2677 蓋板落料沖壓模具設(shè)計(jì)（倒裝）

2677 蓋板落料沖壓模具設(shè)計(jì)（倒裝）,蓋板,沖壓,模具設(shè)計(jì),倒裝 模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：蓋板落料沖壓模具設(shè)計(jì)（倒裝）專 業(yè) 名 稱： 班 級： 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 時(shí) 間： - 目 錄1. 沖材件工藝性分析.11.1 材料1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀1.3 尺寸精度2.沖裁工藝方案的確定.3.模具結(jié)構(gòu)形式的確定.4.模具總體設(shè)計(jì).4.1 模具類型的選擇4.2 操作與定位方式4.3 卸料、出件方式4.4 確定送料方式4.5 確定導(dǎo)向方式5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算.5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)算材料利用率5.2 沖壓力的計(jì)算5.3 模具壓力中心的確定5.4 模具刃口尺寸的計(jì)算5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)6.主要部零件設(shè)計(jì).6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.2 卸料部件的設(shè)計(jì)6.3 模架及其他零部件的選用7 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù).7.1 校核模具閉合高度7. 2 沖壓設(shè)備的選定參考文獻(xiàn).- 1 沖裁件工藝性分析工件名稱：蓋板工件簡圖：如圖 1-1 所示生產(chǎn)批量：大批量材料：45 鋼材料厚度：2mm圖 1-11.1 材料查沖壓手冊知：45 鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)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(jī)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)形狀相對復(fù)雜，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。1.3 尺寸精度零件圖上未注公差為 IT12 級，尺寸精度較低，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：先沖孔，后落料。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(jìn)沖壓。級進(jìn)模生產(chǎn)。結(jié)合所學(xué)模具設(shè)計(jì)知識分析知：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(qiáng)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(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)零件分析，制件的精度要求較低，孔邊距較大，為提高經(jīng)濟(jì)效益和簡化模具結(jié)構(gòu)，適宜 采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn)4 模具總體設(shè)計(jì)4.1 模具類型的選擇經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置，自然漏料的倒裝復(fù)合結(jié)構(gòu)方式。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，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.2.2 定位方式因?yàn)閷?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(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用固定擋料。 4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式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（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。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(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 4.3.2 出件方式因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用下出件為佳。4.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，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(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)?；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?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)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(dòng)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(diǎn)。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(dòng)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(gè)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，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)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。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?？