3256 屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計

3256 屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計,屏屏板,零件,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文論文題目：屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 模具 034 學(xué)生姓名 袁紅磊 學(xué) 號 0312427 指導(dǎo)教師 蘇光 2006 年 5 月 15 日1屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計1 緒 論中國模具發(fā)展的現(xiàn)狀:改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)中的沖冷加工以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。冷沖壓與其它加工方法相比,具有獨到之處,所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多地釆用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所替代。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f，如果在生產(chǎn)中不廣泛釆用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。國外的模具技術(shù)水平:車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速。 在自動沖床上用級進沖裁模或組合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約 30% 。但是級進組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機上加工。凡工業(yè)較為發(fā)達的國家，對標(biāo)準(zhǔn)化工作都十分重視，因為能給工業(yè)帶來質(zhì)量、效率和效益。模具是專用成形工具產(chǎn)品，雖然個性化強，但也是工業(yè)產(chǎn)品，所以標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要。模具標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包括模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和執(zhí)行、模2具 標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)和應(yīng)用以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳、貫徹和推廣等工作。中國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，加之宣傳、貫徹和推廣工作力度小，因此模具標(biāo)準(zhǔn)化落后于生產(chǎn)，更落后于世界上許多工業(yè)發(fā)達的國家。國外模具發(fā)達國家，如日本、美國、德國等，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作已有近 100 年的歷史，模具標(biāo)準(zhǔn)的制訂、模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)與供應(yīng)，已形成了完善的體系。而中國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作只是從“全國模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”成立以后的 1983 年才開始的。目前中國已有約 2 萬家模具生產(chǎn)單位，模具生產(chǎn)有了很大發(fā)展，但與工業(yè)生產(chǎn)要求相比，尚很不適應(yīng)，其中一個重要原因就是模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和水平不高。級進沖裁模，級進模 (又稱連續(xù)模、跳步模)，是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的沖模。整個制件的成形是在級進過程中逐步完成的。級進成形是屬工序集中的工藝方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。級進?？煞譃槠胀夁M模和多工位精密級進模。多工位精密級進模我們將作為一專題在后續(xù)章節(jié)中討論。由于用級進模沖壓時，沖裁件是依次在幾個不同位置上逐步成形的，因此要控制沖裁件的孔與外形的相對位置精度就必須嚴(yán)格控制送料步距。為此，級進模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型：用導(dǎo)正銷定距的級進模與用側(cè)刃定距的級進模。今后模具的發(fā)展方向:未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價格低”的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：1、面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)2、速銑削加工3、具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)4、火花銑削加工5、高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度6、質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)7、模具研磨拋光將自動化、智能化8、具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展32 總裁件的工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為黃銅Ｈ62，具有良好的沖壓性能，適合總裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個 ?7mm 的孔、一個 ?5mm 的孔、兩個 ?2.5mm的孔和十三個 ?1.5mm 孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也要滿足要求，最小壁厚為 3.5mm(12 個 ?1.5mm 的孔與 ?55.5mm 外圓、兩個 ?3.5mm 的孔與 ?55.5mm 的外圓之間的壁厚)。