u型卡片零件的沖壓模具設(shè)計(jì)和工藝-落料沖孔復(fù)合模、彎曲模含20張CAD圖

u型卡片零件的沖壓模具設(shè)計(jì)和工藝-落料沖孔復(fù)合模、彎曲模含20張CAD圖,卡片,零件,沖壓,模具設(shè)計(jì),以及,工藝,沖孔,復(fù)合,彎曲,曲折,20,cad 1 摘 要 在人民生活日漸提高的前提之下，模具行業(yè)也水漲船高，人們的生產(chǎn)生活 之中對(duì)于產(chǎn)品的要求越來越高，這使得現(xiàn)在的沖壓模具行業(yè)面臨著巨大的機(jī)遇 和挑戰(zhàn)。模具分為注塑模具，沖壓模具以及壓鑄模具等等大類，其中沖壓模具 的占比非常之大，我們?cè)谌粘Ｉ钪锌吹降拇蠖鄶?shù)的金屬板和金屬件之類的 零件都能夠使用沖壓模具技術(shù)生產(chǎn)制造，所以現(xiàn)在的大環(huán)境之下無疑對(duì)我們從 事沖壓的技術(shù)人員來說是一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)。 分析本次設(shè)計(jì)的工件為 U 形卡片，該工件為 U 形彎曲類型，沒有其他的特 殊結(jié)構(gòu)比如拉深等，需要使用到的工序有落料和沖孔和彎曲。然后需要對(duì)工件 結(jié)構(gòu)性進(jìn)行分析，確定出適合的模架類型，比如復(fù)合?；蚣?jí)進(jìn)模等，最終設(shè)計(jì) 采用了一套落料沖孔復(fù)合模和一套單工序彎曲模。接著進(jìn)行排樣圖的設(shè)計(jì)，排 樣圖的設(shè)計(jì)是沖壓模具設(shè)計(jì)的基石，通過對(duì)排樣圖的設(shè)計(jì)，決定了該料帶是前 后送料還是左右送料最終決定模架的形式，確定了采用后側(cè)導(dǎo)柱模架的設(shè)計(jì)方 案。然后對(duì)工件的沖壓力進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，并且選擇出了合適的壓力機(jī)，最 后通過對(duì)刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)出了模具的凸模，凹模，凸凹模，以及卸料 板固定板等等，最終對(duì)模具整體進(jìn)行整合，利用 cad 二維軟件對(duì)模具整體裝配 圖以及零件圖進(jìn)行了繪制，整理出說明書，并且進(jìn)行了最后總結(jié)。 關(guān)鍵詞：沖壓模具；U 形卡片；復(fù)合模;排樣圖；模架；凸模 2 Abstract With the improvement of peoples life, the mold industry is also rising. Peoples production and life have higher and higher requirements for products, which makes the current stamping mold industry face great opportunities and challenges. Mold is divided into injection mold, stamping mold and die-casting mold and so on. Among them, the proportion of stamping mold is very large. Most of the metal plates and metal parts we see in our daily life can be manufactured by stamping mold technology. Therefore, in the current environment, it is undoubtedly an excellent opportunity for our stamping technicians . Analysis of the design of the workpiece for the U-shaped card, the workpiece for U-shaped bending type, no other special structure, such as deep drawing, etc., need to use the process of blanking and punching and bending. Then we need to analyze the structure of the workpiece to determine the suitable type of mold base, such as compound die or progressive die. Finally, a set of blanking punching compound die and a set of single process bending die are adopted in the design. Then the layout design is carried out. The layout design is the cornerstone of stamping die design. Through the layout design, it determines whether the material belt is front and back feeding or left and right feeding, and finally determines the form of the mold base, and determines the design scheme of using the rear guide pillar mold base. Then, the punching force of the workpiece is calculated in detail, and the appropriate press is selected. Finally, through the calculation of the cutting edge size, the punch, die, punch and die, as well as the fixed plate of the discharge plate of the die are designed. Finally, the whole die is integrated, and the overall assembly drawing and part drawing of the die are drawn by using CAD two-dimensional software, and the instructions are sorted out Book, and a final summary. Key words: stamping die; U-shaped card; compound die; layout drawing; die base; punch 3 目錄 摘 要 .1 ABSTRACT.2 第一章 緒論 .5 1.1 選題的意義與目的 .5 1.2 文獻(xiàn)綜述 .5 1.3 研究現(xiàn)狀 .6 1.4 設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新思路 .7 第二章 U 形卡片的沖壓工藝分析 .9 2.1 零件的材料分析 .9 2.2 零件工藝分析 .9 2.3 模具結(jié)構(gòu)的初步確定 .10 第三章 U 形卡片復(fù)合模的工藝計(jì)算 .12 3.1 毛坯尺寸參數(shù)的計(jì)算 .12 3.2 排樣設(shè)計(jì) .13 3.3 沖裁力 .15 3.3.1 落料力 .15 3.3.2 沖孔力 .15 3.3.3 落料時(shí)的卸料力 .15 3.3.4 沖孔時(shí)的推件力 .15 3.3.5 沖床的總壓力 .15 3.4 彎曲力的計(jì)算 .16 3.3 壓力機(jī)的確定 .17 3.4 壓力中心的計(jì)算 .17 3.5 刃口尺寸計(jì)算 .19 3.5.1 沖孔刃口尺寸計(jì)算 .20 3.5.2 落料刃口尺寸計(jì)算 .21 3.5.3 彎曲尺寸的計(jì)算 .21 4 3.6 本章小結(jié) .23 第四章 復(fù)合模的零部件設(shè)計(jì)與選用 .24 4.1 模具主要零部件的設(shè)計(jì) .24 4.1.1 凹模的設(shè)計(jì) .24 4.1.2 卸料板的設(shè)計(jì) .25 4.1.3. 