修邊沖孔模設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)論文

1、邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文安裝橫梁修邊沖孔模具設(shè)計研究班 級 ：模具132班 姓 名 ：李美佳學(xué) 號 ：130003040202指導(dǎo)老師 ：于鎖清日 期 ：2016-5-27專 業(yè) ：模具設(shè)計與制造緒論21世紀(jì)的今天,中國憑借豐富且廉價的人力資源、龐大的市場及其它許多有利條件，已成為承接工業(yè)發(fā)達國家模具業(yè)轉(zhuǎn)移的良好目的地。隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越業(yè)越重要。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析，未來十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€方面：(1)模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復(fù)

2、雜及壽命日益提高。由于成型零件日趨大型及高效率生產(chǎn)所要求的一模多腔，使模具日趨大型化；隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求，今后模具加工的精度將更小，這必將促進超精密加工的發(fā)展。(2)CAD/CAE/CAM 技術(shù)在模具設(shè)計制造中的廣泛應(yīng)用。在模具設(shè)計與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計算機輔助設(shè)計的制造系統(tǒng)(CAD/CAE/CAM)，發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具(軟模、低熔點合金模具等)制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。模具制造是設(shè)計的延續(xù)，推行模具設(shè)計與制造一體化可達到優(yōu)化設(shè)計的要求。實踐證明，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是當(dāng)代最合理的模

3、具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC程序，也可針對不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過數(shù)值模擬方法達到預(yù)測產(chǎn)品成型過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從CAD/CAE/CAM一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實現(xiàn)CAD/CAE/CAM協(xié)同作業(yè)，以充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢和功效。因此，應(yīng)大力進行高端輔助設(shè)計制造軟件的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用。(3)快速經(jīng)濟模具技術(shù)的推廣應(yīng)用。快速模具制造及快速成型技術(shù)是在近兩來迅速發(fā)展起來的，并正向著高精度、更快捷的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)相比，該技術(shù)具有制模周期短、成本特點，是綜合經(jīng)濟效益較顯著的模具制造技術(shù)。

4、近年來快速模具制造商投入了很大的人力和物力，對各種模具的快速制造工藝進行研發(fā)，對傳統(tǒng)的快速模具制造技術(shù)進行改造，嫁接了先進的RP及NC技術(shù)，有效滿足一些高精度、高壽命模具的生產(chǎn)需求。(4)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)進一步增加規(guī)格、品種、發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長、價格低的優(yōu)質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件。(5)開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)。模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料

5、夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。當(dāng)前，國外模具材料系列日趨完善與細化，國內(nèi)開發(fā)的高級優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，但推廣應(yīng)用不足，每年所需約70萬噸模具鋼還要有相當(dāng)一分進口。模具表面處理技術(shù)對模具的制造精度、模具的強度、模具的壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術(shù)和納米技術(shù)表面工程技術(shù)的出現(xiàn)進一步推動模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展。同時處理技術(shù)由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。(6)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化，可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理念、失穩(wěn)理論與變

6、形程度等對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測和可控程序。數(shù)字化主要體現(xiàn)在應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓方案。(7)成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方向取得很大的發(fā)展，并與化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜開關(guān)零件成形，從而真正進入實用階段。(8)注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標(biāo)全局優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。(9)對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便宜從產(chǎn)品初步設(shè)計甚至

7、構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。(10)沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、修改化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應(yīng)能力。推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)(FMS)、多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。第二章工藝分析1工藝分析 成形需要拉延修邊沖孔整形沖孔4道工序來完成，現(xiàn)主要介紹修邊沖孔模的設(shè)計。圖1為拉延后圖，圖2為修邊件 零件材料為Cr12MoV，精度IT12級，修邊沖孔模壽命要求35萬次。 圖1 圖2 零件屬于普通零件，形狀復(fù)雜。但設(shè)計模具時應(yīng)

8、注意一下幾點： (1)零件有26個孔，26個凸模如何安裝。 （2）孔比較小，凸模較細，沖孔是凸模的強度如何解決。 (3)橫梁形狀比較復(fù)雜，修邊的邊界和廢料刀如何選擇。 通過查相關(guān)資料，初步確定相應(yīng)的解決方案如下： （1）沖孔凸模與上模座采用螺栓連接，并于修邊凹模一同安裝在上模座。 （2）修邊凸模與下模采用定位鍵定位并用螺栓連接用UG軟件完成：具體加工采用UG加工模塊進行編程加工。1.1 沖裁力的計算 1.1.1 無剪切角時的沖裁力P： P=L*t*b （N） P=2475*55*0.2=272250KN1.1.2 薄板的修沖,落料模凹模及廢料刀部結(jié)構(gòu)料厚1.2t2.5 時1.1.3 切刃側(cè)壓力

