沖壓模具-三墊片套排復(fù)合沖裁模具設(shè)計(jì)-說明書

1、三墊片套排復(fù)合沖裁模具設(shè)計(jì) 學(xué) 生：楊 正 指導(dǎo)老師：陳力航(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 )摘 要:套排沖裁是板料沖壓技術(shù)中節(jié)省材料，減少能耗，實(shí)現(xiàn)高效制造的有效技術(shù)措施。本文論述了三墊片套排復(fù)合沖裁模具的設(shè)計(jì)過程以及主要零部件的設(shè)計(jì)依據(jù)和相應(yīng)的計(jì)算與校核。根據(jù)套排墊片沖裁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料，對(duì)其成形工藝進(jìn)行分析研究；完成了墊片套排復(fù)合沖裁模具的總體方案設(shè)計(jì)；對(duì)模具的具體零部件進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)和選用；并進(jìn)行了壓力機(jī)合理選用和校核該模具采用套排復(fù)合沖裁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一模多件，提高了材料利用率和生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：墊片套排；復(fù)合模；凸凹模Design of Three Pads Composite

2、blanking die Author: Yang Zheng Tutor: Cheng Li-hang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha )Abstract:The nesting blanking is an effective technical measure to save materials, reduce energy consumption and implement efficient manufacturing. This paper discusse

3、d the design process of the mould of nesting gaskets. The design principle, the relevant calculation and verification of main parts were also involved .According to the structural characteristics and the material of the nesting gaskets, the mould processing property of the product was analyzed. And

4、complete gasket sets of row overall composite blanking die design; specific parts of the mold design and carry out the corresponding selection; and make a reasonable selection and verification of the press. Set of rows with the mold nesting blanking technology, realize more than one module and impro

5、ve the material utilization and production efficiency. Keywords: nesting ；gasket； compound die； punch-die湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 三墊片套排復(fù)合沖裁模設(shè)計(jì)DESIGN OF THREE PADS COMPOSITE BLANKING DIE 學(xué)生姓名： 楊正學(xué) 號(hào)： 5年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2007級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化3班指導(dǎo)老師及職稱：陳力航 講師湖南長(zhǎng)沙提交日期：2011年 5 月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信說明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢

6、業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄 摘要1 關(guān)鍵詞1 1前言2 2沖裁件的工藝分析5 2.1制件的沖壓工藝性 5 2.2確定沖裁工藝方案5 2.3模具的結(jié)構(gòu)形式5 3 沖壓工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算6 3.1排樣 6 3.2沖壓力的計(jì)算7 3.3 確定模具的壓力中心8 3.3.1沖裁力8 3.3.2頂件力9 3.3.3卸料力9

7、 3.4凸凹模刃口尺寸的計(jì)算8 3.4.1沖孔9 3.4.2落料10 4 選擇與確定模具的零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸104.1工作零件設(shè)計(jì) 104.1.1凸模結(jié)構(gòu)形式與固定方式 104.1.2凹模的刃口形式與固定方式 114.1.3凸模，凹模，外形尺寸計(jì)算 11 4.2導(dǎo)料零件和擋料裝置設(shè)計(jì)124. 3 料與出件裝置 124.3.1卸料裝置 12 4.3.2出件裝置 134.3.3卸料橡膠的設(shè)計(jì) 13 4.4模架 14 4.4.1模座15 4.4.2導(dǎo)柱，導(dǎo)套16 4.4.3連接與緊固零件17 4.5閉合高度19 5 沖壓設(shè)備的選擇19 6模具的材料和熱處理要求19 6.1沖裁模凸凹模材料選取的原則1

8、9 6.2模具材料的熱處理20 7 結(jié)束語(yǔ)20 參考文獻(xiàn) 20 致謝21 附錄211 前言模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)部門極其重要的工藝裝備。沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具不是一般的工藝裝備，而是技術(shù)密集型的產(chǎn)品，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家把模具作為機(jī)械制造方面的高科技產(chǎn)品來對(duì)待。他們認(rèn)為：“模具是發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”, “模具是一個(gè)企業(yè)的心臟”,“模具是富裕社會(huì)的一種動(dòng)力”。 據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2000年，工業(yè)品零件祖加工的75%、精加工的50%將由模具成型完成。目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具工業(yè)的產(chǎn)值均已超過機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值。美國(guó)模具年產(chǎn)值已超過100億美