凸凹模的設(shè)計(jì) .26 4.1.4 .凸模的設(shè)計(jì) .27 4.1.5 其他零部件的設(shè)計(jì) .28 4.2 定位零件的設(shè)計(jì) .29 4.2.1.擋料銷的設(shè)計(jì) .29 4.2.2.導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì) .30 4.3 推件裝置的設(shè)計(jì) .30 4.4 彈性元件的選用 .31 4.5 模架及其零件的設(shè)計(jì) .31 4.6 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 .32 4.7 上、下模座的選用 .32 4.8 模柄的選用 .32 4.9 螺釘、銷釘?shù)倪x用 .33 4.10 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .34 第五章 彎曲模的零部件設(shè)計(jì)與選用 .35 5.1 模具主要零件 .35 5.2 模架和模座的選擇 .37 5.3 彎曲模裝配圖 .39 總 結(jié) .40 謝 辭 .41 參 考 文 獻(xiàn) .42 5 第一章 緒論 1.1 選題的意義與目的 在人民生活方式和生活條件日益繁榮的今天，傳統(tǒng)的行業(yè)已經(jīng)不能滿足人 民的需求，更多的產(chǎn)品脫穎而出，在這個(gè)大基礎(chǔ)之上，沖壓模具制造業(yè)爺隨之 騰飛，在所有模具行業(yè)之中，沖壓模具的占比非常大，不管是機(jī)械行業(yè)，農(nóng)業(yè) 行業(yè)，還是精密行業(yè)，沖壓模具都無孔不入，可以說，我們?nèi)嗣竦纳钤絹碓?離不開沖壓模具，所以在這個(gè)大前提之下，在校期間對(duì)沖壓模具的學(xué)習(xí)使得我 擁有了巨大的機(jī)遇，在這個(gè)擁有無限市場的行業(yè)之中，日后能夠占據(jù)一席之地。 當(dāng)然有利必有弊，巨大的市場需求，就使得我們的設(shè)計(jì)必須不斷創(chuàng)新，不管是 產(chǎn)品的表明精度還是外形精度亦或者是企業(yè)生產(chǎn)零件的效率以及企業(yè)總體獲得 的利益都是決定這個(gè)產(chǎn)品是否成功的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，而決定這些條件的就是我們從 業(yè)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)水平，因此，本次課題的研究對(duì)于我們即將從業(yè)人員的水平 是一個(gè)十分嚴(yán)峻的考研，并且對(duì)于我們提高沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)水平具有重大的提升 意義。 本次設(shè)計(jì)的工件為 U 形卡片，從任務(wù)給出的工件圖可以看出該零件為墊片 類型的平直型工件，沒有其他的彎曲或者拉深等等結(jié)構(gòu)，在工件之中只有落料 和沖孔兩個(gè)工序，在后續(xù)的設(shè)計(jì)之中我將會(huì)對(duì)工件的工藝性進(jìn)行分析，然后對(duì) 沖壓力進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，最后通過對(duì)刃口尺寸計(jì)算以及模具零部件的設(shè)計(jì)，通 過二維繪制軟件和三維繪制軟件對(duì)模具進(jìn)行裝配圖和零件圖的繪制。 我相信通過本次實(shí)操整套設(shè)計(jì)，能夠使我的軟件操作水平得到極大的提高， 并且會(huì)讓我學(xué)以致用，能夠?qū)⒃谛Ｆ陂g的學(xué)習(xí)知識(shí)合理的運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)之中， 我也始終相信，在經(jīng)過不斷的學(xué)習(xí)和查閱資料之后，我會(huì)充分掌握沖壓模具設(shè) 計(jì)知識(shí)和實(shí)操繪制能力，能夠完美的完成本次設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出同時(shí)具有合理 性，經(jīng)濟(jì)型，精密性的沖壓模具。 1.2 文獻(xiàn)綜述 在目前中國的整體情況看來，大多數(shù)的制品都會(huì)依賴模具成型，其中包括 了沖壓模具，注塑模具等等，而沖壓模具又無孔不入，深入了各個(gè)行業(yè)之中， 6 所以沖壓模具的分類也很多，包括汽車模覆蓋件，精密模等等，不同類的沖壓 模具差異也十分明顯，所以這就要求我們從業(yè)人員的技術(shù)全面，能夠應(yīng)對(duì)目前 越來越復(fù)雜化，精密化，高效化的模具制造業(yè)。盡管沖壓模具設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜 化，精密化，高效化，但是沖壓模具卻是其他的生產(chǎn)方式所無法替代的，放眼 世界，對(duì)于現(xiàn)目前的技術(shù)而言，沒有其他任何技術(shù)能夠兼顧沖壓模具的高效， 精密，以及效益。在全球近幾十年來，模具設(shè)計(jì)的水平已經(jīng)漸漸的成為了衡量 一個(gè)國家的制造業(yè)生產(chǎn)能力標(biāo)桿，比如為人熟知德國，日本制造業(yè)強(qiáng)國，它們 經(jīng)過了幾十年的沉淀和積累，已經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)的占據(jù)了強(qiáng)國之列，特別是日本對(duì)于精 密模具的研究，雖然我國的企業(yè)在不斷追求利益的過程之中我國近幾年來已經(jīng) 逐步減小了對(duì)強(qiáng)國的差距，但是不可否認(rèn)的是距離日本和德國之類的強(qiáng)國還是 擁有不小的差距，這個(gè)差距，就需要我們以后從業(yè)人員的不斷努力之下實(shí)現(xiàn)追 趕甚至反超。 8 沖壓模具制造滲透日常生活的各行各業(yè)，比如小到廣泛運(yùn)用的滑輪，手表 等，大到汽車，輪船等，各種機(jī)械零件都能夠依靠沖壓模具制造，其原理就是 板料或者是條料在通過沖壓模具之后，由壓力將板料或者條料進(jìn)行塑性變形或 者是進(jìn)行了分離，這個(gè)變形的過程就叫做沖裁和成型，沖裁工序包括為落料， 沖孔等，成形工序包括彎曲，拉深，脹形等等 10。 1.3 研究現(xiàn)狀 經(jīng)過近十年的不斷發(fā)展，我國的沖壓模具制造業(yè)與世界強(qiáng)國的差距也在不 斷的縮小，這個(gè)差距不僅僅體現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)性之上，還體現(xiàn)在模 具的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)效益上，但是從前幾年的統(tǒng)計(jì)上來看，我國的模具制造 數(shù)量已經(jīng)處于世界第三位，所以如何快速提升設(shè)計(jì)以及制造水平是現(xiàn)目前我國 模具行業(yè)的重中之重，經(jīng)過查閱資料整理一下幾點(diǎn)： 1. 從設(shè)計(jì)以及制造水平上來說，我國和先進(jìn)國家相比還是存在較大的差距， 首先我國的先進(jìn)水平是制約我國模具發(fā)展的重要絆腳石，沒有足夠先進(jìn)的技術(shù) 支撐，導(dǎo)致很多生產(chǎn)出來的模具精度比較低，特別是型腔型芯的精度不夠，將 會(huì)直接導(dǎo)致模具生產(chǎn)出的產(chǎn)品精度不夠，嚴(yán)重影響零件的質(zhì)量以及生產(chǎn)企業(yè)的 效益。