方形墊圈沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)

1、 目錄1 工藝分析31.1材料分析31.2結(jié)構(gòu)分析31.3精度分析31.4沖壓工序性質(zhì)的確定31.5沖壓方案的確定31.3 排樣選擇32 沖裁壓力、壓力中心的計(jì)算和壓力機(jī)的選擇42.1 方形沖裁力和中間圓形沖裁力42.2、壓力中心的計(jì)算52.3壓力機(jī)的選擇53 模具工作部分尺寸及公差53.1、沖裁模間隙值的確定53.2 尺寸公差的確定53.3 凸模、凹模刃口尺寸的確定53.3.1 落料63.3.2 沖孔64 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇74.1沖裁凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7沖裁件凹模厚度H確定74.1.2 凹模在送料方向的長(zhǎng)度7凹模垂直于送料方向的寬度7凹模結(jié)構(gòu)形式74.2 沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8沖孔凸模的長(zhǎng)度8

2、凸模結(jié)構(gòu)形式84.3 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇9凸凹模強(qiáng)度核算9凸凹模的長(zhǎng)度95 模架與導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)與選用105.1 模架的類型選擇105.2 模架的結(jié)構(gòu)形式106 其他零件的設(shè)計(jì)106.1 凸模固定板的設(shè)計(jì)106.2 凸模墊板的設(shè)計(jì)：116.3 模柄的選取116.4 固定卸料板的設(shè)計(jì)116.5 導(dǎo)料銷116.6 凹模墊板的設(shè)計(jì)126.7 擋料銷選取126.8 防轉(zhuǎn)銷127 模具裝配與調(diào)試128 工件的沖孔、落料復(fù)合模裝配圖139 沖壓件成本核算1410 參考文獻(xiàn)16 方形墊圈沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)1 工藝分析 1.1材料分析10號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。塑性、韌性較好，易冷熱加工成型。1.2結(jié)構(gòu)分析該制件形

3、狀規(guī)則、簡(jiǎn)單、對(duì)稱。1.3精度分析該制件尺寸要求精度為IT13，用普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要求。1.4沖壓工序性質(zhì)的確定 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選擇先沖孔，在進(jìn)行落料。1.5沖壓方案的確定 該制件為沖孔落料件，可有如下方案進(jìn)行加工。 方案一：先落料后沖孔，采用兩套簡(jiǎn)單模具加工。 方案二：采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)。方案三：采用落料沖孔復(fù)合模生產(chǎn)。 單工序模、級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模的特點(diǎn)比較如表1所示表1 單工序模、級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模的特點(diǎn)比較項(xiàng)目單工序模級(jí)進(jìn)模復(fù)合模沖壓精度較低較高（IT10IT13）高（IT8IT11）制作平整程度一般不平整，高質(zhì)量件必須交平應(yīng)壓料較好，制件平整沖壓制造的難易程度及價(jià)格容易、價(jià)格低簡(jiǎn)單

4、形狀制件的級(jí)進(jìn)模比復(fù)合模制造難度低，價(jià)格較低復(fù)合形狀制件的復(fù)合模比級(jí)進(jìn)模的制作難度低，相對(duì)價(jià)格低生產(chǎn)率較低最高高使用高速自動(dòng)壓力機(jī)的可能性有自動(dòng)送料裝置，可以連沖，但速度不能太高。適用于高速自動(dòng)壓力機(jī)不宜用于高速自動(dòng)壓力機(jī)材料要求邊料要求不高、可以用邊角料邊料或卷料，要求嚴(yán)格出用調(diào)料外，小件可以用邊角料，但生產(chǎn)效率低生產(chǎn)安全性不安全比較安全不安全，要有安全裝置 由于單工序生產(chǎn)需要兩套模具，生產(chǎn)效率低，精度不高。而由于該制件生產(chǎn)效率為中等，綜合上表1不采用級(jí)進(jìn)模，所以采取復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)。1.3 排樣選擇 由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用單直排的排樣設(shè)計(jì)，如下圖所示。圖2方形墊圈單直排形式排樣 查表2-29

