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1 一 工藝分析 一 產(chǎn)品分析 本產(chǎn)品為安徽江淮客車有限公司揚(yáng)州工業(yè)部的一協(xié)作產(chǎn)品 根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)一整套 模具 二 沖壓工藝分析 本產(chǎn)品的外型是中間凹下去且有通孔 四周有翻邊的零件 其制品圖如下如是 由制品的外形可確定兩套方案如下 第一道工藝方案 落料 拉深 沖孔 翻孔 第二道工藝方案 落料 沖孔 拉深 翻孔 下面對兩套方案進(jìn)行比較篩選 上兩種方案的不同就拉伸放在第二道工序還是放在第三道工序 我認(rèn)為這要考慮到在 拉深過程中所引起的起趨和應(yīng)力變形因素 如果先沖孔再拉伸 有可以會(huì)因?yàn)榭着c零件邊 的距離太小而引起控的變形 拉深時(shí)凸緣變形區(qū)每個(gè)小扇形塊在切向均受到壓應(yīng)力的作應(yīng) 當(dāng)應(yīng)壓力過大 扇形塊又較薄超過此時(shí)扇形塊所能承受的臨界應(yīng)力時(shí) 扇形塊就會(huì)失穩(wěn)彎 曲而拱起 當(dāng)沿著周圍的每個(gè)小扇形塊都拱起時(shí) 在凸緣變形區(qū)沿切向就會(huì)形成高低不變 的皺褶 這種現(xiàn)象稱為起皺 在此基礎(chǔ)上還要考慮到應(yīng)力變形所產(chǎn)生的影響 拉深過后其 四周必然會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力變形而變得有些彎曲 而如果彎曲則第二道工序所做的沖孔則徒勞 影響了孔間距的精確性 同時(shí)孔也會(huì)發(fā)生變形 2 綜合上述因素選擇第二道工序方案進(jìn)行加工 所以本制品采用四道工序加工完成 第一道 落料 第二道 拉伸 第三道 沖孔 第四道 切邊 本制品批的批量在 5 萬件左右 綜合各因素的考慮與分析 本制品的材料選用 10 號鋼 材料厚度 t 1mm 其力學(xué)性能如下如示 抗剪強(qiáng)度 260 340MPa 抗拉強(qiáng)度 300 440MPab 伸長率 29 10 屈服強(qiáng)度 210MPas 三 沖裁件的排樣 排樣是指工件在 帶料或板料上布置 的方法 工件的合理布置 即材料的經(jīng)濟(jì) 利用 與零件的形狀有密切的關(guān)系 按零件的不同幾何形狀 可得出其相 適合的排樣類型 而根據(jù)排樣類型又可分 為有搭邊與無搭邊兩種 本產(chǎn)品的排樣圖如圖 3 四 展開材料的尺寸 由于本制品的第一道工序并非落料工序 而是由剪板機(jī)直接剪下 考慮到拉深工序 所帶來的應(yīng)力變形的影響 留 3 毫米的余量進(jìn)行加工 參照制品圖可得到毛坯的展開材料 見圖 4 二 落料模設(shè)計(jì) 一 凸模 凹模的尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度 模具的合理間隙也要靠模具刃口 尺寸制造精度來保證 正確確定模具刃口尺寸及其制造公差 是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之 一 確定沖模刃口制造公差時(shí) 應(yīng)考慮制造的公差要求 如果對刃口尺寸精度要求過高 即制造公差過小 會(huì)使模具制造困難 增加成本 延長生產(chǎn)周期 如果對刃口尺寸精度 要求過低 即制造公差過大 則生產(chǎn)出來的制件可能不合格 會(huì)使模具的壽命降低 若制 件沒有標(biāo)注公差 則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn) 非配合尺寸的公差數(shù)值 IT14 級處理 沖 模則可按 IT11 級制造 對于非原形件 一般可按 IT7 IT6 級制造模具 為了保證初始間隙值最大合理間隙 2Cmax 必須滿足下列條件 0 55 0 49p d 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 6p 0 024 0 6 2Cmax 2Cmin d 0 6 0 06 0 036d 本套模具選擇整體式凸模結(jié)構(gòu) 以凸模為基準(zhǔn)時(shí) D 201 98P01 D D 2C dd 2 D 207 98 05 2 凸模長度的確定 L h h h 15 20 mm123 5 h 凸模固定板1 h 卸料板2 h 導(dǎo)料板3 L 147mm 3 凸模材料 模具刃口要求較高的耐磨性 并能承受沖裁時(shí)的沖擊力因此應(yīng)有較高的硬度與適當(dāng)?shù)?