沖孔落料模具

1、第三章 沖孔落料模設(shè)計(jì)3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 模具類型的選擇由沖壓工序分析可知，該工序?yàn)榧?jí)進(jìn)模。3.1.2 定位方式的選擇零件大批量生產(chǎn),又為復(fù)合模工序，所以安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸不大，厚度不適中，宜采用彈片式側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正。3.1.3 卸料方式的選擇因?yàn)楣ぜ虾駷?.2mm，相對(duì)較薄，卸料力不大，考慮零件尺寸不是很大，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。3.1.4 導(dǎo)向方式的選擇該零件的落料沖壓模為中小型沖模，零件的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，對(duì)稱，選擇的送料

2、方式為橫向送料，為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方面方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。3.1.5 存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在進(jìn)行零件的落料沖孔加工時(shí)，沖孔產(chǎn)生的廢料會(huì)落堆積，工人不便于清掃，設(shè)置廢料的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，每當(dāng)廢料堆積一定的程度，就拉出存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)進(jìn)行清理省時(shí)省工。3.1.6 模架類型及精度由于零件厚度較薄，沖裁間隙很小，又是級(jí)進(jìn)模，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的滑動(dòng)導(dǎo)向模架，滑動(dòng)模架導(dǎo)向精度高上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，零件的送料方式為縱向送料，所以選擇中間導(dǎo)柱滑動(dòng)模架，考慮零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用級(jí)模架精度。3.2 模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 計(jì)算毛坯尺寸將汽車后保險(xiǎn)杠骨架下安裝支架

3、三維零件圖在UG軟件中打開(kāi)，利用軟件的導(dǎo)出功能導(dǎo)出二維CAD圖測(cè)得落料線。如下圖所示： 圖3-1 落料線二維圖形3.2.2 搭邊值的確定排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。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(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)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?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌４钸呏低ǔＳ山?jīng)驗(yàn)確定，下表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。材料厚度圓件及>2的工件矩形工件邊長(zhǎng)L50mm矩形工件邊長(zhǎng)L50mm或2的工件工件間沿邊工件間沿邊工件間沿邊<

4、0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t表3-1 搭邊和

5、數(shù)值搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表31給出了鋼（WC0.05%0.25%）的搭邊值。對(duì)于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：鋼（WC0.3%0.45%） 0.9鋼（WC0.5%0.65%） 0.8硬黃銅 11.1 硬鋁 11.2軟黃銅，純銅 1.2該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表42中查出：兩制件之間的搭邊值=1.8（mm）,側(cè)搭邊值=2.0(mm)。由于該制件的材料使St13，所以兩制件之間的搭邊值為： =1.2×0.9=1.08(mm)側(cè)搭邊值 =1.5×0.9=1.25(mm)取=1.25(mm)3.2.3 條料寬度的確定計(jì)算條

6、料寬度有三種情況需要考慮；有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。本模具為有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。由條料寬度公式： 公式（32）其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為，見(jiàn)表43條料寬度偏差。條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。 側(cè)搭邊值。查表可知：條料寬度（B/mm）材料厚度（t/mm）0.5>0.51>12200.050.080.10>20300.080.100.15>30500.100.150.20查表3-2條料寬度偏差調(diào)料偏差為0.20mm根據(jù)公式4 1 mm3.2.4 導(dǎo)板間間距的確定導(dǎo)料板間距離公式：C導(dǎo)料板與條料

7、之間的最小間隙（mm）；查表2.12得C=5mm 根據(jù)公式=39+2.5+5=46.5mm 查表3-3： 材料厚度t/mm有 側(cè) 壓 裝 置條 料 寬 度B/mm100以下100以上0.50.5112233445555555888888表3-3 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙C（mm）3.2.5 排樣根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生

8、的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級(jí)較低。同時(shí)，因模具單面受力（單邊切斷時(shí)），不但會(huì)加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。零件是矩形零件，所以采用有費(fèi)料直排法。3.2.6 材料利用率的計(jì)算：沖裁零件的面積為： A=長(zhǎng)×寬=85×393.14×=3378.59送料步距為：S=39+1.08=40.08mm一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：=91.6% 圖3-2為零件的排樣圖3.3 設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī).沖裁力：根據(jù)零件圖,用Autocad測(cè)量出沖一次零件內(nèi)外周邊之和L=274.86mm又因?yàn)?270Mpa,t=1.2mm,取K=1.

9、3,則根據(jù)式，=KLt=1.3×274.86×1.2×270=115.77 KN卸料力:查中國(guó)工程大典表2.1-12,取=0.05,則=0.05×115.77=5.79 KN推件力:根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度，課本表2.25取h=6mm,故 n=h/t=6/1.2=5，查中國(guó)工程大典表2.1-12,取=0.06則=n =5×0.06×115.77=34.73 KN總沖壓力：= +=115.77+34.73+5.79=156.29 KN應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力為:(1.11.3) =(1.11.3)×156.29KN=172

