屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設計【沖孔落料級進?！俊菊f明書+CAD】

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屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設計 1 緒 論 中國模具發(fā)展的現(xiàn)狀:改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)中的沖冷加工以15%左右的增長速度快速發(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)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團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)現(xiàn)已有幾千家。 冷沖壓與其它加工方法相比,具有獨到之處,所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多地釆用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所替代。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f，如果在生產(chǎn)中不廣泛釆用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。 國外的模具技術(shù)水平:車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速。 在自動沖床上用級進沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約 30% 。但是級進組合沖模技術(shù)的應用受拉伸深度、導向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應優(yōu)生考慮在多工位壓力機上加工。 凡工業(yè)較為發(fā)達的國家，對標準化工作都十分重視，因為能給工業(yè)帶來質(zhì)量、效率和效益。模具是專用成形工具產(chǎn)品，雖然個性化強，但也是工業(yè)產(chǎn)品，所以標準化工作十分重要。模具標準化工作主要包括模具技術(shù)標準的制訂和執(zhí)行、模具 標準件的生產(chǎn)和應用以及有關標準的宣傳、貫徹和推廣等工作。中國模具標準化工作起步較晚，加之宣傳、貫徹和推廣工作力度小，因此模具標準化落后于生產(chǎn)，更落后于世界上許多工業(yè)發(fā)達的國家。國外模具發(fā)達國家，如日本、美國、德國等，模具標準化工作已有近 100 年的歷史，模具標準的制訂、模具標準件的生產(chǎn)與供應，已形成了完善的體系。而中國模具標準化工作只是從“全國模具標準化技術(shù)委員會”成立以后的 1983 年才開始的。目前中國已有約 2 萬家模具生產(chǎn)單位，模具生產(chǎn)有了很大發(fā)展，但與工業(yè)生產(chǎn)要求相比，尚很不適應，其中一個重要原因就是模具標準化程度和水平不高。 級進沖裁模，級進模 (又稱連續(xù)模、跳步模)，是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的沖模。整個制件的成形是在級進過程中逐步完成的。級進成形是屬工序集中的工藝方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。級進?？煞譃槠胀夁M模和多工位精密級進模。多工位精密級進模我們將作為一專題在后續(xù)章節(jié)中討論。 由于用級進模沖壓時，沖裁件是依次在幾個不同位置上逐步成形的，因此要控制沖裁件的孔與外形的相對位置精度就必須嚴格控制送料步距。為此，級進模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型：用導正銷定距的級進模與用側(cè)刃定距的級進模。 今后模具的發(fā)展方向:未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢模具技術(shù)的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項： 1、面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 2、速銑削加工 3、具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4、火花銑削加工 5、高模具標準化程度 6、質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù) 7、模具研磨拋光將自動化、智能化 8、具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 2 總裁件的工藝性分析 此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為黃銅Ｈ62，具有良好的沖壓性能，適合總裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個?7mm的孔、一個?5mm的孔、兩個?2.5mm的孔和十三個?1.5mm孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也要滿足要求，最小壁厚為3.5mm(12個?1.5mm的孔與?55.5mm外圓、兩個?3.5mm的孔與?55.5mm的外圓之間的壁厚)。 屏屏板的上面的形狀公差為0.2mm。外圓輪廓的尺寸為?55.5mm，未注公差均按IT13級精度制造，尺寸精度較低，普通總裁完全能夠滿足要求。 3 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料和沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。 方案二：落料—沖孔復合沖壓，釆用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級進沖壓。