模具設(shè)計(jì)-支架的沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計(jì)

1、前言 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/C

2、AM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。 導(dǎo)柱式?jīng)_裁模的導(dǎo)向比導(dǎo)板模的準(zhǔn)確可靠,并能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長，而且在沖床上安裝使用方便，因此導(dǎo)柱式?jīng)_裁模是應(yīng)用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產(chǎn)。尤其是在我國加入WTO之后，在全球化經(jīng)濟(jì)競爭的市場的環(huán)境下，為生產(chǎn)符合“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”等要求服務(wù)的模具產(chǎn)品，研究、開發(fā)、改進(jìn)模具生產(chǎn)設(shè)備與模具設(shè)計(jì)方式更具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和緊迫性。目錄1. 前言12. 任務(wù)書33. 工藝分析44. 工藝方案的確定45. 沖孔落料工作部分 工藝

3、設(shè)計(jì) 1.計(jì)算毛坯尺寸5 2.畫排樣圖6 3.計(jì)算沖壓力8 4.計(jì)算中心壓力9 5.凸凹模刃口尺寸的計(jì)算9 6.壓力機(jī)的選擇11 7.落料沖孔級進(jìn)模部分尺寸校核12六.彎曲模工作部分 工藝計(jì)算 1.彎曲工件的毛坯尺寸計(jì)算14 2.彎曲力計(jì)算15 3.凸模與凹模的圓角半徑15 4.彎曲模凸凹模間隙17 5.凸、凹模工作尺寸18 6.沖壓設(shè)備的選擇19 7.模具的總體結(jié)構(gòu)20 8.主要零部件的設(shè)計(jì)及選擇21 9.模具制造裝配要點(diǎn)23八.心得與體會24九.參考文獻(xiàn)26 任務(wù)書一、課題名稱：支架的沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計(jì)二、工件圖：三、設(shè)計(jì)要求：1繪制該工件制作所需的模具總裝圖。（A1圖紙）2繪制該模具的凸

4、模、凹模零件圖一套。3編寫完整的設(shè)計(jì)說明書。4將說明書裝訂成冊，各圖紙折成A4大小。5將以上所有資料裝于檔案袋里，并在封面寫上班級、名字和學(xué)號。工藝分析 該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度適中，一般批量，屬于普通沖壓件，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）2X4.5mm兩孔壁距及周邊距僅2.252.5mm，在設(shè)計(jì)模具時應(yīng)加以注意 2）制件為對稱彎曲，控制回彈是關(guān)鍵 3）制件較小，從安全上考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞?4）有一定的批量，應(yīng)該重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命工藝方案的確定根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔和彎曲三種。按其先后順序組合，可得如下方案1. 沖孔落料彎曲 級進(jìn)模完成沖孔落

5、料，單工序模完成彎曲2. 落料沖孔彎曲 單工序模分別完成落料，沖孔，彎曲 方案2）屬于單工序沖壓。由于此制件生產(chǎn)批量較大，尺寸較小，這種方案生產(chǎn)率低，操作不安全，故不宜采用。 方案1）沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT14將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導(dǎo)板或?qū)е鶎?dǎo)套進(jìn)行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的落料沖孔級進(jìn)模進(jìn)行加工.工藝設(shè)計(jì)1） 計(jì)算毛坯尺寸 相對彎曲半徑為 R/t=1/0.8=1.250.5式中 R彎曲半徑（mm） T料厚（mm）可見，制件屬于圓角半徑較

6、大的彎曲件，應(yīng)先求彎曲變形區(qū)中性層曲率半徑p（mm）。由文獻(xiàn)2中性層的位置計(jì)算公式P=R+Xt式中 X由實(shí)驗(yàn)測定的應(yīng)變中性層位移系數(shù)。 由文獻(xiàn)2表4-4應(yīng)變中性層位移系數(shù)X值，查出X=0.34P=（1+0.340.8）=1.272mm 由文獻(xiàn)3圓角半徑較大（r0.5t）的彎曲件毛坯長度計(jì)算公式L=l1+l2+/180*（r+xt）式中 L毛坯展開總長度 彎曲中心角（） x中心層位移系數(shù)，見表4-7由圖1可知L=2（l1+l2）+l3+4/180*（r+xt）查表4-5，當(dāng)r/t=1.25時，x=0.34，可得 L=4+2（7.95+4.4）+490/180（1+0.340.8） =28.7+7