9、元；日本從1957年到1984年二十七年間，模具工業(yè)增長(zhǎng)100陪；臺(tái)灣地區(qū)1984年到1987年模具工業(yè)每年以33以上的年增長(zhǎng)率速度發(fā)展，l987年臺(tái)灣地區(qū)模具出口達(dá)一億二千萬(wàn)美元。香港的模具年產(chǎn)值為30億港幣，我國(guó)的模具年產(chǎn)值為人民幣30億元。國(guó)際模協(xié)成員國(guó)對(duì)模具工業(yè)的投資年人均約5000美元，日本高達(dá)15000美元，我國(guó)模具工業(yè)投資年人均約500元。 近年來模具發(fā)展的方向和現(xiàn)狀，基本表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1模具設(shè)計(jì)技術(shù)（1) 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在模具設(shè)計(jì)上已經(jīng)大量使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并普及了計(jì)算機(jī)繪圖。據(jù)有關(guān)資料介紹，美國(guó)和日本75%的模具廠已使用了CAD技術(shù)，香港

10、50%的模具廠也開始采用這項(xiàng)技術(shù)。(2) 在注塑模具設(shè)計(jì)中，已開始普及應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)軟件，對(duì)塑料的流動(dòng)、填充、冷卻情況及模具的澆口配置、澆道大小、冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度、強(qiáng)度等進(jìn)行科學(xué)的分析和計(jì)算，從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍。(3) 國(guó)外的注塑模具中多型腔、多層、大型精密模具已占50%，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且節(jié)省了大量塑料原料。 2國(guó)外已大量使用數(shù)控機(jī)床，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)軟件和數(shù)控編程技術(shù)對(duì)模具特別是對(duì)具有復(fù)雜型腔(三維曲面)的模具進(jìn)行加工，使模具的質(zhì)量和附加值大為提高，模具的加工周期減少60%以上，成本降低30%以上生產(chǎn)效率提高60%以上。為了提

11、高加工效率及滿足各種復(fù)雜曲面加工的要求，國(guó)外已開發(fā)出四軸和五軸的數(shù)控自動(dòng)編程軟件并且進(jìn)入了實(shí)用階段。3模具標(biāo)準(zhǔn)化程度日益提高，模具標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用日益普及，已實(shí)現(xiàn)商品化。4模具結(jié)構(gòu)更多地采用新技術(shù)，如注塑模具的熱流道技術(shù)等。5針對(duì)不同制品的要求，開發(fā)出適用于各種不同模具的專用模具鋼，并實(shí)現(xiàn)商品化6根據(jù)模具生產(chǎn)的特點(diǎn)，模具企業(yè)向小而專的方向發(fā)展。如日本現(xiàn)有11656家模具企業(yè)，其中30人以下的小廠有11142家，占總數(shù)的95.6%,百人以上的僅有65家，占總數(shù)的0.54%;韓國(guó)有1570家模具企業(yè)，其中多于50人的企業(yè)僅占總數(shù)的9%；新加坡有460家模具企業(yè)，其中多于50人的企業(yè)僅占總

12、數(shù)的3%，香港有6500家模具企業(yè),其中多于50人的企業(yè)僅占總數(shù)的0.46%。在模具行業(yè)其特點(diǎn)是:1隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,模具行業(yè)已由勞動(dòng)密集型逐步轉(zhuǎn)化為技術(shù)勞動(dòng)密集型。2盡管模具行業(yè)已應(yīng)用了先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備、檢驗(yàn)儀器和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)分析制造軟件，但仍然需要高技藝的人工勞動(dòng)。所以，模具行業(yè)又是高技術(shù)和高技藝緊密結(jié)合的一個(gè)行業(yè)。3. 為適應(yīng)不同制品的需要，模具的種類繁多，從設(shè)計(jì)、制造工藝、裝備以至原材料都各不相同。所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全，規(guī)模宜小而不宜大。4模具基本上是單件生產(chǎn)。即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè)，在生產(chǎn)同一類模具時(shí)，也會(huì)由于不同模具的精度要求、復(fù)雜程度、加工難度等的不同而需要變化設(shè)

13、備的配置和工程的安排。因此，模具企業(yè)還應(yīng)在專業(yè)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化。 據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2000年，工業(yè)品零件粗加工的75%，精加工的50%將由模具成型，可見模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具行業(yè)在近四十年來取得了異常迅速的發(fā)展，已擺脫了從屬地位而成為獨(dú)立的行業(yè)，并成為基礎(chǔ)工業(yè)的重要組成都分。1988年，美國(guó)、日本、西德的模具產(chǎn)值分別達(dá)到62億美元、83億美元、14億美元，比1957年增長(zhǎng)了約100倍，并超過了這些國(guó)家機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。 據(jù)有關(guān)資料介紹，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，對(duì)模具的需求量日益增多，美國(guó)、日本約有4050%的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具。國(guó)際市場(chǎng)中

