焊片制件沖壓工藝分析及多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)_圖文

1、 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成 果。 除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外, 本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或 撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名:年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、 使用學(xué)位論文的規(guī)定, 同意學(xué)校保留并向有 關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版, 允許論文被查閱和借閱。 本人授 權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索, 可 以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于 1、保

2、密囗,在 年解密后適用本授權(quán)書。2、不保密囗。(請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打 “” 作者簽名:年 月 日 導(dǎo)師簽名:年 月 日摘要多工位級進(jìn)模是沖壓模具的一種, 它是在單工序沖壓模具基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多工序集 成模具,在一副模具中可以完成沖裁、壓彎、成形、拉深等多種沖壓工序。它可以將復(fù)雜 的制件外形經(jīng)分解變成簡單的沖壓。它是當(dāng)代先進(jìn)模具的代表,深受人們重視。模具設(shè)計(jì)是模具制造的基礎(chǔ), 合理的設(shè)計(jì)是正確制造模具的保證。 多工位級進(jìn)模由凸、 凹模、模架、定位裝置、導(dǎo)料裝置、卸料裝置、限位裝置等組成。本設(shè)計(jì)課題為焊片制件 沖壓工藝分析及多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì), 工藝分析包括沖壓工藝分析和拉深工藝分析, 級進(jìn)模 設(shè)計(jì)

3、包括排樣圖的設(shè)計(jì)、 力和尺寸的計(jì)算以及結(jié)構(gòu)的選型。 最終設(shè)計(jì)出能夠滿足生產(chǎn)要求 的模具。本次設(shè)計(jì)采用 SOLIDWOKS 軟件進(jìn)行繪圖, SOLIDWOKS 軟件為計(jì)算機(jī)輔助制圖工具,是 一款專業(yè)機(jī)械制圖軟件, 具有很強(qiáng)的圖像處理功能。 本設(shè)計(jì)需要進(jìn)行三維造型與二維工程 圖繪制。關(guān)鍵詞:模具設(shè)計(jì);級進(jìn)模;拉深;沖裁AbstractMulti-station progressive die is a kind of stamping die, which is developed on the basis of single step punching mould multistep integ

4、ration mould, it can be finished in a pair of mould cutting, bending, forming, drawing and so on a variety of stamping process.Complex shape parts can be decomposed into simple stamping.It is the representative of contemporary advanced mould, deeply appreciated.Mold design is the base of mould manuf

5、acturing, reasonable design is the guarantee of correct manufacture of moulds.Multi-station progressive die is made by the convex and concave die, die frame, positioning device, feeding device, discharge device, limit switch, etc.This design project for welding parts stamping process analysis and mu

6、lti-station progressive die design, process including stamping process analysis and the analysis of deep drawing technology, progressive die layout diagram design including design, calculation of force and size and structure of the selection.Final design can meet the production requirements of the m

7、old.This design adopts SOLIDWOKS drawing software, SOLIDWOKS software for computer aided drawing tools, is a professional mechanical drawing software, has the very strong image processing function.This design needs to be drawn 3 d modeling and two-dimensional engineering graphics.Keywords: mold desi

8、gn; progressive die; drawing ; blanking目 錄第 1章緒論 . . 1 1.1 研究的目的及意義 . . 1 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 1.2.1 國外模具技術(shù)現(xiàn)狀 . . 1 1.2.2國內(nèi)模具現(xiàn)狀 . 2 1.2.3多工位級進(jìn)?，F(xiàn)狀 . 2 1.3技術(shù)路線及方案 . 3 1.4 進(jìn)度安排 . . 3第 2章工藝分析 . . 5 2.1零件分析 . 5 2.2 工藝計(jì)算 . . 5 2.2.1 毛坯直徑、料寬及步距的計(jì)算 . . 5 2.2.2拉深工藝計(jì)算 . 6 2.3工序排樣圖的設(shè)計(jì) . 8 2.4凸、凹模工作部分尺寸計(jì)算 . 9 2.4.1 拉

9、深凸、凹模 . . 9 2.4.2 沖裁凸、凹模 . . 10 2.5 其它計(jì)算 . . 11 2.5.1沖裁力的計(jì)算 . 11 2.5.2拉深力的計(jì)算 . 11 2.5.3 卸料力、推料力和頂件力的計(jì)算 . . 12第 3章模具主要零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . . 13 3.1 凸模 . . 13 3.1.1拉深凸模:. 13 3.1.2沖裁凸模:. 13 3.2 凹模 . . 14 3.2.1 凹模外形尺寸的確定 . . 14 3.2.2凹模三維圖與平面圖 . 15 3.3 卸料裝置 . . 15 3.3.1 卸料裝置的導(dǎo)向形式 . . 16 3.3.2 彈壓卸料板的要求和結(jié)構(gòu)形式 . . 16

10、3.3.3 彈壓卸料裝置的安裝形式 . . 16 3.3.4 卸料板三維圖與工程圖 . . 17 3.4導(dǎo)料、托料裝置 . 17 3.5 限位裝置 . . 18 3.6 定位裝置 . . 18 3.7 模架 . . 19 3.7.1 非標(biāo)準(zhǔn)模座的設(shè)計(jì) . . 19 3.7.2 模架的導(dǎo)向裝置 . . 20 3.7.3 模柄 . . 20 3.7.4 模座的三維圖與工程圖 . . 20 3.8 彈性元件 . . 213.8.1 卸料彈簧的選用 . . 21 3.8.2 導(dǎo)料桿彈簧的選用 . . 22第 4章級進(jìn)?？傃b配體三維圖與工程圖 . . 23第 5章結(jié)論與展望 . . 25參考文獻(xiàn) . .