7、.998=36.68837（mm） 圖1 2）畫排樣圖（1）沖裁件的面積分析零件的形狀特點(diǎn)及精度要求，考慮采用采用直排有廢料排樣方式, 如圖2所示. 圖2 沖裁件計(jì)算沖裁件的面積A A=36.6889-2 r-（99-R） =36.6889-23.142.25-（99-3.144.5） =330.192-31.7925-17.415 =280.9845mm(2) 搭邊值、切口寬與條料寬度的確定 由文獻(xiàn)3表3-17條料寬度公差、表3-18側(cè)刃裁切的條料的切口寬F，得 F=0.5mm =0.15 由文獻(xiàn)3表3-16搭邊值的確定，得 a1=0.8 a=1.0 本設(shè)計(jì)中采用側(cè)刃定距的模具，故按下式計(jì)算

8、： 條料寬度 B0-=(Dmax+2a+nb1)0- 導(dǎo)料板間的距離 A=B+Z=Dmax+2a+nb1+Z其中查表3-1703-18得: 保證間隙Z=0.55mm,條料寬度的單向負(fù)偏差=0.15mm。條料寬度：B10-=(Dmax+2a)0-=（36.688+2*1+2*1.5）0-0.15=410-0.15步距：S=9+0.8=9.8導(dǎo)料板間的距離：A1=B+Z=Dmax+2a+Z=36.688+2*1+2*1.5+0.55=41.55mm圖3排樣圖查文獻(xiàn)1表4-1，選板材規(guī)格為1200mmX600mmX0.8mm，每塊可剪600mmX41mm，材料剪裁利用率達(dá)99.9%(3)材料利用率計(jì)

9、算 由文獻(xiàn)2材料利用率通用計(jì)算公式： =A。/AX100%式中 A。得到制件的總面積（mm） A一個步距的條料面積（LXB）（mm）得 =280.9845/（9.6*41.55）X100%=70.44%3）計(jì)算沖壓力（1）沖裁力F沖 F沖=Lt b或F沖=KLt。式中 K系數(shù)，K=1.3 L沖裁周邊長度（mm） 。材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） b材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）得 b=295430（MPa）（為方便計(jì)算，取400（MPa） F沖=400*0.8*（2*4.5*3.14+9*3.14+2*28+2*9+5）N =43.3KN （2）卸料力 根據(jù)冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造（北京航空航天大學(xué)出版社，王

10、秀鳳主編）提供的表2.10得 F卸=0.05*43300N=2165N (3)頂出力根據(jù)冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造（北京航空航天大學(xué)出版社，王秀鳳主編）提供的表2.10得 F頂=0.08*43300N=3464N(4) 選擇沖床時的總沖壓力: F總=F沖+F卸+F頂=43300+2160+3464=48924N初選壓力機(jī) 查文獻(xiàn)2表1-8開式雙柱可傾壓力機(jī)參數(shù)，型號規(guī)格為J23-254）計(jì)算壓力中心 因沖裁件尺寸較小，沖裁力不大，且選用了雙柱導(dǎo)柱式模架，估計(jì)壓力中心是在模架的中心，不會超出模柄端面之外，因此不必詳細(xì)的計(jì)算壓力中心的位置5）計(jì)算凸、凹模尺寸： 本制件形狀簡單，可按配作法加工計(jì)算刃口尺寸

11、。由于零件是由沖孔、落料兩道工序完成的，所以落料以凹模為基準(zhǔn)尺寸，沖孔以凸模為基準(zhǔn)尺寸，計(jì)算如下：(1)凹模磨損后變大的尺寸（IT14）A1（27），A2（9）A3（R4.5）計(jì)算公式為：查表3-8得x1=x2=x3=0.5 圖4（2）凸模磨損后變小尺寸 B凸1=4.5 計(jì)算公式為由文獻(xiàn)3表3-4沖裁模初始雙面間隙Z得到Zmin=0.072 Zmax=0.104，落料凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際刃口尺寸配作，沖孔凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.072mm0.104mm。（3）側(cè)刃尺寸： 側(cè)刃為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)送料步距和修邊值查側(cè)刃表，按標(biāo)準(zhǔn)取側(cè)刃小尺寸。由文獻(xiàn)4表5-32側(cè)面切口值尺寸

