 高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展 因此從設(shè) 計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō) 發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用 并持續(xù)提高效率 特 別是板材成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù) 模具 CAD CAM 技術(shù)應(yīng)向宜人化 集成化 智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 并提高模具 CAD CAM 系統(tǒng)專用化程度 為了提高 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用水平 建立完整的模具資料庫(kù)及開(kāi)發(fā)專家系 統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要 從加工技術(shù)來(lái)說(shuō) 發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度 加工 高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削 高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù) 高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度 1 m 以下和表面粗糙度 Ra 0 1 m 的各種 精密加工 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重 點(diǎn)之一 為了提高沖壓模具的壽命 模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn) 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 3 對(duì)于模具數(shù)字化制造 系統(tǒng)集成 逆向工程 快速原型 模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng) 用技術(shù)等方面形成全方位解決方案 提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù) 全面提高企業(yè)水平和 模具質(zhì)量 這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn) 2 制件工藝分析及工藝方案確定 零件名稱 無(wú)凸緣圓筒形制件 生產(chǎn)批量 大批量 材 料 08AL 料 厚 1 0mm 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 無(wú)凸緣圓筒形制件圖 2 1 工藝分析 零件為無(wú)緣圓筒形制件 如圖所示 零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 尺寸精度不是很高 考慮到 加工的經(jīng)濟(jì)性 決定減少加工的工序數(shù)目 宜采用落料拉深復(fù)合模 該零件沖壓加工 工序包括落料 拉深 沖孔 該制件高度 28 尺寸為未注公差尺寸 滿足拉深工藝對(duì)精度等級(jí)的要求 尺寸 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 5 按公差表查得為 IT13 級(jí) 滿足拉深工序?qū)χ萍畹燃?jí)的要求 零件所用材 68 5 0 50 料為 08AL 拉深性能較好 1 確定切邊余量 查表 4 1 并取 4mm 2 計(jì)算毛坯直徑 D 根據(jù)公式 4 5 D 2 2 4 2 2 8 2 2 4 1 72 0 56 2 因?yàn)槊鞯暮穸?t 1mm 則各個(gè)尺寸應(yīng)以零件厚度的中心尺寸代入進(jìn)行計(jì)算 故 d 68 5 0 25 1 69 75mm H 28 0 5 4 31 5mm r 5 5mm 代入上式得 D 114mm 3 判斷零件能否一次拉出和是否需要采用壓邊裝置 判斷零件能否一次拉出僅需比較所需的總拉深系數(shù) 和第一次允許的極限拉深系 總 數(shù) 的大小即可 當(dāng) 說(shuō)明拉深該工件的實(shí)際變形程度比第一次允許的極限變 1 總 1 形程度要小 工件可以一次拉成 若當(dāng) 因此該零件只需一次拉深就能夠達(dá)到所需尺寸 總 1 2 2 工 藝 方 案 的 確 定 該工件包括落料 拉深 沖孔 三個(gè)基本工序 可以有以下三種工藝方案 方案一 先落料 再拉深 最后沖孔 采用單工序模生產(chǎn) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 方案二 落料 拉深 沖孔復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 落料 拉深 沖孔連續(xù)沖壓 采用連續(xù)模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但需三道工序 即需要落料模 拉深模 沖孔模三副模具 