韌性 由于本套模具要求有較高壽命 綜合各因素的考慮 選擇 Cr12MoV 為本套模具凸 模所采用的材料 4 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種 本套是拉深模且凹模是圓形的 凹模的外形 尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度 剛度和修磨量 它的尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖 裁件的最大外形尺寸來確定的 凹模厚度 H kb 15mm H 34 8 取 H 60mm 凹模壁厚為 C 1 5 2 H 30 40mm C 1 5 2 34 8 C 51 69 6mm 綜合各因素的考慮 為節(jié)約材料選 C 48mm 其凸 凹模的圖如下所示 凸模圖形如下 6 凹模圖形如下 7 二 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī) 設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度 壓力機(jī) 的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁工藝的需求 普通平刃沖裁模 其沖裁力 Fp 可按下式計(jì)算 F k t Lp 材料的抗剪強(qiáng)度 MPa L 沖裁的周邊總長 mm t 材料的厚度 mm kp 考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與凹模間隙的波動(dòng) 數(shù)值的變化或分布不均 潤 滑情況 材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)一般取 1 3 由于 300MP L 2 R 2 201 98 2 634 5 t 1mm K 1 3 所以 Fp k t Lp Fp 1 3 1 634 5 300 Fp 210110 28N 247 455kN 當(dāng)上模完成一次沖裁后 沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi) 模面 上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上 為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行 必須將箍在凸模上的材 料刮下 將梗塞在凹模上刮下材料所需的力 稱為卸料力 從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料 素需的力 稱為推料力 從凹模內(nèi)向上頂出制件的所需的力 稱為頂件力 影響卸料力 推料力和頂件力的因素很多 要精確的計(jì)算很困難 在實(shí)際生產(chǎn)中常用 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 卸料力 F k FpQ 推料力 F n k Fp1 頂件力 F k Fp2Q Fp 沖裁力 N k 卸料力系數(shù) 其值為 0 02 0 06 薄料取大值 厚料取小值 8 k 推料力系數(shù) 其值為 0 03 0 061 k 頂件力系數(shù) 其值為 0 04 0 082 n 梗塞在凹模內(nèi)制件或廢料數(shù)量 n h t h 為直刃口部分的高 mm t 為材料厚度 mm 卸料力 F k FpQ F 0 03 247 455 F 7 4kNQ 推料力 F n k Fp1 F 0 445kN1Q 頂件力 F k Fp2 F 0 592kN2Q 壓力機(jī)公稱壓力的選取 沖裁時(shí) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 F p 由于是采用剛性卸料裝置和下出件的模具 所以 F Fp F p1Q F 247 455 0 445 F 247 9kN p 三 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)壓力機(jī)的公稱壓力 F 247 9KN 選擇壓力機(jī) p 壓力機(jī)構(gòu)型號為 JG23 40 其主要技術(shù)參數(shù)如下如示 9 公稱壓力 kN 247 9 滑塊行程 mm 100 壓力行程 7 行程次數(shù) 次 min 801 最大閉合高度 mm 500 最大裝模高度 mm 260 閉合高度調(diào)節(jié)量 110 立柱間距離 420 工作臺(tái)尺寸 mm 前后 600 左右 900 墊板尺寸 mm 厚度 100 孔徑 200 模柄孔尺寸 mm 直徑 60 深度 75 電動(dòng)機(jī)功率 kw 4 四 固定與支承零件 1 模架的選擇 上 下模座要承受和傳遞沖壓力 所以應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度 剛度不足 將影響沖模 壽命 因此模座應(yīng)有足夠厚度 鑄造模座需經(jīng)時(shí)效處理 下模座外形尺寸沒邊應(yīng)至少超過 壓力機(jī)臺(tái)面孔約 50mm 本套模座選應(yīng)矩形模座 模座外形尺寸應(yīng)比凹模相應(yīng)尺寸大 40 70mm 模座厚度一 般取凹模厚度的 1 1 5 倍 因此上下模座的尺寸基本可以確定 上模板 400 350 50 下模板 400 350 60 2 固定板 固定板外形有圓形和矩形兩種 主要用于固定小型凸模和凹模 由于本套拉深模的凸 外形為圓形 綜合節(jié)約材料等方面因素的影響 選用圓形固定板 凸模固定板厚度約取凸 模固定部分直徑的 1 1 5 倍 它與凸模采用過濾配合 HT m6 壓裝后端面磨平 因?yàn)?