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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 1 頁(yè) 共 34 頁(yè) 編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書(shū) 題 目 擋板沖裁級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 院 系 應(yīng)用科技學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 陳凱鵬 學(xué) 號(hào) 030Y20135 指導(dǎo)教師 劉紅 王玲 職 稱(chēng) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 高級(jí)工程師 題目類(lèi)型 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā) 2007 年 6 月 15 日 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 1 頁(yè) 共 36 頁(yè) 目 錄 1 引言 4 1 1 課題的提出 4 1 2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 4 1 3 本設(shè)計(jì)需完成的工作 4 2 沖裁機(jī)理分析 5 2 1 沖裁變形過(guò)程分析 5 2 2 沖裁件質(zhì)量分析 6 2 3 沖裁模間隙 6 2 4 間隙對(duì)沖裁力的影響 7 3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 7 3 1 沖壓件工藝性分析 8 3 2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型 8 4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 8 4 1 排樣設(shè)計(jì) 8 4 2 搭邊 8 4 3 計(jì)算材料利用率 8 5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 8 5 1 壓力中心的計(jì)算 8 5 2 沖壓力的計(jì)算 8 5 3 降低沖裁力的方法 8 6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 8 6 1 刃口尺寸計(jì)算原則 8 6 2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 8 6 3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 8 7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 7 1 模具類(lèi)型的選擇 8 7 2 定位方式的選擇 8 7 3 確定送料方式 8 7 4 確定卸料形式 8 7 5 模架形式 8 8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8 1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8 1 1 落料凹模 8 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 2 頁(yè) 共 34 頁(yè) 8 1 2 典型組合的選擇 8 8 1 3 落料凸模尺寸的確定 8 8 1 4 沖孔凸模尺寸的確定 8 8 2 定位零件的設(shè)計(jì) 8 8 2 1 導(dǎo)正銷(xiāo) 8 8 2 2 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 8 8 2 3 擋料銷(xiāo) 8 8 2 4 始用擋料裝置 8 8 3 卸料零件的設(shè)計(jì) 8 8 3 1 卸料板 8 8 3 2 卸料螺釘?shù)倪x用 8 8 3 3 頂件塊 8 8 3 4 頂桿 8 8 4 模架及其他零部件 8 8 4 1 模架的選用 8 8 4 2 模 柄 8 9 計(jì)算模具閉合高度 8 10 繪制模具總裝圖 8 11 選擇壓力機(jī)并校核閉合高度 8 12 典型零件的制造工藝 8 12 1 工藝路線(xiàn)的擬定 8 12 1 1 表面加工方法的選擇 8 12 1 2 加工路線(xiàn)的劃分 8 12 1 3 加工工序的組成 8 12 1 4 加工順序的安排 8 12 2 制訂加工工藝規(guī)程的指導(dǎo)思想 8 12 3 主要成型零件的加工工藝 8 13 結(jié)論 8 謝 辭 8 參考文獻(xiàn) 8 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 3 頁(yè) 共 34 頁(yè) 1 引言 1 1 課題的提出 目前 沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬制品個(gè)行業(yè)中 如汽車(chē) 儀表 家用電器等工業(yè) 中 而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備 在制造行業(yè)中占有重要的地位 隨著經(jīng) 濟(jì)的快速發(fā)展 模具制造業(yè)在工業(yè)中所占的地位越來(lái)越重要 沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率 產(chǎn)品質(zhì)量 尺寸公差和表面粗糙度等 一次刃磨 的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān) 提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì) 高 效 低耗 廉價(jià)的產(chǎn)品 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著 深受制造行業(yè)的重視 沖壓工藝是塑性成型加工的基本方法之一 它主要用于加工板料零件 所以有時(shí) 也叫板料沖壓 沖壓不僅可以加工金屬材料 而且也可以加工非金屬板料 冷沖壓的 加工方式具有生產(chǎn)效率高 產(chǎn)品一致性好 使用于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn) 在某些領(lǐng)域已 取代機(jī)械加工 并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍 因此 沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn) 增強(qiáng)效益 更新產(chǎn)品等方面具有重要作用 1 2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 改革開(kāi)放以來(lái) 通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合資經(jīng)營(yíng) 我國(guó)的沖模技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 在 沖模技術(shù)領(lǐng)域采用了 CAD CAM CAE 技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù) 顯著的縮短了沖模技術(shù)和 制造周期 提高了沖模質(zhì)量 實(shí)現(xiàn)了沖模工作零件的互換 但是大多數(shù)企業(yè)仍然沿用 傳統(tǒng)的沖模技術(shù)和制造方法 有些沖模特別是汽車(chē)覆蓋件沖模仍然依靠進(jìn)口 嚴(yán)重地 影響了我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)的能力和改型更新的速度 我國(guó)正處模具設(shè)計(jì)制造水平提升關(guān)鍵期 中國(guó)正在成為全球制造業(yè)中心 板料成 型加工是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分 目前 我國(guó)設(shè)計(jì)制造的精密多工位級(jí)進(jìn)模和多 功能模具 與國(guó)外同類(lèi)模具水平相比 從模具結(jié)構(gòu) 制造精度 制造周期 使用壽命 等指標(biāo)來(lái)衡量 水平相當(dāng)或接近 完全可以替代進(jìn)口 提高沖模技術(shù)可以從兩方面入手 一方面是提高沖模所體現(xiàn)的沖壓工藝水平 開(kāi) 發(fā)沖壓新工藝 另一方面是通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù) 沖模 CAD CAM CAE 技術(shù) 和先進(jìn) 制造技術(shù) 數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)加工中心 CNC 高精度電火花和線(xiàn)切割加工 CNC 點(diǎn)位坐標(biāo)鏜 坐標(biāo)磨和連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨等 