紤]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(jì)算條料寬度搭邊的作用是補(bǔ)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(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)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(yàn)確定，表 4 所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)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=3mm, 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=（Dmax2a） -0 （公式 5-1）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 5-2） ；B=12722.5=131.5 (mm)所以條料寬度在 131.5mm表 5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值圓件及 r2t 圓角 矩形邊長 l50 矩形邊長 l50 或圓角 r2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 a0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.00.250.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.50.50.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0- 0.81.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.81.21.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.01.62.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2表 5-2 剪裁下的下偏差（ mm）條料寬度(mm)條料厚度(mm)50 50100 100200 200 0.5 0.5 0.7 1.0 0.5 1.0 1.0 1.03 1.0 1.0 1.0 1.54 1.0 1.0 1.0 2.05.1.3 確定步距送料步距 S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)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(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。送料步距 SS 100 (mm)排樣圖如圖 5-2 所示。- 圖 5-2 排樣圖5.1.4 計(jì)算材料利用率沖裁件的實(shí)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(gè)步距內(nèi)的材料利用率/BS100% (公式 5-2)式中A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距；=725 45.6936.64100%=45%5.2 沖壓力的計(jì)算5.2.1 沖裁力的計(jì)算用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：F=KLtb ( 公式 5-3)式中F 沖裁力；- L沖裁周邊長度；t材料厚度； b材料抗剪強(qiáng)度； K系數(shù)，系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。計(jì)算沖裁件輪廓周長 LL=d6b (公式 5-4）式中 d沖裁孔的直徑；b沖裁件邊長；L=3.1420619.24=178.24(mm)查表 2-1 取 b=350Mpa所以F=KLtb=1.3178.242350=162200(N)5.2.2 卸料力、推料力的計(jì)算卸料力 FX FX=KXF （公式 5-5）推料力 FT FT =nKTF （公式 5-6）n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n=h/t) ；h直刃口部分的高(mm)；t 材料厚度(mm)FX=KXF =0.04162200- =6488(N) （K X、K T 為卸料力、推件力系數(shù)，其值查表 5-3 可得）FT=nKTF =40.055162200=35684(N)所以總沖壓力FZ=F+FX+FT=162200N+6488N+35684N=204372(N)根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為 J2325。5.3 模具壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)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，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。該零件為中心對稱圖形，其幾何中心即為壓力中心。表 5-3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚 t/mm KX KT KD鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.095.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算5.4.1 落料凹、凸模刃口尺寸計(jì)算該制件外形為一正六邊形，相對較復(fù)雜，適合采用凸凹模配作加工。配作法加工的特點(diǎn)是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡單，無需較核 T AZ maxZmin 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。落料凹模刃口磨損后，刃口尺寸只有一種變化，全部變大。其刃口尺寸一般按式5-7 計(jì)算。AA=（A max-x） 0+0.25 （式 5-7）- 式中 Amax垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離；x 凹模磨損系數(shù)；刃口制造公差；1）凹模刃口尺寸計(jì)算基本尺寸 39.85、34.64，按 IT12 級將其轉(zhuǎn)化為 39.850-0.25、34.64 0-0.25。查表 5-4 得x=0.75。A1=（39.850.750.25） 0+0.250.25=39.650+0.06(mm)A2 =（34.640.750.25） 0+0.250.25=34.440+0.06(mm)將 A1、A 2 轉(zhuǎn)化為整數(shù)尺寸：A1=40-0.29-0.35 A2=35-0.5-0.562）落料凸模刃口尺寸計(jì)算制件精度不高，為 IT12 級，確定刃口間隙時(shí)主要考慮模具壽命，故應(yīng)該取較大間隙。查表得：Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm所以Z=Z max=0.360mm落料凸模刃口尺寸B1=39.650-0.3 B2=34.440-0.3將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)尺寸：B1=40-65-0.35 B2=35-0.86-0.56表 5-4 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/mm1120.160.200.170.350.210.410.360.420.160.200.160.20- 2440.240.300.250.490.310.590.500.600.240.300.240.305.4.2 沖孔凸模、凹模尺寸計(jì)算該制件只有一個(gè)圓形的孔，適宜采用凸、凹模分開加工。