178 固定墊板沖裁模具設(shè)計(jì),固定,墊板,模具設(shè)計(jì) 固定墊板沖裁模具設(shè)計(jì),姓名：劉禮 班級(jí)：機(jī)制052 學(xué)號(hào)： 20050434 課題類型： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 樊十全老師 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化,設(shè)計(jì)零件圖樣,零件名稱：固定墊板 沖壓技術(shù)要求 材料：Q235 材料厚度：2.5mm 生產(chǎn)批量：月產(chǎn)47萬件 精度要求：保證中心孔與外形輪廓的一定位置精度,,沖裁模設(shè)計(jì)程序及步驟,1.沖裁件的工藝性分析和方案確定 1.1零件的工藝性分析 圖樣所示零件均未標(biāo)注公差的一般尺寸,按慣例取公差等級(jí)IT12 級(jí),符合一般沖壓的精度要求,模具精度取 IT9 即可。 圖樣零件材為 Q235 鋼板,能夠進(jìn)行一般的沖壓加工,市場(chǎng)上也容易得到這種材料,價(jià)格適中。 外形落料的工藝性: 零件屬于中小零件,材料厚 t= 2.5mm,外形簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,是由圓弧和直線組成,尺寸精度要求一般,因此可用沖裁落料工藝。 沖孔工藝: 沖中心孔孔徑為 20 mm,兩小孔孔徑為 10 mm,中心孔與兩個(gè)小孔之間距離為5 mm,材料Q235抗剪強(qiáng)度τ=310～380Mpa,一般沖孔?？蓻_壓的最小孔徑為d≥t=2.5 mm,故各孔均符合沖壓工藝要求。孔尺寸精度要求一般可采用沖孔工藝。 綜合以上幾個(gè)方面的情況可認(rèn)為圖樣所示主要沖壓工序的工藝性良好。,2.2確定合理沖壓工藝方案 圖樣所示零件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料。可擬定出如下工藝方案: 方案1.用單工序模分四次加工,即:沖孔(中心孔)—沖孔(小孔)--沖孔(小孔)—落料。 方案2.用單工序模和復(fù)合模分兩次加工,即:落料—沖孔(中心孔和小孔) 。 方案3.用復(fù)合模一次加工。 方案4.用極進(jìn)模沖制。 采用方案1、2工序太多會(huì)使工件尺寸的積累誤差加大,生產(chǎn)率低,操作不方便也不安全,但模具簡(jiǎn)單,制造周期短,不過工序分散,模具和設(shè)備數(shù)量要求多。 采用方案3零件生產(chǎn)率提高,尺寸精度較好,使用的設(shè)備較少,產(chǎn)品質(zhì)量高,但復(fù)合模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造精度要求高，成本高且模具壽命較低。,采用方案4生產(chǎn)率提高,尺寸精度可以保證,模具壽命長(zhǎng),但設(shè)計(jì)制造也復(fù)雜。 比較各個(gè)方案,方案4適合在大批量生產(chǎn)用任意幾何形狀板類零件沖裁,而且比較簡(jiǎn)單，內(nèi)孔數(shù)量不太多，能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量,生產(chǎn)效率也高,使用壽命長(zhǎng)。 綜合生產(chǎn)成本方案4更經(jīng)濟(jì),現(xiàn)確定用此方案進(jìn)行生產(chǎn)。 根據(jù)給定的產(chǎn)量的要求,按每月22天/每天8小時(shí)計(jì),實(shí)行單班生產(chǎn),則每分鐘的產(chǎn)量是45件。 因此采用普通板人工送料,即可滿足生產(chǎn)的需要。 根據(jù)市場(chǎng)的供應(yīng)情況原材料選1000mm×2000mm×2.5mm熱軋鋼板。,3.毛坯排樣類型及選擇 對(duì)所示零件,依據(jù)條料的供應(yīng)形式，被沖零件形狀及尺寸變形關(guān)系，典型的排樣方案有兩種如下圖:,,采用第一種方案要求條料寬度小,模具寬度小,但模具會(huì)較長(zhǎng),而且送進(jìn)步距長(zhǎng),不便實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)。 采用第二種方案模具寬度增加,但模具長(zhǎng)度會(huì)縮短,送進(jìn)步距小,便于提高生產(chǎn)效率。 兩種方案的材料的利用率相當(dāng),在同樣保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下,根據(jù)少（無）廢料及最佳經(jīng)濟(jì)原則，方案二的生產(chǎn)效率較高,所以考慮擬用第二種排樣方案。,4．零件排樣分析 4.1工序排樣類型 根據(jù)零件的沖壓要求,所以該零件的沖壓適于落料型工序排樣。