級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)目錄第一章 緒 論1.1沖壓技術(shù)的應(yīng)用和特點(diǎn)11.2沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)21.3論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容31.4級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)3第二章 沖壓件的工藝分析及工藝方案2.1沖壓件的工藝分析42.2沖壓工藝方案的確定5第三章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 63.1排樣方式的確定及其計(jì)算 .73.1.1毛坯排樣原則83.1.2設(shè)計(jì)排樣圖應(yīng)注意的問(wèn)題93.2排樣圖 103.3 沖壓力的計(jì)算 113.3.1沖裁力的計(jì)算123.3.2卸料力的計(jì)算13第四章 沖壓設(shè)備的選擇4.1壓力中心的確定144.2沖壓設(shè)備的選擇164.2.1沖壓設(shè)備類型的選擇 .174.2.2沖壓設(shè)備規(guī)格的確定 19第五章 模具主要零

2、件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)5.1工作零件 205.1.1凸模的設(shè)計(jì)215.1.1.1沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)225.1.1.2沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)235.1.1.5凸模強(qiáng)度校核245.1.2凹模的設(shè)計(jì)255.3卸料與頂件裝置 265.3.1卸料板 295.3.2卸料螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu) 305.4.2 導(dǎo)正銷 315.4.3導(dǎo)柱導(dǎo)套 325.5固定與聯(lián)接零件 335.5.1固定板與墊板345.5.2螺釘與銷釘356.1模具設(shè)計(jì)總裝圖 36設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)致 謝摘要本次設(shè)計(jì)題目是帶寬凸緣的覆蓋件模具設(shè)計(jì)，制件來(lái)源于生產(chǎn)。其帶寬凸緣的覆蓋件零件上需沖制三個(gè)孔、兩個(gè)折彎位置。通過(guò)對(duì)該零件的級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)，掌握一般級(jí)進(jìn)沖壓模具的設(shè)計(jì)

3、方法、特點(diǎn)和成型過(guò)程。級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)是沖壓生產(chǎn)效率高、操作安全簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低、帶寬凸緣的覆蓋件質(zhì)量高。本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了級(jí)進(jìn)模的排樣方式、總體設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)以及工藝參數(shù)的選擇計(jì)算。注意設(shè)計(jì)當(dāng)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題，了解沖壓模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過(guò)對(duì)AutoCAD的應(yīng)用，從而有效的提高工作效率。通過(guò)查閱了模架的基本類型，分析了級(jí)進(jìn)模的模架技術(shù)要求，介紹了標(biāo)準(zhǔn)模架的裝配工藝。并指出了模架裝配時(shí)的注意事項(xiàng)。沖裁側(cè)刃是模具中的重要工序，其沖裁形狀和凸、凹模結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量影響很大。側(cè)刃設(shè)計(jì)的正確性與標(biāo)準(zhǔn)化既有利于模具維修的規(guī)范化，也為整個(gè)模具的順利生產(chǎn)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：帶寬凸緣的覆蓋件、級(jí)進(jìn)模

4、、成型、AutoCAD、沖模模架、裝配工藝AbstractThe design is the subject of progressive die base film design and parts from electronic components. Its base on-chip components to be three-hole punching , deep drawing and flanging. Through the components for mold design, master general for stamping die design, characte

5、ristics and work process. Die Stamping production is characterized by high efficiency and safe operation of simple, low production costs, high product quality. The detailed design of the layout of the die, design, components and the design parameters of the choice of terms. Attention to the design o

6、f certain details of the understanding of stamping die structure and working principle through the application of AutoCAD, so as to effectively enhance the work efficiency. Through has consulted pouch frames fundamental type, analyzed the level to enter molds pouch frame specification, introduced th

7、e standard pouch frames assembly technique. And had pointed out the pouch frame assembles when matters needing attention. The blanking side edge is in molds important working procedure, its blanking shape and raised, the lower die structure is very big to the production quality influence. The side e

8、dge designs accuracy and the standardization are already advantageous the standardization which services in the mold, also has built a good foundation for the entire molds smooth production.Keyword：Base film 、Progressive die、Forming、Pro/e、AutoCAD、The model puts up a die；Assembling handicraft第一章 緒 論1

