《模具設(shè)計(jì)》課件5

1、1 沖裁模設(shè)計(jì)的總原則：在滿足制件尺寸精度的前提下，力求使模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，材料消耗少，制作成本低。5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例2生產(chǎn)批量：大批量材 料：30鋼材料厚度：0.3mm 精度等級(jí)：IT145.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模 OXY3 零件尺寸精度分析 其兩孔中心距的尺寸及公差為（820.2）mm，用一般精度的模具即可滿足零件的精度要求。 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模（1）零件工藝性分析4 零件形狀簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)符合沖裁工藝性要求。只需一次落料即可，故采用單工序落料模進(jìn)行加工。 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模5 30鋼的抗剪強(qiáng)度=48

2、0MPa；抗拉強(qiáng)度b=600MPa；伸長(zhǎng)率=22% 此種材料有足夠的強(qiáng)度，適宜于沖壓生產(chǎn)。 零件沖壓件材料分析 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模 根據(jù)以上分析，此產(chǎn)品沖工藝性較好，故選擇沖壓方法進(jìn)行加工。6 該制件屬于大批量生產(chǎn)，且零件形狀簡(jiǎn)單、工藝性良好，只需一次落料即可，故采用單工序落料模進(jìn)行加工。5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模（2）確定沖壓工藝方案 7 采用彈壓卸料裝置，以便于制造與操作。 采用頂件器頂出工件，同時(shí)使模具有良好的導(dǎo)向精度，選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的簡(jiǎn)單沖裁結(jié)構(gòu)。5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模（3）確定模具結(jié)構(gòu)型式 8 排樣 因生產(chǎn)批量大，為了簡(jiǎn)

3、化沖裁模結(jié)構(gòu)，便于定位，采用單排排樣方案，如圖所示 。5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模（4）沖壓工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 9由表查得，最小搭邊值a=1.5mm, b=2mm；送料進(jìn)距：h=34+1.5=35.5mm；條料寬度：B=116+22=120mm；沖裁件面積：S3190mm2；一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模10 該模具采用彈性卸料和下頂出料方式a）沖裁力 : 計(jì)算沖壓力 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模11b）卸料力 :5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模c）頂件力 : 根據(jù)壓力初選壓力機(jī)為12363kN(查壓力機(jī)規(guī)格表) 12按比例畫

4、出工件形狀，將工件輪廓線分成 、 、 、 、的基本線段，并選定坐標(biāo)系 ，因工件對(duì)稱，其壓力中心一定在對(duì)稱軸 上，即 =0。故只計(jì)算 確定模具壓力中心 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模135.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模14 本例零件因形狀比較復(fù)雜，且為薄料，為保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用凸、凹模配合加工的方法。以凹模為基準(zhǔn)件，根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化的情況，將零件圖中各尺寸分為： 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模15 凸模的刃口尺寸按凹模的實(shí)際尺寸配制，并保證雙面間隙0.03-0.05mm 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模16

5、5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.1單工序落料模17 模具總體設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì) 正裝下頂出單工序落料模主視圖 18正裝下頂出單工序落料模俯視圖19生產(chǎn)批量：大批量材 料：30鋼材料厚度：2.2mm零件簡(jiǎn)圖如圖所示 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模201、沖壓件工藝性分析 該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線結(jié)構(gòu)成的。 零件的精度要求和生產(chǎn)批量符合沖裁工藝要求，故采用孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加工。 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模21 該零件形狀宜采用直對(duì)排的排樣方案，以提高材料利用率，如圖所示 。2、排樣 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模225.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁

6、復(fù)合模233、排樣 沖壓力計(jì)算5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模24（4）沖孔時(shí)的推件力 凹模洞口形式如圖所示 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模（5）總沖裁力 25 按比例畫出工件形狀，并選定坐標(biāo)系 ，如圖所示。 因零件左右對(duì)稱，即 =0。故只計(jì)算 。將工件輪廓線分成 、 、 、 、 、 的基本線段。4、確定模具壓力中心 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模26求出各段長(zhǎng)度及各段的重心的位置 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模27對(duì)沖孔26mm采用凸、凹模分開加工 5、計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模28對(duì)于外輪廓的落料，由于形狀復(fù)雜，故采