9、N：約為沖裁力P的1/3，即N=P/3=L*t*b /3=272250/3=90750KN1.2 推件力推件力Ps根據(jù)板厚、形狀的不同而變化，一般為沖裁力的420%，如沖裁間隙為板厚的10%以下時，推件力將增大。t2mm： Ps=0.05P（形狀簡單）； Ps=0.06P（形狀復(fù)雜）；t=24.5mm： Ps=0.07P（形狀簡單）； Ps=0.08P（形狀復(fù)雜）；t4.6mm： Ps=（0.10-0.20）P ； 所以P為沖裁力。PS=272250*0.6=163350KN 壓料力一般為5% P，外板或制品斜度較大時最小10% P。 P壓料力=272250*0.5=136125KN1.3 卸

10、料力卸料力因料厚、形狀等的不同而各異，一般取沖裁力的28%。P卸料力=136125KN2沖裁間隙2.1間隙選取原則 落料尺寸取決于凹模尺寸（基準(zhǔn)側(cè)），間隙取在凸模上。 沖孔尺寸取決于凸模尺寸（基準(zhǔn)側(cè)），間隙取在凹模上。2.2間隙值的選取板厚t間隙CC/t板厚t間隙CC/t板厚t間隙CC/t0.60.0305%1.60.1127%3.50.3159.0%0.70.0355%1.80.1267%40.3609.0%0.80.0405%20.1407%4.50.4289.5%0.90.0455%2.20.1547%50.4759.5%1.00.0606%2.50.2008.0%60.60010.0%

11、1.20.0706%2.60.2088.0%70.70010.0%1.40.0806%2.90.2478.5%80.80010.0%1.50.0906%30.2558.5%101.00010.0%經(jīng)查表得：C=0.140 c/t=7第三章模具零件設(shè)計1壓料芯的設(shè)定（壓料芯）1.1決定的要素 壓料芯在模具中的主要作用是沖程時把材料壓在凸模上，修邊時防止材料變形，回程時壓料芯得到彈簧的反作用力而退料，并幫助送料導(dǎo)向和保護凹模。 使用頂銷等強制廢料落下及防止板件錯動的機構(gòu)時，確定壓料芯一定要比頂銷提前min5mm壓料。壓料芯安裝尺寸要考慮凹模有4-6mm的刃磨量，壓料芯應(yīng)根據(jù)工件形狀制作，型孔與凹模

12、的配合為H7/h6或H8/f7. 壓料芯具有卸料與壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使零件的平面度提高，借助彈簧裝置卸料，常兼作壓邊、壓料裝置或?qū)颉毫闲酒矫嫱庑纬叽缗c凸模尺寸相同，厚度取凸模的0.6-0.8倍，壓料芯雨凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件的料厚確定，一般取0.1-0.3mm（料厚時去最大，料薄時取最小）1.2壓料芯的導(dǎo)向a. 利用導(dǎo)板導(dǎo)向b. 利用導(dǎo)柱/導(dǎo)套導(dǎo)向c. 利用刃口導(dǎo)向1.3壓料芯的示意圖1.4卸料裝置簡易模等沖孔模有時使用橡膠或聚氨酯退料板，但只適用于平面退料。型面相對平緩的斜楔沖孔時，也可用聚氨酯壓料。本此設(shè)計中用的聚氨酯壓料：2凸模2.1凸模材質(zhì)凸模材質(zhì)的選定是依據(jù)產(chǎn)量、零

13、件板厚、形狀及其它條件來決定：凸模形式材質(zhì)選定條件產(chǎn)量/月零件板厚零件形狀、其它整體堆焊基體： 碳素鋼 35 結(jié)構(gòu)鋼 Q235-A 灰口鑄鐵HT250 HT300一般使用斷面變化小依據(jù)焊接棒的開發(fā)來使用縱式鑲塊HT+鋼鑲塊主要用于外板橫式鑲塊HT+鋼鑲塊只用于內(nèi)板斷面變化小整體鋼板CrWMnCr12MoV7CrSiMnMoV小件、斷面變化小用于落料模（板材）鑄造合金 鑄CH-1（火焰淬火）其它2.2 刃口相關(guān)尺寸a. 鑄造結(jié)構(gòu) 整體鑄造鑲塊的刃口部位背空在模具圖中不用設(shè)計出。b. 鋼件結(jié)構(gòu)鍛件鑲塊、鑄造小鑲塊和廢料刀的刃口部位背空在模具圖中直接設(shè)計出來。沖大孔的凹模刃口部位參考上述背空詳圖制作