14、模具的貿(mào)易量十分可觀。 近年來，由于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的人工費(fèi)用增加模具生產(chǎn)有向東南亞國(guó)家轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。本國(guó)的生產(chǎn)以高、精模具為主，需要人工勞動(dòng)量大的模具則依靠進(jìn)口解決。以模具出口大國(guó)日本為例，其1980年模具進(jìn)口額為24.98億日元，至1989年已上升到133.32億日元，十年間提高了5.3倍。由此可見,中低檔模具的國(guó)際市場(chǎng)潛力十分巨大，只要我國(guó)模具的質(zhì)量能有提高，交貨期能有保證,模具出口的前景是十分樂觀的。設(shè)計(jì)課題， 三墊片套排復(fù)合沖裁模設(shè)計(jì)（圖一）， 零件簡(jiǎn)圖， 生產(chǎn)批量：大批量， 材料：鋼， 材料厚度：.5mm 圖1工件 Fig.1 Workpiece2 沖壓件的工藝分析2.1 制件的沖壓工藝

15、性零件的尺寸精度分析：該零件尺寸無特殊要求，查表得用一般精度的模具即可滿足該工件的精度要求零件的結(jié)構(gòu)的工藝性分析：該零件形狀簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)符合沖裁工藝性要求只需要一次落料即可，故采用復(fù)合沖裁模具進(jìn)行加工壓件的材料分析：鋼的抗剪強(qiáng)度c340MPa，抗拉強(qiáng)度300 MPa，伸長(zhǎng)率31%，此種材料有足夠的強(qiáng)度，適合于沖壓生產(chǎn) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，此產(chǎn)品沖壓工藝性較好，故選擇沖壓方法進(jìn)行加工。2.2 確定沖裁工藝方案 首先根據(jù)該零件的形狀確定沖壓工序和選擇工序順序，沖壓該零件需要得基工序有落料，沖孔。方案一：先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)；方案二：落料和沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)；方案三：沖孔落料連續(xù)沖

16、壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要四道工序，四套模具才能完成零件的加工。生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。而復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，沖裁件較平整。連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。對(duì)于尺寸中等的沖裁件，由于制造多副單工序模具的費(fèi)用比復(fù)合模昂貴，則采用復(fù)合沖裁，比較適合該零件。因此根據(jù)該零件屬于大批量生產(chǎn)，且零件形狀簡(jiǎn)單，工藝性良好，故選擇方案二，采用復(fù)合模進(jìn)行加工。復(fù)合模在模具的同一部位上同時(shí)完成制件的落料和沖孔的多道工序，

17、從而保證沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度和平整性。2.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定套料沖裁是板料技術(shù)沖壓技術(shù)中節(jié)省材料,減少能耗,實(shí)現(xiàn)緣色制造的有效技術(shù)措施.該模具采用彈性卸料裝置，以便于制造與操作。設(shè)計(jì)采用單工位一模同時(shí)沖出三種沖裁件的復(fù)合沖裁模結(jié)構(gòu)，由于三個(gè)沖裁件內(nèi)孔與外圓相互吻合，尺寸相同，又是一種材料,故采用復(fù)合沖裁套裁沖出，使四爪卡環(huán)沖裁件的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)廢料得到充分利用，使得其材料使用率由30%以下上升到75%以上。該沖模采用橡膠彈性元件構(gòu)成的彈壓卸料板，外廓落料凹模與凹凸模吻合配對(duì)構(gòu)成圓環(huán)沖裁刃口的下凸模。也采用套筒式鑲嵌方法,裝入固定板中，在下凸模的圓筒壁上按等角分開三條長(zhǎng)圓孔，用圓柱銷蔣

18、其內(nèi)孔頂件器串聯(lián)起來,以便將沖裁件同時(shí)頂出。該沖模是單工位多件復(fù)合沖裁模，定位及頂件系統(tǒng)對(duì)沖模正常運(yùn)轉(zhuǎn)十分重要，所以，在三個(gè)沖壓件頂出模的同時(shí)，內(nèi)孔廢料從上模順利卸出模應(yīng)滯后于沖壓件，以便從模上出件時(shí)順利分開裝置，頂件器與凸模的間隙宜小不宜大。同時(shí)使模具具有良好的導(dǎo)向精度，選擇精度，導(dǎo)套導(dǎo)向的沖裁模具結(jié)構(gòu)。3 沖壓工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 排樣沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。其意義在于提高材料利率，降低成本；保證沖件質(zhì)量；保證模具壽命。提高材料利用率；操作方便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全；模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)；保證沖件質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求是設(shè)計(jì)排樣的原則。其中沿沖件的全部外形沖裁