提高沖模設(shè)計(jì)和制造的水平 冷沖壓與其他加工方法相比 具有獨(dú)到的特點(diǎn) 所以在工業(yè)生產(chǎn)中 尤其是大批 量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛 相當(dāng)多的工業(yè)部分越來(lái)越多的采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件 如機(jī)械制造 車(chē)輛生產(chǎn) 航空航天 電子 電器 輕工 儀表及日用品等行業(yè) 在這 些部門(mén)中 沖壓件所占的比重都相當(dāng)大 不少過(guò)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 剛度好的沖壓件所代替 通過(guò)沖壓加工 大大提高了生產(chǎn) 率 降低了成本 1 3 本設(shè)計(jì)需完成的工作 本課題主要研究的是級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì) 級(jí)進(jìn)模在壓力機(jī)一次沖程中 在有規(guī)律排列 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 4 頁(yè) 共 34 頁(yè) 的幾個(gè)工位上分別完成一部分沖裁工序 在最后工序沖出完整工件 因?yàn)榧?jí)進(jìn)模是連 續(xù)沖壓 生產(chǎn)過(guò)程中相當(dāng)于每次沖程沖制一個(gè)工件 故生產(chǎn)效率高 級(jí)進(jìn)模沖裁可以 減少模具數(shù)量 操作方便安全 便于實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化 但它在定位中產(chǎn)生的累計(jì) 誤差會(huì)影響工件精度 因此級(jí)進(jìn)模多用于生產(chǎn)批量大 精度要求不高 需要多工序沖 裁的小零件加工 本設(shè)計(jì)模具用于加工擋板 本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括零件的工藝性分析 工件的 尺寸精度 刃口尺寸的計(jì)算模具的整體結(jié)構(gòu) 選擇正確的壓力機(jī) 各部分零件的標(biāo)準(zhǔn) 和材料 零件的尺寸設(shè)計(jì) 主要加工零件的加工工藝等 主要內(nèi)容如下 1 到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研 了解模具生產(chǎn) 制造 加工情況 結(jié)合本設(shè)計(jì)課 題 查閱相關(guān)資料 2 分析設(shè)計(jì)已知工件級(jí)進(jìn)模具 充分分析工件結(jié)構(gòu) 工藝性 了解級(jí)進(jìn)模機(jī)構(gòu) 及工作原理 進(jìn)行必要的計(jì)算 確定模具設(shè)計(jì)的基本步驟 設(shè)計(jì)模具的基本參數(shù) 設(shè) 計(jì)模具的主體結(jié)構(gòu) 工作零件 卸料裝置 導(dǎo)料裝置等 3 繪制模具總裝配圖 零件圖 完成本工件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 4 分析制定主要零件加工工藝 根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu) 技術(shù)參數(shù)要求 進(jìn)行工藝 計(jì)算 編制主要零件加工工藝規(guī)程 2 沖裁機(jī)理分析 生產(chǎn)中為了滿(mǎn)足沖壓零件形狀 尺寸 精度 批量 原材料性能等方面的要求 采用多樣的沖壓加工方法 概括起來(lái)可以分為分離工序與成形工序兩大類(lèi) 分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法 主要分離工序有落 料 沖孔 切邊 剖切 整修等 其又以沖孔 落料應(yīng)用最廣 落料和沖孔是使坯料沿封閉輪廓分離的工序 沖裁加工之后 材料分成兩個(gè)部分 沖孔是指在板料或者工件上沖出所需形狀的孔 沖去的為廢料 即封閉輪廓外的部分 是工件 封閉輪廓內(nèi)的部分是廢料而落料是指從板料上沖下所需形狀的零件或者毛坯 即封閉輪廓內(nèi)的部分是工件 封閉輪廓外的部分是廢料 落料工序和沖孔工序的變形 過(guò)程和模具結(jié)構(gòu)是相同的 習(xí)慣上統(tǒng)稱(chēng)為沖裁 沖裁既可以加工出成品零件 又可以 為其他成形工序制備毛胚 2 1 沖裁變形過(guò)程分析 沖裁工序是利用凸模與凹模組成上 下刃口將板料置于凹模上 凸模下行使板料 變形 直至全部分離 因凸模與凹模之間存在間隙 z 使凸 凹模作用于板料的力呈不 均勻分布 主要集中于凸 模刃口 沖裁變形過(guò)程見(jiàn)下圖 在具有尖銳刃口及間隙合 理的凸 凹模作用下 板料的變形過(guò)程可分為彈性變形 塑性變形 斷裂分離三個(gè)階 段 1 彈性變形階段 凸模與板料接觸后 使板料壓縮產(chǎn)生拉伸和彎曲彈性變形 此時(shí) 板料內(nèi)應(yīng)力沒(méi) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 5 頁(yè) 共 34 頁(yè) 有超過(guò)材料的彈性極限 若卸去載荷 板料則恢復(fù)原狀 2 塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)下壓 板料內(nèi)的應(yīng)力值達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生塑性流動(dòng) 滑移變形 在凸 凹模的壓力作用下 板料表面受到壓縮 由于凸 凹模之間有間隙存在 使板 料同時(shí)受到彎曲和拉伸的作用 凸模下的材料產(chǎn)生彎曲 凹模下的材料則向上翹曲出 現(xiàn)彎曲和拉伸形成的圓角 并且出現(xiàn)壓痕 隨著凸模擠入板料的深度增大 塑性變形 程度逐漸增大 變形區(qū)材料硬化加劇 直到刃口附近的板料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限 沖裁力達(dá)到最大值 板料出現(xiàn)裂紋 開(kāi)始破壞 塑性變形階段結(jié)束 3 斷裂分離階段 凸模的繼續(xù)壓入 使刃口附近的變形區(qū)的應(yīng)力達(dá)到材料的破壞應(yīng)力 在凹 凸模 側(cè)面的變形區(qū)先后產(chǎn)生裂紋 已形成的上 下裂紋逐漸擴(kuò)大并沿最大切應(yīng)力方向向材 料內(nèi)層延伸 甚至兩裂紋相遇重合 板料被剪斷分離 沖裁過(guò)程結(jié)束 2 2 沖裁件質(zhì)量分析 沖裁件質(zhì)量主要是指沖切斷面質(zhì)量 表面質(zhì)量 形狀誤差和尺寸精度 對(duì)于沖裁 工序而言 沖裁切斷面質(zhì)量往往是關(guān)系到工序成功與否的重要因素 沖裁件沖切斷面 可以明顯地區(qū)分為四個(gè)部分 光亮帶 斷裂帶 圓角和毛刺 光亮帶的形成 是在沖裁過(guò)程中沖裁模具刃口切入板料后 板料與模具刃口側(cè)面 擠壓而產(chǎn)生塑性變形的結(jié)果 光亮帶部分出于具有擠壓特征 表面光潔垂直 是沖裁件 切斷面上精度最高 質(zhì)量最好的部分 光亮帶所占比例通常是沖裁件斷面厚度的 1 2 1 3 斷裂帶是在沖裁過(guò)程的最后階段 板料剪斷分離時(shí)形成的區(qū)域 是模具刃口附近 裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的斷裂面 斷裂帶表面粗糙并略帶斜角 不與板 平面垂直 圓角形成的原因 是當(dāng)模具壓入板料時(shí)刃口附近的材料被牽連變形的結(jié)果 材料 塑性越好 則圓角帶越大 沖切斷面上的毛刺是在沖裁過(guò)程中出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成的 隨后已形成的毛刺被拉長(zhǎng) 并殘留在沖裁件上 影響沖裁件沖切斷面質(zhì)量的因素很多 沖切斷面上的光亮帶 斷裂帶 圓角 毛 刺等四個(gè)部分各自所占斷面厚度的比例也是隨著制件材料 模具和設(shè)備等各種沖裁條 件不同而變化的 分析研究表明 凸凹模之間的間隙值是最主要的影響因素 提高沖 裁件質(zhì)量 重要的是必須清楚間隙的影響規(guī)律 并尋求獲得合那間隙的確定方法 2 3 沖裁模間隙 沖裁模具的凸 凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有很大的影響 間隙適中時(shí) 上 下 裂紋互相重合 沖裁件斷面雖有一定斜度 但比較平直 光潔且毛刺很小 當(dāng)間隙過(guò) 小時(shí) 由于分離面上 下裂紋向材料中間擴(kuò)展時(shí)不能互相重合 將被第二次剪切才完 成分離 因此出現(xiàn)二次擠壓而形成二次光亮帶 毛刺也有所增長(zhǎng) 沖裁件毛刺容易清 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 6 頁(yè) 共 34 頁(yè) 除拱彎 斷面比較垂直 間隙過(guò)大時(shí) 材料受到很大的拉伸和彎曲應(yīng)力作用 沖裁件光亮帶小 圓角和斜 度加大 毛刺大而厚 難以去除 表 1 和表 2 縫沖裁件斷面質(zhì)量要求 表 1 普通沖裁斷面的近似粗糙度值 板料厚度 1 1 2 2 3 3 4 4 5 表面粗糙度值 3 2 6 3 12 5 25 50 表 2 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 板料厚度 0 3 0 3 0 5 0 3 0 5 0 3 0 5 0 3 0 5 普通沖裁斷面允 許的毛刺高度 0 015 0 02 0 03 0 04 0 05 普通沖裁斷面允 許的毛刺高度 0 05 0 08 0 10 0 13 0 15 當(dāng)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)均使沖裁件尺寸精度降低 同時(shí) 沖裁間隙還影響模具壽命 卸料力 推件力和沖裁力等 2 4 間隙對(duì)沖裁力的影響 隨著問(wèn)隙的增大 材料所受的拉應(yīng)力增大 材料容易斷裂分離 因此沖裁力減小 但繼續(xù)增大間隙值 會(huì)因從凸 凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不相重合的影響 沖裁力下降 變緩 由于間隙的增大 使沖裁后零件的光亮面變窄 落料尺寸小于凹模尺寸 沖孔 尺寸大于凸模尺寸 因而使卸料力 推件力或頂件力也隨之減小 但是 間隙增大時(shí) 因?yàn)槊淘龃?