7、用配合加工 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模29 沖26mm孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設(shè)計(jì)成直柱形狀加工 ，如圖所示。6、凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模30凸凹模結(jié)構(gòu)如圖所示凸凹模的最小壁厚m=1.5t=3.3mm，而實(shí)際最小壁厚為9mm，故符合強(qiáng)度要求 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模317、模具總體設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì) 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模主視圖 32俯視圖 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模33 采用側(cè)向送料，兩個(gè)導(dǎo)料銷24控制條料送進(jìn)方向固定擋料銷2控制送料進(jìn)距。 采用由卸料板16、

8、卸料螺釘23和彈簧20組成的彈性卸料裝置。 沖制的工件由推桿5、推板7、推銷8和推塊13組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料通過(guò)凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏下。 5.1沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例5.1.2沖裁復(fù)合模34生產(chǎn)批量：大批量材 料：35鋼（退火）材料厚度：3mm彎曲成形如圖所示的零件 5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例35該零件形狀簡(jiǎn)單，批量生產(chǎn)，精度無(wú)特殊要求，但結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，應(yīng)注意彎曲中的偏移問(wèn)題。該件彎曲半徑R=5mm，查表可知rmin=0.8t=2.4mm 故不會(huì)彎裂 。當(dāng)t2時(shí)，孔邊距應(yīng)滿足a2t=6mm，該件兩個(gè)的孔邊距是14mm，因此可采用先落料、沖孔、再?gòu)澢尚危瑥澢鷷r(shí)孔不會(huì)發(fā)生變形 。5.2彎曲模

9、設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.1零件的工藝分析及工藝方案的確定36為使制件彎曲時(shí)不偏移，可以利用兩個(gè)16孔定位。由此可見，最終的合理設(shè)計(jì)方案為：落料沖孔復(fù)合工序；彎曲成形工序。 5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.1零件的工藝分析及工藝方案的確定37（1）毛坯展開長(zhǎng)度計(jì)算5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算385.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算395.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算40為減少回彈，采用校正彎曲 由公式可知，校正彎曲力FqA 查表得，單位校正力q=5070Mpa ,取q=60Mpa（2）彎曲力的計(jì)算和設(shè)備的選擇5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算41由于頂件力與校正力相比可略，所以壓力機(jī)按

10、照校正力選取，初選壓力機(jī)為：開式以柱可傾式壓力機(jī)，型號(hào)J23-400?？紤]壓力機(jī)滑塊行程為100mm，方便制件取出，故此J23-400也是最終選擇。 5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算42彎曲件是外形尺寸標(biāo)注，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算 由于制件公差未注，故此按IT14級(jí)選取 ,0.74mm 寬度尺寸計(jì)算（3）模具工作部分尺寸計(jì)算5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算43間隙大小 C=t+kt其中，板料正偏差0.2mm查表可知，間隙系數(shù)k0.05單邊間隙C3.35mm 間隙大小計(jì)算 5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算44 凸凹模圓角半徑 5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.2工藝計(jì)算45彎曲模結(jié)構(gòu)

11、簡(jiǎn)圖如圖所示 5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46毛坯由頂件板上的兩個(gè)定位釘定位，以保證彎曲時(shí)不發(fā)生偏移。 頂件板除了具有頂件作用，還有壓料作用。壓料力是利用彈頂器通過(guò)兩個(gè)頂桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于生產(chǎn)批量大，為了調(diào)整模具方便，也可采用具有導(dǎo)柱套導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)模架。5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47彎曲凹模零件圖如圖所示材質(zhì)：T10A熱處理硬度：HRC58605.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48彎曲凸模零件圖如圖所示5.2彎曲模設(shè)計(jì)實(shí)例5.2.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)495.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例工件名稱：電位器接線片生產(chǎn)批量：大批量材料：08F鋼帶料厚：0.4mm505.3