19、，沖件與沖件之間、沖件與條料側(cè)邊之間都存在有搭邊廢料稱之為有廢料排樣。沿沖件的部分外形切斷或沖裁。只在沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊稱之位少?gòu)U料排樣。沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無搭邊廢料。沖件與沖件之間沿直線或曲線的切斷沖件與沖件之間沿直線或曲線的切斷而分開稱之為無廢料排樣。其具體應(yīng)用特點(diǎn)如下表所示： 表1 不同排樣方法的特點(diǎn)及應(yīng)用 Tab. 1 Characteristics and applications of different layout methods and applications排樣方法 材料利用率 沖件質(zhì)量 模具壽命 應(yīng)用有廢料排樣 最低 好 高 用

20、于沖裁復(fù)雜，尺寸精度高的沖裁件少?gòu)U料排樣 較高 較好 較高 用于某些尺寸精度要求不高的沖裁件無廢料排樣 高 不易保證 最低 對(duì)沖裁件結(jié)構(gòu)形狀有要求，應(yīng)用受限(1)搭邊排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值小，材料利用率雖高，但搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉人模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。為了避免這一現(xiàn)象，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。(2)步距條料在模具上每

21、次送進(jìn)的距離稱為送料步距。每個(gè)步距可以沖出一個(gè)零件，也可以沖出幾個(gè)零件。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。以“s”表示，每次只沖一個(gè)零件的步距s的計(jì)算公式為 (1)具體的排樣方案：因?yàn)樯a(chǎn)批量大，為了簡(jiǎn)化沖裁模具結(jié)構(gòu)，便于定位，采用套排排樣的方案，如圖所示計(jì)算沖裁件的面積=1785mm按表2.8查得 ， 條料的寬度：47+2a=50mm條料的進(jìn)距：47+a1 =48.5mm一個(gè)進(jìn)距的材料利用率:A沖裁件面積b調(diào)料寬度h送料進(jìn)距n一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)圖2 排樣Fig.2 Nesting3.2 計(jì)算沖壓力 該模具采用彈性卸料和下出料方式。當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或

22、廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而會(huì)緊箍在凸模上，為了使沖裁工作連續(xù)操作方便，必須將套在凸模上的材料，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出，從凸模刮下材料所需的力稱為卸料力，從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力稱為推料力，從凹模內(nèi)向上頂出制件所需的力稱為頂件力。F卸，F(xiàn)推，F(xiàn)頂，是由壓力機(jī)和模具卸料，推料，頂件裝置獲得的，影響這些力的因素主要材料力學(xué)性能，材料厚度，模具間隙，凹凸模表面粗糙度。3.2.1 落料力 F1=Ltb (2)F1=Ltb=(152.290.5300)N=22.84310NF2= Ltb=(226.710.5300)N=34.00610NF3=

23、Ltb=(304.880.5300)N=45.73310N3.2.2 沖孔力 4Ltb=(57.4620.5300)N=8.61910N3.2.3 落料時(shí)的卸載力 F卸K卸F1 (3)查表2.10：K卸=0.05，故 F1卸=0.0522.84310N=1.14210N F2卸=0.0534.00610N=1.70010N F3卸=0.0545.73310N=2.28610N沖孔時(shí)的推件力： F推=n K推F4 (4) 推件力因數(shù) 由表2.10 查得=0.06 n=h/t，n=6/2=3 故: F推=30.068.61910N=1.5510N 選擇沖床時(shí)的總壓力為 F總=F1+F2+F3+F4

24、+F1卸+F2卸+F3卸+F推 =22.84310N+34.00610N+45.73310N+8.61910N+1.14210N+1.70010N+2.28610N+1.5510N =116.48410N3.3 確定模具壓力中心按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系xy。如圖所示，因零件左右，上下都對(duì)稱，即 所以模具的壓力中心也就是工件的圓心。3.4 計(jì)算凸，凹模刃口尺寸查表-12得間隙值:， 由于此零件屬于圓形結(jié)構(gòu),且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,所以對(duì)沖孔18.3采用凸凹模分開的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下:為保證新制造模具符合 則有: = 0. 6 0.4= 0. 6=0.60.02=0.012 0