11、 26致謝 . . 27第 1章 緒論1.1 研究的目的及意義(1鞏固和加深機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等課程的專業(yè)知識(shí),并能綜合應(yīng)用這些專業(yè)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問 題。(2針對級進(jìn)模設(shè)計(jì),廣泛搜集相關(guān)資料,了解級進(jìn)模的發(fā)展現(xiàn)狀,獨(dú)立學(xué)習(xí)級進(jìn) 模結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理,并應(yīng)用自己的專業(yè)知識(shí)及創(chuàng)新思維去設(shè)計(jì)一個(gè)焊片制件的級進(jìn)模。 (3自學(xué)三維造型軟件 SolidWorks 或 Pro ,并應(yīng)用所學(xué)軟件進(jìn)行三維建模、零部件 裝配和運(yùn)動(dòng)仿真分析,從而深刻體驗(yàn)到 CAD 在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的重大作用。(4畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這

12、次畢業(yè) 設(shè)計(jì)使自己理論知識(shí)能夠結(jié)合實(shí)踐得到充分的應(yīng)用, 并有利于提高自己獨(dú)立的分析解決問 題能力和創(chuàng)新能力,讓自己的知識(shí)及能力得到綜合的訓(xùn)練。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外模具技術(shù)現(xiàn)狀高新技術(shù)在模具企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用 :(1廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM技術(shù)a 超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段, 3D 設(shè)計(jì)已達(dá)到了 7080%。b PRO/E、 UG 、 CIMATRON 等軟件普遍應(yīng)用。c 數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。d CAE技術(shù)已逐漸成熟。(2普遍采用高速切削加工技術(shù)a 特征:以高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工質(zhì)量。b 加工效率:比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍

13、,甚至十幾倍。c 轉(zhuǎn)速:1500030000r/min。d 效益:大大縮短制模時(shí)間。(3普遍應(yīng)用快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)a 塑料模具:有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司塑料模具廠家利用快速原型 澆制硅膠模具,用于少量翻制塑料件。b 汽車模具:多為鋅基合金快速制模和使用環(huán)氧樹脂制作金屬成型模。1.2.2 國內(nèi)模具現(xiàn)狀我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位, 僅次于日本和美國。 國內(nèi)的模具生產(chǎn) 廠已超過 17000家,從業(yè)人員達(dá) 50萬。近年來,我國的模具工業(yè)一直以每年 13%左右的 增長速度快速發(fā)展我國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度達(dá)到 13%15%。(1中國模具產(chǎn)業(yè)的進(jìn)出口近幾年來,我國

14、每年進(jìn)口模具約占市場總量的 20%左右,已超過 10億美元,成為世 界上最大的模具進(jìn)口國其中塑料與橡膠模具占全部進(jìn)口模具的 50%以上,沖壓模具占全 部進(jìn)口模具約 40%中、高檔模具進(jìn)口比例占市場總量的 40%以上。(2我國模具技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步主要表現(xiàn) 研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料,并采用了一些新的 熱處理工藝, 延長了模具的使用壽命。 比如沖模廣泛使用合金工具鋼代替碳素工具鋼, 提 高模具壽命,減少模具熱處理變形。開發(fā)了多工位級進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品, 并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了精密塑料 注射模。研究開發(fā)了一些模具加工新技術(shù)和新工藝。如三維曲面數(shù)控加工;模具表面拋光、

15、表面皮紋加工及皮紋輥制造技術(shù);模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速成型技術(shù)等。 模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展,已廣泛使用精密坐標(biāo)磨床、數(shù)控 (CNC銑床、 CNC 電火花線切割機(jī)床和高精度電火花成型機(jī)床等。 模具零件的精度由數(shù)控機(jī)床保證, 解決了 以前傳統(tǒng)切削加工生產(chǎn)模具零件,靠鉗工技藝保證質(zhì)量,質(zhì)量難保證的問題。模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造 (模具 CAD/CAM/CAE已在國內(nèi)得到了廣泛的開發(fā)應(yīng)用。 三維造型軟件和仿真軟件的廣泛應(yīng)用, 不僅能自動(dòng)編程, 還能進(jìn)行干涉檢查, 保證設(shè)計(jì)和 工藝的合理性。中國模具工業(yè)存在的問題 :(3精密加工設(shè)備還很少大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出許多 先

