【墊圈沖壓件工藝探析及模具設(shè)計(jì)11000字（論文）】

墊圈沖壓件工藝分析及模具設(shè)計(jì)摘要：本次畢業(yè)課題是墊圈沖壓件模具工藝分析和設(shè)計(jì)。通過對(duì)沖模的工藝分析，確定了沖模的結(jié)構(gòu)樣式為復(fù)合模。之后詳細(xì)的從模具的整體尺寸、零件的排版、裝料的方式等方面確定采用倒裝形式。通過對(duì)模具沖裁力的計(jì)算，確認(rèn)了所選擇的沖壓設(shè)備為J23-16開式雙柱可傾式壓力機(jī)。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是將所學(xué)知識(shí)和實(shí)際過程所結(jié)合，從而設(shè)計(jì)出符合實(shí)際生產(chǎn)的一副倒裝復(fù)合模。通過這次設(shè)計(jì)，鞏固了之前所學(xué)的知識(shí)，而且還通過CAD繪圖軟件的應(yīng)用，也鍛煉了自己運(yùn)用軟件的能了。希望通過這次設(shè)計(jì)，總結(jié)出好的方法，以便在未來的設(shè)計(jì)中能與運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)相結(jié)合。關(guān)鍵詞：沖壓工藝；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模具；沖孔落料目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章緒論 1第2章墊片工藝分析 22.1圖紙分析 22.2零件尺寸的分析 2第3章排樣方案的確定 43.1排樣設(shè)計(jì) 43.2搭邊 43.3材料利用率 6第四章確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式 74.1工藝方案的對(duì)比與選擇 74.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定 8第5章工藝尺寸計(jì)算 95.1沖裁工藝力的計(jì)算 95.2壓力中心的確定 10第6章主要零部件設(shè)計(jì) 116.1間隙及刃口尺寸計(jì)算 116.2零部件設(shè)計(jì) 136.3定位零件的設(shè)計(jì)要求 176.4卸料與推桿零件的設(shè)計(jì) 176.5結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 19第7章沖壓設(shè)備的選擇 23第8章模具總裝配圖 24結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 28第1章緒論眾所周知，機(jī)械制造業(yè)是整個(gè)工業(yè)的心臟，而機(jī)械制離不開模具的生產(chǎn)與制造。而正是因?yàn)槟＞叩漠a(chǎn)生將生產(chǎn)效率大幅提高，同時(shí)也將產(chǎn)品的規(guī)格逐漸統(tǒng)一，也使得產(chǎn)品更加的標(biāo)準(zhǔn)化、集約化。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具工業(yè)是整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，因此它滲透到生活中的各個(gè)方面。無論是細(xì)小的螺絲釘，還是大到汽車、飛機(jī)這些都是現(xiàn)代工業(yè)的身影。它們?yōu)槲覀兊纳顜順O大的便利。在農(nóng)業(yè)成產(chǎn)方面，我們有各種大型的機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，而這些設(shè)備也大大提高的農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。所以工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)的是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也才有了如今的國(guó)之重器，如神州飛船，高鐵等，而這些都是現(xiàn)代工藝的藝術(shù)品?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的使用十分普遍，因?yàn)槟＞卟坏苁沟眉庸さ男艽蠓忍岣?，只需要短短的時(shí)間就能加工出大批的零件，而且同時(shí)也降低了消費(fèi)成本，這樣既能滿足大眾的需求，又能使得加工的效益得到提升。模具生產(chǎn)主要是通過對(duì)板材的剪切從而得到零件，因此不會(huì)產(chǎn)生廢料和切屑，對(duì)環(huán)境也是非常友好。利用模具生產(chǎn)的零件，由于大批量生產(chǎn)，因此每個(gè)零件的單價(jià)低，成本不高，而且同時(shí)零件的互換性也高，能夠立馬找到零件對(duì)其進(jìn)行更換。