5、得出工件間距a1=2.0，沿邊a=2.2。 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)。（沖壓工實(shí)際操作手冊(cè)） 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率/BS×100% (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； =1358(45.2×45)=66.82 沖裁壓力、壓力中心的計(jì)算和壓力機(jī)的選擇2.1 方形沖裁力和中間圓形沖裁力 查表1-49故10號(hào)鋼的抗剪強(qiáng)度b=255333MPa，則取b=280MPa；k=1.3:；L為沖裁件周長(zhǎng)；t為材料厚度；方形沖裁力：F方=KLtb =1.3×

6、;4×43×2.2×280 =137737N中間圓形沖孔沖裁力：F圓=KLtb =1.3××25×2.2×280 =62862.8N總的沖裁力：F總=F方+F圓 =137737+62862.8 =200599N 模具采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)，查表沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)表3-9，得出Kx，取Kx=0.05，KT=0.055，n=1。卸料力：Fx=KxF =0.05×200599 =10029N 推件力：FT=nKTF =0.055×200599 =11033N 總沖壓力：FZ=F+FX+FT=22

7、1661N2.2、壓力中心的計(jì)算 零件外形為對(duì)稱件，所以該零件的壓力中心為零件的幾何中心。2.3壓力機(jī)的選擇 由于總的沖壓力=221 KN ，故查表2232可知應(yīng)該選擇型號(hào)為的開(kāi)式壓力機(jī)，其參數(shù)如下： 工稱壓力為250 KN 滑塊行程為65 mm 最大閉合高度為270 mm 最大閉合高度調(diào)節(jié)量為55 mm 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）為370×500 mm 模柄尺寸 40×60 mm3 模具工作部分尺寸及公差3.1、沖裁模間隙值的確定 查表2沖裁模初始雙面間隙z可得表2 沖裁模初始雙面間隙z 材料厚度08 10 35 Q235Q34540 50ZminZmaxZmin

8、ZmaxZminZmax1.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.3802.10.2600.3800.2800.4000.2800.4002.50.3600.5000.3800.5400.3800.5402.750.4000.5600.4200.6000.4200.600 Zmax= 0.246mm Zmin=0.360mm3.2 尺寸公差的確定 查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（GB/T 18600.31998摘錄） 方形尺寸公差數(shù)值=0.39 圓形尺寸公差數(shù)值=0.333.3 凸模、凹模刃口尺寸的確定根據(jù)零件的特點(diǎn)，凸模與

9、凹模采用分別加工法。 落料件的尺寸按凹模尺寸為基準(zhǔn)求得 Dd=（Dmaxx）+d Dp=（DdZmin）p=（DmaxxZmin）p 沖孔件的尺寸按凸模尺寸為基準(zhǔn)求得 d p=（dmin+x）p d d=（dp+Zmin）+d=（dmin+x+Zmin）+d3.3.1 落料 查表231，表232得 d=0.030 p=0.020 滿足|d | + | p | =0.050<ZmaxZmin，故符合條件。查表3得 X=0.75把已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式，及得 Dd=（Dmaxx）+d =（430.75×0.36）+0.03 =42.7075+0.030 Dp=（DdZmin）p

10、=（42.70750.246）0.020 =42.46150.020表3 系數(shù) x 料厚 t/mm 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差/mm 1 <0.160.170.350.36<0.160.16 12 <0.200.210.410.42<0.200.20 24 <0.240.250.490.50<0.240.24 >4 <0.300.310.590.60<0.300.303.3.2 沖孔 查表231，表232得 d=0.020 p=0.014 滿足|d | + | p | =0.034<ZmaxZmin

11、，故符合條件。 查表沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)表35得 X=0.5 把已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式，及得 dp=（dmin+x）p =（25+0.5×0.33）0.014 =25.1650.014 dd=（dp+Zmin）+d =（25.165+0.246）+0.020 =25.411+0.0204 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇4.1沖裁凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁件凹模厚度H確定 H=K =1.3× =31.17 mm 式中K為修正系數(shù)，K=1.3；故 取 H=32 mm4.1.2 凹模在送料方向的長(zhǎng)度 W11.2Ha =1.2×32 =38.4 mm式中W為垂直于送料方向的凹模型孔壁間最大

