【正文】 48 7. 設(shè)計(jì)總結(jié) …………… …………………………………………… .. 致謝 …………… ………………………………………………………… .. 參考文獻(xiàn) …………… ………………………………………………………… 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 3 墊片片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)進(jìn)行了落料、沖孔連續(xù)模的設(shè)計(jì)。落料凸模內(nèi)裝有導(dǎo)正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準(zhǔn)確，提高了加工精度。Piercing。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 6 2. 工件的工藝性分析 沖壓件的工藝性分析 制件零件圖如圖 21 所示，材料為 10 號鋼，厚度 2mm，生產(chǎn)綱領(lǐng)： 1 萬件 /年，屬于大批量生產(chǎn)。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 7 A. 沖中心圓孔 —— 沖三邊緣弧形孔 —— 落料 B. 沖三邊緣弧形孔 —— 沖中心圓孔 —— 落料 C. 沖中心圓孔和邊緣弧形孔 —— 空位 —— 落料 分析比較上述五種方案，可知： 方案一：單工序模是指在一副模具上只完成一個(gè)工序，適合于小批量試制的模具和一些結(jié)構(gòu)簡單的的模具。 方案三 ： 級進(jìn)模是指在一副模具的不同位置完成不同的工序 。 因此 ， 相對于 B 方案而言 ， C 方案才是最優(yōu)的方案 。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 10 3. 主要工藝參數(shù)計(jì)算 排樣圖設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖件在條 (帶 )料上的布置方法稱為排樣。沖裁時(shí)定位比較容易，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。但是一次需設(shè)置三組模具，一次沖 出三個(gè)工件，大大提高了生產(chǎn)效率。 (2)條料寬度的確定： 在排樣方案和搭邊值確定之后，條料寬度就可以確定了。計(jì)算沖裁工藝力的目的是為選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具提供依據(jù)。 影響這些力的因素很多，主要是材料的力學(xué)性能和厚度、模具間隙、工件形狀尺寸以及潤滑條件等。 由于本次設(shè)計(jì)的模具包含有四個(gè)沖孔凸模和一個(gè)落料凸模，屬于多凸模結(jié)構(gòu)的 圖圖 3— 5 解析法求壓力中心 模具，常用解析 法計(jì)算其壓力中心。 第三步：根據(jù)合力矩等于分力矩的代數(shù)和，即可求出總壓力中心的坐標(biāo)位置（ x0,y0）。 △ —— 制件公差。按工作部分與固定部分是否相同分為兩種： (1)直通式：其工作部分與固定部分的形狀和尺寸完全相向．此類凸?？捎镁€切割或成形銑、磨加工；其沖裁工作部分 (全長的 1／ 3 左右 )淬火，固定部分不淬火 (也可以整體淬火后，將固定部分局部退火 )而反鉚；凸模加工長度比設(shè)計(jì)長度要長 1mm 左右有。 工程上所說的“冷沖模具鋼”主要是指模具工作零件 (即沖頭與凹模 )所用的鋼材，包 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 22 括碳素工具鋼和合金工具鋼，如 T8A、 T10A 及 C r1 C r12Mo、 C r12MoV 等，熱處理硬度達(dá) 60HRC。 落料凸模結(jié)構(gòu)： 圖 4— 2 落料凸模結(jié)構(gòu)圖 中心圓孔凸模結(jié)構(gòu)： 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 23 圖 4— 3 中心圓孔凸模結(jié)構(gòu)圖 腰形 孔凸模結(jié)構(gòu)： 圖 4— 4 弧形孔凸 模結(jié)構(gòu)圖 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 24 凸模 的長度應(yīng)由模具的類型和結(jié)構(gòu)而定。使固定板的型孔與模具固定部分形狀一致，如圖 4— 6 a 所示。 按照的整體式結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的 凸模 ，在一般情況下其強(qiáng)度是足夠的，沒有必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。刃口強(qiáng)度稍低。 圖 4— 9c 直壁轉(zhuǎn)較大直壁凹模 與直壁轉(zhuǎn)錐形凹模相比，因它有某種懸壁存在，所以凹模刃口強(qiáng)度較低些，其他特點(diǎn)與直壁轉(zhuǎn)錐形凹模相同；但是，它的加工比較簡便，可以由機(jī)加工和電加工結(jié)合完成，也可以由機(jī)加工一次裝夾而加工出來，提高了加工效率。 