墊片落料沖孔倒裝復(fù)合模設(shè)計【說明書+CAD】

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墊片落料沖孔倒裝復(fù)合模 1.1引言 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體，合資，獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍，美的，康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)以有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量，成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具自主技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造也水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年來許模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國家內(nèi)模具企業(yè)以普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG, PRO/E,I-DE等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了Moldflow,C-flow,和MAGMASOFT等CAE軟件，并已成為應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 以汽車覆蓋模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已已取得進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠，一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分橋車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得顯著進(jìn)步；在提高質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了巨大貢獻(xiàn)。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KAMS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗開發(fā)的注塑模，汽車覆蓋件模具和級進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖壓模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和經(jīng)沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)用有不少的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年內(nèi)取得了令人矚目的成就，但在許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比例比較低；CAD/CAE/CAM普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型，精密，復(fù)雜和長壽命的模具依賴進(jìn)口。 未來沖壓模具技術(shù)發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”“精度高”“質(zhì)量好”“價格低”的要求服務(wù)。全面推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAE/CAM技術(shù)條件已成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAE/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAE/CAM技術(shù)跨越地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還有溫度低，熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車，家電行業(yè)中大型型腔模具制造豬肉了新的活力。目前它已成為向更高的敏捷化，智能化，集成化方向發(fā)展。模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提高了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退枰闹T多功能，大大縮短了模具的研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車，摩托車，家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在未來將發(fā)揮更大的作用。 零件簡圖：如圖所示。 墊片零件圖 生產(chǎn)批量：大批量 材料：H62 材料厚度：0.5mm 2. 墊片落料沖孔復(fù)合模分析計算 2.1墊片沖壓工藝性分析 由零件圖可知，該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成的。由表2-1.2-2.2-3【1】得：沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟精度為IT12~IT13,孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm；兩孔中心距離公差為0.1mm;將以上精度與零件圖所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為改零件精度能夠在沖裁件加工中得到保證。其它標(biāo)注尺寸.