其尺寸計(jì)算公式：dT=(dminx) 0-T （式 5-8）dA=( dTZ min)A 0 （式 5-9）表 5-5 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差（mm)基本尺寸 凸模偏差 dT 凹模偏差 dA18 0.020 0.0201830 0.020 0.0253080 0.020 0.03080120 0.025 0.035120180 0.030 0.040180260 0.030 0.045260360 0.035 0.050360500 0.040 0.060500 0.050 0.070查表 5-4、5-5 得： A=0.020mm T=0.020mmX=0.75校核： T A=0.040mmC maxC min，滿足 T AC maxC min 的條件。將已知和查表所得的數(shù)據(jù)代入公式，即得：dT=(20+0.750.21） 0-0.20=20.160-0.20mmdA=(20+0.246)0+0.20=20.250+0.20mm5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)5.5.1 卸料板工作行程 hh=h1+h2+t- =1+2+2=5(mm)h1 為凸凹模凹進(jìn)卸料板的深度 1mm，h 2 為凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm,t 為材料厚度 2mm。5.5.2 卸料橡膠工作行程 HH=h1+h0=5+5=10(mm)h0 為凸凹模修磨量，取 5mm5.5.3 卸料橡膠自由高度 H0H0=4H=411=40(mm)取 H 為 H0 的 25%5.5.4 卸料橡膠的預(yù)壓縮量 H1H1 =15%H0=0.1540=6(mm)（一般取 H1=10%15%H0）5.5.5 每個(gè)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(gè)卸料橡膠。F1=Fx/4=6488/4=1622(N)5.5.6 卸料橡膠的外徑 DD2=d2+1.27F1/P=1444mm所以 D=36(mm)（取 P=1，d=13）5.5.7 較核卸料橡膠自由高度 H0X=H0/D=44/38=1.16- 0.5H01.5 ，滿足要求5.5.8 卸料橡膠安裝高度 H2H2=H0-H1=40-6=36(mm)6 主要部零件設(shè)計(jì)6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 落料凹模落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式計(jì)算：凹模厚度H=KB （公式 6-1） =0.539.85=19.925(mm)取凹模厚度 H=20mm凹模壁厚 c=(1.52)H=(3040)mm取凹模壁厚 c=40mm凹模寬度B=b2c （公式 6-2）=39.85402=119.85(mm)取凹模寬度 B=120mm凹模長度L=S12S 2 （公式 6-3）=34.64236=108.64(mm)取凹模長度 L=120mm凹模整體輪廓尺寸 LBH=120mm120mm20mm6.1.2 沖孔凸模- 所沖孔為圓形孔，為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度將沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯式，采用數(shù)控銑床、線切割加工。其總長按相關(guān)公式計(jì)算：Lh h 202058(mm)（h 為凹模厚度，h 為凸模固定板厚度。 ）6.1.3 凸凹模制件外形比較復(fù)雜，考慮加工和強(qiáng)度，把凸凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式。采用用線切割機(jī)床和數(shù)控銑床加工。其長度 L 可按式 6-4 計(jì)算：L=H 墊 H 卸 Y （公式 6-4）式中 Y 凸凹模修磨量 L10203464(mm)6.2 卸料部件的設(shè)計(jì)6.2.1 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 4045HRC，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(gè)卸料螺釘，公稱直徑為 10mm,螺紋部分為 M810mm,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(yùn)動(dòng)。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料螺板超出凹模端面 1mm,有誤差時(shí)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以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。選一大一小兩組導(dǎo)套、導(dǎo)柱。導(dǎo)柱d/mmL/mm 為 28mm180mm,導(dǎo)套 d/mmL/mmD/mm 為 28mm110mm 43mm；導(dǎo)柱 d/mmL/mm 為 32mm180mm ,導(dǎo)套 d/mmL/mmD/mm 為32mm110mm 45mm。 上模座厚度 H1取 40mm,墊板厚度取 10mm,固定板厚度取 20mm,卸料板厚度取15mm,凹模厚 20mm，下模坐厚度取 45mm。模具閉合高度 H- H4010406410452207(mm)7 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度模具閉合高度 H 應(yīng)該滿足HminH 110HHmaxH 15（公式 7-1）式中 Hmax壓力機(jī)最大閉合高度；Hmin壓力機(jī)最小閉合高度；H1墊板厚度。根據(jù)擬選壓力機(jī) J2325，查開式壓力機(jī)參數(shù)表（見附錄 2）得：Hmax=320mm, Hmin=180mm,H1=50mm將以上數(shù)據(jù)帶入公式 7-1，得140H265經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度 H=207mm，在 140mm265mm 內(nèi)，開式壓力機(jī) J2325，滿足要求。7.2 沖壓設(shè)備的選定通過校核，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī) J2363 能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：250KN滑塊行程：65mm最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm工作臺(tái)尺寸（前后左右）：370mm560mm 墊板尺寸（厚度直徑）：50mm200mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大傾斜角度：30 0- 參考文獻(xiàn)1閻其鳳主編.模具設(shè)計(jì)與制造.北京：機(jī)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王孝培主編.沖壓手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 4 54翁其金主編.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1999. 