沖壓模具設(shè)計(jì)計(jì)算

其次章沖壓工藝設(shè)計(jì)和沖壓力的計(jì)算沖壓件〔鏈輪〕簡介鏈輪三維圖如圖2.1，材料為Q235，工件厚度3mm，模具精度：IT13為一般精度。圖2.1 零件三維圖圖2.2 零件二維圖零件圖如圖2.2，從零件圖分析，該沖壓件承受3mm的Q235鋼板沖壓而成，可難點(diǎn)為該成形件的拉深和翻邊。該零件外形對稱，無尖角和其它外形突變，為典型的板料沖壓件。1此可以用沖壓方法生產(chǎn)，并可一次最終成形，節(jié)約本錢，降低勞動(dòng)。確定沖壓工藝方案案10。沖壓的幾種方案落料、沖孔、拉深、翻邊單工序模具生產(chǎn)。落料、沖孔復(fù)合模，拉深、翻邊復(fù)合模生產(chǎn)。落料、沖孔連續(xù)進(jìn)展承受級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，拉深、翻邊復(fù)合模生產(chǎn)。落料、沖孔、拉深、翻邊復(fù)合模生產(chǎn)。方案一：構(gòu)造簡潔，需要四道工序，四套模具才能完成工件的加工，本錢高。動(dòng)生產(chǎn)率。方案三：在方案二的根底上加大了制造本錢，既不經(jīng)濟(jì)又不實(shí)惠。本錢相應(yīng)削減，又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。單工序模分散沖壓或工序組合承受復(fù)合模連續(xù)沖壓，這主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批操作安全以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合分析，比較打算承受方案四。即：落料、沖孔、拉深、翻邊→成品。各加工工序次數(shù)確實(shí)定邊各一次。加工挨次打算的原則全部的孔，只要其外形和尺寸不受后續(xù)工序的影響，都應(yīng)當(dāng)在平板毛坯上作為后續(xù)工序的定位孔使用。〔拉深件的底部孔徑要求不高和變形減輕孔除外〕都應(yīng)在有關(guān)的成型工序后再?zèng)_出。兩孔靠近或者孔距邊緣很小時(shí)，假設(shè)模具強(qiáng)度足夠，最好同時(shí)沖出，否則2生的畸變限制在最小范圍內(nèi)。整形或較平工序，應(yīng)在沖壓件根本成型后進(jìn)展。成型過程依據(jù)加工挨次的原則，確定成型過程如下：最終出來的是成品。提高了經(jīng)濟(jì)效益。適合加工廠生產(chǎn)，此種方案最適宜。綜上所述，確定使用此方案。工件的毛坯尺寸計(jì)算依據(jù)產(chǎn)品零件圖，標(biāo)注的螺紋尺寸 M641—7H為其大徑，那么可以計(jì)算出小徑d 641.0825162.92mm小 。以直接落下工件的實(shí)際尺寸，依據(jù)《沖壓工藝學(xué)》可知毛坯大徑為：d24dh2 1178d24dh2 1178241239輪的翻邊高度不大，假設(shè)可一次翻邊成形。那么翻邊前毛坯上圓孔的初始直徑d 為0 t d D r+22(Hr)33.78mm0 m 但零件的精度要求為IT13級(jí)，那么毛坯件的尺寸為：d 33.780.39mm0 0D190.030 mm0.723那么毛坯外形及尺寸如圖2.3所示：32.3毛坯外形及尺寸計(jì)算拉深和翻邊次數(shù)依據(jù)零件的外形和尺寸，其翻邊高度不大，假設(shè)可一次翻邊成形。那么翻邊系數(shù)：dK Dm

33.7862.910.537依據(jù)《沖壓工藝學(xué)查表5.5得K 0.52于是KK則能夠一次翻邊成形。l l第一次拉深可能到達(dá)的值h/d 和d /d分別為0.071和1.413，依據(jù)《沖壓工藝學(xué)》F在圖4-38中得零件的h/d 和d /d所打算的點(diǎn)位于曲線下側(cè)則可一次拉深成形10。F確定其搭邊值考慮到成型范圍，應(yīng)考慮以下因素：材料的機(jī)械性能軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。沖件的外形尺寸沖件的外形簡單或尺寸較大時(shí)，搭邊值大一些。材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。材料及擋料方式用手工送料，且有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些，用側(cè)刃定距的搭邊值要小一些。卸料方式彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。綜上所述，依據(jù)《沖壓工藝學(xué)》確定其搭邊值：兩工件間的搭邊值：a1=2.2mm工件側(cè)面搭邊值：a=2.5mm條料寬度：B=D+2a=190+2×2.5=195mm確定排樣圖利用率的計(jì)算60%4題。沖裁件在板料上的布置叫排樣10。合理排樣，充分利用材料具有重大的意義，KK式中 —材料利用率〔%；

