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模具工業(yè) 2011 年第37 卷第10 期 1 引 言 隨 著 鏈 傳 動(dòng) 技 術(shù) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 齒 形 鏈 的 應(yīng) 用 越 來 越 廣 泛 ， 尤 其 應(yīng) 用 于 汽 車 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 和 分 動(dòng) 箱 中 。 齒 形 鏈 要 求 鏈 條 能 在 高 速 、 重 載 、 變 速 、 變 載 等 惡 劣 條 件 下 工 作 ， 而 鏈 板 是 鏈 條 的 關(guān) 鍵 零 件 之 一 ， 其 質(zhì) 量 直 接 關(guān) 系 到 鏈 條 的 壽 命 及 安 全 性 ， 因 此 對(duì) 鏈 板 的 沖裁精度要求較高 。 圖1 所 示 鏈 板 材 料 為65Mn ， 厚1.5mm ， 形 狀 較 復(fù) 雜 ， 最 初 采 用 復(fù) 合 模 成 形 ， 但 鏈 板 孔 光 滑 度 不 理 想 ， 影 響 鏈 板 的 使 用 壽 命 ， 且 復(fù) 合 模 生 產(chǎn) 效 率 低 ， 分 析后決定采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 。 2 排樣設(shè)計(jì) 鏈 板 零 件 的 落 料 力 不 大 ， 且 形 狀 為 鋸 齒 形 ， 因 此 采 用 雙 排 交 錯(cuò) 排 列 方 案 ， 按 一 個(gè) 方 向 送 料 。 根 據(jù) 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 及 尺 寸 要 求 ， 采 用 沖 孔 、 擠 孔 、 落 料 等 工 序 成 形 ， 零 件 排 樣 如 圖2 所 示 。 鏈 條 在 使 用 過 程 中 ， 鏈 板 孔 是 鏈 條 失 效 的 薄 弱 環(huán) 節(jié) ， 容 易 產(chǎn) 生 疲 勞 破 壞 ， 而 鏈 板 沖 孔 后 在 孔 內(nèi) 壁 留 有 的 劃 痕 為 鏈 板 的 疲 勞 源 ， 為 減 小 鏈 板 孔 內(nèi) 壁 劃 痕 ， 現(xiàn) 采 用 擠 孔 工 圖1 鏈 板 藝將劃痕擠掉 ， 以提高鏈條使用壽命 。 3 模具結(jié)構(gòu)與工作過程 模 具 結(jié) 構(gòu) 如 圖3 所 示 。 將 卸 料 板 設(shè) 計(jì) 為 彈 性 卸 料 板 ， 沖 壓 時(shí) 既 有 足 夠 壓 力 將 條 料 壓 緊 ， 又 有 足 夠 卸 料 力 將 凸 模 從 條 料 中 分 離 ， 提 高 了 零 件 平 面 度 及 沖 壓 穩(wěn) 定 性 。 模 具 采 用 導(dǎo) 正 銷 和 側(cè) 刃 的 定 位 方 式 對(duì) 條 料 進(jìn) 行 精 定 位 ； 上 、 下 模 對(duì) 模 時(shí) 由 小 導(dǎo) 柱 和 導(dǎo) 套精確導(dǎo)向 ， 進(jìn)一步保證了零件質(zhì)量 。 模 具 工 作 過 程 ： 導(dǎo) 料 銷35 對(duì) 條 料 初 定 位 ， 沖 孔 齒 形 鏈 鏈 板 級(jí) 進(jìn) 模 設(shè) 計(jì) 王洪 軍 ，葉 斌 ( 杭州東華鏈條集團(tuán)有限公司 ， 浙江 杭州 311102) 摘 要 ： 分 析 了 齒 形 鏈 鏈 板 的 沖 壓 工 藝 ， 介 紹 了 零 件 排 樣 、 模 具 結(jié) 構(gòu) 與 工 作 過 程 及 模 具 關(guān) 鍵 零 件 設(shè) 計(jì)。 實(shí)踐證明 ： 模具設(shè)計(jì)合理 ， 操作簡(jiǎn)便 ， 生產(chǎn)效率高 ， 能滿足零件質(zhì)量和生產(chǎn)要求 。 關(guān)鍵詞： 齒形鏈 ； 鏈板 ； 級(jí)進(jìn)模 ； 排樣 中圖分類號(hào) ： TG386.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ： B 文章編號(hào) ： 1001-2168(2011)10-0040-03 Progressive die for link plate of silent chain WANG Hong- jun, YE Bin (Hangzhou Donghua Chain Group Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 311102 , China Abstract : T he stamping process of the link plate of a silent chain was investigated. The lay out design, the die structure and work procedure and design of key die components were discussed. Key words : silent chain; link plate; progressive die; la yout design 收稿日期： 2011-05-24。 