16、進(jìn)的技術(shù)如 CAD /CAE /CAM 技術(shù)的普及率還不高。1.2.3 多工位級進(jìn)?，F(xiàn)狀多工位級進(jìn)模是在普通級進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、 高效率、 長壽命的模 具, 是技術(shù)密集型模具的重要代表, 是沖模發(fā)展方向之一。 這種模具除進(jìn)行沖孔落料工作 外,還可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和成形性質(zhì),完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等成形工序,甚 至還可以在模具中完成裝配工序。 沖壓時(shí), 將帶料或條料由模具入口端送進(jìn)后, 在嚴(yán)格控 制步距精度的條件下, 按照成形工藝安排的順序, 通過各工位的連續(xù)沖壓, 在最后工位經(jīng) 沖裁或切斷后, 便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。 為保證多工位級進(jìn)模的正常工作, 模 具必須具

17、有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng), 配備有自動(dòng)送料、 自動(dòng)出件、 安全檢測等裝置。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快, 市場競爭的日益加劇, 人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品 質(zhì)量、 成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。 近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進(jìn)步 的投資力度,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 等國際通用軟件。近年來我國模具技術(shù)發(fā)展較快,代表沖壓模具發(fā)展方向的多工 位級進(jìn)模的制造與設(shè)計(jì)水平有了較大提高, 國內(nèi)生產(chǎn)的部分模具水平與國際同類模具水平 相當(dāng),并有少量出口, 但是應(yīng)該看到相比國際先進(jìn)水平仍有不少差距。為此,我們必須全

18、 方位提高技術(shù)創(chuàng)新能力和模具設(shè)計(jì)制造水平, 不斷縮小差距。 相信在我們的努力下, 我國 必將從模具生產(chǎn)大國發(fā)展成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國。1.3 技術(shù)路線及方案(1零件工藝分析該零件為料厚 0.5mm 的單孔焊片, 屬大批量生產(chǎn)。 因?yàn)槠淇诪橥残? 所以應(yīng)先進(jìn)行拉 伸工序。 拉伸要求材料的延展性好, 但于塑性變形和對冷作硬化敏感性不是很大, 所以材 料可以選用純銅。然后根椐拉伸系數(shù),從而確定其拉伸次數(shù),并計(jì)算出各次的拉伸直徑、 拉伸高度和拉伸圓角半徑。 因?yàn)樵摿慵穸容^薄, 而且外形小、形狀簡單, 所以最后可以 一次沖裁落料。(2零件的排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算首先計(jì)算零件的毛坯直徑,接著確定是否需要工藝切口并選用

19、切口形式,計(jì)算切口 尺寸,確定料寬、步距,然后根椐拉伸系數(shù),從而確定其拉伸次數(shù),并計(jì)算出各次的拉 伸直徑、拉伸高度和拉伸圓角半徑。經(jīng)過計(jì)算,可知工序次序、工位數(shù)以及各工序的尺 寸要求,從而確定該零件的排樣圖。(3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸、凹模設(shè)計(jì)凸模固定板設(shè)計(jì)模架設(shè)計(jì)定距定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)卸料裝置設(shè)計(jì)導(dǎo)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)限位裝置設(shè)計(jì)彈性元件設(shè)計(jì)(4 SolidWorks 軟件進(jìn)行零件建模及裝配,并繪制二維工程圖。1.4 進(jìn)度安排第 1周 -4周:畢業(yè)設(shè)計(jì)題目分析 /研討與文獻(xiàn)查閱,明確研究內(nèi)容,完成初步方案設(shè)計(jì),并完成開題報(bào)告工作。第 5周 -7周:完成零件分析,排樣分析與模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第 8周 -12周:對其進(jìn)

20、行整體建模,完成相關(guān)計(jì)算工作。第 12周 -13周:完成其裝配設(shè)計(jì)與繪制工程圖,并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 第 14周 -15周:畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯相關(guān)手續(xù)與論文答辯。第 2章 工藝分析2.1 零件分析零件如圖 2-1。 圖 2-1 焊片零件圖該零件為料厚 0.5mm 的單孔焊片, 屬大批量生產(chǎn)。 因?yàn)槠淇诪橥残? 所以應(yīng)先進(jìn)行拉 伸工序。 拉伸要求材料的延展性好, 但于塑性變形和對冷作硬化敏感性不是很大, 所以材 料可以選用純銅。然后根椐拉伸系數(shù),從而確定其拉伸次數(shù),并計(jì)算出各次的拉伸直徑、 拉伸高度和拉伸圓角半徑。 因?yàn)樵摿慵穸容^薄, 而且外形小、形狀簡單, 所以最后可以 一次沖裁落料。2.2 工藝

21、計(jì)算2.2.1 毛坯直徑、料寬及步距的計(jì)算(1計(jì)算毛坯直徑 求毛坯直徑:23242156. 421224228122211d d r dr h d r d r D D -+= (2-1代入數(shù)據(jù):D 1=2526225. 156. 45. 225. 128. 655. 15. 2425. 085. 15. 028. 625. 1-+ =21. 62=7.9mm確定修邊余量,由表查得 =1.2。實(shí)際毛坯直徑 D=D1+=7.9+1.2=9.1mm。生產(chǎn)取 D=10mm。(2確定是否要工藝切口并選用切口形式由于 t/D×100=0.5/10×100=5d /d=6/2.5=2.4