5程俊偉、馮憲章、劉長紅主編.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：蓋板落料沖壓模具設(shè)計(jì)（倒裝）專 業(yè) 名 稱： 班 級： 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 時(shí) 間： - 目 錄1. 沖材件工藝性分析.11.1 材料1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀1.3 尺寸精度2.沖裁工藝方案的確定.3.模具結(jié)構(gòu)形式的確定.4.模具總體設(shè)計(jì).4.1 模具類型的選擇4.2 操作與定位方式4.3 卸料、出件方式4.4 確定送料方式4.5 確定導(dǎo)向方式5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算.5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)算材料利用率5.2 沖壓力的計(jì)算5.3 模具壓力中心的確定5.4 模具刃口尺寸的計(jì)算5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)6.主要部零件設(shè)計(jì).6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.2 卸料部件的設(shè)計(jì)6.3 模架及其他零部件的選用7 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù).7.1 校核模具閉合高度7. 2 沖壓設(shè)備的選定參考文獻(xiàn).- 1 沖裁件工藝性分析工件名稱：蓋板工件簡圖：如圖 1-1 所示生產(chǎn)批量：大批量材料：45 鋼材料厚度：2mm圖 1-11.1 材料查沖壓手冊知：45 鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)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(jī)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)形狀相對復(fù)雜，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。1.3 尺寸精度零件圖上未注公差為 IT12 級，尺寸精度較低，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：先沖孔，后落料。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(jìn)沖壓。級進(jìn)模生產(chǎn)。結(jié)合所學(xué)模具設(shè)計(jì)知識分析知：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(qiáng)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(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)零件分析，制件的精度要求較低，孔邊距較大，為提高經(jīng)濟(jì)效益和簡化模具結(jié)構(gòu)，適宜 采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn)4 模具總體設(shè)計(jì)4.1 模具類型的選擇經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置，自然漏料的倒裝復(fù)合結(jié)構(gòu)方式。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，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.2.2 定位方式因?yàn)閷?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(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用固定擋料。 4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式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（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。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(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 4.3.2 出件方式因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用下出件為佳。4.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，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(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)?；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?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)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(dòng)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(diǎn)。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(dòng)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(gè)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，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)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。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?？紤]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(jì)算條料寬度搭邊的作用是補(bǔ)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(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)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(yàn)確定，表 4 所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)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=3mm, 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=（Dmax2a） -0 （公式 5-1）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 5-2） ；B=12722.5=131.5 (mm)所以條料寬度在 131.5mm表 5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值圓件及 r2t 圓角 矩形邊長 l50 矩形邊長 l50 或圓角 r2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 a0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.00.250.