壓圈零件沖壓模具設(shè)計(jì)【含5張CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】
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壓圈沖壓模具設(shè)計(jì)
第1章 緒論 2
1.1沖壓工藝概述 2
1.1 沖壓工藝簡(jiǎn)介 2
1.2工藝方案的確定 2
1.2.1 錫青銅QSn4-4-2.5的性能 2
1.2.2 方案確定 3
第2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)與計(jì)算 3
2.1.1沖裁件的工藝性分析 3
2.1.2 確定工藝方案及模具形式 3
2.2凹凸模間隙的選擇 3
2.2.1沖裁間隙的分類(lèi) 4
2.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù) 4
2.2.7合理間隙的選擇 4
2.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計(jì)算 5
2.3.1 凹凸模的制造方法 5
2.3.2凹凸模刃口尺寸的計(jì)算 5
2.4排樣 7
2.4.1排樣的意義 7
2.4.2排樣的方法 7
2.4.3搭邊、進(jìn)距計(jì)算 8
2.5沖裁力的計(jì)算及選擇壓力機(jī) 10
2.5.1沖裁力的計(jì)算 10
2.5.2選擇壓力機(jī) 13
2.6沖裁模主要零件的設(shè)計(jì) 14
2.6.1凹模設(shè)計(jì) 14
2.6.2 凹凸模設(shè)計(jì) 16
2.6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì) 16
2.6.4定位零件的確定 17
2.6.5卸料與推料裝置 17
2.6.6模座、導(dǎo)向零件 18
2.6.7連接與固定零件 18
參考文獻(xiàn) 19
第1章 緒論
1.1沖壓工藝概述
1.1 沖壓工藝簡(jiǎn)介
沖壓是塑性加工的基本方法之一,它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具,在室溫下對(duì)材料施加壓力使其產(chǎn)生變形或分離,從而獲得具有一定形狀、尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶现萍?,所以也稱(chēng)板料沖壓。在機(jī)械制造中是一種高效率的加工方式。
沖壓廣泛應(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中,尤其在汽車(chē)、儀表、軍工、家用電器等工業(yè)中占有極其重要的地位。
1.2工藝方案的確定
1.2.1 錫青銅QSn4-4-2.5的性能
QSn4-4-2.5經(jīng)退火處理后,其抗剪強(qiáng)度為125~550MPa,其抗拉強(qiáng)度為294~490 MPa,其伸長(zhǎng)率為5%~35%,適合于做沖壓材料。
1.2.2 方案確定
方案一:沖孔—落料
方案二:落料,沖孔(復(fù)合)
方案三:落料,沖孔(連續(xù))
方案一:?jiǎn)喂ば蚰?,先沖孔再落料保證一定的精度,但主要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn),生產(chǎn)率較低,且多了一模具,生產(chǎn)周期長(zhǎng)。
方案二:避免了多次定位的結(jié)構(gòu),并在沖裁過(guò)程中可以壓料,工件較平整,較單工序??s短生產(chǎn)周期。
方案三: 根據(jù)生產(chǎn)量,模具可以采用連續(xù)模,但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)制造精度的要求高,連續(xù)模比復(fù)合模比較生產(chǎn)周期長(zhǎng),成本高,維護(hù)也困難。
經(jīng)過(guò)比較分析壓圈的沖壓模具設(shè)計(jì)采用方案二。
第2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1 沖裁件的工藝設(shè)計(jì)
2.1.1沖裁件的工藝性分析
沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對(duì)沖裁的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工藝要求。沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命和生產(chǎn)率有很大影響。
壓圈形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng),是由圓弧和直線組成的,沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11,該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證.其生產(chǎn)批量等情況,也均符合沖裁的工藝要求,故經(jīng)壓圈符合沖裁工藝要求。
