《沖壓模具設(shè)計-項目式教程》課件第4章

項目四其他成形模設(shè)計4.1引導(dǎo)案例

4.2任務(wù)分析

4.3相關(guān)知識4.4任務(wù)實施(步驟、方法、內(nèi)容)4.5總結(jié)與回顧4.6拓展知識4.7復(fù)習(xí)思考題4.8技能訓(xùn)練 4.1引導(dǎo)案例

4.1.1埋頭孔產(chǎn)品

圖4-1(a)、(b)所示的是音響喇叭裝飾板，(c)是門鉸活頁，(d)是激光機面板。這些零件上的安裝孔都是埋頭孔。圖4-1鋁合金板上的埋頭孔4.1.2埋頭孔尺寸

埋頭孔又稱沙拉孔(COUNTERSINK、C.S.K或C’SINK)，其結(jié)構(gòu)如圖4-2(a)所示，應(yīng)保證圖中尺寸h1≥0.2?mm。一般以尺寸A、h1、角度b為基準(zhǔn)來確定其他尺寸和進行模具設(shè)計。

當(dāng)客戶提供的埋頭孔結(jié)構(gòu)如圖4-2(b)所示時，設(shè)計者可要求客戶把產(chǎn)品的埋頭孔改成如圖4-2(a)所示結(jié)構(gòu)，并確認(rèn)h1=0.2?mm。圖4-2埋頭孔結(jié)構(gòu)4.1.3埋頭孔成形方法

埋頭孔成形方法有二步成形法和三步成形法兩種。

1．二步成形法

二步成形法的步驟是：第一步預(yù)沖孔，第二步壓錐，沖壓過程如圖4-3所示。

二步成形法工序少，孔徑尺寸可保證，但擠斜面時，沖頭受力大，上墊板容易被凸模擠壓變形，當(dāng)精度要求高時，可采用三步成形法。圖4-3埋頭孔兩步成形法沖壓過程

2．三步成形法

三步成形法的步驟是：第一步預(yù)沖孔，第二步壓錐，第三步?jīng)_孔，沖壓過程如圖4-4所示。

三步成形法的產(chǎn)品外觀好，精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，但工序多，成本高。圖4-4埋頭孔三步成形法沖壓過程

4.2任務(wù)分析

本項目是設(shè)計一套定位板沖孔、整形、落料級進模，如表4-1所示，要求對設(shè)計計算作出說明，并繪制模具總裝圖、零件圖(采用AutoCAD繪制)。表4-1定位板沖孔、整形、落料級進模設(shè)計工作任務(wù)書 4.3相關(guān)知識

4.3.1沖孔、整形凸、凹模工作部分尺寸計算

1．二步成形法

1)預(yù)沖孔

(1)預(yù)沖孔徑按表4-2選取，沖裁間隙按表1-12或表1-13取值。

(2)凹模采用標(biāo)準(zhǔn)圓凹模，凸模做成臺階形式，如圖4-5(a)所示。圖4-5凸模結(jié)構(gòu)尺寸

2)壓錐

采用AD型凸模，如圖4-5(b)所示，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

D1?=?A?+?0.2(mm)；

D1≤8時，取D2?=?8?mm；

8?<?D1≤10時，取D2?=?10?mm；

10?<?D1≤12時，取D2?=?12?mm。

2．三步成形法

1)預(yù)沖孔

(1)預(yù)沖孔徑按表4-2選取。

(2)采用A型凸模，凸模端部直徑d等于預(yù)沖孔徑，沖裁間隙按表1-12或表1-13取值。表4-2預(yù)?沖?孔?直?徑

2)壓錐

與兩步成形法中第二步相同。

3)沖孔

沖孔凸模做成臺階形式(如圖4-5(a)所示，凸模端部直徑d等于埋頭孔尺寸D；單邊沖裁間隙Z取h1*5%，當(dāng)Z小于0.02時，取Z=0.02?mm。

4.3.2整形力計算

整形力可按以下經(jīng)驗公式計算：

(4-1)4.3.3活動定位銷設(shè)計規(guī)范

定位銷在模具中起著對料帶定位的作用，定位銷材質(zhì)用SK3或SKD11，熱處理58HRC。

圓形定位銷適用于圓內(nèi)孔定位(定位銷直徑D?=?工件上的圓孔直徑減去0.10?mm)，結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。