25、. 4=0.40.02=0.008 由附錄7.14，找IT13級(jí)查得 =0.33查表2.17得因數(shù)x=0.5按表2.16 對(duì)32.2跟42外輪廓的落料,由于形狀為圓形,故還是采用凸,凹分開加工方法, 其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下:3.4.1 沖孔由附錄7.14，找IT13級(jí)查得 =0.39 =0.39 查表2.17得因數(shù)x=0.5按表2.16 對(duì)于零件的最外輪廓,由于形狀相對(duì)來說比較復(fù)雜,材料也較薄,故采用凸,凹模配合加工方法, 其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下:當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí),根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化情況,將零件圖中各尺寸進(jìn)行分類:A類尺寸: B類尺寸:無C類尺寸: 由附錄7.14查得

26、=0.39 查表2.17得因數(shù)x=0.53.4.2 落料 (5)A=（420.50.39）=41.81A=（40.50.1）=3.95C=（3.20.50.1）0.1=3.154 選擇與確定模具零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸4.1 工作零件設(shè)計(jì)4.1.1 凸模結(jié)構(gòu)形式與固定方式凸模的結(jié)構(gòu)形式凸模的種類很多，按凸模的工作斷面分有圓形、方形、矩形和異形凸模；。此處，沖孔18.3mm的孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面裝頂件塊，因此設(shè)計(jì)成直柱的形狀。凸模的固定方式此處采用臺(tái)肩固定方式，凸模與凸模固定板之間的配合關(guān)系為過渡配合（H7/m6或H7/n6），為防止凸模從凸模固定板下部抽出，需在凸模頭部制造一直徑較大

27、的臺(tái)肩。凸模與凸模固定板裝配后將上端磨平。4.1.2 凹模的刃口形式與固定方式?jīng)_裁凹模的刃口形式有直刃口和斜刃口兩種。選用刃口形式時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具的具體結(jié)構(gòu)來決定，考慮到此工件生產(chǎn)批量教大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，此處采用直刃口形式，刃口為直通式，強(qiáng)度高，修模后刃口尺寸不變。其刃口形式見下 圖3 凹模刃口 Fig.3 Edge of die凹模的固定方式采用固定板固定，凹模與固定板采用過渡配合H7/m6。4.1.3 凸，凹模刃口尺寸的確定原則A 落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合

28、格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凹模小一個(gè)最小合理間隙。B 沖孔模先確定凸凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔，凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。C 選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高23級(jí)。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即:落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為零，下偏差為負(fù)。4.1.4凸模、凹模、外形尺寸計(jì)算1)沖孔凸模長(zhǎng)度尺寸 凸模長(zhǎng)

29、度: L=H1H2H3H2528510=68mm 式中 H1凸模固定板厚度 H2凸模頂料板厚度 H3導(dǎo)尺厚度 H 附加高度由于凸模結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)徑比10所以無需對(duì)其抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度進(jìn)行校核。凸凹模由于此套模具采用的是套排復(fù)合沖裁，需要一次沖裁沖制出三個(gè)零件，所以凹、凸模均采用套筒式鋼套鑲合。查表得，凸凹模的最小壁厚a=1.6mm 凸凹模的最小直徑D=15mm而實(shí)際凸凹模的最小壁厚為2.5mm，最小直徑為18mm，故符合強(qiáng)度要求。內(nèi)凸凹模和外凸凹模采用固定板固定,固定板厚度為25,采用落料和沖孔同時(shí)進(jìn)故凸凹模的長(zhǎng)度為; L=H1H2H3182516=55 式中 H1凸凹模固定板厚度 H2橡膠厚度 H

30、3卸料板厚度中凸凹模安裝在下模上，也采用固定板固定，4.2 導(dǎo)料零件和檔料裝置設(shè)計(jì)常見導(dǎo)料零件包括導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷及保證條料緊靠導(dǎo)料板一側(cè)送進(jìn)的側(cè)壓裝置，在本套模具中采用固定導(dǎo)料銷做其導(dǎo)料零件，其特點(diǎn)應(yīng)用見下表。表2 導(dǎo)料銷應(yīng)用特點(diǎn) Tab. 2 Material characteristics of the application guide pins零件名稱 導(dǎo)料方式 類型 應(yīng)用場(chǎng)合 兩個(gè)導(dǎo)料銷同時(shí)使用， 應(yīng)用靈活廣泛, 導(dǎo)料銷 且位于條料的一側(cè)， 簡(jiǎn)單,常用于簡(jiǎn)單 通常前后導(dǎo)料銷位于 模和復(fù)合模中 左側(cè)；左右送料位于 后側(cè)。 固定式 對(duì)于檔料裝置，此模具采用圓柱頭固定擋料銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造