通過模具所加工出的零件與制件在一次工作行程完成后，已經(jīng)成型了，不需進(jìn)行再次加工，節(jié)約了勞動(dòng)成本，同時(shí)也省去了其他費(fèi)用。能夠加工一些曲面的零件，而且能夠通過拉伸加工其他機(jī)械無法進(jìn)行加工的工藝。由于模具一般都是用于大批量生產(chǎn)，因此當(dāng)加入自動(dòng)送料機(jī)時(shí)，變可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)。目前我國(guó)模具行業(yè)經(jīng)過幾十年的艱苦發(fā)展，到現(xiàn)在終于有了長(zhǎng)足進(jìn)步。我們雖然無法向那些發(fā)過國(guó)家一樣，做到將精度太高到那么精細(xì)，但就現(xiàn)在的精度而言，已經(jīng)足夠滿足現(xiàn)在的工作生產(chǎn)。而這也就意味著我們所生產(chǎn)出的工件完全符合我們的生產(chǎn)需求，也就意味我們不用去像那些國(guó)家進(jìn)口，那些高昂的工件，生產(chǎn)成本大大降低。本文設(shè)計(jì)的墊圈由于形狀小，產(chǎn)量要求高，屬于大批大量的零件。而一般此類零件如果采用一般的車，銑等加工方式，效率地下且加工成本很高，無法滿足要求。因此采用模具對(duì)此類大批量的零件進(jìn)行加工，既能保證零件的使用要求，又能保證產(chǎn)能的要求。因此采用模具加工是最有效的加工方法。本文主要是通過對(duì)墊片進(jìn)行工藝分析，確定所采用的加工模具的類型及結(jié)構(gòu)形式，對(duì)關(guān)鍵的模具部件進(jìn)行解析和設(shè)計(jì)，最終完成本課題的主要的研究?jī)?nèi)容。第2章墊片工藝分析2.1圖紙分析如圖所示，是本文設(shè)計(jì)的油封鋼圈的二維圖紙，其產(chǎn)量為大批量生成，所選用的材質(zhì)是10F。圖1從本文中的油封鋼圈之中可以看出，本文的零件是屬于沖裁件，為了保證零件的質(zhì)量，需要對(duì)零件的圖紙尺寸以及相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，使得本文做設(shè)計(jì)的模具能夠滿足要求。沖裁件合理的工藝性要能滿足節(jié)省材料，工序較少，加工容易，操作方便，壽命較長(zhǎng)且能夠降低生產(chǎn)的時(shí)間。從圖紙之中我們可以看出，該零件的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：第一：本文之中所用的零件是無凸緣圓筒形，如果是小批量一般可以采用機(jī)加工進(jìn)行生產(chǎn)，但是考慮到是大批量產(chǎn)品，采用沖裁成型的方式更為妥當(dāng)，本文之中的毛坯件可以通過落料的方式形成。第二，通過對(duì)圖紙的分析，我們可以看出它的大致工序如下：首先是沖孔，然后是直接落料。第三，該沖裁件的形狀為中心對(duì)稱圖形，較為簡(jiǎn)單，避免了形狀為復(fù)雜的曲線。2.2零件尺寸的分析從圖紙上面我們可以看出，本文之中的零件得大徑為22.3mm，厚度為2mm，這個(gè)尺寸能夠通過沖裁的工藝來完成，其內(nèi)孔為6.5mm，大于我們常見的沖裁最小的孔徑要求。常見的材料沖孔最小尺寸見表2-2。通過普通的沖裁完成，能夠達(dá)到我們的技術(shù)要求。且該零件的最小圓角半徑尺寸為0.5mm，通過綜合的圖紙分析，該零件使用模具加工能夠滿足我們的要求。所以本文可以采用模具進(jìn)行加工設(shè)計(jì)。該件各直線或曲線的連接的地方都為圓角，盡量避免了直角，尖角，避免了應(yīng)力集中，也提高了模具壽命。具體沖裁件的最小圓角半徑允許值見表2-1。表2-1沖裁件最小圓角半徑mm工序連接角度黃銅、純銅、鋁軟鋼合金鋼落料≥90°0.18t0.25t0.35t＜90°0.35t0.50t0.70t沖孔≥90°0.20t0.30t0.45t＜90°0.40t0.60t0.90t表2-2沖孔的最小尺寸mm材料自由凸模沖孔精密導(dǎo)向凸模沖孔圓形矩形圓形矩形硬剛1.3t1.0t0.5t0.4t軟鋼及黃銅1.0t0.7t0.35t0.3t鋁0.8t0.5t0.3t0.28t酚醛層壓布板0.4t0.35t0.3t0.25t該零件圖中未標(biāo)注公差，因此需要通過查公差等級(jí)表2-3得出該零件未標(biāo)注公差的尺寸，同時(shí)由于精度要求不高，因此選用IT12。落料尺寸：22.30-0.2160-0.1140-0.111.50-0.10沖孔尺寸：Φ6+0.122-3常見零件公差等級(jí)表公差等級(jí)IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3142540600.100.140.25＞3~6183048750.120.180.30＞6~10223658900.150.220.36＞10110.180.27＞18~303352841300.210.330.52＞30~5039621001600.250.390.62第3章排樣方案的確定3.1排樣設(shè)計(jì)該零件形狀較為簡(jiǎn)單且是對(duì)稱圖形，所以本文采用直接排列的方案，而相較于采用其他方案的排列例如斜對(duì)排，多排等，直排更加直觀而且也非常適用于與本零件的矩形結(jié)構(gòu)的沖件。