釆用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩副模具，成本很高而且生產(chǎn)效率很低，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，但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模許用最小壁厚，模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在其模具上。在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只是需要一副模具；生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對以上三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)釆用方案三為佳。 4 主要的設計計算 4.1 排樣方式的確定及其計算 屏屏板排樣圖 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分率叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的指標。 一個步距內(nèi)的材料利用率η可用下式表示： η==72% A————一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B—————條料寬度； S—————步距（η值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費用一般占用60%以上） 排樣進沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊雖是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大作用。它補償了定位誤差和剪裁誤差，確保沖裁出合格零件。搭邊寬度對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊值。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，使沖裁件產(chǎn)生毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁呼不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50%以上。 在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度，進而確定導料板間的距離。無側(cè)壓裝置的模具，應考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減小。為了補償側(cè)面搭邊的減小，條料寬度應增加一個條料可能的擺動量，可按下式計算： 條料寬度—————B =（Dmax + 2a + Z） 導料板間距離—————A =B + 2a +2Z 式中Dmax—————條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a—————側(cè)搭邊值 Δ—————條料寬度的單位（負向）偏差； Z—————導料板與最寬條料之間的間隙； 設計級進模，首先要設計條料排樣圖。屏屏板的形狀整體是一個圓盤形的特點，直排材料的利用率最高，所以應釆用直排。如圖（2）所示的排樣方法，可設計成邊料載體的沖壓 方式，顯著地減少廢料。邊料載體是利用材料搭邊沖出導正工藝孔而形成的載體，實際上這是利用邊廢料作載體、省料、應用普遍。見參考文獻[1]中表2.5.2 搭邊值取工件間a1=1.2mm和側(cè)面a=1.5mm，條料寬度為B=59 mm，步距S=56.7mm，一個步距的材料利用率為η=72%。（計算見表1）。 見參考文獻[10]板材標準，宜選用950×1500的黃銅板，每張黃銅板可剪裁為16張條料（59×1500），每張條料可沖26個工件，故每張黃銅板的材料利用率為71%。 表1 條料的相關計算 項目分類 項目 公式 結(jié)果 備注 排樣 沖裁件面積A A=27.752×π 2418mm 查表2.5.2得最小搭邊 值a1=1.2 mm a=1.5 mm 釆用無側(cè)壓置，條料與 導料板Cmin間隙 Cmin=0.5mm 條料寬度B B=55.5+2×1.5+0.5 59mm 步距S S=55.5+1.2 56.7mm 一個步距的材料利用率η η= 72% 4.2 沖壓力的計算 通常所說的沖裁力是指沖裁力是指沖裁力最大值，這是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一。 用平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算： F= KLtτb 式中 F—————沖裁力； L—————沖裁周邊長度； T—————材料厚度； τb—————材料抗剪強度； K—————系數(shù) 系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響面給出的修正系數(shù)，一般取K= 1.3 。 為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸樫上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需的力稱卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力稱頂件力。卸料力、推件力和頂件力是從沖床、卸料裝置中獲得的。一般常用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力—————Fx=KxF 推件力—————FT=nKTF 頂件力—————FV=KVF 式中 F———沖壓力； Fx FT FV—————卸料力、推件力、頂件力系數(shù)； N—————同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。 n = 式中 h—————凹模洞口的直刃壁高度 t－————板料厚度 該模具釆用級進模，擬選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關計算見表2。 