2.1.2 確定工藝方案及模具形式
綜上分析,沖裁件精度要求不高,尺寸不大,形狀不復(fù)雜生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn),材料厚度,t=0.2mm,且孔位精度無(wú)要求,采用手工送料、剛性卸料、自動(dòng)漏料、導(dǎo)料銷(xiāo)導(dǎo)料的沖孔落料復(fù)合沖裁模具結(jié)構(gòu)形式。
2.2凹凸模間隙的選擇
沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要參數(shù),它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有單面間隙和雙面間隙之分。
2.2.1沖裁間隙的分類(lèi)
根據(jù)沖裁件尺寸精度、剪切質(zhì)量、模具壽命和力能消耗等主要因素,將金屬材料沖裁間隙分成三種類(lèi)型:Ⅰ類(lèi)(小間隙),Ⅱ類(lèi)(中等間隙),Ⅲ類(lèi)(大間隙)。
2.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù)
由以上分析可見(jiàn),凸、凹模對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此,在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)有一個(gè)合理的間隙值,以保證沖裁件的斷面質(zhì)量好,尺寸精度高,所需沖裁力小,模具壽命高。生產(chǎn)中常選用一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小合理間隙Zmin,最大值稱(chēng)為最大合理間隙Zmax。設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)采用最小合理間隙值。
確定合理間隙的理論根據(jù)是以凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋相重合為依據(jù)??梢杂?jì)算得到合理間隙值,計(jì)算公式如下:
Z=2t(1- )tanβ
由上式可看出,間隙z與材料厚度t、相對(duì)切入深度h0/t及破裂角β有關(guān)。對(duì)硬而脆的材料,h0/t有較小值時(shí),則合理間隙值較大。對(duì)軟而韌的材料,h0/t有較大值,則合理間隙值較小。板厚越大,合理間隙越大。
由于理論計(jì)算在生產(chǎn)中不便使用,故目前廣泛使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2.2.7合理間隙的選擇
表2-1常用金屬材料的沖裁初始間隙(雙面)
材料
厚度
低碳鋼,銅,紫銅,鋁
中碳鋼,杜拉銅
高碳鋼,不銹鋼
最小值
△z
最小值
△z
最小值
△z
0.2
0.010
+0.010
0.012
+0.010
0.014
+0.010
0.3
0.015
0.018
0.021
0.4
0.020
0.024
0.028
0.5
0.025
0.030
0.035
0.6
0.030
+0.020
0.036
+0.020
0.042
+0.020
0.7
0.035
0.042
0.049
zmax=zmin+△z,由表可知,此復(fù)合模的最小雙面間隙為zmin=0.010mm,最大雙面間隙為zmax=0.020mm。
2.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計(jì)算
2.3.1 凹凸模的制造方法
凸、凹模的加工方法有兩種:凸、凹模分開(kāi)加工法和凸、凹模配合加工方法。
當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí),模具具有互換性,便于模具成批量生產(chǎn),但精度要求很高,制造困難,相應(yīng)的會(huì)增加加工成本。凸、凹模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。
鑒于上述分析,就零件圖所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。
2.3.2凹凸模刃口尺寸的計(jì)算
模具刃口尺寸精度等級(jí)是影響沖裁件尺寸精度等級(jí)的主要因素,模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來(lái)保證的。因此,在確定凹、凸模工作部分尺寸及其制造精度時(shí),必須主要考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級(jí)、模具磨損和制造特點(diǎn)等。