生產(chǎn)效率低 難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求 方案二只需一副模具 沖壓件的形位精 度和尺寸精度易保證 且生產(chǎn)效率也高 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜 但由于零件的 幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱 模具制造并不困難 方案三也只需一副模具 生產(chǎn)效率也很高 但零件的沖壓精度稍差 欲保證沖壓件的形位精度 需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正 故 其模具制造 安裝較復(fù)合模復(fù)雜 通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較 該件的沖壓生產(chǎn) 采用方案二為佳 2 3 制件排樣及相關(guān)的計(jì)算 采用有廢直排的排列的方式 因?yàn)闆_件與沖件之間 沖件與條料之間都存在搭邊 廢料 這樣沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證 因此精度較高 模具壽命也較長(zhǎng) 但材料的 利用率較低 根據(jù)零件的形狀和排樣方法確定為直排排樣 排樣圖如下 沖裁件的面積 A 222 86 104 1 34 mD 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 7 條料的寬度 B D 2a c 114 2 0 5 116 5 查表 2 9 得 最小搭邊值 a 1 0mm 查表 2 12 得 條料與導(dǎo)料板間隙 ma8 01 mC5 0in 步距 S D 114 0 8 114 8mm 1a 一個(gè)步距的材料的利用率 000 6 718 4162 BSA 3 沖壓模具設(shè)計(jì) 3 1 確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 在沖壓工藝性分析后擬定沖壓工藝方案時(shí)選擇復(fù)合模 又因零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì) 稱 工件間有搭邊值 復(fù)合模結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單 操作方便 又可直接利用壓力機(jī)的打桿 裝置進(jìn)行推件 卸件可靠 便于操作 所以模具類型為有廢料復(fù)合模 3 2 計(jì)算工序壓力 選擇壓力機(jī) 在沖裁模設(shè)計(jì)中 沖壓力是指落料力 缷料力 拉深力 壓邊力 沖孔力 切邊 力和推件力的總稱 它是沖裁時(shí)選擇壓力機(jī) 進(jìn)行模具設(shè)計(jì)校核強(qiáng)度和剛度的重要依 據(jù) 1 落料力 F 落 1 3 D t 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 1 3 3 14 114 320 1N 148911 36N 148 9KN 式中 材料抗剪強(qiáng)度 查表可知 08 鋼 260 360MPa 取 320Mpa 2 卸料力 F 卸 K 卸 F 落 0 04 148 9KN 5 96KN 查 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) P30 表 2 7 可知 K 卸 0 04 3 拉深力 F 拉 K dt b 0 86 3 14 69 75 1 440N 82875 276N 82 88KN 查 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) P137 表 4 6 可知 式中 K 修正系數(shù) K 0 86 b 材料強(qiáng)度極限 08AL 的抗拉強(qiáng)度 b 440MPa 4 壓邊力 F 壓 4 D d 2 P 凹 3 14 4 114 69 75 2 6 2 5N 12389 14N 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 9 12 39KN 式中 凹模圓角半徑 取 6mm 凹 凹 P 單位壓邊力 P 2 5MPa 5 沖孔力 F 沖 1 3 dt 1 3 3 14 15 1 320N 19593 6N 19 59KN 式中 d 工件孔直徑 d 15mm 6 切邊力 F 切 1 3 Dt 1 3 3 14 70 5 1 320N 92089 92N 92 09KN 式中 D 工件外輪廓直徑 D 70 5mm 7 推件力 F 推 nK 推 F 沖 3 0 05 19 59KN 2 94KN 式中 n 沖孔時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù) n 3 K 推 推件力因素 K 推 0 05 故總沖壓力為 F 總 F 落 F 卸 F 拉 F 壓 F 沖 F 切 F 推 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 148 9 5 96 82 88 12 39 19 59 92 09 2 94KN 364 75KN 從滿足沖壓力要求看 選用 630KN 規(guī)格的壓力機(jī) JB23 63 其主要技術(shù)參數(shù)為 公稱壓力 