防盜鎖撥片沖孔、落料與彎曲模具設(shè)計說明

年5月29日防盜鎖撥片沖孔、落料與彎曲模具設(shè)計說明文檔僅供參考HYPERLINK""編號:畢業(yè)設(shè)計說明書題目:防盜鎖撥片沖孔、落料、彎曲模具設(shè)計學(xué)院:專業(yè):學(xué)生姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師:職稱:摘要在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中,工人生產(chǎn)的勞動強度大、勞動量大,嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中沖壓模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視,而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中,沖壓模具能夠大大的提高勞動生產(chǎn)效率,減輕工人負(fù)擔(dān),具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟價值。本文介紹了防盜鎖撥片冷沖壓成形過程,而且簡要分析了坯料形狀、尺寸,排樣、裁板方案,沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進(jìn)行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算,并設(shè)計出模具。還具體分析了模具的主要零部件(如凸凹模、卸料裝置、墊板、凸模固定板等)的設(shè)計與制造,沖壓設(shè)備的選用,凸凹模間隙調(diào)整和編制一個重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單,并給出了合理的裝配圖。經(jīng)過充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對傳統(tǒng)機械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率,這種方法對類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞:防盜鎖撥片;沖壓模具;模具設(shè)計;工藝

AbstractInthetraditionalindustrialproduction,theworkerworksveryhardandtherearetoomuchworkforthem,sotheefficiencyislow.Withthedevelopmentofthescienceandtechnologynowadays,theuseofpunchingdieintheindustrialproductiongainmoreattention,andbeusedintheindustrialproductionmoreandmore.Self-actingfeedtechnologyofpunchingdieisalsousedinproduction,punchingdiecouldincreasetheefficiencyofproductionandcouldalleviatetheworkburden,soithassignificantmeaningintechnologicprogressandeconomicvalue.Thisarticledescribestheanti-theftlockpickscoldstampingprocess,andabriefanalysisoftheblankshape,size,layout,theConferenceBoard,stampingprocessesinnature,numberandsequencedetermination.Fortheprocess,thecenterofpressure,thediesizeandthetoleranceofthecalculation,designmold.Alsoanalyzesthemoldofthemaincomponents(suchaspunchanddieanddumpdevices,slates,Punchplate,etc.)designandmanufacturing,stampingequipmentselection,punch-gapadjustmentandestablishmentofavitalpartsmachiningprocess.Dierequirementssetoutadetailedlistofparts,andgivesareasonableassembly.Byfullyutilizingmodernmanufacturingtechnologytomoldtraditionalmechanicalpartsforstructuralimprovements,designoptimization,Processoptimizationmethodscangreatlyenhanceproductionefficiency,themethodofsimilarproductshavesomereference.Keywords:anti-theftlockpicks;punchingdie;Molddesign;process

目錄TOC\o"1-3"\h\z\u1 綜論 11.1 沖壓的定義和特點 11.2 沖壓基本工序 21.3 沖壓模具 31.3.1 沖壓模具的定義 31.3.2 沖壓模具的分類 31.4 中國沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀 41.5 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 41.6 沖壓模具的設(shè)計步驟 51.6.1 取得必要的資料 51.6.2 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式 61.6.3 進(jìn)行必要的工藝計算 61.6.4 模具的總體設(shè)計 61.6.5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 61.6.6 選定沖壓設(shè)備 71.6.7 繪制模具總圖 71.6.8 繪制各非零件的零件圖 71.6.9 填寫模具記錄卡和編寫沖壓工藝文件 72 沖壓工藝設(shè)計 82.1 沖壓件的工藝性分析 82.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性 82.1.2 尺寸精度與粗糙度 92.1.3 沖裁件的材料 92.2 工藝方案的確定 93 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 113.1 模具類型 113.2 操作與定位方式 113.3 卸料與出件方式 113.4 模架類型及精度 124 模具設(shè)計工藝計算 134.1 排樣設(shè)計與計算 134.2 沖壓力的計算 164.3 壓力中心的確定 184.4 沖裁模間隙的確定 204.5 刃口尺寸的計算 214.5.1 刃口尺寸計算的基本原則 214.5.2 沖裁凸凹模工作部分尺寸計算 214.6 彎曲部分刃口尺寸的計算 234.6.1 彎曲回彈值 234.6.2 彎曲模具間隙 234.7 沖裁刃口設(shè)計 245 模具零件的設(shè)計 265.1 工藝零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 265.1.1 沖孔凸模2的設(shè)計 265.1.2 沖孔凸模1的設(shè)計 265.1.3 彎曲上模設(shè)計 275.1.4 彎曲下模的設(shè)計 275.1.5 凹模的設(shè)計 275.1.6 卸料板的設(shè)計 275.1.7 導(dǎo)料板的設(shè)計 295.1.8 始用擋料銷 305.1.9 導(dǎo)正銷 325.2 輔助零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 325.2.1 選擇模架 325.2.2 模柄 345.2.3 模具的閉合高度 356 沖壓模具零件加工工藝的編制 376.1 沖孔凸模1加工工藝過程 376.2 沖孔凸模2加工工藝過程 376.3 凹模加工工藝過程 386.4 彎曲上模加工工藝過程 386.5 彎曲下模A加工工藝過程 396.6 彎曲下模B加工工藝過程 39總結(jié) 40謝辭 42參考文獻(xiàn) 43綜論沖壓的定義和特點沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備(主要是壓力機)上的模具對材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件(俗稱沖壓或沖壓件)的一種壓力加工方法。沖壓加工的對象一般為金屬板料(或帶料)、薄壁管、薄型材等,板厚方向的變形一般不側(cè)重考慮,因此也稱為板料沖壓,且一般是在室溫狀態(tài)下進(jìn)行(不用加熱,顯然處于再結(jié)晶溫度以下),故也稱為冷沖壓。與機械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點,主要表現(xiàn)如下:(1)質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好。沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度,且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,因此沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有”一模一樣”的特征。(2)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件,如小到鐘表的秒表,大到汽車縱梁、覆蓋件等,加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng),沖壓的強度和剛度均較高。(3)節(jié)能且節(jié)約金屬。沖壓一般沒有切屑碎料生成,材料的消耗較少,且不需其它加熱設(shè)備,因而是一種省料,節(jié)能的加工方法,沖壓件的成本較低。(4)是一種高效率的加工方法。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工,普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次,高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上,而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件?？墒?沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技術(shù)要求高,是技術(shù)密集形產(chǎn)品;沖壓工藝特別是沖裁的噪音和振動較大,勞動保護措施不到位時,還存在安全隱患;同時,模具需要一個生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。因此,只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下,沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟效益。沖壓應(yīng)用領(lǐng)域:(1)汽車行業(yè)的沖壓。以拉深為主。在中國這部份主要集中在汽車廠、拖拉機廠、飛機制造廠等大廠,獨立的大型沖壓拉深廠還不多見。(2)汽車等行業(yè)零部件類沖壓。主要是沖剪成形。這部分的企業(yè)有許多都?xì)w在標(biāo)準(zhǔn)件廠,也有一些獨立的沖壓廠,當(dāng)前一些汽車廠或拖拉機廠的周圍都有許多這樣的小廠。(3)電器件沖壓廠。這類廠是一個新的產(chǎn)業(yè),隨著電器的發(fā)展而發(fā)展起來,這部分廠主要集中在南方。(4)生活日用品沖壓廠。做一些工藝品,餐具等,這些廠近幾年也有大的發(fā)展。(5)家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在中國家用電器發(fā)展起來后才出現(xiàn)的,大部分分布在家電企業(yè)內(nèi)。(6)特種沖壓企業(yè)。如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè),但這些工藝廠也都?xì)w在一些大廠。表1.1各類產(chǎn)品中沖壓加工零件所占比例產(chǎn)品汽車儀器儀表電子電機