22、h/d=3.8/2.5=1.52查表可以確定要用工藝切口。(3計(jì)算帶料寬度料寬 B: B=D+17+2b2+1.5=10+17+2×1.5+1.5=31.5mm式中 17mm 為對排切口間中心距,它由排樣而定。側(cè)刃定距切邊寬度為 1.5mm , b2=1.5mm。(4步距A=D+n=10+1.5=11.5mm式中, n=1。2.2.2 拉深工藝計(jì)算(1計(jì)算總的拉深系數(shù) m總m 總 =d/D=2.5/10=0.25查表得 m總 =0.2-0.24, m總=0.26-0.24,取 m總=0.24。所以 m 總 =0.25 m總=0.24可以不用中間退火進(jìn)行連續(xù)拉。(2計(jì)算各次拉深直徑查表

23、得出各次拉深系數(shù),拉深直徑的計(jì)算結(jié)果見表 2-1:表 2-1 各次拉深直徑的計(jì)算拉深次序 拉深系數(shù) 各次拉深后制件的中線直徑 d 2/mm 實(shí)際取用值 d 2/mm1 0.63 d1=10×0.63=6.3 72 0.76 d2=7×0.76=5.32 5.43 0.78 d3=5.4×0.78=4.21 4.34 0.80 d4=4.3×0.8=3.44 3.55 0.82 d5=3.5×0.82=2.87 2.96 0.85 d6=2.9×0.85=2.47 2.5(3確定各次拉深凸凹模圓角半徑r 凸 1=(35 t =3

24、5;0.5=1.5mmr 凹 1=(0.60.9 r 凸 1=0.9×1.5=1.35mm 取 r 凹 1=2mm r 凸 6 2t=2×0.5=1mmr 凹 6=1mm, r 凹 6為制件凸緣處圓角半徑。 r 凸 5=8. 07. 06凹 r =1/0.8=1.2mmr 凹 5=8. 07. 06凹 r =1/0.8=1.2mm同理求出, 并作適當(dāng)調(diào)整后的其它各次凸模圓角半徑為:r 凸 2=1.5mm , r 凸 3=1.4mm, r 凸 4=1.4mm。凹模圓角半徑為:r 凹 2=1.8mm , r 凹 3=1.6mm, r 凹 4=1.4mm。 經(jīng)整形后, r 凸 7

25、=0.5 r凸 6=0.5*1=0.5mm , r 凹 7=1mm 。 (4計(jì)算各次拉深高度求出按毛坯 D 拉深后制件的凸緣直徑 d s (d s 在各次拉深后均為固定值 根椐選用的毛坯直徑 D =10和制件的相關(guān)尺寸,用計(jì)算毛坯直徑的公式計(jì)算出 d s 。221222212(4(4d D D d d d D D s s +-=-=- (2-2 代 入 數(shù) 據(jù) :mm D S 6. 859. 7369. 7222=+-=計(jì)算首次拉深高度23 (21cos r d d -= (2-3 代 入 數(shù) 據(jù) :=-=87. 496444. 025. 245. 125. 26. 85. 11(21cos

26、h t =rsin =2.25×sin49.87°=1.72mm弧長: mm r l 96. 118087. 4925. 2180=弧長為 l 的旋轉(zhuǎn)體表面積 F t 計(jì)算式為:2(t t rh l d F -= (2-4根據(jù) 42t t d F =的關(guān)系,求出 d t 。式中 F t 為弧長為 l 的旋轉(zhuǎn)體表面積; d t 為與 F t 相應(yīng)的假象毛坯直徑。則:2(442t t t rh l d F d -=(2-5代入數(shù)據(jù): 2. 59 72. 125. 2296. 15. 11(42=-=t d22211121214828. 6(d d r d r d D h t +

27、-=(2-6 代科數(shù)據(jù):742. 5975. 185. 375. 128. 65. 3(102221+-=h=1.23mm總高度:H 1=h11+ht =-1.23+1.75+1.72=2.24mm。用以上公式計(jì)算的拉深高度是近似的,調(diào)整后的實(shí)際 H 1=2.9mm。 同理, H 2=3.1mm 。第三次拉深高度由下式計(jì)算得:2422256. 428. 62828. 62(3dd d r d r r d r d D h -+-=(2-7 代入數(shù)據(jù):3. 4486. 885. 156. 43. 485. 128. 665. 18165. 128. 61(102222223-+-=h=-0.5mm

28、總高度:H 3=-0.5+1.85+1.65=3,取 H3=3.2mm。同理, H 4=3.5mm ; H 5=3.6mm ; H 6=3.7mm; H 7=3.3mm 為整形后的制件尺寸。 (5校核第一次拉深時(shí)的相對高度當(dāng) t/D×100=5, d /d=8.6/7=1.23時(shí), h1/d1=0.69。 而 h1/d1=2.9/7=0.41<h1/d1=0.69,故上述計(jì)算是合理的。2.3 工序排樣圖的設(shè)計(jì)由前面工藝計(jì)算可知, 為加工出圓筒形拉深件, 共需六次拉深工位, 最后一工位為沖 裁落料。各工位安排如下: :拉深 : 整形 :沖底 :整形 :空工位 :落料 圖 2-2