630kN 滑塊行程 100mm 最大閉合高度 400mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 80mm 工作臺(tái)尺寸 860mm 570mm 模柄孔尺寸 m705 最大可傾角 250 3 3 計(jì)算壓力中心 因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱零件 所以不用計(jì)算壓力中心 即 0 0 X0 Y0 3 4 計(jì)算模具零件主要工作部分的刃口尺寸 3 4 1 凸 凹模刃口尺寸的確定 凸 凹模刃口尺寸的確定原則 1 考慮落料和沖孔的區(qū)別 落料件的尺寸取決于凹模 因此 落料模應(yīng)先決定凹 模的尺寸 用減小凸模尺寸來(lái)保證合理的間隙 沖孔件的尺寸取決于凸模 因此 沖 孔模應(yīng)先決定凸模尺寸 用增大凹模尺寸來(lái)保證合理的間隙 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 11 2 考慮刃口的磨損對(duì)沖件尺寸的影響 刃口磨損后尺寸變大 其刃口的基本尺 寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸 刃口磨損后尺寸變小 應(yīng)接近或等于沖件的最 大極限尺寸 3 考慮沖件精度與模具精度之間的關(guān)系 選擇模具制造公差時(shí) 既要保證沖件的 精度要求又要保證有合理的間隙值 一般沖模精度較沖件精度高 2 3 級(jí) 3 4 2 凸 凹模配合加工時(shí)的工作部分尺寸 對(duì)于沖制復(fù)雜形狀沖件的模具或單件生產(chǎn)的模具 其凸凹模常采用配合加工的方 法 凸凹模工作部分尺寸計(jì)算 其落料件按凹模磨損后尺寸增大 A 類尺寸 減小 B 類尺寸 和不變 C 類尺寸 的規(guī)律分三種 沖件按凸模磨損后尺寸減小 B 類尺寸 增大 A 類尺寸 和不變 C 類尺寸 的規(guī)律分三種 因?yàn)楣ぜ贈(zèng)_孔 根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定凸模刃口尺寸并依次為 基準(zhǔn)配置凹模 按磨損后其尺寸變大 變小 不變 1 落料凹模刃口尺寸計(jì)算 對(duì)于落料部分 即落料件尺寸為 114 mm 根據(jù)查表得沖裁刃口雙面間隙為 Zmin 0 1mm Zmax 0 14mm 114 的制造公差查表得 凹 0 035mm 凸 0 025mm 凹 凸 0 035 0 025mm 0 06mm Zmax Zmin 0 14 0 1mm 0 04mm 由于 凹 凸 Zmax Zmin 故采用配作法制造模具刃口 磨損系數(shù)為 X 0 5 則凹模刃口尺寸為 D 凹 D x 凹 0 114 0 5 1 0 0350 mm 113 5 0 0350 mm D 凸 mm113 4 0 0 025 2 沖孔刃口尺寸計(jì)算 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 對(duì)于 15 的孔尺寸按未注公差 IT12 級(jí)計(jì)算 所以沖孔件尺寸為 15 0 50 制造公 差查表得 凹 凸 0 02mm 由于 凹 凸 0 02 0 02 0 04mm 即 凹 凸 Zmax Zmin 故凸模采用分開(kāi)加工 則 d 凸 d x 0 凸 15 0 5 0 5 0 0 02mm 15 250 0 02mm d 凹 d x Zmin 凹 0 15 0 5 0 5 0 1 0 020mm 15 35 0 020mm 3 拉深模的間隙 查表得拉深模的單邊間隙為 Z 2 1 1t 1 1mm 則拉深模的間隙 Z 2 1 1 2 2mm 確定間隙后 還要將圓角部間隙比直角部分增大 0 1t 該件要求內(nèi)徑尺寸 則此增大值由修整凹模得到 4 拉深模的圓角半徑 凹模的圓角半徑 查表選取 6t 6mm 凹 凹 凸模的圓角半徑 等于工件的內(nèi)圓角半徑 即 r 5mm 凸 凸 5 拉伸部分凸 凹模刃口尺寸計(jì)算 由于工件要求內(nèi)形尺寸 因此以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 凸模的計(jì)算公式如下 d凸 d 0 4 0 凸 將凸模公差按 IT8 級(jí)選取 則 0 03mm 凸 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 13 將 68 5mm 0 5mm 0 03mm 代入上式 得到凸模尺寸為 d 凸 mm d凸 68 7 0 0 03 間隙取在凹模上 則凹模的尺寸按式 d凹 d 0 4 Z 凹0 將 68 5mm 0 5mm Z 2 2mm 0 05mm 代入上式 得到凹模尺寸為 d 凹 mmd凹 70 9 0 050 3 5 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 為了得到較平整的工件 此模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu) 使條料在落料 拉深過(guò)程 中始終在一個(gè)穩(wěn)定的壓力之下 從而改善了毛坯的穩(wěn)定性 避免材料在切向應(yīng)力的作 用下起皺的可能 a 上卸料板采用橡膠作為彈性元件 計(jì)算橡膠的自由高度 工 作自 由 4 3 SH 式中 橡膠的自由高度 mm 自 由 卸料板行程與模具修磨量或調(diào)整量 