設(shè)定工序排樣為：（1）沖中心孔φ20，（2）沖兩個(gè)小孔R(shí)5，（3）落料。 4.2確定沖裁位置 沖裁位置的確定既是確定凹模形孔的分布位置，工位數(shù)及各工位的作業(yè)內(nèi)容，明確零件在模具的沖制順序。 如圖所示 ：,4.3零件排樣樣圖 根據(jù)以上幾個(gè)方向的設(shè)計(jì),經(jīng)綜合分析比較,可確定圖樣所示零件的沖壓工序排樣圖如圖所示，采用直排的排樣方式，零件的沖制用三工位級(jí)進(jìn)模。 第一工位：沖中心孔 第二工位: 沖小孔 (兩個(gè)小孔一個(gè)工位完成) 第三工位: 落料 沖缺口 外形落料 沖小孔 沖中心孔,4.4確定步距大小 查表（搭邊數(shù)值表）知，搭邊值為： 沿送進(jìn)方向搭邊為 =2 mm 側(cè)向搭邊為 =2.5 mm 由此可算出步距初定為： S=c+ =2×（5+15）+2=42 mm 式中：c---制品最大寬度（mm） a---零件間側(cè)向搭邊值（mm） 由此可以算出一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率為： η= ×100%= ×100%=58.3% 式中：A---一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積（mm）； B---條料寬度（mm）； S---步距（mm）。 由利用率可知，排樣合理。,,,,,,4.5計(jì)算條料寬度 模具結(jié)構(gòu)采用初始擋料銷和擋料桿定距裝置，并在條料的送進(jìn)過程中安有側(cè)壓裝置，這樣能使條料始終緊靠同一側(cè)導(dǎo)料板送進(jìn)，因此只須在條料與另一側(cè)導(dǎo)料板間留有間隙，故按下式計(jì)算，查表得：△=0.8,Z=5 條料寬度： B=（Dmax+2a)=（70+2×2.5)=75 mm 導(dǎo)料板之間的距離： A=B+Z= Dmax+2a +Z =70+2×2.5+5 =80 mm 式中：B---條料寬度（mm）； A---導(dǎo)料板之間的距離（mm）； △---條料寬度的單向（負(fù)向）偏差（mm）； Z---導(dǎo)料板與最寬條之間的間隙（mm）； a---側(cè)搭邊值（mm）； Dmax---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸（mm）。,,4.6條料尺寸及步距精度 條料寬度定為 B=75 mm ， 步距為 S=42 mm； 步距精度: 工位數(shù)為 n=3 ； 由輪廓尺寸精度查得T1=0.1； 根據(jù)沖裁的間隙 從修正系數(shù)表中查得 K=1.00； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:±T/2 =±T1K/2×1.44=±0.0314 取±T/2=0.04 ±T/2---步距對(duì)稱偏差值； T1---沖件沿送料方向最大輪廓尺寸精度提高三級(jí)后實(shí)際公差值； n---工位數(shù)； k---修正系數(shù)。 4.7零件產(chǎn)品材料成本,,由鋼板尺寸規(guī)格1000mm×2000mm考慮到材料的利用率和可保持連續(xù)沖裁狀態(tài)的送料穩(wěn)定,可將板料按下圖所示裁成條料進(jìn)行沖壓,這樣每塊板裁成13條長(zhǎng)度為1972mm、寬度為75mm的條料。 每整塊鋼板可沖的零件數(shù)為 47個(gè)×13=611個(gè),正常情況下每月使用770張鋼板，每張鋼板的重量約為 13 kg,所以每月需要 10010kg的鋼板,設(shè)每噸鋼材2725元,則算出每個(gè)零件的材料成本約為0.058元。,5.沖裁力的計(jì)算 5.1沖裁力的分類及計(jì)算步驟 按工序排樣圖所示,該零件沖壓力由多個(gè)部分組成: 沖孔力 F :由四個(gè)部分組成,即F1、F2、F4，其中F1為沖中心孔的力， F2沖為兩小孔的力， F4為沖缺口的力。 落料力F3：F3為沖外形輪廓的落料力。 推件力Ft:有三個(gè)部分組成,沖中心孔和兩個(gè)小孔及沖外形輪廓還有沖缺產(chǎn)生的力。,,,,,,,,(1).計(jì)算沖裁力公式為:F=KLtτb F-------沖裁力(N); L-------沖裁周邊長(zhǎng)度(mm); t-------材料厚度(mm); τb-----材料抗剪強(qiáng)度(Mpa); k-------修正系數(shù)，一般K取1.3。 由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得τb=310-380Mpa,取τb=343Mpa,修正系數(shù)k取1.3。 F1=KL1tτb=70006.3 N F2=KL2tτb=70006.3 N F4=KL4tτb= 33442.5 N (2).