作 者 簡(jiǎn) 介 ： 王 洪 軍 （1979- ） ， 男 ， 黑 龍 江 蘭 西 人 ， 工 程 師 ， 主 要 從 事 汽 車 鏈 傳 動(dòng) 產(chǎn) 品 研 發(fā) 工 作 ， 地 址 ： 浙 江 省 杭 州 市 余 杭 區(qū) 運(yùn) 河 鎮(zhèn) 圣 塘 河 社 區(qū) 杭 州 東 華 鏈 條 集 團(tuán) 有 限 公 司 ， （ 電 話 ） 13735512657 ， （ 電 子信箱 ） 。 40模具工業(yè) 2011 年第37 卷第10 期 圖3 模具結(jié)構(gòu) 1. 上 模 座 2. 卸 料 板 3. 凸 模 固 定 板 4. 凸 模 固 定 板 墊 板 5. 沖 孔 凸 模 6. 沖 孔 凸 模 7. 沖 孔 凸 模 墊 塊 8. 導(dǎo) 正 銷 9. 擠 孔 凸 模 10. 擠 孔 凸 模 鑲 塊 11. 擠 孔 凸 模 墊 塊 12. 落 料 凸 模 13. 上 限 位 柱 14. 彈 簧 15. 螺 釘 16. 螺 釘 17. 小 導(dǎo) 柱 18. 小 導(dǎo) 套 19. 鋼 球 保 持 圈 20. 導(dǎo) 套 21. 凹 模 固 定 板 22. 凹 模 固 定 板 墊 板 23. 導(dǎo) 柱 24. 下 模 座 25. 螺 釘 26. 落 料 凹 模 墊 塊 27. 落 料 凹 模 28. 擠 孔 凹 模 墊 塊 29. 擠 孔 凹 模 30. 導(dǎo) 正 凹 模 31. 沖 孔 凹 模 32. 下 限 位 柱 33. 限位塊 34.上限位柱 35. 導(dǎo)料銷 36.螺釘 37. 側(cè)刃凸模 38. 側(cè)刃凹模 圖2 零件排樣 41模具工業(yè) 2011 年第37 卷第10 期 凸 模5 沖 孔 ； 上 模 上 行 ， 條 料 前 移 ， 導(dǎo) 正 銷8 導(dǎo) 正 條 料 ； 上 模 上 行 ， 條 料 前 移 ， 擠 孔 凸 模9 擠 孔 ； 上 模 上 行 ， 條 料 前 移 ， 導(dǎo) 正 銷8+ 側(cè) 刃 精 定 位 條 料 ， 落 料 。 模 具在條料另一側(cè)按上述過程工作 。 4 模具關(guān)鍵零件設(shè)計(jì) （1 ） 沖 孔 凸 模 、 擠 孔 凸 模 及 凹 模 設(shè) 計(jì) 。 零 件 成 形 屬 于 薄 板 沖 壓 ， 但 沖 裁 量 大 ， 沖 孔 凸 模 、 擠 孔 凸 模 及 凹 模 在 模 具 工 作 中 容 易 磨 損 ， 因 此 將 其 設(shè) 計(jì) 成 鑲 嵌 式 結(jié) 構(gòu)( 見 圖3) ， 便 于 更 換 和 維 修 。 沖 孔 凸 模 和 擠 孔 凸 模 材 料 為L(zhǎng)D 鋼 ， 凹 模 材 料 為YG15。 擠 孔 凸 模 的 刃 口 寬 度 為1mm ， 在 一 個(gè) 行 程 內(nèi) 擠 孔 凸 模 刃 口 有 2 次 通 過 已 沖 過 的 孔 ， 有 效 地 提 高 了 孔 的 光 滑 度 。 擠孔凸模結(jié)構(gòu)如圖4 所示 。 圖4 擠孔凸模結(jié)構(gòu) （2 ） 導(dǎo) 正 銷 設(shè) 計(jì) 。 導(dǎo) 正 銷 采 用 可 拆 卸 結(jié) 構(gòu) ， 導(dǎo) 正 條 料 時(shí) 利 用 已 沖 出 的2 個(gè) 圓 孔 導(dǎo) 正 ， 不 需 另 行 設(shè) 置 工 藝 孔 ， 簡(jiǎn) 化 了 模 具 結(jié) 構(gòu) ， 提 高 了 材 料 利 用 率 。 導(dǎo) 正 銷 與 凸 模 固 定 板 之 間 采 用H7/h6 間 隙 配 合 。 導(dǎo) 正 銷 較 長(zhǎng) ， 剛 性 差 ， 采 用6542 材 料 以 增 加 剛 性 ， 結(jié) 構(gòu) 如 圖5 所示 。 圖5 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu) （3 ） 小 導(dǎo) 柱 、 導(dǎo) 套 設(shè) 計(jì) 。 小 導(dǎo) 柱 與 凸 模 固 定 板 、 卸 料 板 之 間 為 過 渡 配 合 ， 小 導(dǎo) 套 與 凹 模 固 定 板 之 間 為 過 盈 配 合 。 小 導(dǎo) 柱 、 導(dǎo) 套 對(duì) 上 、 下 模 進(jìn) 行 精 確 導(dǎo) 向 ， 可 防 止 上 、 下 模 對(duì) 模 過 深 而 損 害 模 具 ， 同 時(shí) 降 低 了限位柱的使用要求 。 