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模具設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：墊圈倒裝復(fù)合模設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱： 班 級(jí)： 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 時(shí) 間： 2009 年 12 月 20 日 - 目 錄 1. 沖材件工藝性分析....................................................1 1.1 材料 1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 1.3 尺寸精度 2.沖裁工藝方案的確定.................................................. 3.模具結(jié)構(gòu)形式的確定.................................................. 4.模具總體設(shè)計(jì)........................................................ 4.1 模具類型的選擇 4.2 操作與定位方式 4.3 卸料、出件方式 4.4 確定送料方式 4.5 確定導(dǎo)向方式 5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算.......................................................... 5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)算材料利用率 5.2 沖壓力的計(jì)算 5.3 模具壓力中心的確定 5.4 模具刃口尺寸的計(jì)算 5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 6.主要部零件設(shè)計(jì)...................................................... 6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.2 卸料部件的設(shè)計(jì) 6.3 模架及其他零部件的選用 7 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù).................................... 7.1 校核模具閉合高度 7. 2 沖壓設(shè)備的選定 參考文獻(xiàn).............................................................. - 1 沖裁件工藝性分析 工件名稱：六角墊圈 工件簡(jiǎn)圖：如圖 1-1 所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：45 鋼 材料厚度：2mm 圖 1-1 1.1 材料 查沖壓手冊(cè)知：45 鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工 性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評(píng)比均適合沖裁加工。 1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，成中心對(duì)稱，只有一個(gè) φ20 的孔，孔與邊緣之間的距離 也滿足要求，可以沖裁。 1.3 尺寸精度 零件圖上未注公差為 IT12 級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。 2 沖裁工藝方案的確定 方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。 - 方案二：沖孔—落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 結(jié)合所學(xué)模具設(shè)計(jì)知識(shí)分析知：方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，制造簡(jiǎn)單， 但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案三只需一 副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù) 雜，成本較高。方案二也只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁 厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置 精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡(jiǎn)單。 通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可 以沖制孔邊距較小的沖裁件。 倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以 直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有 利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。 根據(jù)零件分析，制件的精度要求較低，孔邊距較大，為提高經(jīng)濟(jì)效益和簡(jiǎn)化模具 結(jié)構(gòu)，適宜 采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。 根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn) 4 模具總體設(shè)計(jì) 4.1 模具類型的選擇 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度， 為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝 置，自然漏料的倒裝復(fù)合結(jié)構(gòu)方式。 4.2 操作與定位方式 4.2.1 操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。 4.2.2 定位方式 因?yàn)閷?dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模 - 具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用固定 擋料。 4.3 卸料、出件方式 4.3.1 卸料方式 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由 于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1—0.2）t,若 彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料 模、沖孔模。工件平直度較高，料厚為 2mm 相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模 具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì) 工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 4.3.2 出件方式 因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用下出件為佳。 4.4 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，采用縱向送料方式，即由前向后送料。 4.5 確定導(dǎo)向方式 方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所 以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用 壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。 方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖 壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。 方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。單只能 一個(gè)方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量， 采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。 5 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)算材料利用率 5.1.1 排樣方式的選擇 - 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全 由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命 較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方 式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 5.1.2 計(jì)算條料寬度 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。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，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。或影響送料工作。 搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表 4 所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 根據(jù)零件形狀，查表 4 工件之間搭邊值 a=2.0mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值 a1=3mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，小偏差為負(fù)值— △ B=（Dmax＋2a） -0△ （公式 5-1） 式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a— 沖裁件之間的搭邊值； △—板料剪裁下的偏差（其值查表 5-2） ； B=（36.69＋ 2×3） =45.690-0.5(mm) 所以條料寬度在 45.19～45.69mm 表 5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值 圓件及 r＞2t 圓角 矩形邊長(zhǎng) l≤50 矩形邊長(zhǎng) l＞50 或圓角 r≤2 材料厚度 t 工件間 a1 側(cè)邊 a 工件間 a 側(cè)邊 a1 工件間 a1 側(cè)邊 a 0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 - 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2 表 5-2 剪裁下的下偏差△（ mm） 條料寬度(mm) 條料厚度(mm) ≤50 ＞50～100 ＞100～200 ＞200 ≤１ 0.5 0.5 0.7 1.0 ＞１～３ 0.5 1.0 1.0 1.0 ＞3～４ 1.0 1.0 1.0 1.5 ＞4～６ 1.0 1.0 1.0 2.0 5.1.3 確定步距 送料步距 S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或 多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具 的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大 條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。 送料步距 S S ＝17.32mm＋17.32mm ＋2mm ＝36.64(mm) 排樣圖如圖 5-2 所示。 - 圖 5-2 排樣圖 5.1.4 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)。 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η＝Ａ/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； η=725 ／45.69×36.64×100% =45% 5.2 沖壓力的計(jì)算 5.2.1 沖裁力的計(jì)算 用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力Ｆ一般按下式計(jì)算： F=KLtτb ( 公式 5-3) 式中 F— 沖裁力； L—沖裁周邊長(zhǎng)度； - t—材料厚度； τ b—材料抗剪強(qiáng)度； K—系數(shù)，系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃 口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。 計(jì)算沖裁件輪廓周長(zhǎng) L L=πd＋6b (公式 5-4） 式中 d—沖裁孔的直徑； b—沖裁件邊長(zhǎng)； L=3.14×20＋6×19.24 =178.24(mm) 查表 2-1 取 τb=350Mpa 所以 F=KLtτb =1.3×178.24×2×350 =162200(N) 5.2.2 卸料力、推料力的計(jì)算 卸料力 FX FX=KXF （公式 5-5） 推料力 FT FT =nKTF （公式 5-6） n～梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n=h/t) ； h～直刃口部分的高(mm)； t～ 材料厚度(mm) FX=KXF =0.04×162200 =6488(N) - （K X、K T 為卸料力、推件力系數(shù)，其值查表 5-3 可得） FT=nKTF =4×0.055×162200 =35684(N) 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FT =162200N+6488N+35684N =204372(N) 根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)規(guī)格為 J23—25。 5.3 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正 常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)滑 塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低 模具和壓力機(jī)的使用壽命。該零件為中心對(duì)稱圖形，其幾何中心即為壓力中心。 表 5-3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 5.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 5.4.1 落料凹、凸模刃口尺寸計(jì)算 該制件外形為一正六邊形，相對(duì)較復(fù)雜，適合采用凸凹模配作加工。配作法加工 的特點(diǎn)是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡(jiǎn)單，無需較核[δ T＋δ A]≤Z max—Zmin 的 條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。 落料凹模刃口磨損后，刃口尺寸只有一種變化，全部變大。其刃口尺寸一般按式 5-7 計(jì)算。 AA=（A max-x△） 0+0.25△ （式 5-7） 式中 Amax—垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離； - x —凹模磨損系數(shù)； △—刃口制造公差； 1）凹模刃口尺寸計(jì)算 基本尺寸 39.85、34.64，按 IT12 級(jí)將其轉(zhuǎn)化為 39.850-0.25、34.64 0-0.25。查表 5-4 得 x=0.75。 A1=（39.85－0.75×0.25） 0+0.25×0.25 =39.650+0.06(mm) A2 =（34.64－0.75×0.25） 0+0.25×0.25 =34.440+0.06(mm) 將 A1、A 2 轉(zhuǎn)化為整數(shù)尺寸： A1=40-0.29-0.35 A2=35-0.5-0.56 2）落料凸模刃口尺寸計(jì)算 制件精度不高，為 IT12 級(jí)，確定刃口間隙時(shí)主要考慮模具壽命，故應(yīng)該取較大間 隙。查表得： Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm 所以 Z=Z max=0.360mm 落料凸模刃口尺寸 B1=39.650-0.3 B2=34.440-0.3 將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)尺寸： B1=40-65-0.35 B2=35-0.86-0.56 表 5-4 系數(shù) X 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5料厚 t(mm) 工件公差△/mm 1 1~2 2~4 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 0.17~0.35 0.21~0.41 0.25~0.49 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 - ＞4 ＜0.30 0.31~0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 5.4.2 沖孔凸模、凹模尺寸計(jì)算 該制件只有一個(gè)圓形的孔，適宜采用凸、凹模分開加工。其尺寸計(jì)算公式： dT=(dmin＋x△) 0-δT （式 5-8） dA=( dT＋Z min)＋δA 0 （式 5-9） 表 5-5 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差（mm) 基本尺寸 凸模偏差 dT 凹模偏差 dA ≤18 0.020 0.020 ＞18～30 0.020 0.025 ＞30～80 0.020 0.030 ＞80～120 0.025 0.035 ＞120～180 0.030 0.040 ＞180～260 0.030 0.045 ＞260～360 0.035 0.050 ＞360～500 0.040 0.060 ＞500 0.050 0.070 查表 5-4、5-5 得： δ A=0.020mm δ T=0.020mm X=0.75 校核：│δ T│＋│δ A│=0.040mm＜C max－C min，滿足│δ T│＋│δ A│ ≤C max－C min 的條件。 將已知和查表所得的數(shù)據(jù)代入公式，即得： dT=(20+0.75×0.21） 0-0.20=20.160-0.20mm dA=(20+0.246)0+0.20=20.250+0.20mm 5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 5.5.1 卸料板工作行程 h h=h1+h2+t =1+2+2=5(mm) - h1 為凸凹模凹進(jìn)卸料板的深度 1mm，h 2 為凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm,t 為 材料厚度 2mm。 5.5.2 卸料橡膠工作行程 H H=h1+h0 =5+5=10(mm) h0 為凸凹模修磨量，取 5mm 5.5.3 卸料橡膠自由高度 H0 H0=4H =4×11=40(mm) 取 H 為 H0 的 25% 5.5.4 卸料橡膠的預(yù)壓縮量 H1 H1 =15%H0 =0.15×40=6(mm) （一般取 H1=10%—15%H0） 5.5.5 每個(gè)橡膠所承受的載荷 F1 根據(jù)模具安裝位置和模具結(jié)構(gòu)，選取 4 個(gè)卸料橡膠。 F1=Fx/4 =6488/4=1622(N) 5.5.6 卸料橡膠的外徑 D D2=d2+1.27F1/P =1444mm 所以 D=36(mm) （取 P=1，d=13） 5.5.7 較核卸料橡膠自由高度 H0 X=H0/D =44/38=1.16 0.5

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