安裝板沖壓成形工藝及模具設計,安裝,沖壓,成形,工藝,模具設計 安裝板沖孔落料復合模 摘 要 本設計題目為復合模具設計，體現(xiàn)了典型復合模具設計的要求，內容與方向。通過工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設計的方向， 對毛坯尺寸的確定，計算沖裁力，來計算壓力中心，選擇壓力機和壓力機的噸位。 本設計運用了沖裁工藝及模具設計的基礎知識。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類型做了準備，同時，也為凸，凹模的材料有了依據。后分析沖裁件的特征，確定了模具設計參數，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸，凹模尺寸的計算有了根據。還有零件的加工工藝。 關鍵詞: 復合模 凸模 凹模 安裝板沖孔落料復合模 Abstract This design topic designs for The piercing die design of the dunnage backup plate, body now typical model The piercing die design of request, contents and direction.Pass the craft analysis, the craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine. This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and cavitydie had a basis.Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device.Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis.Still there is spare parts to process a craft. Keywords: The piercing die punch cavitydie 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 銑平面 工序號 5 零件名稱 下模座 零件號 01 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 號 重 量 HT200 134~200HBS 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 銑床 虎鉗 游標卡尺 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 一次 1 銑上平面 75面銑刀 游標卡尺 0.5 1 1 200㎜/min 800r/min 一次 1 銑下平面 75面銑刀 游標卡尺 0.5 1 1 200㎜/min 800r/min 設 計 者 王平 指 導 教 師 劉軼 共 1 頁 第 1 頁 下模座機械加工工藝過程卡 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零（部）件圖號 01 產品名稱 零（部）件名稱 下模座 共（ ）頁 第（ ）頁 材料牌號 HT200 毛坯 種類 板料 毛坯外型尺寸 220mm×180mm×30mm 件數 1 每臺 件數 1 備注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 設備 工 藝 裝 備 工時 準終 單件 1 備料 鑄造毛坯 鑄造車間 2 刨平面 刨上、下平面，保證尺寸30.8 模具車間 牛頭刨床 3 磨平面 磨前部凸臺，保證尺寸50 模具車間 平面磨床 4 鉗工劃線 劃導柱孔、螺紋孔線及各型孔線 模具車間 車床 5 銑床加工 以前端凸臺為基準，銑上、下平面， 模具車間 銑床 6 鏜孔 和上模重疊，一起鏜導柱、導套孔至圖紙要求，并鉆漏料孔、卸料螺釘過孔，鉆螺紋孔并攻絲 模具車間 坐標鏜床 7 檢驗 標記 記數 更改文件號 簽字 日期 標記 更該 文件號 設計日期 審 核 日 期 標準化日期 會簽 日期 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 目 錄 1緒論…………………………………………………………………………………………1 1.1國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢………………………………………………………1 1.1.1國內模具的現(xiàn)狀………………………………………………………………………1 1.1.2國內模具的發(fā)展趨勢…………………………………………………………………2 1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢……………………………………………………………2 1.3冷沖壓技術的發(fā)展及其應用………………………………………………………3 