屏屏板的上面的形狀公差為 0.2mm。外圓輪廓的尺寸為 ?55.5 mm，未注公05.?差均按 IT13 級精度制造，尺寸精度較低，普通總裁完全能夠滿足要求。43 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，可以有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，釆用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料級進沖壓。釆用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩副模具，成本很高而且生產(chǎn)效率很低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚 3.5mm 接近凸凹模許用最小壁厚，模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在其模具上。在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只是需要一副模具；生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對以上三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)釆用方案三為佳。54 主要的設(shè)計計算4.1 排樣方式的確定及其計算屏屏板排樣圖沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分率叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的指標(biāo)。一個步距內(nèi)的材料利用率 η 可用下式表示：η= =72%%10107.569248???BSAA————一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；B—————條料寬度；S—————步距（η 值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費用一般占用 60%以上）排樣進沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊雖是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大作用。它補償了定位誤差和剪裁誤差，確保沖裁出合格零件。搭邊寬度對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理6確定搭邊值。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，使沖裁件產(chǎn)生毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁呼不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高 50%以上。在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度，進而確定導(dǎo)料板間的距離。無側(cè)壓裝置的模具，應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減小。為了補償側(cè)面搭邊的減小，條料寬度應(yīng)增加一個條料可能的擺動量，可按下式計算：條料寬度—————B =（Dmax + 2a + Z） 0?? 0??導(dǎo)料板間距離—————A =B + 2a +2Z 式中 Dmax—————條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—————側(cè)搭邊值Δ—————條料寬度的單位（負(fù)向）偏差；Z—————導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；設(shè)計級進模，首先要設(shè)計條料排樣圖。屏屏板的形狀整體是一個圓盤形的特點，直排材料的利用率最高，所以應(yīng)釆用直排。如圖（2）所示的排樣方法，可設(shè)計成邊料載體的沖壓 方式，顯著地減少廢料。邊料載體是利用材料搭邊沖出導(dǎo)正工藝孔而形成的載體，實際上這是利用邊廢料作載體、省料、應(yīng)用普遍。見參考文獻[1]中表 2.5.2 搭邊值取工件間 a1=1.2mm 和側(cè)面 a=1.5mm，條料寬 度為 B=59 mm， 步 距 S=56.7mm， 一 個 步 距 的 材 料 利 用 率 為 η =72%。 （ 計 算 見 表 1） 。見參考文獻[10]板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用 950×1500 的黃銅板，每張黃銅板可剪裁為 16 張條料（59×1500） ，每張條料可沖 26 個工件，故每張黃銅板的材料利用率為 71%。表 1 條料的相關(guān)計算項目分類項目 公式 結(jié)果 備注沖裁件面積 A A=27.752×π 2418mm條料寬度 B B=55.5+2×1.5+0.5 59mm步距 S S=55.5+1.2 56.7mm排樣一個步距的材料利用率 ηη= %10107.569248???BSA72%查表 2.5.2 得最小搭邊值 a1=1.2 mm a=1.5 mm 釆用無側(cè)壓置，條料與導(dǎo)料板 Cmin 間隙Cmin=0.5mm4.2 沖壓力的計算7通常所說的沖裁力是指沖裁力是指沖裁力最大值，這是選用壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。用平刃口模具沖裁時，其沖裁力 F 一般按下式計算：F= KLtτb式中 F—————沖裁力；L—————沖裁周邊長度；T—————材料厚度；τb—————材料抗剪強度；K—————系數(shù)系數(shù) K 是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響面給出的修正系數(shù)，一般取 K= 1.3 。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸樫上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需的力稱卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力稱頂件力。