冷沖模具設(shè)計(jì).doc

中央廣播電視大學(xué)人才培養(yǎng)模式改 革和開放教育試點(diǎn)本科畢業(yè)論文 西安廣播電視大學(xué)開放教育試點(diǎn)西安廣播電視大學(xué)開放教育試點(diǎn) 機(jī)械制造本科畢業(yè)論文機(jī)械制造本科畢業(yè)論文 題目 題目 冷沖模具設(shè)計(jì)冷沖模具設(shè)計(jì) 專業(yè) 專業(yè) 級別級別 學(xué)號 學(xué)號 姓名 姓名 試點(diǎn)單位 試點(diǎn)單位 年年 月月 日日 目目 錄錄 1 緒論 1 1 1 課題背景 1 1 2 國內(nèi)外模具業(yè)發(fā)展概況及其對比 1 1 3 冷沖加工的特點(diǎn)以及一般的工藝流程 2 1 3 1 冷沖加工的特點(diǎn) 2 1 3 2 冷沖加工一般的工藝流程 3 1 4 冷沖成型工藝與其他成型工藝的異同 3 2 桑塔納轎車手剎支架冷沖模具的設(shè)計(jì) 5 2 1 測繪零件圖 5 2 2 繪制展開圖 7 2 3 設(shè)計(jì)模具型腔 16 2 3 1 計(jì)算型腔壓力中心 16 2 3 2 沖剪加工所需要的力與功 20 2 3 3 沖裁間隙的選擇 20 2 3 4 模具刃口尺寸的計(jì)算原則 22 2 3 5 落料凹模的設(shè)計(jì) 23 2 3 6 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 26 2 3 7 凹凸模的設(shè)計(jì) 27 2 3 8 模柄的設(shè)計(jì) 28 3 桑塔納轎車手剎支架冷沖模具的工作裝置設(shè)計(jì) 30 3 1 模架的選擇 30 3 2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 31 3 3 螺釘及銷釘?shù)倪x擇 32 4 結(jié)論 33 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 冷沖模具設(shè)計(jì)冷沖模具設(shè)計(jì) 摘要 摘要 本文綜合分析了國內(nèi)外模具業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢 指出了國內(nèi)模具業(yè) 相對于國外所存在的差距 本文還介紹了冷沖加工的一般工藝流程以及其與其它成 型工藝流程的異同 重點(diǎn)介紹了桑塔納轎車手剎支架的冷沖模具的設(shè)計(jì)方法 工 作裝置等 工作的關(guān)鍵是通過對支架實(shí)體的測繪 繪制支架的零件圖和展開圖 通過對 展開圖的分析設(shè)計(jì)模具的型腔 根據(jù)實(shí)際工作的需要進(jìn)行模具的選材以及確定相 關(guān)的加工方法 最后進(jìn)行工作裝置的設(shè)計(jì) 涉及工作裝置的布局 壓力機(jī)型號和 噸位的選擇 各種標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 關(guān)鍵詞 手剎支架 冷沖加工 工作裝置 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 1 1 緒論緒論 1 1 1 1 課課題題背背景景 模具業(yè)是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或 者液態(tài) 的流動(dòng) 使之形成所需要的實(shí)形 使用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品 質(zhì)量好 材料能耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè) 成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工 業(yè) 是世界上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè) 模具在機(jī)械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等領(lǐng)域里日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備 承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn)品的零件 組裝和部件的生產(chǎn)加工 簡單地說模具就是一個(gè)模型 在人類 日常生活當(dāng)中起了不可替代的作用 我們的生活用品大部分離不開模具 如 電腦 電話機(jī) 傳真機(jī) 鍵盤 杯子等等 以汽車行業(yè)的模具市場為例 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家這個(gè)市場占整個(gè)模具市場一半 左右 根據(jù)統(tǒng)計(jì)一個(gè)型號的汽車所需要的模具達(dá)幾千副 價(jià)值上億元 為適應(yīng)市 場的需求 隨著汽車基本車型的不斷增加 約有 80 的模具需要更換 可見模具 制造具有很大的市場占有率 1 21 2 國內(nèi)外模具業(yè)發(fā)展概況及其對比國內(nèi)外模具業(yè)發(fā)展概況及其對比 