電器家用

電器自行車、

手表比例/％60-7060-70>8570-80≤90>80沖壓基本工序由于沖壓加工的零件種類繁多,各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同,因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來,可分為分離工序和成形工序兩大類:分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓(俗稱沖裁件)的工序。分離工序的共同目的是將坯料/工序件/半成品沿一定的輪廓相分離。成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。成型工序的共同目的是在材料不產(chǎn)生破壞的前提下使坯料/工序件/半成品發(fā)生塑性變形,成為所需制件。各工序簡介見表1.2。表1.2冷沖壓的基本工序工序

性質(zhì)工序

名稱工序簡單圖特點及應(yīng)用范圍分離

工序剪裁用剪刀或沖模切斷板材,切斷線不封閉沖裁落料

沖孔用沖模沿封閉線沖切板料,沖下來的部分為工件用沖模沿封閉線沖切板料,沖下來的部分為廢料切口在坯料上沿不封閉線沖出缺口,切口部分發(fā)生彎曲,如通風(fēng)板切邊將工件的邊緣部分切掉成形

工序彎曲把板料彎成一定的形狀拉深把平板形坯料制成空心工件成形起伏將板料局部沖壓成凸起和凹進(jìn)形狀翻邊將板料上的孔或外緣翻成一定角度的直壁,或?qū)⒖招募砂季墢?fù)合工序壓力機沖壓一次可完成兩道或多道不同工序的沖壓方?jīng)_壓模具沖壓模具的定義沖壓模具,是在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備,是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等,與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低,是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。沖壓模具的分類沖壓模具的分類方法有很多種,一般可按工序性質(zhì)或工序組合程度來分。按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等;按工序的組合程度可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模,都可看成是由上模和下模兩部分組成,下模被固定在壓力機工作臺或墊板上,是沖模的固定部分。工作時,坯料在下模面上經(jīng)過定位零件定位,壓力機滑塊帶動上模下壓,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r,模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來,以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。中國沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下(退稅),市場對模具的需求量不斷增長。近年來,模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展,許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力?，F(xiàn)在中國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平,已形成了300多億元各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具;為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了;精度達(dá)到1~2μm,壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn);面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模,大尺寸(φ≥300mm)精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。雖然中國模具工業(yè)過去的十多年中取得了令人矚目的成長,但在模具設(shè)計、制造能力等多方面與工業(yè)發(fā)家國家對比仍有較大的差距,主要表現(xiàn)在:①在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模的模具結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)周期方面存在一定差距。②在標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模的制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上存在一定差距。沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著與國際接軌的腳步不斷加快,市場競爭的日益加劇,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展,發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥本?、省、凈”的需?結(jié)合中國當(dāng)前的情況,未來的發(fā)展趨勢可總結(jié)為以下幾個方面:(1)沖壓工藝方面沖壓工藝過程的優(yōu)劣,決定了沖壓件的質(zhì)量和成本,因此研究和推廣各種沖壓新工藝是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要趨勢,這對于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本和擴大沖壓工藝的應(yīng)用范圍有很大的現(xiàn)實意義。當(dāng)前,國內(nèi)外涌現(xiàn)并迅速用于生產(chǎn)的沖壓先進(jìn)工藝有:精密沖壓、柔性模(軟模)成形、超塑性成形、無模多點成形、爆炸和電磁等高能成形、高效精密沖壓技術(shù)以及冷擠壓技術(shù)等。(2)沖模設(shè)計與制造方面模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品”交貨期短”、”精度高”、”質(zhì)量好”、”價格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求,有兩種趨向應(yīng)給予足夠的重視。①對于模具的結(jié)構(gòu)與精度一方面為了適用高速、自動、精密、安全等大批量自動化生產(chǎn)的需要,沖模正向高效、精密、長壽命、多工位、多功能方向發(fā)展。另一方面,為適用市場上產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速的要求、各種快速成形方法和簡易經(jīng)濟沖模的設(shè)計與制造也得到迅速發(fā)展。②先進(jìn)制造技術(shù)有模具設(shè)計與制造領(lǐng)域的應(yīng)用計算機技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用,使得模具設(shè)計與制造水平發(fā)生了深刻的革命性的變化。當(dāng)前,最為突出的是模具CAD/CAE/CAM。在這個方面,國際上已有許多應(yīng)用成熟的計算機軟件。中國不但能消化、應(yīng)用國外的軟件,不少單位還自行開發(fā)了模具CAD/CAE/CAM軟件,如CAXA。模具的加工方法迅速現(xiàn)代化。各種加工中心、高速銑削、精密磨削、電火花銑削加工、慢走絲線切割、現(xiàn)代檢測技術(shù)等已全面走向數(shù)控(NC)或計算機數(shù)控化(CNC)。在模具材料及熱處理、模具表面處理等方面,國內(nèi)外都進(jìn)行了不少研制工作,并取得了很好的實際效果。沖模材料的發(fā)展方向是研制高強韌性冷作模具鋼,如65Nb、LD1、LM1、LM2等就是中國研制的性能優(yōu)良的沖模材料。模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn),已得到模具行業(yè)的廣泛重視。模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提,模具專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、降低成本的關(guān)鍵(先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化已達(dá)到70～80%)。(3)沖壓設(shè)備及沖壓自動化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件。高效率、高精度、長壽命的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備與之相匹配;為了滿足新產(chǎn)品小批量生產(chǎn)的需要,沖壓設(shè)備朝多功能、數(shù)控方向發(fā)展;為了提高生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn),應(yīng)用各種自動化裝置、機械手乃至機器人的沖壓自動生產(chǎn)線和高速壓力機紛紛投入使用。(4)沖壓基本原理的研究沖壓工藝、沖模設(shè)計與制造方面的發(fā)展,均與沖壓變形基本原理的研究進(jìn)展密不可分。例如,板料沖壓工藝性能的研究,沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析和計算機模擬,板料變形規(guī)律的研究,從坯料變形規(guī)律出發(fā)進(jìn)行坯料與沖模之間相互作用的研究,在沖壓變形條件下的摩擦、潤滑機理方面的研究等,這都為逐步建立起緊密結(jié)合生產(chǎn)實際的先進(jìn)沖壓工藝及模具設(shè)計方法打下了基礎(chǔ)。沖壓模具的設(shè)計步驟沖壓模具的設(shè)計實質(zhì)上是沖件工藝方案的制定和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。和般步驟可歸納為以下幾點。取得必要的資料充分研究設(shè)計任務(wù)書,取得注明具體技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖樣。根據(jù)相關(guān)資料分析工件的沖壓工藝性,對工件進(jìn)行工藝審核及標(biāo)準(zhǔn)化審核。了解產(chǎn)品用途,并進(jìn)行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析,對于一些沖壓件結(jié)構(gòu)不合理或工藝性不好的,必須征詢指導(dǎo)教師的意見后進(jìn)行改進(jìn)。在初步明確設(shè)計要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行沖壓總體方案的論證。另外,設(shè)計開始前必須預(yù)先準(zhǔn)備好<冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)>、<模具設(shè)計與制造簡明手冊>、<冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊>等技術(shù)資料,及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設(shè)計全部或部分工作安排在計算機上用AutoCAD、pro/E等軟件來完成,相應(yīng)地需事前調(diào)試設(shè)備及軟件、準(zhǔn)備好打印用紙及墨盒等材料。確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式經(jīng)過工藝性分析,結(jié)合工藝計算,并經(jīng)分析比較確定最佳方案,是沖壓工藝過程設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)。它包括:(1)根據(jù)工件的形狀特征、尺寸精度及表面的質(zhì)量的要求,進(jìn)行工藝分判斷出它的主要屬性,確定基本工序的性質(zhì)。即落料、沖孔、彎曲、拉伸、翻邊和脹形等基本工序。列出沖壓所需的全部單工序,一般情況可從產(chǎn)品圖樣要求直接確定。(2)根據(jù)工藝計算,確定工序數(shù)目。對于拉探件,還應(yīng)計算拉深次數(shù)。而彎曲件、沖裁件等也應(yīng)根據(jù)其形狀、尺寸及精度要求等,確定是一次還是幾次加工。(3)根據(jù)工序的變形特點、尺寸精度要求及操作方便性等要求,確定工序排列的先后順序。如采用先沖孔后彎曲、還是先彎曲再沖孔等。(4)根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求以及模具制造水平、設(shè)備能力等多種因素,將已初步依次而排的單工序予以可能的工序組合。如復(fù)合沖壓工序、連續(xù)沖壓工序等。一般,厚料、低精度、小批量、大尺寸的沖件宜采用單工序生產(chǎn),選用簡單模;薄料、小尺寸、大批量的沖件宜采用級模連續(xù)生產(chǎn);而形位精度高的沖件,則宜采用復(fù)合模進(jìn)行沖壓。在確定工序的性質(zhì)、順序及工序的組合后,即確定了沖壓的工藝方案。也即決定了各工序模具的結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行必要的工藝計算(1)工藝方案確定后,對各道沖壓工序進(jìn)行工藝計算:(2)計算胚尺寸;(3)排樣及計算材料消耗定額;(4)計算沖壓所需的力、所消耗的功;(5)計算模具的壓力中心;(6)決定凸、凹模的間隙,計算凸、凹模工作部分尺寸;(7)對于拉深工序,需決定拉深的方式(壓邊或不壓邊),計算拉深次數(shù)及中間工序的半成品的尺寸。對于某些工藝,如連續(xù)拉深等,則需要進(jìn)行專門的工藝計算。模具的總體設(shè)計在上述分析計算的基礎(chǔ)上,進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計并初步計算出模具的閉合高度,概略地定出模具的外形尺寸。根據(jù)確定的工藝方案和沖壓件形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全等要求,選定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式。模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括:工作部分零件,如凸模、凹模、凸凹模等結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇;定位零件,如固定擋料銷、活動擋料銷及定距側(cè)刃的選用及設(shè)計;卸料和推件裝置,的選用和計算;導(dǎo)向零件,如導(dǎo)柱、導(dǎo)套等的設(shè)計;支持及夾持零件、堅固零件,如模柄、上下模座的結(jié)構(gòu)形式的選擇等。選定沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備的選擇是工序設(shè)計和模具設(shè)計的一項重要的內(nèi)容。合理的選用設(shè)備對工件質(zhì)量的保證、生產(chǎn)效率的提高、操作時的安全性等都有重要的影響,也為模具的設(shè)計帶來方便。沖壓設(shè)備的選擇主要決定其類型和規(guī)格,選定時主要取決于工藝要求和生產(chǎn)批量。繪制模具總圖模具總圖(包括零件工作圖)的繪制應(yīng)嚴(yán)格按照制圖標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。同時在實際生產(chǎn)中,結(jié)合模具的工作特點和安裝、調(diào)整的需要,其圖面的布置已形成一定的習(xí)慣?？傃b圖的內(nèi)容包括:一、主視圖。一般情況下,其中一半繪制沖壓開始以前毛胚置入的情況;另一半繪制沖壓結(jié)束后、工件已成形(或已分離)、沖床滑塊在下止點位置的狀態(tài)。二、俯視圖。一般情況下,一半繪制下半部分俯視圖,另一半繪制上半部分的俯視圖。三、列出零件明細(xì)表,注明材質(zhì)及數(shù)量。凡標(biāo)準(zhǔn)件都要選定規(guī)格。四、技術(shù)要求及說明。技術(shù)要求包括沖壓力、所選用的設(shè)備型號、模具總體的形位公差及裝配、安裝、調(diào)度、模具閉合高度、模具間隙及其它技術(shù)要求。繪制各非零件的零件圖零件圖上應(yīng)注明全部尺寸、公差及配合、形位公差、表面粗糙度、所用材料及熱處理要求,以及其它各項技術(shù)要求。填寫模具記錄卡和編寫沖壓工藝文件對于小批量生產(chǎn)時,應(yīng)填寫工藝路線明細(xì)表;而在大量生產(chǎn)時,則需要對每個零件制定工藝過程卡和工序卡。