9、.1沖壓技術(shù)的應(yīng)用和特點(diǎn)沖壓加工是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，對(duì)在模具里的板料施加變形力，使板料在模具里產(chǎn)生變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的帶寬凸緣的覆蓋件零件的生產(chǎn)技術(shù)。由于沖壓加工經(jīng)常在材料的冷狀態(tài)下進(jìn)行，因此也稱冷沖壓。冷沖壓是金屬壓力加工方法之一，它是建立在金屬塑性變形理論基礎(chǔ)上的材料成形工程技術(shù)，沖壓加工的原材料或帶料，故也稱板料沖壓。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。例如，航空航天、機(jī)械、電子信息、交通、兵器、日用電器及輕工等產(chǎn)業(yè)都有沖壓加工。不但產(chǎn)業(yè)界廣泛用到它，而且每一個(gè)人都直接與沖壓帶寬凸緣的覆蓋件發(fā)生聯(lián)系。沖壓可制造鐘表及儀器的小零件，也可以制造汽車、拖拉機(jī)的大型覆蓋件。沖壓材

10、料可使用黑色金屬、有色金屬以及某些非金屬材料。1.2沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓工藝和沖模技術(shù)也在不斷地革新和發(fā)展。我國(guó)未來(lái)模具制造技術(shù)發(fā)展方向和動(dòng)向，主要有以下幾個(gè)方面：（1）工藝分析計(jì)算的現(xiàn)代化。沖壓技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)姻，對(duì)復(fù)雜曲面零件（如覆蓋件）進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬和有限元分析，達(dá)到預(yù)算某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性與成形過(guò)程中將會(huì)發(fā)生的問(wèn)題，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇。這種設(shè)計(jì)方法是將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)升華為優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短了模具設(shè)計(jì)與制造周期，節(jié)省了昂貴的模具試模費(fèi)用等。（2）模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造與分析（CAD/CAM/CAE）的研究和應(yīng)

11、用，將極大地提高模具制造效率，提高模具的質(zhì)量，使模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE一體化。（3）沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化。為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓生產(chǎn)已向自動(dòng)化、無(wú)人化方向發(fā)展?，F(xiàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用高速?zèng)_床和多工位精密級(jí)進(jìn)模實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)，沖壓的速度可達(dá)每分鐘幾百上千次。大型零件的生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)了多機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)線，從板料的送進(jìn)到?jīng)_壓加工、最后檢驗(yàn)可全由計(jì)算機(jī)控制，極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。目前已逐漸向無(wú)人化生產(chǎn)形成的柔性沖壓加工中心發(fā)展。 （4）為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需求，大批量與多品種小批量共存。發(fā)展適宜于小批量生產(chǎn)的各種簡(jiǎn)易模具、經(jīng)濟(jì)模具和標(biāo)準(zhǔn)化且容易變換的模具系統(tǒng)。 （5）推廣和發(fā)展沖

12、壓新工藝和新技術(shù)。如精密沖裁、液壓拉深、電磁成形、超塑性成形等。 （6）與材料科學(xué)結(jié)合，不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果。1.3論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)目標(biāo)1）完成帶寬凸緣的覆蓋件級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2）完成帶寬凸緣的覆蓋件級(jí)進(jìn)模的模具設(shè)計(jì)3）完成帶寬凸緣的覆蓋件級(jí)進(jìn)模零件圖和模具裝配圖的繪制（2）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本論文，主要是對(duì)帶寬凸緣的覆蓋件結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計(jì)做了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：1）介紹了生產(chǎn)帶寬凸緣的覆蓋件的模具的一般要求，以及在生活中的應(yīng)用，主要設(shè)計(jì)出帶寬凸緣的覆蓋件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2）根據(jù)帶寬凸緣的覆蓋件的結(jié)構(gòu)形式，選擇模具的基本模架，然后根據(jù)帶寬凸

13、緣的覆蓋件的工藝要求設(shè)計(jì)出帶寬凸緣的覆蓋件成形零件和模具所有構(gòu)件。3）對(duì)模具進(jìn)行試模、調(diào)整。以得到符合實(shí)際生產(chǎn)要求的模具。（3）設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題在設(shè)計(jì)模具的過(guò)程中，要解決的最主要問(wèn)題是，各個(gè)構(gòu)件之間相互配合的問(wèn)題。各個(gè)構(gòu)件之間選用合適的配合的方式，使各個(gè)構(gòu)件之間不發(fā)生碰撞，靈活自如，整個(gè)模具平穩(wěn)運(yùn)作。1.4級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)1)沖壓生產(chǎn)效率高。級(jí)進(jìn)?？梢酝瓿蓮?fù)雜零件的沖裁、翻邊、彎曲、拉深、立體成形以及裝配等工藝，減少了中間轉(zhuǎn)運(yùn)和重復(fù)定位等工作，而且工位數(shù)量的增加不影響生產(chǎn)效率，可以沖制很小的精密零件。2)操作安全簡(jiǎn)單。級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)操作者不必將手伸入模具的危險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)大量生產(chǎn)，還采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，

