壓圈沖壓模具設計

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1、 壓圈復合模具設計 目 錄 （一）.沖壓件的工藝性分析……………………………4 （二）.確定工藝方案模具機構形式……………………4 （三）.模具設計計算……………………………………5 （1）排樣方式的確定及其計算 ( 2) 計算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算 （4）沖壓力的計算 （5）壓力中心的計算 （四）.模具總體設計……………………………………8 （五）.模具主要零部件的結構設計……………………9 （1）落料凸、凹模的結構設計 （2）彈性元件的設計計算

2、（3）模架的設計 （六）.沖壓設備的選擇…………………………………12 （七）.繪制模具總裝圖…………………………………13 （八）.拆畫零件圖………………………………………13 （九）.參考文獻…………………………………………14 序言 加入WTO后，我國經(jīng)濟將從真正意義上溶入全球經(jīng)濟一體化，中國的市場將不再只屬于中國企業(yè)。產(chǎn)品，不僅僅是性能與價格的較量，從外觀、實用性到環(huán)保，哪一點輸給別人那只能堆放在倉庫或賤賣，不會創(chuàng)造效益的企業(yè)只好關門。手抄書式的靠機床和操作工來實現(xiàn)工程師設計產(chǎn)品化的老機械制造已成為歷史，現(xiàn)代制造業(yè)駕馭著微電子和新材料，敲擊著鍵盤，在加工中心與模

3、具組成的流水線上精密的復制著工程師在計算機輔助下設計的從市場捕捉來的最新產(chǎn)品。進入21世紀，先進制造技術將全面擔負起快速、精確的生產(chǎn)更多門類的產(chǎn)品，以保障和提高人類現(xiàn)代化生活的質量。 模具已不僅僅是人類用來澆鑄錢幣和內(nèi)燃機殼的砂箱。今天，它凝聚了各類高技術，能快速精密的直接把材料成型、焊接、裝配成零部件、組件或產(chǎn)品，其效率、精度、流線、超微型化、節(jié)能、環(huán)保，以及產(chǎn)品的性能、外觀等，都是傳統(tǒng)工藝所無與倫比的。展望21世紀，無論電子、生物、材料、汽車、家電等哪個行業(yè)，不裝備由計算機、模具和加工中心砌成的生產(chǎn)線，都不可能在制造業(yè)中擔綱支柱產(chǎn)業(yè)。模具是現(xiàn)代制造技術的重要裝備，其水平標志著一個

4、國家或企業(yè)的制造水平和生產(chǎn)能力。今后一段時期內(nèi)，我國五大支柱產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質量、批量化成本和包括產(chǎn)業(yè)更新在內(nèi)的技術進步的關鍵是模具?，F(xiàn)在全球模具總產(chǎn)值早已超過傳統(tǒng)機械工業(yè)機床與工具類產(chǎn)值的總和。 該零件在汽車，機械，家電，飛機，火車等方面都有廣泛的應用。該零件在生活中到處都可以看到，它具有使兩個零件連在一起從而減少之間的磨損。到處都可以買到，價格便宜，制造簡單，方便等。 金屬壓圈復合模具設計 【摘要】：本設計進行了落料、沖孔連續(xù)模的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產(chǎn)品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模

5、具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導尺、擋料銷、導正銷等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。落料凸模內(nèi)裝有導正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準確，提高了加工精度。如此設計出的結構可確保模具工作運行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要求。 關鍵詞：沖壓成型 落料 沖孔 一． 沖裁件工藝分析 1、 材料：Q235是普通的碳素鋼。 2、 工件結構形狀：該零件形狀簡單、對稱，是由圓

6、弧和直線組成的。 3、 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差，經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： φ42-00.62mm φ20+00.52mm 22+00.52mm 4+00.3mm 結論：將以上精度與零件的精度要求相比較，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。 二． 確定工藝方案及模具的結構形狀 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案。 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復合沖壓

7、。采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。 方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，在模具同一位置時可完成數(shù)道分離工序的模具，成本低、操作方便、工件精度也能滿足要求。 方案三也只需一道模具，生產(chǎn)效率高，但不在同一個位置就可以完成，操作不方便，精度要求不能滿足，成本高。 因此從零件加工精度和經(jīng)濟性角度綜合考慮，選則方案二是較為合適的，即選擇復合模作為本設計的模具方案。 三． 模具設計計算 （1）排樣方式的確定及其計算 設計復合模時，首先要設計條料的排樣圖，因

8、該零件外形為圓形，可采用有廢料排樣的直排比較合適，確定其排樣方式為直排畫出排樣圖。 最小工藝搭邊值a＝1.5，a1＝1.2，分別取a＝2，a1＝2 條料寬度： B＝（D+2a）－△ B＝（42+2*2）－0 B＝ 46mm 步距：S＝42+2＝44mm 材料利用率的計算： 計算沖壓件毛坯的面積：A=πR2 =π212 =1384.74mm 2 一個步距的材料利用率：η==1384.74/4644=68.4﹪ （2）計算總沖壓力 F落 = Ltτb=（2πR2450）N=118.692KN F沖 = Ltτb=（336.9

9、10π/180+4+22.2）2 450=60.453KN F推=n K推F孔 查表，得 h=6mm 則n=h/t=6mm/2=3 K推=0.05 所以，有 F推=n K推F孔=30.0560.453=9.068KN 又 F卸=K卸F落 查表，得 K卸=0.04 所以，有F卸=K卸F落=0.04118.692=4.748KN 總沖壓力為： F總=F落+F孔+F推+F卸=（118.692+60.453+9.068+4.748）KN=192.961KN 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖 F總′=1.3F總=1.3192.