生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁件的工藝要求。另外，對于沖壓材料一般要求的力學(xué)性能是強度低.塑性高。本設(shè)計材料是H62，其硬度不高，塑性好，同樣符合沖壓工藝要求。 表 2-1 沖裁件外形所能達(dá)到的經(jīng)濟精度 基本尺寸/mm 材料厚度t/mm ≤3 3～6 6～10 10～18 18～500 ≤1 IT12～I(xiàn)T13 IT11 1～2 IT14 IT12～I(xiàn)T13 IT11 表2-2 孔中心與邊緣距離尺寸公差 材料厚度t 孔中心與邊緣距離尺寸 ≤50 50～120 ≤2 ±0.5 ±0.6 2～4 ±0.6 ±0.7 ≥4 ±0.7 ±0.8 表2-3 兩孔中心距離公差 材料厚度t 一般精度（模具） 較高精度（模具） 孔距基本尺寸 ≤50 50～150 ≤50 50～150 ≤1 ±0.1 ±0.15 ±0.03 ±0.05 1～2 ±0.12 ±0.2 ±0.04 ±0.06 2.2沖壓工藝方案的確定 完成此工件需要沖孔落料兩道工序。其加工方案分以下3種 .第一種方案 采用單工序逐步加工 （1）沖孔，落料單工序模。工序簡圖見圖2-1 (2)落料，沖孔單工序模。工序簡圖見圖2-2. 特點：由于采用單工序模模具制造簡單，維修方便，但生產(chǎn)效率低，工件精度低，很不適合大批量生產(chǎn)。 .第二種方案 采用復(fù)合模加工成形。工序圖見圖2-3 特點：生產(chǎn)率高，工件精度高。但模具制造較復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，使用壽命低。 .第三種方案 采用連續(xù)模加工成形。工序圖見圖2-4. 特點：生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)自動化。但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度低。 根據(jù)本零件設(shè)計要求，以及各種方案的特點，決定采用第二種方案比較合理。 復(fù)合沖裁模方案的比較 復(fù)合模可分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模 （1） 正裝式復(fù)合模的特點：工件和沖孔廢料都將在凹模表面上，必須加以清除后才能進(jìn)行下一次沖裁。因此，操作不方便，也不安全，多孔工件不宜采用，但是工件的表面較平直。 （2） 倒裝式復(fù)合模的特點：沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣。但工件表面平直度較差。凸凹模承受的張力較大。因此，凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制。以免強度不足。 經(jīng)分析：工件由三個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便。另外，此工件不要求很高的平直度。所以從操作方便，模具結(jié)構(gòu)制造簡單考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。 2.3沖裁過程 圖2-5所示為本例的模具總圖。該復(fù)合模將凹模及小凸模裝在上模上，凸凹模裝在下模上，是典型的倒裝式結(jié)構(gòu)。 兩個導(dǎo)料銷控制條料送進(jìn)的方向。固定擋料銷控制送料的進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置由卸料板卸料螺釘和橡膠組成。工作時，條料沿兩個導(dǎo)料銷送至固定擋料銷處定位。沖裁時上模向下運動，因彈壓卸料板與安裝在凹模型孔內(nèi)的推料板分別壓緊；上模繼續(xù)向下，先沖出孔和孔，后落料；沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；卡在凹模內(nèi)的沖件由彈性卸料裝置推出。 圖2-5 2.4工件的排樣與搭邊 方案一：采用直對排 圖2-6 根據(jù)零件形狀，可查表 得搭邊值 a=2.2mm a=2.5mm 則步距s=23+15+2.5=40.5mm 條料寬度B=50+2*2.2+2.5=62.9mm 取B=63mm 一個進(jìn)距的材料利用率η=( nA / bh)×100% A——沖裁件的面積 （A=5*20+30*17+23*46+5*36+--2*=1747.4mm） η=*100%=68.6% 方案二：采用直排 圖2-7 搭邊值 a=2.2mm a=2.5mm 則步距s=46+2.5=48.5mm 條料寬度B=50+2*2.2=54.4mm 一個進(jìn)距的材料利用率η=( nA / bh)×100% = 顯然方案一的材料利用率更高。但考慮到材料太薄，若采用方案一，條料易變形翹起，導(dǎo)致零件平直度不夠高。因此采用方案二的直排方案。橫向從右向左的手動送料方式。 2.5沖裁力的計算 該模具采用彈性卸料和上出料方式。查表 H62的=410~630Mpa 1).落料力 F落= K· L·t· =1.3*【20+2*（40+16）+36+4*】*0.5*600 =77766N=77.8KN K——沖裁力系數(shù) 取k=1.3 L——沖裁刃口周長 2）.沖孔力 F孔 =K· L·t· =1.3*(*8)*0.5*600=9.8KN F孔 =K· L·t· =1.3*(*5)*0.5*600=6.1KN F孔 =K· L·t· =1.3*(*5)*0.5*600=6.1KN 總的最大沖壓力P=F落+F孔+F孔+F孔=99.8KN 3).推件力 0.065*99.8=25.948KN n——為同時梗塞在凹模內(nèi)的工件的個數(shù) ——為推件力系數(shù),查表1-2【7】取0.065. 卸料力 ——為卸料力系數(shù)，查表1-2【7】取0.055. 頂件力 ——為頂件力系數(shù)，查表1-2【7】取0.08. 2.6模具壓力中心的計算 按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。因零件左右對稱，即。 故只需計算。 