14、模具內(nèi)裝有安全檢測(cè)裝置。3)模具壽命長(zhǎng)。復(fù)雜的內(nèi)形和外形可分解為簡(jiǎn)單的凸模和凹模外形，分段逐次沖切，工序可以分散在若干個(gè)工位，在工序集中的區(qū)域還可以設(shè)置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過(guò)小的問(wèn)題，改變了凸、凹的受力狀態(tài)，提高了模具強(qiáng)度。此外，級(jí)進(jìn)模還采用卸料板兼作凸模導(dǎo)向板，對(duì)提高模具壽命也非常有利。4)帶寬凸緣的覆蓋件質(zhì)量高。級(jí)進(jìn)模在一副模具內(nèi)完成帶寬凸緣的覆蓋件的全部成形工序，克服了用簡(jiǎn)單模時(shí)多次定位帶來(lái)的操作不變和累積誤差。5)生產(chǎn)成本較低。級(jí)進(jìn)模由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以制造費(fèi)用較高，同時(shí)材料利用率較低，但由于級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)效率高、壓力機(jī)占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了半成品的儲(chǔ)存和

15、運(yùn)輸，因而帶寬凸緣的覆蓋件零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。6)設(shè)計(jì)和制造難度大，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性強(qiáng)。級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)計(jì)靈活性大、難度大；設(shè)計(jì)和制造中的經(jīng)驗(yàn)、推斷和目測(cè)工作量多，人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，個(gè)人之間的差異大；同一帶寬凸緣的覆蓋件零件可有多種不同的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的靈活性大；設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，適用于批量生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模還受帶寬凸緣的覆蓋件零件尺寸限制，帶寬凸緣的覆蓋件尺寸不宜太大。7)按訂單生產(chǎn)，而不是按計(jì)劃生產(chǎn)，訂貨受市場(chǎng)影響大，交貨期要求短。第二章 沖壓件的工藝分析及工藝方案制件在沖裁外形時(shí)要求兩個(gè)相交邊盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角，圓角半徑R=0.25t，沖裁件的凸出或凹入不宜太小，應(yīng)

16、避免長(zhǎng)懸臂和窄臂和窄槽，要求懸臂和槽長(zhǎng)L與其寬度B應(yīng)有一定的比列。鋼板時(shí)，B=（1.3至1.5）t，有色金屬板時(shí)，B=（0.75至0.8）t，L=3B。沖裁孔與孔之間、孔與沖件邊緣之間的壁厚不應(yīng)太小，否則會(huì)影響凹模強(qiáng)度、壽命和沖件質(zhì)量。通過(guò)對(duì)制件零件圖分析，可知其滿足以上要求。由于制件材料是B2鋼，具有良好的落料、折彎工藝性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮到其受力變形方面，以利于模具的設(shè)計(jì)與制造。在折彎過(guò)程中，因材料內(nèi)部的相互作用，使每個(gè)金屬小單元體之間產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力：在徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力；切向產(chǎn)生壓應(yīng)力。在、的共同作用下，凸緣區(qū)的材料發(fā)生塑性變形，其“多余”的材料將沿著徑向被子擠出，由制件零件圖資料可以知道：制

17、件折彎和落料工藝滿足以上要求。由于制件屬于薄材料沖壓加工，帶料的厚度為1.5mm，因此對(duì)于此制件，在設(shè)計(jì)中可以將其看作折彎半徑為1mm的彎曲。沖壓制件屬于大批量生產(chǎn)；制件外觀的最大長(zhǎng)度為57.5mm，寬度為15mm，屬小型制件，由于其形狀較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率要求高，因此我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)效率高的級(jí)進(jìn)模來(lái)完成此制件的生產(chǎn)。帶寬凸緣的覆蓋件工件二維圖見(jiàn)圖2.1所示。 圖2.1 帶寬凸緣的覆蓋件二維圖圖2.2帶寬凸緣的覆蓋件三維圖2.1沖壓件的工藝分析工件名稱：帶寬凸緣的覆蓋件生產(chǎn)批量：大批量工件材料：Q235A材料厚度：1mm尺寸偏差：IT11材料B2鋼的力學(xué)性能見(jiàn)表2.1所示：表2.1 材料可伐合金的力學(xué)

18、性能材料名稱牌 號(hào)材料狀態(tài)極限強(qiáng)度/MPa伸長(zhǎng)率(%)屈服點(diǎn)/MPa彈性模數(shù)/MPa抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度普板Q235A210255235275由表2.1知，選擇，=23%材料。沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍內(nèi)。對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度為IT12IT14，沖孔比落料高一級(jí)；光潔沖裁、整修和精密沖裁的經(jīng)濟(jì)精度為IT8IT9。沖裁斷面的粗糙度，對(duì)普通沖裁，當(dāng)板厚小于1.5mm時(shí)，Ra為1000.8。，精密沖裁件Ra為0.80.4；整修時(shí)Ra為3.20.8。制件的毛刺高度與沖裁性質(zhì)、不同材料及高度有關(guān)。普通沖裁時(shí)允許毛刺高度見(jiàn)表2.2所示：表2.2 毛刺高度（mm）制件厚度t(mm)試沖時(shí)生產(chǎn)時(shí)2.