根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設備擬選 J23—25。(見參考文獻[5]附錄) 表2 沖壓力的相關計算 項目計算 項目 公式 結(jié)果 備注 沖壓力 沖裁力F F=KLtτb=1.3×2950.16× 2×300 230224.8 N L=295016mm Tb=300 MPa 卸料力Fx FX=KXF=0.04×230224.8 9209 N 查表2.6.1 KT=0.06 kX=0.04 推件力FT FT=nkTF=4×0.06×230224.8 55254 N n=h/t=8/2=4 kD=0.06 沖裁力總 力FZ FZ=FX+F+FT= 230224.8+9209+55254 294687.8N 彈性卸料、下出件 4.3 壓力中心的確定及相關計算 沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應該通過壓力機滑塊的中心線。對于有模柄的沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌的模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響到制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。沖裁形狀對稱的沖件時，其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中點。沖裁圓弧線段時，其壓力中心的位置按公式： 確定復雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用解析法和作圖法，該設計釆用解析法。 計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖（3）所示。在圖中將xoy坐標系建立在圖示的對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L4共四組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標（－0.337，6.07）。有關計算如表（3）所示。(參考文獻[5]中的壓力中心的確定及相關計算) 表3 壓力中心數(shù)據(jù)表 基本要素長度L/mm 各基本要素壓力中心的坐標值 x y L1=174.27 0 28.35 L2=100.48 0 －28.35 L3=15.7 －7.5 －15 L4=4.71 3.88 －13.86 合計 295.16 －0.337 6.07 由以上計算結(jié)果可以看出，該項工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標原點O。若選用J23—25沖床，C點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 凹模型口圖 4.4 工作零件刃口尺寸的計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁件設計中的一項重要工作。在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切核工業(yè)部產(chǎn)生的。故計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別進行。其原則如下： 落料時 因落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），應先確定凹模尺寸，即以凹模尺寸為基準。又因落料件尺寸會隨凹刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹?；境叽鐟」ぜ叽绻罘秶鷥?nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽?，則按凹模基本尺寸減最小初始間隙。 沖孔時，因工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致），應先確定凸模尺寸，即以凸模尺寸為基準。又因沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小 ，故沖孔凸?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶鷥?nèi)的較小尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。 在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工件零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜釆用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口計算就按分開加工的方法來計算,如表4所示(參考文獻[1]和文獻[6]上面的標準公差數(shù)值的選定和凸模與凹模刃口尺寸的確定。) 表4 工作零件刃口尺寸的計算 尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計算公式 結(jié)果 備注 落料 ?55.5 ?55.5 DA=(Dmax-XΔ) DT=(DA-Zmin/2) DA=55.25 查表 2.3.3得沖裁雙面間隙Zmax=0.16mm Zmax=0.12mm 未注公差均為IT13級精度制造，磨損系數(shù)X=0.5，凸凹模IT8級加工制造。