5 結(jié)束語 零 件 排 樣 設(shè) 計(jì) 中 將 沖 孔 、 擠 孔 、 落 料 等 工 序 很 好 地 結(jié) 合 在 一 起 ， 工 序 安 排 合 理 。 實(shí) 踐 證 明 ： 模 具 設(shè) 計(jì) 合 理 ， 操 作 簡(jiǎn) 便 ， 生 產(chǎn) 效 率 高 ， 能 滿 足 零 件 質(zhì) 量 和生產(chǎn)要求 。 參考文獻(xiàn) ： 1 陳炎嗣. 多 工 位 級(jí) 進(jìn) 模 設(shè) 計(jì) 與 制 造M. 北 京: 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社,2007:201-208. 2 許 發(fā) 樾. 實(shí) 用 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 手 冊(cè)M. 北 京: 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社,2002:1152-1158. 3 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 沖 模 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè)M. 北 京: 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社,1999:24-27. 4 姜 晶. 踏 板 臂 級(jí) 進(jìn) 模 設(shè) 計(jì)J. 模 具 工 業(yè),2010,36(11):27-28. 圖6 快拆式?jīng)_圓孔凸模結(jié)構(gòu) 具 既 能 夠 獲 得 較 高 的 零 件 質(zhì) 量 和 生 產(chǎn) 效 率 ， 又 能 減 少設(shè)備投資 ， 提高經(jīng)濟(jì)效益 ， 得到了客戶好評(píng) 。 參考文獻(xiàn) ： 1 張鼎承.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999: 149-155. 2 徐政坤.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003:180-200. 3 洪慎章,金龍建.多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)M. 北京: 機(jī) 械工業(yè)出版社,2010:44-62. 4 金龍建.窗簾支架彈片多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)J. 模具工業(yè), 2010,36(4):34-37. 1. 固 定 板 墊 板 2. 圓 柱 銷 3. 快 拆 凸 模 固 定 塊 4. 卸 料 板 墊 板 5. 圓 柱 銷 6. 快 拆 卸 料 板 鑲 件 7.螺釘 8.螺釘 9.固定板 10.沖圓孔凸模 （ 上接第39 頁 ） 42XXXX 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 沖壓模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生
系 別 機(jī) 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級(jí) 材料成型及控制工程
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.緒論
1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。
(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。
（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。
（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 沖壓的基本工序及模具
由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。
在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。
沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
沖壓件圖如下圖所示:
沖壓技術(shù)要求:
1. 材料:65Mn
2. 材料厚度:1.5mm
3. 生產(chǎn)批量:中批量
4. 未注公差:按IT9確定.
2 .零件的工藝性分析.