引起卸料力 頂件力迅速增大 3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 沖裁工藝設(shè)計(jì)包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案確定 良好的工藝性和合 理的工藝方案 可以用最少的材料 最少的工序數(shù)和工時(shí) 使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命 長(zhǎng) 能穩(wěn)定地獲得合格沖件 因而可以減小勞動(dòng)量和沖件成本 勞動(dòng)量和沖裁件成本 是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)合理性的主要指標(biāo) 本課題為按擋板 如下圖 尺寸設(shè)計(jì)其模具 并編制模具主要零件的加工工藝規(guī) 程 零件名稱(chēng) 擋板 生產(chǎn)批量 大批 材 料 鋼板 08F 材料厚度 t 1mm 1525 41018 R0 5 10 2 3 8 6 302 8 R0 5 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 7 頁(yè) 共 34 頁(yè) 3 1 沖壓件工藝性分析 沖裁零件的工藝性是指沖裁零件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性 即沖裁零件的形狀結(jié)構(gòu) 尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求 沖裁零件的工藝性是否合理 對(duì)沖 裁件的質(zhì)量 模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響 沖裁零件應(yīng)滿(mǎn)足如下要求 1 沖裁工件的形狀 沖裁零件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單 對(duì)稱(chēng) 排樣廢料少 2 沖裁零件的圓角 除在少 無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí) 允許工件有尖 銳的清角外 沖裁零件的外形或內(nèi)孔的交角處 應(yīng)避免尖銳的清角 其交角處用適宜 的圓角相連 3 沖裁件局部凸出或凹入部分的寬度和深度寬度不宜太小 應(yīng)避免有窄長(zhǎng)切口 和過(guò)窄的切槽 否則會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量 4 沖裁件的孔徑 沖裁件的孔徑太小時(shí) 凸模易折斷或壓彎 沖孔的最小尺寸取 決于材料的機(jī)械性能 凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu) 各種形狀的孔的最小尺寸可查表 沖小 孔的凸模 如果采用保護(hù)套 凸模不易損壞 穩(wěn)定性提高 最小沖孔尺寸可以減小 5 沖裁件孔邊之間距離 沖裁件上孔與孔 孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過(guò)小 否則 會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形 復(fù)合沖裁時(shí) 因模壁過(guò)薄而容易破損 分別沖裁時(shí) 也會(huì)因材料易于被拉入凹模而影響模具壽命 特別是沖裁小孔距的小孔 時(shí) 經(jīng)常會(huì)發(fā)生凸模彎曲變形而卡住模具 當(dāng)沖孔邊緣與工件外形邊緣不平行時(shí) a1應(yīng) 不小于平行時(shí) 應(yīng)不小于 1 5t 6 沖裁件尺寸的標(biāo)注 沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合 并 選擇在沖裁過(guò)程中不參加變形的面或線(xiàn)上 7 沖裁件兩孔心距所能達(dá)到的公差查表 該沖裁件的工藝性可按以下幾方面進(jìn)行分析 1 材料 該沖裁件的材料 08F 鋼是普通碳素鋼 具有較好的可沖壓性 2 零件結(jié)構(gòu) 該沖裁件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 對(duì)稱(chēng) 并在轉(zhuǎn)角處都有 R0 5 圓角 比較適 合沖裁 3 尺寸精度 零件圖上尺寸未注公差 屬自由尺寸 可按 IT14 級(jí)確定工件尺寸 的公差 查公差表 GB1800 表 2 可得各尺寸公差為 零件外形 25 0 0 52 mm 30 0 0 52 mm 180 043 mm 8 0 18 mm 6 0 0 3mm R0 5 mm 圖 1 產(chǎn)品零件圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 8 頁(yè) 共 34 頁(yè) 零件內(nèi)形 3 0 25 0mm 10 0 36 0 mm 2 8 0 25 0mm R0 5 mm 孔心距 15 0 21 mm 10 0 21 mm 孔邊距 4 0 15 mm 從上面所分析可得出結(jié)論 該工件適合沖裁 3 2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型 沖裁工序可分為單工序沖裁 復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁 1 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模 如落料模 沖孔模 拉 深模等結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 生產(chǎn)效率不高 一般適用于小批量生產(chǎn) 2 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種較先進(jìn)的模 在一副沖模中一 次定位可以同時(shí)完成幾個(gè)工序 復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊 一套模具能完成若干工序 大大減 少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量 減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間 勞動(dòng)生產(chǎn)效率高 3 連續(xù)模是把完成一個(gè)沖件的幾個(gè)工序 排列成一定的順序 組成連續(xù)模 在 沖裁過(guò)程中 條料在模具中依次在不同的工序位置上 分別完成沖件所要求的工序 除最初幾次沖程外 以后每次沖程都可以完成一個(gè) 或幾個(gè) 沖裁件 由于定位誤差影響 到工件的精度 一般多用于精度低多工序的小零件 從零件圖可看出 該零件包括落料 沖孔兩個(gè)基本工序 可以采用以下三種工藝 方案 1 先落料 再?zèng)_孔 采用兩副單工序模生產(chǎn) 2 落料 沖孔復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) 3 沖孔 落料連續(xù)沖壓 采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 對(duì)以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較 方案一 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但需要兩道工序 兩套模具才能完成零件的加工 生產(chǎn) 效率較低 難以滿(mǎn)足零件大批量生產(chǎn)的需求 由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 為提高生產(chǎn)效率 主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁?；蚣?jí)進(jìn)沖裁模方式 方案二 復(fù)合模定位精度高并且滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求 但需要考慮凸凹模的強(qiáng) 度 正裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值對(duì)黑色金屬等硬性材料可按板料厚度的 1 5 倍確定 但最小值不小于 0 7mm 對(duì)有色金屬等軟材料可約等于板料厚度 但最小值不小于 0 5mm 倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的 2 3 倍確定 板料厚度小取 大值 相反取小值 由于本零件孔比較多 必須用倒裝復(fù)合模方便落料 根據(jù)材料厚 度 t 1mm 則最小壁厚為 3mm 而從零件圖可知 工件的最小壁厚為 2 1mm 因此復(fù) 合模的凸凹模的強(qiáng)度不夠 該工件并不適合用復(fù)合模加工 方案三 級(jí)進(jìn)模本身能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn) 而且生產(chǎn)效率高 由于工件精度為 IT14 級(jí) 符合級(jí)進(jìn)模加工工件的精度要求 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 9 頁(yè) 共 34 頁(yè) 綜上所述 最后確定用級(jí)進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn) 4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 4 1 排樣設(shè)計(jì) 排樣是指沖裁零件 毛坯 在條料 帶料或板料上布置的方法 合理有效的排料在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下 得到符合 設(shè)計(jì) 技術(shù)要求的工件 在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中 保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要 的技術(shù)指標(biāo)之一 在沖壓工作中 沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)到總成本的 60 75 每 降低 1 的沖壓廢料 將會(huì)使成本降低 0 4 0 5 合理利用材料是降低成本的有效措 施 尤其在成批和大量生產(chǎn)中 沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件 甚至數(shù)百萬(wàn)件 材料合 理利用的經(jīng)濟(jì)效果更為突出 排樣方法的選擇原則 1 沖裁小工件或某中工件需要窄條 帶 料時(shí) 應(yīng)沿板料順長(zhǎng)方向進(jìn)行排樣 符合材料規(guī)格及工藝要求 2 沖裁彎曲毛坯時(shí) 應(yīng)考慮板料扎制方向 3 沖件在條 帶 料上的排樣 應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率 沖模耐用度 沖模結(jié)構(gòu)是 否簡(jiǎn)單和操作方便與安全等 4 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案 以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料 并減少?zèng)_壓時(shí)間 按沖裁工藝方法和材料的合理利用 條料排樣方法可分為有廢料排樣 少?gòu)U料排 樣和無(wú)廢料排樣 根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置形式分類(lèi) 有直排 斜排 直對(duì)排 斜對(duì)排 混合排 沖裁搭邊等 由于受沖裁件外型的限制 該工件的排樣只能采用有廢料的排樣形式 為了使模 具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且能達(dá)到最大的材料利用率 采用直排的形式即可 排樣方式如圖 2 所 示 圖 2 排樣方式圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 10 頁(yè) 共 34 頁(yè) 4 2 搭邊 排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱(chēng)為搭邊 搭邊的主要作用有 1 補(bǔ)償定位誤差 防止由于條料的寬度誤差 送料步距誤差 送料歪斜誤差等原因 而沖裁出殘缺的廢品 2 還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度 保證送料的順利進(jìn)行 從而提高制件質(zhì)量 沿整個(gè)封閉輪廓線(xiàn)沖裁 使受力平衡 提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量 搭邊是廢料 從節(jié)省材料出發(fā) 搭邊值應(yīng)愈小愈好 但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模 增加刃口磨損 降低模具壽命 并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量 一般來(lái)說(shuō) 搭邊 值是由經(jīng)驗(yàn)確定的 搭邊的設(shè)計(jì)主要考慮幾方面的因素 1 材料的力學(xué)性能 塑性好的材料 搭邊值要大 些 硬度高與強(qiáng)度大的材料 搭 邊值小一些 2 材料的厚度 材料越厚 搭邊值也越大 3 工件的形狀和尺寸 工件外形越復(fù)雜 圓角半徑越小 搭邊值也越大 4 排樣的形式 對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊 查 冷沖壓實(shí)用技術(shù) P59 表 3 2 根據(jù)材料厚度 t 1mm 確定搭邊值 兩工件間的搭邊 a1 1 2 mm 工件邊緣搭邊 a 1 5 mm 步距為 S 18 1 2 19 2 mm 查 冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表 3 4 確定導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Z 無(wú)側(cè)壓裝置 Z 0 5 mm 條料寬度 B D 2 a Z 30 2 1 5 0 5 33 5 mm 條料寬度的偏差 查 冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表 3 4 得 0 4mm 確定后排樣圖如圖 3 所示 4 3 計(jì)算材料利用率 把工件按圖 4 所示分割計(jì)算工件面積 3 51 5 1 2 5 2 1 2 19 2 圖 3 排樣 圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 11 頁(yè) 共 34 頁(yè) 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 為 A BS 100 426 73 33 5 19 2 100 66 35 A 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積 BS 一個(gè)步距內(nèi)毛坯的面積 查板材標(biāo)準(zhǔn) 選用 1000mm 2000mm 1mm 的鋼板 假如 條料長(zhǎng)度為 1000 則條料上 可沖壓工件數(shù)為 n1 1000 1 2 19 2 52 44 個(gè) 取 n1 52 個(gè) 則條料利用率為 1 n 1A LB 100 52 426 73 1000 33 5 100 66 2 假如 條料長(zhǎng)度為 2000 則條料上可沖壓工件數(shù)為 n2 2000 1 2 19 2 104 1 個(gè) 取 n1 104 個(gè) 則條料利用率為 2 n 2A LB 100 104 426 73 2000 33 5 100 66 2 顯然 兩種規(guī)格的條料材料利用率是相等的 每張鋼板可剪裁 59 塊條料 33 5mm 1000mm 每塊條料可沖 52 個(gè)工件 一張鋼 板料 1000mm 2000mm 可沖 3068 個(gè)工件 如圖 5 所示 則每張板材的材料利用率 總 為 總 nA 1 LB 100 面積 A1 4 25 100 mm 2 面積 A2 6 30 180 mm2 面積 A3 25 30 8 220mm 2 面積 A4 R2 3 14 1 52 7 065mm2 面積 A5 2 0 52 2 8 10 29 57 mm2 工件總面積 A A 1 A2 A3 2A 4 2A 5 100 180 220 2 7 065 2 29 57 426 73mm 2 A1 A2 A3 A5A4 圖 5 裁料圖 2003 53 5 3 5 59 1976 5 23 5 100 圖 4 面積計(jì)算圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 12 頁(yè) 共 34 頁(yè) niiLX1 3068 426 73 1000 2000 100 65 5 5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 5 1 壓力中心的計(jì)算 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為沖模壓力中心 