落料凹模結(jié)構(gòu)圖如圖 4— 10。 上、下模板中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查文獻(xiàn) [7]（后側(cè)導(dǎo)柱模架 GB/T — 1990），選取模架相關(guān)參數(shù)如下： 凹模周界 L=250mm、 B=200mm、閉合高度 H=200～ 245mm、 I 級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架 250? 200? 200～ 245 I GB/T 。凸模固定板有圓形和矩形兩種，其平面尺寸除保證能安裝凸模外，還應(yīng)該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘。墊板厚度一般取 3— 8mm。考慮到模具的工藝結(jié)構(gòu)形式，完全可以把兩個(gè)工位上所完成的沖孔和 落料兩道工序獨(dú)立開，分別設(shè)計(jì)兩個(gè)獨(dú)立的凹模，然后用一個(gè)整體的固定板來固定落料凹模和沖孔凹模。只要保持條料沿導(dǎo)料銷一側(cè)送進(jìn)，即可保證條料正確的送進(jìn)方向。兩導(dǎo)料板之間的距離可按式（ 4— 12）計(jì)算。一般在無側(cè)壓裝置的情況下取 c=,取中間值 c =1mm,即 A=53+1=54mm 導(dǎo)板寬度 B, B=(200— 54)/2=73mm 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 38 圖 4— 17 導(dǎo)尺結(jié)構(gòu)圖 導(dǎo) 尺 的厚度和長度按 文獻(xiàn) [5]上的典型組合，取 H=10mm,L=250mm。鉤式擋料銷尾柄遠(yuǎn)離凹模刃口 有利于凹模強(qiáng)度，適用于較大型的沖裁件定距。 綜合考慮以上幾種擋料銷的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合模具尺寸要求，如用一般的固定擋料銷 ， 則需在落料凹模 刃口附近開孔，影響凹模強(qiáng)度，因此選用鉤形擋料銷，其結(jié)構(gòu) 形狀與 圖 4— 21 扇形擋料銷類似。 卸料零件的設(shè)計(jì) 將沖裁以后卡 在凸 模上的料卸下的裝置稱為卸料裝置 。材料用 T8A，并經(jīng)淬火處理。凸模與卸料板之間的雙面間隙 為 或按 H9/h H8/g8 配制。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 42 圖 426 彈壓卸料版結(jié)構(gòu) 2 卸料螺釘 3 橡皮 綜合考慮以上兩種卸料裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，由于本次沖壓所用板料厚度為 2mm，需要的卸料力較大，因此選用固定卸料板 卸料。模具工作時(shí)凸模始終不脫離導(dǎo)板，從而起到導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)具有耐磨性與足夠的韌性，一般用低碳鋼制造， 滲碳、淬火。 L=250mm、 B=200mm、閉合高度導(dǎo) H=200mm245mm、 I 級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 44 250? 200? 200 245 I GB/T ； 與此模架配合的導(dǎo)柱規(guī)格 為 32? 190 GB/T ；導(dǎo)套規(guī)格為 32? 115? 48 GB/T 。 表 5— 2 按生產(chǎn)批量選擇設(shè)備 零件批量 設(shè)備類型 特點(diǎn) 適用工序 小批量 薄板 適用機(jī)械壓力機(jī) 速度快、生產(chǎn)效率高，質(zhì)量較穩(wěn)定 各種工序 厚板 液壓機(jī) 行程不固定，不會(huì)因超載而損壞設(shè)備 拉深、脹形、彎曲等 大中批量 高速壓力機(jī)和多工位自高效率，消除了半成品堆存等問題 沖裁各種工序 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 46 動(dòng)壓力機(jī) (3)考慮精度與剛度。因此， 初步選定設(shè)備類型為開式機(jī)械壓力機(jī)。沖床的最大閉合高度要大于模具的閉合高度，最小閉合高度又要能小于模具的閉合高度。模具的平面尺寸 (主要是下模板 )應(yīng)小于設(shè)備工作臺(tái)平面尺寸，模具漏料孔 D1 應(yīng)小于設(shè)備的工作臺(tái)孔 D。其規(guī)格的主要參數(shù)有以下幾個(gè)： 1)行程 壓機(jī)行程的大小，應(yīng)該保證坯料的方便放進(jìn)與零件的方便取出。壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動(dòng)剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成，如果剛度較差，負(fù)載終了 和卸載時(shí)模具間隙 發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 45 擇 設(shè)備是沖壓加工的三要素之一。