(1)落料時(shí),先確定凹模工作部分尺寸,其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸,以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi),仍能沖出合格工件。凸模公稱(chēng)尺寸應(yīng)比凹模公稱(chēng)尺寸小一個(gè)合理間隙值。
(2)沖孔時(shí),先確定凸模工作部分尺寸,其大小應(yīng)取接近或等于孔的最大極限尺寸,以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi),仍能沖出合格工件。凹模公稱(chēng)尺寸應(yīng)比凸模公稱(chēng)尺寸大一個(gè)合理間隙值。
(3)對(duì)于落料件,一般標(biāo)注單向負(fù)公差。假定工件的尺寸為D,工件公差為△,則工件尺寸就是。沖孔件的公差一般為單向正公差,假定沖孔件的公稱(chēng)尺寸為d,工件公差為△,則沖孔件公差為。若工件尺寸標(biāo)注有正負(fù)公差,則應(yīng)將正負(fù)偏差換成上述要求的等價(jià)的正公差或負(fù)公差,若工件沒(méi)有標(biāo)注公差,則工件公差按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級(jí)來(lái)處理。
凹凸模配合加工,是指先加工凸模(或凹模),然后根據(jù)制好的凸模(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)做為基準(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)明相應(yīng)部分的凸模公稱(chēng)尺寸(或凹模公稱(chēng)尺寸),注明“××尺寸按凸模(或凹模)配做,每邊保證間隙××”。這樣基準(zhǔn)件的制造公差δp(或δd)的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制,是模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差δp(或δd)=。
1.落料
落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),在后配做凸模。落料凹模磨損后,刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)星闆r。
凹模磨損后增尺寸增大時(shí),凹模尺寸按公式 計(jì)算,其中系數(shù)x按IT11精度等級(jí)取值x=0.75。
尺寸Φ55在磨損后增大,△=0.19mm,化為55.095
= (55.095-0.75×0.19)
= 54.9525
尺寸R10在磨損后增大,△=0.09mm,化為10.045
=(10.045-0.75×0.09)
= 9.9775
2.沖孔
落料時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn),然后配做凹模。落料凸模磨損后,刃口尺寸的變化有增、大減、小不、變?nèi)星闆r。
凸模磨損后尺寸減小時(shí),凸模尺寸按公式計(jì)算,其中系數(shù)x
按IT11精度等級(jí)取值x=0.75。
尺寸35在磨損后減小,△=0.16mm,化為34.92
= (34.92+0.75×0.16)
=35.04
尺寸Φ8在磨損后減小,△=0.09mm,化為7.955
=(7.955+0.75×0.09)
=8.0225
尺寸6在磨損后減小,△=0.09mm,化為5.955
=(5.955+0.75×0.09)
=6.0225
尺寸2在磨損后減小,△=0.06mm,化為1.97
=(1.97+0.75×0.06)
=2.015
凸模磨損后尺寸不變的有70,按計(jì)算
2.4排樣
2.4.1排樣的意義
在大量和大批生產(chǎn)時(shí),原始毛坯材料在沖壓零件的成本中占60%以上,因此節(jié)約材料和減少?gòu)U料(既材料的經(jīng)濟(jì)利用率)具有很重要的意義。沖裁件在條料上的布置方法稱(chēng)為排樣。
2.4.2排樣的方法
同一個(gè)工件,可有幾種不同的排樣方法。采用最佳排樣方法,應(yīng)使工藝廢料最少,材料利用率高。根據(jù)零件外形特征,排樣的形式可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排及沖裁搭邊等。
根據(jù)零件的形狀特點(diǎn),選用如下的排樣方式,每次沖壓過(guò)程沖出一個(gè)零件。
排樣方式與零件在板料上的排布如下圖:
圖2-1零件排布圖
2.4.3搭邊、進(jìn)距計(jì)算
1.搭邊
排樣時(shí)工件與工件之間及工件與條料之間留下的余料稱(chēng)為搭邊及側(cè)搭邊。
搭邊值要合理確定。塔邊值過(guò)大,材料利用率低。搭邊值過(guò)小,在沖裁中將會(huì)被拉斷,造成送料困難,且使工件產(chǎn)生毛刺,有時(shí)還會(huì)拉入凸模和凹模間隙中,損壞模具刃口,降低模具壽命。
表2-2 搭邊值的經(jīng)驗(yàn)值
卸料板形式
條料厚度
搭邊值
a
a1
彈
性
卸
料
板
>0.25
1.5~2.5
