墊板的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1研究目的及意義與其他的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造方法相比較而言，沖壓方式不僅是一種相對先進(jìn)的制造方式，也是一種能夠得到廣泛應(yīng)用的制造方式。在使用這種方法制造商品時(shí)，不僅能夠減少原材料的耗費(fèi)，而且還能夠以相對少的制造時(shí)間得到相對優(yōu)良的產(chǎn)品，從而廣受歡迎。在全球各領(lǐng)域中已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。而在這個(gè)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步很快的時(shí)代，隨著世界競爭日益劇烈，我們也將擁有比較強(qiáng)的競爭力，各大企業(yè)也會面對著被淘汰的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，于是我們必須要爭先恐后的去提升自己，在我們面對著這種壓力的考驗(yàn)之時(shí)，我們也應(yīng)該抓住機(jī)遇，因?yàn)橐朐谶@個(gè)國際競爭日益激烈的時(shí)代脫穎而出，就必須增強(qiáng)自己快速開發(fā)新產(chǎn)品的實(shí)力，而在這方面，沖壓生產(chǎn)工藝也變得十分重要。而當(dāng)前，我國的科技是與外國的科技還是有著很大差距，對于一些較為基礎(chǔ)的理論性的東西還不是十分齊全，也沒有形成較為完備的體系。要在這個(gè)充滿風(fēng)險(xiǎn)的社會站住腳跟，我們必須抓住機(jī)會，我國的模具產(chǎn)業(yè)必須依靠領(lǐng)先的科技來起步，必須要不斷提升科技，進(jìn)一步的將模具與計(jì)算機(jī)融合起來。在此基礎(chǔ)上，需要加大國家和各領(lǐng)域?qū)@一行業(yè)的投資，不斷發(fā)展，增強(qiáng)我國的工業(yè)水平以及在世界上的實(shí)力，使我國的模具產(chǎn)業(yè)更加增強(qiáng)，雖然現(xiàn)在還是有不少困難，但是只要我們像這樣不斷研究和努力，相信用不了多久就會取得長足的進(jìn)步。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程中，對機(jī)械制造業(yè)的投資與運(yùn)營已占據(jù)相當(dāng)高的國民工業(yè)生產(chǎn)總值比例，并且隨著汽車制造業(yè)與手機(jī)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的興起，給中國模具行業(yè)發(fā)展又帶來了全新的要求，然而現(xiàn)在中國模具行業(yè)正在保持高速的成長，并且每年的投資資金一直是很緊缺的，而且交易額也始終維持在一千億的水平上，這也就為一個(gè)機(jī)械制造業(yè)大國模具產(chǎn)業(yè)的迅速成長，提供了一個(gè)良好的投資條件支持和良好成長機(jī)遇。最近幾年來，模具產(chǎn)品的年均增長率都在百分之二十以上，同時(shí)又有大量的產(chǎn)品輸出，每年約一千億的產(chǎn)品被輸出到國內(nèi)外[1]。目前，由于我們的汽車模具生產(chǎn)的快速成長和擴(kuò)張，已經(jīng)極大的促進(jìn)了整個(gè)汽車行業(yè)領(lǐng)域的快速成長，對于整車制造公司而言，在一個(gè)具體產(chǎn)品或者車型的生產(chǎn)中，需要上百種沖壓生產(chǎn)件的組裝和整裝工作，而一個(gè)汽車零件產(chǎn)品中僅需要一種模具產(chǎn)品，即需要上千個(gè)模具。作用也同樣非常巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于中國汽車的更新與換代，其中很可能會有百分之七十以上的汽車模具都需要更換。但截止到二零一九年，我國汽車的總體生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了三千萬臺，而這巨大的生產(chǎn)規(guī)模還離不開先進(jìn)汽車模具技術(shù)的有力支撐[2]。此外，由于對手機(jī)等通信領(lǐng)域的電子設(shè)備的需求爆發(fā)式增加，對模具的要求也將會越來越廣泛，而且隨著智能技術(shù)的發(fā)達(dá)，這方面的電子設(shè)備功能也將越來越廣泛地運(yùn)用，所以生產(chǎn)制造中的這些電子設(shè)備及其所制造的全部過程中，都離不開模具。而在國外的先進(jìn)地區(qū)中，模具產(chǎn)業(yè)設(shè)備已非常的齊全，產(chǎn)品占有率也將可以達(dá)到百分之二十以上。