長墊板模具設(shè)計(jì)

1、長墊板模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：楊化娟一、前言沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三

2、要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)

3、能的加工方法，沖壓件的成本較低。由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時在工藝上

4、多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級進(jìn)和復(fù)合-級進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進(jìn)沖壓在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合-級進(jìn)在一副沖模上包含復(fù)合和級進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成

5、，上模被固定在壓力機(jī)工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。此設(shè)計(jì)針對所給的零件進(jìn)行了一套冷沖壓模具的設(shè)計(jì)，其中設(shè)計(jì)內(nèi)容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度），擬定零件的沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，排樣，裁板，計(jì)算沖壓工序壓力，選用壓力機(jī)及確定壓力中心，計(jì)算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝編制，壓力機(jī)的校核。 二、零件工

6、藝分析 工件為圖1所示的落料沖孔件，材料為Q235鋼，材料厚度2mm，生產(chǎn)批量為大批量。工藝性分析內(nèi)容如下：圖1 工件圖1.材料分析Q235為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的沖裁成形性能，能進(jìn)行一般的沖壓加工。市場上容易買到這種材料，價格適中。2. 結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中部有一異形孔，孔的最小尺寸為6mm，滿足沖裁最小孔徑的要求。另外，經(jīng)計(jì)算異形孔距零件外形之間的最小孔邊距為5.5mm，滿足沖裁件最小孔邊距的要求。所以，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。3. 精度分析：零件上有4個尺寸標(biāo)注了公差要求，由公差表查得其公差要求都屬IT13，所以普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要

7、求。對于未注公差尺寸按IT13精度等級查補(bǔ)。由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。三、沖裁工藝方案的確定零件為一落料沖孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。

8、欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。所以，比較三個方案欲采用方案二生產(chǎn)?，F(xiàn)對復(fù)合模中凸凹模壁厚進(jìn)行校核，當(dāng)材料厚度為2mm時，可查得凸凹模最小壁厚為4.9mm，現(xiàn)零件上的最小孔邊距為5.5mm，所以可以采用復(fù)合模生產(chǎn)，即采用方案二。四、相關(guān)工藝計(jì)算1.刃口尺寸計(jì)算根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用凸模與凹模配合制造法。（1） 落料：以凹模為基準(zhǔn)件，然后配做凸模。1）凹模磨損后，尺寸()變大；計(jì)算公式：由書，查表2-11得；代入公式得： 2）凹模磨損后，尺寸(C1)不變；計(jì)算公式： （2）沖孔：以凹模為基準(zhǔn)件，然后配做凸模。1）凹模磨損后，尺寸()，(

9、)變??； 由書，查表2-11得、； 計(jì)公式： 2) 凹模磨損后，尺寸、不變；計(jì)算公式： 代入得 由表2-6查得 該零件凸模（凹模）刃口各部分尺寸按上述凹模（凸模）的相應(yīng)尺寸配制，保證雙面間隙。2.排樣計(jì)算分析零件形狀，應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有圖2所示兩種。 比較方案a和方案b，方案b所裁條料寬度過窄，剪板時容易造成條料的變形和卷曲，所以應(yīng)采用方案a?，F(xiàn)選用4000mm×1000 mm的鋼板，則需計(jì)算采用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數(shù)。（1）裁成寬81.4mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數(shù)為（2）裁成寬81.4mm、長4000mm的條

10、料，則一張板材能出的零件總個數(shù)為比較以上兩種裁剪方法，應(yīng)采用第1種裁剪方式，即裁為寬81.4mm、長1000mm的條料。其具體排樣圖如圖3所示。3、 材料利用率4.沖壓力計(jì)算可知沖裁力基本計(jì)算公式為此例中零件的周長為216mm，材料厚度2mm，Q235鋼的抗剪強(qiáng)度取350MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以所需卸料力和推件力為則零件所需得沖壓力為初選設(shè)備為開式壓力機(jī)J2335。5.壓力中心計(jì)算 零件外形為對稱件，中間的異形孔雖然左右不對稱，但孔的尺寸很小，左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小，所以該零件的壓力中心可近似認(rèn)為就是零件外形中心線的交點(diǎn)