1.8~2.6
>0.25~0.5
1.2~2.2
1.5~2.5
>0.5~1.0
1.5~2.5
1.8~2.6
>1.0~1.5
1.8~2.8
2.2~3.2
>1.5~2.0
2.0~3.0
2.4~3.4
固
定
卸
料
板
0~0.25
2.2~3.2
>0.25~0.5
2.0~3.0
>0.5~1.0 1.01.01.0
1.5~2.5
>1.0~1.5
1.8~2.8
>1.5~2.0
2.0~3.0
搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定,如表2-2所示。
根據(jù)表,可取a=1.8mm a1=2.5mm。
排樣方式與搭邊值決定后,條料的寬度與進(jìn)距也可以決定。
條料寬度的確定與模具是否采用側(cè)壓裝置或側(cè)刃有關(guān)。
本設(shè)計(jì)采用無(wú)側(cè)壓裝置,其條料寬度的確定;條料在送進(jìn)過(guò)程中可能沿導(dǎo)料板的一側(cè),也可能沿另一側(cè),條料導(dǎo)向面的變化將使側(cè)搭邊值減小,為保證最小側(cè)搭邊值,條料寬度應(yīng)加大些:
條料的寬度的計(jì)算:
B=
式中 B—— 條料的公稱(chēng)寬度,mm
D——垂直于送料方向的工件尺寸,mm
a1——側(cè)搭邊,mm
b0——條料與導(dǎo)料板間的間隙,見(jiàn)表2-3
——條料寬度的公差,見(jiàn)表2-3
表2-3剪切條料公差及導(dǎo)料板與條料間的間隙值(mm)
0~1.0
>1.0~2.0
>2.0~3.0
>3.0~5.0
Δ
b0
Δ
b0
Δ
b0
Δ
b0
~50
0.4
0.1
0.5
0.2
0.7
0.4
0.9
0.6
>50~100
0.5
0.6
0.8
1.0
>100~150
0.6
0.2
0.7
0.3
0.9
0.5
1.1
0.7
>150~220
0.7
0.8
1.0
1.2
B=[D+2(a+Δ)+b0] =[55+2×(2.2+0.5)+0.1]
=60.5mm
條料的寬度的公稱(chēng)尺寸為B=60.5mm。
2.進(jìn)距
進(jìn)距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離,進(jìn)距的計(jì)算與排樣方式有關(guān),進(jìn)距是決定擋料銷(xiāo)位置的依據(jù)。
此工序?yàn)槁淞蠜_孔復(fù)合模,零件的進(jìn)距A的計(jì)算公式為:
A=B + a
式中 B—平行于送料方向工件的寬度;
a—沖裁件之間的搭邊值。
進(jìn)距
A=B+a=62.87+1.8
=64.67mm
2.5沖裁力的計(jì)算及選擇壓力機(jī)
2.5.1沖裁力的計(jì)算
1.計(jì)算沖裁力
計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)>邚?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于沖裁力。
一般平刃口模具沖裁時(shí),沖裁力可按下式計(jì)算:
式中 P—— 沖裁力,N;
F—— 沖切斷面積,mm2;
L—— 沖裁周邊長(zhǎng)度,mm;
t—— 材料厚度,mm;
—— 材料抗剪強(qiáng)度,MPa;08鋼的抗剪強(qiáng)度為216~304MPa,取300MPa;
K—— 安全系數(shù),一般取K=1.3,考慮到模具刃口的磨損,凸凹模間隙的波動(dòng),材料機(jī)械性能的變化,材料厚度及偏差等因素。
在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長(zhǎng)的工件時(shí),所需的沖裁力較大。如果超過(guò)現(xiàn)有壓力機(jī)噸位,就必須采取措施降低沖裁力,主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。
1) 計(jì)算
= =
=18521.36N
2)計(jì)算
==
=7983.85N
P=+=18521.36+7983.85
=26505.21N27KN
2.卸料力與推件力的計(jì)算
沖裁結(jié)束后,由于彈性變形的恢復(fù),會(huì)使工件卡緊在凸?;虬寄I希仨毷┘油饬?,將其取下。
卸料力:將緊箍在凸模上的料卸下所需的力
推件力:將卡在凹模中的工件推出所需的力
表2-4 卸料力、推件力的因數(shù)
沖裁材料
K卸
K推
K頂
紫銅黃銅
0.02~0.06
0.03~0.09
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
鋼
材 料
厚 度
mm
~0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.10
0.065
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