29、排樣圖2.4 凸、凹模工作部分尺寸計(jì)算2.4.1 拉深凸、凹模(1拉深模間隙拉深模的間隙是指凸凹模橫向尺寸的差值。 間隙小, 工件質(zhì)量好,但拉深力大, 工件 易拉斷, 模具磨損嚴(yán)重, 壽命低。 間隙大, 拉深力小, 模具壽命高, 但工件易起皺、 變厚, 側(cè)壁不直,口部邊線不齊,有回彈,質(zhì)量不能保證。因此,確定間隙時(shí)既要考慮板料厚度 偏差的影響,又要考慮拉深時(shí)毛坯口部增厚的現(xiàn)象,故間隙值一般應(yīng)比毛坯厚度略大些。間隙:z=(t max +nt mm 注:1.t max 為材料最大厚度; 2.n為間隙系數(shù)。查表可知, n 1,2,3=0.5, n 4=0.3, n 5=0.1。z 1,2,3=0.5

30、+0.5×0.5=0.75mm z 4=0.5+0.3×0.5=0.65mm z 5=0.5+0.1×0.5=0.55mm z 6=0.95t=0.95×0.5=0.475mm(2凸、凹模工作部分尺寸計(jì)算 多次拉深時(shí),dd pp z d D d d +-+=02( (2-8末次拉深時(shí),dd pp z d D d d +-+=+=0024. 0( 4. 0( (2-9注 . d D 凹模工作部分尺寸;p d 凸模工作部分尺寸;d首次拉深件內(nèi)形的基本尺寸; z拉深時(shí)凸、凹模單面間隙;p 、 d 凸模、凹模的制造偏差; 拉深件尺寸公差。查表可知, p =0.0

31、15, d =0.030, =0.2。 所以可得:0015. 00015. 060015. 050015. 040015. 030015. 020015. 0108. 2 2. 04. 02(4. 238. 39. 45. 6-=+=p p p p p p d d d d d d 03. 0003. 00603. 0003. 00503. 0003. 00403. 0003. 00303. 0003. 00203. 0003. 00103. 3 475. 0208. 2(5. 3 55. 024. 2(3. 465. 020. 3(3. 5 75. 028. 3(4. 6 75. 029. 4

32、(8 75. 025. 6(+=+=+=+=+=+=+=d d d d d d D D D D D D2.4.2 沖裁凸、凹模(1沖裁間隙沖裁間隙指凸、凹模刃口間縫隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要參 數(shù), 它直接影響沖裁件的質(zhì)量、 模具壽命和力能的消耗。 應(yīng)根椐實(shí)際情況和需要合理的選 用。合理沖裁間隙主要與被沖的材料厚度、材料力學(xué)性能不同有關(guān)。 查表可得,雙面間隙為 0.0250.035,取 z=0.03。(2凸、凹模刃口尺寸當(dāng)制件為非圓形或凸、 凹模間配合間隙較小時(shí), 可采用配合加工法, 即先加工好凸模 (或凹模 ,然后以此為基準(zhǔn)配做凹模(或凸模 ,使凸、凹模保持一定的間隙。落

33、料,一 般應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),然后配做凸模。 凹模磨損后尺寸變大,則其尺寸計(jì)算公式為:aa X a A +-=0( (2-10 注:a A 凹模尺寸;制作公差;X磨損系數(shù),通常取 0.51;a 、 t 凹、凸模制造公差,一般按 IT6IT7級精度取值,也可取 a=1/4, t=(1/51/4。表 2-2 落料凸、凹模刃口尺寸制件尺寸 /mm凹模計(jì)算公式 演算凹模尺寸凸模尺寸1. 01. 02. 11+-aa X a A +-=0( 05. 00 2. 075. 02. 11(+-=a A 05. 0005. 11+ 005. 002. 11-008. 03- 02. 00 08. 013(+-=a

34、 A 02. 0092. 2+ 002. 089. 2- 008. 05-02. 0008. 015(+-=a A 02. 0092. 4+ 002. 089. 4-2.5 其它計(jì)算2.5.1 沖裁力的計(jì)算沖裁力是指沖壓時(shí)材料對凸模的最大抵抗力。 沖裁力的大小, 主要與材料的性質(zhì)、 厚 度和沖件分離的輪廓長度有關(guān)。 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、 設(shè)計(jì)模具及 校驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。平刃口沖裁時(shí),P =1.3Lt (2-11式中, P 沖裁力,單位 N ; L 沖裁刃口周長,單位 mm ; t材料厚度 , 單位 mm ; 材料抗剪強(qiáng)度,單位 MPa 。對于本設(shè)計(jì), P =1.3×2