為了保證沖裁和壓力機(jī)正常和平穩(wěn)地工 作 沖模的壓力中心必須通過(guò)模柄軸線(xiàn)而與壓力機(jī)滑塊的中心重合 如果壓力中心不 在模柄軸線(xiàn)上 滑塊會(huì)承受偏心載荷 沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生歪斜 從而 導(dǎo)至滑塊導(dǎo)軌 和模具導(dǎo)向裝置的不正常磨損 同時(shí)引起凸 凹模間隙不均勻 使刃口迅速變鈍 甚 至造成刃口損壞 降低模具使用壽命 計(jì)算壓力中心必須在凹模刃口 設(shè)定 XY 軸的正方向 并選擇 L5 的中點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn) 如圖 6 所示 由于工件 Y 方向?qū)ΨQ(chēng) 故壓力中心 Y0 0mm X0 76 5984 130296 1825 2 1576 92 6825 1 31mm 其中 L 1 25mm x1 18mm L2 2 4 8mm x2 16mm L3 2 2 8 48 16 96mm x 3 10mm L 4 2 6 12mm 25 8 x4 3mm L5 30mm x5 0mm L6 2 d 2 3 14 3 18 84mm x6 1 2 搭邊 4 5 2mm L7 2 2 d 2 8 2 2 8 59 76mm x7 15 2mm 計(jì)算時(shí) 忽略邊緣 R0 5 圓角 由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為 1 31 0 與沖床滑塊中心只偏移 1 31 mm 可忽略不計(jì) 故基本重合 70 yo x5 2L2L3L4L5 L6 L7L1 凹模型口圖圖 6 壓力中心 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 13 頁(yè) 共 34 頁(yè) 5 2 沖壓力的計(jì)算 沖裁力是選擇和確定沖壓設(shè)備 及模具強(qiáng)度較核的重要依據(jù) 在沖裁模設(shè)計(jì)中必 須進(jìn)行計(jì)算 同時(shí) 應(yīng)掌握影響沖裁力大小的因素及降低沖裁力的方法 沖裁力包括落料力 沖孔力 卸料力和頂件力 當(dāng)沖裁工作完成后 從板料上沖裁下來(lái)的工件 或廢料 由于徑向發(fā)生彈性變形而 擴(kuò)張 會(huì)卡在凹模模腔內(nèi) 同時(shí) 在板料上沖裁出的孔徑則沿著徑向發(fā)生彈性收縮 會(huì)緊箍在凸模上 為了將緊箍在凸模上的板料卸下來(lái)所需要的力稱(chēng)為卸料力 以 表sP 示 將卡在凹模中的板料推出或頂出所需的力分別稱(chēng)為推件力與頂件力 以 與 表pc 示 卸料力 推件力與頂件力是由壓機(jī)和模具的卸料 頂件裝置獲得的 在選擇壓機(jī) 噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí) 要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)考慮卸料力 推件力與頂件力的大小 并作必 要的計(jì)算 影響這些力的因素較多 主要有 材料的機(jī)械性能和厚度 工件形狀和尺一 寸大小 凸 凹模間隙 排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況 生產(chǎn)中 常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì) 算 PKs np e 式中 分別為卸料系數(shù) 推件系數(shù)和頂件系數(shù) 其值見(jiàn)表 2 7 sPpeK P 沖裁力 N N 卡在陰?？變?nèi)的工件數(shù) n h t h 為凹模刃孔的直壁高度 t 為工件厚度 注 此模具結(jié)構(gòu)中卸料裝置為卸料板卸料 并且用頂件塊頂出工件 因此只需要 計(jì)算卸料力與頂件力 以下為沖裁中各力的計(jì)算 落料力 F 落 1 3 L t 1 3 91 76 1 290 34593 52 N 其中 L 91 76mm 工件落料周長(zhǎng) t 1mm 材料厚度 查 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 表 1 5 2 按 08F 鋼板 取 290N mm 2 沖孔力 F 沖 1 3 L1 L 2 t 1 3 18 84 59 76 1 290 1 3 78 60 1 290 29632 20 N 其中 L 1 L 2 為工件孔的周長(zhǎng) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 14 頁(yè) 共 34 頁(yè) 卸料力 F 卸 K x F 落 F 沖 查表 2 9 教材 得 Kx 0 04 0 04 34593 52 31140 20 2629 34 N 頂件力 F 頂 kD F 落 查表 2 9 取 KD 0 06 0 06 34593 52 2075 61 N 總沖壓力 F 總 F 落 F 沖 F 卸 F 頂 34593 52 29632 20 2629 34 2075 61 68930 67 N 該模具采用級(jí)進(jìn)模 擬選擇彈性卸料 上出件 根據(jù)計(jì)算結(jié)果 沖壓設(shè)備擬選 J23 16 5 3 降低沖裁力的方法 沖壓生產(chǎn)中 由于設(shè)備條件以及減少振動(dòng) 噪聲的需要 可以采用以下幾種常用 方法降低沖裁力 1 加熱沖裁 材料在加熱狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度有明顯下降 所以加熱沖裁能降低沖 裁力 這種沖裁方法的缺點(diǎn)是 材料加熱后產(chǎn)生氧化皮 且因加熱勞動(dòng)條件差 只適 用于厚板或工件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的工件 2 多凸模階梯布置沖裁 當(dāng)沖裁模有多個(gè)凸模時(shí) 可將凸模刃口底平面呈階梯 形布置 多凸模沖裁時(shí) 總沖裁力是每個(gè)凸模沖裁力的疊加 而將凸模作階梯形布置 后 可以避免各個(gè)凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn) 減少了任意沖裁瞬時(shí)的剪切面面積 從而降低了沖裁力的峰值 在將多個(gè)凸模進(jìn)行階梯形布置時(shí) 需要注意以下幾方面的 要求 階梯形布置需要對(duì)稱(chēng)分布 防止偏載 為了避免沖大孔時(shí)材料流動(dòng)的擠壓力對(duì)小 孔沖頭的影響 階梯形應(yīng)安排先沖大孔 后沖小孔 這樣也有利于減少小孔沖頭的長(zhǎng) 度 多凸模之間的高度差 H 可以取 當(dāng)板料厚度 t3mm 時(shí) H 0 5t 3 斜刃口模具沖裁 普通模具刃口都是采用與模具軸線(xiàn)相垂直的平面形式 若 將 凸模 或凹模 刃口平面設(shè)計(jì)成與軸線(xiàn)傾斜一定的角度進(jìn)行沖裁時(shí) 刃口逐步?jīng)_切 材料 減少了每一瞬時(shí)的剪切面積 從而降低了沖裁力 與平刃沖裁相比 斜刃口沖 裁的沖裁力可以降低 50 75 為了制取平整的零件 落料時(shí) 將凹模設(shè)計(jì)為斜刃 沖 孔時(shí) 則相反 沖裁彎曲狀工件時(shí) 采用有圓頭的凸模 單邊斜刃沖裁 只適用于折 彎的切口 設(shè)計(jì)斜刃模具時(shí) 應(yīng)注意將斜刃作對(duì)稱(chēng)布置 以免沖裁時(shí)承受單向側(cè)壓力 而發(fā)生偏移 啃壞刀刃 輪廓復(fù)雜的工件 不宜采用斜刃沖模的減力程度由斜刃高度 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 15 頁(yè) 共 34 頁(yè) H 和角度 決定 H 和 可參考下列數(shù)值選取 當(dāng)板料厚度 t 3mm H 2t 5 當(dāng)板料厚度 t 3 10mm H t 8 一般情況時(shí) 角不大于 12 斜刃沖裁力 P 可按下式計(jì)算 ki 式中 P 用平刃沖模沖裁時(shí)所需的力 k 沖裁減力系數(shù) 斜刃沖裁厚板時(shí) 應(yīng)驗(yàn)算沖裁功 其公式如下 A 10 ti 式中 A 沖裁功 N m t 板厚 mm 斜刃沖裁力 N iP 采用斜刃模具的主要缺點(diǎn)是 刃口制造與修磨比較復(fù)雜 刃口極易磨損 工件不 夠平整 因此一般情況下盡量不用 只用于大型工件及厚料沖裁 6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 沖裁模凸 凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素 凸 凹模的合 理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證 因此 在沖裁模設(shè)計(jì)中 正確確定與計(jì)算凸 凹模刃口尺寸及其公差是極為重要的 6 1 刃口尺寸計(jì)算原則 確定和計(jì)算凸 凹模刃口尺寸及公差必須遵循以下原則 1 根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸 故落料模以凹模為 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 