1.4畢業(yè)設計的目的………………………………………………………………………4 2 落料沖孔復合模設計……………………………………………………………………5 2.1工藝性分析和工藝方案的確定………………………………………………………5 2.1.1 工藝性分析……………………………………………………………………………5 2.1.2 工藝方案的確定……………………………………………………………………5 2.2必要的工藝計算………………………………………………………………………… 6 2.2.1排樣設計…………………………………………………………………………………6 2.2.2計算凸、凹模刃口尺寸…………………………………………………………………8 2.2.3沖壓力的計算……………………………………………………………………………9 3 模具總體設計……………………………………………………………………………11 4 模具主要零部件的結構設計……………………………………………………………12 4.1凸模、凹模、凸凹模的結構設計…………………………………………………12 4.1.1落料凹模的結構設計………………………………………………………………12 4.1.2沖圓孔φ3.5mm凸模的設計………………………………………………………12 4.1.3沖方孔8mm×12mm凸模的設計………………………………………………………14 4.1.4凸凹模的結構設計……………………………………………………………………15 4.2定位零件的設計…………………………………………………………………………16 4.2.1送進導向零件…………………………………………………………………………16 4.2.2送料定距零件…………………………………………………………………………17 4.3卸料裝置和推件裝置的設計…………………………………………………………18 4.3.1卸料裝置……………………………………………………………………………18 4.3.2橡皮的選用和設計…………………………………………………………………18 4.3.3推件裝置…………………………………………………………………………19 4.4導向零件的設計……………………………………………………………………20 4.5支撐零部件的設計……………………………………………………………………21 4.5.1模座……………………………………………………………………………………22 4.5.2模柄…………………………………………………………………………………22 4.5.3標準模架…………………………………………………………………………23 4.5.4固定板……………………………………………………………………………23 4.5.5墊板……………………………………………………………………………23 4.6緊固和定位零件的設計…………………………………………………………24 4.7模架各零部件的設計標記……………………………………………………24 5模具的裝配與維護………………………………………………………………25 5.1沖裁模的裝配要點………………………………………………………………25 5.2模具的正確使用、維護與保養(yǎng)……………………………………………………26 6 沖壓設備的選擇……………………………………………………………………28 6.1選擇壓力機………………………………………………………………………28 6.2壓力機參數的校核…………………………………………………………………28 7結束語………………………………………………………………………………30 致謝 …………………………………………………………………………………………32 參考文獻……………………………………………………………………………………33 1 緒 論 80年代以來，中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。 改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展地最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數千家，成為國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在大型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距，這些類型模具的生產能力也不能滿足國內需求，因而需要大量從國外進口。 1.1國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內模具的現(xiàn)狀 在中國，人們已經越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術水平的高低，已經成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術研究的機構和院校已達30余家，從事模具技術教育的培訓的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設的有華中理工大學模具技術國家重點實驗室，上海交通大學CAD國家工程研究所、北京機電研究所精沖技術國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程研究中心等。