19、2沖壓工藝方案的確定該工件包括沖孔、切邊、折彎、切斷等幾個(gè)基本工序，工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，適宜采用級(jí)進(jìn)模制造，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。沖裁工序工藝方案：方案一：第一工位：定距沖孔；第二工位：成型第三工位：沖孔；第四工位：空位；第五工位：落料成型；方案二：沖孔，落料一副模具，成型一副模具，分兩套模具分析：方案一符合一般沖裁順序，而且在定位要求較高的情況下，首先沖導(dǎo)正孔，并采用導(dǎo)正銷導(dǎo)正。切形凸模端面為條形，沖裁時(shí)沖出一個(gè)切口，由于工件小、形狀復(fù)雜，故采用雙側(cè)刃定位、多次級(jí)進(jìn)完成工件成形工作。方案二簡(jiǎn)單，但需要多套模具，滿足不了大批量的生產(chǎn)要求，綜合分析方案一和方案二的優(yōu)缺點(diǎn)

20、，最后選用方案一設(shè)計(jì)制造方案。第三章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1排樣方式的確定及其計(jì)算3.1.1毛坯排樣原則1） 材料利用率要盡量高。2） 滿足帶寬凸緣的覆蓋件零件沖裁及后序工序的要求，諸如：1折彎不能出現(xiàn)破裂；2便于完成后續(xù)加工工序；3生產(chǎn)率要高，便于操作；4安全性要好。3.1.2設(shè)計(jì)排樣圖應(yīng)注意的問(wèn)題1）盡量減少工步數(shù)目，否則會(huì)增大累積誤差，影響制件精度。2） 復(fù)雜型孔可分解為若干簡(jiǎn)單型孔，分步進(jìn)行沖裁。3） 同一工位各沖切凸模應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為相同的高度，便于刃磨。4） 工序應(yīng)盡量分散，以提高模具壽命，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。5） 沖孔在前，折彎在后。6）同一型孔中的切口、沖割、切廢料等，應(yīng)盡可能在同一工步

21、沖出，以免經(jīng)數(shù)次沖裁而出現(xiàn)不應(yīng)有的毛刺、塌角或接縫不好的現(xiàn)象。9）小凸模在首次沖裁時(shí)，必須沖全孔，以防模具損壞。3.2排樣圖設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)板料排樣圖。支架的形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，直排時(shí)材料利用率低，應(yīng)采用直對(duì)排。如圖3.1所示的排樣方法，設(shè)計(jì)成單行直排，有搭邊排樣方式，材料利用率低，但制件質(zhì)量和沖模壽命較高。搭邊值見(jiàn)表3.1，搭邊值取1.5mm和4.75mm，板料寬度為85.5mm，步距87mm，一個(gè)步距的材料利用率為88.7%（計(jì)算見(jiàn)表3.2）。 圖3.1 排樣圖 表3.1 普通沖裁的搭邊值 （mm）板料厚度t矩形或類似矩形制件r2t彈壓卸料沖模固定卸料沖模aaaa0.250.51.01.2

22、1.52.0表3.2 板料相關(guān)計(jì)算項(xiàng)目分類項(xiàng)目公式結(jié)果備注排樣沖裁件面積AA=-（）3075mm板料寬度BB=119.6+（22）123.6mm采用無(wú)側(cè)壓裝置，板料和導(dǎo)料板之間的間隙=0.4mm步距SS=毛坯+搭邊值17mm一個(gè)步距的材料利用率(nA/Bh)100%=（23075/123.632） 100%79.1%3.3 沖壓力的計(jì)算3.3.1沖裁力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。在沖裁過(guò)程中沖裁力的大小是不斷變化的，下圖3.2所示為沖裁時(shí)沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當(dāng)于沖裁的彈性變形階段，凸模接觸材料后，載