校核滿δA＋δT=（Zmax-Zmax） DT=55.19 沖孔 ?1.5 ?1.5 dT=(dmin+XΔ) dA=( dT+ Zmin/2)0+δΤ dT=1.57 dA=1.63 ?3.5 ?3.5 dT=3.59 dA=3.65 ?7 ?7 dT=7.11 dA=7.17 ?5 ?5 dT=5.09 dA=5.15 孔心距 ?45 ?45 LA=LΔ/8 LA=45 R15 R15 LA=15 4.5 卸料橡膠的設計 卸料橡膠的設計計算見表（5），選用的4塊橡膠板的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表（5） 卸料橡膠的設計計算 項目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 6 mm h1為凸模進卸料板的高度1mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 8 mm h修為凸模修模量，取2mm 橡膠自由高度H自由 H自由=4H工 32 mm 取H工為H自由的25% 橡膠的預壓縮 量H預 H預=15%H自由 4.8 mm 一般 H預=(10%~15%)H自由 每個橡膠承受的 裁荷F1 F1=F卸/4 2302.25 N 選用4個圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D=(d2+.27(F1/P))0.5 68 mm d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=13mm 校核橡膠自由高度H自由 0.5H自由/D=0.541.5 滿足要求 P=0.5MPa 橡膠的安裝高度H安 H安=H自由-H預 26.8 mm h2為凸模沖裁后進入凹模的深度3mm 5 模具的總體設計 5.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，釆用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 5.2 定位方式的選擇 因為該模具釆用的是條料，控制條料的送料方向釆用導料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送料的送進步距釆用擋料銷初定距，導料銷精定距，而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。 5.3 卸料、出件方式的選擇 因為工件料厚為2 mm.，相對較薄，卸料力也比較小，故可彈性卸料，又是因為是級進模生產(chǎn)，所以釆用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 5.4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進模釆用中間導柱的導向方式。 6 主要零件的結(jié)構(gòu)設計 6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設計 圖 4 落料凸模 6.1.1 落料凸模 凸模長度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、操作安全、裝配等的需要來確定。當按沖模典型組合標準選用時，則可取標準長度，否則應該進行計算。 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，釆用線切割機床加工，2個M6的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/h5。其中總長度可按公式計算求得： L=h1+h2+t+h=(25+14+2+20)mm=61 mm L—————凸模長度。（mm）h1—————凸模固定板厚度（mm） h2—————卸料板厚度（mm）t—————板厚 h—————增加長度 它包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度（0.5～1mm）。凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20 mm，具體結(jié)構(gòu)可參見圖4所示。 具體結(jié)構(gòu)可參見圖（4）所示。 6.1.2 沖孔凸模 沖小孔凸模，所謂小孔，一般系指孔徑d小于被沖板料的厚度可直徑d<1mm的圓孔和面積A<1mm2的異形孔。它大大超過了對一般沖孔零件的結(jié)構(gòu)工藝性要求。沖小孔的凸模強度和剛度差，容易彎曲和折彎，所以必須釆取措施提高它的強度和剛度，從而提高其使用壽命。其方法有 ① 沖孔凸模加保護與導向。② 釆用短凸模的沖孔模。 ③ 在沖模的其它結(jié)構(gòu)設計與制造上釆取保護小凸模措施。 沖孔凸模加保護與導向有兩種，即局部保護與導向和全長保護與導向。它是利用彈壓卸料板對凸模進行保護與導向。 因為所沖的孔均為圓形，又因為沖孔凸模比較 ，所以沖孔模釆用臺階式，一方面方便，另一方面又便于裝配與更換。其中?5的圓形凸?？蛇x用標準件BII型式（尺寸為5.09×61）。沖13個?3.5和一個?7的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖5所示： 圖 5 沖孔凸模 在一般情況下，凸模的強度和剛度是足夠的，沒有必要進行校核。但是當凸模的截面尺寸很小面沖裁的板料厚度較大或根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定的凸模特別細長時，則應進行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。 小孔?1.5r 沖孔凸模強度和剛度校核（d>1.3t不要校核）。（參考文獻[5]中的凸模的校核） 6.1.2.1 凸模最小直徑的校核 為使彈壓卸料板加工方便，取凸模與卸料的雙面間隙為0.15mm（不起導向作用）。 小凸模dp2縱向總壓力P 2Σ； P 2Σ = P2+Q1 沖裁力 P2 = 1.3τL t = 1.3τπdt 推件力 Q1 = nK1P2 = 1.3τπdtnK1 則 P 2Σ = 1.3τπdt + 1.3τπdtnK1 = 1.3τπdt（1+ nK1） 根據(jù)公式 Fmax 即 = 則 dmin = = = 1.29 mm Dp2 = dd2－Zmin =1.63 －0.12 =1.51 mm 因d p2 > 1.29 ，所以凸模強度足夠（取凹模洞口直徑8，取 = 300 MPa。 6.1.2.2 凸模最大自由長度的校核 P 2Σ = 1.3τπdt（1+ nK1） = 1.3×300×3.14×1.51×2×(1+4×0.06) = 4585.88 N ≈ 4586 N 根據(jù)公式 Lmax 普通壓力機取K = 1.0 ，卸料板不起導向作用時，取=1、取E=3×105；最小慣性矩J=πd4/64 0.05d4 Lmax = = 12.92 mm 由此可知，小凸模工作部分長度不能超過12.95 mm ，現(xiàn)取小凸模工作部分長度為12 mm。 