卸料力和推件力是由壓力機(jī)和模具的卸料與推件裝置獲得的。在選擇壓力機(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,生產(chǎn)中,常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
、—— 卸料因數(shù)、推件因數(shù)(其值見(jiàn)表2-4);
P ——沖裁力, N ;
n —— 卡在凹??變?nèi)的工件數(shù),n=h/t(h為凹
模刃口直高度,t為工件材料厚度)。
卸料力
=0.04×27=1.08KN
推件力
=0.05×27=1.35KN
3.壓力中心的確定
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為沖模壓力中心。
沖模壓力中心的確定過(guò)程如下:
1)按比例繪出凸模工作部分的外形;
2)0任意選定坐標(biāo)軸X-Y。坐標(biāo)軸的選定應(yīng)使計(jì)算簡(jiǎn)便;
3)計(jì)算各圖形輪廓周長(zhǎng):L1、 L2、 L3、 L4… Ln(代替沖裁力),以及各圖形重心坐標(biāo):(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3)、 (x4,y4)… (xn,yn);
4)根據(jù)“合力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的和”的力學(xué)原理,得到?jīng)_模壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式為:
此外還可以利用CAD,PRO/E等繪圖軟件分析壓力中心,經(jīng)CAD分析可知,壓力中心如圖2-2所示:
圖2-2壓力中心
4.沖裁功的計(jì)算
A≈0.5Pt
式中 A---成形的過(guò)程的功,Nm
P---成形工藝力和輔助工藝力之和,KN
t---沖裁料厚度,mm
P=P+P+=27+1.04+1.35=29.39kN30KN
沖裁功
A=0.5Pt=0.5×30×0.2=3N·m
2.5.2選擇壓力機(jī)
1.壓力機(jī)的選擇原理
沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來(lái)決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備種類(lèi)很多,選用設(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。
(2).沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿(mǎn)足應(yīng)完成任務(wù)工序的要求。
(3).沖壓設(shè)備裝模高度、工作臺(tái)尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所所使用的模具。
(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。
3.選擇壓力機(jī)
一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱(chēng)壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍,對(duì)于工作行程小于標(biāo)稱(chēng)壓力行程的工序也可直按壓力機(jī)的標(biāo)稱(chēng)壓力選擇設(shè)備。
因此壓力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)壓力必須大于沖裁力P=27KN。根據(jù)以上參數(shù)選用J23-6.3型開(kāi)式壓力機(jī),其的部分技術(shù)參數(shù)如下表所示:
表2-5J23-6.3型開(kāi)式壓力機(jī)部分技術(shù)參數(shù)
公稱(chēng)壓力/KN
滑塊行程/mm
行程次數(shù)/(次/min)
最大閉合高度/mm
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
63
35
170
170
40
工作臺(tái)尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
電動(dòng)機(jī)功率/kW
前后
左右
直徑
深度
0.75
200
310
φ30
55
由壓力機(jī)的參數(shù)可知壓力機(jī)的封閉高度
Hmax=170mm Hmin=130mm
模具的封閉高度:
(Hmax-5)mm H (Hmin+10)mm
(170-5)≥H≥(130+10)
165≥H≥140
2.6沖裁模主要零件的設(shè)計(jì)
2.6.1凹模設(shè)計(jì)
1.凹模的刃口形式
凹模的刃口形式有直壁刃口凹模(如圖2-3a、b)和錐形刃口凹模(如圖2-3c、d)。
圖2-3 凹模的刃口形式
a)型一般適用于非圓形工件。
b)型適于圓形工件、需將工件或廢料頂出的模具或復(fù)合沖裁模。