沖壓工藝設(shè)計沖壓工藝設(shè)計主要包括沖壓件工藝性分析和沖裁工藝方案確定兩方面的內(nèi)容。沖壓工藝的優(yōu)劣,決定了沖壓件的質(zhì)量和成本,因此是一項十分重要的工作。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11工件圖沖壓件的工藝性分析沖壓件工藝性,即是指沖壓件對沖裁工藝的適用性,是判斷沖裁件能不能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求、裁定該沖壓件加工難易程度、裁定是否需要采取特殊工藝措施及預(yù)測可能出現(xiàn)的問題。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料省、工序少、模具結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、壽命較長、操作安全方便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。一般情況下,對沖壓工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。若存在沖壓工藝性不好、沖壓加工困難,則應(yīng)在不影響其使用性能的前提下提出修改意見,經(jīng)與產(chǎn)品設(shè)計人員協(xié)商同意后對沖壓件圖樣作出適合工藝性的修改。結(jié)構(gòu)工藝性為了降低加工費用,提高加工效率,普通沖裁件應(yīng)滿足以下幾個方面的結(jié)構(gòu)工藝性要求:(1)應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)。沖裁件各直線或曲線連接處應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)尖銳的交角。除少廢料排樣、無廢料排樣、裁搭邊排樣或凹模使用鑲拼模結(jié)構(gòu)外,都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連,這樣,避免沖壓零件和模具成型零件產(chǎn)生應(yīng)力集中,及模具熱處理開裂。(2)沖裁件應(yīng)避免有過長的懸臂和窄槽,以利于凸、凹模的加工,提高凸、凹模的強度,防止崩刃。一般材料取b≥1.5t,高碳鋼應(yīng)同時滿足b≥2t,L≤5b;當(dāng)b≤0.25mm時模具制造難度很大,當(dāng)t≤0.5mm時,前述要求按t=0.5mm判斷。(3)沖裁件上孔與孔、孔與邊之間的距離不宜過小,以避免制件變形或因材料易拉入凹模而影響沖裁質(zhì)量,凹模強度和模具壽命也受影響(當(dāng)t<0.5時,按t=0.5計算)。一般當(dāng)沖孔邊緣與沖裁件的外形邊緣不平行時(a1)不小于t,平行時(a)應(yīng)不小于1.5t。(4)因受凸模剛度的限制,沖裁件的孔徑不宜太小。沖孔最小尺寸取決于沖壓材料的力學(xué)性能與凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。(5)在彎曲件或拉深件上沖孔時,為避免凸模受水平推力而折斷?？妆谂c制件直壁之間應(yīng)保持一定距離。使L≥R+0.5t。圖2-1所示為本設(shè)計中的沖壓零件,材料為08F,厚度為1mm,屬于大批量生產(chǎn)。由零件圖可見,該沖壓件呈Z字形,零件工藝結(jié)構(gòu)簡單;彎曲半徑較大,沒有應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu);孔的直徑遠(yuǎn)大于材料的厚度,孔與零件邊沿的距離符合要求。包括沖孔、落料和彎曲三個基本工序,有良好的沖壓性能,沒有違反沖裁、彎曲件的工藝性規(guī)定,適合于沖裁。尺寸精度與粗糙度沖裁件的尺寸精度要求,應(yīng)在經(jīng)濟精度范圍以內(nèi)。對于普通沖裁件一般可達(dá)IT11級,較高精度可達(dá)IT8級,沖孔比落料的精度約高一級。沖裁件的斷面粗糙度一般為Ra12.5~50μm,最高可達(dá)Ra6.3μm。在滿足使用要求的情況下應(yīng)盡量取較低的精度等級和較大的粗糙度值,以提高加工經(jīng)濟性。本設(shè)計中的零件尺寸精度為IT8級,因此一般沖裁能夠達(dá)到要求。零件圖上的尺寸除了4的孔徑及其定位尺寸標(biāo)有偏差外,其它的形狀尺寸均未標(biāo)注公差,屬自由尺寸,可按IT13級確定工件的公差。由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求,不必考慮,這樣,模具結(jié)構(gòu)更簡單,又降低設(shè)計和制造成本。沖裁件的材料該沖壓件的材料為08F。08F的屈服強度抗剪強度τ=216~304Mpa,伸長率32%,此材料具有良好的塑性及較高的彈性,沖裁性較好,能夠沖裁加工,而且價格低廉,容易得到,符合經(jīng)濟性要求。工藝方案的確定確定工藝方案就是確定沖裁件的工藝路線。確定工藝方案包括:確定工序數(shù)目、確定工序組合、工序順序安排。在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能方案;再根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、再根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、材料厚薄、模具制造和維修條件及沖壓設(shè)備條件等多方面的因素,擬訂出多種可能的不同工藝方案,進(jìn)行分析比較,選取一個較為合理的方案。根據(jù)制件的工藝分析,其基本工序有落料、沖孔、彎曲,共三道工序,按其先后順序組合,可得如下幾種方案;(1) 落料——沖孔——彎曲:單工序模沖壓;(2) 沖孔——落料——彎曲:復(fù)合模沖壓;(3) 沖孔、沖外輪廓——切斷、彎曲:連續(xù)模沖壓。方案(1)屬于單工序模沖裁工序沖裁模,指在壓力機一次行程內(nèi)完成一個沖壓工序的沖裁模?？紤]到此制件屬大批量生產(chǎn),因此采用單工序須要模具數(shù)量較多,費用高,生產(chǎn)率低,操作也不安全,勞動強度大,不合理,故不宜采用。方案(2)屬于復(fù)合沖裁模,復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具。若采用復(fù)合沖,能夠得出沖件的精度和平直度較好,生產(chǎn)率較高,但因后為落料凸模同時也是彎曲上模,落料刃口結(jié)構(gòu)難以設(shè)計,因此此方案也不適用。方案(3)屬于連續(xù)模,是指壓力機在一次行程中,依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。由于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小,厚度小,用級進(jìn)模沖裁時,能夠使用自動送料裝置,降低勞動強度,提高生產(chǎn)率,操作方便,經(jīng)過合理設(shè)計能夠達(dá)到較好的零件質(zhì)量和較高的精度,最為合適。根據(jù)以上分析,該零件采用級進(jìn)沖裁工藝方案。沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容主要包括選擇模具的類型、確定操作與定位方式、確定卸料與出件方式和選擇模架類型及精度等。模具類型擇模具類型時應(yīng)根據(jù)確定的工藝方案和沖壓件形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全等要求,選定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式。從零件精度方面考慮,復(fù)合模沖出的制件精度高于級進(jìn)模,級進(jìn)模又高于單工序模。用單工序模沖壓多工序的沖壓件時,要經(jīng)過多次定位和變形,產(chǎn)生積累誤差大,沖壓件精度較低。復(fù)合模是在同一位置一次沖出,不存在定位誤差。厚料、低精度、小批量、大尺寸的沖壓件宜單工序生產(chǎn),用簡單模;薄料、小尺寸、大批量的產(chǎn)品宜用級進(jìn)模連續(xù)生產(chǎn);形位精度高的產(chǎn)品,可用復(fù)合模加工相關(guān)尺寸。根據(jù)零件的沖壓工藝方案分析,本設(shè)計采用級進(jìn)模。操作與定位方式確定操作與定位方式時,就綜合考慮工人操作是否安全,是否符合操作習(xí)慣,定位是否準(zhǔn)確、可靠等。對于一些形狀復(fù)雜、需要進(jìn)行多道工序沖壓的小型件,如果用單工序模分步?jīng)_壓,需用手鉗放置或取出坯料/工序件/制件,多次進(jìn)出危險區(qū)域,很不安全,應(yīng)盡量減少手進(jìn)入工作區(qū)的次。有時即使批量不大,也采用比較安全的級進(jìn)模進(jìn)行沖壓。設(shè)計中的零件屬大批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)宜采用自動送料方式,由自動送料裝置進(jìn)行粗定位,再用導(dǎo)正銷導(dǎo)正。這種方式直接減少了人力投入,生產(chǎn)更加安全,成本得到了控制;而且減少了人為因素引起的送料誤差,制件精度得到了保證。卸料與出件方式卸料與出件方式包括卸料、推件和頂件裝置。其作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后,把制件/廢料從模具工作零件上卸下來,以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。一般,卸料是指把制件/廢料從凸模上卸下來;推件是指把制件/廢料從凹模中推出來;而頂料是把制件/廢料從凹模中頂出來。卸料裝置的結(jié)構(gòu)形式有:固定(剛性)式、彈壓式、廢料切刀。固定(剛性)式裝置的卸料力大,卸料可靠,結(jié)構(gòu)簡單,用于沖裁板料較厚(t＞0.5)、卸料力較大、沖裁件平直度要求不很高時的場合。彈壓卸料裝置的優(yōu)點是沖裁件平直度較高,質(zhì)量較好,用于質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁。對于落料或成形件的切邊,如果制件大或板料厚,卸料力大,往往采用廢料切刀代替卸料板,將廢料切開而卸料。推件與頂件的目的都是從凹模中卸下制件或廢料。一般把裝在上模內(nèi)的稱為推件;裝在下模內(nèi)的稱為頂件。推件裝置一般是剛性的,其特點是推件力大,工作可靠,因此應(yīng)用廣泛。彈性推件裝置用于板料較薄且平直度要求較高的沖裁件,其特點是容易疲勞,彈力不夠,制件易嵌入邊料中。該沖壓零件對平整度沒有特殊的要求,為降低設(shè)計成本、簡化模具結(jié)構(gòu),本設(shè)計采用固定卸料方式。為了便于操作,提高生產(chǎn)率,廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式;沖壓件則經(jīng)過浮動彎曲凸模頂出凹模面,然后用壓縮空氣吹出。模架類型及精度常見的標(biāo)準(zhǔn)模架是由上、下模座及導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成。模架的組成零件已標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計中可直接選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模架的形式有:后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、對角導(dǎo)柱模架、四角導(dǎo)柱模架。后側(cè)導(dǎo)柱的模架,送料及操作比較方便,但由于導(dǎo)柱裝在同一側(cè),容易偏斜,影響模具壽命,適用于沖制中等復(fù)雜程度及精度要求一般的制件,如落料、沖孔、引伸等。對角導(dǎo)柱、中間導(dǎo)柱及四角導(dǎo)柱模架的共同特點是,導(dǎo)向裝置都安裝在模具的對稱線上,滑動平穩(wěn),導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠,沖壓時,可防止偏心力矩而引起的模具的偏斜,有利于延長模具的壽命。但條料寬度受導(dǎo)柱間距離的限制。對角導(dǎo)柱模具常見于級進(jìn)模,中間導(dǎo)柱及四角導(dǎo)柱模架常見于復(fù)合模、壓彎模、成形模沖制較精密的制件?；瑒訉?dǎo)向模架精度等級分三級,分別為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級;滾動導(dǎo)向柜架的精度要高一些,分別是0級和0Ⅰ級,使用時根據(jù)實際需要來選。由于沖裁件尺寸不大,沖裁間隙較小,又是級進(jìn)模,因此從操作方便的角度考上,宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。綜合考慮零件精度要求以及沖裁間隙等因素,因此采用Ⅰ級模架精度。模架的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-1所示。圖3-1模架結(jié)構(gòu)簡圖1—上模座2—下模座3—導(dǎo)柱4—導(dǎo)套模具設(shè)計工藝計算模具設(shè)計工藝計算的內(nèi)容包括排樣設(shè)計與計算、沖裁力的計算、壓力中心的確定、沖裁間隙的確定、刃口尺寸的計算、刃壁高度的確定等。排樣設(shè)計與計算(a)(b)(c)圖4-1制件排樣圖沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣內(nèi)容包括:選擇排樣方法、確定搭邊數(shù)值、計算條料寬度及步距、畫出排樣圖。排樣的方法有很多種,一般根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度,排樣方法能夠分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種,根據(jù)制件在條料上的布置形式,排樣又能夠分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多種形式。采用少、無廢料排樣法,材料利用率高,不但有利于一次沖程獲得多個制件,而且能夠簡化模具結(jié)構(gòu),降低沖裁力,可是,因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響,因此模具沖裁件的公差等級較低。同時,因模具單面受力(單邊切斷時),不但會加劇模具的磨損,降低模具的壽命,而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。該沖裁件材料厚度適中,尺寸不大,可是圓弧曲線多,形狀比較復(fù)雜。從提高沖裁件質(zhì)量、延長模具壽命等因素考慮,采用有廢料排樣。根據(jù)零件的形狀,可得出橫排、縱排和對排三種排樣方案,如圖4-1(a)、4-1(b)、4-1(c)所示。圖4-1(b)的方法,材料利用率太低,不可行。圖4-1(c)雖然材料利用率很高,但條料需要翻轉(zhuǎn),不利于自動化送料。圖4-1(a)的材料利用率比圖4-1(c)稍低,但利用實現(xiàn)自動送料。因此,采用圖4-1(a)的排樣方法。對于圖4-1(a),由文獻(xiàn)<沖壓工藝與模具設(shè)計>可得到其條料搭邊值,如表4.1所示。經(jīng)查表,a=2.5mm,a1=2mm,則送料步距:(式4—1)式中:al——沖裁件之間的搭邊值由文獻(xiàn)<沖壓工藝與模具設(shè)計>可確定剪板機下料精度的值,如表4.1(b)所示。經(jīng)查表得,則條料寬度:(式4—2)式中:D——條料寬度方向,沖裁件最大尺寸;a——沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊;Δ——板料剪裁時的下偏差(見表4.2);b——條料與導(dǎo)料板之間的間隙(見表4.3)。材料利用率:由CAD軟件算得一個零件的面積為,則材料利用率為:(式4—3)式中:Sl——一個步距內(nèi)制件的實際面積:S0——一個步距內(nèi)所需毛坯面積:A——送料步距;B——條料寬度。