23、荷急劇上升，但當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料，即進(jìn)入塑性變形階段后，載荷的上升就緩慢下來(lái)，如BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積減小，但只要材料加工硬化的影響超過(guò)受剪面積的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當(dāng)兩者達(dá)到相等影響的瞬間，沖裁力達(dá)最大值，即圖中的C點(diǎn)。次后，受剪面積的減少超過(guò)加工硬化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)張，沖裁力急劇下降，如圖中CD段所示，次為沖裁的斷裂階段。圖3.2沖裁力-凸模行程曲線沖裁變形過(guò)程主要以剪切變形為主，同時(shí)伴隨有拉伸、翻邊和橫向擠壓變形，故制件常出現(xiàn)翹曲不平等現(xiàn)象。在沖裁工藝中改變這些伴隨因素的影響，即可提高制件質(zhì)量。 沖裁

24、力： F=LT=5301.5 1.04235 =194298N如表1.1所示可知=195MP3.3.2卸料力的計(jì)算無(wú)論采用何種刃口沖模,當(dāng)沖裁工件完成后,由于彈性變形,在板材上沖裁出的廢料(或工件)孔徑沿著徑向發(fā)生彈性收縮,會(huì)緊箍在凸模上.而沖裁下來(lái)的工件(或廢料)徑向會(huì)擴(kuò)張,并因要力圖恢復(fù)彈性彎曲,所以會(huì)卡在凹摸孔內(nèi).為了使沖裁過(guò)程級(jí)進(jìn),操作方便,就需把套在凸模上板材卸下,把卡在凹?？變?nèi)的沖件或廢料排出.從凸模上將零件或廢料卸下來(lái)所需要的力稱卸料力F順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔內(nèi)推出的力稱推件力F,逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔頂出的力稱為頂件力FF、F、F是由壓力機(jī)和模具的卸料.頂件

25、裝置獲得的影響.這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能.材料的厚度.模具間隙.凸.凹模表面粗糙度.零件形狀和尺寸以及潤(rùn)滑情況等.要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是困難的,實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。F=KFF=nKFF=KF式中 F=沖裁力(N)卸料力、推件力和頂件力系數(shù)見(jiàn)表3.3表3.3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)材料KKKB2鋼0.0250.080.030.07因此，卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算如下：F=KF=195000（0.040.05）=7771.92N9750N取F=8500NF=nKF=90.055195000=96525NN同時(shí)卡在凹模中的工件數(shù)目，F(xiàn)=KF=0.055195000=10725N

26、第四章 沖壓設(shè)備的選擇4.1壓力中心的確定沖模的壓力中心，就是沖裁力合力的作用點(diǎn)。確定沖模壓力中心的目的，在于確定模柄的位置。壓力中心必須與模柄軸線重合或近似重合，否則沖裁時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏心沖擊，形成偏心載荷，使沖裁間隙產(chǎn)生波動(dòng)，沖模刃口磨損不均，影響沖件質(zhì)量和沖裁壽命。另外，偏心沖擊還會(huì)使沖模和設(shè)備的導(dǎo)向部分造成不均勻磨損。制件的壓力中心如圖4.1所示圖4.1 制件壓力中心4.2沖壓設(shè)備的選擇4.2.1沖壓設(shè)備類型的選擇 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇設(shè)備的類型。對(duì)于中小型的沖裁件,彎曲件或拉伸件的生產(chǎn)，主要采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開(kāi)式?jīng)_床的剛度差

27、,在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量?？墒牵捎谒峁┝藰O為方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。4.2.2沖壓設(shè)備規(guī)格的確定 在沖壓設(shè)備的類型選定之后，應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來(lái)確定設(shè)備的規(guī)格。壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開(kāi)高度，因此對(duì)于沖裁、拉深等模具，其行程不宜過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開(kāi)的不良后果。對(duì)于拉伸模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛胚的放進(jìn)和成形零件的取出。所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉

28、合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)工作臺(tái)面的受力條件也是不利的。為安全起見(jiàn),防止設(shè)備的超載,可按公稱壓力F(1.61.8)F的原則(則F381.8=68.4KN)選取壓力機(jī).查閱參考資料可選取公稱壓力為100KN的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)(J23-10),該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)系數(shù)為:表4.1開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-60技術(shù)規(guī)格型號(hào)J23-200公稱壓力 200KN滑塊行程45滑塊行程次數(shù)125最大閉合高度450閉合高度調(diào)節(jié)量

29、60滑塊中心線至床身距離130立柱距離180工作臺(tái)尺寸前 后600左 右900工作臺(tái)孔尺寸前 后130左 右200直徑170墊板尺寸厚度35直徑模柄孔尺寸直徑70深度100滑塊底面尺寸前 后左 右床身最大可傾角35第五章 模具主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)5.1工作零件沖孔、切邊、壓披鋒、折彎、切斷始用間隙根據(jù)表5.1查出。表5.1 沖裁初始雙邊間隙值Z（間隙較?。?mm材料厚度mmB2鋼ZZ0.30.0080.0120.40.0120.0180.50.0160.0240.60.0200.0300.70.0240.0360.80.0280.0421.00.0320.0481.50.0360.05420.