2.1 零件的工藝性分析 該零件材料為65Mn,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形狀復(fù)雜,產(chǎn)品寬度B=14.83≥1.2t(t為材料厚度) ,沖孔時(shí)有尺寸為φ4.98，根據(jù)沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)知沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)度的限制,孔的尺寸不應(yīng)太小.沖孔的最小尺寸取決于材料性能,凸模的強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)等.根據(jù)表3-3可查得圓形孔最小值得d=0.9t=0.9X1.5=1.35mm<φ6，所以滿足工藝性要求。
沖裁件孔與孔之間:孔與邊緣之間的距離受模具的強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的制約,其值不應(yīng)過小,一般要求C≥(1～1.5)t,C′>(1.5～2)t所以由沖件圖可知C1=7.72>1X1.5=1.5。
由以上可知孔與孔之間距離C1滿足工藝性要求, 初步采用復(fù)合模來實(shí)現(xiàn)，但鏈板孔的光潔度不理想，影響鏈板的使用壽命，且復(fù)合模生產(chǎn)效率低，分析后決定采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
由于鏈板零件的落料力不大，且形狀為鋸齒形，因此可以考慮采用雙排交錯(cuò)排列的方案，按一個(gè)方向送料，但考慮到模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，而且模具整體也大很多，模具的材料和生產(chǎn)成本增加，因此建議不采用雙排交錯(cuò)排列的方案。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及尺寸要求，采用沖孔，擠孔，落料等工序成型 ，具體排樣圖如下：
鏈條在使用過程中，鏈板孔是鏈條失效的薄弱環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生疲勞破壞，而鏈板沖孔后在孔內(nèi)壁留下的劃痕為鏈板的疲勞源，為減少鏈板孔內(nèi)壁劃痕，現(xiàn)采用擠孔工藝將劃痕擠掉，以提高鏈條的使用壽命。沖孔尺寸可以沖φ4.93的孔。
2.2 沖裁件的精度與粗糙度
沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT12級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),沖孔件公差等級(jí)最好低于IT9級(jí),由工件圖尺寸可查得落料公差,沖孔公差分別為0.40,0.08.而沖件落料公差,最高精度沖孔公差分別為0.5,0.15，孔中心距公差 ±0.15而沖件孔中心距最高精度公差為±0.25,因此可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達(dá)到要求.
由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮.
2.3 沖裁件的材料
由材料方面的資料得, 65Mn是優(yōu)質(zhì)碳素鋼的一種。
標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 711-88 137 0210 4496
用途
65Mn 鋼板強(qiáng)度、硬度、彈性和淬透性均比65號(hào)鋼高，具有過熱敏感性和回火脆性傾向，水淬有形成裂紋傾向。退火態(tài)可切削性尚可，冷變形塑性低，焊接性差。受中等載荷的板彈簧，直徑達(dá)7-20mm的螺旋彈簧及彈簧墊圈.彈簧環(huán)。高耐磨性零件，如磨床主軸、彈簧卡頭、精密機(jī)床絲桿、切刀、螺旋輥?zhàn)虞S承上的套環(huán)、鐵道鋼軌等。
化學(xué)成份
碳 C ：0.62～0.70
硅 Si：0.17～0.37
錳 Mn：0.90～1.20
硫 S ：≤0.035
磷 P ：≤0.035
鉻 Cr：≤0.25
鎳 Ni：≤0.30
銅 Cu：≤0.25
力學(xué)性能
抗剪強(qiáng)度 σb (MPa)：≥700(100)
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥784(80)
伸長(zhǎng)率 δ10 (％)：≥8
斷面收縮率 ψ (％)：≥30
硬度：熱軋,≤302HB;冷拉+熱處理，≤321HB。
2.4 確定工藝方案.
該沖裁件包括落料和沖孔，擠孔三個(gè)基本工序,可采用的沖裁方案有單工序沖裁,復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種.零件屬于中批量生產(chǎn),因此采用單工序須要模具數(shù)量較多,生產(chǎn)率低,所用費(fèi)用也高,不合理;若采用復(fù)合沖,可以得出沖件的精度和平直度較好,生產(chǎn)率較高,但因零件的孔邊距太小,模具強(qiáng)度不能保證;用用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí),生產(chǎn)率高,操作方便,通過合理設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問題,根據(jù)以上分析,該零件采用級(jí)進(jìn)沖裁工藝方案.
3. 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1模具類型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用級(jí)進(jìn)沖裁模.