20 世紀(jì) 80 年代以來 國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的 要求 同時(shí)為模具發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力 這些年來我國模具發(fā)展十分迅速模具 工業(yè)一直以 15 左右的速度快速發(fā)展 目前我國有 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn) 從 業(yè)人數(shù)超過 90 萬 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中沖壓模具約占 50 塑料模具約占 33 壓模具約占 6 其它各類模具約占 11 快速發(fā)展的同時(shí)很多的模具生產(chǎn)企 業(yè)很重視新技術(shù)的發(fā)展 加大了用于新技術(shù)開發(fā)的投入力度 將技術(shù)進(jìn)步作為企 業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)趧?dòng)力 此外各大專院校和研究機(jī)構(gòu)也開展了模具技術(shù)的研究與開 發(fā) 相比之下國外的模具制造發(fā)展技術(shù)早比較成熟 我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平 參差不齊 懸殊較大 從總體上來講 與發(fā)達(dá)工業(yè)國家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比 還有較大的差距 主要表現(xiàn)在 缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì) 制造工藝技術(shù)人 員和技術(shù)工人 尤其缺乏知識(shí)面寬 知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才 另外設(shè)備更 新速度緩慢 技術(shù)改造 技術(shù)進(jìn)步力度不大 雖然近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 具加工設(shè)備 但過于分散 或不配套 利用率一般僅有 25 左右 設(shè)備的一些先 進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展 已經(jīng)出現(xiàn)了未來模具 行業(yè)將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢 一是模具日趨大型化 二是模具的精度將越來越高 三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸 提高 五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展 六是模具 標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊 八 是壓鑄模的比例將不斷提高 同時(shí)對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高 的要求 九是塑料模具的比例將不斷增大 十是模具技術(shù)含量將不斷提高 中高 檔模具比例將不斷增大 這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場未來走勢的變化 進(jìn)入 21 世紀(jì) 在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢下 隨著資本 技術(shù)和勞動(dòng)力市場的重新整 合 我國裝備制造業(yè)在加入 WTO 以后 將成為世界裝備制造業(yè)的基地 而在現(xiàn)代 制造業(yè)中 無論哪一行業(yè)的工程裝備 都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品 為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度 短交貨期 低成本的迫切要求 模具工業(yè)正 廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 滿足各行各業(yè)對模具這 一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求 1 31 3 冷沖加工的特點(diǎn)以及一般的工藝流程冷沖加工的特點(diǎn)以及一般的工藝流程 1 3 1 冷沖加工的特點(diǎn) 冷沖壓即利用壓力機(jī)及其外部設(shè)備 通過模具對板材施加壓力 從而獲得一 定形狀和尺寸零件的加工方法 主要用于對金屬薄板料 厚度小于 3 2mm 零件 的加工 該加工方法具有的特點(diǎn) 1 零件尺寸準(zhǔn)確表面光潔 目前我國研制的冷擠壓件一般尺寸精度可達(dá) 8 9 級 僅次于精拋光表面 因此用冷擠壓方法制造的零件 一般不需要再加工 少 量的只需精加工 磨削 2 節(jié)約原材料 