30、0400.060因t=1，故選取Z=0.036，Z=0.0545.1.1凸模的設(shè)計(jì)5.1.1.1沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）凸模的形式：主要根據(jù)沖裁件的形狀和尺寸而定。常見(jiàn)圓形凸模結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：圖5.1 階梯式凸模的結(jié)構(gòu)形式這種結(jié)構(gòu)加工方便，固定部分采用過(guò)渡配合H7/m6或H7/n6與凸模固定板相配。圖中a 、c適用于沖裁直徑d=0.120mm的沖裁件，為避免應(yīng)力集中和保證強(qiáng)度與剛度方面的要求，而作成圓滑過(guò)度的階梯形式或在中部增加過(guò)度階段。圖b適用的沖裁直徑d=830mm。圖d適用于沖制孔徑與料厚相近的小孔。采用保護(hù)套結(jié)構(gòu)既可以提高抗彎能力，又能夠節(jié)省模具鋼。本設(shè)計(jì)采用圖a形式，此形式凸模與

31、固定板緊配合，上端帶臺(tái)階，以防拉下。（2）凸模的尺寸計(jì)算：凸模刃口尺寸計(jì)算模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法與加工方法有關(guān)，基本可分為兩類。1）與凹模分開(kāi)加工：2）與凹模配合加工：首先按分開(kāi)加工方法計(jì)算凸模與凹模分開(kāi)加工是指凸模與凹模分別按圖樣加工至尺寸。次種方法適用于圓形成形狀簡(jiǎn)單的工件，為了保證凸模與凹模間初始間隙小于最大合理間隙Z，不僅凸模與凹模分別標(biāo)注公差而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件： p+dZ- Z沖裁凸模的制造公差等級(jí)查表5.2得表5.2 規(guī)則形狀（圓形、方形件）沖裁時(shí)凸、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差180.0200.02018300.0200.02530800

32、.0200.030801200.0250.0351201800.0300.040所以 ，50 凸模尺寸50 -0.020 凹模尺寸500+0.02校核+=0.02+0.02=0.04Z- Z=0.054-0.036=0.018+Z- Z所以凸、凹模只能采用配合加工的方法計(jì)算。對(duì)于沖制形狀復(fù)雜或薄板制件的模具,其凸凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸?；虬寄Ｗ鳛榛鶞?zhǔn)件,然后根據(jù)次基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸,配做凹模或凸模,使它們保持一定的間隙因此只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差,另一件只標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)尺寸,并注明“尺寸按凸?；虬寄Ｅ浼?，保證雙面間隙”。這樣，可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙

33、大小的限制，制件容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸、凹模磨損后，尺寸變化的趨勢(shì)也不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算的方法也不相同。因此，沖孔時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，然后配做凹模。先做凸模，凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小和不變?nèi)N情況。顯然該設(shè)計(jì)的工件凸模磨損后尺寸減小。計(jì)算這一類尺寸，先把工件尺寸化為A0-,再按沖孔凸模公式計(jì)算： Ad= (A+X) Ad-凹模刃口尺寸（mm） -工件公差 =0.2d -凹模制造偏差（mm）, d =/4X- 摩擦因數(shù)（查表5.3可知）表5.3 摩擦因數(shù)x的值查下表材料厚度t/mm非圓形x值圓形x值10.750.50.7

34、50.5工件公差 /mm10.160.160.360.360.160.16120.200.210.420.420.200.20240.240.240.50.500.240.2440.300.300.60.60(=0.6t=0.6*1.5=0.9mm)，（R=1）(=0.8t=0.61.5=0.9mm)。故彎曲時(shí)不會(huì)產(chǎn)生裂紋，可直接彎曲脹形。4.2 彎曲件坯料展開(kāi)尺寸的計(jì)算按照彎曲件的形狀，彎曲半徑大小以及彎曲的方法等不同情況，其毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算方法也不相同，彎曲件毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算有以下幾種。圓角半徑 r 0.5 t 的彎曲件、圓角半徑 r 0.5t=(0.51.5=0.9mm)，r=1mm