并且在工藝設(shè)備的方面，雖然已經(jīng)有我國自主開發(fā)的設(shè)備，但是同樣其 精度還是難以抗衡先進(jìn)進(jìn)口設(shè)備，所以在大型沖壓覆蓋件以及精密設(shè)備方面我 7 國還是依賴進(jìn)口設(shè)備。 2. 軟件普及率低，在沖壓模具設(shè)計(jì)比如 CAD/CAE/CAM 等軟件普及率上，我 國覆蓋面還比較低，不少企業(yè)還未普及，不能夠模擬金屬的成型過程，對(duì)模具 的設(shè)計(jì)以及制造進(jìn)行模擬嚴(yán)重增加了模具制造的時(shí)間和開發(fā)成本。 3. 開發(fā)能力較弱，對(duì)于我國的模具制造行業(yè)，大多數(shù)企業(yè)停留在追求經(jīng)濟(jì) 型，專注于高端和精密模具開發(fā)的從業(yè)人員少之又少，所以我國的高端模具是 近期急需解決的重點(diǎn)。 4. 標(biāo)準(zhǔn)件的覆蓋面低，在沖壓模具設(shè)計(jì)之中，為使整個(gè)模具的經(jīng)濟(jì)性以及 時(shí)間效率最大化，會(huì)大量使用沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件，而我國的標(biāo)準(zhǔn)件廠商屈指可數(shù)， 并且標(biāo)準(zhǔn)件的使用率低，大部分的沖壓零件還依靠自主設(shè)計(jì)以及制造，對(duì)于先 進(jìn)國家來說，一套沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用率達(dá)到了百分之八十以上，而經(jīng)過統(tǒng) 計(jì)我國的標(biāo)準(zhǔn)件使用率僅僅只有百分之四十，所以在本次的設(shè)計(jì)之中，我將大 量的使用標(biāo)準(zhǔn)件，這將會(huì)大大降低設(shè)計(jì)時(shí)間以及將會(huì)提高經(jīng)濟(jì)性。 5. 企業(yè)的管理水平較低，相比于先進(jìn)國家的管理水平，我國不僅人才管理 水平較低，對(duì)于企業(yè)管理水平也相對(duì)較低，不少的先進(jìn)技術(shù)人才外流，這也一 定程度上使得國內(nèi)的模具水平處于停滯不前或者說緩慢前進(jìn)狀態(tài)。 總而言之，在短期時(shí)間內(nèi)想要解決我國的模具制造問題，還面臨著極大的 挑戰(zhàn)，這需要我們從業(yè)人員的共同努力，為我國模具制造業(yè)走上世界強(qiáng)國鋪墊 出一條全新的社會(huì)主義發(fā)展道路。 1.4 設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新思路 根據(jù)任務(wù)書的要求，本次設(shè)計(jì)的題目是 U 形卡片的沖壓模具設(shè)計(jì)，查閱大 量的相關(guān)書籍并且結(jié)合到在校期間老師們的講授知識(shí)之后，首先我對(duì)工件的工 藝性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，首先該材料是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活之中常用的金屬材料， 具有良好的性能，能夠滿足本次設(shè)計(jì)工件的成形條件，分析該工件結(jié)構(gòu)，屬于 墊片類型的平直類型的零件，沒有其他的特殊結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合該工件的孔位， 孔邊距以及孔心距皆滿足沖壓條件，工件的外形尺寸以及厚度合理，所以在本 次的 U 形卡片沖壓模具設(shè)計(jì)之中，對(duì)該 U 形卡片采用普通沖裁即可。 對(duì)工件的工藝性進(jìn)行完全分析之后，接著對(duì)工件的模具方案進(jìn)行分析，從 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性以及產(chǎn)品質(zhì)量精度和生產(chǎn)批量來看，分析單工序模具，復(fù)合模具 8 以及級(jí)進(jìn)模具的各自優(yōu)缺點(diǎn)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)工件需要的工序很少，只有沖孔和 落料兩個(gè)工序，所以最終選定復(fù)合模的模具結(jié)構(gòu)形式，以及最終選擇合適的模 架形式，比如說后側(cè)導(dǎo)柱模架和中間導(dǎo)柱模架以及四角導(dǎo)柱模架等等。然后結(jié) 合到本次設(shè)計(jì)工件的厚度，決定采用何種卸料以及推件方式，其中卸料方式又 分為剛性卸料方式和彈性卸料方式兩種，剛性卸料方式是利用卸料板直接固定 在下模上，料帶在經(jīng)過凸模沖裁之后，直接強(qiáng)行卸料；彈性卸料通常是利用多 組圓柱頭卸料螺釘和彈簧或者橡膠和卸料板的組合形式對(duì)料帶進(jìn)行彈性的卸料 裝置，在料帶進(jìn)行沖裁之后，卸料板在彈性裝置的作用之下進(jìn)行彈性的卸料， 此種卸料方式有相比于剛性卸料方式的好處就是能夠?qū)α蠋нM(jìn)行一個(gè)壓料的作 用，使得料帶更加平整，通常來說，在工件的厚度4mm 的設(shè)計(jì)之中皆可采用 此種彈性卸料裝置。推薦裝置也同樣分為彈性推件和剛性推件裝置，和以上所 說的彈性卸料和剛性卸料同理，在此就不再贅述。 當(dāng)沖壓結(jié)構(gòu)確定完成，零件大量選取標(biāo)準(zhǔn)件，需要對(duì)模具的裝配圖進(jìn)行繪 制，利用 CAD 對(duì)二維圖進(jìn)行繪制，利用 UG 對(duì)三維圖進(jìn)行繪制。 通過本次設(shè)計(jì)，我相信會(huì)對(duì)我的設(shè)計(jì)思路，軟件實(shí)操，以及合理運(yùn)用所學(xué) 知識(shí)的能力得到顯著的提升，能夠培養(yǎng)我思考問題的能力，在遇到不懂得問題 時(shí)，能夠上網(wǎng)查閱資料或者詢問老師，同學(xué)，這培養(yǎng)了我解決問題的能力，我 相信，本次設(shè)計(jì)會(huì)使我以后的從業(yè)道路打下堅(jiān)實(shí)的道路基礎(chǔ)。 9 第二章 U 形卡片的沖壓工藝分析 2.1 零件的材料分析 名稱：U 形卡片 材料: Q235 厚度： 1mm 圖 2.1 零件圖 2.2 零件工藝分析 本次設(shè)計(jì)工件是 U 形卡片，對(duì)工件的工藝性進(jìn)行分析，首先對(duì)工件的外形 進(jìn)行分析，根據(jù)零件圖可知，該工件為 U 形彎曲類型，沒有其他的特殊性結(jié)構(gòu)， 并且工件的整體形狀較為規(guī)則，沒有懸臂沒有過細(xì)過寬的不規(guī)則形狀，并且分 析該工件的孔位，不管是孔邊距還是孔心距，皆滿足沖壓沖裁工藝性條件。 由零件圖可知，該 U 形卡片所需的工序有落料和沖孔和彎曲工序，在工件 的內(nèi)部有一個(gè) 20 的圓孔，要求表面光滑無毛刺，并且需要滿足沖壓生產(chǎn)的經(jīng) 濟(jì)性，所以在生產(chǎn)批次的要求上即為大批量的生產(chǎn)。 對(duì)工件的模具方式進(jìn)行分析，經(jīng)上述分析可知，本次設(shè)計(jì) U 形卡片所需的 工序有落料沖孔和彎曲工序，由于本次按要求把零件設(shè)計(jì)為兩套模具加工，一 10 套帶落料和沖孔的模具和一套單工序彎曲模具，于是列出下面的三個(gè)沖壓沖裁 方案對(duì)落料和沖孔工序提供參考選擇： 1. 按照落料工序-沖孔工序的沖裁順序，利用單工序的沖壓模具沖裁方式 進(jìn)行設(shè)計(jì)； 2. 采用落料工序-沖孔工序同時(shí)進(jìn)行沖裁的復(fù)合模具形式； 3. 將沖孔工序-落料工序按照順序進(jìn)行排列，然后依次進(jìn)行分布沖裁的級(jí) 進(jìn)模具形式。 