表4.1板料沖裁時的合理搭邊值(mm)板料厚度t手送料自動送料圓形非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa1≤11~22~33~44~55~66~8>81.522.5345671.51.522.5345622.533.556781.522.5345671.53.545678932.53.5456782.533.54567822334567注:非金屬材料(皮革、紙板、石棉等)的搭邊值比金屬大1.5~2倍。表4.2剪板機下料精度(mm)板料厚度ｔ寬度<5050~100100~150150~220220~300<11~22~33~5-0.3-0.4-0.6-0.7-0.4-0.5-0.6-0.7-0.5-0.6-0.7-0.8-0.6-0.6-0.7-0.8-0.6-0.7-0.8-0.9表4.3條料與導(dǎo)料板之間的間隙b(mm)板料厚度ｔ條料寬度無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置≤100>100~200>200~300≤100>100≤1>1~1115588沖壓力的計算沖裁時,凸模給材料施加壓力,同時,材料也對凸模產(chǎn)生反作用力,一般我們把這種反作用力稱為抗力。材料對凸模的最大的抗力就是沖裁力。為了正確選擇壓力機和合理設(shè)計模具,就必須計算沖裁力。用一般平刃沖裁時,其沖裁力F能夠按下式計算:(式4—4)式中:F——沖孔力,單位為N;K——系數(shù),一般取K=1.3;L——沖裁內(nèi)、外周邊的總長,單位為mm;t——材料的厚度,單位為mm;τ——材料的抗切強度,單位為Mpa(取08F的抗剪強度為280MPa);1、工序小孔孔的周長,又因為t=1mm,取τ=280Mpa,取K=1.3,則沖孔力:推件力系數(shù)可由文獻(xiàn)<沖壓工藝與模具設(shè)計>得到,如表4.4所示。經(jīng)查表,取KT=0.10,則推件力:(式4—5)采用剛性卸料裝置和下出料的總裁力為:(式4—6)2、工序大孔根據(jù)零件圖,用CAD可計算出廢料切刀外周邊之和L2=145.70mm,則切廢料力:3、彎曲工序彎曲力是設(shè)計沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛壞尺寸、零件形狀、材料的力學(xué)性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素是有關(guān)系的,為了選擇壓力機和知道模具彎曲時需要多大的力,必須要進(jìn)行彎曲力的計算。自由彎曲力的計算公式如下:(式4—7)式中:——自由彎曲力;——安全系數(shù),一般取1.3;——彎曲件的寬度;——材料厚度;——材料抗拉強度;——凸模圓角半徑。該沖壓件有兩個彎曲角,均為。設(shè)靠近孔的彎曲邊為L3,另外一彎曲邊為L4。經(jīng)測量得,L3=6.66mm,L4=8.38mm,則:(式4—8)4、切斷工序所需切斷的連長,則切斷力:總的沖壓力為:(式4—9)由F總應(yīng)選取的壓力機公稱壓力為:(式4—10)因此可選壓力機型號為J11-16,其主要參數(shù)如下:公稱壓力:160kN 滑塊行程:6～70mm滑塊行程次數(shù):120次/min最大封閉高度:226mm 封閉高度調(diào)節(jié)量:45mm滑塊中心線至床身距離:160mm工作臺尺寸:前后,320mm;左右,450mm 墊板厚度:50mm模柄孔尺寸:直徑,40mm;深度55mm。