其厚度約取凸模固定模固定部分直徑的 1 1 5 倍 所以取其力 17mm 3 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力 避免壓出陷痕 此外 當(dāng)利用壓力機(jī) 10 打桿腿件時(shí) 因上模座局部被挖空 也需采用墊板支承 4 模柄 模柄的形式較多 主要有 1 旋入式 2 壓入式 3 凸緣式 4 浮動(dòng)式 本套模具采用的是凸緣式模柄 它有較大凸緣 用 3 4 個(gè)螺釘固定于上模板 它適用 較大沖模 及不便采用其它形式模柄時(shí)情況 五 導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件是為了保證模具沖壓時(shí) 上下模有一精確的位置關(guān)系 在中小型模具中最廣 泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套 本套模具采用兩個(gè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套 在安裝圓形制件等一類無方向性的沖模時(shí) 為了避免 裝錯(cuò) 中間模架的兩導(dǎo)柱 可做成直徑不等的各一個(gè) 導(dǎo)柱安裝在下模座 導(dǎo)套安裝在上 模座 分別采用 40 200 45 200 導(dǎo)柱導(dǎo)套各一副 六 落料模具零件材料的選擇 沖模經(jīng)常在頻繁沖擊狀態(tài)下工作 因此沖模零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性 而沖模工 作部分零件 不但要求有足夠的強(qiáng)度和韌性 還要有高度的硬度 耐模性 耐沖擊性和淬 火后變形小等特性 正確地選用沖模材料 對于產(chǎn)品質(zhì)量 沖模壽命和成本都有直接影響 在選用沖模材料時(shí) 應(yīng)考慮下列因素 1 沖壓制件生產(chǎn)批量的大小 2 沖壓材料的性能 工序種類及沖模零件的工作條件 3 我國沖模生產(chǎn)和供應(yīng)情況以及本廠現(xiàn)有的條件 力求減少材料牌號和規(guī)格 由于拉深模具的失效主要為黏附磨損和磨粒磨損 并黏附磨損為主 因此選用的模具 材料必須有較高的耐磨性和抗黏附性能以及足夠的強(qiáng)度 所選零部件的材料如下所示 11 凸模 Cr MoV 12 凹模 Cr MoV 上模板 45 鋼 下模板 45 鋼 下墊板 45 鋼 凸模固定板 45 鋼 彈頂板 45 鋼 打塊 45 鋼 打料棒 45 鋼 凸凹模之所以選用 Cr MoV 是由它的材料性能所決定的 Cr MoV 耐磨性好 耐沖12 12 擊性差 淬火不變形能好 淬硬深度深 紅硬性較好 脫碳敏感性較小 切削加工性較差 一套落料模具的設(shè)計(jì)就到此結(jié)束 三 拉深模設(shè)計(jì) 一 拉伸模分析 有凸緣拉深件可以看成是一般圓筒形件在拉深未結(jié)束時(shí)的半成品 即只將毛坯外徑拉 深到等于法蘭邊 即凸緣 直徑時(shí)拉深過程就結(jié)束 因此其變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn) 應(yīng)與圓筒形相同 根據(jù)凸緣的相對直徑 df d 比值的不同 有凸緣筒形件可分為 窄凸緣筒形件 df d 1 1 1 4 和寬凸圓筒形件 df d 1 4 窄凸緣件拉深時(shí)的工藝計(jì)算完全按一般圓筒 形零件的計(jì)算方法 若 h d 大于一次拉深的許用值時(shí) 只在第二道才拉出凸緣或者拉成錐 形凸緣 后校正水平凸緣 由于 df d 116 56 8 2 04 1 4 所以其為寬凸圓筒形件 計(jì)算毛坯尺寸 拉伸計(jì)算角部毛坯半徑 R 帶凸緣時(shí) 12 R 16 0 8 2底底 rrhr 2 16 057 2 57 87mm 由上面的公式計(jì)算當(dāng) R 為 29 10 角部毛坯半徑分別等于 42 和 20 根據(jù)拉深系數(shù)的定義 寬凸緣件總的拉深系數(shù)仍可表示為 m 總 D d m 總 1 drhdf 4 3 2 m 總 1 8 56 3 856 8 561 m 總 0 42 據(jù)表 4 2 6 得 m 0 401 二 判斷工件能否一次拉成 這只需比較工件實(shí)際所需的總的拉深系數(shù)和 h d 與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù) 和極限拉深高度即可 由于 m 總 0 42 m 0 401 m 總 m1 根據(jù)表 4 2 7 得 h d 為 0 35 0 45 h d 23 6 56 8 0 411 所以 h d h d1 由此可以斷定此工件可一次拉深成形 工序的計(jì)算就到此結(jié)束 三 壓邊裝置的確定 13 拉深模按其工序順序可分為首次拉深模和后續(xù)各工序拉深模 它們之間的本質(zhì)區(qū)別是 壓邊圈的結(jié)構(gòu)和定位方式上的差異 拉深模使用的沖壓設(shè)備又可分為單動(dòng)壓力機(jī)用拉深模 雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模及三動(dòng)壓力機(jī)用拉深模 它們的本質(zhì)在于壓邊裝置的不同 彈性壓邊 和剛性壓邊 按工序的組合來分 又可分為單工序拉深模和復(fù)合模以及級進(jìn)拉深模 此外 還可按有無壓邊裝置分為無壓邊裝置拉深模和有壓邊裝置拉深模 本套拉深模應(yīng)屬于有壓邊裝置并且剛性壓邊裝置的拉深模 A 尺寸計(jì)算 拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圓角半徑 r 凸凹模的間隙 C 凸模直徑 D 凹模p p 直徑 D 等 d 1 凹模圓角半徑 rd 拉深時(shí) 