圖2-8 2.7凸凹模刃口尺寸的計算 為了提高沖裁件的斷面質(zhì)量與模具壽命，需選擇合理的沖裁間隙，經(jīng)查表2-4【1】H62的始用間隙 表2-4 沖裁模刃口始用間隙 材料名稱 H62、H68（硬） H62、H68（半硬） H62、H68（軟） 力學(xué)性能 HBS＝140～190 δb＝400～600 Mpa HBS＝70～140 δb＝300～400 Mpa HBS≤70 δb≤300 Mpa 厚度t 初始間隙Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 0.5 0.06 0.08 0.04 0.06 0.025 0.045 0.8 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.2 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1).落料刃口尺寸 由于落料外形不是單一的直線或弧線，故凸模與凹模采用配合加工。落料與凹模為基準(zhǔn)件，凸模按凹模尺寸配作，保證雙面間隙為~。凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。 查表2-13【1】得磨損因數(shù)X為：當(dāng)x=0.5 當(dāng) X=0.75 按式D凹 = （D﹣ x△） 【1】得 D凸、D凹 ——沖孔凸、凹?；境叽?，mm； Δ ——工件制造公差，mm； X ——磨損因數(shù) 46凹=（46-0.18*0.75）=45.865 28凹=（28-0.16*0.75）=27.88 30凹=（30-0.14*0.75）=29.895 50凹=（50-0.18*0.75）=49.865 R5凹=（5-0.30*0.75）=4.775 2）. 對沖孔5mm、8mm采用凸、凹模分開加工的方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 對孔8： 查表2-12【1】得凸、凹模制造公差： δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm 校核： -=0.045-0.025=0.02mm δ凸+δ凹=0.04mm 顯然 不符合 δ凸+δ凹-要求 現(xiàn)對δ凸.δ凹適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整： 取δ凸0.4（-）=0.4*0.02=0.008mm δ凹0.6（-）=0.6*0.02=0.012mm 此時 δ凸+δ凹0.008+0.012=0.02=- 符合要求 查表2-13【1】得磨損因數(shù)x=0.5 按式d凸=（d + x△）0-δ凸 【2】 d凹＝（d凸＋Zmin ） =（d＋x△+Zmin ） 【2】 得8凸=（8+0.5*0.008）=8.004 8凹=（8+0.5*0.008+0.025）=8.029）4 對孔5： 同理δ凸=0.008mm δ凹=0.012mm 查表2-13得磨損系數(shù)x=0.75 5凸=（5+0.75*0.008）=5.006 5凹=（5+0.75*0.008+0.025）=5.031 孔心距由表2-5【4】得31 ，28. 表2-5 孔中心與邊緣距離尺寸公差 材料厚度t 孔中心與邊緣距離尺寸 ≤50 50～120 ≤2 ±0.5 ±0.6 2～4 ±0.6 ±0.7 ≥4 ±0.7 ±0.8 2.8凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算 1）.沖孔凸模采用B型圓凸模 圖2-9 沖孔凸模長度 L=h+h+h+l h ——凸模固定板的厚度 h——卸料板厚度 h——凸模進(jìn)入凹模的厚度 l——凸模修磨量 .取6~12mm 孔8凸模 L=20+6+1+10=37mm 取38mm. 孔5凸模L=20+6+1+8=35mm 取35mm. 2).落料凹模側(cè)壁采用階梯形直壁形孔 凹模厚度H=ks k——系數(shù)，考慮板料厚度的影響。查表3-15[4]k=0.4. s——垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離. H=0.4*50=20mm 凹模壁厚C=(1.5~2)H=15mm 垂直送料的凹模寬度B=S+2C=50+2*15=80mm 送料方向的凹模長度L=s+2s.=46+2*28=100mm s——送料方向的凹模刃壁間最大距離. s——送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離.查表 3-14 【4】s=28mm 2.9模具閉合高度與壓力機的關(guān)系 模具的閉合高度H是指模具在最低位置時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應(yīng)。由于壓力機的連桿長度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機的裝模高度可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最短時為壓力機的最大裝模高度Hmax: 當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最長時為壓力機的最小裝模高度Hmin.模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關(guān)系為： Hmax－5≥H ≥Hmin＋10 由選擇的模座可知Hmax=145mm , Hmin=120mm 因此有134mm≥H ≥124mm 取H=130mm. 3.模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用 1）. 凸模固定板的選用 由式H=(1~1.5)D [3] H —— 固定板的厚度 D——凸模與固定板相配合部分的直徑 H=1.5*8=12mm 查閱表7-1【3】選取“固定板100*80*20-45鋼JB/T 7643.2” 技術(shù)條件：無需熱處理淬硬. 圖3-1 2）.墊板的選用 墊片的作用是直接承受和擴散凸凹模傳遞的壓力，以降低模板所受的單位的壓力，防止模板局部破壞導(dǎo)致模具在壽命的降低。點半到的外形與凸模固定板外形應(yīng)相同。