31、方便。4.3 卸料與出件裝置4.3.1 卸料裝置根據(jù)整個(gè)模具的結(jié)構(gòu)安排，此處的卸料裝置選用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置一般由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成，卸料板孔與凸模之間的單邊間隙一般為（0.10.2），。彈性卸料板在自由狀態(tài)下高出凸模刃口面0.51mm。卸料板的材料同剛性卸料板。卸料板的外形尺寸與凹模周界相同，卸料板的厚度取1015mm。4.3.2 出件裝置此模具卸料機(jī)構(gòu)復(fù)雜，上模除了有彈壓卸料板1卸除外圈廢料外，剛性打料機(jī)構(gòu)通過打板4，推板5傳力到推桿4和推桿8，件21直接打出沖孔廢料，件8則再通過推桿8打出零件2，零件1和3留在下模，其頂出由內(nèi)外頂料板17和18完成。由于件17底部不便

32、安設(shè)頂桿，彈性力無法傳到件17，解決辦法是，將凸凹模16的側(cè)臂開三條縱向等高，周向均布的長(zhǎng)形槽，連接銷9穿過此槽將內(nèi)外頂料板17,18剛性連接，使模具在工作時(shí)，外頂料板18能通過連接銷9帶動(dòng)內(nèi)頂料板17同時(shí)作上下運(yùn)動(dòng)。要注意的是，件16側(cè)臂上的槽長(zhǎng)度要足夠，防止工作時(shí)與件9干涉而破壞損壞模具，同時(shí)，還要保證件16刃口的強(qiáng)度。另外，件9與件17,18取較松的過度配合，其一端攻小螺孔，是為了拆卸方便。4.3.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見如下。選用的四塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。由于該零件的材料厚度為0.5mm，材料較薄，所以模具采用彈性

33、卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：1）確定橡膠墊的自由高度 (6)由以上兩個(gè)公式得。2）確定橡膠墊的橫截面積 (7)查得矩形橡膠墊在預(yù)壓量在10%15%時(shí)的單位壓力為0.5Mpa，所以3）確定橡膠墊的平面尺寸，根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，橡膠墊的外形應(yīng)為矩形，中間開有矩形孔以避讓凸模。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為45mm55mm，外形暫定一邊長(zhǎng)為100mm，則另一邊長(zhǎng)為4）校核橡膠墊的自由高度橡膠墊的高徑比在0.51.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.925mm=22.5mm，取整，裝模高度為23 mm。卸料板外形尺寸同凹模外形尺寸，厚度取16mm，并用

34、四個(gè)卸料螺釘將其和橡膠固定于上模。4.4 模架通常所說的模架是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套四個(gè)部分組成，一般標(biāo)準(zhǔn)模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是連接沖模主要零件的載體。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。模架的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)。根據(jù)模架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)摩擦性質(zhì)的不同，模架分為滑動(dòng)和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱的安裝位置和導(dǎo)柱數(shù)量不同，又分為多種模架形式。沖?；瑒?dòng)導(dǎo)向模架有對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱窄型模架、中間導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱圓形模架、四導(dǎo)柱模架；沖模滾動(dòng)導(dǎo)向模架有對(duì)

35、角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架。滑動(dòng)導(dǎo)向模架的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、裝配方便，應(yīng)用最廣泛（各類模架的主要特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合見下表）。表3滑動(dòng)導(dǎo)向模架的主要形式、特點(diǎn)及應(yīng)用Tab.3 Material characteristics of the application guide pins模架形式 主要特點(diǎn) 應(yīng)用場(chǎng)合 在凹模面積的對(duì)角線上，裝有一個(gè)前導(dǎo)柱 適用縱向和橫向送料， 和一個(gè)后導(dǎo)柱，其有效區(qū)在毛坯進(jìn)給方向 用面寬，常用于級(jí)進(jìn)模滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架 導(dǎo)套間。受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn) 和復(fù)合模。動(dòng)平穩(wěn)。 兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝于上、下模座后側(cè)， 可縱向、橫向送料。 凹模面

