2399 沖孔—落料—彎曲級進(jìn)模設(shè)計(jì),沖孔,落料,彎曲,曲折,級進(jìn)模,設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 1 頁 共 39 頁沖孔—落料—彎曲級進(jìn)模緒論模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場占有率的重要手段，已越來越受到各行業(yè)部門的重視。目前世界上模具工業(yè)的年產(chǎn)值約 680 億美元。我國 2004 年模具產(chǎn)值為 530 億元，模具出口 4.91 億美元，同時(shí)還進(jìn)口 18.31 億美元。中國已經(jīng)成為世界上凈出口模具最多的國家。但大型多工位級進(jìn)模具，精密沖壓模具，大型多型腔精密注塑模，大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產(chǎn)，但總體技術(shù)水平不高，與國外先進(jìn)國家相比，仍有很大差距。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的速度發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速的發(fā)展。到目前為止，中國約有模具生產(chǎn)廠家 2 萬家，從業(yè)人員有 50 多萬人，全年模具產(chǎn)值高達(dá) 450 億元以上。中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角州和長江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值占全國的三分之二以上。而在模具制造領(lǐng)域中占有重要地位的沖壓模具生產(chǎn)技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比差距還很大。隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量、復(fù)雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快等特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長壽名、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場的變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。近年來許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用UG、PRO/ENGINEER、等國際通用軟件。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得了很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 2 頁 共 39 頁廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)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)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。未來沖壓模具的發(fā)展方向：模具技術(shù)的發(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(jià)格低、的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展的如下幾項(xiàng)：（1） 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)條件已基本成熟，各企業(yè)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(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD/CAE/CAM 技術(shù)跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨企業(yè)，跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。（2）,高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并獲得了極高的表面光潔度。另外，還可以加工高硬度模塊，還具有溫升低，熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。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注入了新的活力。目前他已向更高的敏捷性，智能化，集成化方向發(fā)展。（3） ，模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能。大大的縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控機(jī)床及加工中心，實(shí)現(xiàn)快速采集，自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，不同格式 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。（4）電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極做三維或二維輪廓加工，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中的應(yīng)用，預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到快速的發(fā)展。（5）提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度在不斷提高，估計(jì)目前我國模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用的覆蓋率達(dá)到 30%左右，而國外的達(dá)到了 80%左右。（6）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)的表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)的鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命顯得十分必要。模具熱處理和表面的處理的發(fā)展方向是真空熱處理。模具表面處理應(yīng)完善并發(fā)展先進(jìn)的氣相沉積技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)等。（7）模具研磨拋光將智能化、自動化河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 3 頁 共 39 頁模具表面的質(zhì)量對模具的使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，拋光研磨智能化、自動化替代現(xiàn)有的手工操作，以提高模具的表面質(zhì)量。（8）模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(jī)床合理組合；并配有隨行的定位夾具，有完整的機(jī)具、刀具數(shù)據(jù)庫；完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。作為一名未來的模具設(shè)計(jì)師，這次冷沖模具的設(shè)計(jì)，就是我進(jìn)行真實(shí)模具前的一次演練，是我自己對三年大學(xué)生活所學(xué)知識的一次綜合應(yīng)用，使我將三年所學(xué)知識連貫起來，在老師的指導(dǎo)下，進(jìn)一步認(rèn)識到自己的不足，近而加以鞏固。這次設(shè)計(jì)使我對沖壓模具有了更深刻的認(rèn)識，認(rèn)識到了沖壓模具的重要性，讓我對自己將要從事的工作充滿了自豪感，對自己以后的工作充滿了信心。我以后一定會盡自己最大的努力，在模具制造和設(shè)計(jì)行業(yè)作出自己的貢獻(xiàn)，為我國的模具事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。由于資料收集不足，文學(xué)水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，懇請老師批評指正。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 4 頁 共 39 頁第 1 章 工藝分析、排樣設(shè)計(jì)工件名稱：支架生產(chǎn)批量：大批量厚度：2mm工件簡圖： 表 面斷 面鋼 板 B-2G70865As1圖 1 工件圖示零件材料，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。支架外形落料的工藝性：支架屬于中等尺寸零件，料厚 2mm，外形復(fù)雜程度河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 5 頁 共 39 頁一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。支架沖孔的工藝性：大小為 φ5.5mm 和 φ19mm 和 φ22mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。支架彎曲的工藝性：此為支架彎曲其精度為±1，其彎曲件的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼曲服強(qiáng)度為 420 可以用一般彎曲工藝獲得。此工件只有外形落料和沖孔和彎曲三個工序。圖示除標(biāo)注公差的尺寸外零件尺寸未注公差的一般尺寸，均按慣例取 IT14 級，符合一般級進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取 IT9 級即可。