ns100 (2.1)A0ns—每一沖件的面積〔mm2；A —條料面積〔mm2。0依據(jù)以上數(shù)據(jù)，確定兩工件間的搭邊值：a

=2.2mm；1工件側(cè)面搭邊值：a=2.5mm。A 92251901190237533mm20sr295228440.4mm2一塊板料上沖10個(gè)，那么取n=10；則利用率：K1028440.41100%75.77%375336確定其排樣圖依據(jù)搭邊值，那么排樣圖如圖2.4所示：2.4排樣圖5計(jì)算各工序沖壓力Q2353mm，材料的抗剪強(qiáng)度=450MPa235MPa。1〕沖裁力為了合理設(shè)計(jì)模具和正確選用壓力機(jī)，就必需計(jì)算沖裁力12。計(jì)算公式如下：式中 P0

—沖裁力

PLt 〔2.2〕0—材料抗剪強(qiáng)度L—材料輪廓長度〔mm；t—材料厚度〔mm。K1.3，那么落料力為：Pl沖孔力為：Pc

1.3Lt1.3596.903450N1047564.05N1.3Lt1.3102.643450N180034.57N拉深力為：Pla

dtKb 1

12334500.5260830.73N翻邊力為：Pfb

m

d)t0

1.1(6633.78)323578497.75Nd——拉深毛坯的直徑，mmK——修正系數(shù)K1——拉深系數(shù)mD——翻邊后豎邊的中徑，mmm0d——毛坯上圓孔的初始直徑，mm0s——材料的屈服點(diǎn)數(shù)值，MPa2〕卸料力卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力。卸料力的計(jì)算公式如下：PXPx——卸料力〔K；

KPX l

〔2.3〕0.05；lP——落料力〔K。l則 P 0.051047564.0552378.20Nx3〕推件力公式如下：6式中PT

—推件力

PnKPT T l

〔2.4〕K 0.055；Tn—卡在凹模里的料的個(gè)數(shù)n=h/t，其中，h為凹模刃壁垂直局部高度〔mm；t〔m；P 10.0551047564.0557616.02NT4〕頂料力式如下：式中PD

—頂料力

PKPD Dc

〔2.5〕K 0.06；DP 0.06180034.5710802.07N，D則依據(jù)式2.6得出，總的沖壓工藝力為：FP+P+P+P PPPl c ls fb X T D=1047564.05+180034.57+260830.73+78497.75+52378.20+57616.02+10802.07=1784941.76N=1785KN則復(fù)合模選擇沖床時(shí)的總壓力為F=1.3F=2320.42KN。7第三章落料、沖孔、拉深、翻邊復(fù)合模的設(shè)計(jì)模具零件刃口尺寸計(jì)算尺寸計(jì)算原則刃口尺寸及其公差來保證13。生產(chǎn)實(shí)踐中存在如下問題：大端尺寸等與凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。準(zhǔn)。大，結(jié)果使間隙愈用愈大。按卡契馬列克閱歷公式計(jì)算。圓孔翻邊的尺寸計(jì)算承受翻邊高度計(jì)算翻邊圓孔的初始直徑d0和翻邊系數(shù)計(jì)算可以到達(dá)翻邊高度。由此，在打算模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)，應(yīng)考慮：模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模根本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖到肯定程度的狀況下，仍能沖出合格的零件。凸凹模間隙擇取最小合理間隙值。設(shè)計(jì)拉深、翻邊模時(shí)，其根本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸，這理間隙值。確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的精度要求。此工件屬薄板料的沖裁件，因此承受凸凹模協(xié)作加工。模具間隙的選擇C表示，俗稱單面間隙。雙面間隙8ZV形工件時(shí)，凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)閉合高度來掌握的，不需要在模具構(gòu)造上確定間隙15。以下為落料、沖孔復(fù)合模間隙確實(shí)定：沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響度都增大，毛刺大而厚。間隙對沖裁力的影響當(dāng)間隙小于合理間隙時(shí)，不僅沖裁力增大，而且剪切力減小。間隙對模具壽命的影響度與模具制造光滑度、精度，改善潤滑條件，以減小磨損。凸、凹模間隙確實(shí)定間隙選擇：選擇Ⅲ型，間隙適中，R減小，α正常，拉毛正常。則依據(jù)《沖模設(shè)Zmin～Zmax=0.210mm～0.270mm〔2—3查得〕【10】。尺寸分類工件毛坯尺寸如圖3.1所示，將工件尺寸進(jìn)展分類如下：1〕外形尺寸A類：刃磨后凹模尺寸兩邊增大的，把產(chǎn)品零件圖尺寸化成A0-△，△為工件公差；2〕內(nèi)形尺寸BB+△。落料沖孔凸凹模刃口尺寸計(jì)算依據(jù)零件的類型，那么尺寸的分類如圖3-3所示。93.1落料沖孔半成品圖為復(fù)合模，落料以凹模為基準(zhǔn)，依據(jù)零件狀況，凹模磨損后的尺寸變化為A類尺寸；故查表得x ，那么1A d