經過多年的努力，在模具CAD\CAM\CAE技術、模具的電加工和數控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 1.1.2　國內模具的發(fā)展趨勢 隨著市場經濟發(fā)展的需要和產品更新?lián)Q代不斷加快，對模具制造提出了越來越高的要求，模具制造質量提高、生產周期縮短已經成為該行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?？v觀模具制造業(yè)僅十余年來的發(fā)展道路，其主要發(fā)展方向可以歸納為如下幾個方面。 1.模具生產的專業(yè)化和標準化程度不斷提高 2.模具粗加工技術向高速加工發(fā)展 3.成形表面的加工向精密、自動化方向發(fā)展 4.光整加工技術向自動化方向發(fā)展 5.反向制造工程制模技術的發(fā)展 6.模具CAD/CAM技術將有更快的發(fā)展 7.研制和發(fā)展模具用材料 1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著工業(yè)生產的發(fā)展，模具工業(yè)也迅速發(fā)展。世界上一些工業(yè)發(fā)達國家，其模具工業(yè)總產值早已超過了機床工業(yè)，其發(fā)展速度也超過了機床、汽車、電子等工業(yè)。在這些國家，模具工業(yè)已成為國民經濟的基礎工業(yè)之一。美國工業(yè)界稱“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”,日本模具協(xié)會稱“模具是促進社會富裕的動力”。模具的價值不僅是其本身的價值，還在于它的應用為社會創(chuàng)造了巨大的經濟效益和社會效益。模具技術，特別是制造精密、復雜、長壽命模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。工業(yè)發(fā)達國家在汽車、電子、儀表、輕工業(yè)等方面發(fā)展迅速，產品先進、有競爭力，在很大程度上取決于模具的供應情況及其先進程度。 1.3　冷沖壓技術的發(fā)展及其應用 沖壓工藝是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力，當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。 利用模具加工，可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。 沖壓產品的尺寸精度是由模具保證，所以質量穩(wěn)定，一般不需再經過機械工業(yè)加工便可使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產品的表面質量較好，使用的材料是冶金工廠大量生產的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。因此，沖壓工藝是一種產品質量較好而且成本低的加工工藝。用它生產的產品一般還具有重量輕且剛性好的特點。 沖壓工藝在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工業(yè)產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據十分重要的地位，現(xiàn)代各先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。 冷沖壓工藝發(fā)展趨勢： 1.工藝分析計算方法的現(xiàn)代化 2.模具設計及制造技術的現(xiàn)代化 3.沖壓生產的機械化和自動化 4.為了滿足產品更新?lián)Q代加快和生產批量減小的發(fā)展趨勢 5.不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果 1.4畢業(yè)設計的主要目的 畢業(yè)設計作為大學教學中的一個必不可少的環(huán)節(jié)，是對我們三年所學專業(yè)知識的最后一次也是最全面的一次檢查。通過這次畢業(yè)設計可以很好的讓老師了解學生掌握知識的程度，也可以使我們很好的加強對專業(yè)知識的鞏固，對我們以后踏足社會和在實踐工作中起到了不可估量的作用。 畢業(yè)設計的主要目的有： 綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實踐知識，進行一次沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生自己的獨立工作的能力。