先確定凹模的人口尺寸 再按間隙值確定凸模的刃口尺寸 沖孔時(shí)孔徑的 尺寸決定于凸模尺寸 故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 先決定凸模的刃口尺寸 再按間 隙值確定凹模的刃口尺寸 2 考慮凸 凹模的磨損 凸 凹模在沖裁過(guò)程中有磨損 凸模刃口尺寸磨損使 沖孔尺寸減小 凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大 為了保證沖裁件的尺寸精度要 求 并盡可能提高模具的使用壽命 設(shè)計(jì)落料模時(shí) 凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件 尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 凸模刃口的基本尺寸應(yīng)去工件尺寸公差 范圍內(nèi)的較大尺寸 這樣就能保證凸 凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件 不論落料還是沖孔 凸 凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值 3 刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凸 凹模刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證 工件的精度要求為準(zhǔn) 保證合理的凸 凹模間隙值 保證模具的一定使用壽命 模具 刃口制造精度與沖裁件精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表 2 5 一般情況下 也可按工件公差的 1 3 1 4 選取 對(duì)于圓形凸 凹模 由于制造容易 精度易保證 制造公差可按 IT6 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 16 頁(yè) 共 34 頁(yè) IT7 級(jí)選取 6 2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 凸凹模加工方法一般分為兩種 凸 凹模分開(kāi)加工法和凸 凹模配合加工法 當(dāng)凸 凹模分開(kāi)加工時(shí) 模具具有互換性 便于模具成批制造 但是 制模精度 要求高 制造困難 相應(yīng)地會(huì)增加加工成本 凸 凹模分配合加工適合于較復(fù)雜的 非圓形的模具 制造簡(jiǎn)單 成本低 根據(jù)刃口尺寸計(jì)算的原則 并且使凸 凹模具有一定的間隙 從而令到加工出來(lái) 的工件達(dá)到一定的尺寸精度 最好的方法就是采用凸凹模配合加工 凸 凹模配合加 工 是指先加工凸模 或凹模 然后根據(jù)制造好的凸模 或凹模 的實(shí)際尺寸 配做凹 模 或凸模 在凹模 或凸模 上修出最小合理間隙值 其方法是把先加工出的凸模 或凹模 作為基準(zhǔn)件 它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸 而與它配做的凹模 或凸模 只需在圖紙上標(biāo)注相應(yīng)部分的凸模公稱(chēng)尺寸 或凹模公稱(chēng)尺寸 注明 x x 尺寸按凸模 或凹模 配作 每邊保證間隙 x x 這樣 基準(zhǔn)件的制造公差 或 的大小 就p d 不再受凸 凹模間隙大小的限制 使模具制造容易 一般基準(zhǔn)件的制造公差 或 p d 4 形狀簡(jiǎn)單時(shí)按 IT6 級(jí) IT7 公差制造 配合加工法在工廠(chǎng)中被廣泛 p d 采用 適用于形狀復(fù)雜的沖裁件 1 落料 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn) 然后配做凸模 落料凹模磨損后 刃口尺寸的變化有增大 減 小 不變?nèi)N情況 因此 凹模尺寸應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算 1 凹模磨損后尺寸增大 計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí) 先把工件圖尺寸化成 這時(shí)凹0 D 模尺寸按下公式計(jì)算 dDd 0 2 凹模磨損后尺寸減小 計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí) 先把工件圖尺寸化成 這時(shí)凹模 0d 尺寸按下公式計(jì)算 0 dxd 3 凹模磨損后尺寸不變 計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí) 先把工件圖尺寸化成 的形式 2 L 這時(shí)凹模尺寸按下式計(jì)算 8 2 LLddd或 2 沖孔 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn) 然后配做凹?？礇_孔件 沖孔凸模磨損后 刃口尺寸變化也有 減小 增大 不變?nèi)N情況 因此 凸模尺寸也應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算 1 凸模磨損后尺寸減小 計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí) 先把工件圖尺寸化成 這時(shí)凸模 0d 尺寸按公式計(jì)算 0 pxdp 2 凸模磨損后尺寸增大 計(jì)算這類(lèi)尺寸時(shí) 先把工件圖尺寸化成 這時(shí)凸0 D 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 17 頁(yè) 共 34 頁(yè) 模尺寸按落料凹模公式計(jì)算 pDp 0 3 凸模磨損后尺寸不變 如圖 2 14 中 C1 C2 這類(lèi)尺寸計(jì)算方法與落料件相同 按公式 2 7 計(jì)算 8 2 LLppp或 式中 D 工件的最大極限尺寸 mm d 工件的最小極限尺寸 mm 工件公差 mm X 系數(shù) X 0 5 1 它與工件公差等級(jí)有關(guān) 當(dāng)工件公差等級(jí)為 IT10 級(jí)或更高時(shí) 取 X 1 當(dāng)工件公差等級(jí)為 IT11 IT13 級(jí)時(shí) 取 X 0 75 當(dāng)工件公差等級(jí)為 IT14 級(jí)或更低時(shí) 取 X 0 5 如表 3 中的零件尺寸所示 把工件各尺寸進(jìn)行分類(lèi) 1 落料凹模磨損后 會(huì)增大的尺寸有 D1 25 0 0 52 mm D2 180 043 mm D3 30 0 0 52 mm D4 6 0 0 3mm D5 4 0 15 mm 不變的尺寸有 L1 8 0 18 mm 2 沖孔凸模磨損后 會(huì)減小的尺寸有 為 d1 3 0 25 0mm d2 10 0 36 0 mm d3 2 8 0 25 0mm 不變的尺寸有 L2 10 0 21 mm L3 15 0 21 mm 根據(jù)凸 凹模配合加工的刃口計(jì)算方法 對(duì)以上各尺寸進(jìn)行計(jì)算 13 052 04101 7 25 dD 03 02 818d 13 52 4103 9 3 d 08 3 04 56 dD 4 1 4 05 d 06 025 1 133 dxd 09 6 002 8 d 6 25 38 2 dx 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 18 頁(yè) 共 34 頁(yè) 4 0 4 0 0 0 52 05 836 18 1 L02 1 815 3 表 3 刃口尺寸計(jì)算 基本尺寸及分類(lèi) 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 25 0 0 52 DA 24 74 0 13 0 相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸 配作 保證雙面間隙在 0 07 0 10 之間 180 043 DA 17 78 0 11 0 同上 30 查表 2 2 教材 7 10 t Zmin 0 07 Zmax 0 10 Zmax Z min 0 03mm DA 29 74 0 13 0 同上 60 0 36 同上 當(dāng)凹模磨損后 尺寸 25 18 30 6 R0 5 會(huì) 增大 故基本尺寸按下式 計(jì)算 DA Dmax x DA 5 85 0 08 0 同上 落 料 凹 模 8 0 18 同上 當(dāng)凹模磨損后 尺寸 8 基 本不變故基本尺寸按下式 計(jì)算 L Lmin 1 2 8 L 8 0 05 孔 邊 距 4 0 15 同上 按落料凹?？紤] 當(dāng)凹模 磨損后 4 會(huì)增大 故基 本尺寸按下式計(jì)算 Lp Lmax x LP 4 0 08 0 同上 孔 心 距 L 2 15 0 21 同上 制 造 精 度 為 IT14 級(jí) 故 X 0 5 P22 按沖孔凸?？