max

-x0

190.030.50

190.390.18mm。0沖孔以凸模為基準(zhǔn)凸模磨損后的尺寸變化為B類尺寸查表得x ，2那么B〔B

x0 33.780.50.30 33.90

mm。p min

-0.39/4 -0.10該零件凸模〔或凹?！橙锌诔叽绨瓷鲜霭寄！不蛘咄鼓！车南鄳?yīng)局部尺寸配置，～～所以各刃口的尺寸分別為Ad

190.390.18mm0A 190.180 mmp 0.18B 34.19+0.1md 0B 33.980 mmp -0.10拉深凸凹模刃口尺寸計(jì)算凹模圓角半徑r和凸模圓角半徑rd p由于鏈輪為一次拉深成型，那么凸凹模的圓角等于零件的圓角半徑，即r rp d

3mm凸凹模間隙10依據(jù)鏈輪的材質(zhì)和板厚，鏈輪的尺寸精度和外表質(zhì)量要求，那么凸凹模間隙c1.1t

1.133.3mmmax凸凹模尺寸及制造公差鏈輪的拉深為一次拉深成形，鏈輪在裝配的時(shí)候?qū)︽溳喌膬?nèi)形尺寸有Dp

(d0.4)Dd

(Dppp

2c)d又依據(jù)表4-7，那么凸凹模的制造公差 和分別為0.06和0.10。pDp

=120.250 mm0.06 -0.06凹模尺寸D d 0 0翻邊凸凹模刃口尺寸計(jì)算形影響不大，可按工件圓角確定，則圓角半徑為3mm。凸模圓角半徑rp

4t，依據(jù)零件的要求，rp

=24mm。0凸凹模內(nèi)徑可按拉深模具的凸凹模內(nèi)徑計(jì)算，則Dp

(62.920.40.46)0 =63.100 mm0.06 -0.06D

d 0 0沖模工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算凸模的計(jì)算和校核1〕沖孔凸模凸模的構(gòu)造形式凸模的長度計(jì)算依據(jù)模具的具體構(gòu)造形式，沖孔凸模固定圈厚度h1=46mm；11卸料板厚度h2=12mm；40mm。則沖孔凸?？傞L為：L=h1+h2+h=46+12=98mm，則依據(jù)《模具設(shè)計(jì)大典，落料、沖孔模凸模選擇圓凸模33.78×98JB/T8057-1995 T10A。

3.2沖孔凸模確定后為防止縱向失穩(wěn)和折斷應(yīng)進(jìn)展凸模承壓力量和抗彎力量的校核。沖裁時(shí)凸模所受的應(yīng)力，有平均壓應(yīng)力和刃口的接觸應(yīng)力 兩種?？讖酱笥贙是平均壓應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力[]。本次設(shè)計(jì)中，凸模材料選取不產(chǎn)生彎曲〕的最大長度與導(dǎo)向方式有關(guān)。本次設(shè)計(jì)所承受的帶臺(tái)肩式的凸模，其最大允許長度按下式計(jì)算：d2FllF

max

90

〔3.1〕式中F—沖孔力，N；d—凸模最小直徑〔mm；那么lmax

90

33.782

180034.57=242.04mm180034.5712綜上所述，該凸模構(gòu)造符合強(qiáng)度要求。凸凹模構(gòu)造形式〔正裝復(fù)合模〕時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小一些17；凸凹模裝于下?！驳寡b復(fù)合?！硶r(shí)，假設(shè)是柱形孔口，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，最小壁厚要大一些。的精度。其上螺釘孔和銷釘孔離斷面的距離滿足最小尺寸，即L1.25d，構(gòu)造形式3.3

3.3翻邊、拉深凹模依據(jù)模具的具體構(gòu)造形式，則凹?？傞L為：L=98mm.拉深凸?！?〕構(gòu)造形式拉深凸模存在于復(fù)合模中，在本次設(shè)計(jì)中，它起到了對工件的拉深成形，并且28mmCr12MoV。3.4。13〔2〕強(qiáng)度校核