卸料力、推件力和頂件力是從沖床、卸料裝置中獲得的。一般常用下列經(jīng)驗公式計算：卸料力—————Fx=KxF推件力—————F T=nKTF頂件力—————F V=KVF式中 F———沖壓力；Fx FT FV—————卸料力、推件力、頂件力系數(shù)；N—————同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。n = th式中 h—————凹模洞口的直刃壁高度t－————板料厚度該模具釆用級進模，擬選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關(guān)計算見表 2。根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選 J23—25。(見參考文獻 [5]附錄)表 2 沖壓力的相關(guān)計算項目計算 項目 公式 結(jié)果 備注沖裁力 F F=KLtτ b=1.3×2950.16×2×300230224.8 NL=295016mmTb=300 MPa沖壓力卸料力 Fx FX=KXF=0.04×230224.8 9209 N 查表 2.6.18KT=0.06kX=0.04推件力 FT FT=nkTF=4×0.06×230224.8 55254 N n=h/t=8/2=4kD=0.06沖裁力總力 FZFZ=FX+F+FT=230224.8+9209+55254294687.8N彈性卸料、下出件4.3 壓力中心的確定及相關(guān)計算沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機滑塊的中心線。對于有模柄的沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌的模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響到制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。沖裁形狀對稱的沖件時，其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中點。沖裁圓弧線段時，其壓力中心的位置按公式： asnR????0018確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用解析法和作圖法，該設(shè)計釆用解析法。計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖（3）所示。在圖中將 xoy 坐標(biāo)系建立在圖示的對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成 L1～L 4共四組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心 C 點的坐標(biāo)（－0.337，6.07） 。有關(guān)計算如表（3）所示。(參考文獻[5]中的壓力中心的確定及相關(guān)計算)表 3 壓力中心數(shù)據(jù)表各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值基本要素長度 L/mmx yL1=174.27 0 28.35L2=100.48 0 －28.35L3=15.7 －7.5 －15L4=4.71 3.88 －13.86合計 295.16 －0.337 6.07由以上計算結(jié)果可以看出，該項工件沖裁力不大，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，模具中心仍選在坐標(biāo)原點 O。若選用 J23—925 沖床，C 點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。凹模型口圖4.4 工作零件刃口尺寸的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。因此確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁件設(shè)計中的一項重要工作。在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切核工業(yè)部產(chǎn)生的。故計算刃口尺寸時，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別進行。其原則如下：落料時 因落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致） ，應(yīng)先確定凹模尺寸，即以凹模尺寸為基準(zhǔn)。又因落料件尺寸會隨凹刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范10圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽纾瑒t按凹?；境叽鐪p最小初始間隙。沖孔時，因工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致） ，應(yīng)先確定凸模尺寸，即以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小 ，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工件零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜釆用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口計算就按分開加工的方法來計算,如表 4 所示(參考文獻[1]和文獻[6]上面的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值的選定和凸模與凹模刃口尺寸的確定。)表 4 工作零件刃口尺寸的計算尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計算公式 結(jié)果 備注DA=55.25 024.?落料 ?55.5 ?55.5 05.?DA=(Dmax-XΔ ) A??0DT=(DA-Zmin/2) T?DT=55.19 016.?dT=1.57 4.?1.5 ?1.5 14.0? dA=1.63 0?dT=3.59 18.??3.5 ?3.5 18.0 dA=3.65 0dT=7.11 16.??7 ?7 2.0?dA=7.17 024.?dT=5.09 18.?沖孔?5 ?5 18.0?dT=(dmin+XΔ ) 0T??dA=( dT+ Zmin/2)0+δΤdA=5.15 0?45 ?45 2.?LA=45 5.?