36、積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域。可用于沖 主要適用于一般精滑動(dòng)導(dǎo)向后置導(dǎo)柱模架 較寬條料。送料及操作方便。由于導(dǎo)柱、 度要求的沖模，不適 裝在一側(cè)，會(huì)因偏心載荷產(chǎn)生力矩，上模 于大型模具。 座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)。 在模架的左、右中心線上裝有兩個(gè)不同尺寸 僅能縱向送料，常用 的導(dǎo)柱，其凹模面積是導(dǎo)套間的有效區(qū)域， 于彎曲模和復(fù)合模?；瑒?dòng)導(dǎo)向中間導(dǎo)柱模架 有導(dǎo)向精度高，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)。模架的四個(gè)角上分別裝有導(dǎo)柱。模架受力平 用于大型沖件，精度很高滑動(dòng)導(dǎo)向四角導(dǎo)柱模架 衡，導(dǎo)向精度高。 沖模，以及大批量生產(chǎn)的 自動(dòng)沖壓線上的沖模 針對(duì)此模具對(duì)于模架的選擇采用后側(cè)導(dǎo)柱根據(jù)最大輪廓尺寸選項(xiàng)進(jìn)行規(guī)格

37、標(biāo)準(zhǔn)模板,上下模座為，上模板厚45mm下模板厚55mm。 4.4.1 模座材料：鑄鐵HT200、HT250或Q235、Q255精度要求：模座上、下表面的平行度應(yīng)達(dá)要求，常公差等級(jí)為4級(jí)。上模座導(dǎo)套孔的軸線垂直于上模座的上表面，下模座導(dǎo)柱孔的軸線垂直于下模座的下表面，且垂直度公差等級(jí)一般為4級(jí)。上、下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在0. 02mm以下。模座的上、下表面粗糙度為Ra l. 6 - 0. 8m ,在保證平行度的前提下，可允許降低為Ra3.21.6m。通常，如果沖下的零件或廢料需從下模座下面漏下時(shí)，則應(yīng)在沖模的下模座上開一個(gè)漏料孔。如果壓力機(jī)的工作臺(tái)面上沒有漏料孔或

38、漏料孔太小，或因頂件裝置安裝影響無法排料，可在下模座底面開一條通槽，沖下的零件或料可以從槽內(nèi)排出，故稱排出槽。若沖模上有較多的沖孔，并且孔距離很近時(shí)，則可在下模座底面開一條公用的排出槽。4.4.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向零件是用來保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng)。模具中應(yīng)用最廣的導(dǎo)向零件是滑動(dòng)導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其結(jié)構(gòu)形式見下圖。圖4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套Fig.4 Guide sleeve and guide pillar導(dǎo)套：選用GB2861.7-81 ，B28H611042。導(dǎo)套內(nèi)孔開有油槽，導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合關(guān)系為間隙配合（H7/h6、H6/h5），導(dǎo)套與上模座之間配合關(guān)系為過盈配合（H7/r6），由于過盈配合裝配時(shí)孔

39、有縮小的現(xiàn)象，所以d在設(shè)計(jì)加工時(shí)比d大0. 5 1mm。 導(dǎo)柱：選用GB2861.7-81，A28h5150。導(dǎo)柱如上圖c所示，其只有一個(gè)尺寸，加工方便，但與上模座之間的過盈配合改為基軸制，配合關(guān)系為R7/h6。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配關(guān)系：導(dǎo)柱直徑一般在16 60mm，長(zhǎng)度在90320mm之間。選擇導(dǎo)柱長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮模具閉合高度的要求，即保證沖模在最低工作位置（即閉合狀態(tài)）。導(dǎo)柱的上端面與上模座上平面之間的距離不小于10 15mm，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導(dǎo)柱也不會(huì)影響模具正常工作；而下模座下平面與導(dǎo)柱壓入端的端面之間的距離不應(yīng)小于23mm, 以保證下模座在壓力機(jī)工作臺(tái)上的安

40、裝固定；導(dǎo)套的上端面與上模座上平面 之間的距離應(yīng)大于23mm，以便排氣和出油，如下圖所示。 5 裝配關(guān)系 Fig.5 Relationship of assembly 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料及熱處理：導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般選用20鋼制造。為了增強(qiáng)表面硬度和耐磨性，應(yīng)進(jìn)行表面滲碳處理，滲碳層厚為0. 8 1. 2mm，滲碳后的淬火硬度為58 62HRC。導(dǎo)柱的外表面和導(dǎo)套的內(nèi)表面，淬硬后進(jìn)行磨削，其表面粗糙度應(yīng)不大于Ra.0.8um（一般為R.0.2-0. lum)，其余部分為Ra1.6um。4.4.3 連接與緊固零件模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)取＿@些零件大多有國(guó)家準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可按國(guó)家