在我國，目前已經(jīng)有約30000多個(gè)模具制造廠所，各行各業(yè)的科技人員大約一百萬名以上。在二零一九年，中國的模具工業(yè)產(chǎn)值將超過三千多億。而在整個(gè)工業(yè)總量的份額上，自給率也將超過了百分之八十以上。其中塑料注塑模具占到了百分之四十，金屬沖壓生產(chǎn)模具達(dá)到了百分之四十，金屬壓鑄模具所占比例百分之七，而其他的各種產(chǎn)品都可以達(dá)到百分之幾十[3]。"十三五"時(shí)期，在中國沖壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷深入發(fā)展中，大概將會新增一萬以上的生產(chǎn)規(guī)模單位。并且新增人員將會達(dá)到一百萬名。而且，每年的沖壓機(jī)械數(shù)量將會越來越多?？赡苓_(dá)到八千萬以上。而這種沖壓機(jī)械的產(chǎn)值也會是非常巨大的。規(guī)模將達(dá)到一萬億元。而就目前每一個(gè)中國國內(nèi)汽車行業(yè)來說。隨著新車工藝的進(jìn)一步發(fā)展，對于包括C級的汽車所必須的模具的生產(chǎn)與制作，也要進(jìn)一步的投入大量資金與技術(shù)。但我們相信將很快取得突破性的發(fā)展。必將引領(lǐng)著模具產(chǎn)業(yè)從中低端向高檔市場的進(jìn)一步?jīng)_擊，從而更多的占據(jù)市場的大部分市場。在沖壓模具工業(yè)中個(gè)，采用液壓機(jī)沖壓是最常用的一種技術(shù)方法。加工過程中首先涉及到的是板料，故有時(shí)又應(yīng)稱為板料沖壓的加工過程[4]。但在沖壓線上加工的產(chǎn)品也不一定都是金屬實(shí)板，有些還可以沖壓的非金屬材料。比如在用液壓機(jī)沖壓的過程中。左右模安裝在液壓沖床中，在液壓缸帶動上下模之間的力左右貼合擠出料，并使其產(chǎn)生變形的加工過程中。當(dāng)壓力達(dá)到料的屈服極限時(shí)就會發(fā)生扭曲，又經(jīng)由安裝模的形成而發(fā)生變形。根據(jù)此加工過程獲得所需零件。在很多領(lǐng)域里，對沖壓工藝技術(shù)的要求都是有所不同的。這主要是根據(jù)對沖壓設(shè)備的精度，產(chǎn)品的質(zhì)量要求。就會有對產(chǎn)品性價(jià)比要求很高的企業(yè)與客戶，要求產(chǎn)品的售價(jià)比較低。不過此類企業(yè)一般的產(chǎn)品質(zhì)量并非很好，重量輕是主要的特點(diǎn)。模具沖壓工藝生產(chǎn)技術(shù)已在機(jī)械、電氣、手機(jī)、通信等的多個(gè)民族和輕工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中展現(xiàn)出了巨大的技術(shù)力量與十分關(guān)鍵的地位和影響。一個(gè)工業(yè)大國制造業(yè)的快速發(fā)展和提升，離不開模具工業(yè)的迅速發(fā)展。目前，像美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家的模具產(chǎn)品還是比較完善的。但是我國還必須加大扶持和開發(fā)。促使沖壓產(chǎn)品盡快開發(fā)[5]。1.3沖壓模具設(shè)計(jì)的主要部件和作用及安全因素(1)由于凸模與凹模是用來決定原料能否成形的最關(guān)鍵成分，所以，它是模具設(shè)計(jì)中的決定性因素。凸凹模不但精密而廣泛，而且需達(dá)到如下特點(diǎn):1)材質(zhì)硬度較大，在沖壓進(jìn)程中不會發(fā)生開裂或損壞；2)對其原料以及熱加工方式也需要有更具體的規(guī)范，以避免由于其硬度太高所造成的破壞。(2)定位元件是確認(rèn)坯件安置方向的元件，有定位銷(板)、遮料銷(板)、引正銷、引料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓力機(jī)等。選用好定位元件之后，首先要考慮使用是否簡便，定位不能過偏，而且對觀察點(diǎn)也應(yīng)該方便的觀看，相對合理的方法是選擇向前推定位、按外觀樣式定位以及引正銷的方法。(3)經(jīng)過壓邊圈對原料進(jìn)行施加壓邊力，可以避免原料在擠壓過程中彎起或發(fā)生褶皺。如壓料盤的作用就是避免原料發(fā)生位移和跳動。擁有頂出器、下料器的功能，也可方便在送件時(shí)去除雜志。它為空氣彈簧、橡膠材料和裝置上的氣床立柱所支承，并且可以自由向上和下移動，頂出部件設(shè)計(jì)好后還需要滿足一定的輸出空間，并且移動的軌跡還需要人進(jìn)行監(jiān)控。下材板需要盡可能減少封閉區(qū)域和避免人操控地溝。袒露的下材板的周邊還需要裝有防護(hù)擋板，以避免工人手進(jìn)去或是雜物進(jìn)入，裸露在外面的掉腳還需要加以打磨。(4)導(dǎo)向模塊的導(dǎo)桿和導(dǎo)套，是目前應(yīng)用最廣泛的一種導(dǎo)向模塊。