12、得 側(cè)刃寬度B=6mm， L=50mm間隙取在凹模上，故側(cè)刃孔尺寸為： B=6.12 （mm） L=50.12（mm）壓力機(jī)的選擇根據(jù)壓力機(jī)選用原則：l 在中小型沖壓件生產(chǎn)中，主要選用開式壓力機(jī)l 對于沖孔，落料等施力行程很小的沖壓工序，可直接選用公稱壓力大于或等于沖壓所需工藝力總合的壓力機(jī)。首先沖床的公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出的總壓力；最大閉合高度應(yīng)大于沖模閉合高度+5mm；工作臺臺面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結(jié)合工廠實(shí)際，可稱用J23-15開式雙柱可傾壓力機(jī)。并需在工作臺面上配備墊塊，墊塊實(shí)際尺寸可配制。雙柱可傾壓力機(jī)J23-25參數(shù)：公稱壓力：250KN 滑塊行程：65mm 最大

13、閉合高度：270mm 連桿調(diào)節(jié)量：55mm 工作臺尺寸（前后左右）：370560 墊板尺寸（厚度）：50mm模柄尺寸（直徑深度）：4060 最大傾斜角度：沖孔落料級進(jìn)模部分尺寸校核 1.沖孔落料級進(jìn)模?？倛D 圖5裝配圖2凸模外形尺寸的確定（1）.凸模結(jié)構(gòu)基本類型 沖裁中小型零件使用的凸模，一般都設(shè)計(jì)成整體式，本凸模采用階梯式，固定部分采用凸緣式，固定方式采用固定板固定。（2）.凸模長度 采用固定卸料板，故凸模長度應(yīng)按下式計(jì)算： L=h+h+h+h式中 h凸模固定板厚度，取50mm。 h固定卸料板厚度，取20mm。 h導(dǎo)料板厚度，取8mm h 增加厚度，取30mm。則，凸模長度 L=50+20+

14、8+30=108mm（3）其他主要零部件結(jié)構(gòu) 凸模固定板1009045mm；下模卸料板1009018mm；（4）閉合高度計(jì)算 H=50+90+20+30-5=185mm, 90mm為凸模長度,-5mm是考慮彎曲模具工作部分工藝計(jì)算1.彎曲工件的毛坯尺寸計(jì)算根據(jù)原始數(shù)據(jù)可得t =0.8 r =1 所以r/t =1/0.8 = 1.25 0.5 所以 根據(jù)冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)4-4 得L= l直1 + 2(l直2 +l直3)+4l彎L直1=6-2=4mmL直2=9.75-1-0.8=7.95mmL直3=8-20.8-21=4.4mmL彎 =(r+xt)/180=90(1+0.340.8)=1.99

15、7所以L=4+2(7.95+4.4)41.997=36.688mm 式中 L直1 l直2 l直3 直邊區(qū)長度 L彎彎曲部分長度 r零件內(nèi)彎曲半徑 彎曲中心角 k 中性層內(nèi)移系數(shù)值。取0.34 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表4-7 t彎曲件厚2.彎曲力計(jì)算彎曲力受材料力學(xué)性能，零件形狀與尺寸，彎曲方式，模具結(jié)構(gòu)形狀與尺寸等多種因素的影響，很難用理論分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗(yàn)公式估算彎曲力。 F校= AP = 925.580MPa =18.36KN式中：F校校正彎曲力 A校正部分投影面積 P單位面積校正力 根據(jù)冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表4-7 取0.343.凸模與凹模的圓角半徑（1）凸模圓

16、角半徑彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，凸模角半徑rp可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑r，但不能小于允許的最小彎曲半徑。如果r/t值小于最小相對彎曲半徑，應(yīng)先彎成較大的圓角半徑，然后再用整形工序達(dá)到要求的圓角半徑。當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大且精度要求較高時凸模圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值進(jìn)行修正。 由于影響rmin/t的因素很多，rmin/t值的理論計(jì)算公式并不實(shí)用。所以在生產(chǎn)中主要參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定rmin/t值。由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表4-1可查得：10鋼最小相對彎曲半徑rmin/t=0.8（2）凹模圓角半徑凹模的圓角半徑rd 不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。對稱壓彎時兩邊凹模圓角半徑rd應(yīng)一致