冷擠壓件材料利用率通常可以達(dá)到 80 以上 如解放牌汽車 活塞銷動(dòng)切削加工材料利用率為 43 3 而用冷擠壓時(shí)材料利用率提高到 92 又如萬向節(jié)軸承套改用冷擠壓后 材料利用率由過去的 27 8 提高到 64 可見 采用冷擠壓方法生產(chǎn)機(jī)械零件 可以節(jié)約大量鋼材和有色金屬材料 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 3 生產(chǎn)率高 用冷擠壓方法生產(chǎn)機(jī)械零件的效率是非常高的 特別是生產(chǎn)批量 大的零件 用冷擠壓方法生產(chǎn)可比切削加工提高幾倍 幾十倍 甚至幾百倍 例 如 汽車活塞銷用冷擠壓方法比用切削加工制造提高 3 2 倍 目前又用冷擠壓活 塞銷自動(dòng)機(jī) 使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高 一臺(tái)冷擠壓自動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)率相當(dāng)于 100 臺(tái)普 通車床或 10 臺(tái)四軸自動(dòng)車床的生產(chǎn)率 4 可加工形狀復(fù)雜的零件 如異形截面 內(nèi)齒 異形孔及盲孔等 這些零件采 用其它加工法難以完成 用冷擠壓加工卻十分方便 5 冷擠壓件強(qiáng)度高 剛性好而重量輕 由于冷擠壓采用金屬材料冷變形的冷 作強(qiáng)化特性 即擠壓過程中金屬毛坯處于三向壓應(yīng)力狀態(tài) 變形后材料組織致密 且具有連續(xù)的纖維流向 因而制件的強(qiáng)度有較大提高 這樣就可用低強(qiáng)度材料代 替高強(qiáng)度材料 例如過去采用 20Cr 鋼經(jīng)切削加工制造解放牌活塞銷 現(xiàn)改用 20 號鋼經(jīng)冷擠壓制造活塞銷 經(jīng)性能測定各項(xiàng)指標(biāo) 冷擠壓法高于切削加工法制造 活塞銷 1 3 2 冷沖加工一般的工藝流程 沖壓工藝按材料的變形性質(zhì)可以分為材料的分離和成型兩大類 分離工序是 在沖壓過程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離 同時(shí)沖壓件分離斷面的 質(zhì)量也要滿足一定的要求 成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變 形 并轉(zhuǎn)化成所要求的成品形狀 同時(shí)也應(yīng)滿足尺寸公差等方面的要求 具體的 基本工序包括 沖裁 剪切 切口 切邊 剖切 彎曲 卷圓 扭曲 變薄 拉 伸 孔的翻邊 外圓翻邊 縮口 擴(kuò)口 起伏 卷邊 漲形 旋壓 整形 校平 壓印 正反擠壓 復(fù)合擠壓等 其中沖孔模具沿封閉線沖切板料 沖下的部分是 廢料 設(shè)計(jì)時(shí)尺寸以沖頭為準(zhǔn) 間隙取在母模上 落料模具沿封閉線沖切板料 沖下的部分為工件 其余部分為廢料 設(shè)計(jì)時(shí)尺寸以母模為準(zhǔn) 間隙取在沖頭上 1 41 4 冷沖成型工藝與其他成型工藝的異同冷沖成型工藝與其他成型工藝的異同 壓鑄模鍛工藝是一種在專用的壓鑄模鍛機(jī)上完成的工藝 它的基本工藝過程 是 金屬液先低速或高速鑄造充型進(jìn)模具的型腔內(nèi) 模具有活動(dòng)的型腔面 它隨 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 著金屬液的冷卻過程加壓鍛造 既消除毛坯的縮孔縮松缺陷 也使毛坯的內(nèi)部組 織達(dá)到鍛態(tài)的破碎晶粒 毛坯的綜合機(jī)械性能得到顯著的提高 另外 該工藝生 產(chǎn)出來的毛坯 外表面光潔度達(dá)到 7 級 Ra1 6 和冷沖工藝或機(jī)加工出來的表 面一樣 有金屬光澤 所以 我們將壓鑄模鍛工藝稱為 極限成形工藝 比 無切 削 少余量成形工藝 更進(jìn)了一步 壓鑄模鍛工藝還有一個(gè)優(yōu)勢特點(diǎn)是 除了能 生產(chǎn)傳統(tǒng)的鑄造材料外 它還能用變形合金 鍛壓合金 生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的零 件 這些合金牌號包括 硬鋁超硬鋁合金 鍛鋁合金 如 LY11 LY12 6061 6063 LYC LD 等 這些材料的抗拉強(qiáng)度 比普通鑄造 合金高近一倍 對于鋁合金汽車輪轂 車架等希望用更高強(qiáng)度耐沖擊材料生產(chǎn)的 部件 有更積極的意義 注塑工藝是一個(gè)塑料制品從原料到成品的過程 包括原料溫度 注塑壓力保 壓和速度 時(shí)間 冷卻時(shí)間等等 與壓鑄模鍛工藝和注塑工藝相比 加工介質(zhì) 待加工材料成為兩者不可缺少 的要素 壓鑄機(jī) 壓鑄合金與壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的三大要素 壓力機(jī) 模具 材料共同構(gòu)成沖壓加工不可缺少的因素 壓鑄模鍛工藝對壓鑄合金的溫度 注入 的速度有嚴(yán)格的要求 注塑模具工藝除了對材料的加工溫度有嚴(yán)格的要求外 還 對注射壓力 注射溫度 注射時(shí)間 保壓時(shí)間和成型周期有要求 