材料在經(jīng)過凹模圓角時(shí)不僅因?yàn)榘l(fā)生彎曲變形需要克服彎曲阻力 還要克服 因相對流動(dòng)引起的摩擦力 所以 r 的大小對拉深工作的影響非常大 d 主要有以下影響 1 拉深力的大小 r 小時(shí)材料流過凹模時(shí)產(chǎn)生較大的彎曲變形 結(jié)果需承較大的d 彎曲變形阻力 此時(shí)凹模圓角對板料施加的厚向壓力加大 引起摩擦力增加 當(dāng)彎曲后的 材料被拉入凸凹模間隙進(jìn)行校直時(shí) 又會(huì)使反向彎曲的校直力增加 從而使筒壁內(nèi)總的變 形力加大 拉深力增加 變薄嚴(yán)重 甚至在危險(xiǎn)斷面處拉破 這種情況下 材料變形受限 制 必須采用較大的拉深系數(shù) 2 拉深件的質(zhì)量 當(dāng) r 過小時(shí) 坯料在滑過凹模圓角時(shí)容易被刮傷 結(jié)果使工件d 的表面質(zhì)量受損 而當(dāng) r 太大時(shí) 拉深初期毛坯沒有與模具表面的寬度加大 由于這部分 材料不 受壓邊力的作用 因而容易起趨 在拉深后期毛坯外緣也會(huì)因過早脫離壓邊圈的作用 而起趨 使拉深件質(zhì)量不好 在側(cè)壁下部和口部形成皺褶 尤其當(dāng)毛坯相對厚度小時(shí) 這個(gè)現(xiàn) 象更嚴(yán)重 在這種情況下 也不宜采用大的變形程度 14 3 拉深模具的壽命 r 小時(shí) 材料對凹模的壓力加大 摩擦力增大 磨損加劇 使d 模具的壽命降低 所以 r 的值不能太大也不能太小 在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免用過小的凹 模圓角半徑 在保證工件質(zhì)量的前提下盡量取最大值 以滿足模具壽命的要求 通?？砂?經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 r 0 8dtdD r 0 8 2 3 1 62 19 r 3 2mmd D 毛坯直徑或上道工序拉深值直徑 mm d 本道拉深后的直徑 mm 2 模圓角半徑 r p 凸模圓角半徑對拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大 但其值也必須合適 rp 太小 拉深初期毛坯在 r 處彎曲變形大 危險(xiǎn)斷面變拉力增大 工件易產(chǎn)生局部變薄或拉裂 p 且局部變薄和彎曲變形的痕跡在后續(xù)拉深時(shí)將會(huì)遺留在成品零件的側(cè)壁上 影響零件的質(zhì) 量 而且多工序拉深時(shí) 由于后續(xù)工序的壓邊圈角半徑應(yīng)等于前道工序的凸模圓角半徑 所以當(dāng) rp 過小時(shí) 在以后的拉深工序中毛坯沿壓邊圈滑動(dòng)的阻力會(huì)增大 這對拉深過程是 不利的 因而 凸模圓角半徑不能太小 若凸模圓角半徑 r 過大 會(huì)使 r 處材料在拉深pp 初期不與凸模表面接觸 易產(chǎn)生底部變薄和內(nèi)皺 一般首次拉深時(shí)凸模的圓角半徑為 r 0 7 1 0 rpd 取 r 10 1 凸模和凹模的間隙 c 拉深模間隙是指單面間隙 間隙的大小對拉深力 拉深件的質(zhì)量 拉深模的壽命都有 影響 若 c 值太小 凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時(shí) 校直與變形的阻力增加與模具表面間 的摩擦 磨損嚴(yán)重 使拉深力增加 零件變薄嚴(yán)重 甚至拉破 模具壽命降低 間隙小時(shí) 得到的零件側(cè)壁平直而光滑 質(zhì)量較好 精度較高 間隙過大時(shí) 對毛坯的校直和擠壓作用減小 拉深力降低 模具的壽命提高 但零件 的質(zhì)量變差 沖出的零件側(cè)壁不直 15 因此拉深模的間隙值也應(yīng)適應(yīng) 確定 c 時(shí)要考慮壓邊狀況 拉深次數(shù)和工件精度等 其原則是 既要考慮材料本身的公差 又要考慮板料的增厚現(xiàn)象 間隙一般都比毛坯厚度 略大一些 采用拉深時(shí) 其值可按下式計(jì)算 C tmax t C 3 52mm t 材料的名義厚度 tmax 材料的最大厚度 其值為 tmax 其中 為材料的正偏差 不用壓邊圈拉深時(shí)考慮到起皺的可能性取間隙值為 c 1 1 1 tmax 3 2mm 四 凸模 凹模的尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度 模具的合理間隙也要靠模具刃口 尺寸制造精度來保證 正確確定模具刃口尺寸及其制造公差 是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之 一 確定沖模刃口制造公差時(shí) 應(yīng)考慮制造的公差要求 如果對刃口尺寸精度要求過高 即制造公差過小 會(huì)使模具制造困難 增加成本 延長生產(chǎn)周期 如果對刃口尺寸精度 要求過低 即制造公差過大 則生產(chǎn)出來的制件可能不合格 會(huì)使模具的壽命降低 若制 件沒有標(biāo)注公差 則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn) 非配合尺寸的公差數(shù)值 IT14 級處理 沖 模則可按 IT11 級制造 對于非原形件 一般可按 IT7 IT6 級制造模具 為了保證初始間隙值最大合理間隙 2Cmax 必須滿足下列條件 0 55 0 49p d 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 6p 0 024 0 6 2Cmax 2Cmin d 0 6 0 06 16 0 036d 本套模具選擇整體式凸模結(jié)構(gòu) 以凸模為基準(zhǔn)時(shí) D 60P01 D D 2C dd 2 D 144 21 05 2 凸模長度的確定 L h h h 15 20 mm123 h 凸模固定板 h 卸料板2 h 導(dǎo)料板3 L 122mm 3 凸模材料 模具刃口要求較高的耐磨性 并能承受沖裁時(shí)的沖擊力因此應(yīng)有較高的硬度與適當(dāng)?shù)?