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性和彎曲工藝性，適合沖壓和彎曲生產(chǎn)。毛坯的尺寸計(jì)算，該毛坯的工件展開圖如圖所示圖 2 彎曲件的展開圖按彎曲件展開來計(jì)算，由公式中型層半徑r=R+Ktr—中性層半徑（mm）R—彎曲內(nèi)半徑，R=2mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 6 頁 共 39 頁K—中性層位置因素，有表查 K=0.31t—材料厚度 t=2mm則中性層半徑r=2+0.31×2=2.62mm中性層長度 l= =4.1oor180962.431809????A=40-2-2=36mmB=45-2-2=41mmL=36+41+4.1=81.1mm固其工件的面積為 S=2444+1256-95-379.94-283.39-283.39=2941.67mm21.1 排樣設(shè)計(jì)1.1.1 確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。支架零件具有簡單結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，單向排列時(shí)材料的利用率高， ，減少了廢料1.1.2 條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算由于本工件采用少廢料排樣固側(cè)邊不需要搭邊值。鑒于本工件的外形查表得工件間 1.5mm 的搭邊。送料步距如圖 2 所示河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 7 頁 共 39 頁B=1.5+81.1=82.6mm條料寬度為 40mm。導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為 40 mm。1.1.3 材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用 1000 mm×2000 mm×2mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 2000mm ×81.1mm 規(guī)格條料 12 條，材料剪切利用率達(dá) 97.32%。由一個步距的材料利用率通用計(jì)算公式： = ?%10?BsnA式中 A—一個沖裁件的面積，A=2941.67mm 2;n—一個進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量 n=1；B—條料寬度，40mm; s—步距， 82.6mm得 = =89%?%106.824791?1.1.4 工藝方案的確定及工藝計(jì)算一、工藝方案的確定手柄零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——彎曲方案二：沖孔落料復(fù)合模。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 8 頁 共 39 頁方案三：沖孔落料級進(jìn)模。圖 3 沖孔落料彎曲工件工序圖方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度較大成本高，還有模具對壓力機(jī)噸位要求較方案一和三都高。方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜成本較低，壓力機(jī)噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。選用方案三則又有兩個不同的工藝方案（1） ，先落料，然后沖孔和彎曲在同一工序。 （2） ，落料和沖孔在一個工序，然后再彎曲。采用（1）加工工件不易保證 28±0.15mm 的精度，而且易使沖頭磨損降低模具壽命。經(jīng)分析采用（2）比較合理以保證制件的精度對于彎曲回彈，可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 9 頁 共 39 頁第 2 章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定1） ，正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2） ，送料方式：采用手工送料方式。3） ，定位裝置：本工件在級進(jìn)模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，第一個工位采用始用擋料銷定位，第二個工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在彎曲切斷模上安裝兩個對角導(dǎo)正銷，利用條料上 φ5.5mm 的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。4） ，導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對角導(dǎo)柱模架。5） ，卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕喕＞呓Y(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 10 頁 共 39 頁2.1 沖壓力與壓力中心的計(jì)算，初選壓力機(jī)2.1.1 沖裁工序總力的計(jì)算 由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖四個 φ5.5mm 孔的力 P1、沖 φ22mm 孔的力 P2，沖 φ19mm 的孔的力 P3，落外型料的力 P4，向下推出 φ5.5mm 沖孔廢料的力 P5，向下推出 φ22mm 孔廢料的力P6，向下推出 φ19mm 孔廢料的力 P7 ， 向下推出工件落外型料的廢料的力 P8。由彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機(jī)提供的，故用計(jì)算在內(nèi)。考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：P=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強(qiáng)度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊 [1]表 8—7 得 10 鋼的 σ b=335MPa河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 11 頁 共 39 頁P(yáng)1=1.3×5.5π×2×335×4=60.16kNP2=1.3×22π×2×335=60.16kNP3=1.3×19π×2×335=51.96kNP4=1.3×142.8×2×335=124.38kN推件力 P t=nKtPKt—推件力系數(shù), K t=0.055n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查手冊 [2]表 2—40 可得和 h=6mm, 故 n=3 如圖 3 所示：圖 4 同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)示意圖P5= =9.93kN16.0.3?P6= =9.93kNP7=3×0.055×51.96=8.57kNP8=3×0.055×124.38=20.52kN河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 12 頁 共 39 頁卸料力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得P =0.03P 卸P9 =0.03×61.16=1.8kNP10 =0.03×61.16=1.8 kNP 11=0.03×51.96=1.6kNP 12=0.03×124.38=3.7 kN工序總力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11+P12 =61.16+61.16+51.96+124.38+9.93+9.93+8.57+20.52+1.8+1.8+1.6+3.7=356.51KN2.1.2 彈性橡膠板的計(jì)算本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個部分組成：凸模修模量 5mm；凸模凹進(jìn)卸料板 1mm；工件厚度 2mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模 2mm；以上四項(xiàng)長度之和就是橡膠板的工作行程 S 工作 ；即S 工作 =（5+1+2+2）mm=10mm取壓縮量為自由高度的 0.3 則橡膠的自由高度為:H 自由 = = =33.3mm3.0工 作 1河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 13 頁 共 39 頁由上面計(jì)算可知：P 卸 = P9+ P10+ P11 +P12=1.8+1.8+1.6+3.7=8.9KN預(yù)壓縮量取 15%，由圖 1-17 可查出 P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式 1-2 計(jì)算橡膠板所需的面積。則A= = =17800 =178PF5.01893?2m2c結(jié)合模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度 H 自由 與直徑 D 之比需要滿下式：0.5 5.1DH?自 由橡膠板的自由高度為 33.3mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個厚度時(shí)應(yīng)考慮到每加厚 1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為 178 ,分2cm為 4 塊，每個用螺釘安裝在一塊，每個卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔 13mm。四?