而冷沖加工是 冷加工 只對壓力機(jī)的壓力有要求 相比之下對材料不做嚴(yán)格的要求 是在常溫 下進(jìn)行加工 三種成型工藝都能得到質(zhì)量很好的零件 1 51 5 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 主要設(shè)計(jì)桑塔納的手剎冷沖支架的模具成型過程 各種配件的選取要求 以 及其中各種模具的設(shè)計(jì) 計(jì)算方法 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 2 2 桑塔納轎車手剎支架冷沖模具的設(shè)計(jì)桑塔納轎車手剎支架冷沖模具的設(shè)計(jì) 2 12 1 測繪零件圖測繪零件圖 圖 2 1 B B 向視圖 圖 2 2 主視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 圖 2 3 A 向視圖 圖 2 4 俯視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 圖 2 5 左視圖 2 22 2 繪制展開圖繪制展開圖 根據(jù)零件圖以彎曲中立平面距內(nèi)側(cè)表面的距離 再由幾何學(xué)理論 根據(jù)彎曲 部分的板厚減少和板片的伸長量為基準(zhǔn)來計(jì)算繪制展開圖 彎曲部位毛坯的展開尺寸計(jì)算 計(jì)算公式 2 360 LabRt 2 n t t 當(dāng) 則 90 1 5708 2 LabRtabRt 式中 板片的毛胚長度 mm L 彎曲制品的腹面長度 mm a b 彎曲余角 薄化系數(shù) 見表 彎曲后彎曲部的平均厚度 mm n t 彎曲制品的內(nèi)側(cè)半徑 mm R 彎曲前的板片厚度 mm t 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 2 6 毛坯長度計(jì)算 0000 36018012060 20 210 0 5 10 25 0 44 4 R t R t n 取 取 1234 22tan 2 LLLLLRRntRt 122 1 57082 360RtRtRt 60 50 100 180332202042 2202tan 2 L 1 5708200 5 2200 44 22 60 200 44 2 360 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 400 圖 2 7 毛坯寬度計(jì)算 該圖屬于一般形狀的彎曲 引伸部位毛坯展開尺寸的計(jì)算 12345 22tan 2 LLLLLLRRntRt 122 1 57082 360RtRtRt 0 15 1010522102tan 2 L 00 1 5708 100 44 2100 5 22 15 100 5 2 360 155 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 圖 2 8 彎舌部分毛坯尺寸計(jì)算 000 18075105 10 25 0 2 2 R t n 取 2 105 5028 100 2 2 2 102 360 73 L 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 圖 2 9 彎曲部毛坯尺寸計(jì)算 0 90 10 25 0 44 2 R t n 取 12 2 2 360 290 5030 100 44 2 2 102 360 73 1 LLLRtRt L 引伸部位毛坯的展開尺寸計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 矩形筒引伸加工中變形的激烈度 常包含各種不同的程度 此等制品的某些 部分承受嚴(yán)格的常溫加工 而其余部分僅承受單純的彎曲加工 真正的引伸加工 僅發(fā)生于角邊處 至于側(cè)面與端面的金屬流動(dòng)則與彎曲加工更為接近 圖 2 10 引伸部分展開胚料 圖 2 11 角筒制品俯視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 圖 2 12 角筒制品主視圖 c r 角邊半徑 p r 底腳半徑 d h 側(cè)面平坦部高度 計(jì)算公式 2 2 c 21 41 cdcdp Rr hrh r 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 圖 2 13 支架主視圖 圖 2 14 支架左視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 5 10 13 rp rc hd 22 c 2 10 13 101 41 13 5 24 c R R 1 22 2 1352 1102 5 2 121 d pp LhrLr 圖 2 15 支架拆分圖 圖 2 16 毛坯寬度計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 1 5 20 25 117 rp rc hd L 22 c 2 5 2551 41 25 5 36 c R R 1 22 2 2552 1172 5 2 141 d pp LhrLr 綜合上述計(jì)算分析 確定坯料的尺寸 繪制坯料展開圖如下 圖 2 17 支架展開圖 2 