韌性 由于本套模具要求有較高壽命 綜合各因素的考慮 選擇 Cr12MoV 為本套模具凸 模所采用的材料 4 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種 本套是拉深模且凹模是圓形的 凹模的外形 尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度 剛度和修磨量 它的尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖 裁件的最大外形尺寸來確定的 凹模厚度 H kb 15mm H 34 8 取 H 60mm 凹模壁厚為 C 1 5 2 H 30 40mm C 1 5 2 34 8 C 51 69 6mm 綜合各因素的考慮 為節(jié)約材料選 C 51mm 其凸 凹模的圖如下所示 凸模圖形如下 17 凹模圖形如下 18 五 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī) 設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度 壓力機(jī) 的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁工藝的需求 普通平刃沖裁模 其沖裁力 Fp 可按下式計(jì)算 F k t Lp 材料的抗剪強(qiáng)度 MPa L 沖裁的周邊總長 mm t 材料的厚度 mm kp 考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與凹模間隙的波動(dòng) 數(shù)值的變化或分布不均 潤 滑情況 材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)一般取 1 3 由于 300MP L 2 R 2 144 21 2 453 05 T 1mm 19 K 1 3 所以 Fp k t Lp Fp 1 3 1 453 05 300 Fp 176689 14N 176 69kN 當(dāng)上模完成一次沖裁后 沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi) 模面 上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上 為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行 必須將箍在凸模上的材 料刮下 將梗塞在凹模上刮下材料所需的力 稱為卸料力 從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料 素需的力 稱為推料力 從凹模內(nèi)向上頂出制件的所需的力 稱為頂件力 影響卸料力 推料力和頂件力的因素很多 要精確的計(jì)算很困難 在實(shí)際生產(chǎn)中常用 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 卸料力 F k FpQ 推料力 F n k Fp1 頂件力 F k Fp2Q Fp 沖裁力 N k 卸料力系數(shù) 其值為 0 02 0 06 薄料取大值 厚料取小值 k 推料力系數(shù) 其值為 0 03 0 061 k 頂件力系數(shù) 其值為 0 04 0 082 n 梗塞在凹模內(nèi)制件或廢料數(shù)量 n h t h 為直刃口部分的高 mm t 為材料厚度 mm 卸料力 F k FpQ F 0 03 176 69 F 5 3kNQ 推料力 F n k Fp1 F 10 6kN1Q 頂件力 F k Fp2 20 F 0 05 176 692Q F 8 83kN2 壓力機(jī)公稱壓力的選取 沖裁時(shí) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 F p 由于是采用剛性卸料裝置和下出件的模具 所以 F Fp F p1Q F 176 69 10 6 F 187 29kN p 六 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)壓力機(jī)的公稱壓力 F 187 29KN 選擇壓力機(jī) p 壓力機(jī)構(gòu)型號為 JG23 40 其主要技術(shù)參數(shù)如下如示 公稱壓力 kN 247 9 滑塊行程 mm 100 壓力行程 7 行程次數(shù) 次 min 801 最大閉合高度 mm 500 最大裝模高度 mm 260 閉合高度調(diào)節(jié)量 110 立柱間距離 420 工作臺(tái)尺寸 mm 前后 600 左右 900 墊板尺寸 mm 厚度 100 孔徑 200 模柄孔尺寸 mm 直徑 60 深度 75 