而采用直排的設(shè)計(jì)方案，是屬于又廢料的排樣，因此必須合理確定沖件之間以及沖件和條料側(cè)邊之間的余料，以提高條料的使用率，降低生產(chǎn)成本。在設(shè)計(jì)排樣時(shí)，同時(shí)也要留有一定的空間，以便沖件的過程中，沖壓力能有足夠的空間釋放而不是只是集中于一點(diǎn)，這樣也與助于凸模在安裝中有一定空間，不會(huì)與其他零件相碰撞，從而保護(hù)凸模。3.2搭邊沖裁件在沖裁的過程中，會(huì)產(chǎn)生定位誤差，因此需要計(jì)算搭邊，從而使得產(chǎn)品符合要求。合理的搭邊能夠使得條料在送料時(shí)有一定的剛度以便在沖壓時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，從而影響零件的加工，同時(shí)也能減小由定位產(chǎn)生的誤差，方便送料的同時(shí)又能保證零件各格。搭邊數(shù)值的選取主要取決于多個(gè)方面，例如材料的厚度，厚度越大時(shí)，搭邊值也越大；沖裁件尺寸大的相較于尺寸小的，也需要較大的搭邊值。而當(dāng)搭邊過大的時(shí)候，除工件以外，廢料的部分占據(jù)板料的大部分，相同板料沖出零件就少，因此，材料的利用率低，增加了成產(chǎn)成本；搭邊過小時(shí)，會(huì)造成搭邊的剛度和強(qiáng)度不夠，板料會(huì)在沖壓完成后產(chǎn)生變形，會(huì)影響下次沖壓，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致模具報(bào)廢。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定，目前常用的有數(shù)種，低碳鋼搭邊值可參見下表3-1。3-1搭邊a和a1的數(shù)值（低碳鋼）mm由于本文沖裁件材料為此通過查3-1表及其注釋，可得10F的數(shù)值，板材的厚度t=2mm，因此工件間a1=1.8mm，沿邊a=2.5mm。該沖裁件的排樣圖如圖3-2所示。3-2沖裁件排樣圖3.3材料利用率在對(duì)工件進(jìn)行排樣的過程之中，為了保證不浪費(fèi)材料，且考慮到加工過程之中的結(jié)構(gòu)緊湊性，且保證模具成本較低，為此采用單排排樣的形式進(jìn)行處理。搭邊值a=2.5mm、a1=1.8mm,根據(jù)材料利用率公式η=nAA————沖裁面積（包括沖出小孔在內(nèi)），mm2；n————一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖件數(shù)目；B————條料寬度，mm；h————進(jìn)距，mm。林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第23-24頁通過排樣圖可得，條料寬度B=28mm，進(jìn)距h=16.5mm；通過計(jì)算，沖裁面積A=206mm2，因此可得材料利用率為44.59%。第四章確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式4.1工藝方案的對(duì)比與選擇在正式加工前，需要確定其采用何種模具的結(jié)構(gòu)形式，而對(duì)于一般的沖件而言，無外乎有以下三種，即單工序沖壓模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模。因?yàn)楸疚慕酉聛韺⒎謩e對(duì)三種方案進(jìn)行比較，然后確定出適合該零件的加工方案。如下所示：方案一：采用單工續(xù)進(jìn)行加工，比如沖孔、切邊、落料等，主要使用的范圍是小批量使用，不適用這種大批量生產(chǎn)的零件。此外，由于采用單工續(xù)進(jìn)行成產(chǎn)，一副模具只能進(jìn)行一道工序，若零件有多道工序，那么就需要多副模具，這樣生產(chǎn)效率相對(duì)而言較低，同時(shí)由于當(dāng)中采用了多副模具，在此過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的定位誤差，對(duì)于零件的精度會(huì)產(chǎn)生影響；方案二：采用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)，即用一副模具完成多道工序。但復(fù)合模的成產(chǎn)成本偏高，制造的周期也比較長(zhǎng)，所以一般而言適用于大批大量的零件成產(chǎn)。