鞏固《沖壓模具設計與制造》等課程所學的內容，掌握模具設計的方法和步驟；掌握沖壓模具設計與基本技能，如模具相關尺寸計算、繪圖、查閱相關設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 在完成大學三年的課程和學習、生產實習，我熟練的掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、洛陽一拖、中信重型礦山機械廠的生產實習，我對于冷沖模具、塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導老師的悉心指導下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造加工工藝。通過在圖書館 借閱相關手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了解問題。鍛煉了縝密的思維，使我們初步具備了設計工作者應有的素質。設計中，將充分利用和查閱相關資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力做好本次畢業(yè)設計。 2 落料沖孔復合模設計 圖1（工件圖） 2.1工藝性分析和工藝方案的確定 2.1.1工藝性分析 工件材料為Q235鋼板，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料 ，價格適中。 工件圖如圖1所示，該工件形狀簡單、對稱。沖裁件內外形所能達到的經濟精度為IT11-IT14,孔中心與邊緣距離尺寸公差未標注。將以上精度與零件精度要求相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。所給設計任務工件圖中未注尺寸公差均采用IT14級。 2.1.2工藝方案的確定 該工件所需的沖壓工序為落料和沖孔，加工這樣的工件，可采用三種加工方案： 第一種：采用落料沖孔復合模。 第二種：采用落料沖孔級進模。 第三種：用簡單模分兩次加工，即落料-沖孔。 采用方案三，模具結構簡單，但需兩道工序，兩副模具，生產率低，工件的累積誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 方案二只需一副模具，生產率高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜。方案一也只需一副模具，沖壓件的精度容易保證，且生產率也高，盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。 通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案一為佳。 2.2必要的工藝計算 2.2.1排樣設計 設計復合模時，首先要設計條料排樣圖（如圖2所示）。合理的排樣應是在保證制件質量、有利于簡化模具結構的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數量的合格工件。 該零件形狀規(guī)格、簡單，適合采用有廢料排樣中的直排，沖裁件質量和模具壽命都較高。 查《沖壓工藝與模具設計》表2.9取得工件間搭邊值為1.8，側面搭邊值為2.0. 圖2（排樣圖） 計算條料寬度：B=(D+2a+C)=（50+2×2+0.5）=54.5mm 步距：S=(35+1.8)mm=36.8mm 材料利用率的計算： 根據一般的市場供應情況，原材料選用1000mmX2000mmX1.5mm的冷軋薄鋼板，每塊可剪切成54.5mmX1000mm規(guī)格條料36條，材料剪切利用率可到98.1%。 計算沖壓件毛坯的面積： A=（[50X35-12X8-4Xπ/2X（3.5/2）2]mm2 =1634.7675mm2 一個步距的材料利用率： η=nA/BsX100%=1634.7675/(54X37)X100%=81.82% 2.2.2計算凸、凹模刃口尺寸 查《沖壓工藝與模具設計》表2.4的間隙值 Z=0.132mm Z=0.240mm 1. 沖孔φ3.5mm凸、凹模刃口尺寸的計算 由于制件結構簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下： 查表2.5得凸、凹模制造公差：δ=0.02mm, δ=0.02mm 校核：Z -Z=0.108mm,而δ+δ=0.04mm 滿足Z -Z≥δ+δ的條件 查表2.6得：IT14級時磨損系數X=0.5 按式 d=(d+X△)0=(3.5+0.5×0.3)mm=3.65mm d=(d+Z)=（3.65+0.132）mm=3.782mm 2. 沖方孔12mm×8mm凸、凹模刃口尺寸的計算 由于制件結構簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下： 查表2.5得凸、凹模制造公差：δ=0.02mm, δ=0.02mm 校核：Z -Z=0.108mm,而δ+δ=0.04mm 滿足Z -Z≥δ+δ的條件 查表2.6得：IT14級時磨損系數X=0.75,X=0.5 按式 d=(d+X△)0=(8+0.75×0.36)mm=8.27mm d=(d+X△)0=(12+0.5×0.43)mm=12.215mm d=(d+Z)=（8.27+0.132）mm=8.402mm d=(d+Z)=（12.215+0.132）mm=12.347mm 3. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算 落料件，以凹模為基準，只需計算凹模刃口尺寸及公差，凸模刃口尺寸由凹模實際刃口按間隙進行配作。 當以凹模為基準時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。 零件圖中未標注公差的尺寸查相關文獻得出其極限偏差： 35mm, 50 查表2.6得磨損系數X=0.5 按式A=(A- X△) 35=(35-0.5×0.62)=34.69 50=(50-0.5×0.62) =49.69 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是34.69mm、49.69mm，不必標注公差，但要在技術條件中注明:凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Z=0.132mm。 2.2.3沖壓力的計算 落料力： F =Ltσ=(170×1.5×450)N＝114.75KN 沖孔力： F= Ltσ=（4×2π×3.5/2+2×20）×450N=37.782KN 式中：L——沖裁周邊長度； t——材料厚度，t=1.5mm； σ——材料的抗拉強度（MPa）,取Q235的σ=450 MPa。 沖孔時的推件力： F=nKF 取直筒形刃口的凹模刃口形式，由《沖壓工藝與模具設計》表2.21查得，h=6mm,則n=h/t=6/1.5=4個。 查表2.7得推件力系數K=0.05， F=nKF=4×0.05×37.782KN=7.5564KN 落料時的卸料力： F=KF 查表2.7取卸料力系數K=0.04， 所以 F=KF=0.04×114.75KN=4.59KN 總沖壓力為： F= F+ F+ F+ F =(114.75+37.782+7.5564+4.59）KN =164.6784KN 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖壓力大30%左右，即 F/ =1.3×F=1.3×164.6784KN≈214KN 因為零件結構對稱，所以不用計算壓力中心。 初選壓力機型號為JC23-35開式雙柱可傾壓力機。 3 模具總體設計 根據上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復合模具，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥蠢铮瑧诎寄？自O置推件塊;卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出;而沖孔廢料則可以在下模座中開設通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凹模與卸件板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應具有壓料的作用，應選用彈性卸料板來卸下條料廢料。 因是中批量生產，采用手動送料方式，從前向后送料。 因該制件采用的是倒裝復合模，所以直接用擋料銷和導料銷即可。 為確保零件的質量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以采用后側導柱模架。 4 模具主要零部件的結構設計 4.1凸模、凹模、凸凹模的結構設計 4.1.1落料凹模的結構設計 在落料凹模內部，由于要設置推件塊，所以凹模刃口應采用直筒形刃口，并查《沖壓工藝與模具設計》表2.21，取得刃口高度h=6mm。該凹模的結構簡單，宜采用整體式。 查表2.22，得厚度系數k=0.4 即 凹模高度H=kb=0.4×50mm=20mm （b--垂直于送料方向的凹模刃口間最大距離） 凹模壁厚C=1.5H=1.5×20=30mm 凹模的外形尺寸的確定： 凹模外形長度L=（50+2×30）=110mm 凹模外形寬度B=（35+2×30）=95mm 凹模整體尺寸標準化，取為160mm×100mm×30mm。 4.1.2沖圓孔φ3.5mm凸模設計 為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應制成逐漸增大的多級形式，見圖3。臺階式的凸模強度剛性較好，裝配修磨方便，其工作部分的尺寸由計算而得，與凸模固定板配合部分按過渡配合H7/m6制造。臺階式凸模固定部分多做成圓形或矩形，這時凸模固定板的型孔為標準尺寸，有通用的加工工具及方法，容易加工，工作部分可采用車削、磨削或仿形加工，最后鉗工精修，加工較難。 凸模長度按下式計算 L=h+h 式中 h---凸模固定板厚度（mm） h---落料凹模厚度（mm） 所以 L=h+h =（20+20）mm=40mm 圖3 凸模強度、剛度的校核： 在一般情況下，凸模不用進行強度校核，只有當板料很厚 強度很大、凸模很小、細長比大時才進行校核。其目的是檢查其凸模的危險截面尺寸和自由長度是否滿足要求，以防止凸模縱向失穩(wěn)和折斷。 1.壓應力校核。 當凸模斷面小而沖裁力相當大時，凸?？箟簭姸刃：斯饺缦拢? 