其主要功能是在保證凹凸模的沖壓過程中，有良好的間隙。所以，后導(dǎo)桿、導(dǎo)套間之間的距離比沖裁距離小。將導(dǎo)柱放置在下模板座上，并保持在沖壓后導(dǎo)柱的水平位置上，而導(dǎo)柱的最上端也必須保持高于其上模板座5-10mm，這是必要的。后導(dǎo)柱也必須放置在離模板座和壓材盤之間很遠(yuǎn)的地方上，并保證人的雙手沒有超出后導(dǎo)桿就能夠承受所有原材料。(5)上下模板、模具手柄、凸凹模定位板、墊板、限位開關(guān)器械等均屬于支撐和夾持的部分。上下模都是沖模的最基本部分，而其他的元件也都按次序地放置在上面。所以模型的平面尺寸，特別是在前后方面，都必須和元件尺寸正好吻合，尺寸的不一致都不利于實(shí)際應(yīng)用。一些模具裝配公司(下料、成形沖孔類模具設(shè)計(jì))為了方便送件，還需要在模具框下方設(shè)有木板。這時(shí)在木料與模板中間盡可能的用板子釘住在一起，而兩塊板子的厚薄程度也要完全相同。兩塊板的檔位以能送件量最大為原則，而且不可過大或偏小，以免模具的斷裂。(6)固定元件，其一般分為鋁釘、螺帽、閥簧、圓柱銷、清洗器等，但在通常條件下仍應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)元器件。但由于以沖壓模裝配的標(biāo)準(zhǔn)元器件需求量很大，因此在策劃選用時(shí)要滿足一定堅(jiān)固性和無金屬部件頂出的要求。1.4沖模的特點(diǎn)和種類沖模是指將一個(gè)經(jīng)過沖壓的金屬板材裝配和獲得合格工件的加工裝置。在沖壓工藝生產(chǎn)的進(jìn)程中，由凸模和凹形直接和試樣接觸，再利用相互作用的壓力使其產(chǎn)生了非彈性變形，進(jìn)而生產(chǎn)出設(shè)想中的元件。所以，沖模必須滿足以下的技術(shù)條件:(1)材料必須具備適當(dāng)?shù)挠捕?、剛性和適當(dāng)?shù)暮侠淼某叽纾?2)主要機(jī)械部件須耐磨，且應(yīng)用期限長；(3)其構(gòu)造應(yīng)確保運(yùn)行安全、簡單，便于管理與維護(hù)；(4)產(chǎn)品具備進(jìn)料簡便、容易提取成型，定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，以便提高成型率；(5)配備引導(dǎo)裝置，保證其左右移動的準(zhǔn)確性；(6)處理與選擇元件的過程應(yīng)該盡量縮短，選擇標(biāo)準(zhǔn)元件，通用元器件，提高制造品質(zhì)，減少本錢；(7)其構(gòu)造和功能應(yīng)與壓力機(jī)的主要參數(shù)一致；(8)與壓力機(jī)要有重疊的部分，兼具搬運(yùn)吊裝重要元件功用，以滿足裝置和管制設(shè)備的要求。第2章沖壓零件的分析2.1零件工藝性分析墊板結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2-1零件結(jié)構(gòu)及尺寸此次設(shè)計(jì)模具所生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有復(fù)雜的壓彎，折彎工藝，所以在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)以高效、高利用率為設(shè)計(jì)核心，由于是平墊也可減少沖壓模具的刃口磨損。也因此避免了由于沖裁模具在實(shí)際生產(chǎn)過程中，在轉(zhuǎn)角點(diǎn)上所發(fā)生的由于沖裁模具下壓所引起的損傷。2.2零件結(jié)構(gòu)⑴此沖壓件的外型寬度通常不大，以最薄厚約1mm為比較理想，適合于普通的沖壓工具。⑵采用的主體材料一般為08鋼，厚度一般為t=1.0，因此它是一款主體材質(zhì)含碳量一般為百分之零點(diǎn)零八的復(fù)合鋼，很適合于制造高速拉深零件。尺寸精確度范圍為IT12至IT14。并大批量生產(chǎn)。2.3尺寸精度沖壓件精度一般按照IT12至IT14的標(biāo)準(zhǔn)要求，對加工尺寸準(zhǔn)確度的要求也較高，對模具上的制造尺寸精度也要注意掌握。2.4本課題需要做的工作照我國對該項(xiàng)目研究的目的、意義、和國外技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過沖裁件的基本工藝設(shè)計(jì)，通過確定了工藝方法和模型的基本結(jié)構(gòu)方法，進(jìn)一步確定了墊板件沖壓生產(chǎn)工藝模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)，通過進(jìn)一步提高制造工作效率，通過進(jìn)一步提高制造精確度，通過進(jìn)一步提高加工率提升制造效率，進(jìn)而達(dá)到了對整個(gè)沖壓工藝制造流程精度的全面提升。