12、距離。 長(zhǎng)度L 故取長(zhǎng)度L=120 mm凹模垂直于送料方向的寬度 B=h+2s2 =43+2×30 =103mm；式中S2送料方向的凹模至凹模邊緣的最小距離；查表p64表312；故S2=30mm； 凹模結(jié)構(gòu)形式 選擇整體式凹模，結(jié)構(gòu)尺寸如下圖3圖3 落料整體式凹模4.2 沖孔凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖孔凸模的長(zhǎng)度 L= Ht+Ha+0.5 H為凸模固定板厚 故 =1 取=20 mm 則 mm 取Ht=14mm綜上有 L = Ht+Ha+0.5 =14+32+0.5 =46.5 mm凸模結(jié)構(gòu)形式 由于沖裁件沖孔的直徑為25mm，選擇如圖4所示的圓形凸模結(jié)構(gòu)。圖4 沖孔圓形凸模4.3 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)

13、計(jì)與選擇凸凹模強(qiáng)度核算 查表314故倒裝復(fù)合模的最小壁厚應(yīng)等于或大于5.2mm 則有4325>2×5.2 故能采用復(fù)合模設(shè)計(jì)。凸凹模的長(zhǎng)度 L=H1+H2+H H1凸模固定板的厚度，當(dāng)板料厚度t=1.52.5mm時(shí)，取H1為 20mm； H2卸料板的厚度；取H2=12mm H附加長(zhǎng)度；取H=34mm故 L=H1+H2+H3+H =20+12+34 =66mm凸凹模結(jié)構(gòu)形式如圖5所示 圖5 凸凹模 圖5 凸凹模5 模架與導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)與選用5.1 模架的類型選擇 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，選擇對(duì)角導(dǎo)柱模模架。5.2 模架的結(jié)構(gòu)形式 查詢沖壓模具試用手冊(cè)，模架結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)裝配圖圖6。6 其他

14、零件的設(shè)計(jì)6.1 凸模固定板的設(shè)計(jì)根據(jù)凸模的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸，為了保證起連接的可靠性，與模具整體結(jié)構(gòu)的一致性，取其外形尺寸同凹模板相同為：120×103×12。 1凸模固定板的材料根據(jù)模具零件的材料選取原則，選取凸模固定板材料為45#。 2凸模固定板連接螺釘?shù)牟贾?螺釘數(shù)量的確定由于凸模固定板與上模座相連接，其具體要求是可靠性和穩(wěn)定性，且該凸模固定板為矩形，故采用4個(gè)螺釘相連接。 螺釘大小的確定由于采用固定卸料，采用連接螺釘為M16，長(zhǎng)度根據(jù)被連接零件的厚度確定。 螺釘位置的確定在確定螺釘位置時(shí)，選取對(duì)角布置的方式。 3銷釘布置： 銷釘數(shù)量的確定根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，銷釘在模具

15、中主要起定位作用，故采用2個(gè)銷釘。 銷釘參數(shù)的確定由于該模具從外形結(jié)構(gòu)上講并不大，故采用12。長(zhǎng)度根據(jù)被連接件的長(zhǎng)度確定。 銷釘位置的確定為了保證被連接零件定位的準(zhǔn)確性，采用對(duì)角布置。螺釘、銷釘?shù)木唧w布置如凹模圖所示。6.2 凸模墊板的設(shè)計(jì)： 根據(jù)凸模尺寸，查詢相關(guān)資料，本次凸模不采用墊板。6.3 模柄的選取根據(jù)所選壓力機(jī)模柄孔的尺寸，參照沖壓手冊(cè)，選取模柄為：A30×75。6.4 固定卸料板的設(shè)計(jì) 1外形尺寸的確定考慮模具整體外觀的一致性，其外形尺寸確定為120×103×13。 2材料根據(jù)卸料板的作用及材料的選取原則，選取卸料板材料為A3。 3卸料板的連接與安裝