14、，直徑大于100mm的沖孔凹模的背空可以不設(shè)計出，直徑小于等于100mm的沖孔凹模的背空在圖紙中設(shè)計出（背空刀直徑為34mm）。c. 凸模強度弱的部分局部鑲塊，以增強修邊刃口強度：2.3 凸模分塊原則 a. 在結(jié)構(gòu)可行的情況下，凸模分塊盡量少； b. 凸模整體鑄造困難時，可分成若干大塊；2.4 工作表面和讓開a. 凸模的工作表面 b. 凸模的讓開凸模設(shè)計圖：2.5 制件定位a. 當(dāng)修邊長度較長時，采用局部形狀定位，其余部分讓開： b. 一般采用廢料刀部定位，但淺拉延件難以定位時，可采用如下定位：3凹模3.1 凹模形式和材質(zhì)的選定凹模形式和材質(zhì)的選定是根據(jù)產(chǎn)量、零件板厚、形狀及其它條件來決定，見

15、下表：凹模形式材質(zhì)選定條件產(chǎn)量/月零件板厚零件形狀、其它整體形式 CH-1 T10A Cr12MoV（合金工具鋼）用于落料模斷面形狀、高度變化不大時堆焊刃口基體：碳素鋼 35#灰口鑄鐵HT300平面或斷面形狀變化大時縱式鑲塊基體：HT250鑲塊：T10ACrWMnCr12MoV平面形狀修邊線變化小時橫式鑲塊平面形狀變化大、 斷面形狀變化小時鑄造合金WST2363ICD ZCH-12601 其它3.2凹模鑲塊的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)a. 鋼件結(jié)構(gòu)： W 1.2×H H 40 t<1.6以下： M12×50,12×50t1.6以上： M16×60,16×6

16、0b. 鑄件結(jié)構(gòu)：凹模高度H：50H200；凹模寬度W：W1.2×H；凹模長度L：250L400 一般取300筋位置：40a60； b200H80時不設(shè)加強筋。 M16×6016×604凹模的分塊4.1分塊線與刃口線夾角應(yīng)在70-110°范圍，盡可能垂直4.1.1凹模的分塊線與凸模分塊線應(yīng)錯開10mm以上。 4.1.2在后序伸長翻邊，收縮翻邊明顯的地方不要分塊。4.1.3在對稱部分對刀困難時不分塊4.1.4在平面形狀的直線部位進行分塊，以方便制造。當(dāng)和拐角R小時，在離開R的終止點10mm（如圖）以上的直線部進行分塊。重量以15-20為標(biāo)準(zhǔn)，以30kg為最

17、大；長度以200-300mm為標(biāo)準(zhǔn)，以500mm為最大。5鑲塊座的臺階結(jié)構(gòu)：a. 刃口鑲塊座的臺階原則上取水平；b. 在橫向的推力小時，斷面上的 修邊線接近直線時，刃口鑲塊 的臺階也可以為斜面。 c. 有時還可以用臺階給鑲塊定位拼裝基準(zhǔn)塊鑲塊定位面5.1鑲塊安裝部位的結(jié)構(gòu)5.1.2周圈修邊時，原則上鑲塊角部相鄰兩方向的擋墻距離能保證63的銑刀銑到位。5.1.3周圈擋墻不利于鉗工對研調(diào)整，應(yīng)設(shè)置擋鍵，以便于調(diào)整。a. 鑲塊總長度和寬度都小于1.2m時，加4個擋鍵。(圖1，圖2)b. 鑲塊總長度和寬度都大于1.2m時，四角8個擋鍵。（圖3）c. 鑲塊長度大于1.2m，寬度小于1.2m時，四角6個擋

18、鍵。（圖4）圖3圖4加定位鍵加定位鍵圖1圖2 6、廢料刀6.1工作結(jié)構(gòu)示意圖：6.2廢料刀的結(jié)構(gòu)6.2.1 為解決修邊模廢料刀處的廢屑問題，下模刀塊和廢料刀之間留出1mm的間隙，以便廢屑落下。 6.2.2 廢料刀部與修邊線隨型部分長度減小至8mm。 修邊線為凸：a部詳圖6.2.3 在裝配側(cè)修廢料刀時，廢料刀與鑄件距離過近，鑄件變形后與模座發(fā)生干涉，導(dǎo)致無法安裝廢料刀, 在設(shè)計階段，按下圖所示設(shè)計。下模鑲塊側(cè)修刃口尺寸涂干涉色加工保證下模廢料刀與下模鑲塊讓位示意圖8.3 廢料刀的設(shè)置原則：a. 考慮到廢料滑槽安裝，廢料刀應(yīng)取足夠的高度；b. 應(yīng)考慮緊固螺釘?shù)念^部不妨礙廢料滑出；c. 考慮到廢料的