6.2 凹模 在實際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凸模板，在其上面開設所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在支承件上，它與固定板、墊板和模座等配套使用。凹模釆用螺釘和銷釘定位時，要保證螺釘間、螺孔與銷孔及螺孔、銷孔與凹模刃口壁間的距離不能太近，否則會影響模具壽命。 凹模釆用整體凹模，各沖裁的凹模孔均釆用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的依據(jù)將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按文獻[1]公式2.9.3、2.9.4計算： 凹模厚度 H= kb =0.3×59 =17.7 mm (查表2.9.5得k=0.3) 凹模壁厚 c（1.5～2）H = 26.55～35.4 mm 取凹模厚度 H = 20mm，凹模壁厚 C =35mm， 凹模寬度 B = b + 2c = (59 +2×35) =129 mm 凹模長度 L取190 mm(送料方向) 凹模輪廓尺寸為：190×129×20 mm，結(jié)構(gòu)如圖6所示。 圖 6 落料凹模 6.3 定位零件的設計 使用導正銷的的目的是消除送進導向和送料定距或定位板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對位置公差的要求。導正銷主要用于級進模，也可用于單工序模。導正銷通常與擋料銷配合使用，也可于側(cè)刃配合使用。為了使導正銷工作可靠，避免折斷，導正銷的直徑一般應大于2mm，即孔徑小于2mm的孔不宜用導正銷導正，但可另沖直徑大于2mm的工藝孔進行導正。導正銷的頭部由圓錐形的導入部分和圓柱形的導正部分組成。導正部分的直徑和高度尺寸及公差很重要。導正銷的基本尺寸可按下式計算： d = dT —a d—————導正銷的基本尺寸； dT—————沖孔凸模直徑； a—————導正銷與沖孔凸模直徑的差值； 導正銷的圓柱部分直徑按公差與配合標準h6～h9制造。高度尺寸一般?。?.5～0.8）t（t為板料厚度）。 落料凸模下部設置兩個導正銷，分別借用工件上兩個?3.54 mm的孔作為導正孔。?3.54 mm導正孔的導正銷的結(jié)構(gòu)如圖（7）所示。導正應在卸料板壓緊板料之前完成導正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端右1.5mm ,所以導正銷直線部分的長度為1.2 mm 。導正銷釆用H7/r6安裝在落料凸模端面，導正銷導正部分與導正孔釆用H7/h6配合。(文獻[10]導正銷的選用) 圖 7 導正銷 起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺栓選用標準件，規(guī)格為6×14。(文獻[10]中的擋料銷和螺栓的選用)。 6.4 導料板的設計 導料板一般設在條料兩側(cè)，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是國家標準結(jié)構(gòu)，它與卸料板分開制造；另一種是與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)。使條料順利通過，兩導料板間距離應等于條料最大寬度加上一個間隙值（見排樣及條料寬度計算）。導料板的高度H取決于擋料方式和板料厚度，以便于送料為原則。 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可以確定了導料板的寬度，導料板的厚度按文獻[1]表2.9.7選擇，取導料板的厚度為8mm。（如圖8所示）導料板釆用45號鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導料板的進料端安裝有承料板。 圖 8 導料板 6.5 卸料部件的設計 6.5.1 卸料板的設計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。 卸料板釆用45號鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 6.5.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm ，螺紋部分為M8×10mm 。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 6.6 模架及其他零件部件設計 根據(jù)國家標準，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架。另一類是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標準化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。導柱模模架按導向結(jié)構(gòu)形式分滑動導向和滾動導向兩種?；瑒訉蚰＜艿木鹊燃壏譃镮級和II級。各級對導柱、導套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。滾動導向模架的精度等級分為0I和0II級。這些技術(shù)條件保證了整個模架具有一定的精度。這是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度的裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本的保證。 該模具釆用中間導柱模架，這種模架的導柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 盡量選用標準模架,而標準模架的型號和規(guī)格就決定了上下模座的型號和規(guī)格。如果需要自行設計模座，則圓形模座的直徑應比凹模直徑大30～70mm，矩形模座的長度應比凹模板長度大40～70mm其寬度可以略大于或等于凹模板的寬度。模座的厚度可參照標準模座確定，一般為凹模厚度的確1.0～1.5倍，以保證有足夠的強度和剛度。對于大型非標準模座，還必須根據(jù)實際需要，按鑄件工藝要求和鑄件結(jié)構(gòu)設計規(guī)范進行設計。 導柱 d/mm×L/mm分別為?28×160，?32×160；導柱 d/mm×L/mm×D/mm 分別為?28×115×42，?32×115×45。 