圓形凸模 d≥4tτ/［σ］ 式中d---凸模最小直徑(mm)； t----料厚(mm)； τ----板料的抗剪強度(MPa)； σ---凸模材料的許用壓應力(MPa)； 4tτ/［σ］=4×1.5×460/1800≈1.53mm d=3.65mm 故設計合理 2.彎曲應力校核。 當凸模較長而斷面又較小時，必須進行縱向彎曲應力的驗算。 對于有導向裝置的凸模，其校核如下： 圓形凸模 L≤270d/√F 式中 L---許可的凸模最大自由長度(mm)； d----凸模的最小直徑(mm)； F----沖裁力(N)； 270d/√F=270×3.65/√19782≈25.57mm L=20mm 故設計合理 4.1.3沖方孔8mm×12mm凸模設計 對于非圓形凸模，大多數情況下，凸模截面是非圓形的，又稱為異型凸模。異型凸模的結構和固定方式如圖4所示，為使凸模加工方便，凸模與固定板配合部分做成圓形截面，其固定方式采用過渡配合H7/m6與凸模固定板配合。采用成型磨削、線切割等方法進行加工，加工容易。其總長度應增加1mm，裝配后磨平。 當采用彈性卸料板時，凸模長度按下式計算 L=h+h 式中 h---凸模固定板厚度（mm） h---落料凹模厚度（mm） 所以 L=h+h=（20+20）mm=40mm 圖4 方形凸模尺寸較大，不用進行剛度校核。 4.1.4凸凹模的結構設計 本模具為落料、沖孔復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據整體模具的結構設計需要，凸凹模的結構簡圖應如圖5所示。確定凸凹模安裝在模架上的位置時，要依據壓力中心的數據，使壓力中心與模柄中心重合。 圖5 校核凸凹模的強度： 查《沖壓工藝與模具設計》表2.23得凸凹模的最小壁厚為3.4mm，而實際最小壁厚為4.845mm。故符合強度要求。 凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.132mm～0.240mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸4.85mm的公差，應比零件所標注的精度高3～4級，即定為（4.85±0.075）mm。 4.2定位零件的設計 沖裁模定位零件的作用是使條料或半成品毛坯在模具上能迅速放正，便于實現(xiàn)沖裁。 毛坯在模具中的定位有兩方面的內容：一是在與條料送料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為送料方向，或稱導料；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距）稱為送料定距，或稱擋料。 4.2.1送進導向零件 選用導料板作為導料零件。本模具從前向后送料，將導料板裝在條料兩側，條料沿著導料板確定的直線送進。導料板與卸料板制成整體的結構，如圖6所示。 圖6 設計時，兩導料板間距離等于條料寬度加上一個間隙值，目的是使條料順利送進。導料板的厚度H取決于導料方式和板料厚度。采用固定擋料銷時，導料板厚度H見《沖壓工藝與模具設計》表2.24，查得導料板厚度為4mm。 無側壓裝置時的條料寬度與導料板間距離的計算： 條料寬度 B=(D+2a+C) 導料板間距離 A=B+C= D+2a+2C 式中 B—條料的寬度（mm） D—沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸 a— 側搭邊的最小值（a=2mm） △ —條料寬度的單向（負向）偏差，見表2.10、表2.11 C—導料板與最寬條料之間的單面最小間隙，見表2.12 所以 B=(D+2a+C)=（50+2×2+0.5）=54.5mm A=B+C= D+2a+2C=50+2×2+2×0.5=55mm 4.2.2送料定距零件 采用活動擋料銷來保證條料有準確的送料步距。所采用的彈簧彈頂擋料裝置如圖7所示。其結構簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距，常用于倒裝復合模中，裝在卸料板上可以伸縮，沖裁時后端帶有彈性元件的擋料銷隨上模下行而壓入孔中。 圖7 4.3卸料裝置和推件裝置的設計 4.3.1卸料裝置 卸料裝置的目的是沖裁后將卡在凸凹模外的廢料卸掉，保證下次沖裁順利進行。本模具為倒裝式的復合模，采用彈性卸料裝置，由卸料板、卸料彈性元件橡皮、卸料螺釘等組成，裝在下模上。如圖8所示。 圖8 4.3.2橡皮的選用和計算 橡皮允許承受的負荷較彈簧大，且安裝調試方便，在沖裁模中應用很廣泛。 1.橡皮的平面尺寸 平面尺寸按其所產生的壓力F計算 F=S×q 所以S=F/q,由此式可求出D(F是所需要的卸料力) 式中 D—橡皮直徑 S—橡皮的橫截面積 q—與橡皮的壓縮量有關單位壓力，按橡皮的壓縮特性曲線選用 因此 S= F/q=0.5×4.59×103/13=191.25mm 因為 D=4S/π=4×191.25/3.14=243.6mm 所以 可求得D=15.6mm 為保證有足夠的卸料力，取D=20mm 2.橡皮的高度 橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結構空間要求，并考慮橡皮的壽命。 （1）橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度H的35%-45%。 （2）橡皮裝在模具上，一般應預先壓縮（10%-15%）H,使預壓的壓力達到所需要的卸料力。 （3）壓縮工作行程為H=（25%-30%）H 橡皮自由度為 H= H/（25%-30%） 式中H—橡皮壓縮工作行程，根據模具結構可知； H—橡皮的自由高度。 所以 H=5/（25%-30%）=20mm～17mm 取H=18mm 上式算出的高度按下式校核 （4）高度校核：0.5≤H/D≤1.5 (D為橡皮的直徑)。 H/D=18/20=0.9 0.5≤0.9≤1.5 故設計合理 4.3.3推件裝置 推件裝置的目的是從落料凹模內卸下沖件。本模具采用剛性推件裝置，基本零件有：推桿、推板、連接推桿和推件塊。剛性推件裝置裝于上模部分，在沖壓結束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打料橫桿，撞擊上模內的推桿，推桿將力傳給推板，由推板推動連接推桿，再由連接推桿推動推件塊運動，推件塊直接作用于沖件，將其從落料凹模內推出，其推件力大且可靠。如圖9所示。 圖9 而沖孔的廢料則聚集在下模部分的漏料孔中，積聚的廢料的個數n為凸凹模厚度與板料厚度的比值，當進行第n+1次沖裁時，將第一次沖裁的廢料推出，由漏料孔漏下。下模積聚廢料，易將凹模脹破。 4.4導向零件的設計 對于生產批量大、模具壽命要求長，工件精度較高的沖壓模具，一般采用導柱、導套來保證上、下模的運動方向。 1.結構形式 滑動導柱和導套是標準件，其結構和尺寸都有標準規(guī)定，其結構形式如下圖10所示。其中導套內孔開有儲油槽，以便儲油潤滑，內孔d與導柱滑動配合；導柱兩端基本尺寸相同，公差不同。 2.安裝尺寸要求 導柱直徑一般在16-160mm之間，長度在90-320mm之間。按照標準選用時，L應保證導柱的上端面與上模座的上平面之間的距離不小于10-15mm,以保證凸、凹模經多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導柱也不會影響模具正常工作；而下模座的下平面與導柱壓入端的端面之間的距離不應小于2-3mm，以保證下模座在壓力機工作臺上的安裝固定；導套的上端面與上模座上平面之間的距離應大于2-3mm，以便排氣和出油。如圖10所示。 圖10 （3）尺寸配合要求 導套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6）；導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合（H7/r6）。導柱、導套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按照H6/h5配合，沖裁間隙大的一般按照H7/h6配合，設計采用H7/h6配合。 （4）制造材料及熱處理要求 導柱、導套都選用20鋼制造，為了增加表面硬度和耐磨性，應進行表面滲碳處理，滲碳后的淬火硬度為58-62HRC 4.5支撐零件的設計 4.5.1模座 1.模座作用 上模座用來固定上模部分零件，并通過模柄把上模固定到壓力機滑塊上，同時又起傳遞并承受沖裁力的作用。 下模座用來固定下模部分零件，通過螺栓、壓板將下模座固定在壓力機工作臺面上，同時起著承受并分散沖裁力的作用。 2.模座尺寸 在設計沖壓模具時，一般按照國家標準選用上下模座，選用的根據是凹模周界。如果根據設計要求，標準模座不能滿足需要，則應按照標準進行設計。自行設計模座時，圓形模座的直徑應比凹模板直徑大30-70mm,矩形模座的長度應比凹模板長度大40-70mm，寬度可以略大于或等于凹模板的寬度，模座的厚度可以參照標準模座，一般為凹模板厚度的1.0-1.5倍。 4. 模座材料 模座材料選用HT200. 4.5.2模柄 1.模柄的作用 模柄的作用是使模具的中心線與壓力機的中心線重合，并把沖壓模具上模部分零件固定在壓力機滑塊上，常用于1000KN以下的壓力機上的中、小型模具的安裝。 2.模柄的結構形式 標準的模柄結構形式有整體式模柄、壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄和浮動模柄等幾種，本次設計選用凸緣模柄，其結構形式如圖11所示用螺釘、銷釘緊固于上模座上，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H8/h7的小間隙配合。 圖11 3.模柄材料及注意事項 模柄材料采用Q235鋼，其支撐面應垂直于模柄的軸線（垂直度不應超過0.02：100），模柄壓入上模座后應將端面磨平。 4.5.3標準模架 模架是由上、下模座、模柄及導向裝置（最常用的是導柱、帶套）組成。 標準模架中，應用最廣泛的是導柱、導套作為導向裝置的模架，根據導柱、導套配置的不同，模架有下列四種基本形式：對角導柱模架、后側導柱模架、中間導柱模架和四導柱模架。綜合比較考慮，采用后側導柱模架。導向裝置在后側，可以縱向、橫向送料。 4.5.4固定板 固定板用于小型凸模、凹模和凸凹模等工作零件的固定。 凸模固定板的厚度取凹模厚度的0.6-0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。 固定板材料采用Q235鋼，無需熱處理淬硬。 