沖壓模設(shè)計的準(zhǔn)備工作

1、1 沖壓模設(shè)計的準(zhǔn)備工作根據(jù)課程設(shè)計目的，設(shè)計課題由指導(dǎo)教師用“設(shè)計任務(wù)書”的形式下達，課題難度以輕度復(fù)雜如沖孔落料復(fù)合模為宜。設(shè)計工作量根據(jù)課程設(shè)計時間安排情況，由指導(dǎo)教師酌定。1.1 研究設(shè)計任務(wù)學(xué)生應(yīng)充分研究設(shè)計任務(wù)書，了解產(chǎn)品用途，并進行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析，對于一些沖壓件結(jié)構(gòu)不合理或工藝性不好的，必須征詢指導(dǎo)教師的意見后進行改進。在初步明確設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，可按以下步驟進行沖壓總體方案的論證。第一步，醞釀沖壓工序安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖；第二步，通過工序安排計算及冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊等技術(shù)資料，驗證各步的沖壓成型方案是否可行，構(gòu)畫該道工序的模具結(jié)構(gòu)草圖。第三

2、步，構(gòu)畫其它模具的結(jié)構(gòu)草圖，進一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。第四步，沖壓工序安排方案經(jīng)指導(dǎo)教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并著手按照“設(shè)計任務(wù)書”上的要求進行課程設(shè)計。1.2 資料及工具準(zhǔn)備課程設(shè)計開始前必須預(yù)先準(zhǔn)備好冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)、模具設(shè)計與制造簡明手冊、冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊等技術(shù)資料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設(shè)計全部或部分工作安排在計算機上用Auto CAD等軟件來完成，相應(yīng)地需事前調(diào)試設(shè)備及軟件、準(zhǔn)備好打印用紙及墨盒等材料。1.3 設(shè)計步驟沖壓模課程設(shè)計按以下幾個步驟進行。(1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設(shè)計模具的排樣圖(階段考核比例

3、為15%)(2)計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設(shè)計模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)要素、選用模具典型組合等，初選壓力機噸位(25%)；(3)確定壓力機噸位(5%)；(4)設(shè)計及繪制模具裝配圖(25%)；(5)設(shè)計及繪制模具零件圖(25%)；(6)按規(guī)定格式編制設(shè)計說明書(5%)；(7)課程設(shè)計面批后或答辯(建議對總成績在10%的范圍內(nèi)適度調(diào)整)。1.4 明確考核要求根據(jù)以上6個階段應(yīng)該形成的階段設(shè)計成果實施各階段的質(zhì)量及考核，從而形成各階段的考核成績。其中課程設(shè)計面批或答辯不僅有助與當(dāng)面指出學(xué)生的各類設(shè)計錯例，也是課程設(shè)計考核的重要手段。最終的考核成績在6個階段考核成績的基礎(chǔ)上，由指導(dǎo)教師結(jié)

4、合考勤記錄及面批或答辯記錄對總成績在10%左右的范圍內(nèi)適度調(diào)整。2 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計示范2.1 排樣論證的基本思路排樣論證的目的是為了畫出正確的模具排樣圖。一個較佳的排樣方案必須兼顧沖壓件的公差等級、沖壓件的生產(chǎn)批量、模具結(jié)構(gòu)和材料利用率等方面的因素。1) 保證沖壓件的尺寸精度圖1所示沖壓件，材料為10鋼板，料厚1mm，其未注公差尺寸精度等級為IT12，屬一般沖裁模能達到的公差等級，不需采用精沖或整修等特殊沖裁方式。從該沖壓件的形狀來看，完全可以實現(xiàn)少、無廢料排樣法。但該沖壓件的尺度精度等級決定了應(yīng)采用有廢料排樣法。圖1 沖壓件及排樣圖2) 考慮沖壓件的生產(chǎn)批量該沖壓件的月生產(chǎn)批量為3000件，

5、屬于中等批量的生產(chǎn)類型，因此不考慮多排、或一模多件的方案(該方案較適宜大批量生產(chǎn)，約幾十萬件以上)；也不考慮采用簡易沖裁模常用的單、直排方案，根據(jù)成批生產(chǎn)的特點，再結(jié)合該沖壓的形狀特點，以單斜排、一模一件、級進排樣方案為宜。3) 提高原材料利用率在繪制排樣圖的過程中，應(yīng)注意提高沖壓原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高沖裁模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度為代價。圖2所示是墊圈沖壓件及其沖裁排樣圖。如果單純?yōu)榱颂岣咴牧系睦寐识捎萌呕蛉乓陨?、一模多件的沖載方案，雖然確實有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本卻隨之大幅提高，其結(jié)果往往得不償失。排樣圖上搭邊值設(shè)計是否合理，直接影響到原材料的