3.2 操作與定位方式
零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較小，厚度較小，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，定位銷導(dǎo)正。
3．3 卸料與出件方式
考慮零件尺寸較小，厚度較薄，采用彈壓卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。
3．4 模架類型及精度
由于零件材料較薄，尺寸較小，沖裁間隙較小，又是級(jí)進(jìn)模因此采用內(nèi)導(dǎo)柱導(dǎo)向，考慮零件精度要求不是很高，材料厚度為1.5，沖裁間隙較不小，因此采用采用后側(cè)兩導(dǎo)柱。
4． 沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
4．1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
該沖裁件材料厚度較薄，尺寸小，因此可采用以下排樣比較合理,具體見上面視圖。
搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。
搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.5m，確定搭邊工作間a1為2mm, a為2.0mm。
因此根據(jù)式3-13，條料的寬度為
B=（Dmax+2a+z）=14.83+2×2=18.83 mm
進(jìn)距為:s=24+a1=24+2.0=26mm
根據(jù)3-14，導(dǎo)板間距為：
B0=B+Z= Dmax+2a+z=18.83+1.5=20.33mm
由零件圖在CAD用計(jì)算機(jī)算得一個(gè)零件的面積為250.45mm
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的坯料面積:
BXS=20.33X26=528.58mm,
因此材料利用率為:
η=(A/BS)X100%
=(250.45/528.58)X100%
=47.4%
4.2 設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī).
(1).沖裁力 根據(jù)零件圖,用CAD可計(jì)算出沖一次零件內(nèi)外周邊之和L=76.1mm(首次沖裁除外),又因?yàn)棣?700Mpa,t=1.5mm,取K=1.3,則根據(jù)式3-18,F=KLtτ=1.3X76.1X1.5X700=103.87KN，沖孔力的大小：F=KLtτ=1.3X（3.14×4.93）X1.5X700=21.13KN，擠孔力相當(dāng)于沖孔的大小：F=KLtτ=1.3X（3.14×4.98）X1.5X700=21.34KN，切側(cè)切側(cè)刃力的大?。篎=KLtτ=1.3X27.5X1.5X700=37.54KN，總的力為103.87+21.13+21.34+37.54=183.88KN，
卸料力:,取Kx=0.06,則
Fx=KxF=0.06X183.88=11KN
推件力:根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥3mm,為了修模時(shí)能保證模具仍具有足夠的強(qiáng)度,所以直壁高度取h=3mm,
由式3-23應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力為:
P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3)X（183.88+11）=253.34KN
因此可選壓力機(jī)型號(hào)為J23-40.
型號(hào)為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
200
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑40
深度70
最小封閉高度/mm
120
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
30°
立柱距離/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
前后420
左右630
工作臺(tái)孔尺寸
(2)壓力中心
根據(jù)排樣,我們可以在CAD里使用查詢便能得出沖孔的壓力中心,
F1——沖側(cè)刃力 F1= Ltσb ，得F1=37.54KN
F2——沖孔力φ4.93 F2= Ltσb ，得F2=10.56KN
F3——沖孔力φ4.93 F3= Ltσb ，得F3=10.56KN
F4——擠孔力φ4.98 F4= Ltσb , 得F4=10.67KN
F5——擠孔力φ4.98 F5= Ltσb , 得F5=10.67KN
F6——落料力 F6= Ltσb , 得F6=103.87KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=8.35
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=52
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=32.35
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=19.65
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=-19.65
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=-32.35
Y6——F6到X軸的力臂 Y6=0
X6——F6到Y(jié)軸的力臂 X6=-52
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3…）/（F1+ F2+ F3…）
XG = （X1F1+ X2F2+ X3F3…）/（F1+ F2+ F3…）
XG——F沖壓力到X軸的力臂；XG =-18.78
YG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；YG =1.7
所以由以上可以算得壓力中心為G(1.7,-18.78)
(3).計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差
由于材料較薄,模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡(jiǎn)單,并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工為宜.
由落料尺寸得,凹模會(huì)變小,所以得以凹模為基準(zhǔn),配作凸模.
由沖孔尺寸得,凸模尺寸變小,所以以凸模為基準(zhǔn),配作凹模.
由材料厚度可得Zmin=0.03mm, Zmax=0.05mm.