查表7-3【3】選取“墊板 100*80*6 45鋼JB/T 7643.3”,技術(shù)條件為淬火硬度43~48HRC. 3).卸料裝置的選用 卸料裝置是將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，有剛性和彈性兩種。剛性卸料板卸料力大，但卸料板不起壓料作用，而彈性卸料板的卸料力較小，但在沖壓成形過程中還能起到壓料的作用，沖裁質(zhì)量較好，多用于薄板的卸料，鑒于本設(shè)計材料較薄，宜采用彈性卸料板。卸料板厚度取H=10mm,板孔與凸模按H7/h6配合。 4）.模柄的選用 模柄采用壓入式，形式如下圖： 圖3-2 材料為Q235-AF，模柄與上模座孔采用H7/m6過度配合并加銷釘防轉(zhuǎn)。 5）.模架 模架的形式 在標(biāo)準(zhǔn)模架中，應(yīng)用最廣泛的是用導(dǎo)柱和導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架。根據(jù)導(dǎo)柱和導(dǎo)套配置的不同有以下四種基本形式： （1）后側(cè)導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導(dǎo)柱、導(dǎo)套會單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動連接的模具。 圖 3-3 后側(cè)導(dǎo)柱模架 （2）中間導(dǎo)柱模架 兩導(dǎo)柱左右對稱分布，受力平衡，所以導(dǎo)柱、導(dǎo)套磨損均勻。但是只有一個送料方向。 圖3-4 中間導(dǎo)柱模架 （3）對角導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱的布置是對稱的，而且縱橫都能送料。對角導(dǎo)柱模架的兩導(dǎo)柱之間距離較遠(yuǎn)，在導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導(dǎo)向精度較高。 圖3-5 對角導(dǎo)柱模架 （4）四導(dǎo)柱模架 其導(dǎo)向精度與剛度都較好，用于大型沖模。 圖3-6 四周導(dǎo)柱模架 本設(shè)計中采用的是橫向右向左的送料方式，因此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。 查表 附表J【2】H，Hmin=120mm 上模座：100*80*25 GB/T2855.5 材料HT200 下模座：100*80*30 GB/T2855.6 材料HT200 導(dǎo)柱：A20h5*110 GB/T2861.1 20鋼滲碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC 導(dǎo)套：A20H6*70*28 GB/T2861.6 20鋼滲碳深度0.8~1.2mm,硬度58~62HRC 6).卸料螺釘 查表5-5【3】 M8*80 JB/T7650.5-94 材料為45鋼，熱處理硬度為35~45HRC. 7).檔料銷 本設(shè)計選用的是彈性卸料裝置，因此檔料銷用彈簧彈頂擋料銷。 查表22.5-52 【5】6*22JB/T 7649.5 材料為45鋼，硬度為43~48HRC. 圖3-7 8).導(dǎo)料銷 查表22.5-35【5】選用“導(dǎo)料銷6*2*32JB/T7647.1”材料為T8A,硬度為50~54HRC. 圖 3-8 9）.壓力機的選擇 選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25 公稱壓力250KN 滑塊行程100mm 最大閉合高度250mm 連桿調(diào)節(jié)兩80mm 工作太尺寸630mm*420mm 模柄孔尺寸ф20*70 最大傾斜角30. 4.心得與體會 通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論致使的指導(dǎo)下，結(jié)合實習(xí)生產(chǎn)中所獲得的實踐經(jīng)驗，認(rèn)真獨立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己的實際的操作計算，我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更進(jìn)一步的，更深刻的理解。同時也認(rèn)識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是很有用的，而且都是模具設(shè)計與制造最基礎(chǔ)，最根本的知識。 本次設(shè)計歷時兩個月左右，從最的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計要求，到拿到自己手上的沖壓件的分析計算，對要進(jìn)行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，培養(yǎng)和鍛煉餓自己一種查閱資料，獲取有價值信息的能力。 總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與制造的整個過程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機會。但是由于水平有限，錯誤和不足之處在所難免，懇請各位老師批評指正，不勝感激。 參考文獻(xiàn) 【1】.陳錫棟.沖模設(shè)計應(yīng)用舉例.北京.機械工業(yè)出版社 .1999.6 【2】.王孝培.實用沖壓技術(shù)手冊.北京.機械工業(yè)出版社.2001.3 【3】.高軍.修大鵬.沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計指南.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7 【4】.翁其金.沖壓工藝及沖模設(shè)計.北京.機械工業(yè)出版社.2001.3 【5】.夏巨諶李志剛.中國模具設(shè)計大典.中國工程學(xué)會.2003.5 【6】.齊民.于永泗.機械工程材料.大連理工出版社1988.1 【7】.王新華.沖模設(shè)計與制造實用計算手冊.北京.機械工業(yè)出版社.2003.3 22