32 3 設(shè)計(jì)模具型腔設(shè)計(jì)模具型腔 2 3 1 計(jì)算型腔壓力中心 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 應(yīng)盡量使壓力中心與壓 力機(jī)的滑塊中心相重合 否則會(huì)產(chǎn)生偏心載荷 使模具的導(dǎo)向部分和壓力機(jī)導(dǎo)軌 非正常磨損 使模具間隙不勻 嚴(yán)重時(shí)會(huì)啃刃口 對于有模柄的沖模 使壓力中 心與模柄的軸線重合在安裝模具時(shí) 便能實(shí)現(xiàn)壓力中心與滑塊中心重合 確定正 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 確的壓力中心可以提高沖裁工件的質(zhì)量 保證模具的正常使用壽命 具有重要的 經(jīng)濟(jì)作用 一般對于形狀簡單的工件 壓力中心位于沖件輪廓圖的幾何中心 形狀復(fù)雜 工件的壓力中心的確定方法有解析法 合成法 圖解法等 常用的是解析法 解 析法原理是基于理論力學(xué) 采用求平行力系合力作用點(diǎn)的方法 一般的沖裁件沿 沖裁輪廓線的斷面厚度不變 輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比 所以求合 力作用點(diǎn)可以轉(zhuǎn)換為求輪廓線重心 圖 2 18 輪廓線重心 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 圖 2 19 支架的型心尺寸計(jì)算 圖 2 20 支架的型心尺寸計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 2 18 型心的計(jì)算 792 Ay ddy 27 0 792 yA A yy dyd y SS 11 37 0 x 即有型心為 0 11 37 xmm ymm 圖 2 19 型心的計(jì)算 如上方法 通過計(jì)算該部分的型心為 102 11 xmm ymm 圖 2 20 型心的計(jì)算 應(yīng)用求輪廓線的長度和各自的重心的方法確定該部分的型心為 360 7 0 77 xmm ymm 展開件的型心 2 1 2 1 1242 4 102412 7 360 7 166 4 1242 4412 7 ii i i i l y x l 2 1 2 1 1242 4 11412 7 0 77 8 449 1242 4412 7 ii i i i l y y l 即有模具型腔的壓力中心為 166 4mm 8 449mm8 4mm x y 取 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 2 3 2 沖剪加工所需要的力與功 查表軟鋼板的剪應(yīng)力為 2 36 kg mm 切入率為 60 65 63 k 取 m pclt c t l 沖剪條件系數(shù) c 1 1 材料的厚度 m m 沖剪輪廓總長度 m m 2 1242 4412 71655 1 tmm lmm 1 1 1655 1 2 36131083 92131 08392 m pkgM t 100063 131083 92 2 1000165 165 m WKP tkg m 基于計(jì)算 考慮負(fù)荷集中狀況 產(chǎn)品精度 噪音及震動(dòng)等因素把負(fù)荷率降低 為 90 則應(yīng)該使用 145 噸級以上的壓床為宜 2 3 3 沖裁間隙的選擇 凹模和凸模間每側(cè)的間隙成為單面間隙 兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙如果 沒有特殊說明沖裁間隙就是雙面間隙 模具間隙對沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁間隙是指沖裁凹模 凸模在橫截面上相應(yīng)尺寸之間的差值 該間隙的大 小 直接影響著工件切斷面的質(zhì)量 沖裁力的大小及模具的使用壽命 當(dāng)沖裁模 有合理的沖裁間隙時(shí) 凸模與凹模刃口所產(chǎn)生的裂紋在擴(kuò)展時(shí)能夠互相重合 這 時(shí)沖裁件切斷面平整 光潔 沒有粗糙的裂紋 撕裂 毛刺等缺陷 如圖所示 工件靠近凹模刃口部分 有一條具有小圓角的光亮帶 靠近凸模刃口一端略成錐 形 表面較粗糙 當(dāng)沖裁間隙過小時(shí) 板料在凸 凹模刃口處的裂紋則不能重合 凸模繼續(xù)壓下時(shí) 使中間留下的環(huán)狀搭邊再次被剪切 這樣 在沖裁件的斷面出 現(xiàn)二次光亮帶 這時(shí)斷面斜度雖小 但不平整 尺寸精度略差 間隙過大時(shí) 板 料在刃口處的裂紋同樣也不重合 但與間隙過小時(shí)的裂紋方向相反 工件切斷面 上出現(xiàn)較高的毛刺和較大的錐度 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 圖 2 21 各種間隙對質(zhì)量的影響 模具間隙對模具壽命的影響 沖裁模常以刃口磨鈍和崩刃的形式失效 凹 凸模磨鈍以后其刃口處形成 圓角 沖裁件上就會(huì)出現(xiàn)不正常的毛刺 凸模刃口磨鈍后在落料件邊緣處產(chǎn)生毛 刺 凹模刃口磨鈍后所沖孔的邊緣產(chǎn)生毛刺 凹 凸模刃口均磨鈍后則工件邊緣 