在方案一中，采用單工序的沖裁方式，該單工序方案是對(duì)工件所需的工序 一一進(jìn)行沖裁，先進(jìn)行落料工序，然后進(jìn)行沖孔工序，雖然模單工序模具的模 具設(shè)計(jì)簡單，操作方便，但是多次的沖裁和定位不可避免的就會(huì)對(duì)成品工件的 質(zhì)量和精度產(chǎn)生影響，并且在本次設(shè)計(jì)之中，經(jīng)過兩套模具的沖裁，勢必會(huì)增 加模具生產(chǎn)的時(shí)間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，所以在本次設(shè)計(jì)之中不采用方案 1 的 單工序生產(chǎn)方式。 方案三為落料工序和沖孔工序依次進(jìn)行沖裁的級(jí)進(jìn)模沖裁方式，該種方式 相比于單工序方案，效率和精度都相對(duì)較高，并且能夠極大地縮短生產(chǎn)時(shí)間， 大大提高整個(gè)模具的效率，從而提高企業(yè)的利潤，但是在本次設(shè)計(jì)之中，工件 的制造難度較低，但是級(jí)進(jìn)模相比于復(fù)合模來說，制造難度較大，設(shè)計(jì)難度較 高，需要仔細(xì)設(shè)計(jì)送料和定位問題，并且級(jí)進(jìn)模的模具尺寸較大，不利于企業(yè) 的效益，所以在本次設(shè)計(jì)之中不采用方案三的級(jí)進(jìn)模具形式。 方案二為落料工序和沖孔工序同時(shí)進(jìn)行沖裁的復(fù)合模具形式，該方案的精 度高，尺寸相比于級(jí)進(jìn)模較小，并且效率相比于單工序高，制作成本也比級(jí)進(jìn) 模低，并且如果利用復(fù)合模之中的倒裝復(fù)合模來說，能夠?qū)_裁之后的沖孔廢 料通過下模直接排出，操作方便的同時(shí)又提高了效率，所以在本次 U 形卡片的 沖壓模具設(shè)計(jì)之中，最終采用方案二的落料沖孔復(fù)合模具沖裁方案。 2.3 模具結(jié)構(gòu)的初步確定 復(fù)合模的形式通常分為倒裝復(fù)合模和正裝復(fù)合模，區(qū)分兩種模具形式的依 據(jù)就是判斷落料凹模的位置，通常來講，如果落料凹模的位置在下模，那么此 模具即為正裝復(fù)合模，如果落料凹模的位置安裝在上模部分，那么此模具即為 倒裝復(fù)合模。 11 相比于正裝復(fù)合模，倒裝復(fù)合模的優(yōu)勢十分明顯： 1. 倒裝復(fù)合模采用了彈性的卸料方式，能夠在完成卸料工作的同時(shí)對(duì)工件 進(jìn)行一個(gè)壓料的作用，由此就保證了工件能夠保持一個(gè)很好的表面精度和平直 度。 2. 由于倒裝復(fù)合模的特殊結(jié)構(gòu)性，凹模安裝在上模部分，凸凹模安裝在下 模部分，所以在通過沖孔工序落下的沖孔廢料能夠直接通過下模安裝的凸凹模 排出模具，極大地增加的倒裝復(fù)合模的便捷性。 3. 因?yàn)楣ぜ臎_孔廢料不會(huì)堆積在凹模之中，所以廢料就大大減少了對(duì)于 凹模的磨損，所以這也會(huì)大大的提高模具的壽命。 但是通常來說，倒裝復(fù)合模的使用具有一定的條件限制，比如當(dāng)所需沖裁的工 件孔邊距小于 1.5 倍材料的厚度時(shí)，如果使用倒裝復(fù)合模將會(huì)導(dǎo)致復(fù)合模的凸 凹模強(qiáng)度剛度不夠，從而造成薄鋼，模具壽命難以保證，并且在材料的厚度大 于 4mm 的設(shè)計(jì)中，彈性卸料裝置難以對(duì)料帶進(jìn)行卸料，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)復(fù)合模 時(shí)，需要仔細(xì)分析工件工藝性和結(jié)構(gòu)特殊性，采用合適的復(fù)合模具方案是能否 合理完成工件的重要前提條件。 12 第三章 U 形卡片復(fù)合模的工藝計(jì)算 3.1 毛坯尺寸參數(shù)的計(jì)算 彎曲展開計(jì)算如下： 在對(duì)于彎曲件的沖壓模具設(shè)計(jì)中，首先需要分析工件的工藝性，然后就需 要對(duì)彎曲零件進(jìn)行彎曲尺寸的展開計(jì)算，從而計(jì)算出需要設(shè)計(jì)工件的毛坯尺寸 以用于排樣圖的設(shè)計(jì)。 計(jì)算彎曲件的展開毛坯尺寸就是對(duì)彎曲件的彎曲部分展開，然后對(duì)彎曲這 部分的尺寸進(jìn)行計(jì)算，這樣就能夠得知整個(gè)毛坯的尺寸。 L2tx1彎 arp 圖 3-1 有圓角半徑的彎曲 計(jì)算零件的彎曲部分是按照中性層計(jì)算，利用如下的公式： ）（彎 xtr180-l 式中： ） ；（各 圓 角 部 分 展 開 長 度彎 m ） ；彎 曲 角 度 （a 彎 曲 半 徑 ；r 中 性 層 位 移 系 數(shù) ；x材 料 厚 度 ；t 查表 3-1，支架之間零件的彎曲為的 ,x=0.32/1rt 通過對(duì)中性層展開后計(jì)算得出，該支架零件的單邊彎曲部分尺寸為： 1809l3.140.2.7m彎 （ ） 13 經(jīng)計(jì)算后，繪制出工件的展開毛坯尺寸圖，如圖 3-2 所示： 圖 3-2 零件展開圖 3.2 排樣設(shè)計(jì) 排樣圖設(shè)計(jì)直接決定了模具的產(chǎn)品質(zhì)量以及模具壽命，所以排樣圖的設(shè)計(jì) 至關(guān)重要，排樣的設(shè)計(jì)分為三種方式：有廢料排樣，無廢料排樣和少廢料排樣。 其中排樣指的是排樣圖中工件的排列方式，有廢料排樣指工件與工件之間，工 件與料帶之間都有搭邊值的情況，無廢料排樣指的是工件和工件之間，工件和 料帶之間沒有搭邊值存在，少廢料排樣指的是工件和工件之間沒有搭邊值，但 是工件和料帶之間有一定的搭邊值，其中少廢料排樣和無廢料排樣的使用少， 雖然說少廢料排樣和無廢料排樣能夠增加產(chǎn)品的利用率，簡化模具結(jié)構(gòu)，但是 同樣會(huì)增加模具設(shè)計(jì)難度，并且模具的強(qiáng)度剛度難以保證，并且凸模與凸模之 間無間隙，導(dǎo)致工件與工件之間緊密排列，勢必會(huì)影響產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。 14 通過排列方式的不同，排樣圖也分為單排直排方式，雙排直排方式，單排 斜排方式，單排對(duì)排方式等等，決定排列方式的因素即為工件的外形，工件外 形不同選擇合理的排列方式能夠大大的增加材料利用率。 表 3-1 搭邊值 查表 3-1 可得，兩工件間的搭邊 a1=1.5mm，工件邊緣搭邊 a=1.8mm。 通過分析本次設(shè)計(jì)工件的外形，設(shè)計(jì)為單排直排的排樣方式，具體形式如 圖 3-2 所示。 圖 3-3 零件單排直排排樣圖 條料寬度以及送料步距分別為：b=100.2+(2 1.8)=103.8mm ，h=80+1.5=81.5mm。 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率： =A/（b h） 100%1 15 =4854/(103.8 81.5) 100% =57.4 所以本次設(shè)計(jì)工件的材料利用率為 57.4%，此種排樣方式在保證了較高的材 料利用率的前提之下，又保證了模具的強(qiáng)度剛度。 3.3 沖裁力 此章將對(duì)模具的沖裁力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算沖壓力是為了選擇適合的壓力機(jī)， 如果不對(duì)沖壓力進(jìn)行計(jì)算，從而選擇了不匹配的壓力機(jī)，輕則導(dǎo)致模具沖壓力 不夠或者模具過大不能夠裝夾在壓力機(jī)上，導(dǎo)致模具不能順利進(jìn)行沖裁，重則 會(huì)導(dǎo)致模具損壞或者大幅降低模具壽命。經(jīng)過上述工藝性分析分析可知本次設(shè) 計(jì)需要沖孔落料兩個(gè)工序，所以沖裁力的計(jì)算即為計(jì)算落料沖裁力和沖孔沖裁 力，通過查閱沖壓手冊(cè)表 2-3，取值 U 形卡片材料 Q235 抗剪強(qiáng)度 =345MPa. 根據(jù)公式查表可得系數(shù) K 取值依據(jù)沖裁刃口 K=11.3，取值 1.3. 