4 6 之和工 作S m10 5 工 作 則 mSH 40 34 3 4 3 工 作自 由 取 m自 由 計(jì)算橡膠的裝配高度 mHH 6 30 92834 9 0 85 9 0 85 自 由2 取 H2 30mm 橡膠的斷面面積在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定 b 下頂塊壓邊也采用橡膠作為彈性元件 橡膠的自由高度 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 mSH 48 6 3912 4 3 4 3 工 作自 由 取 m0自 由 計(jì)算橡膠的裝配高度 mHH 36 40 9 850 9 85 自 由2 取 H2 34mm 橡膠的斷面面積在模具裝配時(shí)按模具空間大小確定 3 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 6 1 凸模 凹模 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 落料凸 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部 由于要設(shè)置推件塊 所以凹模刃口 應(yīng)采用直壁式刃口 并查表 2 21 取得刃口高度 h 6mm 該凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 宜采用整 體式 查表 2 22 得 k 0 15 即凹模高度 H kb 0 15 114 17 1mm 凹模壁厚 C 1 5H 1 5 17 1 25 65mm 凹模的外形尺寸的確定 凹模的外形長(zhǎng)度 L 114 2 25 65 mm 165 3mm 凹模的外形寬度 B 114 2 25 65 mm 165 3mm 凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化 取為 200mm 200mm 35mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取 1 5 2 0 d d 為螺孔的尺寸 由于凹模厚度 為 35mm 所以根據(jù)表查得螺孔選用 4 M8 的螺釘固定在下模座 螺孔到凹模外緣的最小距離 a 1 5d 1 5 8 12mm 2 沖孔 15mm 凸模設(shè)計(jì) 為了增加凸模的強(qiáng)度和與剛度 凸模的非工作部分直徑 應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式 凸模固定板厚度取 25mm 凸凹模厚度取 18mm 故 H 25 46 2 73mm 3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具為復(fù)合沖裁模 除了沖孔凸模和落料凹模外 還有 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 15 一個(gè)凸凹模 確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí) 要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù) 使壓 力中心與模柄中心重合 校核凸凹模的強(qiáng)度 查表 2 23 得凸凹模的最小壁厚為 2 7mm 而實(shí)際最小壁厚為 21 25mm 故符合強(qiáng)度要求 凸凹模的高度為 74mm 3 6 2 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板 設(shè)計(jì)卸料板為一整體板 本模具的卸料板不 僅有卸料作用 還具有外形凸模的導(dǎo)向作用 卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊(cè)表 15 27 得 卸料板長(zhǎng)度 L 200mm 寬度 B 200mm 厚度 h0 8mm 此模具中 卸料板對(duì)落料凸模起導(dǎo) 向作用 卸料板和凸模按 H7 h6 配合制造 卸料螺釘選用圓柱頭卸料螺釘 根據(jù) JB T7650 5 94 選取 M10 100 材料為 45 鋼 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 3 6 3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 模架包括上模座 下模座 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形 特點(diǎn) 坯料定位 出件方式 材料的送進(jìn)方向 導(dǎo)柱受力狀態(tài) 操作是否方便等方面 進(jìn)行綜合考慮 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮 一般在長(zhǎng)度上及寬度上 都應(yīng)比凹模大 30 40mm 模板厚度一般等于凹模厚度的 1 1 5 倍 選擇模架時(shí)還要注意 模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系 模座的寬度比壓力機(jī)工作臺(tái)孔的孔徑每邊約大 40 50mm 沖 壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度 