和孔口邊緣均產(chǎn)生毛刺 由于材料的彎曲變形 材料對模具的反作用力主要集中于凹 凸模刃口部 分 當(dāng)間隙過小時(shí)垂直力與側(cè)壓力降增大 摩擦力增大 加劇模具刃口的磨損 隨后二次剪切產(chǎn)生的金屬碎屑又加劇了刃口側(cè)面的磨損 沖裁后卸料和推件時(shí) 材料與凹 凸模之間的滑動(dòng)摩擦又將再次刃口側(cè)面的磨損 使得人口側(cè)面的磨損 比端面的磨損大 模具間隙對沖裁力的影響 實(shí)驗(yàn)證明 隨著沖裁間隙的增大 沖裁力有一定程度的降低 但當(dāng)單面間 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 隙介于材料厚度的 5 20 范圍內(nèi)時(shí) 沖裁力的降低不超過 5 10 因此在正常情 況下 間隙對沖裁力的影響不很大 間隙對卸料力和推件力的影響比較明顯 隨著間隙的增大 卸料力和推件 力都將減小 一般當(dāng)單面間隙增大到材料厚度的 15 25 時(shí)卸料力幾乎降到零 綜上需要確定合理的模具間隙 既能保證沖裁件的質(zhì)量 又能延長模具的 正常使用壽命和降低沖裁力 合理的隙主要取決于材料的厚度和凸模擠入深度 然而擠入深度不僅與材料的塑性有關(guān) 而且還受材料厚度的綜合影響 因此材料 厚度越大塑性降低硬脆材料 則所需間隙值就越大 材料越薄 塑性越好的材料 則所需要的間隙值越小 簡便算法是 間隙值 材料厚度 8 所以本設(shè)計(jì)中 模具間隙 2 8 0 16mm 2 3 4 模具刃口尺寸的計(jì)算原則 凹模和凸模的刃口尺寸和公差 直接影響沖裁件的尺寸精度 合理的間隙 值也是靠凸模和凹模刃口的尺寸和公差來保證的 它的確定需考慮到?jīng)_裁變形的 規(guī)律 沖裁件精度要求 模具磨損和制造特點(diǎn)等情況 實(shí)踐證明 落料件的尺寸接近于凹模刃口的尺寸 而沖孔件的尺寸則接近 于凸模刃口的尺寸 在測量與使用中 落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn) 沖孔件是以 小端尺寸為基準(zhǔn) 即落料和沖孔都是以光亮帶尺寸為基準(zhǔn)的 沖裁時(shí) 凸模會(huì)愈 磨愈小 凹模會(huì)越磨越大 考慮以上情況 在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí) 就遵循以下原則 1 落料時(shí) 制件尺寸決定于凹模尺寸 沖孔時(shí)孔的尺寸決定于凸模尺寸 故設(shè)計(jì)落料凹模時(shí) 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn) 間隙取在凸模上 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 應(yīng)以凸 模為基準(zhǔn) 間隙取在凹模上 因使用中 隨著模具的磨損 凸 凹模間隙將越來 越大 所以初始設(shè)計(jì)時(shí) 凸 凹模間隙應(yīng)取最小合理間隙 2 由于沖裁中凸模 凹模的磨損 故在設(shè)計(jì)落料模時(shí) 凹模公稱尺寸應(yīng)取 工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 凸模公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公 差范圍內(nèi)的較大尺寸 這樣 在凸模 凹模受到一定磨損的情況下仍能沖出合格 零件 3 凹 凸模的制造公差主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān) 一般比沖裁件的 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 精度高 2 3 級 若零件沒有標(biāo)注公差 則對于非圓形件 按國家標(biāo)準(zhǔn) 非配合尺 寸的公差數(shù)值 的 IT14 精度處理 對圓形件可按 IT10 精度處理 4 沖裁模刃口尺寸均按 入體 原則標(biāo)注 即凹模刃口尺寸偏差標(biāo)注正值 凸模刃口尺寸偏差標(biāo)注負(fù)值 而對于孔心距 以及不隨刃口磨損而變的尺寸 取 為雙向偏差 刃口尺寸確定方法圖例 圖 2 22 刃口尺寸的確定方法 2 3 5 落料凹模的設(shè)計(jì) 考慮到該模具工作時(shí)既有落料又有沖孔 為滿足制品的精度要求 選用正裝 式復(fù)合模具 復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程中 在一副模具的同一位置上完成數(shù)道沖壓工 序 壓力機(jī)一般一次行程得到一個(gè)工件 復(fù)合模也是一種多工序的沖裁模 它在 結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)既有落料凹模又有沖孔凸模的凹凸模具 按照復(fù)合模 工作零件的安裝位置不同 分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種類型 正裝式復(fù)合模是凹凸模作為動(dòng)模 工作時(shí)板料在壓緊狀態(tài)下分離 因此沖出 的工件平直度較高 但是沖孔廢料落在下模工作面上 不易清除 有可能影響操 作和安全 從而影響了生產(chǎn)率 反裝式復(fù)合模是凹凸模裝在下模位置上 工作時(shí)沖孔廢料直接由沖孔凸模從 凹凸模的內(nèi)孔擠下 結(jié)構(gòu)簡單操作方便 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 但是凹凸模內(nèi)孔內(nèi)積存廢料脹力較大 因此倒裝式復(fù)合模因?yàn)槭艿阶钚”诤?