3.3.1 落料力 F 落 =KL1 t =1.3420.41mm345Mpa=188.5KN 3.3.2 沖孔力 F 沖 =KL2t=1.362.81mm345Mpa=28.17KN 3.3.3 落料時(shí)的卸料力 由表 3-2 得 K 卸 =0.045 F 卸 =K 卸 F 落 =0.045188.5KN=8.48KN 3.3.4 沖孔時(shí)的推件力 由 3-2 得 K 推=0.055， 取同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)為 3 F 推 =nK 推 F 沖 =30.05528.7KN=4.7KN 3.3.5 沖床的總壓力 F 總=F 落+F 沖+F 卸+F 推 16 =188.5+28.17+8.48+4.7=229.85KN 3.4 彎曲力的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)工件包括沖裁部分和彎曲部分，接下來將對(duì)模具的彎曲部分的成 型彎曲力進(jìn)行計(jì)算，而彎曲力的計(jì)算又可以分為 u 型彎曲力計(jì)算和 v 型彎曲力 計(jì)算，計(jì)算公式分別為： 1）計(jì)算公式： V 形彎曲零件的計(jì)算公式為： 20.6bVzKBtFr （4.4） U 形彎曲零件的計(jì)算公式為： ； 20.7bUztr （4.5） 式中： 彎 曲 零 件 的 寬 度 ；B彎 曲 零 件 的 厚 度 ；t ；彎 曲 半 徑 ；r ；b材 料 的 抗 拉 強(qiáng) 度 ； 425bMpa） ；系 數(shù) 彎 曲 系 數(shù) （ 一 般 取 3.1K 2）校正彎曲力公式 （4.6）JqFA 式中： J彎 曲 校 正 力 （ N） ； 可 查 ；） ； 根 據(jù) 沖 裁 件 的 材 料（單 位 面 積 上 的 校 正 力 paa M；曲 位 置 的 面 積 ， 單 位所 需 要 校 正 的 零 件 彎 2mA 3）計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的支架零件的彎曲力的計(jì)算為： U 形彎曲的彎曲力： 2u0.70.7132453.87bzKBtFKNr 所選擇的 Q235 材料的抗拉強(qiáng)度為： 45bMPa 根據(jù)查表可得 ，通過計(jì)算可知 A=924 ；40qMPa2m 17 因此校正彎曲力為： 924036.9JqFAKN 自由彎曲時(shí)的彎曲力與校正彎曲力之和為： 123.876.8VzJF 3.3 壓力機(jī)的確定 在沖裁力計(jì)算完成之后，緊接著就需要對(duì)模具的沖壓力以及各項(xiàng)條件選擇 合適的壓力機(jī)，通常情況下，對(duì)于小型的模具最常用的壓力機(jī)為開式壓力機(jī)， 而開式壓力機(jī)中最常用的即為曲柄壓力機(jī)，根據(jù)上述沖壓力計(jì)算，復(fù)合模具需 要的總沖壓力為 229.84KN，彎曲模具需要的總壓力為 40.83KN，結(jié)合到模具的 安裝尺寸，以及模具的閉合高度等等，復(fù)合模和彎曲?？蛇x擇以下 J23-40 壓力 機(jī)； 公稱壓力：400KN 滑塊行程 ：100mm 行程次數(shù)：45 次/分 最大封閉高度：330mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：65mm 工作臺(tái)尺寸（左右*前后）：450mm700mm 工作臺(tái)板厚度：65mm 模柄尺寸：5070 傾斜角：30 3.4 壓力中心的計(jì)算 壓力中心指的是模具中沖裁刃口的中心點(diǎn)或者說合力點(diǎn)，計(jì)算壓力中心是 為了保證模具的所有刃口或者說凸模能夠在沖裁的時(shí)候受力均勻，使得壓力中 心能夠和滑塊保持中心，如果不能夠保證中心，那么在模具進(jìn)行沖壓的過程中， 會(huì)加劇模具的磨損，導(dǎo)致模具的壽命降低以及產(chǎn)品的精度不夠，這就會(huì)極大的 降低工作效率和產(chǎn)品效率以及企業(yè)的利益，但是在很多復(fù)雜的模具之中，難以 找尋一個(gè)絕對(duì)平等的中心點(diǎn)，此時(shí)壓力中心的選取就需要保證一個(gè)偏差范圍， 18 使得損耗降低至最小，這個(gè)范圍只要能夠在壓力機(jī)的允許范圍之內(nèi)，就能夠保 證壓力機(jī)以及模具的正常工作。計(jì)算壓力中心的方式如下： （1）選擇刃口的最外側(cè)一點(diǎn)建立兩軸坐標(biāo)系。 （2）分別計(jì)算出各個(gè)刃口的坐標(biāo)系原點(diǎn)到 x 軸以及 y 軸的距離。 （3）將刃口分為若干的線段，并且計(jì)算出各線段的長度。 （4）通過以下的壓力中心計(jì)算公式，將上列各值帶入公式，最終計(jì)算出壓 力中心的 x 值和 y 值，這個(gè)坐標(biāo)值即為設(shè)計(jì)模具的壓力中心 壓力中心坐標(biāo)（x 0 、y 0）計(jì)算公式： 因?yàn)闆_裁力與周邊長度成正比，所以式中各沖裁力 F1、F 2、F 3、F n 可 分別用沖裁周邊長度 L1、L 2、L 3、L n 代替，即12 10 1nininiiLxxxLL12 10 1nininiiLyLyLy 其中： L為 每 段 線 段 的 長 度 或 圓 弧 的 周 長 XX為 每 段 線 段 的 中 點(diǎn) 或 圓 弧 的 中 心 到 軸 的 距 離 ； YY為 每 段 線 段 的 中 點(diǎn) 或 圓 弧 的 中 心 到 軸 的 距 離 ； 經(jīng)過分析本次設(shè)計(jì)工件為中心對(duì)稱工件，所以工件的各邊不管是 X 軸還是 Y 軸皆為對(duì)稱，所以壓力中即為幾何中心。如下圖所示： 19 圖 3-4 壓力中心示意圖 3.5 刃口尺寸計(jì)算 因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類： （1）按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作, 因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對(duì)簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。 （2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。這種加工方法的 特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡單，不必校核 的條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。minaxZTA 表 3-3 初始雙面間隙 、maxZin 08、10、20、35 09M2、Q235-A Q345 40、50 65Mn材料厚 度 /tmminZmaxinZmaxinZmaxinZmax 20 小于 0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.010 0.14 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 由表 3-3 確定初始雙面間隙 、 的值為極小間隙 現(xiàn)取 =0.14、 maxZin maxZ =0.1minZ 表 3-4 規(guī)則形狀凸、凹模的制造偏差 基本尺寸 凸模偏差 T凹模偏差 A基本尺寸 凸模偏差 T凹模偏差 A 18 1830 3080 0.020 0.020 0.025 0.030 120180 180160 0.030 0.040 0.045 80120 0.025 0.035 160360 1360500 50030 0.035 0.040 0.050 0.050 0.060 0.070 由表 3-4 確定 、 的值：0.02 0.02TA 3.5.1 沖孔刃口尺寸計(jì)算 對(duì)于沖孔尺寸 ，0.152m 利用公式 0inTxdDT 21 AZDTA0min 其中 磨損系數(shù)的選取查下表 3-5x 是工件的公差值 表 3-5 磨損系數(shù)表 工件精度 IT10 以上 =1x 工件精度 IT11IT13 =0.75 工件精度 IT14 =0.5 查公差表可知孔的公差等級(jí)為 IT12 級(jí)，所以查上表得 =0.5x 則 ：0.152m =inTxdT00.2.22.5175 = = AZA0min.07.01 3.5.2 落料刃口尺寸計(jì)算 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于 A 類尺寸第一類尺寸。