活動定位銷與銷孔的單邊間隙取大于等于0.1?mm，定位銷露出模板外直段高度B(不包括圓弧段)取值為板料厚度t。圖4-6圓形活動定位銷結(jié)構(gòu)4.3.4優(yōu)力膠選用規(guī)范

優(yōu)力膠允許承受的負荷比彈簧大，安裝調(diào)整方便、價格便宜，是模具中廣泛應(yīng)用的彈性零件，主要用于卸料、壓料、推件和頂出等工作。

優(yōu)力膠分為無孔優(yōu)力膠和有孔優(yōu)力膠，其結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。優(yōu)力膠的規(guī)格如表4-3所示。

優(yōu)力膠選用原則如下：

(1)起卸料、壓料作用時，優(yōu)先選用外徑f50?mm，在空間較小區(qū)域可考慮選用其他規(guī)格。

(2)選用的優(yōu)力膠要寬高比協(xié)調(diào)。

(3)優(yōu)力膠工作時的最大壓縮量不超過原始高度的25%。圖4-7優(yōu)力膠結(jié)構(gòu)表4-3優(yōu)?力?膠?規(guī)?格4.3.5沖孔、整形、落料級進模的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

如圖4-8所示，該工件上2個埋頭孔采用二步成形法，即先沖出f32?mm孔及2×f11?mm孔的預(yù)沖孔,再由2×f11?mm孔的預(yù)沖孔定位，同時進行整孔形形成2×f21?mm×90°孔，在第三工位落料。

級進模具采用對角導(dǎo)柱模架，沖孔凸模2、3、整形凸模4及落料凸模5組裝在凸模固定板10上，卸料板8在沖壓過程中起壓緊條料和卸料作用，采用優(yōu)力膠作為彈性元件。下模部分有導(dǎo)料板9起側(cè)面定位作用，活動定位銷22依靠彈簧28對2個預(yù)沖孔定位。圖4-8沖孔、整形、落料級進模

4.4任務(wù)實施(步驟、方法、內(nèi)容)

4.4.1定位板沖孔、整形、落料級進模設(shè)計工作引導(dǎo)文

定位板沖孔、整形、落料級進模設(shè)計工作引導(dǎo)文見表4-4。表4-4定位板沖孔、整形、落料級進模設(shè)計工作引導(dǎo)文4.4.2定位板沖孔、整形、落料級進模設(shè)計實例

1．沖壓件工藝分析及沖壓工藝方案的確定

1)沖壓工藝分析

(1)結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小。該零件形狀簡單、對稱，結(jié)構(gòu)符合沖裁件內(nèi)外形設(shè)計規(guī)范，整形孔尺寸及結(jié)構(gòu)符合4.3節(jié)所述孔整形工藝要求。該零件最大尺寸為56?mm，屬于小型沖件。

(2)尺寸精度、粗糙度、位置精度。零件未標(biāo)注粗糙度、位置精度要求。由附表D1～附表D4查得，該零件的所有尺寸精度為IT12，普通沖裁能達到的尺寸精度為IT11，因此，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。

(3)材料性能。零件材料為Al，抗剪強度t

=

280MPa，具有良好的沖壓性能，滿足沖壓工藝要求。

(4)沖壓加工的經(jīng)濟性。零件年產(chǎn)量為40000件/年，屬于中批量生產(chǎn)。采用沖壓生產(chǎn)，不但能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足生產(chǎn)率要求，還能降低生產(chǎn)成本。

2)沖壓工藝方案的確定

零件加工包括沖孔、整形、落料三道工序，可采用以下三種方案：

方案一(單工序模)：分三道工序加工，先落料，后沖孔，再整孔，即采用三副單工序模具生產(chǎn)。方案二(級進?！匠尚畏?：第一步預(yù)沖孔，第二步壓錐，沖壓過程如圖4-3所示。

方案三(級進模——三步成形法)：第一步預(yù)沖孔，第二步壓錐，第三步?jīng)_孔，沖壓過程如圖4-4所示。

方案一需要多副模具，成本高，而且生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)的要求；方案二成形工序少，成本低；方案三成形的產(chǎn)品外觀好，精度高，但工序多，成本高。比較以上三個方案，本例擬采用方案二——二步成形法加工方案。