17、，否則毛坯會產(chǎn)生偏移 rd值通常按材料厚度t來選取 t=0.8mm 2mm 時rd=（36）t 取rd=4（3）凹模深度 凹模的工件深度將決定板料的進(jìn)模深度，對于常見的彎曲件，彎曲時不需全部直邊進(jìn)入凹模內(nèi)。只有當(dāng)直邊長度較小且尺寸精度要求高時，才使直邊全部進(jìn)入凹模內(nèi)，凹模深度過大，不僅增加模具的消耗，而且將增加壓力機(jī)的工作進(jìn)程，使最大彎曲力提前出現(xiàn)。中小型彎曲件通常都使用模具在機(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行加工，最大彎曲力提前出現(xiàn)，對壓力機(jī)是很不利的。凹模深度過小，可能造成彎曲件直邊不平直，降低其精度。因此，凹模深度要適當(dāng)。由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表4-12可得L0=15 4.彎曲模凸凹模間隙彎曲形時，必須選擇

18、適當(dāng)?shù)耐拱寄ｉg隙。間隙過大,會造成U形件兩邊不半徑,上寬下窄,降底工件的尺寸精度, 間隙過小,使彎曲力增大,直邊壁厚變薄,容易擦傷工作表面,加速凹模的磨損,降低凹模使用壽命,彎曲凸、凹模間隙是指單邊間隙。為了能順利地進(jìn)行彎曲，間隙值應(yīng)梢大于板料的厚度。同時應(yīng)考慮下列因素的影響，彎曲件寬度較大時，受模具制造與裝配誤差的影響，將加大間隙的不均勻程度，因此間隙值應(yīng)取大些。寬度較小時間隙值可以取小些，硬材料則應(yīng)取大些，彎曲件相對彎曲半徑r/t較小時可以取大些。此外還應(yīng)考慮彎曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影響 綜上所述，對于尺寸精度高要求一般的彎曲件板料為黑色金屬時，單邊Z可按下式計(jì)算： Z= tmax

19、+Ct =0.87+0.050.8 =0.91 取單邊間隙為0.92mm式中：tmax板料最大厚度 C間隙系數(shù)，見表4-14 t板厚公稱值5.凸、凹模工作尺寸彎曲凸、凹模工作尺寸的計(jì)算與工件尺寸的標(biāo)注形成有關(guān)。一般原則是：當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上，當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)行尺寸時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上，并來用配作法制模。綜上所述： Lp =（L+0.75）0-p =(6+0.750.62)0-0.018 =6.4650-0.018（mm）式中 Lp凸模寬度基本尺寸 L工件橫向基本尺寸 工件橫向尺寸公差d凸模制造偏差，一般取IT79級，或取工件公差的1/3、1/4。

20、 6.沖壓設(shè)備的選擇因工件是大批量生產(chǎn)，精度要求不高沖裁力較小則選用通用壓力機(jī)，通用機(jī)身又分開式和閉式兩種，開式機(jī)身的鋼性教弱，適用中小型沖壓加工，而閉式機(jī)身適用于大中型沖壓加工。選用開式雙柱可傾壓力機(jī)JA2310 其參數(shù)如下： 公稱壓力 100KN 滑塊行程 45mm 行程次數(shù) 145/min 最大封閉高度 180mm 封閉高度調(diào)節(jié)量高度 35mm 工作臺尺寸 360240mm 墊板厚度 35mm 電動機(jī)功率 1.10KW 模柄孔尺寸 30557.模具的總體結(jié)構(gòu)模具采用中間導(dǎo)柱模架，模具由上模板、凸模固定板組成。卸料方式才用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)板墊板等組成