小于壓力機(jī)的最大裝模高度等 根 據(jù)主要工作部分尺寸 結(jié)構(gòu)以及彈性元件的尺寸 參照有關(guān)資料 由 GB T2855 5 90 選取 I 級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架 滑動(dòng)導(dǎo)向型 由凹模周界選用標(biāo)準(zhǔn)模架如圖所示 凹模周界 L 200mm B 200mm 用標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)法 材料為 ZG45 I 級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱標(biāo)記 28 200 GB T2861 1 32 210 GB T2861 1 導(dǎo)套標(biāo)記 28 100 38 GB T2861 6 32 105 43 GB T2861 6 上模座標(biāo)記 200 200 45 GB T2855 5 下模座標(biāo)記 200 200 50 GB T2855 6 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 17 模柄標(biāo)記 50 70 JB T 7646 1 3 6 4 擋料銷 導(dǎo)料銷的的選用 擋料銷的選用 根據(jù)沖壓件的工藝性選擇 A 型固定擋料銷 材料 45 鋼 數(shù)量 1 熱處理硬度 43 48HRC 尺寸為高 h 8mm 圓頭部分為 下面為 這種擋料銷 6 3 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造容易 廣泛的用于中小型沖裁件的擋料定距 導(dǎo)料銷的選用 查資料書(shū)可知 導(dǎo)料銷材料一般用 T7 T8 熱處理硬度 46 52HRC 粗糙度 1 6mm 下 裝配時(shí)采用 H7 s6 配合 其尺寸為 6 20 3 6 5 螺釘與銷釘?shù)倪x擇 沖模中用到的緊固件主要是螺釘和銷釘 其中螺釘起連接固定作用 銷釘起定位 作用 螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件 沖模中廣泛的使用螺釘是內(nèi)六角螺釘 緊固牢靠 螺 釘頭不外露且模具外形美觀 銷釘常用圓柱銷 模具設(shè)計(jì)時(shí) 螺釘和銷釘選用應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 同一組合中 螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于 3 個(gè) 對(duì)中小型沖模 被連接件為圓形是用 3 6 個(gè) 并盡量沿被連接件的外緣均勻分布 銷釘?shù)臄?shù)量一般都為兩個(gè) 且盡量遠(yuǎn)距離 錯(cuò)開(kāi)分布 以保證定位可靠 2 銷釘?shù)墓Q直徑可按與螺釘大徑相同或小一規(guī)格來(lái)選取 螺釘?shù)男肷疃群弯N釘 的配合深度都不能太淺 也不能太深 一般取公稱直徑的 1 5 2 倍 3 螺釘之間 螺釘與銷釘之間的距離 螺釘 銷釘距凹模刃口及外緣的距離 均不 應(yīng)過(guò)小 以防降低模具強(qiáng)度 4 各連接件的銷孔應(yīng)配合加工 以保證位置精度 銷釘與銷孔之間采用 配合 查表選取 螺釘尺寸 數(shù)量 4 個(gè) 特種螺釘尺寸 M10 7 6或 7 6 8 90 數(shù)量 4 個(gè) 圓柱銷 10 數(shù)量 2 個(gè) 銷釘孔與銷釘采用 的過(guò)渡配合 120 60 7 6 3 6 6 模具中各板的尺寸 查表得 墊板規(guī)格為 200 200 8 凸模固定板規(guī)格為 200 200 25 卸料板 規(guī)格為 200 200 8 3 6 7 推件裝置的選擇 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 推件裝置主要是剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種 一般剛性推件裝置用的較多 基本零件有 推桿 推板 連接推桿和推件塊 有的剛性推件裝置由推桿直接推動(dòng)推 件塊 甚至直接由推桿推件 剛性推件裝置裝于上模部分 在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r(shí) 利用壓力機(jī)滑塊上的打料橫桿 撞擊上模內(nèi)的推桿 推桿傳給推件板 將凹模內(nèi)的工 件推出 其推件力大而且可靠 推板長(zhǎng)短要一致 分布要均勻 推板要有足夠的剛度 一般裝在上模座的孔內(nèi) 本設(shè)計(jì)采用剛性推件裝置 由推桿直接推動(dòng)推件塊使制件推 出 3 6 8 頂件裝置的選用 頂件裝置一般是彈性的 由頂桿頂件塊和裝在下模底下的彈頂器組成 彈頂器可 以做成通用的 其彈性元件是彈簧或橡皮 大型壓力機(jī)本身有氣墊作為彈頂器 模具 采用這種結(jié)構(gòu)能使沖裁件具有較高的平直度 此設(shè)計(jì)采用頂桿 使包在凸模上的制件在氣墊的推動(dòng)下由頂件塊頂出 3 6 9 壓邊裝置的選擇 目前 在生產(chǎn)實(shí)際中常用的壓邊裝置有以下兩大類 1 彈性壓邊裝置 這種壓邊裝 置多用于普通沖床 通常有三種結(jié)構(gòu)形式 橡皮壓邊裝置 