而本文零件正是大批量生產(chǎn)的零件，可以采用復(fù)合模生產(chǎn)；方案三：采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)，用復(fù)合模一樣能夠使用一副模具完成多道工序，同時(shí)在操作的過程中能夠安全地保護(hù)操作人員，除此之外，配合自動(dòng)送料機(jī)的使用，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此該模具適合大批量生產(chǎn)的零件加工。因此，該模具在制造時(shí)精度很高，加工成本也非常高。通過對(duì)以上三種方案的分析，下面對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行分析比較：方案一：?jiǎn)喂だm(xù)在面對(duì)多個(gè)工序時(shí)會(huì)顯得力不從心，需要多副模具才能完成工藝，即一副沖孔一副落料，兩幅模具成本相對(duì)而言較高，而且成產(chǎn)的效率也較為低下，而且更重要的是在沖孔時(shí)如果定位出現(xiàn)誤差后，再進(jìn)入到第二幅模具后也必將產(chǎn)生誤差，此時(shí)誤差將增大，這樣零件的精度和質(zhì)量將不符合要求，可能造成零件的報(bào)廢。因此不選擇此方案。方案二：采用復(fù)合模生產(chǎn)，即先沖孔后落料。只需要一副模具，因此不會(huì)產(chǎn)生在加工過程中產(chǎn)生額外的誤差，因此誤差可控。只需要控制模具中凹凸模加工誤差即可控制零件誤差。此外由于零件的尺寸較小，因?yàn)槟＞叩耐庑纬叽缫草^小，那么模具的成產(chǎn)制造成本低。方案三：采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，需要配合自動(dòng)送料使用，因此需要足夠的空間來進(jìn)行安置，自動(dòng)化程度非常高。對(duì)于本文而言也能使用，但是由于該模具相較于復(fù)合模而言生產(chǎn)制造成本較高，因?yàn)樗鼘?duì)模具的加工精度要求非常高，因此不選擇該方案?？偨Y(jié)，對(duì)于本文中大批量生產(chǎn)且加工精度不高的零件，決定采用復(fù)合模生產(chǎn)，即沖孔-落料復(fù)合模。4.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定1）正倒裝結(jié)構(gòu)及卸料方式：正倒裝復(fù)合模優(yōu)缺點(diǎn)比較見表4-1。表4-1復(fù)合模正裝和倒裝比較序號(hào)正裝倒裝1凸凹模安裝在上模凸凹模安裝在下模2沖裁前先將板料按緊，材料厚度薄，沖出的產(chǎn)品平整度高板料有活動(dòng)空間，沖出產(chǎn)品平整度不高3對(duì)于沖孔件在板料中，孔的邊距小條料中孔邊距過小不適用4結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單因此通過上述正裝和倒裝優(yōu)缺點(diǎn)比較并結(jié)合該沖裁件形狀特征，決定采用倒裝復(fù)合模。卸料裝置可分為剛性、半剛性、彈性卸料。彈壓卸料裝置不僅能對(duì)送進(jìn)的板料起到按壓的作用，使得板料能夠穩(wěn)定，同時(shí)還具有將所加工后零件推出的作用，這樣也方便操作人員操作，具有一定的安全性。在板料沖壓的過程中，零件沖裁成型的質(zhì)量高，平整度也能達(dá)到要求。因此，彈壓卸料裝置可適用于對(duì)于零件品質(zhì)要求較高同時(shí)板料厚度薄。固定卸料板一般卸料力比較大，能將零件準(zhǔn)確卸下，所以卸料較為穩(wěn)定。因此，固定卸料板主要用于在沖壓過程中需要有足夠的卸料力才能將零件推下，同時(shí)對(duì)于零件的光整度要求并不是那么高的時(shí)候。廢料切刀是在沖壓過程中將廢料切成數(shù)塊，避免廢料卡在凸模上。因此，綜上所述，通過比較本文決定采用彈性卸料板裝置來進(jìn)行卸料。因?yàn)橛捎谑?0F的板料，所需要的沖裁力并不大，不需要用到固定卸料板，同時(shí)也可以使得沖裁出的零件的質(zhì)量較高，平直度也能得到保證。2）送料方式：為了保證模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔性，本文通過手動(dòng)送料的方式進(jìn)行送料。3）導(dǎo)向方式：本文之中為了保證零件的穩(wěn)定性，提高模具加工的精準(zhǔn)度，采用了中間導(dǎo)柱模架。4）定位裝置：本模具屬于鋁帶，控制鋁帶的送料方向，使用止動(dòng)銷，與方向上垂直送料，使用導(dǎo)料板導(dǎo)正進(jìn)行。第5章工藝尺寸計(jì)算5.1沖裁工藝力的計(jì)算5.1.1沖裁力在沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，必須計(jì)算沖裁力，然后依此數(shù)據(jù)來選擇沖壓設(shè)備。壓力機(jī)的噸位就必須大于所計(jì)算出的沖裁力，這樣才能保證加工的準(zhǔn)確性。沖裁力F一般按照下列公式計(jì)算：F=KLtτ公式中F——沖裁力；L——沖裁周邊長(zhǎng)度；t——材料厚度；τ——材料抗剪強(qiáng)度；K——系數(shù)。