孔心距 R15 R15 4LA=L Δ/8?LA=15 3查表 2.3.3 得沖裁雙面間隙Zmax=0.16mmZmax=0.12mm 未注公差均為IT13 級精度制造，磨損系數(shù)X=0.5，凸凹模IT8 級加工制造。校核滿δ A＋δ T=（Zmax-Zmax）4.5 卸料橡膠的設(shè)計卸料橡膠的設(shè)計計算見表（5） ，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。11表（5） 卸料橡膠的設(shè)計計算項目 公式 結(jié)果 備注卸料板工作行程 h 工 h 工 =h1+t+h2 6 mmh1為凸模進卸料板的高度 1mm橡膠工作行程 H 工 H 工 =h 工 +h 修 8 mmh 修 為凸模修模量，取2mm橡膠自由高度 H 自由 H 自由 =4H 工 32 mm 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 4.8 mm一般H 預(yù) =(10%~15%)H 自由每個橡膠承受的裁荷 F1F1=F 卸 /4 2302.25 N 選用 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑 D D=(d2+.27(F1/P))0.5 68 mmd 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取 d=13mm校核橡膠自由高度 H 自由0.5 H 自由?/D=0.54 1.5滿足要求 P=0.5MPa橡膠的安裝高度 H 安 H 安 =H 自由 -H 預(yù) 26.8 mmh2為凸模沖裁后進入凹模的深度 3mm125 模具的總體設(shè)計5.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，釆用級進沖壓，所以模具類型為級進模。5.2 定位方式的選擇因為該模具釆用的是條料，控制條料的送料方向釆用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送料的送進步距釆用擋料銷初定距，導(dǎo)料銷精定距，而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。5.3 卸料、出件方式的選擇因為工件料厚為 2 mm.，相對較薄，卸料力也比較小，故可彈性卸料，又是因為是級進模生產(chǎn)，所以釆用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。5.4 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模釆用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。136 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 4 落料凸模6.1.1 落料凸模凸模長度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、操作安全、裝配等的需要來確定。14當(dāng)按沖模典型組合標(biāo)準(zhǔn)選用時，則可取標(biāo)準(zhǔn)長度，否則應(yīng)該進行計算。結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，釆用線切割機床加工，2 個 M6 的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 H6/h5。其中總長度可按公式計算求得：L=h1+h2+t+h=(25+14+2+20)mm=61 mmL—————凸模長度。 （mm）h 1—————凸模固定板厚度（mm）h2—————卸料板厚度（mm）t—————板厚 h—————增加長度 它包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度（0.5～1mm） 。凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取 10～20 mm，具體結(jié)構(gòu)可參見圖 4 所示。具體結(jié)構(gòu)可參見圖（4）所示。6.1.2 沖孔凸模沖小孔凸模，所謂小孔，一般系指孔徑 d 小于被沖板料的厚度可直徑d1.3t 不要校核） 。 （參考文獻[5]中的凸模的校核）6.1.2.1 凸模最小直徑的校核為使彈壓卸料板加工方便，取凸模與卸料的雙面間隙為 0.15mm（不起導(dǎo)向作用） 。小凸模 dp2 縱向總壓力 P 2Σ；16P 2Σ = P2+Q1沖裁力 P2 = 1.3τL t = 1.3τπdt 推件力 Q1 = nK1P2 = 1.3τπdtnK1則 P 2Σ = 1.3τπdt + 1.3τπdtnK1 = 1.3τπdt（1+ nK 1）根據(jù)公式 Fmax ?????2P即 = 42d???????13.1nKdt?則 dmin = = = 1.29 mm??????13.4ndt?30)6.41(2.4???Dp2 = dd2－Zmin =1.63 －0.12 =1.51 mm因 d p2 > 1.29 ，所以凸模強度足夠（取凹模洞口直徑 8，取 = 300 MPa。???6.1.2.2 凸模最大自由長度的校核 P 2Σ = 1.3τπdt（1+ nK1）= 1.3×300×3.14×1.51×2×(1+4×0.06)= 4585.88 N ≈ 4586 N根據(jù)公式 Lmax ???k?2PE普通壓力機取 K = 1.0 ，卸料板不起導(dǎo)向作用時，取 =1、取 E=3×105；?最小慣性矩 J=πd4/64 0.05d4?Lmax = = 12.92 mm1.3?5861.04?由此可知，小凸模工作部分長度不能超過 12.95 mm ，現(xiàn)取小凸模工作部分長度為 12 mm。6.2 凹模在實際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凸模板，在其上面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在支承件上，它與固定板、墊板和模座等配套使用。凹模釆用螺釘和銷釘定位時，要保證螺釘間、螺孔與銷孔及螺孔、銷孔與凹模刃口壁間的距離不能太近，否則會影響模具壽命。凹模釆用整體凹模，各沖裁的凹?？