彈簧壓邊裝置 氣墊式壓 邊裝置 2 剛性壓邊裝置 這種結(jié)構(gòu)用于雙動(dòng)壓力機(jī) 凸模裝在壓力機(jī)的內(nèi)滑塊上 壓邊裝置裝在外滑塊上 在拉深過(guò)程中 外滑塊保持不動(dòng) 所以其剛性壓邊力不隨行 程變化 拉伸效果好 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 綜合考慮 本設(shè)計(jì)采用剛性壓邊裝置 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 19 4 筒形件復(fù)合模裝配和注意事項(xiàng) 模具裝配是整個(gè)模具制造過(guò)程的最后階段 模具裝配圖或驗(yàn)收技術(shù)條件是裝配的 依據(jù) 構(gòu)成模具的所有復(fù)合技術(shù)要求的零件 包括標(biāo)準(zhǔn)件 通用件及成型零件等是模 具裝配的基礎(chǔ) 但是有了合格的零件 還必須制定合理的裝配工藝 才能裝配符合設(shè) 計(jì)要求的模具 在裝配過(guò)程中 即要保證配合零件的配合精度 又要保證零件之間的位置精度 對(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件 還必須保證它們之間的運(yùn)動(dòng)精度 模具裝配的高低及質(zhì) 量好壞 直接影響零件能否正常生產(chǎn)以及零件的尺寸 形狀精度和成本 所以說(shuō) 模 具的裝配是模具制造過(guò)程中重要環(huán)節(jié) 沖壓模具裝配完成后 各模具零件組成模具的上模部分和下模部分 沖壓模具工 作時(shí) 下模部分安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上 是模具的固定部分 上模部分通過(guò)模柄安 裝在壓力機(jī)滑塊上 是模具的活動(dòng)部分 4 1 沖壓模具裝配的技術(shù)要求 1 模具各組成零件的材料 尺寸精度 幾何形狀精度 表面粗糙度和熱處理工藝以 及相對(duì)位置精度等都要復(fù)合圖樣要求 零件的工作表面不允許有裂紋和機(jī)械傷痕等缺 陷 2 模具裝配后 所有模具的活動(dòng)部位都應(yīng)該保證位置準(zhǔn)確 配合間隙適當(dāng) 動(dòng)作可 靠 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 固定的零件應(yīng)牢固可靠 在使用過(guò)程中不得出現(xiàn)松動(dòng)和脫落 3 凸模和凹模的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求 沿整個(gè)刃口輪廓間隙應(yīng)均勻一致 4 模柄裝入上模座后 其軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度誤差 在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不大 于 0 05mm 5 上模座的上平面應(yīng)和下模座的底平面平行 導(dǎo)柱和導(dǎo)套裝配后 其軸心線應(yīng)分別 垂直度于下模座的底平面和上模座的上平面 6 裝配好的模架 其上模座沿導(dǎo)柱上 下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn) 無(wú)阻滯現(xiàn)象 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的 配合精度應(yīng)符合規(guī)定要求 7 定位裝置要保證毛坯定位正確可靠 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 8 卸料裝置和頂件裝置應(yīng)靈活 正確 出料孔暢通無(wú)阻 保證制件及廢料不卡在沖 模內(nèi) 9 模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求 4 2 筒形件復(fù)合模裝配的特點(diǎn) 落料拉深復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上分為上模部分和下模部分 所以裝配過(guò)程的總的思路是 將模具零件分別裝配成上模部分和下模部分 然后將上模部分和下模部分裝配成完整 的模具 本模具的彈頂裝置屬于下模部分 包括橡膠 底板 聯(lián)接螺釘 螺母等零件 裝配時(shí)可以將這些零件先裝配成彈頂裝置 再作為一個(gè)整體裝入下模部分 4 3 試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 沖模中凸凹模之間的間隙大小及其均勻程 度是直接影響沖件的質(zhì)量和模具使用壽命的主要因素之一 因此 在制造沖模時(shí) 必 須要保證凸凹模間隙的大小及均勻一致性 通常 凸凹模間隙的大小是根據(jù)設(shè)計(jì)要求 在凸凹模加工時(shí)保證 而凸凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時(shí)保證的 沖模裝配時(shí)調(diào)整凸凹模間隙的方法很多 需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 間隙值得大小 和裝配條件來(lái)確定 這里用墊片法來(lái)調(diào)整 墊片法是利用厚度與凸凹模單面間隙相等的墊片來(lái)調(diào)整間隙 是簡(jiǎn)便而常用的一 種方法 其方法如下 1 按圖樣要求組裝上模與下模 其中一般上模只用螺釘稍微擰緊 下模用螺釘和銷 釘緊固 2 在凹模刃口四周墊入厚薄均勻 厚度等于凸凹模單面間隙的墊片 金屬片或紙片 再將上下模合模 使凸模進(jìn)入相應(yīng)的凹?？