6、利用率和模具制造的難易程度?？偸遣捎米钚≡S用搭邊值amin、a1min往往人為地提高了模具的制造難度，而在通常情況下卻并不能提高原材料的利用率。以一條長1000mm的料條為例，若對圖2所示的墊圈沖壓件以amin=0.8mm進行排樣，可排(1000-0.8)/(34+0.8)=28.7個，實際為28個；若以a=1.5mm進行排樣，則可排(1000-1.5)/(34+1.5)=28.1個?？梢娒總€步距上省下0.7mm長的料，最終整張條料上并不能多排一個工件，兩者的利用率是完全相同的。除使用卷料進行沖壓外，一般搭邊值均應(yīng)在amin的基礎(chǔ)上圓整(料寬尺寸也須圓整)，以降低模具制造難度。圖2 墊圈沖壓件

7、及沖裁排樣圖4) 模具結(jié)構(gòu)論證在保證產(chǎn)品尺寸公差等級的前提下，應(yīng)盡量簡化模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，降低模具制造費用，這是設(shè)計模具的鐵則。圖2所示的墊圈沖壓件，因外形比較簡單，且壁厚較大，所以采用復(fù)合模沖裁排樣方案就比采用級進模沖裁的方案好。倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比順裝復(fù)合模簡單，所以應(yīng)優(yōu)先考慮采用倒裝復(fù)合模。最終能否采用復(fù)合模沖裁方案以及采用何種復(fù)合模結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是驗算沖壓件的最小壁厚。經(jīng)驗算墊圈沖壓件的最小壁厚，可用倒裝復(fù)合模沖裁方案。2.2 選擇壓力機及確定壓力中心示范根據(jù)圖2復(fù)合模沖裁排樣圖，經(jīng)計算模具工藝總力P=10.32(tf)，可初步選擇J23-16F壓力機。記錄有關(guān)技術(shù)參數(shù)供今后校核用。最大封閉

8、高度：205mm；封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm；工作臺尺寸前后：300mm、左右：450mm；墊板尺寸厚度：40mm；孔徑：210mm；模柄孔尺寸直徑：40mm；模柄孔深度：60mm。計算壓力中心的方法教材上已有詳盡的介紹。要計算出壓力中心的精確位置既繁鎖又無必要。除了少數(shù)幾種情況，例如：精密沖裁模具、多工位自動級進模和一些造價昂貴的模具為保險起見需要精確計算外，一般情況下，可以根據(jù)對稱原理把壓力中心大致定在條料寬向的中心線和送料方向上最遠的兩個凸模(有側(cè)刃時，側(cè)刃也算作凸模)距離的中線的交合點”O(jiān)”上，只要這個0點與實際壓力中心之間的偏距小于模柄半徑(已知模柄直徑為40mm)，就能達到模具平穩(wěn)工

9、作要求；而一旦0點與實際壓力中心之間的偏距超出模柄半徑的范圍，就要調(diào)整各凹模洞口在凹模板上的位置，使實際壓力中心進入模柄半徑范圍內(nèi)。2.3 冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)的使用根據(jù)圖2復(fù)合模沖裁排樣圖，結(jié)合模具制造工藝，圓形模板比矩形模板加工簡便，因此本模具就采用圓形模板。首先要計算圓形凹模板的輪廓尺寸：厚度H=Kb1=0.438=15.2mm；直徑D=L1+2l1=34+222=78mm。查閱GB2858.4-81，根據(jù)”就近就高”的原則初定凹模周界：HD=1680。1. 確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素根據(jù)墊圈產(chǎn)品圖排樣方案論證結(jié)果，已確定本模具采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，尚須確定如下結(jié)構(gòu)要素。(1) 確定送

10、料方式模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式，還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模長度)B(垂直于送料方向的凹模寬度)時，采用縱向送料方式；LB時，則采用橫向送料方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本例的圓形凹模板而言，其送料方式應(yīng)采用縱向送料。另外采用何種送料方式，還得考慮壓力機本身是開式還是閉式而定。(2) 確定卸料形式模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性力，不會損傷工件表面，