35、0.5t=(0.51.2=0.6mm)，帶寬凸緣的覆蓋件的圓角半徑屬于圓角半徑 r 0.5 t彎曲件的情況。這類彎曲件變薄不嚴(yán)重，其毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度可以根據(jù)彎曲前后中性層長(zhǎng)度不變的原則進(jìn)行計(jì)算，毛坯的長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分長(zhǎng)度與彎曲部分中性層展開(kāi)長(zhǎng)度的總和，如圖所示：圖3-1 帶寬凸緣的覆蓋件彎曲布局圖根據(jù)公式：（沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。式3.3.12）式中： 彎曲件毛坯總長(zhǎng)度（mm）； 各段直線部分長(zhǎng)度（mm）； 各段圓弧部分彎曲中心角（度）； 各段圓弧部分彎曲半徑（mm）； 各段圓弧部分中性層位移系數(shù)。當(dāng)彎曲中心角為 90 時(shí)(如下圖所示), 單角彎曲件的毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度為 : 圖3-2 單角彎曲彎曲

36、中心角為 90 時(shí)： =119.6所以：L=119.6mm。所以毛坯展開(kāi)總長(zhǎng)度為：119.6mm，如下圖：圖3-3 毛坯展開(kāi)圖5.1.1.5凸模強(qiáng)度校核1、 圓凸模沖裁時(shí)凸模所受的應(yīng)力，有平均壓應(yīng)力和刃口的接觸應(yīng)力k兩種，孔徑大于沖件材料厚度時(shí)，接觸應(yīng)力k大于平均壓應(yīng)力，因而強(qiáng)度核算的條件是接觸應(yīng)力k 小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力?？讖叫∮诨虻扔跊_件材料厚度時(shí)，強(qiáng)度核算條件可以是平均壓應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力。當(dāng)dt時(shí)，凸模強(qiáng)度按下式核算； k =2/（1-0.5t/d） 式中 t-沖件材料厚度（mm）； d-凸?；驔_孔直徑（mm）； -沖件材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； k-凸模刃口接觸應(yīng)

37、力（MPa）； -凸模材料的許用壓應(yīng)力（MPa）； 已知 沖小孔的凸模t=1mm d1=50mm =120MPa 凸模材料為Cr12 為18002200 MPa所以沖50的孔 k=2120/ (1-0.50.3/1.5)=266.67 故圓凸、凹模強(qiáng)度符合條件。 凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定不產(chǎn)生彎曲的最大長(zhǎng)度與導(dǎo)向方式有關(guān)。帶臺(tái)肩的凸模如下圖最大允許長(zhǎng)度Lmax按下式計(jì)算 圖5.5臺(tái)肩凸模示意圖 式中C-系數(shù)，見(jiàn)表5.6 d0-凸模大端直徑（mm） E-凸模材料彈性模量 對(duì)于Cr12可取280000MPa t-材料厚度 1mm -沖件材料抗剪強(qiáng)度MPa表5.6系數(shù)CL0/lmaxd0

38、/d1.11.21.31.51.822.530.10.1760.1570.1420.1170.08970.07750.05610.04240.20.1840.1670.1520.1280.09950.08630.06290.04770.30.1870.1760.1640.140.1120.09740.07150.05440.40.1930.1860.1770.1570.1270.1120.08270.06320.50.1970.1960.1910.1750.1480.1310.09830.07550.60.2010.2040.2040.1960.1750.1570.1210.09370.70.

39、2040.2100.2150.2180.2100.1950.1560.1230.80.2050.2140.2210.2330.2390.2420.2160.1790.90.2060.2150.2240.2390.2610.2730.2960.297 對(duì)于的凸模：因?yàn)閐0/d=2/2=1 所以Cmax=0.297 Cmin=0.0424則對(duì)于1mm的孔 = =103.5 =18.4Lmin50.75Lmax 所以長(zhǎng)度符合條件。同理求得的凸模長(zhǎng)度也符合條件，這里不再做重復(fù)計(jì)算。2、異行凸模核算異形凸模強(qiáng)度，按凸模工作端面尺寸計(jì)算，當(dāng)凸模端面寬度B大于沖件材料厚度t時(shí)，核算刃口接觸應(yīng)力k，因?yàn)榇藭r(shí)接

40、觸應(yīng)力k大于平均應(yīng)力。 k=Lt/FK 式中L-沖件輪廓周長(zhǎng)（mm） t-沖件材料厚度（mm）- 沖件材料抗剪強(qiáng)度（MPa）FK- 接觸面積（mm2）k= (132+2)/ 4.3+=20.2 所以設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度。5.1.2凹模的設(shè)計(jì)（1）凹模刃口形式幾種常見(jiàn)的凹模刃口形式如圖5.6所示圖5.6凹模刃口形式 圖a為錐形刃口凹模，沖裁件或廢料容易通過(guò)，凹模磨損后的修摸量較小。但刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當(dāng)t2.5mm時(shí)，a=15；當(dāng)t=2.56mm時(shí)a=30；當(dāng)采用電火花加工凹模時(shí)，a=420 圖b、c為圓柱刃口筒形或錐形凹模。刃