由落料,凹模磨損后變大,磨損系數(shù)X1=0.50,X2=0.04所以:
Ad1=(A1max-x△)=(24-0.5X0.04) =23.98
Ad2=(A2max-x△)=(14.83-0.5X0.04) =14.81
Ad3=(A3max-x△)=(5-0.5X0.04) =4.98
Ad4=(A4max-x△)=(1.4-0.5X0.04) =1.38
Ad5=(A5max-x△)=(3-0.5X0.04) =2.98
由于Ad1,為落料尺寸,故以凹模為基準(zhǔn),配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證雙面間隙值為0.06～0.10mm.
落料凸模尺寸：Ah1=(Ad1-2Z)+ Δ
=24-2X0.05=23.9+0.02;
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ
=14.83-2X0.04=14.73+0.02;
Ah3=(Aj3-Z)+ Δ
=5-0.05=4.95+0.02;
Ah4=(Aj4-Z)+ Δ
=1.4-0.05=1.35+0.02;
Ah5=(Aj5-Z)+ Δ
=3-0.05=2.95+0.02;
(2).由沖孔尺寸凸模磨損后變小有:
b1=φ6, b2=φ12, b3=φ16,磨損系數(shù)X1=X20.5,故bp6不需采用刃口尺寸公式計(jì)算,而直接取bp6=2bp5.所以:
bp1=(b1min+X1△1)=(4.93+0.5X0.04)=4.95
沖孔凹模尺寸，
Hp1=(b1min+X1△1)=(4.93+2X0.05)=5.03
(3).凸,凹模磨損后不變的尺寸Cp1=12.7，角度120，150，未注公差為IT9,得:Cp=(Cmin+0.5△),所以:
Cp1=(Cmin+0.5△)=12.70.01
Cp2=(Cmin+0.5△)=1500.01
Cp3=(Cmin+0.5△)=1200.01
5. 模具的總裝圖與零件圖
5.1 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)與分析,我們可以得出如級(jí)進(jìn)模具的總張圖
如圖5-1所示:
圖5-1 級(jí)進(jìn)?？傃b圖
1.下模板;2. 凹模；3、落料凸模；4、卸料板；5、卸料螺釘；6、樹脂，7、擠壓沖頭；8固定板；9、上墊板，10、上模板，11、模柄;12.防轉(zhuǎn)銷;13.沖孔沖頭;14鋼絲，15、切側(cè)刃凸模，16、圓柱銷，17. 內(nèi)六角螺釘，18.內(nèi)導(dǎo)柱; 19、內(nèi)六角螺釘20.導(dǎo)料板;21.定位銷;22.圓柱銷，23、內(nèi)六角螺釘。
5.2 沖壓模具的零件圖
(1).凹模設(shè)計(jì)
凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘,圓柱銷與下模座固定的固定方式，凹模刃口采用直筒形刃口壁結(jié)構(gòu),刃口高度根據(jù)前面“4.2”計(jì)算沖裁力時(shí)所取h=3mm,漏料部分刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大，可以擴(kuò)大0.5～1mm,取1mm,(為便于加工,落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的簡(jiǎn)化形狀,如圖所示),凹模輪廓尺寸計(jì)算如下:
凹模輪廓尺寸的確定，凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(長(zhǎng)X寬)及厚度尺寸H.從凹模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C.對(duì)于簡(jiǎn)單對(duì)稱形狀刃口凹模,由于壓力中心即對(duì)稱中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)凹模壁厚來確定,所以:
L=l+2C=20.33+2X40=100
C值可根據(jù)資料查得.
整體式凹模板的厚度可按如下經(jīng)驗(yàn)公式估算:
H=K1K2=15mm, K1取1,K2根據(jù)資料取2.5.
由以上算得凹模輪廓尺寸LXBXH=100X200X33,查有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并無厚度合適,因此我選LXB為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,得LXBXH=100X200X30.
凹模材料的選用:材料選用YG15鋼，孔與孔的校核:校核最小A值為6,最小B值為35，以上都能達(dá)到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具體見零件圖5-21.或后面所附的零件圖.設(shè)計(jì)中,因?yàn)閴毫χ行呐c凹模板的幾何中心相差不太,由壓力機(jī)根據(jù)模柄孔尺寸為φ40,壓力中心仍在模柄投影面積,可設(shè)他們?cè)谕S線上.