12、 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.1 工藝分析 該工件體積小，全長(zhǎng)只有9.4mm，質(zhì)量為0.07g，圖中A部位需采用連續(xù)拉深工序，B和C部位有兩個(gè)90彎曲工序，D部位需用鐓壓成形工序。因此其工藝過(guò)程比較復(fù)雜。 在進(jìn)行其他設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)進(jìn)行拉深的設(shè)計(jì)，以確定拉深次數(shù)和各次拉深的凸、凹模圓角、拉深直徑、拉深深度等參數(shù)。515.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.2 拉深計(jì)算 拉深部位的拉深高度h2.4mm，成品外徑d1.8mm，上凸緣為矩形2.8mm3.2mm。 （1）計(jì)算毛坯尺寸當(dāng)凸緣為矩形毛坯時(shí)，則以矩形的對(duì)角線為直徑的圓形作為工件的凸絳直徑。矩形的邊長(zhǎng)為2.8mm 3.2mm，其對(duì)角線長(zhǎng)為4.

13、25mm。由表可查得修邊余量為1.2mm。加入修邊余量后的凸緣直徑為545mm。毛坯直徑為： 525.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.2 拉深計(jì)算 （2）檢查能否一次拉成計(jì)算相對(duì)厚度：計(jì)算凸線相對(duì)直徑：計(jì)算工件相對(duì)高度 ： 查表可得，一次拉深的最大相對(duì)高度為0.35，本工件的相對(duì)高度顯然超過(guò)了允許值，則必須采用連續(xù)拉深。 由計(jì)算結(jié)果可知，本工件不具備整料拉深的條件，故在連續(xù)拉深中條料應(yīng)采用切口工藝。 （3）計(jì)算拉深系數(shù)535.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.2 拉深計(jì)算 （4）確定拉深次數(shù)和各工序拉深系數(shù) 本工件拉深屬于有工藝切口工藝，查表可得有法蘭圓筒件各極限拉深系數(shù)為 ： 由以上計(jì)算可

14、知，若采用4次拉深，其前4次拉深系數(shù)乘積為0257，與總拉深系數(shù)026近似相等。 考慮工件體積小，模具的步距較小，多安排一次拉深對(duì)模具的尺寸大小影響不大，故增加一次拉深，確定共拉深5次。 545.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.2 拉深計(jì)算將上述各m的值適當(dāng)增大后，m值分別為m2=0.76,m3=0.79，m40.81，m50.84。以最終成品直徑1.8mm作為d5，用各次的拉深系數(shù)依次向前計(jì)算出各次的拉深直徑d4、d3、d2、dl，用d1與D相比計(jì)算出第一次拉深的拉深系數(shù)ml的數(shù)值，它應(yīng)大于或稍大于首次拉深系數(shù)055。各次拉深工序的工序直徑為： 此時(shí)m1應(yīng)為mlD1D4.396.850.6

15、4，與最小值0.55相比，0.64偏大了一點(diǎn)，故應(yīng)重新選一組m值進(jìn)行試算。 555.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.2 拉深計(jì)算重選的m值為m20.77，m30.80，m40.84，m50.88。再重新計(jì)算各次拉深工序的工序直徑，即： 此時(shí)m1應(yīng)為m1D1D3.95mm6.85mm0.57，它稍大于最小值055。 故此次所試選的一組m值較為理想，并且從ml到m 5呈遞增的趨勢(shì)，符合材料變形過(guò)程中加工硬化規(guī)律，因此確定采用此方案。 565.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.3 排樣圖設(shè)計(jì)各工位的作用：第1工位：沖2個(gè)1.5mm導(dǎo)正銷孔；第2工位：空工位2第3工位：切口；策4工位：第1次拉深，本