3)模具結(jié)構(gòu)的選擇

(1)定位方式的選擇。因為該模具采用的是條料，手動送料方式，從右邊送料?？刂茥l料的送進方向采用導(dǎo)料板定位，無側(cè)壓裝置。

控制條料的送進步距采用活動定位銷22對二預(yù)沖孔定位(見圖4-8)，而第一工位的定位可以依靠操作工目測來定。

(2)卸料、出件方式的選擇。級進模沖裁時，條料將卡在凸模外緣，因此需要裝卸料裝置。因為本例材料較軟，而且第一工位的定位要靠操作工目測，采用彈性卸料裝置可方便觀察。沖孔廢料由沖孔凸模直接推出凹模，工件由落料凸模直接推出凹模。

(3)導(dǎo)向方式的選擇。對角導(dǎo)柱模架由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，安裝、調(diào)整、維修也較方便，所以該級進模采用滑動導(dǎo)向的對角導(dǎo)柱模架。

以上只做粗略的選擇，待工藝計算后，在設(shè)計模具裝配圖時，邊修改邊作具體的、最后的確定。

4)模具結(jié)構(gòu)簡圖繪制

模具結(jié)構(gòu)簡圖如圖4-8所示。

2．工藝設(shè)計計算

1)排樣設(shè)計

工件采用單排方案，由表1-8確定搭邊值，根據(jù)零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值a1=2.8?mm，側(cè)邊取搭邊值a=3.2?mm。圖4-9排樣圖圖4-10模具壓力中心

3)壓力機初選

根據(jù)壓力機的公稱壓力必須大于或等于350?kN，初步選用J21－40開式固定臺式壓力機。

壓力機參數(shù)如下：

公稱壓力：400?kN；

滑塊行程：80?mm；

最大閉合高度：255?mm；

連桿調(diào)節(jié)量：65?mm；

工作臺尺寸(前后?×?左右)：460?mm?×?720?mm；

模柄尺寸(直徑?×?深度)：f50?mm?×?70?mm。

4．主要零件初步設(shè)計

1)凹模

(1)凹模刃口的設(shè)計。采用圖1-35所示的直壁刃凹口凹模，刃壁高度h=7.5?mm。

(2)凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算。根據(jù)式(1-32)，計算凹模高度H：

H=kb=0.35×56=19.6?mm，取25?mm

由AutoCAD查得送進方向凹模刃口邊距為93.6?mm，與送進方向垂直刃口長度為56?mm，查表1-18得c=32?mm～42?mm,則凹模長度(送進方向)為

A=a+2c=93.6+2×32=157.6?mm凹模寬度為

B=b+2c=56+2×32=120?mm

根據(jù)A、B、H查附表F1可確定標(biāo)準(zhǔn)凹模板參數(shù)為200?mm×160?mm×25?mm。

2)彈性卸料裝置

(1)彈性卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)1.3.9節(jié)的介紹進行設(shè)計。

輪廓尺寸：根據(jù)卸料寬度為63?mm，材料厚度為3?mm，查表1-21，可確定卸料板厚度為16?mm，彈性卸料板輪廓尺寸可取為200?mm×160?mm×16?mm。凸模過孔尺寸：查表1-20，可確定與凸模配合部分的單邊間隙為0.25?mm，據(jù)此可確定落料凸模過孔的尺寸為55.86?mm×31.91?mm；整形凸模過孔的尺寸為2×f12.5?mm；預(yù)沖孔凸模過孔的尺寸為2×f8.5?mm；中心孔凸模過孔的尺寸為f16.64?mm。

凸臺尺寸：初定卸料臺階高度6?mm，凸臺輪廓尺寸可確定為200?mm×63?mm×6?mm。

(2)優(yōu)力膠的選用。沖裁前，卸料板高出落料凸模0.5?mm。沖裁結(jié)束，落料凸模進入凹模深度為1?mm，板料厚為3?mm，據(jù)此可知優(yōu)力膠的最大壓縮量為4.5?mm，根據(jù)4.3.4節(jié)的介紹，選取4個f40?mm×25?mm的優(yōu)力膠。優(yōu)力膠工作情況分別如圖4-11、圖4-12所示。圖4-11沖壓前優(yōu)力膠長度25mm圖4-12沖壓結(jié)束優(yōu)力膠長度20.5mm