3.4拉深凸模Cr12MoVF 260830.73N 38.89N/mm2Cr12MoV780N/mm2，壓 A 89234.852〕 <,滿足強(qiáng)度要求。壓凹模的計(jì)算和校核1〕落料凹模依據(jù)模具構(gòu)造要求，落料凹模高度也應(yīng)當(dāng)為98mm，但是這樣本錢會(huì)大幅提高，的距離滿足最小尺寸，即L1.25d。下面局部用鑄鐵，上面工作局部用T10A，總的3.5所示。3.5落料凹模HkbKK=0.22，bH=41.2mm，我們選42mm190.03mm3mm85mm那么凹模工作局部的外形尺寸為D×d×h=360×190×42，下半局部非工作局部尺寸為360×200×88。1〕翻邊、沖孔凹模翻邊、沖孔凹模其形式如以下圖3.6；依據(jù)零件的外形尺寸和工藝要求，凹模外14形尺寸為：d×D×h=38×64×155。由于中間是用于落料的通孔，長度比較大，為防止縱的壓應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用壓應(yīng)力，那么d 4t 4190155117.8mm，大于所設(shè)計(jì)的直徑，滿足承壓力量條件。其中min

壓

1103d 為最小直徑，t為材料厚度，為T10A的抗剪強(qiáng)度，經(jīng)查表得190MPa。為min 壓T10A58~62HRC壓的校核，有

103MPa。對于抗剪力量ll

max

d2F90F

〔3.2〕式中F—沖孔力，N；180034.57d—凸模最小直徑〔mm；180034.57那么ll

max

90〔63.1033.78

182.35mm，大于其設(shè)計(jì)長度

155mm，滿足使用要求。

圖3.6 翻邊、沖孔凹模15第四章 模具構(gòu)造零件設(shè)計(jì)確定模具的構(gòu)造形式卸料、頂件、導(dǎo)向方式的選擇等。正、倒裝構(gòu)造的選擇定位方式的選擇為保證沖壓質(zhì)量和穩(wěn)定沖壓生產(chǎn)過程，沖壓用毛坯〔條料、帶料、單個(gè)毛坯等〕依據(jù)毛坯的外形、尺寸和模具構(gòu)造的不同，可用不同的定位方式。依據(jù)定位零件的功能不同，常見的定位方式有以下幾種：條料在模具中的定位方式，掌握條料的送進(jìn)距離。零件包括擋料銷、定距側(cè)具。定距側(cè)刃和導(dǎo)正銷多用于級(jí)進(jìn)模，分別起初始定位和準(zhǔn)確定位的作用。掌握條料的送進(jìn)方向。定位零件包括導(dǎo)料板、側(cè)壓板。導(dǎo)料板可用于各種模面送進(jìn)18。卸料、出件方式的選擇16模具構(gòu)造簡潔，工件安全牢靠。依據(jù)上述原則承受彈性推件方式。導(dǎo)向方式的選擇主要分為滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套、滾動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套和導(dǎo)板導(dǎo)向三種[20]。沖模零件的設(shè)計(jì)導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)A安裝尺寸要求16~60mm90~320mm離不能小于10~15mm之間，以保證凸凹模屢次刃磨而使模具閉合高度變小時(shí)，導(dǎo)柱也不會(huì)影響正常工作，導(dǎo)柱下端面與下模板下端面的距離一般取2~3mm，以保證下模3mm.落料、沖孔復(fù)合模承受：A型導(dǎo)柱45h5×290 JB/T2861.1-1990A型導(dǎo)套45H6×150×58 JB/T2861.6-1990尺寸協(xié)作要求導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模板和上模板的安裝孔中，一般承受過盈協(xié)作H7/r6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間承受間隙協(xié)作H7/h6或H6/h5。其協(xié)作精度主要取決于沖壓件工序性質(zhì)，17沖壓件的精度以及模具壽命等要求。對于一般模具，通常取間隙協(xié)作H7/h6。對于沖裁件間隙較小〔0.03mm〕的模具，或者構(gòu)造簡單的模具，級(jí)進(jìn)模，或者要求壽H6/h5。材料及熱處理要求韌性的要求，應(yīng)進(jìn)展外表的滲碳處理，滲碳層深度為0.8～1.2mm，滲碳后的淬火硬58~62HRC0.8μ。卸料裝置卸料板尺寸料外,在某些構(gòu)造的模具中還起到保護(hù)凸模的重要作用,選用時(shí)要依據(jù)凹模周界以及模具的具體構(gòu)造形式進(jìn)展選擇。本次設(shè)計(jì)中卸料板為圓形，尺寸為280×12，又卸料0.5mm，那么卸料板中間孔的直徑192mmQ3454.1所示。卸料螺釘?shù)臉?gòu)造形式