錐形刃口凹模刃口強(qiáng)度較低,刃口尺寸在修磨后有所增大,但一般對(duì)工件尺寸和凹模壽命影響不大。工件或廢料很容易從凹??變?nèi)落下,孔內(nèi)不易積聚工件或廢料,孔壁所受的摩擦力及脹裂力小,所以凹模的磨損及每次修磨量小。錐形刃口凹模適用于形狀簡(jiǎn)單、公差等級(jí)要求不高、材料較薄的工件。
沖孔落料復(fù)合模凹模采用直壁刃口形式(b)。
圖中凹模孔型參數(shù)如下表所示:
表2-6 凹??湛谥饕獏?shù)
材料厚度t/mm
主要參數(shù)
h/mm
α
β
<0.5
≥4
15'
2°
0.5~1
≥5
1.0~2.5
≥6
2.凹模輪廓尺寸
凹模的輪廓尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。凹模的輪廓尺寸,因其結(jié)構(gòu)形式不一,受力狀態(tài)比較復(fù)雜,目前還不能用理論計(jì)算方法確定。在實(shí)際生產(chǎn)中,一般根據(jù)沖裁材料的厚度,按經(jīng)驗(yàn)公式作概略的計(jì)算。凹模的輪廓尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。目前還不能用理論公式計(jì)算來(lái)確定,一般情況凹模的輪廓尺寸可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定。
凹模厚度: H=kb(須≥15mm)
凹模壁厚: C≥(1.5~2.0)H(須≥30~40mm)
凹模刃口線為直線時(shí),取C≥1.5H;若為尖端狀或具有復(fù)雜形狀時(shí),取C≥2.0H;
式中 b——沖裁件的最大外形尺寸,mm
k——系數(shù),查表2-7
表2-7系數(shù)K值
b/mm
材料厚度/mm
0.5
1
2
3
>3
50~100
0.2
0.22
0.28
0.35
0.42
100~200
0.15
0.18
0.2
0.24
0.3
板料的厚度t=0.2mm,取k=0.2,則凹模厚度:
H=Kb=0.2×80.62=16.124mm 取H=17mm
凹模壁厚
C≥(1.5~2.0)H=25.5~35mm 取C=35mm
則模具的外形尺寸為
B=2C+b=70+55=125mm
B=2C+b=70+80.62=150.62mm 取B=160mm
選取沖壓模具凹模尺寸為:160mm×125mm×17mm。
凹模固定螺釘?shù)拇笮∪缦卤硭荆?
表2-8凹模厚度與螺釘?shù)拇笮?
凹模厚度/mm
≤13
>13~19
>19~25
>25~32
>32
螺孔大小/mm
M4、M5
M5、M6
M6、M10
M8、M10
M10、M12
根據(jù)表2-8選用M10內(nèi)六角螺釘。
2.6.2 凹凸模設(shè)計(jì)
凸模固定端與模座直接接觸時(shí),當(dāng)單位壓力超過(guò)模座材料的許用壓力時(shí),模座表面
就會(huì)損傷,為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬墊板。通常凸模固定端面的壓力超過(guò)80~90MPa時(shí)(模座材料采用鑄鐵)或壓力超過(guò)(80~120MPa(模座材料為Q235)時(shí)需要加墊板。
沖壓過(guò)程中的凹凸模最小壁厚為a=5mm,查表2-10可知最小壁厚為3.8mm,a=5≥0.2mm,因此凹凸模壁厚滿(mǎn)足要求
表2-10凸凹模最小壁厚 (mm)
料厚/mm
0.4
0.6
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
最小壁厚a/mm
1.4
1.8
2.3
2.5
2.7
3.2
3.8
最小直徑D/mm
15
18
21
2.6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì)
1.凸模長(zhǎng)度的計(jì)算
凸模的長(zhǎng)度
L≤H1+H2+H3
H1——凹模的高度,mm;
H2——凸模固定板的高度,mm;
H3——增加長(zhǎng)度,mm。
L=10+17+12=39mm
2.凸模強(qiáng)度的校核
一般情況下,凸模的強(qiáng)度是足夠的,所以沒(méi)必要作強(qiáng)度校驗(yàn)。又因本設(shè)計(jì)中的凸模直徑大而長(zhǎng)度短,故凸模強(qiáng)度不再校驗(yàn)。
2.6.4定位零件的確定
定位零件(裝置)的作用是保證坯料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。
使用條料時(shí),保證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷(xiāo)等。導(dǎo)料銷(xiāo)一般用兩個(gè),
壓裝在凹模上的固定式,在卸料板上的為活動(dòng)式。導(dǎo)料銷(xiāo)多用于單工序模和復(fù)合模。
擋料銷(xiāo)是用來(lái)限制條料送進(jìn)步距,抵住條料的搭邊或工件輪廓的零件,起定位作用。擋料銷(xiāo)分為固定擋料銷(xiāo)和活動(dòng)擋料銷(xiāo)。