變?nèi) 并用等高墊鐵墊起 3 觀察凸模能否順利進(jìn)入凹模 并與墊片能否有良好的接觸 若在某方向上與墊片 接觸的松緊程度相差較大 表明間隙不均勻 這時(shí)可用手錘輕輕敲打凸模固定板 使 之調(diào)整到凸模在各個(gè)方向與凹?？變?nèi)墊片的松緊程度一致為止 4 調(diào)整合適后 再將上模用螺釘緊固 并配裝銷釘孔 打入定位銷 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 21 4 4 模具零件的制造需要注意的事項(xiàng) a 全面清理和初檢已經(jīng)準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)件 原料毛坯等 b 清理和整理在加工過(guò)程中需要用到的刀具 夾具和工具 c 估計(jì)每個(gè)模具零件的加工工時(shí) 制定加工生產(chǎn)中的生產(chǎn)計(jì)劃 d 根據(jù)模具零件的圖紙和加工工藝過(guò)程逐一加工每個(gè)模具零件 e 檢驗(yàn)加工出的模具零件是否符合要求 4 5 復(fù)合模具總裝配 通過(guò)以上的設(shè)計(jì)可以得到落料拉伸沖孔復(fù)合模具的總裝圖 如圖所示 模具的上 模部分主要由上模座 落料拉伸凸凹模 卸料板 推件塊等組成 下模部分由下模座 落料凹模 拉深凸模 橡膠等組成 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 總結(jié) 轉(zhuǎn)眼間 大學(xué)生活就要結(jié)束 做畢業(yè)設(shè)計(jì)將成為我們以后對(duì)大學(xué)生活的美好回憶 這次我的任務(wù)是設(shè)計(jì)一套生產(chǎn)杯形件的落料拉深沖孔復(fù)合模 畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于課程設(shè) 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 23 計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件很辛苦的工作 如果沒(méi)有一定的意志和毅力是很難堅(jiān)持下去的 由于以前課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 所以對(duì)模具設(shè)計(jì)的基本流程還不很陌生 我們拿到任 務(wù)書(shū)以后 首先對(duì)制件進(jìn)行工藝性分析 然后選擇加工方案 進(jìn)而計(jì)算坯料的面積 接著根據(jù)制件尺寸計(jì)算出模具的工作部分尺寸 從而設(shè)計(jì)出模具的工作零件 最后根 據(jù)國(guó)標(biāo)選擇模架 及其他標(biāo)準(zhǔn)零部件 畫(huà)出裝配圖及部分零件圖 至此模具設(shè)計(jì)宣告 結(jié)束 雖然有過(guò)做課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn) 但這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)還是令我感觸頗深 在這段日子 里 我?guī)缀醵荚谒奚岷蛨D書(shū)館之間來(lái)回奔波 查閱大量的工具書(shū) 因?yàn)樵诋厴I(yè)設(shè)計(jì)中 每一個(gè)公式 每一套數(shù)據(jù)都要有根據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)可言 若其中某一項(xiàng)出錯(cuò) 都將會(huì)影響到 下面設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行 所以馬虎不得 這使我認(rèn)識(shí)到以后從事工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和高度的 責(zé)任感 做畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很艱辛 但做什么事情都是兩面的 只要付出就會(huì)有回報(bào) 這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)使我將以前的所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)連貫起來(lái) 好多快遺忘的東西又被拾了回來(lái) 從 而更加深了對(duì)這些知識(shí)的理解 更主要的是以前在課堂上講的都是些空虛的理論知識(shí) 沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)練習(xí) 很多實(shí)際上應(yīng)該很熟悉的東西到用的時(shí)候卻感 到了陌生 而畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我這樣一個(gè)鍛煉的平臺(tái) 