11、。五、沖壓設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機(jī)JH2335，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：350kN滑塊行程：80mm最大閉合高度：280 mm閉合高度調(diào)節(jié)量：60 mm滑塊中心線到床身距離：205mm工作臺尺寸：380 mm×610 mm工作臺孔尺寸：200 mm×290 mm模柄孔尺寸：50 mm×70 mm墊板厚度：60 mm六、模具零部件結(jié)構(gòu)的確定1.標(biāo)準(zhǔn)模架的選用標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的計(jì)算公式得，凹模高度凹模壁厚。所以，凹模的總長為（取160mm），凹模的寬度為 。模具采用后置導(dǎo)

12、柱模架，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可查得模架規(guī)格為上模座160mm×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，導(dǎo)柱25mm×150mm，導(dǎo)套25mm×85mm×33mm。2.卸料裝置中彈性元件的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定橡膠的自由高度 由以上兩個公式，取。（2）確定橡膠的橫截面積查得矩形橡膠在預(yù)壓量為10%15%時的單位壓力為0.6MPa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸根據(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

13、孔尺寸為82 mm×25mm，外形暫定一邊長為160mm，則另一邊長b為（4）校核橡膠的自由高度為滿足橡膠墊的高徑比要求，將橡膠墊分割成四塊裝入模具中，其最大外形尺寸為80mm，所以橡膠墊的高徑比在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0.85×40 mm =34mm。3、其它標(biāo)準(zhǔn)件的選擇的選擇 a、圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘材料：45，熱處理硬度35-40HRC技術(shù)條件：按GB/T 3098.3-2000的規(guī)定b、圓柱銷（GB/T119.2-2000）材料為鋼：A型（普通淬火），硬度為550 650HV30標(biāo)準(zhǔn)：GB/T119.1-2000c、頂桿材料：

14、45，熱處理硬度4348HRC技術(shù)條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定d、頂板材料：45，熱處理硬度4348HRC技術(shù)條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定d、模柄選用凸緣模柄：A40 JB/T7646.3材料：Q235-A.F技術(shù)條件：按 JB/T7653-1994的規(guī)定e、固定擋料銷標(biāo)準(zhǔn)：A10 JB/T7649.10材料：45，熱處理硬度4348HRC技術(shù)條件:按 JB/T7653-1994的規(guī)定七、模具裝配圖與零件圖裝配圖 ：A1圖紙中零件圖 ：A3圖紙中八、設(shè)計(jì)心得體會 這次課程設(shè)計(jì)，總的來說可以用四個字歸納為“先苦后甜”從無，知到了解，感覺之前學(xué)的東西都只是半桶水。通過自學(xué)，

15、我學(xué)會了如何將UG三維轉(zhuǎn)化為二維，并在UG中進(jìn)行尺寸標(biāo)注，最后轉(zhuǎn)化成CAD格式，打印出圖。這一過程的成功，我的成就感由然而生，也體會了您之前說過的一句話，給個人都應(yīng)該學(xué)會如何自學(xué)。 總的來說，這次課程設(shè)計(jì)有很多的不足。在裝配圖方面，自己最終決定手畫，因?yàn)檠b配要在UG中安裝成功，是件非常難的事情。不僅要將各個標(biāo)準(zhǔn)零件和非標(biāo)準(zhǔn)零件畫出來，而且裝配中各零件之間關(guān)系非常緊密，可能一點(diǎn)點(diǎn)小的錯誤就導(dǎo)致不成功。所以，我打算在明年畢業(yè)設(shè)計(jì)時，嘗試用UG來完成裝配，在那時時間也比較充足。不管怎樣，這次收獲還是蠻多，但是我會再接再厲，補(bǔ)充自己的不足。九、參考文獻(xiàn)1 曾霞文 徐政坤 主編.冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì).長沙：中南大學(xué)出版社，20062 王 芳 主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19993 付宏生 主編.冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 肖景容 姜奎華 主編.沖壓工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19995 廖念釗等 主編.互換性與技術(shù)測量.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012