10、203KN因此根據(jù)課本表1.7可選壓力機(jī)型號(hào)為JB21-250.壓力中心：此零件圖為對(duì)稱圖形，根據(jù)排樣,沖孔的壓力中心為圓心，落料也為對(duì)稱圖形。故在X軸上對(duì)稱點(diǎn)在原點(diǎn)，=0，在Y軸上通過(guò)計(jì)算，=(+)（）=（3.14×9）（3.14×9+38.6×2+84.7×2）=0.01在Y軸上的壓力中心的便宜為0.01比較小在允許范圍之內(nèi)，故可以直接講零件的中心做作為模具的壓力中心！3.4 計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差3.4.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺

11、寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： 1、由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。 3、沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來(lái)越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則： 1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。 2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的

12、磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 3、確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高（即制造公差過(guò)小），會(huì)使模具制造困能，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口要求過(guò)低（即制造公差過(guò)大）則生產(chǎn)出來(lái)的制件有可能不和格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件安國(guó)家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT7IT9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“如

13、體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。3.4.2 刃口尺寸計(jì)算由于材料厚度適中,零件簡(jiǎn)單形狀規(guī)則，凸凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，故采用分別加工凸凹模，查課本表2.5，由刃口尺寸的基本原則，工件沒(méi)有標(biāo)注公差，非圓形尺寸落料時(shí)公差等級(jí)取IT14，所以取，沖孔時(shí)公差取IT11，所以取。 落料模根據(jù)計(jì)算原則，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，將凹模尺寸減少到最小合理間隙值即得到凹模尺寸。根據(jù)課本計(jì)算公式2.2，2.3 =查課本表2.7，2.19規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公差，尺寸公差=41.5

14、，所以計(jì)算所得 = = = = = = = = = =沖孔模根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。查課本表2.4，2.5=由零件圖沖孔直徑=9mm,查表2.7規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公偏差，沖模的制造公差沒(méi)有特別標(biāo)注，取IT11級(jí)，x=0.75，查課本表2.19， = = =3.5 主要零部件的設(shè)計(jì)及其零件圖設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保

15、證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。3.5.1 落料凸模的設(shè)計(jì)根據(jù)落料的形狀為矩形，刃口截面尺寸為41.269mm大于16mm,比較大，所以選擇擴(kuò)展型凸模，又因?yàn)槁淞夏?，所以選擇臺(tái)肩式凸模。材料Cr12Mo1V1，熱處理硬度6062HRC。線切割制造。查表3-4（標(biāo)準(zhǔn)）BDCminCmaxWmin全長(zhǎng)L566371809032361631.97xxxx381937.97.5xxxx452544.98.8xxxx503049.910xxxx583557.911.5xxxx654264.913xxxx38321631.97xxxx381937.97.5x

16、xxx452544.98.8xxxx503049.910xxxx583557.911.5xxxx584264.913xxxx表3-4 擴(kuò)展型臺(tái)肩式凸模的結(jié)構(gòu)型式與系列尺寸 （單位：mm）查表得 D=65 B=32 L=70如下圖3-1落料凸模CAD圖形 圖3-3落料凸模CAD圖形3.5.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)沖孔凸模的設(shè)計(jì)跟落料凸模的設(shè)計(jì)基本相同，沖孔凸模的刃口為圓形，且直徑為9mm，其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，選用普通凸模，熱處理硬度5862HRC；頭部回火4048HRC；表面粗糙度Ra58；矩形刃口的圓角半徑r0.2mm。，參考表2-26（標(biāo)準(zhǔn)），P=9B=25D=16L=70 如下圖3-4沖孔凸模CAD

17、圖3.5.3 落料凹模的設(shè)計(jì)刃口尺寸為41.39mm比較大，所以選取整體式擴(kuò)展型凹模，查表3-4，標(biāo)準(zhǔn)49頁(yè)，材料為Cr12MoV；熱處理硬度為6064HRC。h=6，C=41.39，L=35，D=70 圖3-5落料凹模的CAD圖3.5.4 沖孔凹模的設(shè)計(jì) 刃口的尺寸為9mm，而且為圓形，所以采用通用凹模，所用材料為Cr12MoV，熱處理硬度為6064HRC，刃口與外圓D的表面粗糙度為Ra0.630.32。查表3-4（標(biāo)準(zhǔn)）沖孔凹模的CAD圖如下所示h=6P=9L=35傾斜角度取2°沖孔凹模CAD圖 圖3-6沖孔凹模的CAD圖3.5.5 彈性卸料板的設(shè)計(jì)由零件工藝分析卸料板的選擇為彈

18、壓卸料板，采用彈簧卸料板彈簧根據(jù)三協(xié)標(biāo)準(zhǔn)選擇30×603.5.6 橡膠彈頂裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)彈頂裝置一般是彈性的基本組成有頂桿，頂件塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器一般為通用的，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（P100）采取橡膠彈頂器。3.5.7 定位零件的設(shè)計(jì)定位零件是指將沖裁體精準(zhǔn)地送入工位，將工序坯料精準(zhǔn)地放入工位，并設(shè)置限制，使其限制在工位上。合理的設(shè)置定位原件與合件，十分的關(guān)鍵。因?yàn)樵撃＞邽榧?jí)進(jìn)模具，又是導(dǎo)料板導(dǎo)向，所以擋料裝置選擇始用擋料銷。 由三協(xié)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。3.5.8 存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全墊塊選取45#，36×303.6 選用標(biāo)準(zhǔn)模架、確定閉合高度及總體尺寸 由于凹模外形尺寸為120×150擇彈壓卸料縱