電動(dòng)機(jī)功率 kw 4 21 七 固定與支承零件 1 上下模座 上 下模座要承受和傳遞沖壓力 所以應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度 剛度不足 將影響沖模 壽命 因此模座應(yīng)有足夠厚度 鑄造模座需經(jīng)時(shí)效處理 下模座外形尺寸沒邊應(yīng)至少超過 壓力機(jī)臺(tái)面孔約 50mm 本套模座選應(yīng)矩形模座 模座外形尺寸應(yīng)比凹模相應(yīng)尺寸大 40 70mm 模座厚度一 般取凹模厚度的 1 1 5 倍 因此上下模座的尺寸基本可以確定 上模板 400 350 50 下模板 400 350 60 2 固定板 固定板外形有圓形和矩形兩種 主要用于固定小型凸模和凹模 由于本套拉深模的凸 外形為圓形 綜合節(jié)約材料等方面因素的影響 選用圓形固定板 凸模固定板厚度約取凸 模固定部分直徑的 1 1 5 倍 它與凸模采用過濾配合 HT m6 壓裝后端面磨平 因?yàn)?其厚度約取凸模固定模固定部分直徑的 1 1 5 倍 所以取其力 13mm 3 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力 避免壓出陷痕 此外 當(dāng)利用壓力機(jī) 打桿腿件時(shí) 因上模座局部被挖空 也需采用墊板支承 4 模柄 模柄的形式較多 主要有 一 旋入式 二 壓入式 三 凸緣式 四 浮動(dòng)式 本套模具采用的是凸緣式模柄 它有較大凸緣 用 3 4 個(gè)螺釘固定于上模板 它適用 較大沖模 及不便采用其它形式模柄時(shí)情況 八 導(dǎo)向零件 22 導(dǎo)向零件是為了保證模具沖壓時(shí) 上下模有一精確的位置關(guān)系 在中小型模具中最廣 泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套 本套模具采用兩個(gè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套 在安裝圓形制件等一類無方向性的沖模時(shí) 為了避免 裝錯(cuò) 中間模架的兩導(dǎo)柱 可做成直徑不等的各一個(gè) 導(dǎo)柱安裝在下模座 導(dǎo)套安裝在上 模座 分別采用 40 140 45 140 導(dǎo)柱導(dǎo)套各一副 九 拉深模具零件材料的選擇 沖模經(jīng)常在頻繁沖擊狀態(tài)下工作 因此沖模零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性 而沖模工 作部分零件 不但要求有足夠的強(qiáng)度和韌性 還要有高度的硬度 耐模性 耐沖擊性和淬 火后變形小等特性 正確地選用沖模材料 對于產(chǎn)品質(zhì)量 沖模壽命和成本都有直接影響 在選用沖模材料時(shí) 應(yīng)考慮下列因素 1 沖壓制件生產(chǎn)批量的大小 2 沖壓材料的性能 工序種類及沖模零件的工作條件 3 我國沖模生產(chǎn)和供應(yīng)情況以及本廠現(xiàn)有的條件 力求減少材料牌號和規(guī)格 由于拉深模具的失效主要為黏附磨損和磨粒磨損 并黏附磨損為主 因此選用的模具 材料必須有較高的耐磨性和抗黏附性能以及足夠的強(qiáng)度 所選零部件的材料如下所示 凸模 Cr MoV 12 凹模 Cr MoV 上模板 45 鋼 下模板 45 鋼 下墊板 45 鋼 凸模固定板 45 鋼 彈頂板 45 鋼 打塊 45 鋼 打料棒 45 鋼 23 凸凹模之所以選用 Cr MoV 是由它的材料性能所決定的 Cr MoV 耐磨性好 耐沖12 12 擊性差 淬火不變形能好 淬硬深度深 紅硬性較好 脫碳敏感性較小 切削加工性較差 十 提高拉深模壽命的措施 2 正確選用模具材料 3 合理設(shè)計(jì)模具 4 合理潤滑 5 采用表面強(qiáng)化處理 6 合理進(jìn)行使用維護(hù) 一套拉深模具的設(shè)計(jì)就到此結(jié)束 24 四 沖孔模設(shè)計(jì) 一 凸模 凹模的尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度 模具的合理間隙也要靠模具刃口 尺寸制造精度來保證 正確確定模具刃口尺寸及其制造公差 是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之 一 確定沖模刃口制造公差時(shí) 應(yīng)考慮制造的公差要求 如果對刃口尺寸精度要求過高 即制造公差過小 會(huì)使模具制造困難 增加成本 延長生產(chǎn)周期 如果對刃口尺寸精度 要求過低 即制造公差過大 則生產(chǎn)出來的制件可能不合格 會(huì)使模具的壽命降低 若制 件沒有標(biāo)注公差 則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn) 非配合尺寸的公差數(shù)值 IT14 級處理 沖 模則可按 IT11 級制造 對于非原形件 一般可按 IT7 IT6 級制造模具 為了保證初始間隙值最大合理間隙 2Cmax 必須滿足下列條件 0 55 0 49p d 0 4 2Cmax 2Cmin 0 4 0 6p 0 024 0 6 2Cmax 2Cmin d 0 6 0 06 0 036d 本套模具選擇整體式凸模結(jié)構(gòu) 以凸模為基準(zhǔn)時(shí) D 26 39P01 D D 2C dd 2 D 28 39 05 d 6 5P1 d D 2C d 02 25 d 8 5 05 2 2 凸模長度的確定 L h h h 15 20 mm123 h 凸模固定板 h 卸料板2 h 導(dǎo)料板3 L 42mm 3 凸模材料 模具刃口要求較高的耐磨性 并能承受沖裁時(shí)的沖擊力因此應(yīng)有較高的硬度與適當(dāng)?shù)?