如圖2-1所示，針對該零件進(jìn)行沖壓模具的設(shè)計(jì)。第3章沖裁方案的確定3.1沖裁方案的選取對比工藝方案研究的方式就是將物料及所要求的使用環(huán)境等各種條件進(jìn)行結(jié)合后設(shè)計(jì)出一個(gè)適合此沖壓工藝的生產(chǎn)模式。根據(jù)各種情況考慮研究出以下三種方案進(jìn)行考慮：設(shè)計(jì)方案一:應(yīng)用的組成比較為簡單的單工序模具的二個(gè)工序，在設(shè)計(jì)中必須先要從毛坯的基礎(chǔ)上經(jīng)過落料工序加工完成零件所要求的形狀部分，而后再進(jìn)行沖磨的步驟，生產(chǎn)零件所要求的二圓孔。設(shè)計(jì)方案二:采用復(fù)合模具的生產(chǎn)方式，能夠直接從毛坯形狀上設(shè)計(jì)零件的外形和內(nèi)孔，僅采用單獨(dú)一個(gè)模具生產(chǎn)。設(shè)計(jì)方案三:采用給進(jìn)模進(jìn)行沖裁。一次操作中，條料在沖模臺具的不同位置，可進(jìn)行各種施工動作。設(shè)計(jì)方案一:用單測量工位模具，在沖壓機(jī)上完成一次沖壓過程時(shí)，僅能完成一個(gè)動作。因?yàn)槟Ｐ偷闹谱鞣N類較多，所以每個(gè)制作流程中都需要不斷對模型調(diào)節(jié)，動作雖不簡單，但更為重要的特點(diǎn)是不能保證準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)方案二:由于在復(fù)合沖裁模的一個(gè)過程中，在每一個(gè)加工制造崗位上都可以同時(shí)完成內(nèi)孔和表面的設(shè)計(jì)，符合公差標(biāo)準(zhǔn)。并且使用復(fù)合?？商岣哔|(zhì)量，滿足生產(chǎn)需求。設(shè)計(jì)方案三:由于成本比較高，比較適合于生產(chǎn)工件工序比較多的場合。綜合分析，方案二最合適，故選用方案二并進(jìn)行了本方案設(shè)計(jì)。3.2模具類型的選擇選擇不同的模具與生產(chǎn)方式在對不同情況下進(jìn)行考慮后所進(jìn)行，也因?yàn)檫x擇最適當(dāng)?shù)陌惭b方式就可以在產(chǎn)品工藝模具沖壓中產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)利益，所以選擇一個(gè)最合理的恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品模具安裝方式就是必不可少的，本工程中使用的一般都是復(fù)合模具，但我們也需要根據(jù)復(fù)合模具的裝配方式，所以我們就需要選用有兩種型式的復(fù)合模具:倒裝復(fù)合模，以及正裝復(fù)合模，并對這二種復(fù)合模具的裝配方式進(jìn)行了研究，確定了優(yōu)勢和劣勢及適用范圍后再對本模型安裝的復(fù)合模中選擇合適的安裝方法，因此得到了最優(yōu)的結(jié)果。根據(jù)資料文獻(xiàn)參考結(jié)合兩種加工方式的優(yōu)缺點(diǎn)與其應(yīng)用范圍得出下表表3-1復(fù)合模部件兩種裝配形式缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍正裝復(fù)合模雖然適合去沖裁孔邊距較小的制件，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非常容易被影響操作。倒裝的冷沖模型，雖然并不太適用于去沖裁孔邊距比較小的塑件尺寸，但是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)簡單，卸料也相對的簡單，所以生產(chǎn)品質(zhì)也就相當(dāng)好，并且應(yīng)用范圍也非常的寬范。綜上所述，由于本款塑件尺寸的構(gòu)造形式非常簡單，孔邊距大，加工精度也較低，適用于大批量生產(chǎn)，所以通常使用倒裝的復(fù)合模。第4章模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1模具類型及送料、卸料方式使用沖孔落料的復(fù)合模具，結(jié)構(gòu)上也不復(fù)雜，加工成本低，同時(shí)模具壽命長還可滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。本次在研究工程中引入了自動給料供彈的機(jī)制，操作者僅需要對整個(gè)機(jī)體的操作加以管理而不需要直接的進(jìn)行控制。自動輸送設(shè)備可以手動生產(chǎn)，可以明顯的提高生產(chǎn)質(zhì)量。這次的項(xiàng)目將在整個(gè)沖壓過程中所用的主要原材料都設(shè)定為長條材料，而對長條板材料的輸進(jìn)則主要是利用導(dǎo)料銷來實(shí)現(xiàn)的，在條料帶還沒有入模以前就必須先對料帶進(jìn)行導(dǎo)正，從而使長條材料可以與模處于一個(gè)狀態(tài)，同時(shí)還能夠根據(jù)自動輸料機(jī)的要求對物料進(jìn)行繃好。