計(jì)算落料力： F3=KL3tτb=1.3×[2(5+5+40)+3.14×30]×2.5×343=216484.45 N (3)計(jì)算推件力公式為:Ft=nKtF,,,,,,,Ft---------推件力(N) n ---------同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù) K ---------推件力系數(shù) 由表推件力系數(shù)查出 k=0.055 ; n=h/t h為凹模型口直壁高度,t為板料厚度. 由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 h=5 mm,n=5/2=2.5個(gè) 推件力： Ft1=nKtF1=2×0.055×70006.3=7700.693N Ft2=nKtF2=Ft1=7700.693N Ft3=nktF3=2×0.055×216484.45=23813.3N Ft4=nKtF4=2×0.055×33442.5=3678.67N 則有: Ft=Ft1+Ft2+Ft3+Ft4=42893.365N (4)總的沖壓力近似為: F總=F3+F1(F2)Ft3+Ft1(Ft2) =216484.45+70006.3+23813.3+770069=318004.77N≈318KN,,,,,,,5.2壓力中心的確定 用解析法作法如下: 任意選取一點(diǎn)為原點(diǎn)，送料的反方向?yàn)閤軸。 如圖所示： 由壓力中心計(jì)算公式:X0=(F1X1+F2X2+F3X3+F4X4)/(F1+F2+F3+F4) Y0=(F1Y1+F2Y2+F3Y3+F4Y4)/(F1+F2+F3+F4) 取X1=157,X2=115,X3=73,X4=10, Y1= Y2= Y3= Y4=40 將F=KLtτb代入上面方程,可求得: X0=90.22 Y0=40 即壓力中心在落料中心偏右距離為17.22mm的位置。,,,,,,,,,6. 模具結(jié)構(gòu)示意圖,,,,6.沖裁模刃口尺寸計(jì)算 6.1落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 落料凸凹模的刃口尺寸由于零件的外形比較復(fù)雜,為保證零件沖壓精度要求，采用凸、凹模配合加工的方法加工,落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)來配作凸模,根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化情況將零件各尺寸分類:A1，A2，C。如下圖所示：,,,,,根據(jù)零件的形狀，凹模磨損后其尺寸變化有兩種情況： （1）凹模磨損后變大的尺寸（圖中A1、A2 ），即按一般落料凹模尺寸公式計(jì)算， 查表得Zmin=0.360 ，Zmax=0.500，χ=0.75 按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)查制造精度得△1=0.30 ， △2 =0.25 A =(A -χ △1) =(70-0.75×0.30) =69.775 A =(A -χ △2) =(40-0.75×0.25) =39.813,,,,,,,,,,,,1d,1,0,,+σ1d,0,+0.3/4,0,+0.075,2d,2,0,+σ2d,0,+0.25/4,0,+0.063,(2)凹模磨損后無變化尺寸(圖中C),零件尺寸標(biāo)注為5。 按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造精度查手冊(cè)得△=0.12 C =c+δ =5±0.12/4=5±0.03 查表得Zmin=0.360 ,可以保證雙邊間隙為0.360。 凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配做, A ，A ，C ---------凹模刃口尺寸 A1 ，A ，C --------與A ，A ，C 相對(duì)應(yīng)的沖裁件的基本尺寸 △----------------------零件的制造公差 δ ----------------------凹模制造公差 當(dāng)標(biāo)注為+δ 或-δ 時(shí)取δ =△/4；當(dāng)標(biāo)注為±δ 時(shí)取±δ = △ /8。 A =69.775 mm，A =39.813 mm，Cd=5±0.03mm 而凸模的尺寸為相應(yīng)的 69.775mm；39.813mm；5mm。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,d,d,1d,2d,d,1,2,1d,2d,d,d,d,d,d,d,d,1d,0,+0.075,2d,0,+0.063,8.模具的裝配圖 如下：,謝謝 歡迎各位老師批評(píng)指正！,