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.50.50.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0- 0.81.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.81.21.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.01.62.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2表 5-2 剪裁下的下偏差（ mm）條料寬度(mm)條料厚度(mm)50 50100 100200 200 0.5 0.5 0.7 1.0 0.5 1.0 1.0 1.03 1.0 1.0 1.0 1.54 1.0 1.0 1.0 2.05.1.3 確定步距送料步距 S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)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(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。送料步距 SS 100 (mm)排樣圖如圖 5-2 所示。- 圖 5-2 排樣圖5.1.4 計(jì)算材料利用率沖裁件的實(shí)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(gè)步距內(nèi)的材料利用率/BS100% (公式 5-2)式中A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距；=725 45.6936.64100%=45%5.2 沖壓力的計(jì)算5.2.1 沖裁力的計(jì)算用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：F=KLtb ( 公式 5-3)式中F 沖裁力；- L沖裁周邊長度；t材料厚度； b材料抗剪強(qiáng)度； K系數(shù)，系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。計(jì)算沖裁件輪廓周長 LL=d6b (公式 5-4）式中 d沖裁孔的直徑；b沖裁件邊長；L=3.1420619.24=178.24(mm)查表 2-1 取 b=350Mpa所以F=KLtb=1.3178.242350=162200(N)5.2.2 卸料力、推料力的計(jì)算卸料力 FX FX=KXF （公式 5-5）推料力 FT FT =nKTF （公式 5-6）n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n=h/t) ；h直刃口部分的高(mm)；t 材料厚度(mm)FX=KXF =0.04162200- =6488(N) （K X、K T 為卸料力、推件力系數(shù)，其值查表 5-3 可得）FT=nKTF =40.055162200=35684(N)所以總沖壓力FZ=F+FX+FT=162200N+6488N+35684N=204372(N)根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為 J2325。5.3 模具壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)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，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。該零件為中心對稱圖形，其幾何中心即為壓力中心。表 5-3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚 t/mm KX KT KD鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.095.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算5.4.1 落料凹、凸模刃口尺寸計(jì)算該制件外形為一正六邊形，相對較復(fù)雜，適合采用凸凹模配作加工。配作法加工的特點(diǎn)是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡單，無需較核 T AZ maxZmin 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。落料凹模刃口磨損后，刃口尺寸只有一種變化，全部變大。其刃口尺寸一般按式5-7 計(jì)算。AA=（A max-x） 0+0.25 （式 5-7）- 式中 Amax垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離；x 凹模磨損系數(shù)；刃口制造公差；1）凹模刃口尺寸計(jì)算基本尺寸 39.85、34.64，按 IT12 級將其轉(zhuǎn)化為 39.850-0.25、34.64 0-0.25。查表 5-4 得x=0.75。A1=（39.850.750.25） 0+0.250.25=39.650+0.06(mm)A2 =（34.640.750.25） 0+0.250.25=34.440+0.06(mm)將 A1、A 2 轉(zhuǎn)化為整數(shù)尺寸：A1=40-0.29-0.35 A2=35-0.5-0.562）落料凸模刃口尺寸計(jì)算制件精度不高，為 IT12 級，確定刃口間隙時(shí)主要考慮模具壽命，故應(yīng)該取較大間隙。查表得：Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm所以Z=Z max=0.360mm落料凸模刃口尺寸B1=39.650-0.3 B2=34.440-0.3將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)尺寸：B1=40-65-0.35 B2=35-0.86-0.56表 5-4 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/mm1120.160.200.170.350.210.410.360.420.160.200.160.20- 2440.240.300.250.490.310.590.500.600.240.300.240.305.4.2 沖孔凸模、凹模尺寸計(jì)算該制件只有一個(gè)圓形的孔，適宜采用凸、凹模分開加工。