11、因此實際設(shè)計中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時，才改用固定卸料板。隨著模具用彈性元件彈力的增強(如采用矩形彈簧)，彈壓卸料板的卸料力大大增強。根據(jù)目前情況，當(dāng)材料料厚約在2mm以下時采用彈壓卸料板，大于2mm時采用固定卸料板較為貼近實際。本模具所沖材料的料厚為1mm，因此可采用彈壓卸料板。(3) 模架形式如采用縱向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架(對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架也可)；橫向送料適宜采用對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架：而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢)，但工作時受力均衡性和對稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些；四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具；而精密模具還須

12、采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，一是對縱向送料方式較適宜，二是中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架工作時受力比較均衡、對稱。2. 典型組合選擇示范計算凹模周界及確定模具的主要結(jié)構(gòu)是為了選用合適的模具結(jié)構(gòu)典型組合。根據(jù)本模具采用縱向送料方式、彈壓卸料板、倒裝復(fù)合模、中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及凹模周界為HD=1680，可從冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)查到復(fù)合模圓形厚凹模典型組合(GB2873.3-81)。各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸HD如下：(1)上墊板(GB2858.6-81) 480 1塊；(2)固定板(GB2858.5-81) 1280 1塊；(3)凹模(GB2858.4-81) (2280)調(diào)整至1880 1塊；(4)卸

13、料板(GB2858.5-81) 1080 1塊；(5)固定板(GB2858.5-81) 1480 1塊；(6)下墊板(GB2858.6-81) 480 1塊；本典型組合推薦使用3只M8的緊固螺釘、2只8的圓柱銷、3只桿部直徑為8的臺肩式卸料螺釘、凸凹模的推薦長度為42mm、配用模架閉合高度在140165mm之間。有了模具結(jié)構(gòu)的典型圖，模具設(shè)計就大為簡化。只要根據(jù)排樣圖中凸?；蛲拱寄５奈恢?，分別把各個凸?；蛲拱寄．嬋氲湫徒M合可，并相應(yīng)地在凹模板或凸凹模上開制相應(yīng)的凹模洞口及在其它零件上畫出漏料孔、打料系統(tǒng)等，就可得到一張完整又正確的裝配圖。3. 非標(biāo)準(zhǔn)模具的對照設(shè)計有些矩形凹模板根據(jù)計算結(jié)果會很

14、難選到一個合適的標(biāo)準(zhǔn)凹模板。例如某狹長沖壓件，其凹模周界的計算值：HLB=2060125， 與之最為接近的標(biāo)準(zhǔn)凹模板尺寸為：HLB=20125125，仍相差懸殊。解決的辦法是根據(jù)HLB=20125125的標(biāo)準(zhǔn)凹模板找到模具的典型組合，同樣根據(jù)該典型組合構(gòu)畫裝配圖，只是把模具內(nèi)的所有模板的L尺寸全部換成非標(biāo)準(zhǔn)尺寸60mm，而尺寸H及B保持不變，進行必要的有限非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。2.4 繪制模具裝配圖示范有了模具結(jié)構(gòu)典型組合圖，就可以著手繪制模具裝配圖。我們一般應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)典型組合圖繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，這樣無論在布置圖面、還是考慮結(jié)構(gòu)細節(jié)等問題上都將帶來許多便利之處。1. 圖面布置規(guī)范為了繪制一張美觀、正

15、確的模具裝配圖，必須掌握模具裝配圖面的布置規(guī)范。圖3所示是模具裝配圖的圖面布置示意圖，可參考使用。圖紙的左上角1處是檔案編號。如果這份圖紙將來要歸檔，就在該處編上檔案號(且檔案號是倒寫的)，以便存檔。不能隨意在此處填寫其它內(nèi)容。圖3 圖面布置示意圖1-檔案編號處 2-布置主視圖 3-布置俯視圖 4-布置產(chǎn)品圖 5-布置排樣圖6-技術(shù)要求說明處 7-明細表 8標(biāo)題欄2處通常布置模具結(jié)構(gòu)主視圖。在畫主視圖前，應(yīng)先估算整個主視圖大致的長與寬，然后選用合適的比例作圖。主視圖畫好后其四周一般與其它圖或外框線之間應(yīng)保持有約5060mm的空白，不要畫得“頂天立地”，也不要畫得“縮成一團”，這就需要選擇一合適