4.2卸料以及出件方式制件的一般厚度都只有2.5mm，如厚度不大，其分層離析性能也就不大，因此可以考慮作為最常見的彈簧、橡膠等。它的主要作用功能就是在對凸模進(jìn)行沖裁后，可借助彈性力以及橡膠本身所具有的彈力，而使凸模和沖裁料進(jìn)行剝離。使用限位螺栓的功能，來指導(dǎo)工人對彈性卸料機(jī)構(gòu)工作進(jìn)行引導(dǎo)。而使用引導(dǎo)元件對卸料機(jī)構(gòu)工作的導(dǎo)向功能，則可以更有效確保卸料機(jī)構(gòu)工作在卸料的過程中順利完成，同時(shí)也可以大幅度提高了工件的加工效率和生產(chǎn)品質(zhì)，進(jìn)而減小了凸模的磨損范圍。4.3導(dǎo)向方式使用在中間的導(dǎo)桿模架，通過導(dǎo)向固定，可以避免因上模與下模之間的錯(cuò)位安裝，所引起的模具問題。第5章工藝參數(shù)計(jì)算5.1排樣設(shè)計(jì)和計(jì)算排樣:在板料或條料上合理安裝，每個(gè)毛坯尺寸件的正確出料尺寸的過程，就稱為排樣。如何科學(xué)合理的進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)，會直接導(dǎo)致了對物料的加工效率上的巨大差異，而合理排樣的主要意思就是能夠增加對物料的加工效率并減少對物料的耗費(fèi)，進(jìn)而降低成本。排樣形態(tài)根據(jù)廢料狀態(tài)分為三種：有廢料排樣、無廢料排樣、少廢料排樣。同時(shí)，由于在塑料件排樣工序中對條料的不同，按照排放方式又可分成直排、斜排、對排等不同排樣形態(tài)。但因?yàn)楦鞣N的排樣形態(tài)均有其不同的特性和應(yīng)用范圍，所以應(yīng)當(dāng)依據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)場情況對排樣形態(tài)進(jìn)行合理的選擇。本次由于工件尺寸的減少，采用了直排廢料的方式。搭邊值在實(shí)質(zhì)上來說是為了去除垃圾，所以邊值也必須小一些，才能節(jié)約資源。在模具方面加以研究，若搭邊范圍過小，在搭邊時(shí)產(chǎn)生的各種金屬廢料，將會在沖裁的過程中跟隨著凸模進(jìn)入凹形，將會對凹模的刃口產(chǎn)生傷害。材料厚度t=1mm，確定的搭線工作間隙a=1.8mm。因?yàn)楫a(chǎn)品外形規(guī)則為菱形，所以為節(jié)約資源，提高生產(chǎn)效益，可以采用斜排的生產(chǎn)方法，斜排方法是將產(chǎn)品沿一定傾角進(jìn)行生產(chǎn)，以有效提高生產(chǎn)效益。圖5.1排樣圖條料在模具上，每一個(gè)送進(jìn)的間隙就構(gòu)成了帶料步距。而由于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的問題排樣方法是錯(cuò)位排法，所以每送一個(gè)，就只能沖二個(gè)零件。而步距S的運(yùn)算方程也為:S=D+a1=150mm式中，D為與給料方向一致的沖裁件尺寸；a1為沖裁之間的搭邊距離。(2)在沖裁過程中應(yīng)有合理的搭邊距離，條料尺寸應(yīng)盡可能保證可順利進(jìn)入導(dǎo)料板，并在其留有一定空間。根據(jù)孔定位，可按下式計(jì)算條料寬度B-t=(Dmax+2a)-t=(100+2×1.8)-0.5=103.6-0.5mm式中B代表?xiàng)l料的寬度(mm)；Dmax為沖裁件的垂直于給料走向的最大長度(mm)；a為側(cè)搭邊值；t為條料寬度的單向(負(fù)向)公差；剪切條料寬度偏差t=0.5，因此B=103.6-0.5。材料利用率的計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為η=nF/Bs×100%η=1×12215.9/150×103.6×100%=78.61%式中F為某一步距的沖裁件尺寸(包含沖出的小孔之內(nèi))；n為一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；1B為條料寬度(mm)；103.6mms為步距(mm)；150mm5.2沖裁力計(jì)算沖裁前壓強(qiáng)，是沖裁后材料對模具的主要壓強(qiáng)。落料力計(jì)算：F=KLtτF=1.3×423.21×1.0×340=187058.82N=187.059KN式中F為沖裁力(N)；L為沖裁件周邊長度(mm)τ為材料強(qiáng)度(MPa)t為材料厚度(mm)K為系數(shù)，為通常值1.3(2)沖小圓孔力計(jì)算F=nKLtτF=2×1.3×3.14×20×1.0×340=55515.2N=55.515KN(3)沖大孔力計(jì)算F=nKLtτF=1×1.3×3.14×35×1.0×340=48575.8N=48.576KN2.