拙娪镁€切割機床加工，安排凹模在模17架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的依據(jù)將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按文獻[1]公式 2.9.3、2.9.4 計算：凹模厚度 H= kb =0.3×59 =17.7 mm (查表 2.9.5 得 k=0.3)凹模壁厚 c（1.5～2）H = 26.55～35.4 mm 取凹模厚度 H = 20mm，凹模壁厚 C =35mm，凹模寬度 B = b + 2c = (59 +2×35) =129 mm凹模長度 L 取 190 mm(送料方向)凹模輪廓尺寸為：190×129×20 mm，結(jié)構(gòu)如圖 6 所示。圖 6 落料凹模6.3 定位零件的設(shè)計使用導(dǎo)正銷的的目的是消除送進導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對位置公差的要求。導(dǎo)正銷主要用于級進模，也可用于單工序模。導(dǎo)正銷通常與擋料銷配合使用，也可于側(cè)刃配合使用。為了使導(dǎo)正銷工作可靠，避免折斷，導(dǎo)正銷的直徑一般應(yīng)大于 2mm，即孔徑小于 2mm 的孔不宜用導(dǎo)正銷導(dǎo)正，但可另沖直徑大于 2mm 的工藝孔進行導(dǎo)正。導(dǎo)正銷的頭部由圓錐形的導(dǎo)入部分和圓柱形的導(dǎo)正部分組成。導(dǎo)正部分的直徑和高度尺寸及公差很重要。導(dǎo)正銷的基本尺寸可按下式計算：d = dT —a18d—————導(dǎo)正銷的基本尺寸；dT—————沖孔凸模直徑；a—————導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值；導(dǎo)正銷的圓柱部分直徑按公差與配合標(biāo)準(zhǔn) h6～h9 制造。高度尺寸一般?。?.5～0.8）t（t 為板料厚度） 。落料凸模下部設(shè)置兩個導(dǎo)正銷，分別借用工件上兩個 ?3.54 mm 的孔作為導(dǎo)正孔。?3.54 mm 導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖（7）所示。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端右 1.5mm ,所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為 1.2 mm 。導(dǎo)正銷釆用 H7/r6 安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔釆用 H7/h6 配合。(文獻[10]導(dǎo)正銷的選用)圖 7 導(dǎo)正銷起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺栓選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為 6×14。(文獻[10]中的擋料銷和螺栓的選用)。6.4 導(dǎo)料板的設(shè)計導(dǎo)料板一般設(shè)在條料兩側(cè)，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是國家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，它與卸料板分開制造；另一種是與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)。使條料順利通過，兩導(dǎo)料板間距離應(yīng)等于條料最大寬度加上一個間隙值（見排樣及條料寬度計算） 。導(dǎo)料板的高度 H 取決于擋料方式和板料厚度，以便于送料為原則。導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可以確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按文獻[1]表 2.9.7 選擇，取導(dǎo)料板的厚度為 8mm。 （如圖 8 所示）導(dǎo)料板釆用 45 號鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導(dǎo)料板的進料端安裝有承料板。19圖 8 導(dǎo)料板6.5 卸料部件的設(shè)計6.5.1 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 14mm。卸料板釆用 45 號鋼制造，淬火硬度為 40～45HRC。6.5.2 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。6.6 模架及其他零件部件設(shè)計根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向兩種?；瑒訉?dǎo)向模架的精度等級分為 I 級和 II 級。各級對導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。滾動導(dǎo)向模架的精度等級分為 0I 和 0II 級。這些技術(shù)條件保證了整個模架具有一定的精度。這是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度的裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本的保證。該模具釆用中間導(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而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架,而標(biāo)準(zhǔn)模架的型號和規(guī)格就決定了上下模座的型號和規(guī)格。如果需要自行設(shè)計模座，則圓形模座的直徑應(yīng)比凹模直徑大 30～70mm，矩形20模座的長度應(yīng)比凹模板長度大 40～70mm 其寬度可以略大于或等于凹模板的寬度。模座的厚度可參照標(biāo)準(zhǔn)模座確定，一般為凹模厚度的確 1.0～1.5 倍，以保證有足夠的強度和剛度。對于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實際需要，按鑄件工藝要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計。導(dǎo)柱 d/mm×L/mm 分別為 ?28×160，?32×160；導(dǎo)柱 d/mm×L/mm×D/mm 分別為 ?28×115×42，?32×115×45。上模座厚度 H 上模 取 45mm，上模墊板厚度 H 墊 取 10mm，固定板厚度 H 固 取25mm，下模座厚度 H 下模 取 50mm,那么，該模具的閉合高度：H 閉 =H 上模 +H 墊 + L+H+H 下模 －h(huán) 2=(45＋10＋61＋20＋50－3)mm= 183mm式中： L——————凸模長度，L=61mm；H——————凹模厚度，H=20mm；h2——————凸模沖裁后進入凹模的深度，h 2 =3mm?？