16、采用螺釘、銷釘連接安裝 螺釘數(shù)量的確定根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，采用4個(gè)螺釘。 螺釘大小的確定由于采用固定卸料，采用連接螺釘為M16，長(zhǎng)度根據(jù)被連接零件的厚度來(lái)確定。 螺釘位置的確定在確定螺釘位置時(shí)，選取對(duì)角布置的方式6.5 導(dǎo)料銷根據(jù)模具設(shè)計(jì)的總體要求，以及安裝、連接的可靠、方便性，選用導(dǎo)料銷 1材料根據(jù)導(dǎo)料板的作用及材料的選取原則，選取導(dǎo)料板材料為A3。 2導(dǎo)料板的連接同卸料板的螺釘、銷釘孔一致。 銷釘大小的確定由于該模具從外形結(jié)構(gòu)上講并不大，故采用16。 銷釘位置的確定為了保證被連接零件定位的準(zhǔn)確性，采用對(duì)角布置。螺釘、銷釘?shù)木唧w布置如凹模圖所示。 銷釘長(zhǎng)度由零件厚度確定6.6 凹模墊板的設(shè)計(jì)為了保

17、護(hù)下模座在工作過(guò)程中在外力的作用下不受破壞，故采用一墊板。 1 外形尺寸的確定考慮到模具整體外觀的一致性，取其外形尺寸同凹模相同為：196×114×8 2材料根據(jù)墊板的作用及材料的選取原則，選取凹模墊板材料為T8A。 3 螺釘、銷釘孔的布置 螺釘、銷釘孔的布置同凹模一致。6.7 擋料銷選取根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)需要，查沖壓手冊(cè)確定擋料銷為銷 GB/T 119.2 6x28。6.8 防轉(zhuǎn)銷根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要，防止模柄與上模座的轉(zhuǎn)動(dòng)特設(shè)置一防轉(zhuǎn)銷，根據(jù)模柄的尺寸選擇8×8。7 模具裝配與調(diào)試 1 以下模座為基準(zhǔn)件，壓裝導(dǎo)柱。 2 按下模座的中心線為基準(zhǔn)，找正凹模的位置厚，用平

18、行夾將凹模與下模座夾緊，以凹模上的螺釘過(guò)孔、銷釘為引導(dǎo)，在下模座上鉆螺紋孔、攻螺紋、鉆、絞銷孔；按凹模型孔在模座上劃出漏料孔線，取下凹模，銑下模座上的漏料孔。 3 將固定卸料板對(duì)凹模的長(zhǎng)側(cè)面找正平行，校正左右位置后與凹模一起夾緊，然后翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，按凹模配作固定卸料板上的螺釘過(guò)孔和銷孔。 4 將一塊導(dǎo)料板對(duì)凹模的長(zhǎng)側(cè)面找正平行，校正左右位置后，與凹模一起夾緊，再找正另一塊導(dǎo)料板后也與凹模一起夾緊，然后翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，按凹模配作導(dǎo)料板上的螺釘過(guò)孔和銷孔。 5 壓裝擋料銷，將凹模、固定卸料板、導(dǎo)料板都裝在下模座上，以圓柱銷定位，用螺釘連接。 6 以上模座為上模部分的基準(zhǔn)件，壓裝導(dǎo)套。 7 在上模座上壓裝模柄

19、后磨平，騎縫配鉆，鉸防轉(zhuǎn)銷孔，裝上防轉(zhuǎn)銷釘。 8 以凸模固定板為凸模組件的基準(zhǔn)件，壓裝凸模，鉚接后磨平凸模尾部和端部。 9 將凸模插入凹模的型孔，在凸模固定板與凹模之間墊等高墊鐵，使凸模插入凹模型孔的深度保持在1mm左右；放上墊板，裝上上模座，用平行夾將凸模固定板、墊板與上模座夾持在一起；將模具整個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，用透光法通過(guò)下模座的漏料孔觀察，調(diào)整凹凸模配合間隙的均勻性，調(diào)整好后，擰緊平夾，將模具再翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，輕擊上模座，使凸模從凹模型孔中退出，墊紙?jiān)嚊_，再調(diào)整、再試沖，直到間隙均勻?yàn)橹埂?0擰緊平夾，取下上模部分配鉆螺釘孔、配鉆、鉸銷釘孔。裝上銷釘和螺釘。11將裝配好的模具裝在沖床上試沖，檢查送料