韌性 由于本套模具要求有較高壽命 綜合各因素的考慮 選擇 Cr12MoV 為本套模具凸 模所采用的材料 4 凹模的外形一般有矩形與圓形兩 種 本套是沖孔模且凹模是圓形的 凹模 的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度 剛 度和修磨量 它的尺寸一般是根據(jù)被沖材 料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定 的 凹模厚度 H kb 15mm H 34 8 取 H 60mm 凹模壁厚為 C 1 5 2 H 30 40mm C 1 5 2 34 8 C 51 69 6mm 綜合各因素的考慮 為節(jié)約材料選 C 48mm 其凸 凹模的圖如下所示 凸模圖形如下 26 凹模圖形如下 二 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī) 設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度 壓力機(jī) 的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力 以適應(yīng)沖裁工藝的需求 普通平刃沖裁模 其沖裁力 Fp 可按下式計(jì)算 F k t Lp 材料的抗剪強(qiáng)度 MPa L 沖裁的周邊總長 mm 27 t 材料的厚度 mm kp 考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與凹模間隙的波動(dòng) 數(shù)值的變化或分布不均 潤 滑情況 材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)一般取 1 3 由于 300MP L 2 R 2 26 2 81 68 t 1mm K 1 3 所以 Fp k t Lp Fp 1 3 1 81 68 300 Fp 31855 75N 31 86kN 當(dāng)上模完成一次沖裁后 沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi) 模面 上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上 為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行 必須將箍在凸模上的材 料刮下 將梗塞在凹模上刮下材料所需的力 稱為卸料力 從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料 素需的力 稱為推料力 從凹模內(nèi)向上頂出制件的所需的力 稱為頂件力 影響卸料力 推料力和頂件力的因素很多 要精確的計(jì)算很困難 在實(shí)際生產(chǎn)中常用 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 卸料力 F k FpQ 推料力 F n k Fp1 頂件力 F k Fp2Q Fp 沖裁力 N k 卸料力系數(shù) 其值為 0 02 0 06 薄料取大值 厚料取小值 k 推料力系數(shù) 其值為 0 03 0 061 k 頂件力系數(shù) 其值為 0 04 0 082 n 梗塞在凹模內(nèi)制件或廢料數(shù)量 n h t h 為直刃口部分的高 mm t 為材料厚度 mm 卸料力 F k FpQ F 0 03 31 86 28 F 0 96kNQ 推料力 F n k Fp1 F 1 91kN1Q 頂件力 F k Fp2 F 2 55kN2Q 壓力機(jī)公稱壓力的選取 沖裁時(shí) 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 F p 由于是采用剛性卸料裝置和下出件的模具 所以 F Fp F p1Q F 31 86 1 91 F 33 77kN p 三 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)壓力機(jī)的公稱壓力 F 33 77KN 選擇壓力機(jī) p 壓力機(jī)構(gòu)型號為 JG23 40 其主要技術(shù)參數(shù)如下如示 公稱壓力 kN 100 滑塊行程 mm 60 壓力行程 7 行程次數(shù) 次 min 1351 最大閉合高度 mm 180 閉合高度調(diào)節(jié)量 50 立柱間距離 180 工作臺(tái)尺寸 mm 前后 240 左右 360 墊板尺寸 mm 厚度 35 模柄孔尺寸 mm 直徑 30 深度 50 29 電動(dòng)機(jī)功率 kw 4 四 固定與支承零件 1 模架的選擇 上 下模座要承受和傳遞沖壓力 所以應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度 剛度不足 將影響沖模 壽命 因此模座應(yīng)有足夠厚度 鑄造模座需經(jīng)時(shí)效處理 下模座外形尺寸沒邊應(yīng)至少超過 壓力機(jī)臺(tái)面孔約 50mm 本套模座選應(yīng)矩形模座 模座外形尺寸應(yīng)比凹模相應(yīng)尺寸大 40 70mm 模座厚度一 般取凹模厚度的 1 1 5 倍 因此上下模座的尺寸基本可以確定 上模板 250 200 35 下模板 250 200 40 2 固定板 固定板外形有圓形和矩形兩種 主要用于固定小型凸模和凹模 由于本套拉深模的凸 外形為圓形 綜合節(jié)約材料等方面因素的影響 選用圓形固定板 凸模固定板厚度約取凸 模固定部分直徑的 1 1 5 倍 它與凸模采用過濾配合 HT m6 壓裝后端面磨平 因?yàn)?