導(dǎo)柱導(dǎo)套有滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)和滾動(dòng) 式 結(jié)構(gòu)兩種形式。沖壓加工零件的形狀復(fù)雜時(shí)，導(dǎo)板加工困難。 H=（ ～ ） Hd (4— 13) 式中： H—— 卸料板厚度； Hd—— 凹模板厚度 ； 根據(jù)前面的計(jì)算可知，凹模厚度的實(shí)際計(jì)算值是小于 15mm 的，因此卸料板厚度應(yīng)取 15mm 左右。凸臺(tái)兩側(cè)與導(dǎo)料板 保持 。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 41 圖 4— 25 固定卸料板的結(jié)構(gòu) 4 工件 固定卸料板剛性好、卸料力大、工作可靠、制造容易 (導(dǎo)板制造較難 )，沖裁時(shí)無壓緊力，工件平整度 差 。圖 a 為一般常用的形式，有時(shí)也將卸料板 1 和導(dǎo)料板 2 制成為一個(gè)整體。 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 40 導(dǎo)正銷 導(dǎo)正銷是級進(jìn)模中的精密定距零件。 （ 2）回拉式擋料銷：圖 1— 22 為 — 81 回拉式擋料裝置，它一般安裝在固定卸料板上。 擋料方式與零件 常見的限定條料送進(jìn)距離的方式有：用銷釘?shù)謸醮钸吇蛑萍喞?，限定條料送進(jìn)距離的擋料銷定距；用側(cè)刀在條料側(cè)邊沖切各種形狀缺口，限定條料送進(jìn)距離的側(cè)刀定距。 如果條料寬度尺寸公差較大，為節(jié)省材料和保證沖壓件的質(zhì)量，應(yīng)該在進(jìn)料方向的一側(cè)裝側(cè)壓裝置，迫使條料始終緊靠另一側(cè)送進(jìn)。導(dǎo)料 銷 送進(jìn)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，多用于簡單?；驈?fù)合模。其固定板的結(jié)構(gòu)形狀如圖 4— 15 所示。 由 前面的計(jì)算可知，弧形孔的沖壓變形力 F=，凸模固定端截面積 A= mm2。凸模固定板可 用 45 鋼或 Q23 Q275 等材料加工。 各零部件規(guī)格如下： 上模座： 250? 200? 50mm 下模座： 250? 200? 60mm 導(dǎo)柱： 32? 190mm 導(dǎo)套： 32? 105? 43mm 《墊片》沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 32 圖 4— 12 模架結(jié)構(gòu)圖 模柄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 模具的上模部分通過模柄固定在沖床滑塊上。設(shè)計(jì)時(shí)，圓形模板的外徑應(yīng)比圓形凹模直徑大 30mm70mm，以便安裝和固定。 凸凹模壁厚 C 為： C? （ ～ ） t (C? 3mm) (4— 6) 材料的料厚 2mm，因此凸凹模 壁厚 滿足要求，故可 設(shè)計(jì) 沖孔凹模的的外形尺寸 與落料凹模的尺寸一樣 為 84mm，結(jié)構(gòu)圖如圖 4— 11。 考慮到加工的方便性和工件的尺寸精度要求并不高，因此凹 模結(jié)構(gòu)采用圖 4— 9c 直壁轉(zhuǎn)較大直壁凹模形式。機(jī)械加工經(jīng)鉗工并精修時(shí) ,取 ， 3015?? 。校核的依據(jù)是材料力學(xué)中的壓桿穩(wěn)定理論。裝配時(shí)將凸模與凹模的間隙調(diào)整好，然后在空槽上倒入低熔點(diǎn)合金，當(dāng)合金冷卻后體積膨脹即把凸模緊固。一般按圖 4— 5 所示的結(jié)構(gòu)計(jì)算，沖頭長度應(yīng)為： L=H1+ H2 +H3 +H4 +H (4— 1) 式中 H1—— 凸模 固定板厚度； H2—— 卸料板厚度； H3—— 導(dǎo)尺或坯料厚度； H4— 凸模 進(jìn)入凹模的深度： 對分離工序可取為坯料厚度，對成形工序取為工件高度； H—— 附加長度．主要考慮 凸模 總修量及模具閉合狀態(tài)下卸料板到 凸模 固定板間的安全距離。為了避免應(yīng)力集中和保證強(qiáng)度與剛度允許的要求。 (2)階梯式：一般用作凸模截面較小、強(qiáng)度不好的凸模，若工作部分為圓形，其固定部分也為圓形，只是由刃口到固定端的直徑逐漸加大，圓形階梯式凸模常用車、磨加工。查相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可取 Zmax=,Zmin= ZmaxZmin== 查參考文獻(xiàn) 【 1】 表 210 得凸凹模制造公差： δp= δd= δd+δp=+=≤ZmaxZmin 由于工件按 IT10 級精度標(biāo)注，取系數(shù) x=1。 1 1 2 2 3 301 2 31 1 2 2 3 31 2 311........................nnnnnnniiiniiP x P x P x P xxP P P Pl x l x l x l xl l l l