不 宜沖制孔壁較小的工件 同時(shí) 采用剛性推件的倒裝式復(fù)合模 板料不是在被壓 緊的狀態(tài)下進(jìn)行沖裁的 因此平直度不高 從正裝式復(fù)合模和反裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)分析中可以看出來兩者各有優(yōu)缺點(diǎn) 正 裝式復(fù)合模適合沖裁材料較軟的或者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 而反裝式不宜沖裁孔邊距較小的沖裁件 總之復(fù)合模生產(chǎn)率較高 沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高 板料的定 位精度比級進(jìn)模低 沖模的輪廓尺寸較小 但是復(fù)合模結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜 制造精度 要求高 成本高 主要用于批量大精度要求高的沖裁件 凹模的刃口形式有 錐形刃口 如圖 1 柱形刃口 如圖 2 錐形刃口凹模 沖裁件或廢料容易通過而不留在凹模內(nèi) 凹模磨損小 但是 刃口強(qiáng)度低 刃口尺寸在修磨后增大 適用于形狀簡單 精度要求不高 材料厚 度較薄工件的沖裁 柱形刃口強(qiáng)度高 修磨后刃口尺寸不變 但是孔口容易積存 工件或廢料推件阻力大且刃口磨損大 適用于形狀復(fù)雜或者精度要求高的工件沖 裁 綜合分析本設(shè)計(jì)中采用圖二所示的刃口形式 h 4mm 間距取 1mm 查表工件 厚度為 2mm 時(shí) 模具厚度為 30mm 另外再考慮模具壽命 一般取 3 7mm 故本設(shè) 計(jì)中模具厚度取 37mm 另外模具孔與模塊邊緣距離取 60mm 材料 Cr12 加工方法 凹模刃口部位粗加工時(shí)先留有 5mm 的余量 柱形部位粗加工一次 完成 再進(jìn)行淬火達(dá)到 HRC60 HRC65 最后線切割加工刃口部位 依據(jù)展開圖可以確定模具的其他尺寸 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 圖 2 23 落料凹模俯視圖 圖 2 24 凹模刃口部位剖面圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 2 3 6 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 沖頭的長度一般在 40 100mm 而實(shí)用長度在 50 60mm 傳統(tǒng)上的沖頭長度一般 都采用 60mm 作為標(biāo)準(zhǔn)長度 由于線切割技術(shù)的進(jìn)步 不管何種形狀的沖頭都幾乎 利用 50mm 厚的模鋼板直接割取 而使實(shí)用長度變成 50mm 沖剪加工中沖頭發(fā)生 自然斷裂的主要原因在于細(xì)小沖頭的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的不足所致 因此再設(shè) 計(jì)沖頭時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)所沖材料的抗剪強(qiáng)度選取沖頭的材料 根據(jù)沖頭的形狀 圓形 方形 計(jì)算沖頭的最大長度 考慮到本設(shè)計(jì)中模具型腔較為復(fù)雜 加工很困難 故將沖孔凸模分成各部 分進(jìn)行加工 然后將各個(gè)部分安裝在凸模固定板上 材料 Cr12 加工方法 淬火達(dá)到 HRC60 HRC65 線切割 另外需要加工背板 具體的尺 寸見圖紙 裝配時(shí)背板和沖孔凸模用螺栓連接 圖 2 24 A 向視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 圖 2 25 背板尺寸圖 圖 2 26 B 向試圖 2 3 7 凹凸模的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 由于既作為沖頭 又作為凹模所以凹凸模的厚度也為 37mm 材料 Cr12 加工方法 線切割 淬火達(dá)到 HRC60 HRC65 同沖孔凸模的加工方法 需要加工背板 并用螺栓連接 詳細(xì)的尺寸見圖 紙 圖 2 27 支架展開圖 2 3 8 模柄的設(shè)計(jì) 模柄主要連接壓力機(jī)滑塊與上模的零件 它安裝在上模板上 主要的形式有 壓入式模柄 壓入式模柄結(jié)構(gòu)簡單 安裝方便 應(yīng)用的比 較廣泛 在加工 和安裝孔應(yīng)加工成 H7 m6 配合形式 以保證較高的裝配精度 旋入式模柄 兩種旋入式模柄 其中多用于一般沖模 而多用于復(fù)合模結(jié)構(gòu) 其內(nèi)孔是卸料用的打料桿過孔 其與打料桿應(yīng)加工成 