20、是否通暢，凹、凸模配合間隙是否均勻，卸料是否靈活，沖件是否符合圖紙要求。8 工件的沖孔、落料復(fù)合模裝配圖 工件的沖孔、落料復(fù)合模裝配圖如圖7所示圖6 方形墊圈沖壓倒裝式復(fù)合模 1下模座 2銷釘 3凸模固定板 4橡膠 5卸料板 6導(dǎo)柱 7落料凹模 8推塊 9導(dǎo)套 10凸模固定板 11銷釘 12上模座 13模柄 14打桿 15推板 16螺釘 17推桿 18沖孔凸模19導(dǎo)套 20螺 21落料凸模 22導(dǎo)柱 23擋料銷24導(dǎo)料銷9 沖壓件成本核算沖壓件的制造成本為： C=C材+C工+C模 式中：C制造成本（費(fèi)用）；C材工件材料費(fèi)；C工工件加工費(fèi)（包括工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)等）；C模模具費(fèi)（包

21、括模具材料費(fèi)、模具加工費(fèi)等）。沖壓件的制造成本受產(chǎn)量的影響較大。在一定條件下，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量的增減，將會(huì)引起成本中某些費(fèi)用的變化，其結(jié)果使得成本發(fā)生波動(dòng)。為此可將沖壓產(chǎn)品成本分為固定資本和可變資本，工件材料費(fèi)C材、加工費(fèi)C工通常隨沖壓產(chǎn)量的增加而成正比的增加，故稱之為可變成本。而模具費(fèi)C模則不同，它與沖壓件的生產(chǎn)數(shù)量基本無(wú)關(guān)，即一旦模具加工完畢，其費(fèi)用基本上就保持不變，因此可稱為不變成本。要提高沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性，必須從降低可變成本和不變成本兩方面考慮。同時(shí)也應(yīng)指出，在實(shí)際生產(chǎn)中的許多情況下，可變成本和不變成本又是矛盾的。所以，在分析沖壓件的制造成本時(shí)，必須綜合考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、質(zhì)量要求、工

22、廠制模能力及沖壓設(shè)備等因素，合理解決不變成本與可變成本之間的矛盾，以取得最佳的沖壓加工經(jīng)濟(jì)效果。在沖壓生產(chǎn)中，沖壓生產(chǎn)批量是影響沖壓件成本的關(guān)鍵因素。若工件為小批量地沖壓生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)效率可以不予考慮，而降低成本的著眼點(diǎn)則主要放在不變成本上。但考慮到加工該定位板工件為大批量生產(chǎn)，因而將降低成本的著眼點(diǎn)放在可變成本上。此時(shí)可適當(dāng)提高不變成本，即在實(shí)際生產(chǎn)中采用高生產(chǎn)效率的多工序合并的復(fù)合模。這雖然提高了不變成本，但由于生產(chǎn)批量大，每個(gè)沖壓件所分擔(dān)的不變成本則隨產(chǎn)量的增加而減少，故沖壓件單件成本還是降低了。從另一方面看，故最終降低了可變成本?？勺冑Y本是指它的總額隨產(chǎn)量的增減而成比例增長(zhǎng)，如圖11。比如產(chǎn)品直接消耗的原材料、外購(gòu)件費(fèi)、外協(xié)件加工費(fèi)等等。但就產(chǎn)品單位費(fèi)用而言，可變資本則基本不變。 因此，沖壓件生產(chǎn)成本可用下式表示： C=Ca+CbQ 式中：C制造成本（費(fèi)用）； Ca固定成本； Cb可變成本； Q產(chǎn)量。降低產(chǎn)品成本，包括增產(chǎn)、節(jié)約兩個(gè)方面，增產(chǎn)可降低產(chǎn)品成本中