16、的比例。推薦盡量采用1:1的比例，如不合適，再考慮選用其它機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)上推薦的比例。3處布置模具結(jié)構(gòu)俯視圖。應(yīng)畫拿走上模部分后的結(jié)構(gòu)形狀，其重點是為了反映下模部分所安裝的工作零件的情況。俯視圖與邊框、主視圖、標(biāo)題欄或明細表之間也應(yīng)保持約5060mm的空白。4處布置沖壓產(chǎn)品圖。并在沖壓產(chǎn)品圖的右方或下方標(biāo)注沖壓件的名稱、材料及料厚等參數(shù)。對于不能在一道工序內(nèi)完成的產(chǎn)品，裝配圖上應(yīng)將該道工序圖畫出，并且還要標(biāo)注本道工序有關(guān)的尺寸。5處布置排樣圖。排樣圖上的送料方向與模具結(jié)構(gòu)圖上的送料方向必須一致，以使其他讀圖人員一目了然。6處主要技術(shù)要求。如模具的閉合高度、標(biāo)準(zhǔn)模架及代號及裝配要求和所用的沖壓

17、設(shè)備型號等。7處布置明細表及標(biāo)題欄。結(jié)合圖4標(biāo)題欄及明細表填寫示例，應(yīng)注意的要點如下。(1)明細表至少應(yīng)有序號、圖號、零件名稱、數(shù)量、材料、標(biāo)準(zhǔn)代號和備注等欄目；(2)在填寫零件名稱一欄時，應(yīng)使名稱的首尾兩字對齊，中間的字則均勻插入；(3)在填寫圖號一欄時，應(yīng)給出所有零件圖的圖號。數(shù)字序號一般應(yīng)與序號一樣以主視圖畫面為中心依順時針旋轉(zhuǎn)的方向為序依次編定。由于模具裝配圖一般算作圖號00，因此明細表中的零件圖號應(yīng)從01開始計數(shù)。沒有零件圖的零件則沒有圖號。(4)備注一欄主要標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格、熱處理、外購或外加工等說明。一般不另注其它內(nèi)容。圖4 標(biāo)題欄及明細表填寫示例8處布置標(biāo)題欄。作為課程設(shè)計，標(biāo)題欄

18、主要填寫的內(nèi)容有模具名稱、作圖比例及簽名等內(nèi)容。其余內(nèi)容可不填。圖5 倒裝復(fù)合模1下模座 2、3導(dǎo)柱 4卸料螺釘 5下墊板 6凹模固定板 7凸凹模8彈壓橡皮 9卸料板 10擋料頂 11推塊 12、27沖孔凸模 13沖孔凸模固定板14開制三叉通孔的墊板 15、25、33圓柱銷 16上模座 17、18導(dǎo)套 19模柄20防轉(zhuǎn)銷 21打桿 22三叉打板 23上墊板 24頂桿 26凹模 28內(nèi)六角螺釘29活動擋料銷 30半圓頭螺釘 31扭簧 32內(nèi)六角螺釘2. 裝配圖的繪制要求圖5所示是墊圈沖孔落料復(fù)合模的裝配圖，在繪制模具裝配圖時，初學(xué)者的主要問題是圖面紊亂無條理、結(jié)構(gòu)表達不清、剖面選擇不合理等，還有

19、作圖質(zhì)量差如引出線”重疊交叉”、螺銷釘作圖比例失真，漏線條等錯誤屢見不鮮。上述問題除平時練習(xí)過少外，更主要的是缺乏作圖技巧所致。一旦掌握了必要的技巧，這些錯誤是可以避免的。結(jié)合范例，下面簡要地敘述繪制模具裝配圖的具體要求。要說清這個問題，先要了解為什么要繪制模具裝配圖。繪制模具裝配圖最主要的是要反映模具的基本構(gòu)造，表達零件之間的相互裝配關(guān)系。從這個目的出發(fā)，一張模具裝配圖所必須達到的最起碼要求一是模具裝配圖中各個零件(或部件)不能遺漏。不論哪個模具零件，裝配圖中均應(yīng)有所表達；二是模具裝配圖中各個零件位置及與其它零件間的裝配關(guān)系應(yīng)明確。下面簡要敘述裝配圖的作圖技巧。(1)裝配圖的作圖狀態(tài)沖裁模裝