使我們把這些知識(shí)真正轉(zhuǎn)換為我 們自己的東西 讓它在我們腦子里生根 這次在鍛煉我們?cè)O(shè)計(jì)能力的同時(shí) 也使我們 積累了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 對(duì)我們以后從事的設(shè)計(jì)工作奠定了一定的基礎(chǔ) 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中 體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力 體會(huì)了學(xué)以致用 突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情 從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄 弱環(huán)節(jié) 從而加以彌補(bǔ) 通過(guò)這段時(shí)間的沖壓模具設(shè)計(jì) 使我對(duì)這門(mén)課又有了重新的認(rèn)識(shí) 讓我深刻的了 解了模具 讓我學(xué)到了不同于課堂上的東西 而且也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力 總之 畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然辛苦 但是在設(shè)計(jì)中不斷的思考問(wèn)題 研究問(wèn)題 從而一步 步提高了自己 一步步完善自己 同時(shí)汲取了更加完整的專業(yè)知識(shí) 鍛煉了獨(dú)立設(shè)計(jì) 的能力 使我受益匪淺 我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 致謝 首先感謝楊占堯教授 他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致 一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作 學(xué)習(xí)中的榜 樣 他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪 其次感謝其他審閱的老 師 老師們淵博的知識(shí) 誠(chéng)懇的為人 使我受益匪淺 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 特別是 遇到困難時(shí) 老師們給了我鼓勵(lì)和幫助 在這里我向您們表示真誠(chéng)的感謝 感謝母校 河南機(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供 筒形件沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 25 的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境 使我學(xué)到了許多新的知識(shí) 掌握了一定的操作技能 感謝和 我在一起進(jìn)行課題研究的同學(xué) 和你們?cè)谝黄鹩懻?研究使我受益非淺 最后 我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí) 生活中認(rèn)識(shí)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 由于本人的設(shè)計(jì)能力有限 在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤 懇請(qǐng)老師們多多指教 我 十分的樂(lè)意接受你們的批評(píng)與指正 我將萬(wàn)分感謝 參考文獻(xiàn) 1 王孝培 沖壓手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 2 趙志偉等 模具發(fā)展現(xiàn)狀 J 模具制造 2007 3 原紅玲 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) M 北京 機(jī)械工藝出版社 2008 8 4 翟德梅 段維峰 模具制造技術(shù) M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 5 5 廖偉 沖壓設(shè)計(jì)技法之典型實(shí)例解析 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版 2012 9 6 楊占堯 最新模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2011 5 7 馬宵 任泰安 互換性與技術(shù)測(cè)量 M 南京 南京大學(xué)出版社 2011 8 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 8 閆亞林 沖壓與塑壓成形設(shè)備 M 北京 高等教育出版社 2010 4 9 宛強(qiáng) 沖壓模具設(shè)計(jì)及實(shí)例精選 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2013 5