落料時(shí)的卸料力的計(jì)算生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算F卸=K卸F落=0.05×187.059=9.353KNF推=K推F沖=0.055×(55.515+48.576)=5.725KN式中F為沖裁力；F卸、F頂為依次表現(xiàn)為卸料系數(shù)與頂件關(guān)系綜上所述總的沖裁力為F總=F落+F沖+F卸+F頂=187.059+55.515+48.576+9.353+5.725=306.228KN5.3壓力中心用解析法求得壓心，求XG，YG時(shí)，本探討的中心方向，孔的形狀都要和該產(chǎn)品中心相對稱，故如果本模型的壓力中心方向和該模具中心吻合，即為(0，0)。5.4壓力機(jī)的選擇模具在一次沖裁的過程中，要實(shí)現(xiàn)的最高總沖壓工藝速度是F公稱≥F總，所以采用沖壓工藝模的公稱壓力要超過整體總沖壓工藝的1.3倍。所以采用的雙柱下傾式氣壓泵JG23-40壓氣機(jī)喘振。以及與其相關(guān)的各項(xiàng)工藝及基本參數(shù)，見圖5.1所述。表5.1雙柱可傾式壓力機(jī)JG23-40壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)第6章刃口尺寸計(jì)算6.1凸模凹模刃口尺寸分析在確定模型前，以模型的長度作為基本依據(jù)來確定凸式凹模的二端邊緣長度，并在二端沖頭之間留出必要的空間。選擇模型，首先必須確定模型邊緣的形狀和長度，以一個(gè)沖頭的長度作為造型標(biāo)準(zhǔn)，再確定每個(gè)模型邊緣的間距。其中，材料縫隙值的高低也是直接影響機(jī)械模具設(shè)備應(yīng)用年限的重要考慮因素。在沖壓工藝生產(chǎn)中，在沖壓機(jī)和被沖壓工藝產(chǎn)品的孔之間，以及在機(jī)械模和沖壓機(jī)之間都會形成的磨損。材料間隙值越小，則磨損越強(qiáng)。在具體的生產(chǎn)中，由于工藝誤差以及對加工精度的需求均有一定影響，沖頭方向并不是絕對的垂直于整體模具的水平面，并且其間隙也無法絕對平衡的進(jìn)行分配。而適當(dāng)大的間隙就可以進(jìn)行研磨沖頭，調(diào)整模具側(cè)面的材料。這樣減少了其間隙不均勻的非有害影響，也從而延長了整體模具的壽命。在進(jìn)行加工設(shè)計(jì)模型時(shí)，模型的基礎(chǔ)尺度根據(jù)模型在實(shí)際使用中的磨損規(guī)律性，其尺度通常應(yīng)當(dāng)是近似或相當(dāng)于零部件的最低限制尺度。同樣在進(jìn)行模型切割設(shè)計(jì)時(shí)，模型的基礎(chǔ)尺度也通常應(yīng)當(dāng)是近似或相當(dāng)于模型切割時(shí)的最低極限尺度。而凸模和凹形之間的磨損余量在設(shè)計(jì)精度規(guī)定范圍的零點(diǎn)五和溫度系數(shù)之間波動，具體決定沖壓機(jī)的設(shè)計(jì)精度和模具設(shè)計(jì)偏誤的可能損傷范圍。最大磨損量的精度公差一般采用xxxt來表示，x為加工零件的最大生產(chǎn)磨損精度系數(shù)，而t為整體中國沖壓機(jī)工業(yè)零件的最大制造尺寸公差精度數(shù)值，其中的尺寸精度和取得精度誤差取值的范圍一般在零點(diǎn)五至溫度系數(shù)左右，它與整體中國沖壓機(jī)工業(yè)零件的大批量生產(chǎn)規(guī)模，及在制造使用過程中所需要的生產(chǎn)精度差密切相關(guān)，因此選擇根據(jù)it6-it7之間的制作誤差。對于較復(fù)雜的切割刀片，可以按照每個(gè)零部件和相同材料零部件間的公差值四分之一進(jìn)行確定加工誤差；對切割刀片的尺寸，經(jīng)過磨損后基本沒有進(jìn)行修改的加工誤差值，可假定其是與沖壓件長度對應(yīng)的部分公差值的八分之一，并進(jìn)行了加減(±)；若在零件上并無明顯標(biāo)注的公差值，則也應(yīng)選擇符合IT14等級標(biāo)準(zhǔn)的值。零部件整體尺寸的寬度公差和在零件刃口上的體積公差在加工時(shí)存在的偏差，如果我們需要按照"入體"的單向設(shè)計(jì)公差原理，就會將其誤差標(biāo)記為比較簡單的偏差，因此需要將其偏差轉(zhuǎn)化成更簡潔的精度標(biāo)記。除了尺寸改變外，在磨損后也不會看到有任何溫度上的變化。6.2凸模凹模刃口尺寸計(jì)算凸模與凹形一般分別制造，以這種方法設(shè)計(jì)和制造都很容易，所以一般使用于圓型以及簡化的刃口上。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，仍須在樣板中分別標(biāo)明凸模和凹形刃口上的精度和產(chǎn)品設(shè)計(jì)精度。