表4.4卸料力、推件力和頂件力系數(shù)板料厚度t/mm鋼≤0.1>0.1~0.5>0.5~2.5>2.5~6.5>6.50.06~0.090.04~0.070.025~0.060.02~0.050.014~0.040.100.0650.050.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金0.03~0.080.03~0.070.03~0.07純銅、黃銅0.02~0.060.03~0.090.03~0.09壓力中心的確定模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置,為了確保壓力機和模具正常工作,應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則,會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損,模具導(dǎo)向零件加速磨損,降低了模具和壓力機的使用壽命。模具的壓力中心,可按以下原則來確定:1、對稱零件的單個沖裁件,沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。2、工件形狀相同且分布對稱時,沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3、各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標(biāo)位置即為所求模具的壓力中心。由于該零件是一個非對稱零件,就根據(jù)計算來確定其壓力中心。選定坐標(biāo)系如圖4-2所示。線段的壓力中心為線段的中點,圓弧的壓力中心可由式求得。各線段和圓弧的重心及其坐標(biāo)如圖所示。制件的壓力中心計算公式如下:(4—11)(4—12)式中:——制作的壓力中心坐標(biāo);——各段圖線的長度;——各段圖線剪切力的坐標(biāo);——各段圖線剪切力的坐標(biāo)。因此沖壓零件的壓力中心坐標(biāo)為G(18.24,－14.67)圖4-2沖模的壓力中心沖裁模間隙的確定設(shè)計模具時,選擇一個合理的沖裁間隙,可獲得沖裁件斷面質(zhì)量好、尺寸精度高、模具壽命長、沖裁力小的綜合效果。生產(chǎn)實際中,一般是以觀察沖裁件斷面狀況來判定沖裁間隙是否合理,即塌角帶和斷裂帶小、光亮帶能占整個斷面的1/3左右,不出現(xiàn)二次光亮帶、毛刺高度合理,得到這種斷面狀況的沖裁間隙就是在合理的范圍內(nèi)。確定合理沖裁間隙方法有:理論計算法、查表法、經(jīng)驗記憶法。但迄今為止,理論計算法尚不能在實際工作中發(fā)揮使用價值。在生產(chǎn)實際中,合理間隙值是經(jīng)過查問由實驗方法所制定的表格確定的。沖裁模初始用間隙值由文獻(xiàn)<沖壓工藝與模具設(shè)計>查得,如表4.5所示。經(jīng)查表4.5,最小雙面間隙2Cmin=0.100mm,最大雙面間隙2Cmax=0.140mm。表4.5沖裁模初始用間隙2c(mm)