35、5.22×0.5×350=5737.55N2.5.2 拉深力的計(jì)算首次拉深力: 11K t d P b p = (2-12 首次后的各次拉深力:22K t d P b p =(2-13 式中, d p1首次拉深后的工件直徑; t 料厚;b 材料強(qiáng)度極限; K1首次拉深時(shí)的系數(shù); P拉深力。對于本設(shè)計(jì), P1=×7×0.5×300×0.43=1418.43NP2=×5.4×0.5×300×0.6=1526.81NP3=×4.3×0.5×300×0.6=122

36、3.76NP4=×3.5×0.5×300×0.6=996.08NP5=×2.9×0.5×300×0.6=825.33NP6=×2.5×0.5×300×0.6=711.49N2.5.3 卸料力、推料力和頂件力的計(jì)算卸料力、推料力和頂件力的大小與沖件的材質(zhì)、厚度、沖裁輪廓周邊尺寸以及沖裁模 結(jié)構(gòu)、 凸模和凹模表面粗糙度有關(guān)。 要精確計(jì)算很難, 實(shí)際工作中通常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:卸料力:P x =Kx P (2-14 推料:P t =nKt P (2-15頂件力:P d =Kd P

37、(2-16 式中, P x , P t , P d 分別為卸料力、推件力和頂件力;K x , K t , K d 分別卸料系數(shù)、推料力系數(shù)和頂件力系數(shù),查表可知;P 沖裁力;n 同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量。對于本設(shè)計(jì), P x =0.04×1418.43=229.502NP t =14×0.1×1418.43=1985.802NP d =0.06×1418.43=344.253N第 3章 模具主要零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 凸模在沖壓過程中, 被制件或廢料所包容的模具工作零件稱為凸模。 凸模各類繁多, 按級 進(jìn)模的沖壓性質(zhì)分, 有沖裁凸模、 彎曲凸模、

38、 拉深凸模和異形凸模等。 凸模的形式從形狀 來說圓形和異形凸模用得最多, 從結(jié)構(gòu)來說用于沖裁得凸模比較多, 小凸模多。 固定方法 主要是機(jī)械固定法和物理固定法,但機(jī)械固定法用得較多。常見得凸模形式有帶臺(tái)式、直通式、鉚接式、疊裝式、插入式、壓塊式等,帶臺(tái)式凸 模的安裝部分有一圈大于 D 的臺(tái)階,有了它可以防止凸模從固定板中脫落,安裝后穩(wěn)定 性非常好, 能承受較大的沖壓力, 是采用最多的一種安裝固定形式, 且常用的圓形帶臺(tái)式 凸模已標(biāo)準(zhǔn)化,所以本設(shè)計(jì)采用帶臺(tái)式凸模。3.1.1拉深凸模:第一、 二工位拉深凸模選用圓柱頭直桿圓凸模 JB/T 5825。第三、四、五、六工位中,因?yàn)槔钔鼓９ぷ鞑糠种睆教?/p>

39、小,若選用直桿圓凸模,凸 模強(qiáng)度不能滿足要求,所以選用圓柱頭縮桿圓凸模 JB/T 5826。3.1.2沖裁凸模:凸模長度由下式計(jì)算確定:L=H1+H2+H3+t+Y (3-1 式中, L 凸模的長度;H 1凸模固定板厚度;H 2凸模進(jìn)入凹模的深度;H 3卸料板厚度;t 制件材料厚度;Y 凸模固定板與卸料板之間的安全距離,取 Y =15 20mm。一般情況下,凸模的長度盡量取整數(shù), 并且符合標(biāo)準(zhǔn)長度,取短不取長,這對強(qiáng)度有 利,通常在 3565mm之內(nèi)。確定刃磨量多少時(shí),應(yīng)和凸模有足夠的使用壽命結(jié)合起來。 供刃磨用量留得少了,沒有刃磨幾次,凸模的長度太短便不能用了;供刃磨量留得多了, 使凸模的全

40、長設(shè)計(jì)得很長, 模具閉合高度太大, 整個(gè)模具很笨重, 甚至出現(xiàn)模具已到該報(bào) 廢時(shí),凸模的刃磨量仍還有余的情況,這是不可取的。凸模長度見表 3-1:表 3-1 凸模長度的計(jì)算凸模 H1 H3 t Y H2 L120 12 0.5 20 2.9 55.42 3.1 55.63 3.2 55.74 3.5 565 3.6 56.16 3.7 56.27 3.3 55.88 3.3 55.89 5.5 583.2 凹模在沖壓過程中, 與凸模合并直接對制件進(jìn)行分離或成形的工作零件稱凹模。 多工位級 進(jìn)模的凹模,常采用整體式結(jié)構(gòu)。 它具有如下一些優(yōu)點(diǎn):凹模只是一塊板狀零件,比較完 整,使模具的結(jié)構(gòu)比較緊湊