同時(shí)使沖模的加工精度與沖裁間隙相互滿足:td+tp≤-Zmin。該工藝一般的應(yīng)用材料都是相對比較厚的工件。所制造墊板材料厚度僅為1.0mm，將凸模和凹模分開處理。落料凹模尺寸:Aj1=(Amax-Xt)+δ-0=（170.2-0.5×0.4）+0.02-0=170+0.02-0，Aj2=(Amax-Xt)+δ-0=（100.2-0.5×0.4）+0.02-0=100+0.02-0，Aj3=(Amax-Xt)+δ-0=（30.1-0.5×0.2）+0.02-0=30+0.02-0，落料凸模尺寸:Ah1=(Aj1-Zmin)+0-δ=（170-0.10）+0-0.02=169.9+0-0.02，Ah2=(Aj2-Zmin)+0-δ=（100-0.10）+0-0.02=99.9+0-0.02，Ah3(Aj3-Zmin/2)+0-δ=（30-0.10/2）+0-0.02=29.95+0-0.02，沖孔凸模尺寸:大孔凸模尺寸：Bj1=(Amin1+Xt)+0-δ=（34.9+0.5×0.20）+0-0.02=35+0-0.02，小孔凸模尺寸：Bj2=(Amin2+Xt)+0-δ=（19.9+0.5×0.2）+0-0.02=20+0-0.02，沖孔凹模尺寸:Bh1=(Bj1+Zmin)+δ-0=（35+0.10）+0.02-0=35.1+0.02-0，Bh2=(Bj2+Zmin)+δ-0=（20+0.10）+0.02-0=20.1+0.02-0，兩孔中心距離為Lp=L±tp’Lp1=L±tp’=110±0.01，第7章主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1沖孔凹模設(shè)計(jì)凹模外形的計(jì)算公式列舉如下:計(jì)算公式厚度H=Kb(≥15mm)則H=0.16×170=27.2mm，而由于需要增加樹脂空間，所以本次的設(shè)計(jì)凹模間距約為實(shí)際平均值為40mm凹模壁厚c=(1.0~1.5)H(≥30~40mm)=40~60mm本設(shè)計(jì)中取c=45~50mm最接近的凹型周界直徑大約為260×200mm。硬度:58~62HRC。7.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)材質(zhì):Cr12Mov，硬度:58~62HRC，在與緊固板的盈鉚接頭，并將在緊固板座下的槍機(jī)與開口銷擰緊。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)大孔凸模的刃口尺寸為35mm，小孔凸模的刃口尺寸為20mm，尺寸精度為IT9-IT12。凸模的長度通常由構(gòu)造上的要求決定，它的凸模長度可用以下的公式來計(jì)算：L=h1+h2+h3式中L為凸模長度，mmh1為凸模固定板高度，mmh2為卸料板高度，mmh3退料板高度，mm沖裁孔類型為兩種，高度一致凸模長度L=20+18+22=60mm圖7.1大孔凸模圖7.2小孔凸模7.3卸料板的設(shè)計(jì)1、確定卸料橡膠(1)規(guī)定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計(jì)指南》得:H自=L工/0.25~0.30+h修模L工為沖模的的最大工作直徑(mm)。對沖裁模而言，L工=t+1=2mmh為預(yù)留的修模量式中，以L工為模具的工作行程再加1~3mm。該模的操作行程限制為，產(chǎn)品的最大厚度限制為2mm。所以L工=2mm，h修模的最大取值區(qū)間為3~6mm，所以可以在這里選取一個(gè)比較小的數(shù)值5mm。H自=(2/0.25+5)mm=13mm(2)確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計(jì)算公式:L預(yù)為橡膠的預(yù)壓縮量H裝為沖模裝配好以后橡膠的高度L預(yù)=(0.1~0.15)H自=0.1×13mm=1.3mmH裝=H自-L預(yù)=(13-1.3)mm=11.7mm圖7.3卸料板7.4落料凹模的設(shè)計(jì)最后通過比較之后，選擇了Cr12MoV的內(nèi)凹模料。通過"冷沖壓工藝和模型選擇"可以得出凹模的基本公式:厚度，H=Kb(≥15mm)。其中:b為緩沖剪裁片的最大直徑及外形尺寸，b=80；K為函數(shù)，查表得K=0.42。則:H=0.42×80=33.6mm；凹模壁厚c=(1.0~1.5)H(≥30~40mm)=33.6~50.4mm該項(xiàng)目的在設(shè)計(jì)中使用了c=40。根據(jù)《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，因此人們也能夠發(fā)現(xiàn)一種更接近凹模的組合形狀，它們尺寸范圍是260x200。而堅(jiān)固程度范圍:58~62HRC。