材料

厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax小于0.5極小間隙52.053.03.54.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126注:1、沖裁皮革、石棉和紙板時,間隙取08號鋼的25%。2、Zmin相當(dāng)于公稱間隙。刃口尺寸的計算刃口尺寸計算的基本原則沖裁模凸模和凹模工作部分的尺寸直接決定沖裁件的尺寸和凸凹間隙的大小,是沖裁模上的重要尺寸。計算的原則是:第一,沖孔件的尺寸等于凸模實際尺寸;第二,落料件的尺寸等于凹模實際尺寸。常見的模具加工方法有:凸模和凹模分別加工的分別加工法;凸模和凹模配合加工的單配加工法。分別加工法分別規(guī)定凸、凹模的尺寸及公差,使之可分別進(jìn)行加工制造,凸、凹模的尺寸及制造公差都對間隙有影響,此方法制造的模具零件具有互換性,Zmin不易保證,需提高加工精度,增加制造難度。單配加工法用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙,此方法只需計算基準(zhǔn)件的基本尺寸及公差,另一件不需標(biāo)注尺寸,僅注明”相應(yīng)尺寸按凸模(或凹模)配作,保證雙面間隙在Zmin～Zmax之間”即可。單配加工法基準(zhǔn)件的制造公差不再受間隙大小的限制,同時配合件的制造公差δ≤Zmax～Zmin,就可保證獲得合理間隙,模具制造更容易。在實際生產(chǎn)中大多用配合法做模。本設(shè)計采用單配加工法。沖裁凸凹模工作部分尺寸計算圖4-3沖孔凸模對于制件圖中未注公差,按(GB/T1800.3——1998)IT13級設(shè)計,其極限偏差為:,,,,,,,,,,,。沖壓件外形的沖孔應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件,根據(jù)凸模的磨損情況,將零件圖中的各尺寸分類。磨損變小的尺寸:,,,,,,,。磨損變大的尺寸:,,,,。凸模刃口尺寸計算如下。磨損后變小的尺寸(式4—13)式中:——最小極限尺寸;——制造公差;X——磨損系數(shù),可查表4.6得到。磨損后變大的尺寸(式4—14)式中:——最大極限尺寸;——制造公差;X——磨損系數(shù),可查表4.6得到。沖孔凹模按沖孔凸模相應(yīng)尺寸配作、落料凸模各外形尺寸按落料凹模相應(yīng)尺寸配作,保證雙面間隙在0.100～0.130mm。表4.6磨損系數(shù)X板料厚度t/mm制件公差<11~22~4>4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60<0.16<0.20<0.24<0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30磨損系數(shù)非圓形X值圓形X值1.00.750.50.750.5彎曲部分刃口尺寸的計算彎曲回彈值在板料彎曲變形結(jié)束,制件不受外力作用時,由于彈性恢復(fù),使得彎曲件的角度、彎曲半徑與凸模的形狀尺寸不一致,這種現(xiàn)象稱為回彈。一般情況下,凸模圓角半徑取等于或略工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r,對于工作r較大(r/t>10),而且精度較高時,則應(yīng)進(jìn)行回彈計算并采取相應(yīng)的措施。本設(shè)計中的相對彎曲半徑,且彎曲角度無特殊要求,因此不考慮回彈。彎曲模具間隙對于v形件,如圖4-4所示,凸模和凹模的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機的裝模高度來控制的。對于U形件,凸凹模的間隙對彎曲件回彈、表面質(zhì)量和彎曲力有很大影響。間隙愈大,回彈愈大,制件的誤差愈大;間隙過小,會使制件邊部壁厚減薄,降低凹模壽命。凸模和凹模單邊間隙Z一般按下式計算:Z=t+Δ+ct(式4—15)式中:Z——彎曲模凸模和凹模的單邊間隙;t——板料厚度公稱尺寸:Δ——板料厚度的上偏差:c——間隙系數(shù),可查表得到。當(dāng)制件精度要求較高時,其間隙值應(yīng)適當(dāng)減小,取Z=t。因為前面的設(shè)計中不考慮回彈,但為了盡量減少彎曲角的回彈值,取Z=t。圖4-4V形件彎曲模結(jié)構(gòu)沖裁刃口設(shè)計最常見的凹模刃口結(jié)構(gòu)形式如圖4-5所示。圖4-5凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式圖(a)為柱孔口錐形凹模。這種結(jié)構(gòu)形式的刃口比較堅固,凹模刃口經(jīng)修磨后孔口的尺寸不會改變,但沖裁時孔口內(nèi)可能要有積存的沖裁件。主要用于沖制形狀復(fù)雜及精度要求較高的零件,或廢料逆沖壓方向推出的復(fù)合模。圖(b)為錐形口凹模。采用這種凹模結(jié)構(gòu)形式時,其沖裁件容易經(jīng)過,凹模磨損后的修磨量較小。但刃口的強度較低,孔口尺寸在修磨后要有所增大。適用于凹模較薄的小型薄料沖裁模。圖(c)為柱形或錐形孔口的筒形凹模。這時能夠在凹模背面預(yù)先銑削出比工作尺寸稍大的一定形狀的槽,然后再加工出柱形或錐形孔口,以提高加工效率。這種刃口制造比較方便,但強度較低。一般只用于沖制薄的零件及尺寸不大的模具中。柱形孔口的凹模也適用于把沖件或廢料逆沖壓方向推出的形狀簡單的沖裁模。圖(d)為柱形孔口凹模。這種結(jié)構(gòu)形式的凹模適用于裝有頂件裝置的、從凹模上面取件的復(fù)合模中。采用這種結(jié)構(gòu)形式的凹模時,能夠使沖裁件保持平整。由于刃磨后刃口的尺寸不變,所得到的沖件的精度也比較高。由于該沖件的材料厚度不是很厚,而且尺寸比較小,不會有凹模強度不足的問題,又考慮到其形狀相對復(fù)雜,為便于加工,采用圖(c)所示的筒形凹模。刃壁其高度h0可按下列規(guī)則計算:沖件料厚時,(式4—16)沖件料厚時,(式4—17)本設(shè)計中制件的材料厚度為1mm,理論上應(yīng)取,但考慮到需要留一定的修模量,因此取。模具零件的設(shè)計從沖模的典型結(jié)構(gòu)分析中能夠看出,組成沖模的零件雖然多種多樣,但根據(jù)其作用能夠分為兩大類:工藝零件與結(jié)構(gòu)零件。前者直接參與完成工藝過程并決定著制件的形狀與尺寸及其精度,后者只對模具完成工藝過程起保證或完善作用。工藝零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計這類零件是直接參加完成沖壓工序及與材料和沖件相互接觸,它們對完成工藝過程起主要作用,直接使板料產(chǎn)生金屬流動、造成塑性變形或引起材料分離的零件。其中包括:工作零件,如凸模、凹模、凸凹模等;定位零件,如擋料銷、定位板、定距側(cè)刃等、卸料、推料及壓料零件,如卸料板、壓邊圈、頂件器、廢料切刀以及與模具安裝在一起的送料、送件裝置等。工藝零件設(shè)計時,首先要考慮零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,本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及沖孔大凸模、沖孔小孔凸模。這種加工方法能夠保證這些零件各個內(nèi)孔的同軸度,使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。沖孔凸模2的設(shè)計該沖壓件雖然形狀不是很復(fù)雜,但曲線比較多,因此將落料模設(shè)計成直通式凸模,直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣,直通式凸模采用線切割機床加工。凸模加工好后需要進(jìn)行熱處理,使其硬度達(dá)到58~62HRC。凸模直接用2個M4的螺釘固定在墊板上,與凸模固定板按H7/m6配合。采用固定卸料板時,凸模長度按下式計算:(式5—1)式中:H1——凸模固定板的厚度:H2——卸料板的厚度;H3——導(dǎo)料板的厚度;Y——附加的長度,包括凸模刃口的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度(0.5~1mm)、凸模固定板與卸料板的安全距離A=(15~20mm)等。因此,。沖孔凸模1的設(shè)計沖孔凸模1直徑尺寸很小,長度又長,固定部分應(yīng)該比工作部分大一點,以增強強度。但又因為與沖孔凸模2相隔很近,因此固定部分不宜采用階梯結(jié)構(gòu),而設(shè)計成螺釘連接方式,用1個M3的螺釘固定在墊板上,與凸模固定板按H7/m6配合,其長度與沖孔大凸模相同。凸模加工好后需要進(jìn)行熱處理,使其硬度達(dá)到58~62HRC。失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的校核:因卸料板為剛性板,對凸模起到一定的導(dǎo)向作用,因此凸模的受力情況近似于一端固定、另一端鉸支的壓桿。這時,其凸模的自由長度為:

(式5—2)式中:——凸模的自由長度,單位為mm;——彈性模量,對于工具鋼,其值為;——圓形凸模的直徑,單位為mm;——沖裁力,單位為N。凸模的實際長度為45mm<56.02mm,因此,符合使用要求。彎曲上模設(shè)計彎曲凸模與沖孔凸模2情況相同,也是曲線比較多,因此采用直通式結(jié)構(gòu),用線切割方法加工,形狀和沖壓件的外形輪廓一致,長度比沖孔大凸模長6mm,即51mm。彎曲凸模的一頭直接用1個M4的螺釘固定在墊板上,另一頭則經(jīng)過導(dǎo)正銷固定在墊板上,與凸模固定板采用H7/r6配合。硬度要求為56~62HRC。彎曲下模的設(shè)計將彎曲下模分成兩部分,其中的彎曲下模B用彈頂器頂起,上平面與彎曲下模A的上平面平齊,與彎曲上模的對應(yīng)部分配合,將制件導(dǎo)正并壓住,使得沖壓件在壓緊的狀態(tài)下進(jìn)行切斷和彎曲,保證了沖壓件的精度;彎曲下模A則用兩個M4的螺釘固定在下墊板上。彎曲下模的硬度要求為56~62HRC。凹模的設(shè)計經(jīng)計算,總的沖裁力為61.71KN,對比文獻(xiàn)<沖模設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四>圖14-15,得凹模厚度H20mm。制件的最大外形尺寸為54.65×44.91mm,材料厚度t=1mm。凹模的壁厚可由文獻(xiàn)<沖模設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四>相關(guān)表格得到,如表5.1所示。經(jīng)查表5.1得凹模壁厚b=30mm,因此可得:凹模寬b=44.91+2×30=104.91mm;長L=54.65+2×30=114.65mm;L×B×H=114.65×104.91×20mm;對比表5.2,將上述尺寸改為125×125×25mm。卸料板的設(shè)計本模具的卸料板不但有卸料作用,還具有對外形凸模導(dǎo)向和對內(nèi)孔凸模起保護作用。卸料板的外形尺寸與凹模板一樣,即。卸料板厚度可從文獻(xiàn)<沖模設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四>查到,如表5.3所。經(jīng)查表5.3得卸料板厚度。因該板同時兼起導(dǎo)板作用,按H7/h6制造,同時就保證導(dǎo)板與凸模之間的間隙要小于凸、凹模之間的間隙,以確保凸、凹模的正確配合。

表5.1凹模壁厚(mm)沖件料寬沖件料厚≤0.08>0.8~1.5>1.5~3>3~5≤40>40~50>50~70>70~90>90~120>120~15020~2522~2828~3632~4235~4540~5222~2824~3230~4035~4540~5242~5224~3228~3632~4238~4842~5445~5828~3630~4035~4540~5245~5848~62表5.2矩形和圓形凹模的外形尺寸(mm)(GB2858-81)矩形凹模的寬度和長度L×B矩形和圓形凹模厚度H63×50、63×6310、12、14、16、18、2080×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×8012、14、16、18、120、22125×100、125×125、140×80、140×8014、16、18、20、22、25140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×12516、18、20、22、25、28160×160、200×140、200×160、250×125、250×14016、20、22、25、28、32200×200、250×160、250×200、280×16018、22、25、28、32、35250×250、280×200、280×250、315×20020、25、28、32、35、40315×25020、28、32、35、40、45表5.3固定卸料板厚度沖件厚度t卸料板寬度≤50>50~80>80~125>125~200>200~0.86681012>0.8~1.568101214>1.5~3810121416>3~4.51012141618>4.51214161820導(dǎo)料板的設(shè)計條料靠著導(dǎo)料板送進(jìn),能夠避免送偏。為使條料順利經(jīng)過,導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等于條料的最大寬度加上一間隙值(一般大于0.5mm)。本設(shè)計中導(dǎo)料板的長度與凹模板一樣,即。查文獻(xiàn)<沖模設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四>表14-17得,由前面的計算得,則導(dǎo)料板間距為,(式5—3)式中:——條料寬度;——條料與導(dǎo)料板間空隙。導(dǎo)料板寬為,(式5—4)式中:——導(dǎo)料板的寬度;——凹模板寬度。由文獻(xiàn)<模具設(shè)計與制造簡明手冊>可確定卸料板的厚度,如表5.4所示。經(jīng)查表5.4得,導(dǎo)料板厚度為3mm(送料時材料不抬起)。由此可得導(dǎo)料板的外形尺寸為。導(dǎo)料板的其它尺寸如圖5-1所示。圖5-1導(dǎo)料板的尺寸示意圖