4.5.5墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出凹坑，影響凹模的正常工作。 墊板的外形尺寸與固定板相同，其厚度一般取3-10mm.墊板材料為45鋼，淬火硬度為43-48HRC。墊板上、下表面應磨平，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.3-0.5mm。 4.6緊固和定位零件的設計 模具上常用的緊固零件是螺釘和銷釘，螺釘和銷釘都是標準件，設計模具時按標準選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。模具中廣泛應用的是內六角螺釘和圓柱銷釘，螺釘、銷釘的規(guī)格應根據沖壓工藝力的大小、凹模厚度等確定，螺釘規(guī)格參照《沖壓工藝與模具設計》表2.27.同一組合中的銷釘不少于兩個。 具體設計時上模部分選用M8的緊固螺釘4個，φ8mm的定位銷釘2個，在連接模柄和上模座時用M6的緊固螺釘4個。下模部分用到4個M8的卸料螺釘，在連接凸凹模固定板和下模座時用了4個M8的緊固螺釘，2個φ8mm的定位銷釘。 4.7模架各零部件的設計標記 上模座：220mm×180mm×30mm 下模座：220mm×180mm×30mm 導柱：B35h6×146mm×30mm 導套：B35H7×78 mm×40mm 模柄：φ50mm×80mm 墊板：160mm×100mm×7mm 推板：70mm×30mm 推桿：φ8mm×50mm 凸模固定板：160mm×100mm×20mm 卸料板：160mm×100mm×15mm 凸凹模固定板：160mm×100mm×20mm 5 模具的裝配與維護 5.1沖裁模的裝配要點 由于模具結構的不同，沖模的裝配過程中也有不同的要求，但大多數模具在裝配過程中有共同的特點。裝配沖裁模時有以下幾個要點： 1.裝配前的準備 裝配前的準備工作內容較多，主要包括：讀懂模具的裝配圖，理解模具的裝配技術要求；了解零件之間的配合關系；檢查零件的精度，特別應注意配合要求較高的零件是否達到加工要求；配齊所有零件，根據裝配要求選用裝配時所必需的工具。 2.裝配 按先裝配上模，后裝配下模；先裝配緊配合件，后裝配松配合件；先裝配難裝配件，后裝配易裝配件的原則進行模具零件裝配和部件裝配。 本設計的模具裝配圖如圖12所示。先將凸模裝入凸模固定板，并達到配合要求，如凸模與凸模固定板的垂直度要求等；再裝入間隙配合的推件塊、推桿、墊板等形成上模的組件，將凸模組件用螺釘固定在上模架上，將上、下模間隙調整好后配做定位銷，裝入定位銷；然后再將凸凹模裝入下模架，并調整好凸、凹模之間的間隙，用螺釘將凸凹模固定在下模架上，形成下模組件。 3.檢查模具各部位的配合關系 模具裝配后，應對各部位的配合間隙進行檢查，判斷間隙配合處的間隙大小是否在技術要求的范圍之內。特別是凸、凹模之間的間隙，當達不到要求時，可以稍微放松凹模的固定螺釘，調整其間隙，直至達到要求為止，再次擰緊螺釘。當確定間隙達到要求時，配做下模定位銷、導料板及凹模的定位銷，裝入定位銷。 4.裝配后的工作 在裝配后的模具上打刻凸、凹模方向記號及編號和圖號等。 圖12 裝配圖 5.2模具的正確使用、維護與保養(yǎng) 模具的使用壽命，除取決于模具的合理結構、模具的材料及熱處理的正確選用、模具制造與裝配精度的保證、壓力機的合理選用等因素外，沖壓生產中對模具的正確使用、維護和保養(yǎng)也是不可忽視的，使用中應注意以下幾點： 1.使用模具前，應嚴格檢查，清除雜物，看各組成部分是否完整無缺。有導向裝置的模具還應檢查導向部分是否靈活，有無卡死現(xiàn)象，潤滑是否良好。 2.按安裝程序，將模具牢固安裝在壓力機上，要正確調整凸凹模的間隙，保證間隙均勻。 3.定期檢查壓力機，保證其精度要求。 4.材料毛坯表面要清潔，并涂以良好的潤滑劑。 5.凸、凹模刃口磨損后要及時刃磨，防止刃口磨損深度迅速擴大而降低重建質量和模具壽命。 6.大量生產時，模具必須有庫存，以便輪換使用。 7.模具安裝調整時，操作工具應用軟金屬(如紫銅棒)制成，以防止模具以外損壞。 8.模具搬運要輕拿輕放，絕不允許亂扔亂碰，以免損壞模具刃口和導向裝置。對于超過50千克的大、中型模具，應配有吊裝螺釘，便于起吊搬運。 9.模具使用后，應清除廢料與臟物，存放于干燥通風處，并在刃口與導向部分涂上潤滑油，以防止模具生銹。 10.已磨損和損壞的零件要及時修理和更換。 6 沖壓設備的選擇 6.1選擇壓力機 模具的閉合高度為; H =H +H墊板+H上固定板+H蓋板+H卸料板+H橡膠+H凹模+H下固定板+H下 =（30+7+20+20+15+18+20+30）mm =160mm 選擇型號為JC23-35的開式雙柱可傾壓力機能滿足使用要求。其主要技術參數如下： 公稱壓力：350KN 滑塊行程：80mm 最大閉合高度：280mm 最小閉合高度：150mm 工作臺尺寸（前后×左右）：380mm×610mm 墊板尺寸（厚度×孔徑）：60mm×150mm 模柄孔尺寸：φ50mm×70mm 最大傾斜角度：20° 6.2壓力機參數的校核 模具閉合高度與壓力機裝模高度的關系: Hmin-H1+10

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