它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式 AxDA0ma iniTZdT 其中 模具基準(zhǔn)尺寸( )D 工件極限尺寸( )max 工件公差( )m 落料尺寸 ， ，查表 3-5 取 x=0.5 0.120.254 則 =0. AxDA0a0.20.22.5194 = miniTZdT0.20.2()18 則 =0.254AxA0a. .4.375 = miniTT00.2.2(98)9 3.5.3 彎曲尺寸的計(jì)算 22 彎曲零件的凸模以及凹模間的間隙可以通過下面的公式來進(jìn)行計(jì)算： ；2 ZtCt 式中： / t ，其值按表 4-3 選取。C 表 4-3 間隙系數(shù) C 值（單位 mm） 當(dāng)工件精度要求較高時(shí)，間隙值應(yīng)適當(dāng)減小，可以取 Z/2=t。 查沖壓手冊(cè)板料厚度的正偏差為 0.5m 由公式可得： 1.12Ztkt 凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。下面對(duì)凸 凹模的尺寸進(jìn)行計(jì)算。 1）彎曲件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為 0 3()4ddL 凸模尺寸為 ppZ 2) 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸 凸模尺寸為 03()4ppL 凹模尺寸為 0ddZ 式中： ；mU 、 ；pLd ； 、 ，選用 IT7IT9 級(jí)精度，mm； 23 。Z/2 由零件圖可知 U 形彎曲的外形尺寸為 100.2mm 公差 IT13 級(jí)選取，凹模制 造公差 ，選用 ，凸模制造公差 ，選用 。所以彎d0.5dmp0.35pm 曲的凸凹模尺寸為： 凹模尺寸為 0.50.5033(-)(1.2)9844ddL 凸模尺寸為 0.350.359.8x4ppZ 查標(biāo)準(zhǔn)公差表表知 =0.3 3.6 本章小結(jié) 在本章節(jié)之中，我首先對(duì)排樣的概念進(jìn)行了闡述，然后針對(duì)排樣圖的原則 作出了合理的排樣圖，接著對(duì)模具的沖壓力進(jìn)行了計(jì)算，然后針對(duì)模具的所需 沖壓力選擇了合適的壓力機(jī)，保證了模具能夠在合理的條件之下完成對(duì)工件的 沖裁，然后對(duì)模具壓力中心進(jìn)行了計(jì)算，最后對(duì)所需落料和沖孔工序的刃口尺 寸進(jìn)行了計(jì)算，本章節(jié)對(duì)下一章節(jié)中對(duì)于模具零部件的選擇提供了重要的數(shù)據(jù) 依據(jù)。 24 第四章 復(fù)合模的零部件設(shè)計(jì)與選用 4.1 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 模具的結(jié)構(gòu)如同上文中所述，根據(jù)排樣圖的排列，選擇了前后左右皆可送 料的后側(cè)導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架的空間性優(yōu)越，不管是視野還是操作性都十 分良好。本次設(shè)計(jì)模具上模由上模座，上墊板，空心墊板，凸模固定板以及凹 模所組成，下模部分由卸料板，凸凹模，固定板，下墊板以及下模座所組成的 落料沖孔的倒裝復(fù)合模具形式，并且在模具零件的選用之中，將會(huì)大量使用模 具標(biāo)準(zhǔn)件，比如螺釘，圓柱銷以及模柄導(dǎo)柱導(dǎo)套等等零部件。 4.1.1 凹模的設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)多種多樣，總體來說分為拼接式和整體式凹模，其中拼接式凹 模能夠在模具刃口磨損或者損壞的時(shí)候，方便模具師傅進(jìn)行更換，但是安裝比 較復(fù)雜，整體式凹模即為凹模皆為一整塊，沒有任何拼接的結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)就是安 裝方便，分析本次設(shè)計(jì)工件，該工件的形狀和結(jié)構(gòu)都比較簡單，所以本次設(shè)計(jì) 之中將直接采用整體式凹模，材料采用 Cr12，硬度為 HRC6064。 如圖 4.1 所示是凹模洞口的幾種結(jié)構(gòu)形式： 圖 4.1 刃口類型 本模具采用的是 b 型。（本段摘自沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P47） (15mm) HK凹 模 高 度 （3040mm）1.52()c凹 模 壁 厚 式中 沖 壓 件 最 大 外 形 尺 寸 25 ， 。 K系 數(shù) ， 考 慮 板 材 厚 度 的 影 響 152481P其 值 可 查 文 獻(xiàn) 表 根據(jù)本模具情況，查得 K=0.18。凹模高度 H=Kb=0.18100.2=18.36mm，但 是為了保證模具的強(qiáng)度和剛度，本次設(shè)計(jì)凹模 H 取值 30mm。 所以凹模尺寸 。250 x163LB 圖 4.2 凹模 4.1.2 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板分為彈性卸料和剛性卸料兩種，在本次設(shè)計(jì)之中采用了彈性卸料裝 置，彈性卸料裝置由卸料板，卸料螺釘和彈性裝置組成，通常情況下彈性卸料 裝置只適用于材料的厚度小于 4mm 的工件之中，由于卸料板的運(yùn)動(dòng)需要控制， 所以模具設(shè)置四顆卸料螺釘來控制卸料板的行動(dòng)方向和行程，本次設(shè)計(jì)的卸料 板厚度取值 20mm，卸料板的外形尺寸跟隨凹模外形尺寸，所以卸料板總體尺寸 為 250 x160 x20mm，材料為 45 鋼。 26 圖 4.3 卸料板 4.1.3. 凸凹模的設(shè)計(jì) 在復(fù)合模具之中，凸凹模是具有特殊性的一個(gè)零部件，對(duì)于落料工序來說， 凸凹模是落料凸模，而對(duì)于沖孔工序來說，凸凹模又是沖孔凹模，所以凸凹模 是同時(shí)具有落料和沖孔兩個(gè)作用的零部件，在工作的時(shí)候，落料凹模和凸凹模 作用對(duì)料帶進(jìn)行落料，而沖孔凸模又和凸凹模作用進(jìn)行了沖孔，所以本次設(shè)計(jì) 中需要對(duì)凸凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)，而本次設(shè)計(jì)將采用臺(tái)階式對(duì)凸凹模進(jìn)行加工，將凸 凹模加工一個(gè)凸臺(tái)，再利用凸臺(tái)和凸凹模固定板進(jìn)行固定，因?yàn)楣ぜw尺寸 不大，所以凸凹模尺寸也相對(duì)較小，所以無需螺釘固定。 在復(fù)合模具凸凹模的選用之中，需要滿足凸凹模壁厚大于等于材料的 1.5 倍條件，如此才能夠保證凸凹模的強(qiáng)度剛度，保證模具的壽命。 經(jīng)過測量本次設(shè)計(jì)凸凹模的最小壁厚為 15mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足壁厚的條件。其結(jié) 構(gòu)如圖 4.4 27 圖 4.4 凸凹模 4.1.4 .凸模的設(shè)計(jì) 通常情況下凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、與上模板直接固定 和采用低溶點(diǎn)合金或環(huán)氧樹脂澆注固定三種，各自的特點(diǎn)的比較如下表。 