41、口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。當(dāng)t0.5mm時(shí)，h=35mm;當(dāng)t=0.55mm時(shí)，h=58mm;當(dāng)t=510mm時(shí)，h=1015mm,a=35。 本設(shè)計(jì)沖孔凹模和異形凹模采用圖c形式（2）凹模外形尺寸 凹模外形尺寸通用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定。 凹模厚度的確定式 H=Kb 凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式： 小凹模c=(1.52)H 大凹模c=(23)H 式中 b凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）K因數(shù)，見(jiàn)表5.7；H凹模厚度，其值為1520mm,C凹模壁厚，其值為2640表5.7因數(shù)K的數(shù)值b/mm 料厚0.5

42、1233500.30.350.420.500.60501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22 所以50的孔凹模厚度為 H=Kb=0.35*14.85（14.85為異形凸模寬度）=5.2mm 顯然這方法不合理。凹模厚度h可根據(jù)沖裁力P從圖5.7選擇。圖5.7凹模厚度h與沖裁力P關(guān)系沖裁力P=F總=38KNH=10.09凹模壁厚可以查表5.8可知表5.8 凹模厚度沖件料寬沖件料厚0.80.81.51.533540202522282432283640502228243228363040507028

43、36304032423545709032423545384840529012035454052425445581201504052425445584862查表可知凹模壁厚為2030從表凹模壁厚范圍選用具體數(shù)值時(shí)，沖件料薄取小值。故凹模壁厚取為30mm則凹模板長(zhǎng)度L為L(zhǎng)=3h(步進(jìn)距)+2h(凹模壁厚)=57.5 +241.25=140mm寬度B=57.5(料寬)+2h=57.5+31.25*2=120mm5.3卸料與頂件裝置5.3.1卸料板（1）卸料板的結(jié)構(gòu)形式本模具采用彈壓卸料裝置，如圖3-5所示。其優(yōu)點(diǎn)是所需卸料力較小，但可在沖壓前將板料壓平，可以防止沖裁件翹曲，一般用于板料厚度的沖裁從凸

44、模（或凹模）上卸料。彈壓卸料裝置一般由卸料板 彈性元件合 卸料螺釘組成。彈壓卸料板上的型孔與凸模雙面間隙通常取，因卸料板上裝有切口凸模等，彈壓卸料板的厚度取。卸料板的材料采用45鋼，熱處理。 圖3-5卸料裝置5.3.2卸料螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)從卸料螺釘來(lái)說(shuō)，實(shí)際上只有兩類：一類是帶圓柱頭或內(nèi)六角頭的標(biāo)準(zhǔn)型卸料螺釘，另一類是通用的圓柱頭螺釘或內(nèi)六角螺釘與其他零件組合，起卸料螺釘作用。 彈壓卸料板上的型孔與凸模的雙面間隙通常取0.10.3mm。如圖5.12所示：圖5.12卸料螺釘卸料螺釘?shù)某叽鐬楸ＷC裝配后卸料板的平行度，同一副模具中各卸料螺釘?shù)拈L(zhǎng)度L及孔深H都必須分別保持一致，相差不超過(guò)0.02mm。卸料螺

45、釘尺寸規(guī)格采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表5.14 卸料螺釘基本尺寸dLd1DHntrr1d2bc基本尺寸極限偏差M881562.5114.52068400-0.03942454850550-0.04660因此選定8115卸料螺釘?shù)难b配關(guān)系如圖5.13所示：圖5.13 卸料螺釘裝配關(guān)系H=（卸料板行程）+（模具刃磨量）+h1+（510）mmd1=d+（0.3-0.5）mmh1 =5mm(為卸料螺釘大頭高度)5.4.2 導(dǎo)正銷材料位置的導(dǎo)正，一般通過(guò)導(dǎo)正銷伸入工件上的圓孔或其他形狀的孔來(lái)完成。如果工件上沒(méi)有適當(dāng)?shù)目祝梢钥紤]在廢料上沖工藝孔以供導(dǎo)正。為便于進(jìn)入孔內(nèi)，導(dǎo)正銷頭部一般都做成尖的，一圓弧逐步過(guò)渡到工作直徑。只有在工作直徑伸入孔中后，沖壓工序才允許開(kāi)始。在工作直徑伸入孔中前，材料不能被壓住。到正銷必須越早開(kāi)始工作越好，第二工位就應(yīng)導(dǎo)正。導(dǎo)正銷的數(shù)目，不宜少于工位數(shù)的一半。導(dǎo)正銷有時(shí)因送料