20、配圖可以畫成敞開狀態(tài)，上模部分和下模部分敞開1015mm，具有讀圖直觀的優(yōu)點。對于初學(xué)者則建議畫合模的工作狀態(tài)，這有助于校核各模具零件之間的相關(guān)關(guān)系。(2)剖面的選擇圖5所示模具的上模部分剖面的選擇應(yīng)重點所映凸模的固定，凹模洞口的形狀、各模板之間的裝配關(guān)系(即螺釘、銷釘?shù)陌惭b情況)，模柄與上模座間的安裝關(guān)系及由打桿、打板、頂桿和推塊等組成的打料系統(tǒng)的裝配關(guān)系等。上述需重點突出的地方應(yīng)盡可能地采用全剖或半剖，而除此之外的一些裝配關(guān)系則可不剖而用虛線畫出或省去不畫，在其它圖上(如俯視圖)另作表達即可。模具下模部分剖面的選擇應(yīng)重點反映凸凹模的安裝關(guān)系、凸凹模的洞口形狀、各模板間的安裝關(guān)系(即螺釘、銷

21、釘如何安裝)、漏料孔的形狀等，這些地方應(yīng)盡可能考慮全剖，其它一些非重點之處則盡量簡化。圖5中上模部分全剖了凸模的固定，凹模洞口形狀及螺銷釘?shù)陌惭b情況(并在左面布置銷釘、右面布置緊固螺釘及另一銷釘顯得錯落有致)，對于模柄與上模座的聯(lián)接情況進行了局部剖(并順便畫出防轉(zhuǎn)銷釘顯得構(gòu)圖極為巧妙)，而對打料系統(tǒng)的裝配關(guān)系也盡量全剖，使其他讀圖者一目了然。下模部分對凸凹模的固定，凸凹模洞口及漏料孔的形狀，卸料板與卸料螺釘?shù)穆?lián)接情況，緊固螺釘與圓柱銷的結(jié)構(gòu)情況都進行了全剖。而對活動擋料釘?shù)陌惭b情況則采取了用虛線表達的方式。這樣的布置需要設(shè)計者經(jīng)過一番精心的運籌后才能獲得。(3)序號引出線的畫法在畫序號引出線前

22、應(yīng)先數(shù)出模具中零件的個數(shù)，然后再作統(tǒng)籌安排。在圖5的模具裝配圖中，在畫序號引出線前，數(shù)出整副模具中有33個零件，因此設(shè)計者考慮左方布置18個序號，右方再布置15個序號。根據(jù)上述布置，然后用相等間距畫出33個短橫線，最后從模具內(nèi)引畫零件到短橫線之間的序號引出線。按照“數(shù)出零件數(shù)目布置序號位置畫短橫線引畫序號引出線”的作圖步驟，可使所有序號引出線布置整齊、間距相等，避免了初學(xué)者畫序號引出線常出現(xiàn)的”重疊交叉”現(xiàn)象。第一步工作：對所設(shè)計模具之產(chǎn)品進行可行性分析，以電腦機箱為例，首先將各組件產(chǎn)品圖紙利用設(shè)計軟件進行組立分析，即我們工作中所說的套圖，確保在模具設(shè)計之前各產(chǎn)品圖紙的正確性，另一方面可以熟悉各組件在整個機箱中的重要性，以確定重點尺寸，這樣在模具設(shè)計中很有好處的，具體的套圖方法這里就不做詳細的介紹了。第二步：在產(chǎn)品分析之后所要進行的工作，對產(chǎn)品進行分析采用什么樣的模具結(jié)構(gòu)，并對產(chǎn)品進行排工序，確定各工序沖工內(nèi)容，并利用設(shè)計軟件進行產(chǎn)品展開，在產(chǎn)品展開時一般從后續(xù)工程向前展開，例如一產(chǎn)品需要量五個工序，沖壓完成則在產(chǎn)品展開時從產(chǎn)品圖紙開始到四工程、三工程、二工程、一工程，并展開一個圖形后復(fù)制一份再進行前一工程的展開工作，即完成了五工程的產(chǎn)品展開工作，然后進行細致的工作，注意，這一步很重要，同時需特別細心，這一步完成的好的話，在繪制模具圖中將節(jié)省很多時間，對每一工程