系數(shù)K一般1.3。林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第25頁通過測(cè)量可得，L=80.44mm，t=2mm，通過查常用沖壓金屬材料的力學(xué)性能表，可得10F的材料抗剪強(qiáng)度τ=300MPa。將上述數(shù)據(jù)帶入公式可得沖裁力F=80.44x2x300x1.3=62.743KN5.1.2卸料力、推件力和頂件力卸料力Fx、推件力Ft和頂件力Fd一般通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算卸料力Fx=KxF推件力Ft=nKtF(n=h/t)頂件力Fd=KdF公式中F——沖裁力；Kx、Kt、Kd——卸料力、推件力、及頂件力系數(shù)，見表5-1n——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件的個(gè)數(shù)；h——凹模刃壁垂直部分高度；t——板料厚度。林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第26頁5-1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKxKtKd鋼≤0.10.065~0.0750.10.14＞0.1~0.50.045~0.0550.0630.08＞0.5~2.50.04~0.050.0550.06＞2.5~6.50.03~0.040.0450.05＞6.50.02~0.030.0250.03鋁、鋁合金純銅、黃銅0.025~0.080.03~0.070.02~0.060.03~0.09通過上述查表，計(jì)算可得卸料力Fx=KxF=0.05x62.743KN=3.14KN;推件力Ft=nKtF=0.055x62.743KN=3.45KN;頂件力Fd=KdF=0.06X62.743KN=3.76KN5.2壓力中心的確定壓力中心就是在零件中各個(gè)合力的交點(diǎn)，在沖壓的過程中要使得壓力機(jī)的滑塊能夠正好通過模具的模柄作用到模具上，這就要求在模具安裝時(shí)各個(gè)部分的中心要處于同一位置。這樣在加工時(shí)力始終集中在需要沖壓的部分，而不會(huì)分散開，同時(shí)也能使得模具的導(dǎo)柱能在合理的使用范圍，保證了加工精度的同時(shí)也減小了模具損傷，延長(zhǎng)模具使用時(shí)間。通過之前的分析可知，對(duì)于對(duì)稱圖形而言，壓力中心取在圖形的對(duì)稱中心處較為適宜，這樣能夠使得沖壓力能夠均勻地作用在零件上，保證零件的沖壓精度。第6章主要零部件設(shè)計(jì)6.1間隙及刃口尺寸計(jì)算通常在制造過程中，由于磨損等情況會(huì)導(dǎo)致偏差，所以我們通常需要選擇一個(gè)合理的范圍作為合理的間隙，這樣才能保證沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于間隙的有最小和最大值，只有模具的刃口尺寸在此范圍內(nèi)才能合理的生產(chǎn)。由于在成產(chǎn)過程中，刃口作為工作面，需要進(jìn)行不間斷的工作，因此會(huì)產(chǎn)生一定的磨損，所以對(duì)于間隙的選取因選則最小值，這樣保證了刃口磨損后依舊能保證零件的加工質(zhì)量。沖裁的間隙是指在完成一個(gè)沖壓過程時(shí)，為了能將板料沖下，一般會(huì)留有一定間隙，并非完全對(duì)齊，而此間隙即為沖裁間隙。如果所留出的空間過大，會(huì)使得在完成沖壓后，卸料會(huì)產(chǎn)生一定的干澀，無法順暢地將沖裁好的零件卸出；若沖件間隙過小，會(huì)使得在連續(xù)沖裁后，板料對(duì)凹模刃口作用力增大，會(huì)導(dǎo)致凹模刃口損壞，同時(shí)對(duì)于凸模而言也會(huì)造成不同程度的損傷，影響模具的使用壽命，所以沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數(shù)，如圖6-1所示。圖6-1沖裁間隙圖由于本文是沖孔-落料復(fù)合模，而一般此模具是先將凹模的刀刃的尺寸大小確定，之后在以此為基礎(chǔ)上，就可以確定凸模的進(jìn)行沖壓進(jìn)程工作的刀刃尺寸大小。這種方法稱為配作法，即通過先確定一方，再以此為基礎(chǔ)確定另一方。在沖裁的過程中，間隙的大小主要是通過在計(jì)算時(shí)將凸模的刀刃的尺寸減小來獲得間隙。由于在加工中凸模相較于凹模而言容易加工。在裝配制造時(shí)需要保證的是沖裁模雙邊間隙Zmin=0.246mm,見沖裁模最初雙邊間隙表6-26-2沖裁模最初雙邊間隙表采用配作法，前提必須要了解在沖裁后模具的各個(gè)尺寸的一個(gè)磨損情況，之后可以在材料的選取上加以控制。