為保證導(dǎo)料銷(xiāo)與凹模刃口間的距離,導(dǎo)料銷(xiāo)選用擋料銷(xiāo)的形式。
圖2-5 固定擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)尺寸
查相關(guān)手冊(cè),取h=3mm,D=10mm,d=4mm,L=13mm。
2.6.5卸料與推料裝置
1.卸料裝置
卸料裝置的主要作用是把材料由凸模上卸下,有時(shí)也可作壓料板,以防止材料變形,并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。卸料裝置有剛性與彈性卸料板和廢料切刀等形式。固定卸料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但卸料力大。彈性卸料板卸料力小,一般用于材料厚度小于等于1.5mm的沖裁。
卸料半選用彈性卸料板,彈性材料選擇橡膠。卸料板的厚度值與凹模寬度有關(guān),其值如下:
表2-11卸料板厚度的選擇 mm
材料厚度t/mm
卸料板寬度B/mm
≤50
>50~80
>80~125
>125~200
>200
≤0.8
8
10
12
14
16
>0.8~1.5
10
12
14
16
18
則卸料板的厚度選擇14mm。
2.推件裝置與打料裝置
頂件裝置則大多采用彈性的,通常由頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂件器等所組成。彈頂器的頂件力有彈簧或橡皮所產(chǎn)生,這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié),工作可靠,沖裁件的平直度高。但在操作中,彈簧或橡皮受到經(jīng)常變化的壓力,產(chǎn)生疲倦,彈性容易減弱。
頂件裝置采用彈簧頂件裝置,頂件器在自由狀態(tài)下高出凹模面0.2~0.5mm。
打料裝置由打、打板等組成,留在凹凸模中的沖孔廢料由打桿推出。
2.6.6模座、導(dǎo)向零件
1.模座
模座選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座,上模座厚度H1=35mm,下模座厚度H2=40mm。
2.導(dǎo)向零件
導(dǎo)向零件是指上、下模的導(dǎo)向裝置零件。對(duì)于生產(chǎn)量大要求模具壽命長(zhǎng)、工件精度高的沖裁模,一般采用導(dǎo)向模具,以保證上、下模的精確導(dǎo)向。
導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)有滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和滾動(dòng)導(dǎo)柱到套結(jié)構(gòu)?;瑒?dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)是常用的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)加工方便,易于標(biāo)準(zhǔn)化,但承受側(cè)壓力的能力差?;瑒?dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)四角、后側(cè)、中間、對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。
2.6.7連接與固定零件
1.模柄
中小型沖模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑快上,常用的形式有壓入式、凸緣模柄、通用模柄、浮動(dòng)模柄。
壓入式:與上模座孔為過(guò)渡配合:加銷(xiāo)釘防止轉(zhuǎn)動(dòng)。
凸緣模柄:用3~4各螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi),多用于大型模具,有A、B、C三種型號(hào)。
通用模柄:凸模直接裝入模柄孔中,有螺釘壓緊,便于更換凸模。
浮動(dòng)模柄:允許模柄少許傾斜,可以減少滑塊誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響
采用壓入式模柄,與模座的配合過(guò)度配合,B40×100 JB/T7646.1
2.凸模墊板與固定板
(1).固定板 凸模固定板將凸模固定在上模座上,其輪廓尺寸要考慮凸模安裝孔、螺釘和銷(xiāo)釘孔的設(shè)置。用固定板將凸模固定在模座上,固定板孔與凸模采用過(guò)渡配合。
壓裝后其端面磨平,以保證沖模的垂直度。
凸凹模固定板:160×125×8
沖孔凸模固定板:160×125×8
(2).螺釘與銷(xiāo)釘 螺釘與銷(xiāo)釘用于安裝時(shí)的固定與定位。銷(xiāo)釘一般用兩個(gè),螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度進(jìn)行選擇。
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