10、961=250.8KN (3)壓力中心的計算 由圖可知工件上下對稱，將工件沖裁周邊分成L1、L2、L3、L4、L5基本線段，求出各段長度的重心位置： 因工件相對x軸對稱，所以Yc =0, 只需計算XC. L1=2πr=131.88㎜ X1=0 L2=58.77mm X2=-0.68 L3=L5=2.2mm X3=X5=10.9㎜ L4=4mm X4=12㎜ 將以上數(shù)據(jù)代入壓力中心坐標公式 X=(L1 X1 +L2 X2+…+ L5 X5 )/ L1+ L2+…+ L5 X=[131.880+58.77(-0.68)+2.2

11、10.9+412+2.210.9]/(131.88+58.77+2.2+4+22.2) =0.28mm (4)凹凸模刃口尺寸的計算 1)沖孔凹凸模刃口尺寸的計算 查表，得間隙值Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm。 由于制件結構簡單，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分開加工方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下： 查表，得φ20mm凸、凹模制造公差： δ凸 =0.020mm δ凹 =0.025mm 校核： Zmax-Zmin =（0.360-0.246）㎜=0.114mm 而δ凸+δ凹 =（0.020+0.02

12、5）㎜=0.045mm 滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 查表，得：IT14級時標準公差△=0.52㎜， 因為0.52＞0.20，所以磨損系數(shù)X=0.5。 按式（2.5） d凸==（20+0.50.52）-00.020=mm D凹===mm 查表，得2.2mm4mm的矩形凸、凹模制造公差： δ凸 =0.020mm δ凹 =0.020mm δ凸+δ凹 =0.020+0.020=0.040mm 滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 2）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算 由于外形形狀簡單，精

13、度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。 查表，得凸、凹模制作公差 δ凸=0.020mm δ凹 =0.030mm 校核：Zmax-Zmin =0.360-0.246=0.114mm 而δT+δA =0.050mm 滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 查表，得：IT14級時磨損系數(shù)X=0.5, d凸==42.26-00.020mm d凹==42.506+00.030mm 四． 模具的總體設計 根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖壓和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復合模，可直接利用壓力

14、機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？斩粗校瑧诎寄？自O置推件塊，卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開設通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應有壓料的作用，應選用彈性卸料板卸下條料。因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從前往后送料。因該零件采用的是倒裝復合模，所以直接用擋料銷和導料銷即可。為確保零件的質量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側導柱模架。 五． 模具主要零部件的結構設計 （1）凸模、凹模、凸凹模的結構設計，包括一下幾個方

15、面： ①落料凸、凹模的結構設計 在落料凹模內(nèi)部，由于要放置推件塊，所以凹模刃口應采用直筒形刃口，并查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.21，取得刃口高度h=6mm,該凹模的結構簡單，宜采用整體式。 查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.22，得k=0.40 即 凹模高度H=ks=0.4042mm=16.8mm 凹模壁厚C=1.5H=1.516.8mm=25.2mm 凹模外形尺寸的確定： 凹模外形長度：L=(42+25.22)㎜=92.4㎜ 凹模外形寬度：B=(42+25.22)㎜=92.4㎜ 凹模整體尺寸標準化，取為100mm100mm16mm 凹模的工藝路線

16、 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 將毛坯鍛成平行六面體。尺寸為：155mm155mm35mm 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑各平面，厚度留磨削余量0.8mm，側面留磨削余量0.5mm 4 磨平面 磨上下平面，留磨削余量0.3～0.4mm磨相鄰兩側面，保證垂直 5 鉗工劃線 劃出對稱中心線，固定孔及銷孔線 6 型空粗加工 在仿銑床上加工型孔，留單邊加工余量0.15mm 7 加工余孔 加工固定孔及小孔 8 熱處理 淬火回火，保證58～62HRC 9 磨平面 磨上下面及基準面達要求 10 型孔精加工 在坐標磨床上磨型孔，留研

17、磨余量0.01mm 11 研磨型孔 鉗工研磨型孔達規(guī)定技術要求 ②沖孔凸模的設計 為了增加凸模的強度與剛度，凸模固定板厚度取24mm,因凸模比較長，所以選用帶肩的臺階式凸模，凸模長度根據(jù)結構上需要來確定。 L= h凸模固定板+h落料凹模=（24+16.8）mm=40.8mm (取40mm) ③凸凹模的結構設計 本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結構設計需要， 凸凹模的結構簡圖如下圖所示： 確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中