H11 c11 配合精度 這種連 接方法是通過模板上本身的螺紋 直接旋入模板上而固定的 有時(shí)為了牢固 還 常在模柄的下部設(shè)有螺釘孔 在安裝后用錘端緊定螺釘緊固 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 螺釘固定式模柄 模柄結(jié)構(gòu)是用螺釘直接將模柄固定在上模板上的螺釘固 定式模柄 常用大中型沖模 浮動(dòng)式模柄 為一浮動(dòng)式模柄結(jié)構(gòu) 這種模柄由活動(dòng)模柄和墊板加工成球面 接觸 在沖模時(shí) 能消除壓力機(jī)導(dǎo)軌對沖模導(dǎo)向精度的影響 其優(yōu)點(diǎn)是 在沖 壓時(shí)能彌補(bǔ)壓力即導(dǎo)軌對沖模導(dǎo)向精度要求教高的薄板料及小孔沖載 但由于其 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 加工裝配較困難 在某些方面又限制了它的應(yīng)用 模柄的材料 一般為 Q235A Q275 或 45 號鋼 綜合分析本設(shè)計(jì)采用旋入式模柄 材料取 45 鋼 圖 2 28 模柄主視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 3 3 桑塔納轎車手剎支架冷沖模具的工作裝置桑塔納轎車手剎支架冷沖模具的工作裝置 3 13 1 模架的選擇模架的選擇 常用的模架有 滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 模架由上 下 模座和導(dǎo)向零件組成 它是整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并承受沖壓過程的全部載荷 模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作 臺(tái)固定 上 下模間的精確位置 由導(dǎo)柱 導(dǎo)套的導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn) 圖 3 1 常用模架主 俯視圖 常用的模架形式如上 a 為 對角導(dǎo)柱模座 由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對稱的對角線上 所以上模座 在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn) 常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料模 復(fù)合模 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 b c 為后側(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?qū)е惭b在后側(cè) 工作時(shí) 偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損 并且不能使用浮 動(dòng)模柄結(jié)構(gòu) d e 為中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上 導(dǎo)向平穩(wěn) 準(zhǔn)確 但是 只能一個(gè)方向送料 f 為四角導(dǎo)柱模架具有滑動(dòng)平穩(wěn) 導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠 剛性好等優(yōu)點(diǎn) 常用于沖 壓尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件 3 23 2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 導(dǎo)柱導(dǎo)套有滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套和滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套 圖 3 2 示為滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 圖 3 3 示為滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套 綜合對照模架的幾種形式 為了能更好的完成脫模過程的物理移動(dòng)和成品的質(zhì)量 本設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)式中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 3 33 3 螺釘及銷釘?shù)倪x擇螺釘及銷釘?shù)倪x擇 本設(shè)計(jì)中所有的螺釘均采用 M10 粗牙螺釘 銷釘有定位銷 擋料銷 導(dǎo)料銷 本設(shè)計(jì)中所有的定位銷均采用 8mm 圓柱銷 擋料銷的作用擋住條料搭邊或沖壓件輪廓以限制條料的送進(jìn)距離 國家標(biāo)準(zhǔn) 中常見的擋料銷有三種形式 固定擋料銷 活動(dòng)擋料銷和始用擋料銷 固定擋料 銷