上模座厚度H上模取45mm，上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取25mm，下模座厚度H下模取50mm,那么，該模具的閉合高度： H閉=H上模+H墊+ L+H+H下模－h(huán)2 =(45＋10＋61＋20＋50－3)mm= 183mm 式中： L——————凸模長度，L=61mm； H——————凹模厚度，H=20mm； h2——————凸模沖裁后進入凹模的深度，h2 =3mm。 可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23—25最大裝模高度（220mm），可以使用。模柄，中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。壓入式模柄與上模座孔以H7/h6配合并加銷釘以防轉(zhuǎn)動主要用于上模座較厚而又沒有開設推板孔或上模比較重的場合。另外還有旋入式模柄、凸緣模柄、浮動模柄等?？傊x擇模柄的結(jié)構(gòu)形式應根據(jù)模具大小、上模的具體結(jié)構(gòu)、模具復雜性及模具精度等因素確定。 凸模固定板，它的作用是將凸模（凸凹模）連接固定在正確位置上。標準凸模固定板有圓形、矩形和單凸模固定板等多種型式。選用時，根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的80%。墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以防止模座被凸模頭部壓陷，從而影響凸模的正常工作。如果頭部端面上的單位面積壓力P大于模座材料的許用壓力時，就需要在凸模頭部支承面上加一塊硬度較高的墊板；如果凸模頭部端面上的單位面積壓力P不大于模座材料的許用壓應力時，可以不加墊板。據(jù)此，凸模較小面沖裁力較大時，一般需要加墊板；凸模較大的，一般可不加墊板。模座材料的許用壓應力見表（6）所示： 表6 模座材料的許用壓應力 模板材料 【】/MPa 鑄鐵 HT 250 90～140 鑄鋼 ZG 310～570 110～150 通過以上對模具主要零件的結(jié)構(gòu)設計，可以初步確定制造時所用的材料。我們對冷沖模具鋼使用性能的基本要求是具有高硬度（58～64HRC）和強度，具有高耐磨性，有足夠的韌性，熱外理變形小，有一定有熱硬性。沖裁模要求高硬度、高耐磨性和一定的韌性；而對材料工藝性能的要求中，由于冷沖模工作零件一般要經(jīng)過較復雜的制造過程，因而必須具有對各種加工工藝的適應性。對冷沖模具材料的工藝性要求，包括可鍛性、加工工藝性、脫碳與氧化的敏感性、淬硬性、淬透性、過熱敏感性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。 T10A和Cr2碳素工具鋼中制造冷沖模的通用鋼材。它們淬火后形成表面硬化層，有良好的耐疲勞能力。MnCrWV鋼是低變形冷作模具鋼，其特性是淬硬性（61～64HRC）和淬透性較好，淬火開裂、變形傾向小，主要用于小批量生產(chǎn)中。在我國9Mn2V應用較廣，實踐證明，它不僅可代替碳素工具鋼，而且可代替CrWMn、9SiCr等用以制造板料厚度小于4mm的沖裁模、彎曲模等。Cr12MoV可代替9Mn2V，主要用于大批量生產(chǎn)中。 沖模模具所用材料和熱處理要求如下所示： 零件名稱 選用材料牌號 熱處理 硬度（HRC） 上下模座 HT250 模柄 Q275 導柱 T10A 60～62 導套 T10A 57～62 凸模固定板 Q275 卸料板 Q275 導料板 Q275 淬火、回火 43～48 擋料銷 45 淬火、回火 43～48 導正銷 T8 淬火、回火 52～56 墊板 T10A 淬火、回火 43～48 螺釘 45 頭部 淬火、回火 43～48 銷釘 45 淬火、回火 43～48 表 7 7 模具總裝圖 級進模是一種工位多、效率高的沖模。在一副級進模上，根據(jù)沖壓件的實際需要，按一定順序安排了多個沖壓工序（在級進模中稱為工位）進行連續(xù)沖壓。它不但可以完成沖裁工序，，還可以完成成形工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復雜的復雜沖壓件可以在一副模具上完成成形，為高速自動沖壓提供了有利條件。由于級進模工位數(shù)較多，因而用級進模沖制零件，必需解決條料或帶料的準確定位問題，才有可能保證沖壓件的質(zhì)量。 通過以上的設計，可得到如圖的所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（18個凸模）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式釆用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 ?? 該模具總裝圖是用導正銷定距的沖孔落料級進模。上、下模用導板導向。沖孔凸模與落料凸模之間的距離就是送料步距 。材料送進時由活動擋料銷進行初定位，由兩個裝在落料凸模上的導正銷進行精定位。導正銷與落料凸模的配合為H7／h6，其連接應保證在修磨凸模時的裝拆方便。導正銷頭部的形狀應有利于在導正時插入已沖的孔，它與孔的配合應略有間隙。為了保證首件的正確定距，在帶導正銷的級進模中，常采用始用擋料裝置。它安裝在導板下的導料板中間。在條料沖制首件時，用手推始用擋料銷 ，使它從導料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的兩個孔。以后各次沖裁由固定擋料銷控制送料步距作初定位。 ??? 用導正銷定距結(jié)構(gòu)簡單。當兩定位孔間距較大時，定位也較精確。但是它的使用受到一定的限制。當板料太薄 (一般為t＜0.3mm)或較軟的材料，導正時孔邊可能有變形，因而不宜采用條料送進時釆用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導正銷，利用條料上兩個?3.5作導正銷進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當用導料擋作精確定位時，由導正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達到0.02mm。 