41、,設(shè)計(jì)和加工簡單,制造裝配比較方便,成本低;缺點(diǎn)是局部 損壞后, 不便于修理, 對大一些的級進(jìn)模不利于加工, 因此只適用于外形尺寸不能太大 (根 椐加工設(shè)備的條件,一般小于 400mm 的場合。所以,本設(shè)計(jì)可以選用整體式凹模。3.2.1 凹模外形尺寸的確定級進(jìn)模凹模的外形都是矩形板件,外形尺寸 (長、寬、厚 的大小直接關(guān)系到凹模的剛 度、強(qiáng)度、和耐用度,也關(guān)系到資源的合理應(yīng)用。凹模裝于下模座上,由于下模座孔口較 大因而使凹模工作時(shí)承受彎曲力矩,若凹模高度 H 及壁厚 C 不足時(shí),會(huì)使凹模產(chǎn)生較大 變形,甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜, 很難按理論方法精確計(jì)算。 而矩形板件凹模的外 形已標(biāo)準(zhǔn)化,并

42、有商品提供使用,設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需要,直接選用相當(dāng)規(guī)格。(1凹模厚度根據(jù)凹模的最大刃口尺寸、制件料厚,查表直接可獲得。本設(shè)計(jì)凹模厚度 H =20m 。 凹模壁厚可用經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算。即壁厚 c 根據(jù)凹模厚度 H 確定,一般為 c 2640mm。對于小型凹模:c =(1.52 H (3-2 對于本設(shè)計(jì):c=(1.52×20=3040(mm (2凹模的固定螺孔和定位銷孔大小及間距根據(jù)凹模厚度, 查表可以選擇所使用的螺釘和定位銷尺寸, 本設(shè)計(jì)中, 使用 M8螺釘 和 8定位銷。根據(jù)所使用的螺釘和定位銷, 查表可知, 螺釘間距最小為 40mm ,最大為 90mm 螺孔 與銷孔最小間距為 12mm 。

43、螺孔、銷孔與凹模刃口間距 F 的最小尺寸,一般情況下取 F 2d =16mm 。根據(jù)以上分析及計(jì)算,凹模外形尺寸取 250×140×20。3.2.2 凹模三維圖與平面圖 圖 3-1 整體式凹模三維圖 圖 3-2 整體式凹模工程圖3.3 卸料裝置卸料裝置在級進(jìn)模中是個(gè)很重要的組成部分,常用的有固定卸料和彈壓卸料兩種形 式。由于結(jié)構(gòu)不同, 功能也不一樣, 固定卸料裝置就是起卸料作用; 彈壓卸料裝置不僅沖 壓完后起卸料作用, 沖壓開始前還起壓料作用, 防止沖壓過程中材料的滑移或扭曲, 同時(shí)在與凸模固定板、凹模內(nèi)置小導(dǎo)柱導(dǎo)向的情況下, 對小凸模還有導(dǎo)向保護(hù)作用,因此, 模 具的功能

44、、精度和使用壽命與卸料裝置的結(jié)構(gòu)、精度和強(qiáng)度有著直接的關(guān)系。本設(shè)計(jì)采用彈壓卸料裝置。3.3.1 卸料裝置的導(dǎo)向形式在多工位級進(jìn)模中, 為了保護(hù)好小凸模, 并保證卸料板與凸模固定板、 凹模之間形孔 與凸模相對位置的一致性, 也為了提高模具的精度, 在卸料板與凸模固定板、 凹模之間設(shè) 置輔助導(dǎo)向裝置,即采用小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套導(dǎo)向,組成一個(gè)功能完善的彈壓卸料裝置。 滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套的導(dǎo)向裝置是最常用的形式,這種結(jié)構(gòu)加工裝配方便,易于標(biāo)準(zhǔn)化, 但承受側(cè)壓能力差?；瑒?dòng)導(dǎo)向副小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套間的配合間隙應(yīng)小于卸料板與凸模間隙, 更要小于模具沖裁間隙才合理。 一般小導(dǎo)柱小導(dǎo)套的實(shí)際配合間隙為凸模與卸料板配合間 隙的

45、 1/2,多數(shù)為雙面配合間隙 0.005mm 。根據(jù)以上分析, 選擇直徑 d =16mm 、 極很偏差 h5、 長度 L =70mm , 材料 20鋼, GB699, B 型導(dǎo)柱:導(dǎo)柱 B 20h5×70 GB/T 2861.2。3.3.2 彈壓卸料板的要求和結(jié)構(gòu)形式彈壓卸料板是彈壓卸料裝置的主要零件。 其結(jié)構(gòu)和加工質(zhì)量, 關(guān)系到模具的精度和使 用壽命, 對于它的要求是剛性要好, 導(dǎo)向部位有較好的耐磨性, 工作時(shí)彈壓力大而上下活 動(dòng)平穩(wěn),耐疲勞。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造精度方面往往高于凹模才滿足要求,為此, 卸料板的 工作部分常用優(yōu)質(zhì)合金工具鋼制造, 并淬火處理。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面彈壓卸料板根據(jù)