41、標(biāo)準(zhǔn)選用。(1)模柄類型及應(yīng)用場(chǎng)合：旋入式：下圖a）所示，通過螺紋與上模座連接，為防止松動(dòng)，常用防轉(zhuǎn)螺釘緊固。這種模柄裝拆方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于有導(dǎo)柱的小型沖模。壓入式：下圖b）所示，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘防轉(zhuǎn)。這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。凸緣式：下圖c）所示，用3 4個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/js6過渡配合。多用于較大型的模具。槽型模柄和通用模柄：下圖d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也稱為帶模座的模柄，它更換凸模方便，主要用于簡(jiǎn)單模。 圖6 模柄 Fig.6 D

42、ie handle模柄的選用：首先應(yīng)根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求，確定模柄的類型，然后根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時(shí)模柄安裝直徑d和長(zhǎng)度L應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/dll，模柄長(zhǎng)度小于模柄孔深度5l0mm。(2) 固定板將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)位置壓人固定后，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座的板件上。模具中最常見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的設(shè)計(jì)主要有以下幾點(diǎn)：1)凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮

43、緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩?)固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6,凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。3)固定板的上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為Ral. 60.8um,另一非基準(zhǔn)面可適當(dāng)降低要求。4)固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無需熱處理淬硬。(3)墊板墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷。模具中最為常見的是凸模墊板，它被裝于凸模固定板與模座之間。模具是否加裝墊板，要根據(jù)模座所受壓力的大小進(jìn)行判斷，若模座所受單位壓力大于模座材料的許用壓應(yīng)力，則需加墊板。墊板外形尺寸可與固定板

44、相同，其厚度一般取3l 0mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為4348 HRC。墊板上、下表面應(yīng)磨平，表面粗糙度為Ral. 60.8um，以保證平行度要求。另外為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.30.5mm。螺釘通過孔也類似。(4)螺釘與銷釘螺釘與銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。模具中廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘，其中M6M12mm的螺釘和410mm的銷釘最為常用。在模具設(shè)計(jì)中，選用螺釘、銷釘應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)螺釘要均勻布置，盡量置于被固定件的外形輪廓附近。當(dāng)被固定件為圓形時(shí)，一般采用34個(gè)螺釘，當(dāng)為矩形時(shí)，一般采

45、用46個(gè)。銷釘一般都用兩個(gè)，且盡量遠(yuǎn)距離錯(cuò)開布置，以保證定位可靠。螺釘?shù)拇笮?yīng)根據(jù)凹模厚度選用。2)螺釘之間、螺釘與銷釘之間的距離，螺釘、銷釘距刃口及外邊緣的距離，均不應(yīng)過小，以防降低強(qiáng)度。3)內(nèi)六角螺釘通過孔及其螺釘裝配尺寸應(yīng)合理，其具體數(shù)值可由相關(guān)資料查得。4)圓柱銷孔形式及其裝配尺寸可參考相關(guān)資料。連接件的銷孔應(yīng)配合加工，以保證位置精度，銷釘孔與銷釘采用H7/m6或H7/n6過渡配合。5)彈壓卸料板上的卸料螺釘，用于連接卸料板，主要承受拉應(yīng)力。根據(jù)卸料螺釘?shù)念^部形狀，也可分為內(nèi)六角和圓柱頭兩種。圓形卸料板常用3個(gè)卸料螺釘，矩形卸料板一般用4或6個(gè)卸料螺釘。由于彈壓卸料板在裝配后應(yīng)保持水平

46、，故卸料螺釘?shù)拈L(zhǎng)度L應(yīng)控制在一定的公差范圍內(nèi)，裝配時(shí)選用同一長(zhǎng)度的螺釘。 4.5 閉合高度閉合高度：模具的閉合高度應(yīng)為上下模板、落料凹模、固定板、墊板、模柄等4555101816252825102325 沖壓設(shè)備的選擇該模具采用開式雙柱壓力機(jī)，型號(hào)為J23-25 表4 壓力機(jī)的參數(shù) Tab.4 The parameters of press型號(hào) 公稱壓力/KN 滑塊的行程次數(shù)/ 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 封閉高度的調(diào)節(jié)量 J23-25 250 55 65 270 55所選壓力機(jī)的閉合高度 滿足6 模具材料和熱處理要求6.1沖裁模凸凹模材料選取的原則沖裁模的凹模承受較大的拉應(yīng)力，凸模承受力較大的壓應(yīng)力。凸凹模正