21、。模具結(jié)構(gòu)如下圖所示 1.橡膠塊 2.銷釘 3.導(dǎo)板 4.凹模 5.定位板 6.凸模固定板 7.墊板 8.螺釘 9.模柄 10.上模座 11.導(dǎo)套 12.凸模 13.頂件塊 14.導(dǎo)套 15.下模座 8.主要零部件的設(shè)計(jì)及選擇（1）凸模的固定方法凸摸在上模的正確固定應(yīng)該是既保證凸摸工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要使凸摸在更換或修理時，拆裝方便。該凸摸的固定方式選用如下圖所示的固定方法。（用螺釘固定的落料凸模）（2）定位板的設(shè)計(jì) 定位板的側(cè)壁設(shè)計(jì)成平直的。定位板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，這樣就確定了定位板的寬度。條料的寬度為9mm，凹模的寬度是70mm。則定位板的寬度為： B9.4mm定位板

22、厚度：2（3）凸模固定板凸模固定板的外形尺寸與凹模板相同厚度為凹模板厚度的0.81倍，則凸模固定板厚度為： H1 H00.60.8 200.60.8 1216取凸模固定板厚度為14，直徑按H7加工精度。（4）模柄的選擇模柄有多種型式，要根據(jù)模具的結(jié)點(diǎn)選用模柄的形式。模柄的直徑根據(jù)所選用壓力機(jī)的模柄孔徑確定。本模選用模柄跟上模座為一整體結(jié)構(gòu)形式。如下圖所示： （5）連接螺釘選用開槽盤頭螺釘用45鋼制造并淬火硬度HRC3540，定位銷釘采用普通圓柱銷。9.模具制造裝配要點(diǎn)凹模板、導(dǎo)尺均是需要淬硬的零件。凹模加工后，在線切割和淬硬以前在模架的上模板上進(jìn)行裝配。在凹模上畫出各個形孔和圓孔的線，并根據(jù)計(jì)

23、算數(shù)據(jù)劃出壓力中心線，使壓力中心與下模座的中心線對正。鉆、攻螺孔，將下模座、凹模板、導(dǎo)尺進(jìn)行裝配，校正導(dǎo)尺間隙后，鉆鉸銷釘孔，將上述三板固定。鉆孔并安裝、擋料銷，安裝乘料板，然后將下模全部拆開，將凹模板和導(dǎo)尺熱處理淬硬凹、模鉆穿絲孔后進(jìn)行線切割加工用平面磨床磨平后重新裝配。固定在上模板的上模部分，各凹模和凸模、墊片都應(yīng)淬硬。裝配前將凸模淬硬并完成全部加工。墊片在裝配前不淬火。裝配時將凸模壓入凸模固定板，在墊片上鉆孔，將外形凸模固定在墊片上，在與卸料板穿在一起。凸、凹模間隙為0.18，在凹模型孔中墊0.1的硬紙片，以確定間隙。將已組裝為一體的凸模固定板、凸模、卸料板、墊片一同，并使凸模插入凸模孔

24、上，將上模板同過導(dǎo)柱、導(dǎo)套與下模板裝在一起。透過上模板鉆、攻螺孔，打入銷釘，在鉆、攻螺孔，使上模板、墊片、凸模固定板固定。檢查無誤后，鉆、鉸銷釘孔，打入銷釘，再鉆、攻螺孔，安裝卸料螺釘，上模全部拆開，將墊片淬硬磨平，安裝橡膠板，在次裝配，完成模具裝配。 該模具個部分零件參數(shù)如下：上模座 HT200 厚 20 mm凸模固定板 45號鋼 厚14 長 70 寬 70導(dǎo)板板 45號鋼 厚 8 長70 寬 70定位板 45號鋼 厚2 長17 寬9.4下模座 HT200 厚30 長70 寬70 凹模 T10A0 長70 寬70 熱處理HRC5860橡膠厚度44.5 直徑 30凸模 T10A0 HRC5860凸模修磨量為5 模具閉合高度： H模108mm心得與體會 通過模具畢業(yè)設(shè)計(jì)，從選題，查閱技術(shù)文獻(xiàn)和資料, AutoCAD畫裝配圖，零件工作圖，到最后編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，我接受到了實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步加強(qiáng)了獨(dú)自完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能力，更加熟練地掌握了查閱資料的方法。同時，我能夠系統(tǒng)而扎實(shí)地鞏固大學(xué)