塊橡膠板的厚度無比一致，不然會造成受力不均勻，運(yùn)動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40---45HRC。2．初選壓力機(jī)開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為 J23-40 和 J23-35型號公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺尺寸/mm滑塊底面尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-40 400 100 330 700×460 —— 30 80J23-35 350 80 280 380×610 190×21020 60河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 14 頁 共 39 頁2.1.3 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算大凸模的壓力中心圖 5（a）大凸模的壓力中心圖計(jì)算其壓力中心的步驟 如下：[1]、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖 5a）[2]、在任意距離處作 x-x 軸 y-y 軸[3]、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到 x-x 軸的距離 y1, y2, y3, y4和到 y-y軸的距離 x1, x2, x3, x4, [4]、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 15 頁 共 39 頁x0= 4321llxl?= =6.94mm8.625.10. 76.75. ???到 x-x 軸的距離y0= 4321llyl?= =20mm8.625.10. 05. ???[5]、由于其余六個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為圖 5（b）總的壓力中心圖到 y-y 軸的距離x0= 7654321 llll xxxl ??= 27.1.708692.178.145 6.721.4826.89.145 ??????=32.9mm到 x-x 軸的距離y0= 7654321 71 llll yyyl ??河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 16 頁 共 39 頁==27.1.27.108.6927.1.8145 34.6026.8.145 ??? ?????20mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 17 頁 共 39 頁第 3 章 模具主要零件和主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化3.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化3.1.1 工作零部件的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dap=（d+x△） -δp 0 凹模尺寸dd=(d+x△+Z min)0+δ式中 D d Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，查表 2-30[1]得：IT14 級時(shí) x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm[1]、沖裁 φ5.5mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸 由表 2-10[1]查得△=0.16dap=（d+x△） -δp 0 =(5.5+0.75×0.16)0-0.02 =5.620-0.02凹模尺寸由表 2-23[1]得 Zmin=0.246dd=(d+x△+Z min)0+δ =(5.5+0.75×0.16+0.246)0+0.02 =5.870+0.02河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 18 頁 共 39 頁[2]、沖裁 φ22mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.28dap=（d+x△） -δp 0 =(22+0.5×0.28) 0-0.02 =22.14 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.246dd=(d+x△+Z min)0+δ =(22+0.5×0.28+0.246) 0+0.02=22.390+0.02[3]、沖裁 φ19mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.15dap=（d+x△） -δp 0 =(19+0.75×0.15) 0-0.02 =19.11 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.246dd=(d+x△+Z min)0+δ =(19+0.75×0.15+0.246) 0+0.02=19.360+0.02[4]．沖不規(guī)則凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算由圖可以看出此凸模的尺寸保證即要保證此圓弧的尺寸公差，用凸模的尺寸來保證凹模的尺寸公差。而其他面不用保證。計(jì)算如下：沖裁 φ40mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.0.34dap=（d+x△） -δp 0 =(40+0.5×0.34) 0-0.02 =40.17 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.246dd=(d+x△+Z min)0+δ =(40+0.5×0.34+0.246) 0+0.02=40.420+0.023.2 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化[1]，沖小圓孔的凸模為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級形式如圖 6 所示：河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 19 頁 共 39 頁圖 6 圓形沖孔凸模示意圖凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2+h3- h4式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—橡膠板的厚度 ，mmh4—凹進(jìn)卸料板內(nèi) 1mm圖 7 沖孔凸模刃口示意圖[2]， 整體式凹模如圖 7 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 20 頁 共 39 頁于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾?，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.0.50凹模高度 H=KB=0.5×40=20mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 28mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×28=40mm [3]，螺釘?shù)拇_定凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, 圖 8 螺孔到凹模邊界的示意圖d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 28mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞ 查得螺孔選用4×M8 的螺釘固定在下模座。故選用如圖 8： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于１６。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用矩形凹模板的河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 21 頁 共 39 頁周界尺寸為 200×100×28。3.2.1 沖孔凸模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化[1]，小凸模長度 L=20+14-1+33.3=66.3mm由小凸模刃口d=5.5mm小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對于圓形凸模 d min≥ ][4??t式中 d min—圓形凸模最小截面直徑，mmt—沖裁材料厚度，mm—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa?—凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =2.68mm 所以承壓能力足夠。][4t310.52?抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）?。蘭ax≤ Fd270?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mmF ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤ = =195.5mm 所以長度適宜。d27016.52?河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 22 頁 共 39 頁選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.6×66.3 凸模固定端面的壓力q =
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