梢娫撃＞唛]合高度小于所選壓力機 J23—25 最大裝模高度（220mm） ，可以使用。模柄，中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。壓入式模柄與上模座孔以 H7/h6 配合并加銷釘以防轉(zhuǎn)動主要用于上模座較厚而又沒有開設(shè)推板孔或上模比較重的場合。另外還有旋入式模柄、凸緣模柄、浮動模柄等?？傊x擇模柄的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)模具大小、上模的具體結(jié)構(gòu)、模具復(fù)雜性及模具精度等因素確定。凸模固定板，它的作用是將凸模（凸凹模）連接固定在正確位置上。標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板有圓形、矩形和單凸模固定板等多種型式。選用時，根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的 80%。墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以防止模座被凸模頭部壓陷，從而影響凸模的正常工作。如果頭部端面上的單位面積壓力 P 大于模座材料的許用壓力時，就需要在凸模頭部支承面上加一塊硬度較高的墊板；如果凸模頭部端面上的單位面積壓力 P不大于模座材料的許用壓應(yīng)力時，可以不加墊板。據(jù)此，凸模較小面沖裁力較大時，一般需要加墊板；凸模較大的，一般可不加墊板。模座材料的許用壓應(yīng)力見表（6）所示：表 6 模座材料的許用壓應(yīng)力模板材料 【 】/MPabc?鑄鐵 HT 250 90～14021鑄鋼 ZG 310～570 110～150通過以上對模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以初步確定制造時所用的材料。我們對冷沖模具鋼使用性能的基本要求是具有高硬度（58～64HRC）和強度，具有高耐磨性，有足夠的韌性，熱外理變形小，有一定有熱硬性。沖裁模要求高硬度、高耐磨性和一定的韌性；而對材料工藝性能的要求中，由于冷沖模工作零件一般要經(jīng)過較復(fù)雜的制造過程，因而必須具有對各種加工工藝的適應(yīng)性。對冷沖模具材料的工藝性要求，包括可鍛性、加工工藝性、脫碳與氧化的敏感性、淬硬性、淬透性、過熱敏感性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。T10A 和 Cr2 碳素工具鋼中制造冷沖模的通用鋼材。它們淬火后形成表面硬化層，有良好的耐疲勞能力。MnCrWV 鋼是低變形冷作模具鋼，其特性是淬硬性（61～64HRC）和淬透性較好，淬火開裂、變形傾向小，主要用于小批量生產(chǎn)中。在我國 9Mn2V 應(yīng)用較廣，實踐證明，它不僅可代替碳素工具鋼，而且可代替CrWMn、9SiCr 等用以制造板料厚度小于 4mm 的沖裁模、彎曲模等。Cr12MoV 可代替 9Mn2V，主要用于大批量生產(chǎn)中。沖模模具所用材料和熱處理要求如下所示：零件名稱 選用材料牌號 熱處理 硬度（HRC）上下模座 HT250模柄 Q275導(dǎo)柱 T10A 60～62導(dǎo)套 T10A 57～62凸模固定板 Q275卸料板 Q275導(dǎo)料板 Q275 淬火、回火 43～48擋料銷 45 淬火、回火 43～48導(dǎo)正銷 T8 淬火、回火 52～56墊板 T10A 淬火、回火 43～48螺釘 45 頭部 淬火、回火 43～48銷釘 45 淬火、回火 43～48表 7227 模具總裝圖級進模是一種工位多、效率高的沖模。在一副級進模上，根據(jù)沖壓件的實際需要，按一定順序安排了多個沖壓工序（在級進模中稱為工位）進行連續(xù)沖壓。它不但可以完成沖裁工序， ，還可以完成成形工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復(fù)雜的復(fù)雜沖壓件可以在一副模具上完成成形，為高速自動沖壓提供了有利條件。由于級進模工位數(shù)較多，因而用級進模沖制零件，必需解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問題，才有可能保證沖壓件的質(zhì)量。通過以上的設(shè)計，可得到如圖的所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（18 個凸模） 、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式釆用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。該模具總裝圖是用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級進模。上、下模用導(dǎo)板導(dǎo)向。沖孔凸模與落料凸模之間的距離就是送料步距 。材料送進時由活動擋料銷進行初定位，由兩個裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷進行精定位。導(dǎo)正銷與落料凸模的配合為H7／h6，其連接應(yīng)保證在修磨凸模時的裝拆方便。導(dǎo)正銷頭部的形狀應(yīng)有利于在導(dǎo)正時插入已沖的孔，它與孔的配合應(yīng)略有間隙。為了保證首件的正確定距，在帶導(dǎo)正銷的級進模中，常采用始用擋料裝置。它安裝在導(dǎo)板下的導(dǎo)料板中間。在條料沖制首件時，用手推始用擋料銷 ，使它從導(dǎo)料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的兩個孔。以后各次沖裁由固定擋料銷控制送料步距作初定位。 用導(dǎo)正銷定距結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng)兩定位孔間距較大時，定位也較精確。但是它的23使用受到一定的限制。當(dāng)板料太薄 (一般為 t＜0.3mm)或較軟的材料，導(dǎo)正時孔邊可能有變形，因而不宜采用條料送進時釆用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導(dǎo)正銷，利用條料上兩個 ?3.5 作導(dǎo)正銷進行導(dǎo)正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距。活動擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移 0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)料擋作精確定位時，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約 0.2mm 而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達到 0.02mm?？