16、工位至第13工位共有5次拉深，每次拉深后均為空工位，以利于安排凸凹模位置；第14工位：空工位；第15工位：拉深部位整形，減小各部位圓角；575.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.3 排樣圖設(shè)計(jì)第16工位：空工位；第17工位：切底，將拉深后得到的內(nèi)徑1mm圓筒底部切去；第18工位：沖裁A區(qū)外形；第19工位：空工位；第20工位：第一次鐓形，凸模工作面為10斜面；第21工位：第二次鐓形，凸模工作面為平面；第22工位；沖裁鐓形部位的外形；第23工位：空工位；第24工位：工件接腳部位向上90彎曲，完成工件B部位彎曲；第25工位：空工位；第26工位：工件接腳部位向下90彎曲，完成工件C部位彎曲；第27工位

17、：空工位；第28工位：落料，工件從載體上沖下，同時(shí)完成工件E部位外形沖裁。 585.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.3 排樣圖設(shè)計(jì) 關(guān)于拉深的有關(guān)工藝過(guò)程已在前面介紹，在此不再重復(fù)。其他的設(shè)計(jì)和計(jì)算主要介紹以下兩個(gè)方面。 （1）彎曲件展開長(zhǎng)度計(jì)算 按照彎曲件展開長(zhǎng)度計(jì)算方法得，由圓中心到尾端的長(zhǎng)度為9.21mm （2）材料寬度和步距 條料采用自動(dòng)送料，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，如圖所示，步距為8.05mm，材料寬度為18mm。595.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.4 模具結(jié)構(gòu)和主要部件設(shè)計(jì)605.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.4 模具結(jié)構(gòu)和主要部件設(shè)計(jì)615.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.4

18、模具結(jié)構(gòu)和主要部件設(shè)計(jì)A送料方式 該零件的材料為08F鋼帶，宜采用自動(dòng)裝置送料，然后通過(guò)導(dǎo)正銷精確控制送進(jìn)步距，送進(jìn)方向則采用導(dǎo)料板控制。由于有拉深和彎曲成形，因此還需采用抬料裝置將帶料托起以便送進(jìn)。B卸料方式 該零件材料較薄，宜采用彈性卸料方式。從條料排樣圖可看出，該零件的成形分為沖裁、拉深、彎曲，對(duì)卸料力要求不一樣。故應(yīng)將卸料板分塊。另外，由于凸模較小，對(duì)每塊卸料板應(yīng)設(shè)置小導(dǎo)柱導(dǎo)向。C模架選擇 由于材料較薄，沖裁間隙為0.030.05mm，因而對(duì)模架精度要求較高，為此選用滾珠導(dǎo)向的鋼板模架。（1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)625.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.4 模具結(jié)構(gòu)和主要部件設(shè)計(jì)A凸凹模刃口尺

19、寸計(jì)算 包括沖裁、彎曲、拉深等凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算，此處省略。B凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圓形凸模采用臺(tái)階式，異形凸模采用直通式。 C凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模分三大塊，13工位為一塊，417工位為一塊，18工位以后為一塊，其中拉深、整形和切底凹模全部采用鑲套結(jié)構(gòu)，其他凹模塊采用整體式。 （2）凸、凹模設(shè)計(jì)635.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例5.3.4 模具結(jié)構(gòu)和主要部件設(shè)計(jì) 總共設(shè)置10個(gè)導(dǎo)正銷，其中8個(gè)導(dǎo)正銷從第2工位始均勻安排在前17個(gè)工位區(qū)域，其余2個(gè)導(dǎo)正銷安排在后面的單側(cè)載體區(qū)域，見排樣圖。 （3）導(dǎo)正銷布置 總共11個(gè)抬料釘，分布方式與導(dǎo)正銷同，但位置要與導(dǎo)正銷位置錯(cuò)開。（4）抬料釘布置645.3 拉深彎曲連續(xù)模設(shè)計(jì)實(shí)例 模具的前3個(gè)工位是沖孔、沖裁工序。 這種情況下卸料板的作用是沖裁時(shí)壓料和回程時(shí)卸料。 第四工位的第1次拉深需要足夠的壓力。卸料板所具有的壓力不夠用，因此要單獨(dú)設(shè)置一個(gè)卸料裝置，用一個(gè)圓柱彈簧實(shí)現(xiàn)所需的壓邊力。 在第25次拉深過(guò)程中，卸料板不能使條料