分為以下三種變化，分別統(tǒng)計(jì)如下：第一類尺寸（模具磨損后，尺寸增大）：22.3、14、1.5第二類尺寸（模具磨損后，尺寸減?。?.5第三類尺寸（模具磨損后，尺寸不變）：11.15、7工作零件刃口尺寸計(jì)算見表6-36-3工作零件刃口尺寸計(jì)算尺寸分類尺寸轉(zhuǎn)換計(jì)算公式結(jié)果備注第一類尺寸22.322.30-0.21Aj=(Amax-xΔ)+1/4Δ022.140.050系數(shù)x的取值見表6-314140-0.1113.890.027501.51.50-0.101.40.0250第二類尺寸6.56.5+0.120Bj=(Bmin+xΔ)0-1/4Δ6.380.030第三類尺寸11.1511.150-0.18Cj=(Cmin+12Δ)±111.320.0450770-0.156.850.03750公式中：Aj、Bj、Cj——模具基準(zhǔn)件尺寸，mm；Amax、Bmin、Cmin——工件極限尺寸，mm；Δ——工件公差，mm；x——磨損系數(shù)，林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第21頁6-3磨損系數(shù)x材料料厚非圓形x值圓形x值10.750.50.750.5工件公差11～22～4>4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60<0.16<0.20<0.24<0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.306.2零部件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)主要零部件的時(shí)候，首先需要考慮的是，該零部件需要用什么樣的加工方法，例如通過數(shù)控車床進(jìn)行加工、通過加工中心進(jìn)行銑削加工或者通過線切割等方式進(jìn)行加工，而這需要結(jié)合模具的特點(diǎn)來進(jìn)行選擇。本模具宜采用線切割的方式，對(duì)凹凸模固定板、卸料板等進(jìn)行加工。在沖壓模具中都會(huì)有用于控制條料的進(jìn)料方向同時(shí)控制進(jìn)料的方式，而一般此類零件稱為定位零件，如導(dǎo)料銷，擋料銷，定位板等。而這些部件也都是模具中必不可少的部分。通過之前對(duì)于沖壓所涉及的工藝部分的分析，本文采用的是固定擋料銷的方式，在板料送進(jìn)來時(shí)，通過擋料銷先進(jìn)行一個(gè)定距的作用，之后再通過導(dǎo)料銷對(duì)送進(jìn)的板料進(jìn)行一個(gè)定位的作用。6.2.1凹模設(shè)計(jì)在沖壓過程中需要和凸模進(jìn)行配合的裝置，才能完成沖壓，這就是凹模。一般凹模的類型分為圓柱型和矩形；而對(duì)于凹模的組成形式一般又可分為一體式和嵌入式。而其中的嵌入式主要是通過凹模和另一個(gè)部件固定板之間相互作用，之后再將固定好的凹模和固定板放入到定模板中才能完成沖壓過程。本文采用的是，通過螺釘固定的方式從而使凹模能夠牢牢的穩(wěn)定在支撐板上，與此同時(shí)，與需要保證螺釘與凹模刃口有一定距離，否則將無法起到固定的作用。對(duì)于凹模刃口將采用的是直筒式，而一般此種方式刃口強(qiáng)度高，修模后尺寸不變。結(jié)構(gòu)采用整體式。對(duì)于整體式凹模外形尺寸的計(jì)算公式如下：凹模厚度：凹模壁厚：式中：b——凹模刃口的最大尺寸；K——為系數(shù)，林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第35頁有零件圖可知，凹模刃口的最大尺寸b=22.3mm6-4系數(shù)K值b/mm材料厚度t/mm0.5123＞3≤500.300.350.420.050.60>50~1000.200.220.280.350.42>100~2000.150.180.200.240.30>2000.10.120.150.180.22查上表可知，系數(shù)K=0.42。則：凹模厚度H=0.42x22.3=9.366mm，取H=18mm;凹模壁厚C=2x18=36mm,取C=40mm。凹模寬度B=86mm;凹模長(zhǎng)度：L=94.3mm;通過之前對(duì)圖樣的分析，要能使得凹模能夠承受所計(jì)算的沖裁力，對(duì)于壁厚需要有一定的，取凹模長(zhǎng)度為100mm,寬帶為100mm，因此該凹模尺寸定為100mmx100mmx18mm。6.2.2凸模設(shè)計(jì)凸模是以凸模外形為表面的工作零件，即凸模的形狀決定了最后的產(chǎn)品的形狀。凸模的刀刃口形狀需要根據(jù)所沖壓零件的形狀和復(fù)雜程度進(jìn)去選擇，一般分為平口刀刃和斜口刀刃。跟凹模一樣，凸模的組成形式也有一體式和嵌入式，但是不同的是，還有階梯式和直通式。凸模常用的固定方法是利用臺(tái)肩進(jìn)行固定，當(dāng)凸模與夾板配合斷面較大,可用螺釘緊固。本文凸模組成形式采用的是一體式而固定方式利用臺(tái)肩進(jìn)行固定，同時(shí)對(duì)于卸料裝置打算選用彈性裝置和導(dǎo)料銷，根據(jù)凸模長(zhǎng)度計(jì)算公式：L=h1+h2+t+h公式中：L——凸模長(zhǎng)度（mm）；h1——凸模固定板厚度（mm）;h2——凹模厚度（mm）。