其厚度約取凸模固定模固定部分直徑的 1 1 5 倍 所以取其力 15mm 3 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力 避免壓出陷痕 此外 當(dāng)利用壓力機(jī) 打桿腿件時(shí) 因上模座局部被挖空 也需采用墊板支承 4 模柄 模柄的形式較多 主要有 A 旋入式 B 壓入式 C 凸緣式 D 浮動(dòng)式 本套模具采用的是凸緣式模柄 它有較大凸緣 用 3 4 個(gè)螺釘固定于上模板 它適用 較大沖模 及不便采用其它形式模柄時(shí)情況 五 導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件是為了保證模具沖壓時(shí) 上下模有一精確的位置關(guān)系 在中小型模具中最廣 泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套 30 本套模具采用兩個(gè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套 在安裝圓形制件等一類無方向性的沖模時(shí) 為了避免 裝錯(cuò) 中間模架的兩導(dǎo)柱 可做成直徑不等的各一個(gè) 導(dǎo)柱安裝在下模座 導(dǎo)套安裝在上 模座 分別采用 33 45 25 75 導(dǎo)柱導(dǎo)套各一副 六 落料模具零件材料的選擇 沖模經(jīng)常在頻繁沖擊狀態(tài)下工作 因此沖模零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性 而沖模工 作部分零件 不但要求有足夠的強(qiáng)度和韌性 還要有高度的硬度 耐模性 耐沖擊性和淬 火后變形小等特性 正確地選用沖模材料 對于產(chǎn)品質(zhì)量 沖模壽命和成本都有直接影響 在選用沖模材料時(shí) 應(yīng)考慮下列因素 1 沖壓制件生產(chǎn)批量的大小 2 沖壓材料的性能 工序種類及沖模零件的工作條件 3 我國沖模生產(chǎn)和供應(yīng)情況以及本廠現(xiàn)有的條件 力求減少材料牌號和規(guī)格 由于沖孔模具的失效主要為黏附磨損和磨粒磨損 并黏附磨損為主 因此選用的模具 材料必須有較高的耐磨性和抗黏附性能以及足夠的強(qiáng)度 所選零部件的材料如下所示 凸模 Cr MoV 12 凹模 Cr MoV 上模板 45 鋼 下模板 45 鋼 下墊板 45 鋼 凸模固定板 45 鋼 彈頂板 45 鋼 打塊 45 鋼 打料棒 45 鋼 凸凹模之所以選用 Cr MoV 是由它的材料性能所決定的 Cr MoV 耐磨性好 耐沖12 12 擊性差 淬火不變形能好 淬硬深度深 紅硬性較好 脫碳敏感性較小 切削加工性較差 一套沖孔模具的設(shè)計(jì)就到此結(jié)束 31 參考文獻(xiàn) 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 劉心治 重慶大學(xué)出版社 實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊 鄭可隍 宇航出版社 模具設(shè)計(jì)與制造 閻其鳳 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具 劉守勇 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械制造技術(shù) 李華 機(jī)械工業(yè)出版社 沖壓手冊 王孝培 機(jī)械工業(yè)出版社 32 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 通過兩個(gè)多月自己的學(xué)習(xí)和工作中的實(shí)踐 以及指導(dǎo)老師的 精心指導(dǎo) 終于完成了設(shè)計(jì) 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 將課本上的 知識和實(shí)踐結(jié)合起來 對課本知識有了更深的理解 并且在制圖方 面 對 CAXA 制圖軟件增加了了解并能熟練運(yùn)用了 將機(jī)械和計(jì)算 機(jī)結(jié)合起來 減輕了工作量 體會(huì)到了計(jì)算機(jī)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)方面 的輔助作用 我通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多東西 對我以后 的工作將會(huì)有很大的幫助 畢竟它是實(shí)際生產(chǎn)中的第一次任務(wù) 將 我以前在學(xué)校的理論知識用到了實(shí)踐中 對我這四年的所學(xué)也是一 個(gè)綜合的考試吧 最后 對指導(dǎo)老師季平表示感謝