表5.4導(dǎo)料板厚度沖件材

料厚度導(dǎo)料板長度送進(jìn)時材料抬起送進(jìn)時材料不抬起≤200>200≤200>200≤1>1~2>2~3>3~4>4~6468101268101214346810466810始用擋料銷始用擋料銷的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。采用始用擋料銷是為了將第1次沖壓時坯料位置準(zhǔn)確定位,從而提高材料利用率。也可避免因坯料位置不準(zhǔn)導(dǎo)致凸、凹模單邊沖裁損壞模具。始用擋料銷主要用于沖裁排樣中不能沖首件的級進(jìn)模和單工序模中。一副模具用幾個始用擋料銷,決定于沖裁排樣方法和凹模上的工位安排。由前面的設(shè)計可得導(dǎo)料板厚度為3mm。根據(jù)GB2866.1-81選取始用擋料銷規(guī)格長L=57mm,寬度B=6mm的始用擋料銷裝置,規(guī)格為:外形輪廓:55×6×18mm;材料:45鋼;硬度:43~48HRC;H=6mm;H1=3mm;d=4mm;以上各字母的含義及其它尺寸如圖5-2所示。根據(jù),可選用1.0×7×14mm的彈簧。又由GB2866.2-80選得彈簧芯柱規(guī)格為6×15.5mm,材料為Q235,如圖5-3所示。圖5-2始用擋料銷圖5-3彈簧心柱表5.5C型導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)尺寸(mm)d(h6)d1(h6)d2hRl、h1基本

尺寸極限

偏差基本

尺寸極限

偏差4~60-0.0304+0.009

+0.001M441設(shè)計時確定>6~80-0.0365M5>8~106M652>10~120-0.0436導(dǎo)正銷使用導(dǎo)正銷的目的是消除送料時用擋料銷和導(dǎo)料板等定位零件作粗定位時的誤差,保證沖件在不同工位上沖出的內(nèi)形與外形之間的相對位置公差要求。導(dǎo)正銷主要用于級進(jìn)模,也可用于單工序模。導(dǎo)正銷直徑一般應(yīng)大于2mm以防折斷,如果小于2mm,則應(yīng)沖工藝孔來導(dǎo)正。導(dǎo)正銷直徑按h6至h9制造,分A型、B型、C型、D型四種形式。A型用于導(dǎo)正d=2~12mm的孔;B型用于導(dǎo)正d≤10mm的孔,這種形式的導(dǎo)正銷采用了彈簧壓緊結(jié)構(gòu),如果送料不正確時,能夠避免導(dǎo)正銷的損壞;C型用于導(dǎo)正d=4~12mm的孔,這種形式拆裝方便,模具刃磨后導(dǎo)正銷長度能夠調(diào)節(jié);D型用于導(dǎo)正d=12~50mm的孔。本設(shè)計中的導(dǎo)正孔d=4mm,采用C型導(dǎo)正銷。根據(jù)JB/T7647.3—1994,導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)尺寸可按表5.5所示來設(shè)計。經(jīng)查表可得,,,d2=M4,R=1。材料為Cr12,硬度為56~62HRC。輔助零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇模架模架由上、下模座及導(dǎo)柱、導(dǎo)套構(gòu)成。模架的基本技術(shù)要求有:(1)要有足夠的強度與剛度,以保證工作時整個模具系統(tǒng)的穩(wěn)定。(2)要有足夠的精度,如上、下模座上、下平面均要平行;導(dǎo)柱、導(dǎo)套要與上、下模座垂直:模柄要與上模座垂直。(3)上、下模座之間的導(dǎo)向要精確,導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的間隙要合理,以保證上、下模之間的運動平穩(wěn)、順暢,不移位或很少移位。根據(jù)GB/T2851-,由凹模外形尺寸及安裝要求選取凹模周界:,閉合高度:H=150~190,可選得:上模座:125×125×35;材料為HT200,基本尺寸如圖5-4所示。上模座要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,使其硬度為28~32HRC。下模座:125×125×45;材料為HT200,基本尺寸如圖5-5所示。下模座要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,使其硬度達(dá)到28~32HRC。導(dǎo)柱:;材料為T8,基本尺寸如圖5-6所示。滑動式導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合間隙根據(jù)沖模的要求選取,其間隙必須小于沖裁間隙,沖裁間隙小的一般選用H6/h5配合;間隙大的選用H7/h6配合。為最大限度的保證精度要求,本設(shè)計中導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H6/h5配合。導(dǎo)套:;材料為T8,基本尺寸如圖5-7所示。導(dǎo)套與模座的裝配一般為過盈配合,在某些特定的情況下,還能夠采用粘結(jié)的方法固定,作為模架零件加工精度達(dá)不到要求時的一種補救方法。為方便裝拆,本設(shè)計采用H7/r6過盈配合的方法將導(dǎo)套固定到模座上。

圖5-4上模座圖5-5下模座

圖5-6導(dǎo)柱圖5-7導(dǎo)套模柄模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常見的模柄形式有:(1)整體式模柄,模柄與上模座做成整體,用于小型模具。(2)帶臺階的壓入式模柄,它與模座安裝孔用H7/m6配合,能夠保證較高的同軸度和垂直度,適用于各種中小型模具。(3)帶螺紋的旋入式模柄,與上模連接后,為防止松動,擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固,垂直度較差,主要用于小型模具。(4)有凸緣的模柄,用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起,使用與較大的模具。(5)浮動式模柄,它由模柄,球面墊塊和連接板組成,這種結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對對沖模導(dǎo)向精度的影響,適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。由壓力機的型號J11-16可查得模柄孔的直徑為40,深度為55。由裝配要求,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn)。由于采用固定卸料,上模座回程時受力較大,因此選用壓入式模柄較合理。在設(shè)計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度,模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致,因此根據(jù)GB/T7646.1-94得圖5-8所示模柄,材料為Q235:圖5-8模柄模具的閉合高度沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時,上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須為壓力機的裝模高度相適應(yīng)。沖模的閉合高度H閉應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間,其關(guān)系式如下:(式5—5)式中:Hmax——壓力機的最大裝模高度;H閉——沖模的閉合高度;Hmin——壓力機的最小裝模高度。本設(shè)計中模具的閉合高度為:(式5—6)式中:L——凸模長度;H凹——凹模厚度;H1——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度。由此可見該模具閉合高度小于所選壓力機J11—16的最大裝模高度(190mm)能夠使用。沖壓模具零件加工工藝的編制編制機加工工藝卡片是用來指導(dǎo)工人加工的,固定產(chǎn)品的工藝卡片比較復(fù)雜,每一工步都需編制卡片,卡片中包含本工序加工圖,加工刀具,測量量具,設(shè)備,定位等。一般簡易的工藝卡片中需編制簡易的工藝流程、工序名稱、工裝等,下面是工作零件的加工工藝卡。沖孔凸模1加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料選用的圓形坯料2熱處理退火3車大圓車大圓達(dá)配合要求車床4車小圓車小圓(工作尺寸)達(dá)到要求車床5鉗工倒角去毛刺,劃螺紋孔位置,鉆螺紋孔6鉗工鉆攻M3螺紋孔鉆床7熱處理淬火,保證工作端60~64HRC;尾部回火40~45HRC8精車精車兩端面、大端直徑和小端直徑車床9鉗工磨平上下表面達(dá)到要求10檢驗沖孔凸模2加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成2鉗工退火3粗銑粗銑頂面和底面,厚度留單邊余量0.1~0.2mm臥式銑床4鉗工去毛刺,劃螺紋孔位置、刃口輪廓線5鉗工鉆攻螺紋孔立式鉆床6熱處理按技術(shù)要求淬火至58~62HRC7線割線切割凸模外形,留0.005~0.01單邊研量線割機床8平磨磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床9鉗工磨各上、下表面,配合面工作表面達(dá)到要求10檢驗凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯(退火狀態(tài))鍛成2粗銑粗銑頂面、底面和側(cè)面臥式銑床3鉗工倒角去毛刺,劃各型孔、過孔位置,劃漏孔輪廓線、工作孔輪廓線4鉗工鉆螺紋過孔及銷釘孔立式鉆床5鉗工退火6線割加工好凸模,按圖線切割工作孔線割機床7精銑銑漏料孔達(dá)到要求立式