t——材料厚度，mm；h——增加厚度，一般取10~20mm。林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第30頁由于沖裁的板料厚度為2mm，因此凸模固定板厚度可取為20mm。所以凸模長(zhǎng)度L=50mm，如圖6-5所示。6-5凸模簡(jiǎn)圖6.2.3凸凹模設(shè)計(jì)凹凸模部件在沖裁模中會(huì)存在一個(gè)在該部件周圍都是刀刃的刃口部分。在凹凸模中會(huì)存在一定的間隙，而間隙的大小主要是由被沖裁件的大小決定的。而對(duì)于復(fù)合模來說，有正裝和倒裝之分，因此對(duì)于凹凸模而言，其壁厚也不盡相同。對(duì)于正裝復(fù)合模，凸凹模之間的間隙可以取的不大，但是對(duì)于倒裝復(fù)合模，凹凸模之間的間隙要取得大一點(diǎn)，因?yàn)樵跊_壓過程中會(huì)由于產(chǎn)生廢料，以便于廢料不會(huì)對(duì)沖壓過程產(chǎn)生影響。目前而言，對(duì)于凹凸模之間的間隙，即為壁厚，一般都是由設(shè)計(jì)人員決定。對(duì)于所沖裁的材料不同，會(huì)影響壁厚的取值；對(duì)于黑色金屬材料和硬材料，如，生鐵、鑄鐵、鐵合金、鋼等材料，由于該種材料硬度較高，那么對(duì)于最小間隙的取值應(yīng)取的稍大一些，可以是被沖裁件板料厚度1.4倍，但無論是何種材料，其最小的厚度也必須大于0.7mm；像有色金屬及軟材料，如銅，錫，鋁合金等材料，最小間隙可以近似與材料厚度相同，但最小的厚度也要大于0.5mm。倒裝復(fù)合模凹凸模最小壁厚見表6-6表6-6凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚度t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.710凸凹模尺寸計(jì)算公式如下：HTA=h1+h2+t+h式中：h1——卸料板厚度，取10mm；h2——凹凸模固定板厚，取20mm；t——材料的厚度，為2mm；h——為卸料板與固定板之間的安全距離，取10mm。林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第146頁所以代入公示可得：HTA=10mm+20mm+2mm+10mm=42mm。凸凹模簡(jiǎn)圖6-7如下圖所示：6-7凹凸模簡(jiǎn)圖6.3定位零件的設(shè)計(jì)要求對(duì)于擋料銷的設(shè)計(jì)，要注意以下幾點(diǎn):定位要方便可靠，確保操作安全，便于放置條料和零件的取出；當(dāng)工件外形簡(jiǎn)單時(shí)，用外形做定位，方便定位同時(shí)也使得定位更為準(zhǔn)確；若零件的外觀形狀相對(duì)而言較為復(fù)雜時(shí)，可以通過零件自身的內(nèi)部孔來作為基準(zhǔn)，以便于確定位置；若工件在加工時(shí)要經(jīng)歷多個(gè)工序，那么在加工時(shí)要保證這些工序所采用的基準(zhǔn)是統(tǒng)一，否則由于基準(zhǔn)不統(tǒng)一會(huì)導(dǎo)致額外誤差，同時(shí)也避免誤差的累計(jì)，造成零件誤差過大，影響使用。本文選用GB2866.11-1981中的A型擋料銷作為擋料銷。選取的是直徑為8mm的擋料銷。6.4卸料與推桿零件的設(shè)計(jì)6.4.1卸料橡膠的選擇在一般的沖壓模具中，卸料與出件的裝置中常用的元件有橡膠和彈簧。彈簧一般有結(jié)構(gòu)緊湊，能夠承受更大的載荷；對(duì)于橡膠而言，具有良好的耐油，耐老化特點(diǎn)。通過查聚氨酯橡膠尺寸規(guī)格表，決定選用直徑為45mm，高度為32mm的聚氨酯橡膠。6.4.2推件塊的設(shè)計(jì)推件裝置可根據(jù)不同的零件選擇剛性和彈性。剛性推件裝置由于是直接將推件力通過各個(gè)板料直接作用在零件上，從而將其推出，中間沒有任合能夠緩沖的物體，所以推件力較大，能夠?qū)⒐ぜ哪Ｇ粌?nèi)推出，方便操作人員取出工件。主要用于倒裝式?jīng)_壓模。彈性頂件裝置的推力主要來源于彈性裝置內(nèi)受到擠壓后所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能，它可以同時(shí)起到對(duì)送進(jìn)的板料有固定的作用同時(shí)還有在完成沖裁后，對(duì)零件同時(shí)還有頂出的作用。由于彈性推件裝置的是通過彈力，在推出工件時(shí)對(duì)于工件表面質(zhì)量比較高而且平穩(wěn)。所以一般彈性推件裝置安裝于正裝式?jīng)_壓模，方便零件彈出。根據(jù)上文的分析，本文決定運(yùn)用的是倒裝式的復(fù)合模。對(duì)于模具中的推件裝置可以運(yùn)用剛性的卸料裝置。而對(duì)于推件部件的材料可以選用中碳鋼，如45鋼。在設(shè)計(jì)時(shí)也要確保用于沖孔的凸模和推件裝置應(yīng)要有0.5mm的空隙，以此保證凸模能夠完成沖壓工藝。