表 3.9 固定形式的特點(diǎn)比較 固定形式 固定方法 特點(diǎn) 凸模固定板固定 一般采用 H7/m6 過渡配合，圓 形凸模則采用凸肩固定 定位精度高，牢靠，但固定 孔精度高，加工困難 與上模板直接連接 采用螺釘，銷釘直接把凸模固 定在上模板上 適用于大型凸模的固定 28 低熔點(diǎn)合金澆注固定 或 環(huán)氧樹脂澆注固定 使低熔點(diǎn)合金或氧樹脂溶化， 像粘結(jié)劑一樣固定在凸模上 適用于沖裁 0.32 的板m 料 由于本工件是大批量的生產(chǎn)，且內(nèi)孔有一定的精度要求，模具采用的是復(fù) 合模，則從上表的比較中可選凸模固定板固定，采用 H7/m6 過渡配合，圓形凸 模則采用凸肩固定。 沖孔凸模為圓形，采取臺(tái)階式凸模，它的強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便， 與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6 或 H7/n7）制造，最大直徑的作用 是形式臺(tái)肩，以便固定，保證工作時(shí)凸模不配拉出，材料選取 ,熱處理硬AT10 度為 5862 。其凸模長度計(jì)算公式： HRChtL21 其中 1凸模固定板厚度 25mm h1h 材料厚度 1 tm 凹模塊厚度 30 2 增加長度，一般選取 010hm 凸模的結(jié)構(gòu)形式如圖 4.4 圖 4.4 4.1.5 其他零部件的設(shè)計(jì) 根據(jù)凹模板與凸模板的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，可以確定其他尚未確定的零部件的尺寸， 列于表 4.1，如下： 29 表 4.1 模具其他零部件相關(guān)參數(shù) 序號(hào) 名稱 長寬厚 （mm） 材料 數(shù)量 1 凸模墊板 25025012 45 鋼 1 2 凸模固定板 25025025 45 鋼 1 3 凸凹模固定板 25025025 45 鋼 1 4.2 定位零件的設(shè)計(jì) 在沖壓模具設(shè)計(jì)中，沖裁的條件就是條料能夠順利送進(jìn)，而需要條料能夠 順利送進(jìn)就必須使用到導(dǎo)料裝置，沖壓模具的導(dǎo)料裝置多種多樣，比如導(dǎo)料板， 導(dǎo)料銷，導(dǎo)料式浮頂器等等，而導(dǎo)料板多用于級(jí)進(jìn)模，導(dǎo)料銷多用于復(fù)合模之 中，而本次設(shè)計(jì)之中將使用兩顆導(dǎo)料銷和一顆擋料銷的形式進(jìn)行導(dǎo)料。如簡圖 4.4 所示。 圖 4.5 擋料銷和導(dǎo)料銷位置 4.2.1.擋料銷的設(shè)計(jì) 常見的擋料銷的形式分為以下的三類：始用擋料銷，活動(dòng)擋料銷以及固定 擋料銷三種，使用始用擋料銷每次使用之前需要手動(dòng)操作，所以本次設(shè)計(jì)中不 采用，由于本次設(shè)計(jì)工件的行程較短，如使用固定擋料銷，需要在凹模開槽， 30 強(qiáng)度有所降低，所以本次設(shè)計(jì)采用活動(dòng)擋料銷的形式。如圖 4.5 該模具設(shè)計(jì)為 活動(dòng)擋料銷。 圖 4.6 擋料銷 4.2.2.導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料銷的形式和擋料銷的形式一致，本次設(shè)計(jì)中采用活動(dòng)導(dǎo)料銷，條料在 送進(jìn)模具時(shí)，保持一側(cè)送進(jìn)，并且兩顆導(dǎo)料銷保持在同側(cè)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)之中 條料選擇前后送料，所以導(dǎo)料銷的位置設(shè)置在條料的左側(cè)。 導(dǎo)料銷材料采用 45 鋼制造，熱處理硬度 4348HRC。 4.3 推件裝置的設(shè)計(jì) 當(dāng)模具合模狀態(tài)下，沖壓完成之后，開模時(shí)，上模上行，此時(shí)需要將工件 從凹模內(nèi)推出，此種將工件推出的裝置即為推件裝置，推件裝置同卸料裝置一 樣，有剛性推件裝置和彈性推件裝置之分，彈性推件裝置具有壓料作用，但是 推件力小，本次設(shè)計(jì)之中采用剛性推件裝置，在開模時(shí)，打桿推動(dòng)連接板，連 接板推動(dòng)推桿，推桿推動(dòng)推件塊，從而使推件塊推出沖裁完成的成品工件，此 種推件的方式常用于倒裝復(fù)合模之中，如圖 4.7 所示： 31 圖 4.7 鋼性推件裝置 4.4 彈性元件的選用 在沖壓模具的彈性元件的選用之中，通常情況下有橡膠和彈簧之分，因?yàn)?本次設(shè)計(jì)為落料沖孔倒裝復(fù)合模，所以在本次設(shè)計(jì)中將采用橡膠作為彈性元件， ：彈 性 元 件 的 自 由 高 度 ， 由 下 式 得 mHh3260.25.30.25. 自 式中 ( )；H自 彈 性 元 件 的 自 由 高 度 m ( )；h卸 料 板 的 工 作 行 程 410凹 模 或 凹 凸 模 的 刃 磨 量 （ ） ； 一 般 取 ； 則樹脂高度取 40mm。 4.5 模架及其零件的設(shè)計(jì) 在沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)模架之中，模架上模部分通常是由上模座和導(dǎo)套組成，下 模部分由下模座和導(dǎo)柱組成，這是常見的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，而模架又分為后側(cè) 導(dǎo)柱模架，中間導(dǎo)柱模架和對(duì)角導(dǎo)柱模架以及四角導(dǎo)柱模架等，例如中間導(dǎo)柱 模架只能夠前后送料，但是后側(cè)導(dǎo)柱模架就能夠前后左右送料，然而中間導(dǎo)柱 模架的壽命又會(huì)高于后側(cè)導(dǎo)柱模架，所以我們?cè)谶x擇模架時(shí)需要仔細(xì)分析各自 的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的模架才能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 本次設(shè)計(jì)中采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，并且采用前后送料，送料方便，空間開闊， 如圖 4.8 所示。 32 圖 4.8 模架 4.6 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，在選用時(shí)導(dǎo)柱的長 度應(yīng)保證沖模在最底工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于 (1015)mm。在最高工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與導(dǎo)套的下端面的距離不小于 (1020)mm，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度由表 5.7 查出選擇 II 級(jí)。 表 5.7 導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙 模架精度等級(jí) I 級(jí) II 級(jí)導(dǎo)柱直徑 配合間隙值 配合后的 過盈量 18 0.010 0.015 1830 0.011 0.017 3050 0.014 0.021 5080 0.016 0.025 1835 0.010. 02 4.7 上、下模座的選用 根據(jù)模架的規(guī)格選擇對(duì)應(yīng)的上、下模座如下： 上模座 250mm160mm45mm(GB/T2855.1-1990)； 下模座 250mm160mm50mm(GB/T2855.2-1990)。 4.8 模柄的選用 33 根據(jù)上模座的厚度可選擇材料 A3FA 型 50 x70 凸緣式模柄；JB/T7646.3- 1994。 4.9 螺釘、銷釘?shù)倪x用 本模具設(shè)計(jì) 10 的定位銷實(shí)現(xiàn)各零件連接時(shí)的初定位，然后用 M10 的螺釘 實(shí)現(xiàn)連接的精定位。材料采用 45 鋼。 