(3)卸料螺釘選用。根據(jù)1.3.9節(jié)的介紹，選取M10卸料螺釘，卸料螺釘各段長度按表1-22中的數(shù)值計算。

3)導(dǎo)料板

根據(jù)1.3.11節(jié)的介紹及條料厚度和凹模尺寸，初定導(dǎo)料板尺寸為200?mm×40?mm×9?mm。

4)凸模固定板、凸模墊板、凹模墊板的結(jié)構(gòu)尺寸

凸模固定板的輪廓尺寸與凹模固定板的輪廓尺寸相同，根據(jù)1.3.13節(jié)的介紹，高度可取16?mm～20?mm，查附表F1，確定凸模固定板的尺寸為200?mm×160?mm×20?mm。根據(jù)1.3.13節(jié)的介紹，凸模墊板厚度可取為3?mm～16?mm,輪廓尺寸與凸模固定板的輪廓尺寸相同，查附表F1，確定凸模墊板尺寸為200?mm×160?mm×10?mm。

凹模墊板尺寸為200?mm×160?mm×8?mm。

5)凸模設(shè)計

(1)落料凸模。

結(jié)構(gòu)形式：直通式。

固定形式：采用螺釘固定。

凸模長度的計算：由式(1-31)可確定凸模長度式中：L為凸模長度(mm)；h1為凸模固定板厚度(mm)；h2為彈性卸料板厚度(mm)；t為材料厚度(mm)；h為安全余量(mm)。由圖4-10可知：h

=

20.5

+

1

=

21.5mm。

初定落料凸模長度為60.5?mm。

(2)中心孔凸模。

凸模結(jié)構(gòu)形式：采用B型圓形標(biāo)準(zhǔn)凸模。

凸模的固定形式：采用臺肩固定。

凸模長度：取為60.5?mm(同落料凸模)。

(3)預(yù)沖孔凸模。

凸模結(jié)構(gòu)形式：根據(jù)4.3.1節(jié)介紹，采用臺階式凸模。

凸模的固定形式：采用臺肩固定。

凸模長度：取為60.5?mm(同落料凸模)。

(4)整形孔凸模。

凸模結(jié)構(gòu)形式：根據(jù)4.3.1節(jié)介紹，采用AD形凸模。

凸模的固定形式：采用臺肩固定。

凸模長度：60.5－0.1－0.5=59.9?mm。

6)活動定位銷

根據(jù)4.3.3節(jié)的介紹，活動定位銷的尺寸如下：B=3?mm,D=7?mm，A=12?mm。

根據(jù)1.3.9節(jié)的介紹，選取彈簧為黃色f10?mm×25?mm。

7)標(biāo)準(zhǔn)模座選取

根據(jù)凹模周界尺寸可確定下模座參數(shù)L×B×H=200?mm×160?mm×45?mm，上模座參數(shù)L×B×H=200?mm×160?mm×40?mm。

5．零部件詳細設(shè)計

參考項目一及項目三主要零部件的詳細設(shè)計方法進行設(shè)計，并繪制零件圖、裝配圖如下：

(1)凹模零件圖見圖4-13。圖4-13凹模零件圖

(2)落料凸模零件圖見圖4-14。圖4-14落料凸模零件圖

(3)中心孔凸模零件圖見圖4-15。圖4-15中心孔凸模零件圖

(4)預(yù)沖孔凸模零件圖見圖4-16。圖4-16預(yù)沖孔凸模零件圖

(5)整形孔凸模零件圖見圖4-17。圖4-17整形孔凸模零件圖

(6)凸模墊板零件圖見圖4-18。圖4-18凸模墊板零件圖

(7)凹模墊板零件圖見圖4-19。圖4-19凹模墊板零件圖

(8)凸模固定板零件圖見圖4-20。圖4-20凸模固定板零件圖

(9)卸料板零件圖見圖4-21。圖4-21卸料板零件圖

(10)導(dǎo)料板零件圖見圖4-22。圖4-22導(dǎo)料板零件圖

(11)活動定位銷零件圖見圖4-23。圖4-23活動定位銷零件圖

(12)下模座零件圖見圖4-24。圖4-24下模座零件圖

(13)上模座零件圖見圖4-25。圖4-25上模座零件圖

(14)模柄零件圖見圖4-26。圖4-26模柄零件圖

(15)模具裝配圖見圖4-27。圖4-27模具裝配圖

4.5總?結(jié)?與?回?顧

本項目介紹了孔整形模的設(shè)計規(guī)范，同時介紹了活動定位銷定距的簡單級進沖壓模設(shè)計方法。

設(shè)計中要注意整形模的工作零件設(shè)計規(guī)范，其次要注意在其他成形模設(shè)計中應(yīng)充分運用前面項目所學(xué)內(nèi)容。

通過本項目的學(xué)習(xí)，對其他成形模的設(shè)計方法應(yīng)有所掌握。 4.6拓展知識