6.4.3推件桿的設(shè)計(jì)推件桿主要是使得工件能夠更加平穩(wěn)地被推出。根據(jù)上模座，模柄等尺寸確定推件桿的尺寸為D=10mm，H=90mm。推桿采用的是45鋼，通過熱處理的工藝手段，使得它的硬度達(dá)到43～48HRC。推桿簡(jiǎn)圖如圖6-8所示。圖6-8推件桿簡(jiǎn)圖6.5結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)6.5.1模架的選擇方案一：中間導(dǎo)柱模架。該模架導(dǎo)柱安裝的位置是處于模具的對(duì)稱線上，具有省料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)導(dǎo)向的精度也是比較高的，但是進(jìn)料的方向卻是只能前后進(jìn)料不能左右進(jìn)料，限定了某些設(shè)備的選擇。方案二：后側(cè)導(dǎo)柱模架。該模架在安裝時(shí)，四周是通向的所以對(duì)于送料的方向不會(huì)限制，而且除此之外取出已加工好的零件也相對(duì)方便。方案三：對(duì)角導(dǎo)柱模架。采用將導(dǎo)柱安裝在模具對(duì)角處，因此能夠使得沖壓力更加平穩(wěn)的對(duì)用在模具上，同時(shí)對(duì)于板料的送料不限制從哪個(gè)方位送進(jìn)來，適用于級(jí)進(jìn)模。方案四：四角導(dǎo)柱模架。相較于其他模架，其導(dǎo)向更加的平穩(wěn)，導(dǎo)向也更加的準(zhǔn)確可靠，成本也相對(duì)而言較高。因此常常用于一些對(duì)于零件精度要求比較高且大批量的制造。根據(jù)零件要求，對(duì)于零件精度不需要太高，同時(shí)為了提高模具的使用壽命，選用方案二，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，該方案送料和操作都比較方便，也能夠滿足生產(chǎn)。（a）中間導(dǎo)柱（b）后側(cè)導(dǎo)柱（c）對(duì)角導(dǎo)柱（d）四角導(dǎo)柱圖6-9導(dǎo)柱模架圖6.5.2墊板的設(shè)計(jì)墊板主要是用于承受在沖壓的過程中，凸模傳導(dǎo)過來的壓力，因此需要有一定的剛度，但是又不能太硬，否則在沖壓的過程中，會(huì)將凸模撞壞。墊板的尺寸可以和固定板相同，厚度一般可以取3~10mm，這個(gè)可以根據(jù)板料的厚度及材料的不同來進(jìn)行選擇。參考《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，確定墊板尺寸為100mm×100mm×6mm。簡(jiǎn)圖如圖6-10所示。6-10墊板簡(jiǎn)圖6.5.3卸料板的選擇通過之前的分析，對(duì)于卸料裝置選擇的是彈性裝置。卸料板對(duì)于板料的作用一般可以起到固定的作用同時(shí)也能起到對(duì)于沖裁完成后零件的頂出作用。凹模存在有邊界尺寸，而該尺寸與卸料板的周邊尺寸相同。根據(jù)表6-11固定卸料板厚度，可得卸料板厚度為12mm沖件厚度t卸料板寬度<5050～8080～125125～200>200～0.86681012>0.8～1.568101214>1.5～3810121416表6-11固定卸料板厚度圖6-12卸料板簡(jiǎn)圖6.5.4固定板的設(shè)計(jì)在沖壓過程中凸模通過凸模固定板將力傳導(dǎo)到下模座，同時(shí)固定板也保證了凸模能夠有足夠的強(qiáng)度，避免在沖壓的過程中，由于凸模強(qiáng)度不夠而造成損壞。在確定凸模固定板厚度前，要先確定凹模的厚度，然后再根據(jù)凹模板的厚度去一定的比列一般為0.6~0.8，這樣既能保證固定板有一定剛度，又能夠保證承受沖擊。凸模固定板的厚度：H凸固=（0.6～0.8）H凹式中:H凸固——凸模固定板厚度，mm；H凹——凹模板厚度，mm。林承全，《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，第50頁代入公式可得：H凸固=（0.6~0.8）x18=10.8~14.4mm因此取H凸固=12mm，凸模固定板簡(jiǎn)圖如圖6-13所示圖6-13凸模固定板6.5.5模柄的選擇模柄主要是用于將模具的上模座和壓力機(jī)中的滑塊連接，這樣才能在使用中壓力通過模柄作用到上模座。因此，模柄相當(dāng)于一座橋梁連接著壓力機(jī)和模具，所以模柄的選擇也非常重要。綜合考慮模具設(shè)計(jì)，采用的是凸緣模柄（GB2862.3-1981A型）。模柄的長(zhǎng)度不能大于沖床內(nèi)?？椎蒙疃龋駝t在裝模時(shí)無法裝入。第7章沖壓設(shè)備的選擇在選擇壓力機(jī)設(shè)備前，必須先計(jì)算出總的沖壓力Fz，該力必須要小于壓力機(jī)的公稱壓力，這樣才能保證在沖裁過程中順利將零件從條料中沖下。本文采用的是彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模具，因此沖壓工藝力Fz由下式Fz=F+Fx+