圖7.4落料凹模7.5凸凹模的設(shè)計(jì)確定材料，選擇Cr12MoV作為凸凹模材料，所沖裁墊板的精度范圍為IT12-IT14,已得到?jīng)_孔凹模，與沖孔凸模的尺寸，零件尺寸精度范圍為IT9-IT11。已知凸模與凹模尺寸及數(shù)據(jù)，查表得Zmin=0.05mm。根據(jù)分析確定凸凹模的外形尺寸，同落料凹模厚度計(jì)算，得凸凹模厚度H=40mm.圖7.5凹凸模參照《模具設(shè)計(jì)指南》，可得復(fù)合模的典型結(jié)構(gòu)規(guī)格(單元為mm)(JB/T8066.1—1995)。而根據(jù)典型的國家標(biāo)準(zhǔn)，則能夠更容易的定義各類沖模零件的重量、規(guī)格等主要參數(shù)。其零件參數(shù)如下表所示：表7.6零件參數(shù)第8章模具的總裝配與沖壓設(shè)備的校核8.1模具裝配圖模具裝配圖如圖8.1所示。圖8.1模具裝配圖1下模板6凸凹模11退料板16內(nèi)六角螺釘21圓柱銷2導(dǎo)柱7樹脂12凸模固定板17卸料螺釘22小孔凸模3內(nèi)六角螺釘8卸料板13導(dǎo)套18大孔凸模23卸料螺釘4下墊板9定位銷14上墊板19模柄5彈簧10凹模15上模板20防轉(zhuǎn)銷此次設(shè)計(jì)采用的模具類型為倒裝復(fù)合模，如圖8.1所示為倒裝復(fù)合模裝配結(jié)構(gòu)。8.2沖壓設(shè)備的校核模具的閉合高度:由于凹型的街寬度和模架的閉合寬度都在190~222mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指南》中圖5-7，選了29后側(cè)的導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架:外觀寬度為x，與上下模相同大小，且使用了標(biāo)準(zhǔn)的滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套，其后側(cè)二個(gè)導(dǎo)柱則為相同大小。閉合高度175.5mm，是JG23—40壓力機(jī)的正常閉合高度的300mm，最高調(diào)整量也是80mm。制定了JG23-40壓力機(jī)的沖壓規(guī)則。結(jié)論本畢業(yè)設(shè)計(jì)工作主要是墊板的沖壓技術(shù)研究與模具設(shè)計(jì)工作。先完成了材料研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，通過研究并明確了沖壓技術(shù)的主要產(chǎn)品設(shè)計(jì)條件。然后首先對刀具進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)工作，并明確了刀具的生產(chǎn)設(shè)備利用率；接著對刀具的沖裁力進(jìn)行了基本設(shè)計(jì)工作，通過明確了沖裁刀具的主要生產(chǎn)裝置，并選擇了JG23—40型高壓壓力機(jī)；然后針對零部件的基本產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的要求，完成了凹形凸模刃口長度的設(shè)計(jì)工作；然后完成了工件零件產(chǎn)品設(shè)計(jì)，通過明確了凹模的外型設(shè)計(jì)尺寸，并明確了凹模、凸模、彈料機(jī)構(gòu)、落料凹模等的加工尺寸；然后進(jìn)行了零部件的基本產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，并完成了整個(gè)工藝流程圖的繪制；通過測試核實(shí)了各種模型的設(shè)計(jì)尺寸與配合方式，以及各尺度的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝性等，并校核高壓壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)是否相符。在此基礎(chǔ)上，針對沖壓機(jī)構(gòu)所設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)布局方式以及重要零部件，采用了二維AutoCAD進(jìn)行設(shè)計(jì)?；谶@種工藝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既簡單易行、生產(chǎn)成本又比較便宜，而且很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化生產(chǎn)，從而可以達(dá)到對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的大批量生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)[1]李金強(qiáng)，王海軍．后備箱門鎖保持架沖壓工藝分析及級進(jìn)模設(shè)計(jì)[J]