傊?，級進模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。8 沖壓設(shè)備的選用設(shè)備類型選擇的主要依據(jù)是所完成的沖壓工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求、現(xiàn)在設(shè)備條件等。中、小型沖壓件主要選用開式雙柱的機械壓力機；大中型沖壓件多選用雙柱閉式機械壓力機。根據(jù)沖壓工序可分別選用通用壓力機、專用壓力機。大批量生產(chǎn)時，可選用高速壓力機或多工位自動壓力機；小批量生產(chǎn)時，尤其大型厚板零件的成形時，可釆用液壓機。對于薄板沖裁、精密沖裁，應(yīng)注意選擇剛度和精度高的壓力機。壓力機技術(shù)參數(shù)選擇主要依據(jù)是沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸，并進行必要的校核：沖壓總體結(jié)構(gòu)尺寸必須與選用的壓力機相適應(yīng)，即模具的總體平面應(yīng)該與壓力機工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉高度應(yīng)與壓力機的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。通過校核，參考文獻[5]選擇開式雙柱式可傾壓力機 J23—25 足使用要求。其主要參數(shù)如下：公稱壓力： 250 KN 滑塊行程：65 mm最大閉合高度： 270 mm 最大裝模高度： 220 mm連桿調(diào)節(jié)長度： 55 mm 最大傾斜角度：30 。工作臺尺寸（前后×左右）：250×300 mm墊板尺寸（厚度×孔徑）：30×150 mm模柄孔尺寸：?30 mm×60 mm 249 模具零件加工工藝本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若釆用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。圖所示落料凸模的加工工藝過程如表（8）所示。表（8） 落料凸模加工工藝過程工序名 工序名稱 工序內(nèi)容工序簡圖(示意圖)1 備料 將毛壞鍛成長方體(56×58.4×68) 圖 8.12 熱處理 退火 圖 8.23 刨刨六面,上下兩面互為平行，留單邊余量為 0.5 ，四周均有圓角。4 熱處理 調(diào)質(zhì)5 磨平面 磨上下兩面，互為平行6 鉗工劃線 劃出各孔位置線7加工螺釘孔、安裝孔和穿絲孔按位置加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔等8 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達到 58～62HRC9 磨平面 精磨上、下兩平面10 線切割 按圖張要求，輪廓達到尺寸要求 圖 8.32511 鉗工精修 全面達到設(shè)計要求12 檢驗圖 8.1 圖 8.2 圖 8.3凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。凹模的加工工藝：表(9) 凹模加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖(示意圖)1 備料 將毛壞鍛成長方體(132×200×25) 圖 9.12 熱處理 退火3 粗刨刨六面過到(129×190×20)，互為直角圖 9.24 熱處理 調(diào)質(zhì)5 磨平面 磨六面互為直角 圖 9.36 鉗工劃線 劃出名孔位置線，型孔位置線 圖 9.47 銑漏料孔 達到設(shè)計要求 圖 9.58加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔按要求加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔 圖 9.69 熱處理按熱處理工藝，淬火回火到60～64HRC10 磨平面 精磨上、下平面 圖 9.711 線切割 按圖切割型孔達到尺寸要求 圖 9.812 鉗工精修 全面達到設(shè)計要求13 檢驗26圖 9.1 圖 9.2 圖 9.3圖 9.4 圖 9.5 圖 9.627圖 9.7 圖 9.810 模具的裝配根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表（10）所示。表（10） 屏屏板級進模的裝配序號 工序 工藝說明1 凸凹模預(yù)配裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸，是否符合圖紙要求尺寸精度、○ 1形狀將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不○ 2合適者應(yīng)重新修磨或更換2 凸模裝配 以凹模孔定位，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固3 裝配下模在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板○ 1在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺釘孔位置，○ 2并分別鉆孔，攻絲將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘○ 3緊固，打入銷釘284 裝配上模在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.2mm 的紙片，然○ 1后將凸模與固定板裝入凹模預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺釘、銷孔位置并鉆螺孔、銷○ 2孔用螺釘將固定板組合、墊板、模座連接在一起，但不要擰緊○ 3將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并○ 4調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端的 1mm復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘○ 5安裝導(dǎo)正銷、承料板○ 6切紙檢查，合適后打入銷釘○ 75 試沖與調(diào) 裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相反調(diào)整