46、模具的不 同特點(diǎn)與要求,有整體式、鑲拼式、分段式和混合式等,整體式彈壓卸料板,即與凸模相 配的和起卸料作用的工作部分與裝卸料螺釘和彈性元件部分全都在一整塊板上, 由于結(jié)構(gòu) 簡單、緊湊,加工裝配方便而被廣泛采用。本設(shè)計(jì)即采用該結(jié)構(gòu)形式。彈壓卸料板各工作孔與對應(yīng)凸模的配合間隙應(yīng)小于凸模與凹模的沖裁間隙。一般取 凸、凹模實(shí)際雙面沖裁間隙的 1/41/3.簡單形孔的配合間隙取前者,也可近似取 0.010.02mm;復(fù)雜形孔的配合間隙取后者,也可以近似取 0.020.05mm。在本設(shè)計(jì)中,拉深凸模配合間隙取 0.02,沖裁凸模配合間隙取 0.05。彈壓卸料板的長寬尺寸一般情況下取同凹模平面尺寸一樣大小,

47、 厚度在保證剛度的前 提,比凹模稍薄,比普通沖模稍厚些。根據(jù)卸料板寬度與沖件料厚,查表得卸料板厚度 H=12mm。3.3.3 彈壓卸料裝置的安裝形式彈壓卸料裝置包括卸料板、 卸料螺釘和卸料彈簧。 彈壓卸料裝置的安裝是指如何通過 卸料螺釘?shù)暮侠矸植技安捎煤线m的彈性元件將卸料板吊裝在上模, 保持與凸模固定板之間 有一定空間,實(shí)現(xiàn)彈壓卸料板穩(wěn)定的壓料、護(hù)理、卸料的綜合作用。為達(dá)到這個(gè)目的,卸料螺釘必須對稱分布, 合理安排位置, 同時(shí)要求控制其工作長度在同一副模具內(nèi)嚴(yán)格一致。 在多工位級進(jìn)模中, 常采用的卸料螺釘安裝類型有:外螺紋固定式、 內(nèi)螺紋固定式和 套裝式三種。外螺紋式因結(jié)構(gòu)簡單、緊湊而經(jīng)常被使

48、用,本設(shè)計(jì)即采用外螺紋式。3.3.4 卸料板三維圖與工程圖 圖 3-3 卸料板三維圖 圖 3-4 卸料板工程圖3.4 導(dǎo)料、托料裝置在多工位級進(jìn)模中, 不僅有多道沖裁工序的平面加工, 還有彎曲、 成形和拉深等多道 工序的立體加工。 其特點(diǎn)是步數(shù)多, 條料的工作區(qū)間長。 因此除要求條料的送料步距必須 正確外, 還要求條料必須沿著正確的方向順利的直線運(yùn)動(dòng); 為此, 對于級進(jìn)沖壓成形零件, 成型中的工序件邊在帶料上必須及時(shí)完全離開凹模洞口, 借助托料裝置托起帶料離開凹模平面一定高度,這樣才能保證各工位連續(xù)、正確、穩(wěn)定地工作。因此經(jīng),在設(shè)計(jì)級進(jìn)模中 要根據(jù)特點(diǎn)、送料的要求,考慮使用導(dǎo)料、托料裝置。本設(shè)

49、計(jì)采用浮動(dòng)導(dǎo)料桿導(dǎo)料, 浮動(dòng)導(dǎo)料桿下面裝有壓縮彈簧, 當(dāng)沖壓結(jié)束后, 上模上 升時(shí), 在彈壓力的作用下, 浮動(dòng)導(dǎo)料桿被頂起, 帶動(dòng)條料的料邊使整個(gè)條料離開凹模平面 至最高的送料位置, 使條料在送進(jìn)的過程中不會(huì)因?yàn)閺澢尚喂ば蚨艿桨寄５淖璧K, 保 證送料順利,到位精度高。導(dǎo)料桿一般為多個(gè)使用, 間距不宜過大, 以免條料在送進(jìn)過程中呈波浪式前進(jìn), 送料 不暢。 導(dǎo)料桿對條料的送料導(dǎo)向是屬于點(diǎn)接觸式的, 所以對條料的寬度精度和兩側(cè)的平直 度要求較高, 否則會(huì)使送料產(chǎn)生較大誤差。 此外卸料板上對應(yīng)沉孔深度與導(dǎo)料頭部有尺寸 要相適應(yīng)。導(dǎo)料桿的有關(guān)尺寸可按下列各式計(jì)算得到:槽寬:h=t+(0.41=0.

50、5+0.5=1mm槽深:(D-d/2=(35t=4×0.5=2mm桿頭高:C =(1.53=2mm卸料板沉孔深:B=C+(0.30.5=2+0.3=2.3mm導(dǎo)料桿活動(dòng)量:K=制件的最大高度 +(1.33.5=4.2+1.3=5.5mm3.5 限位裝置一般情況下, 為了控制上下模工狀況下的閉合高度, 防止合模過頭, 可能引起模具損 壞或立體成形尺寸超差,在多工位精密級進(jìn)模中常應(yīng)用限位裝置。本設(shè)計(jì)采用限位柱裝于上下模之間來實(shí)現(xiàn)合模高度的控制。外限位柱包括上限位柱和下限位柱, 其高度之和等于閉模狀態(tài)下上、 下模座之間的距 離,本設(shè)計(jì)為 80.5mm 。零件材料選擇 45號鋼,外徑一般選用 40和 50兩種,本設(shè)計(jì) 選