18、心重合。 校核凸凹模的強度：查《沖壓工藝與模具設計》書中表2.23得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，而實際最小壁厚為9mm。故符合強度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙間隙為0.246mm～0.360mm. 定位方式 定位方式采用側刃加導正銷定距的方式。 用側刃定距時，使側刃的實際長度和凹模型孔間步距一致，可提高送料精度。但采用側刃定距時，送料操作時的人為因素，會產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對于工位較多的級進模，送料的累積誤差，會使送料精度降低，對尺寸精度要求高、形狀復雜的沖件尤為明顯，因此，在側刃定距的同時增設導正銷的方式，在多工位級進模中得到廣泛的應用。 側刃 導正

19、銷的定距方式是將側刃做粗定位，導正銷做精定位。用于導正的導正孔，可以是沖件上的孔，也可在條料上沖出輔助工藝孔。為保證送料精度，一般應設置兩個導正孔，并在第一工位上沖出。 1、側刃和導正銷定距方式時，側刃、側刃當塊、側導板和導正銷的裝配與調整方法，與單獨裝側刃、導料銷基本相同。 2、側刃和導正銷定距方式中，側刃長度與凹模型孔間隙步距c的關系應為： =c+(0.1~0.2)mm。 側刃長度增大（0.1~0.2）mm,是為了補償導正銷插入型孔時，條料可向后移動的補償量。 3.4卸料、頂件方式 卸料裝置分固定卸料裝置、彈性卸料裝置。卸料板用與卸料卡在凸?；蛲?、凹模上的沖裁件或廢料。 當卸料

20、板僅起卸料作用時，凸模與卸料板的雙邊間隙取決與板料厚度，一般在0.2~0.5mm之間，卸料薄時取小值：板料厚時取大值。當固定板兼起導板作用時，一般按H7/ h6配合制造，但應該保證導板與凸模之間間隙小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。 固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，當沖裁板較厚（大于0.5mm）、卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件時，一般采用固定卸料裝置。 彈性卸料裝置是由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料的作用，所得沖裁件質量較好，平直度較高。因此，質量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。 彈性卸料板與凸模的單邊間隙可

21、根據(jù)沖裁板料厚度查表。在級進模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表列數(shù)值適當加大。當卸料板起導向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應比凸、凹模隙小。此時，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具工件零件刃口0.3~0.5mm,以便順利卸料。 由于此零件很薄，只有0.5mm，在沖壓前需先壓平，故采用彈性卸料。 3.5模架及模柄 1．模架類型 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導柱導套模架(對角導柱導套模架也可)；橫向送料適宜采用對角導柱導套模架：而后側導柱導套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢)，但工作時受力均衡性和對稱性

22、比中間導柱導套模架及對角導柱導套模架差一些，四角導柱導套模架則常用于大型模具，而精密模具還須采用滾珠導柱導套。本模具采用對角導柱導套模架。 2．模柄類型 模柄是連接上模與壓力機的零件，常用于 1000KN以下的壓力機的模具安裝。模柄的結構型式比較多，重載的模具可直接用鏍釘、壓板將上模壓在滑塊端面。 3.6送料方式 條料的送料方向是條料靠著一側的導料板，沿著設計的送料方向導向送進。標準的導料板結構見國標 (GB2865－81)。而采用導料銷時，要選用兩個。導料銷的結構與擋料銷相同。  為了保證送料精度，使條料緊靠一側的導料板送進，可采用側壓裝置?；善接糜诹虾裥∮?mm，側壓力要求

23、不大的情況。 彈簧壓塊式和彈簧板式用于側壓力較大的場合。彈簧壓板式側壓力均勻，它安裝在進料口，常用于側刃定距的級進模?；善胶蛷椈蓧簤K式使用時，一般設置 2—3個。 3.7.模架的選用 模架選用適用于中等精度，中、小尺寸沖壓的后側導柱模架，從右向左送料，操作方便。 上模座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*50 下摸座：L/mm*B/mm*H/mm=250*250*65 導柱： d/mm*L/mm=35*200 導套：d/mm*L/mm*D/mm=35*1

24、25*48 墊板厚度?。?2 凸模國定板厚度取：8 凹模的厚度已定為：10 卸料板厚度?。?4 彈簧的外露高度：14 模具的閉合高度：=（50+12+8+10+2+14+54+65）mm=215.2mm 3-8. 沖壓設備的選擇 選用雙柱可傾壓力機 J23-40 公稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 最大閉合高度 330mm 連桿調節(jié)量:65mm 工作臺尺寸:(前后mm左右mm) ：460700 墊板尺寸:(厚度mm孔徑mm）：65220 模柄孔尺寸：（直徑mm深度mm) ：4507 最大傾斜角度：