其尺寸計(jì)算公式：dT=(dminx) 0-T （式 5-8）dA=( dTZ min)A 0 （式 5-9）表 5-5 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差（mm)基本尺寸 凸模偏差 dT 凹模偏差 dA18 0.020 0.0201830 0.020 0.0253080 0.020 0.03080120 0.025 0.035120180 0.030 0.040180260 0.030 0.045260360 0.035 0.050360500 0.040 0.060500 0.050 0.070查表 5-4、5-5 得： A=0.020mm T=0.020mmX=0.75校核： T A=0.040mmC maxC min，滿足 T AC maxC min 的條件。將已知和查表所得的數(shù)據(jù)代入公式，即得：dT=(20+0.750.21） 0-0.20=20.160-0.20mmdA=(20+0.246)0+0.20=20.250+0.20mm5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)5.5.1 卸料板工作行程 hh=h1+h2+t- =1+2+2=5(mm)h1 為凸凹模凹進(jìn)卸料板的深度 1mm，h 2 為凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm,t 為材料厚度 2mm。5.5.2 卸料橡膠工作行程 HH=h1+h0=5+5=10(mm)h0 為凸凹模修磨量，取 5mm5.5.3 卸料橡膠自由高度 H0H0=4H=411=40(mm)取 H 為 H0 的 25%5.5.4 卸料橡膠的預(yù)壓縮量 H1H1 =15%H0=0.1540=6(mm)（一般取 H1=10%15%H0）5.5.5 每個(gè)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(gè)卸料橡膠。F1=Fx/4=6488/4=1622(N)5.5.6 卸料橡膠的外徑 DD2=d2+1.27F1/P=1444mm所以 D=36(mm)（取 P=1，d=13）5.5.7 較核卸料橡膠自由高度 H0X=H0/D=44/38=1.16- 0.5H01.5 ，滿足要求5.5.8 卸料橡膠安裝高度 H2H2=H0-H1=40-6=36(mm)6 主要部零件設(shè)計(jì)6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 落料凹模落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式計(jì)算：凹模厚度H=KB （公式 6-1） =0.539.85=19.925(mm)取凹模厚度 H=20mm凹模壁厚 c=(1.52)H=(3040)mm取凹模壁厚 c=40mm凹模寬度B=b2c （公式 6-2）=39.85402=119.85(mm)取凹模寬度 B=120mm凹模長度L=S12S 2 （公式 6-3）=34.64236=108.64(mm)取凹模長度 L=120mm凹模整體輪廓尺寸 LBH=120mm120mm20mm6.1.2 沖孔凸模- 所沖孔為圓形孔，為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度將沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯式，采用數(shù)控銑床、線切割加工。其總長按相關(guān)公式計(jì)算：Lh h 202058(mm)（h 為凹模厚度，h 為凸模固定板厚度。 ）6.1.3 凸凹模制件外形比較復(fù)雜，考慮加工和強(qiáng)度，把凸凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式。采用用線切割機(jī)床和數(shù)控銑床加工。其長度 L 可按式 6-4 計(jì)算：L=H 墊 H 卸 Y （公式 6-4）式中 Y 凸凹模修磨量 L10203464(mm)6.2 卸料部件的設(shè)計(jì)6.2.1 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 4045HRC，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(gè)卸料螺釘，公稱直徑為 10mm,螺紋部分為 M810mm,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(yùn)動(dòng)。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料螺板超出凹模端面 1mm,有誤差時(shí)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以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。選一大一小兩組導(dǎo)套、導(dǎo)柱。導(dǎo)柱d/mmL/mm 為 28mm180mm,導(dǎo)套 d/mmL/mmD/mm 為 28mm110mm 43mm；導(dǎo)柱 d/mmL/mm 為 32mm180mm ,導(dǎo)套 d/mmL/mmD/mm 為32mm110mm 45mm。 上模座厚度 H1取 40mm,墊板厚度取 10mm,固定板厚度取 20mm,卸料板厚度取15mm,凹模厚 20mm，下模坐厚度取 45mm。模具閉合高度 H- H4010406410452207(mm)7 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1 校核模具閉合高度模具閉合高度 H 應(yīng)該滿足HminH 110HHmaxH 15（公式 7-1）式中 Hmax壓力機(jī)最大閉合高度；Hmin壓力機(jī)最小閉合高度；H1墊板厚度。根據(jù)擬選壓力機(jī) J2325，查開式壓力機(jī)參數(shù)表（見附錄 2）得：Hmax=320mm, Hmin=180mm,H1=50mm將以上數(shù)據(jù)帶入公式 7-1，得140H265經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度 H=207mm，在 140mm265mm 內(nèi)，開式壓力機(jī) J2325，滿足要求。7.2 沖壓設(shè)備的選定通過校核，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī) J2363 能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：250KN滑塊行程：65mm最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm工作臺(tái)尺寸（前后左右）：370mm560mm 墊板尺寸（厚度直徑）：50mm200mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大傾斜角度：30 0- 參考文獻(xiàn)1閻其鳳主編.模具設(shè)計(jì)與制造.北京：機(jī)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王孝培主編.沖壓手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 4 54翁其金主編.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1999. 5程俊偉、馮憲章、劉長紅主編.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書