總之，級進模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單模或復合模沖制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 8 沖壓設備的選用 設備類型選擇的主要依據(jù)是所完成的沖壓工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求、現(xiàn)在設備條件等。中、小型沖壓件主要選用開式雙柱的機械壓力機；大中型沖壓件多選用雙柱閉式機械壓力機。根據(jù)沖壓工序可分別選用通用壓力機、專用壓力機。大批量生產(chǎn)時，可選用高速壓力機或多工位自動壓力機；小批量生產(chǎn)時，尤其大型厚板零件的成形時，可釆用液壓機。對于薄板沖裁、精密沖裁，應注意選擇剛度和精度高的壓力機。 壓力機技術(shù)參數(shù)選擇主要依據(jù)是沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸，并進行必要的校核：沖壓總體結(jié)構(gòu)尺寸必須與選用的壓力機相適應，即模具的總體平面應該與壓力機工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應；模具的封閉高度應與壓力機的裝模高度或封閉高度相適應。 通過校核，參考文獻[5]選擇開式雙柱式可傾壓力機J23—25足使用要求。其主要參數(shù)如下： 公稱壓力： 250 KN 滑塊行程：65 mm 最大閉合高度： 270 mm 最大裝模高度： 220 mm 連桿調(diào)節(jié)長度： 55 mm 最大傾斜角度：30。 工作臺尺寸（前后×左右）：250×300 mm 墊板尺寸（厚度×孔徑）：30×150 mm 模柄孔尺寸：?30 mm×60 mm 9 模具零件加工工藝 本副沖裁模，模具零件加工的關鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若釆用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。圖所示落料凸模的加工工藝過程如表（8）所示。 表（8） 落料凸模加工工藝過程 工序名 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖 (示意圖) 1 備料 將毛壞鍛成長方體(56×58.4×68) 圖8.1 2 熱處理 退火 圖8.2 3 刨 刨六面,上下兩面互為平行，留單邊余量為0.5 ，四周均有圓角。 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨上下兩面，互為平行 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線 7 加工螺釘孔、安裝孔 和穿絲孔 按位置加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔等 8 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達到58～62HRC 9 磨平面 精磨上、下兩平面 10 線切割 按圖張要求，輪廓達到尺寸要求 圖8.3 11 鉗工精修 全面達到設計要求 12 檢驗 圖8.1 圖8.2 圖8.3 凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。凹模的加工工藝： 表(9) 凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖(示意圖) 1 備料 將毛壞鍛成長方體(132×200×25) 圖 9.1 2 熱處理 退火 3 粗刨 刨六面過到(129×190×20)，互為直角 圖9.2 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨六面互為直角 圖9.3 6 鉗工劃線 劃出名孔位置線，型孔位置線 圖9.4 7 銑漏料孔 達到設計要求 圖9.5 8 加工螺釘孔、 銷釘孔及穿絲孔 按要求加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔 圖9.6 9 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火到60～64HRC 10 磨平面 精磨上、下平面 圖9.7 11 線切割 按圖切割型孔達到尺寸要求 圖9.8 12 鉗工精修 全面達到設計要求 13 檢驗 圖 9.1 圖 9.2 圖9.3 圖 9.4 圖 9.5 圖 9.6 圖 9.7 圖9.8 10 模具的裝配 根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表（10）所示。 表（10） 屏屏板級進模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸凹模預配 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀 將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固 3 裝配下模 在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板 在下模座、導料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺釘孔位置，并分別鉆孔，攻絲 將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配上模 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.2mm的紙片，然后將凸模與固定板裝入凹模 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺釘、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔 用螺釘將固定板組合、墊板、模座連接在一起，但不要擰緊 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端的1mm 復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘 安裝導正銷、承料板 切紙檢查，合適后打入銷釘 5 試沖與調(diào) 裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相反調(diào)整 28