19、大小、流出，加強筋應(yīng)盡可能取在內(nèi)側(cè)；d. 保證廢料排出通暢，要考慮廢料各向翻轉(zhuǎn)都能順利落下。e. 模具料厚t1.2mm時，廢料刀必須設(shè)置擋墻。9、廢料處理9.1 注意事項：a. 必須確認(rèn)廢料滑到模具外還是壓床工作臺外；b. 廢料以每一次沖裁落下為原則；c. 模具內(nèi)廢料滑槽傾角：滑道25°，有條件的做30°，滾道15°； 小孔廢料滑料角度25°，如有條件盡量加大到30°以上； 因閉高及送料高度等原因無法達到角度要求的，在20°25°之間的需要預(yù)留廢料搬運裝置的安裝位置及氣路過線孔，20°以下的使用廢料搬運裝置；d.

20、手工線模具安裝滑槽高度不夠時，可考慮使用廢料盒；e. 當(dāng)要求廢料滑出壓床工作臺面時，廢料滑槽應(yīng)為二級可拆式；二級滑道角度15°；f. 廢料刀處必須有足夠的高度，以便安裝滑槽；g. 廢料要處理得安全，并能從模具里有足夠的空間滑出來；h. 各種廢料斗的開口部分（接口部）尺寸要注意規(guī)范i. 廢料不能自由下落時，應(yīng)采取強制下落措施。10 廢料滑槽的設(shè)計滑料板設(shè)計備料時采用材質(zhì)為SPCC,板料厚度為2.3mm，當(dāng)滑料角度小于20度時，滑料板上增加濾油網(wǎng)板。10.1廢料流出模具外：10.2廢料流到機床前側(cè)：為確保操作者的場地，按下圖處理10.3外周廢料滑槽：a. 前后方向b. 側(cè)向（左右方向）為

21、了防止廢料超越滑槽側(cè)壁立邊飛出，可在側(cè)面安裝防護板，安裝板可以安裝在下模，也可以安裝在上模，但防護板的高度尺寸也不能太高，不能高于廢料20mm,滑槽側(cè)壁應(yīng)該距廢料斷點盡量遠些，其間隙不得小于50mm,但一級滑槽不得低于50mm，二級不得低于50mm。防護板c. 考慮模具鑄件形狀對廢料滑槽的影響。筋的設(shè)置要便于滑槽的安裝d.外部滑槽，無論在展開還是合上時，均不得與吊耳或起重棒干涉，如下圖所示。 避免廢料滑槽與起重棒干涉e.廢料滑槽要避免與模具緊固螺栓和快速定位銷干涉，如下圖所示。 避免廢料滑槽與緊固螺栓和定位銷干涉10.4模具內(nèi)的廢料滑槽a. 廢料滑槽寬度的確定：廢料滑槽的寬度大于廢料的最大長度

22、，避免廢料在滑道中卡住。按廢料流向及廢料長度確定滑槽寬度尺寸。注：圖中箭頭方向表示廢料的方向。b. 滑槽的寬度大于廢料的最大尺寸。c.多個廢料滑出時避免干涉。d. 滑槽安裝要方便、可靠。e. 當(dāng)廢料距離模具邊緣比較遠，且受送料高度的影響下，既要滿足足夠的滑料空間P，同時也要保證足夠的角度2滑出機床外，可參考此種結(jié)構(gòu)設(shè)計。 11.沖孔凸模與固定座11.1 圓形沖孔凸模的安裝a. 球鎖快換式固定座固定（板厚1.2mm且沖孔直徑8mm使用，具體數(shù)值參照技術(shù)協(xié)議）；b. 凸肩式固定座固定（不能使用球鎖快換式的場合）,需要附帶墊板。11.2 異形沖孔凸模的安裝有以下四種安裝方式a為標(biāo)準(zhǔn)型，b、c、d為非標(biāo)型。需保證螺釘沉孔距邊界最小距離10mm，距孔最小距離10mm，不能保證時也可5