紤] 當(dāng)凸模 磨損后 孔心距尺寸 15 10 基本不會(huì)變 故基 本尺寸按下式計(jì)算 Lj 15 0 05 注 0 21 2 0 42 1525 41018 R0 5 10 2 3 86 302 8R0 5 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 19 頁(yè) 共 34 頁(yè) 0 4 10 0 21 同上 Lj Lmin 1 2 8 Lj 10 0 05 3 0 25 0 同上 dT 3 13 0 0 06 相應(yīng)凹模尺寸按凸模尺寸 配作 保證雙面間隙在 0 07 0 10 之間 10 0 36 0 同上 d T 10 180 0 09 沖 孔 凸 模 2 8 0 2 5 0 同上 當(dāng)凸模磨損后 孔尺寸 3 R0 5 10 2 8 會(huì)減 小 故基本尺寸按下式計(jì) 算 dT dmin x dT 2 93 0 0 06 6 3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 橡膠的允許承受的負(fù)荷較大 安裝調(diào)整靈活方便 是沖裁模中常用的彈性元件 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)如果選擇圓形套在 4 個(gè)卸料釘 初步計(jì)算橡膠尺寸為 1 卸料板的工作行程 t h 1 0 5 1 5 t 為板料厚度 h 為凸?？s進(jìn)卸料H 板 的高度 0 5mm 2 橡膠工作行程 H 1 1 5 4 5 6 其中 凸模刃口修磨量 一般 4 10 mm 取 4 5mm P79 3 橡膠自由高度 H0 H 1 0 25 0 3 6 0 25 24mm 取 H 1 為 H0 的 25 4 橡膠的預(yù)壓縮量 H 0 15 H 0 0 15 24 3 6mm 一般 H 0 10 15 H 0 5 每塊橡膠的預(yù)壓力 F0 卸料力為 2629 34 N 選用四個(gè)圓筒形橡膠 則為 F0 F xy n 2629 34 4 657 33 N 6 橡膠的內(nèi)徑 d 因圓筒形橡膠是套在卸料釘上 而卸料釘?shù)闹睆綖?8mm 故取橡膠 的內(nèi)徑 d 10mm 7 橡膠的外徑 D 按表 2 9 12 P65 計(jì)算出橡膠的外徑 D 其中 F xy 橡膠所產(chǎn)生的壓力 設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力 Fx 即 F0 P 橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力 與壓縮量有關(guān) 其值可按圖 2 9 30 P66 確定 設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位壓力 yd27 1 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 20 頁(yè) 共 34 頁(yè) 因選取預(yù)壓縮量 15 一般預(yù)壓縮量為自由高度的 10 15 P64 根據(jù)預(yù)壓縮量為自由高度的 15 查圖 2 9 30 得 P 0 6 MPa N mm2 故 D 38 62mm 40mm 8 校核橡膠自由高度 H0 0 5 H0 D 24 40 0 6頂件塊行程 材料厚 1mm 凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 1mm P50 頂件塊高出凹模的高度 0 5mm h2 下模座高度 h3 加長(zhǎng)量 一般 1 3mm 頂桿數(shù)量為 4 個(gè) 取頂桿直徑 5mm 8 4 模架及其他零部件 8 4 1 模架的選用 根據(jù)所選的凹模周界 125 100 及閉合高度 160 190 在對(duì)角導(dǎo)柱模架 GB T2851 1 標(biāo)準(zhǔn)中 選取 上模座 125 100 35 GB T 2855 1 下模座 125 100 45 GB T 2855 2 導(dǎo)柱 22 150 和 25 150 GB T2861 1 若需自行設(shè)計(jì)導(dǎo)柱時(shí)應(yīng)注意 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度選取時(shí)應(yīng)符合圖 2 9 37 P69 的要求 即比上模座低 10 15mm 比下模座短 2 3mm 并保證有足夠的導(dǎo)向長(zhǎng)度 故選取導(dǎo) 柱長(zhǎng)度 h 模具閉合高度 171 14 2 155mm 導(dǎo)柱與下模座的配合呈 R7 h6 基孔制 的過(guò)盈配合 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合呈 H7 h6 基孔制的間隙配合 導(dǎo)套 22 80 33 和 25 80 33 GB T2861 6 導(dǎo)套與上模座的配合呈 H7 r6 基孔制的過(guò)盈配合 8 4 2 模 柄 根據(jù)上模座的厚度 30mm 來(lái)確定模柄固定部分的長(zhǎng)度 應(yīng)比上模座厚度低 1mm 取 29mm 根據(jù)所選的壓力機(jī)的模柄孔的尺寸 40 60 來(lái)確定伸進(jìn)壓力機(jī)固定部分的直徑和 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 26 頁(yè) 共 34 頁(yè) 長(zhǎng)度 長(zhǎng)應(yīng)比孔深短 5 10mm 取 10mm 故此部分的長(zhǎng)度為 50mm 其余的尺寸可參照標(biāo)準(zhǔn) JB T7646 1 選取 9 計(jì)算模具閉合高度 沖模結(jié)構(gòu)的外形尺寸必須與所選擇的壓機(jī)相適應(yīng) 如 沖模下模外形平面尺寸應(yīng)能 安裝在壓機(jī)的工作臺(tái)面上 模柄尺寸與滑塊裝?？壮叽缫恢?下模頂件裝置所用緩沖 器的頂桿能通過(guò)壓機(jī)墊板孔 模具的封閉高度應(yīng)與壓機(jī)的封閉高度相適應(yīng) 沖模的封閉高度是指模具在最低工作位置時(shí) 上模座頂面與下模座底面間的距離 H 壓機(jī)的封閉高度是指滑塊在下極點(diǎn)位置時(shí) 滑塊下端面至墊板面間的距離 當(dāng)連桿 調(diào)至最短時(shí)為壓機(jī)的最大封閉高度 Hmax 連桿調(diào)至最長(zhǎng)時(shí)為最小封閉高度 Hmin 沖模 的封閉高度應(yīng)介于壓機(jī)的最大封閉高度及最小封閉高度之間 計(jì)算如下 H H 上模 H 上墊板 H 凸模 H 凹模 H 下墊板 H 下模座 h 35 6 49 5 20 12 45 2 165 5 mm h 凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 h 2mm 10 繪制模具總裝圖 總裝圖主要反映整個(gè)模具各個(gè)零件之間的裝配關(guān)系 應(yīng)該對(duì)應(yīng)繪制說(shuō)明模具構(gòu)造的 投影圖 主要是主視圖和俯視圖及必要的剖面 剖視圖 并注明主要結(jié)構(gòu)尺寸 如閉和 高度 輪廓尺寸等 習(xí)慣上俯視圖由下模部分投影而得 同時(shí)在圖紙的右上角繪出工 件圖 排樣圖 右下方列出模具零件的明細(xì)表 寫(xiě)明技術(shù)要求等 通過(guò)對(duì)本套模具各個(gè)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 確定他們的形狀和尺寸 并選用必 要的標(biāo)準(zhǔn)件 最終 得到擋板級(jí)進(jìn)模 結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 8 本級(jí)進(jìn)模是用手工送料 條料第一次進(jìn)去時(shí) 要用始用擋料銷(xiāo)頂住 先沖孔 把 始用擋料銷(xiāo)放開(kāi)復(fù)位再進(jìn)行下一步?jīng)_裁 第二工位是落料 把條料頂?shù)綋趿箱N(xiāo)進(jìn)行粗 定位 當(dāng)上模下行時(shí) 落料凸模上的導(dǎo)正銷(xiāo)會(huì)對(duì)準(zhǔn)第一工步中沖裁的兩個(gè)圓孔進(jìn)行精 確定位 然后把零件沖裁出來(lái) 沖裁后工件會(huì)進(jìn)入凹模并且在頂件塊上 當(dāng)上模上行 離開(kāi)凹模時(shí) 彈頂器會(huì)把頂件塊往上頂 從而使工件被頂出凹模 卸料板的作用就是 沖裁結(jié)束后 坯料會(huì)套在凸模上 當(dāng)上模上行復(fù)位 利用卸料橡膠把卸料板往下頂 使坯料從凸模中落下 進(jìn)行下一步?jīng)_裁 11 選擇壓力機(jī)并校核閉合高度 沖壓設(shè)備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行 并與產(chǎn)品質(zhì)量 模具壽命 生產(chǎn)效率 產(chǎn)品成本等密切相關(guān) 沖壓設(shè)備的選擇只要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì) 生產(chǎn)批量大小 沖壓件的幾何形狀 尺寸及精度要求等因素來(lái)確定的 沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類(lèi)很多 選用沖壓設(shè) 備時(shí)主要應(yīng)考慮下述因素 1 沖壓設(shè)備的類(lèi)型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序 是否符合安全生產(chǎn)和 環(huán)保的要求 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 27 頁(yè) 共 34 頁(yè) 2 