4.1卸料板M8100mm4535~40HRC。但由18PF x

52378.2013094.55N4 4對于每一根桿，

FL270dF

270

813094.55813094.55大于設(shè)計(jì)長度，滿足使用要求。卸料彈簧4F0

52.38/413.095KN6mm依據(jù)彈簧預(yù)壓力F0

和需要壓縮量，可選擇彈簧的規(guī)格為 〔材料為50Cr即彈簧的大徑為18mm9m30萬次以內(nèi)的最大壓力為26K，壓縮量為

45mm，那么在預(yù)壓力F0

=13.095KN 時(shí)的預(yù)壓縮量h 451309522.67mm45mm，則此彈簧可以滿足0 26000要求，能保證模具的正常工作。擋料和導(dǎo)正裝置〔邊時(shí)，即停頓進(jìn)給。邊。依據(jù)模具的構(gòu)造形式，本次設(shè)計(jì)的落料、沖孔復(fù)合模中，當(dāng)模具閉合后允許擋料A4.2導(dǎo)料銷。分別為：擋料銷A15×8×3 材料為Q235；導(dǎo)料銷A15×8×6 材料為Q235。19圖4.2 擋料銷定位裝置有定位銷和定位板兩類。定位銷沿工件外形布置。依據(jù)模具構(gòu)造需要，承受銷對墊板、凸凹模、凹模、凹模墊圈、模柄進(jìn)展定位，查閱指導(dǎo)，選擇銷A10×90、A10×100、8×10 示。4.3銷出件裝置依據(jù)模具的構(gòu)造，出件裝置選擇彈簧頂出工件。拉深凸模頂出T〔如圖彈簧，并用開槽緊定螺釘固定，選用標(biāo)準(zhǔn)件。螺釘為M8×10，GB/T73—1985.彈簧選用YA0.8×12×6-220核。圖4.4圖4.4頂件釘T型頂件釘，彈簧，并用開槽緊定螺4mm的通孔，如

4.5開槽內(nèi)通孔緊定螺釘在拉深和翻邊時(shí)還起到壓邊的作用,設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮模具的整體構(gòu)造和頂出到達(dá)的位釘，查閱《模具設(shè)計(jì)大典》選取的卸料螺釘為M813045鋼，熱處理硬度35~40HRC。同樣由于長度過長，屬于瘦長桿，需進(jìn)展校核。由于總的受力分別作用在四個(gè)螺桿上，那么PF x

57616.02 14404.01N4 421對于每一根桿

FL270dF

144404.01270 8144404.01

144mm大于設(shè)計(jì)長度，滿足使用要求。彈簧的作用是將成形后的工件廢料從凸凹模上頂出，所需的頂出力較小。選用彈4F0

57.62/414.405KNF和0KF1815材料為50Cr即彈簧的大徑為18mm，30力F=13.095KN時(shí)的預(yù)壓縮量h 0 0

62.51440534.63mm，小于所選彈簧的許可壓2600062.5mm，則此彈簧可以滿足要求，能保證模具的正常工作。固定板板。應(yīng)用于凸模構(gòu)造，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸一樣，但還應(yīng)考慮緊固螺釘和銷釘?shù)奈恢谩?.60.8μ。H7/r6，壓裝后端面要磨平。固定板材料一般承受Q235或45鋼，無須熱處理淬硬。在本次設(shè)計(jì)中，復(fù)合模的上凸模固定板選擇110mm×46mm45。墊板算公式是：A

] (4.1)壓式中—模板承受的壓應(yīng)力〔MPa；—沖裁力〔；22—凸模固定端面積〔mm； ]—模板材料的許用壓力〔MPaHT25，壓

=90140MPa,對于ZG310—570，[ =110150MPa。 壓當(dāng) 時(shí)，必需使用墊板。墊板的外形尺寸可以與固定板一樣，其厚度一般壓3—10mm。墊板材料為45T8A鋼，淬火硬度為4348HRC。墊板的上下表10mm45鋼的圓形墊板。模柄依據(jù)模柄就是在安裝在上模架最上面上的一個(gè)柄狀的零件,類型有很多種,由于沖壓模是要裝到壓力機(jī)上的,在壓力機(jī)的滑塊上會(huì)有一個(gè)孔,這個(gè)孔就是模柄插進(jìn)去的地方,滑塊上會(huì)有鎖緊機(jī)構(gòu),在模具設(shè)計(jì)時(shí)模柄就要和你選的壓力機(jī)的模柄孔要相符才行.模柄的作用是