圖5-2 凹模
(2).凸模設(shè)計(jì)
落料凸模刃口部分為異形,又在它里面開孔,裝配導(dǎo)正銷,為便于凸模和固定板的加工,可通這設(shè)計(jì)成鉚接方式與固定板固定.沖孔凸模采用階梯結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)成鉚接方式.凸模的尺寸根據(jù)導(dǎo)料板尺寸、卸料板尺寸和安裝固定要求尺寸h，取h15~20，因?yàn)檫@里的凹模刃口尺寸為3 mm,在范圍之內(nèi)取18mm所以凸模的尺寸為L(zhǎng)=25+18+20+2=65mm.
凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用LD鋼
考慮沖孔凸模的直徑很小，故需對(duì)最小凸模φ4.93進(jìn)行強(qiáng)度和鋼度校核：根據(jù)表3-26可得：
L≤90d/=(90X4.93X4.93)/=8.3mm.
L為凸模的允許最大工作尺寸，而設(shè)計(jì)中，凸模的工作尺寸為
65＞8.3,所以鋼度不需要校核。
具體零件圖如后面所附零件圖為準(zhǔn)，
零件成型屬于薄板沖壓，但沖裁量大，沖孔凸模和擠壓凸模及凹模在模具沖壓過程中容易磨損，因此材料需要選耐磨強(qiáng)度高的材料，沖孔凸模和擠壓凸模都選用LD鋼，凹模選用YG15，擠壓凸模的刃口高度為1毫米，在一個(gè)行程內(nèi)擠孔凸模刃口有兩次通過已沖過的孔，有效的提高孔的光潔度，結(jié)構(gòu)圖如下：
(3).選擇堅(jiān)固件及定位零件
螺釘規(guī)格的選用: 由凹模板的厚度可選用M8,在根據(jù)實(shí)際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用GB 70-85 M8X50,這里要6個(gè),卸料板的螺釘選用GB 70-85 M8X60,這里要4個(gè)。
銷釘規(guī)格的選用: 銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個(gè)規(guī)格,因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用GB 119-86 φ8X60, 選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標(biāo)準(zhǔn)定位零件.
導(dǎo)料板: 根據(jù)凹模LXB=200X100,查標(biāo)準(zhǔn)GB2865.5-81,選規(guī)格為:長(zhǎng)度L=200,寬度B=100,厚度H=8,材料為45#的導(dǎo)料板,即導(dǎo)料板:200X50X8
如圖5-10所示:
(4).設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件
卸料以卸料板卸料,出件是以凸模往下沖即可,因此不用設(shè)計(jì)出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.5~1倍,所以卸料板的LXBXH=200X100X/0.5X45=200X100X23,卸料板在此僅起卸料作用,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.05~0.1mm,這里取0.1mm,材料為Cr12.由以上根據(jù)凸模和凹?？稍O(shè)計(jì)出卸料板如圖5-13.
(5).選擇模架及其它模具零件
選擇模架:
根據(jù)GB/T 2851.5-90,由凹模周界200X100,及安裝要求,選取凹模周界:LXB=200X100,閉合高度:H=159~179,上模座:260X170X30，下模座:260X170X40,導(dǎo)柱:28X160,導(dǎo)套:42X70.
由以上可得模架及其零件如圖5-14所示.
模柄: 由壓力機(jī)的型號(hào)J23-40.可查得模柄孔的直徑為40,深度為70,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn),模柄長(zhǎng)度比模柄孔深度小5~10mm,由于采用彈壓卸料，上模座回程時(shí)受力較大，因此選用壓入式模柄較合理。
墊板: 墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取3~10mm,這里設(shè)計(jì)時(shí),由于壓力較大,根據(jù)GB2865.2-81選取規(guī)格為L(zhǎng)XBXH=200X100X10.
凸模固定板:
凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為凹模的0.4~0.6h,h為凹模的厚度,這里取0.4h,即0.4X45=18mm,根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為L(zhǎng)XBXH=200X100X18;凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個(gè)銷釘定位,4個(gè)螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角,由以上可得凸模固定板的零件圖如圖5-16所示:
5.3壓力機(jī)的校核
(1).公稱壓力 根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為J23-40,它的壓力為400>188.38,所以壓力不需要校核;
(2).滑塊行程 滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=1.5,導(dǎo)料板的厚度H=8及凸模沖入凹模的最大深度2,即S1=1.5+8+2=11.5
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