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿(mǎn)足應(yīng)完成工序的要求 3 沖壓設(shè)備的裝模高度 工作臺(tái)面尺寸 行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模 具 4 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿(mǎn)足生產(chǎn)率的要求等 根據(jù)總沖壓力 F 總 68 9 KN 模具閉合高度 沖床工作臺(tái)面尺寸等 并結(jié)合 現(xiàn)有設(shè)備 選用 J23 16 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī) 一般沖裁時(shí)壓力不應(yīng)超過(guò)壓力機(jī)公稱(chēng)壓力 的 80 其主要工藝參數(shù)如下 公稱(chēng)壓力 160KN 滑塊行程 55mm 最大閉合高度 220mm 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 45mm 工作臺(tái)尺寸 前后 左右 300mm 450mm 墊板尺寸 厚度 孔徑 40 mm 210 mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 40 mm 60mm 壓力機(jī)最大裝模高度 壓力機(jī)最小閉合高度 Hmin 220 壓力機(jī)最大閉合高度 45 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 175mm 圖 8 模具結(jié)構(gòu)圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 28 頁(yè) 共 34 頁(yè) 校核模具的閉合高度 H Hmin H1 10 H Hmax H1 5 P9 175 40 10 mm 165 5 220 40 5 mm 145mm 165 5 175mm Hmin 壓力機(jī)最小閉合高度 H1 墊板厚度 Hmax 壓力機(jī)最大閉合高度 12 典型零件的制造工藝 機(jī)械制造工藝主要研究如何優(yōu)質(zhì) 高效率 低消耗地制造機(jī)械產(chǎn)品 顧名思義 工藝即加工制作的藝術(shù) 技藝 如何能用最優(yōu)的方法將產(chǎn)品制造出來(lái)就是其研究的內(nèi) 容和任務(wù) 一個(gè)好的設(shè)計(jì) 要靠好的工藝 好的材料來(lái)保證 產(chǎn)品是龍頭 工藝則是 基礎(chǔ) 再好的設(shè)計(jì)也要通過(guò)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn) 某些產(chǎn)品的性能 壽命等項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到國(guó)外 先進(jìn)水平的主要原因 往往在于工藝不過(guò)關(guān) 在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)時(shí) 他們最保密之 處恰恰也是工藝方面的一些訣竅 因此 在科技飛速的今天 為了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提 供最好的產(chǎn)品 工藝作為機(jī)械制造之本的地位日益加強(qiáng) 機(jī)械制造工藝包括生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程 工藝過(guò)程指的是在生產(chǎn)過(guò)程中 直接改 變生產(chǎn)對(duì)象的形狀 尺寸 相對(duì)位置和性質(zhì) 力學(xué)性能 物理性能 化學(xué)性能 使其 成為成品 或者半成品 的過(guò)程 它是生產(chǎn)過(guò)程的主要組成部分 機(jī)械制造工藝過(guò)程 又可分為 毛坯制造工藝過(guò)程 機(jī)械加工工藝過(guò)程 機(jī)械裝配工藝過(guò)程等 根據(jù)本課 題設(shè)計(jì)要求及特點(diǎn) 僅作機(jī)械加工工藝過(guò)程 12 1 工藝路線(xiàn)的擬定 模具加工工藝規(guī)程的制訂 在具體工作中應(yīng)該在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上 提出多 種方案進(jìn)行分析比較 因工藝路線(xiàn)不但影響加工的質(zhì)量和生產(chǎn)效率 而且影響到工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度 設(shè)備投資 面積和生產(chǎn)成本等 工藝路線(xiàn)的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局 其主要任務(wù)是選擇各個(gè)加工表面的 加工方法和加工方案 確定各個(gè)表面的加工順序以及整個(gè)工藝過(guò)程中工序的多少等 關(guān)于工藝路線(xiàn)的擬訂 目前還沒(méi)有一套普通而完整的方法 但經(jīng)過(guò)多年來(lái)的生產(chǎn) 實(shí)踐已總結(jié)出一些綜合性的原則 在應(yīng)用這些原則時(shí) 要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 分析具體條 件 避免生搬硬套 除定位基準(zhǔn)的合理選擇外 擬訂工藝路線(xiàn)還要考慮以下幾個(gè)方面 12 1 1 表面加工方法的選擇 零件表面的加工方法 首先取決于加工表面的技術(shù)要求 但應(yīng)注意 這些技術(shù)要 求不一定就是零件圖樣所規(guī)定的要求 有時(shí)還可能由于工藝上的原因而在某些方面高 于零件圖沙鍋內(nèi)的要求 當(dāng)明確了各加工表面的技術(shù)要求后 即可據(jù)次選擇能保證該要求的最終加工方法 并確定需幾個(gè)工步和各工步的加工方法 所選擇的加工方法 應(yīng)該滿(mǎn)足零件的質(zhì)量 加工經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)效率的要求 為此 選擇加工方法時(shí)應(yīng)考慮下列因素 1 首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙的要求 由于獲得同一精度及表 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用 第 29 頁(yè) 共 34 頁(yè) 面粗糙度加工方法往往有若干種 實(shí)際選擇時(shí)還要結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀 尺寸大小 以及材料和熱處理的要求全面考慮 例如 對(duì)于 IT7 精度的孔 一般不宜選擇拉削和 磨孔 而常選擇鏜孔或鉸孔 孔徑大時(shí)選擇鏜孔 孔徑小時(shí)選擇鉸孔 2 工件材料的性質(zhì) 對(duì)加工方法的選擇也有影響 例如 淬火鋼應(yīng)采用磨削加 工 有色金屬零件 為避免磨削時(shí)堵塞砂輪 一般都采用告訴鏜或高速精密車(chē)削進(jìn)行 精加工 3 工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小的影響 例如 回轉(zhuǎn)工件可以用車(chē)削或磨削等方 法加工孔 而模板上的孔 一般就不宜采用車(chē)削或磨削 而通常采用鏜削或鉸削加工 4 表面加工方法的選擇 除了首先保證質(zhì)量要求外 還應(yīng)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì) 性的要求 大批量生產(chǎn)時(shí) 應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)工藝方法 如內(nèi)孔和平面可采用 拉削加工取代普通的銑 刨和鏜孔方法 5 為了能夠正確的選擇加工方法 還要考慮本廠(chǎng) 本車(chē)間現(xiàn)有設(shè)備情況及技術(shù) 條件 應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備 挖掘企業(yè)潛力 發(fā)揮工人及技術(shù)人員的積極性和創(chuàng)造 性 同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)的現(xiàn)有的方法和設(shè)備 推廣新技術(shù) 提高工藝水平 12 1 2 加工路線(xiàn)的劃分 該零件需要加工的表面有 固定用上表面 法蘭盤(pán)下表面 落料端面 最大圓柱 面 工作內(nèi)外圓柱面 內(nèi)配合面 拉深圓角面 螺紋孔及光孔 由其工作性質(zhì)可知落 料端面 工作內(nèi)外圓柱面 拉深圓角面 固定用上表面要求加工精度高 也是加工的 主要表面 可安排四個(gè)加工階段 即 粗加工階段 半精加工階段 精加工階段和光 整加工階段 1 粗加工階段 主要任務(wù)是切除各加工表面上的大部分加工余量 并為半精加 工提供定位基準(zhǔn) 因此 在此階段中應(yīng)采取措施盡可能提高生產(chǎn)率 2 半精加工階段 該階段的作用是為零件主要表面的精加工做好準(zhǔn)備 達(dá)到一 定精度和表面粗糙度 保證一