34 4.10 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整理上述計(jì)算和零部件的設(shè)計(jì)之后，通過軟件繪制出了本次設(shè)計(jì) U 形卡片復(fù)合模 具的沖壓裝配圖，如圖 4.9 所示。 圖 4.9 裝配圖 從結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度: =275mm模H 35 第 5 章 彎曲模的零部件設(shè)計(jì)與選用 5.1 模具主要零件 在模具設(shè)計(jì)之中，零部件的設(shè)計(jì)十分重要，結(jié)構(gòu)合理的零部件能夠在設(shè)計(jì)以及制 造時(shí)節(jié)省大量的時(shí)間成本以及制造成本，并且如果大量使用標(biāo)準(zhǔn)件還能夠有效的較低 成本和節(jié)省時(shí)間，并且在模具設(shè)計(jì)之中，成型零部件的設(shè)計(jì)更為重要，它們是參與沖 裁和成型的主要零部件，將會(huì)直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量以及表面精度，所以本小節(jié)就將 對(duì)模具的凸，凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)。 沖壓模具的凹模大致可以分為整體式凹模以及拼接式凹模，其中整體式凹模運(yùn)用 于外形尺寸相對(duì)簡單，加工方便的情況下使用，相反，鑲拼式凹模運(yùn)用于外形尺寸復(fù) 雜的工件，當(dāng)凹模的加工難度大，制造成本高時(shí)，就需要使用到鑲拼式凹模，并且為 了方便后期的維修和節(jié)約成本，可以將凹模制作成鑲套式結(jié)構(gòu)，這樣在模具凹模的凹 模刃口發(fā)生了損壞時(shí)，可以直接將鑲套進(jìn)行更換，而不需要將整塊凹模進(jìn)行更換。但 是分析本次的工件，該工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，沒有復(fù)雜的外形輪廓尺寸，刃口也相對(duì)簡 單，加工制造的難度較低，所以權(quán)衡利弊之下本次設(shè)計(jì)模具將使用整體式凹模進(jìn)行設(shè) 計(jì)，如此一來，凹模的裝配將簡化，并且模具結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡單。 凹模的高度計(jì)算就是通過查表得出板料影響的系數(shù)乘以凹模刃口的最大尺寸，即 為下列的公式： kbH凹 模 厚 度 系 數(shù) ； 為凹模刃口的最大尺寸( )m 查表 5.1 選取系數(shù) 0.18k 表 5.1 凹模系數(shù) k 36 0.18.2.36Hm 但是考慮到本次設(shè)計(jì)工件有彎曲工序，并且結(jié)合工件的彎曲高度，必須要保留工 件的彎曲行程，所以本次凹模的高度綜合考慮取值為 40mm。 凹模壁厚 時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求 ;設(shè)計(jì)時(shí)凹模外形尺寸為 250 x200mm。HC)5.( 凸模與模具的凸模固定板之間采用臺(tái)階固定的形式對(duì)模具的凸模進(jìn)行固定。凸模 與凸模固定板時(shí)間的配合方式用的是過渡配合（H7/m6 或 H7/n7），材料選取 ,12Cr 熱處理硬度為 R6258 圖 5.1 彎曲凸模 37 圖 5.2 凹模 5.2 模架和模座的選擇 模架的形式多種多樣，常見的結(jié)構(gòu)形式分為后側(cè)導(dǎo)柱模架，中間導(dǎo)柱模架，四角 導(dǎo)柱模架，對(duì)角導(dǎo)柱模架等等，并且通過材料的不同還分為鑄鐵模架和鋼板模架，一 般來說，鋼板模架不管是性能還是壽命都會(huì)高于鑄鐵模架，但是價(jià)格較貴，一般適用 于大型的模架以及緊密的模具。對(duì)于模架形式的分類，一般來說，后側(cè)導(dǎo)柱模架可以 實(shí)現(xiàn)前后左右皆可送料，而中間導(dǎo)柱模架只能實(shí)現(xiàn)前后送料，但是中間導(dǎo)柱模架因?yàn)?受力平均，所以中間導(dǎo)柱模架的壽命會(huì)高于后側(cè)導(dǎo)柱模架，所以在選擇模架的時(shí)候需 要權(quán)衡各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)工件的類型為級(jí)進(jìn)模，并且尺寸稍大， 所以為了保證模具的強(qiáng)度以及剛度，保證模具的工作壽命，所以在設(shè)計(jì)中采用了鋼板 四角導(dǎo)柱模架。 上下模座尺寸分別為 250mm200mm45MM 、250mm200mm 50MM ，材質(zhì)都為 HT200 38 圖 5.3 上模座 圖 5.4 下模座 39 5.3 彎曲模裝配圖 通過前幾個(gè)章節(jié)的計(jì)算與設(shè)計(jì)，最后利用二維軟件和三維軟件整理和繪制出了模 具裝配圖和零件圖，模具的裝配如圖 5.5 所示 5.5 裝配圖 40 總 結(jié) 經(jīng)過這段時(shí)間不斷努力，最終我終于圓滿的完成了本次設(shè)計(jì)，對(duì)于本次 U 形卡片 的設(shè)計(jì)，我嚴(yán)格按照了沖壓模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及結(jié)合了在校期間老師教誨的知識(shí)，在本 次說明書的編制中，我首先對(duì)排樣的概念進(jìn)行了闡述，然后針對(duì)排樣圖的原則作出了 合理的排樣圖，接著對(duì)模具的沖壓力進(jìn)行了計(jì)算，然后針對(duì)模具的所需沖壓力選擇了 合適的壓力機(jī)，保證了模具能夠在合理的條件之下完成對(duì)工件的沖裁，然后對(duì)模具壓 力中心進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)所需落料和沖孔工序的刃口尺寸進(jìn)行了計(jì)算，在另一章節(jié)中我 主要對(duì)模具的零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后對(duì)使用到的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了闡述，最后針對(duì)所有 的設(shè)計(jì)進(jìn)行了匯總，最后利用二維和三維軟件對(duì)模具總體裝配圖進(jìn)行了繪制。 41 謝 辭 本次設(shè)計(jì)是我結(jié)合在校期間的知識(shí)，并且在遇到困難時(shí)不斷的詢問老師，同學(xué)之 后，設(shè)計(jì)，總結(jié)，最后設(shè)計(jì)編制而成，在本次設(shè)計(jì)之中，我深深的明白了對(duì)于知識(shí)的 追求是永無止境的，本次設(shè)計(jì)之中我僅僅只完成了復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，還有級(jí)進(jìn)模具設(shè) 計(jì)，單工序模具設(shè)計(jì)等等，使用的工序只有落料和沖孔，還有彎曲拉深脹形等等，所 以在今后的學(xué)習(xí)和生活之中，還有更多的挑戰(zhàn)等著我，但是完成此次設(shè)計(jì)，我最想要 感謝的人就是我的導(dǎo)師，在我面對(duì)設(shè)計(jì)困難一籌莫展的時(shí)候，是我的老師指點(diǎn)幫助我 渡過難關(guān)，最后成功的完成了本次設(shè)計(jì)，我誠摯的向各位老師和同學(xué)們，以及在我設(shè) 計(jì)的過程中幫助過我的朋友們表達(dá)忠心的感謝！ 42 參 考 文 獻(xiàn) 1吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社，2006.5. 2鄭展.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.2. 3郝濱海.沖壓模具簡設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.1. 4高軍，李熹平，修