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第六章、沖壓模具零件加工工藝的編制
6.1.凹模加工工藝過程
表6-1 凹模加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成180mm×150mm×40mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線
6
鉗工
加工好凸模,配作沖孔凹模達(dá)要求
7
銑
銑漏料孔達(dá)要求
銑床
8
鉗工
鉆鉸4×φ8,鉆攻8XM8
鉆床
9
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~62
10
平磨
磨厚度及基面達(dá)到要求
平面磨床
11
線切割
按圖切割各型孔,留0.005~0.01單邊研量
線切割機(jī)床
12
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
13
檢驗(yàn)
6.2.凸模加工工藝過程
表6-2-1 落料凸模加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成45mm×35mm×70mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
線切割
按圖切割外形,留0.005~0.01單邊研量
線切割機(jī)床
7
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
8
檢驗(yàn)
表6-2-2 沖孔凸模φ6加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
備料φ12mm×70mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達(dá)配合尺寸
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達(dá)要求
車床
5
倒角
倒角達(dá)要求
車床
6
鉗工
拋光達(dá)表面要求
7
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
8
鉗工
磨平上下表面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
6.3.卸料板加工工藝過程
表6-3 卸料板加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成180mm×150mm×28mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm，銑臺(tái)階
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線
6
線切割
按圖切割各型孔,保證雙面間隙0.15mm
線切割機(jī)床
7
鉗工
鉆沉，攻絲，4-M6，4-φ14，
鉆床
8
平磨
磨厚度及基面見光
平面磨床
9
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
6.4.凸模固定板加工工藝過程
表6-4 凸模固定板加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成180mm×150mm×20mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線
6
線切割
按圖切割各型孔,保證配合尺寸
線切割機(jī)床
7
鉗工
鉆鉸2×φ8，鉆攻4×M8，鉆孔4-φ9
鉆床
8
鉗工
鉚接處倒角
9
平磨
磨厚度及基面見光
平面磨床
10
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
11
檢驗(yàn)
XXXX 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 連接環(huán)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
摘 要
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
本設(shè)計(jì)主要對連接環(huán)沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點(diǎn)，在廠原有的設(shè)計(jì)上，對模具進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)對連接環(huán)加工工藝進(jìn)行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下，選擇高生產(chǎn)率的加工工藝，降低生產(chǎn)成本，從而有效地節(jié)約了材料。本設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行了輔助設(shè)計(jì)，在保證高精度的同時(shí)簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使設(shè)計(jì)更為便捷。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也是對我所學(xué)知識(shí)的回顧與檢查。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對我的教誨.
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過學(xué)習(xí)這門課程，使我對沖壓模具有了新的認(rèn)識(shí)，從中也學(xué)到了不少知識(shí)，激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。
但因本人經(jīng)驗(yàn)有限，因此很難避免的存在一些不合理之處，望各位老師批評和指正，以使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做到合理，同時(shí)也為我走出校門步入社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 沖壓模具；彎曲模；輔助設(shè)計(jì)；模具結(jié)構(gòu)
目 錄
摘 要 2
第一章、緒論 4
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 4
1.2.沖壓的基本工序及模具 4
第二章、零件的工藝性分析. 6
2.1.零件的工藝性分析 6
2.2.產(chǎn)品材料的選擇 6
2.3.確定工藝方案. 6
2.4.沖壓順序的安排 7
第三章、沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3.1.模具類型 8
3.2.操作與定位方式 8
3.3.卸料與出件方式 8
3.4.模架類型及精度 8
第四章、沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算 9
4.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 9
4.1.1.搭邊與料寬 9
4.1.2.材料利用率計(jì)算 10
4.2.設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī). 11
4.2.1.沖壓力計(jì)算 11
4.2.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 12
4.3.壓力機(jī)的選擇 12
4.4.壓力中心 12
4.5.計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差 14
第無章、模具的總裝圖與零件圖 16
5.1.模具結(jié)構(gòu) 16
5.2.沖壓模具的零件圖 18
5.2.1.凹模設(shè)計(jì) 18
5.2.2.凸模設(shè)計(jì) 20
5.2.3.選擇堅(jiān)固件及定位零件 21
5.2.4.設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件 22
5.2.5.選擇模架及其它模具零件 23
5.3.壓力機(jī)的校核 26
5.3.1.公稱壓力 26
5.3.2.滑塊行程 26
5.3.3.行程次數(shù) 26
5.3.4.工作臺(tái)面的尺寸 27
5.3.5.閉合高度 27
設(shè)計(jì)小結(jié) 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
第一章、緒論
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓是利用沖壓模具，安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上，是沖床上下的沖壓力，壓在板材上，使板材產(chǎn)生分離，或者壓出一定的形狀，從而獲得所需的形狀，尺寸精度要求的零件，這類方法叫冷沖壓，屬于冷加工。沖壓過程中所使用的工裝稱為沖壓模具，簡稱冷沖模。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)。
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
沖壓件圖如下圖所示:
沖壓技術(shù)要求:
1. 材料:Q235
2. 材料厚度:1.0mm
3. 生產(chǎn)批量:中批量
4. 未注公差:按IT14確定.
第二章、零件的工藝性分析.
2.1.零件的工藝性分析
該零件材料為Q235鋼，屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)簡單,形狀復(fù)雜,產(chǎn)品寬度B=24≥1.2t(t為材料厚度) ,沖孔時(shí)最小尺寸為16，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊，沖孔,因受凸模材料及強(qiáng)度的限制,孔的直徑或者外形最小尺寸不應(yīng)太小，凸模強(qiáng)度與模具結(jié)構(gòu)等有關(guān).根據(jù)表3-3可查得孔最小值得d=0.9t=0.9X1.0=0.9mm<φ16，所以無需單獨(dú)校核凸模強(qiáng)度。
由以上分析可得,產(chǎn)品外形尺寸比較小,如圖2—1所示。在模具結(jié)構(gòu)上需要多考慮，確定后,我們才能繼續(xù)做下一步的設(shè)計(jì)。
2.2.產(chǎn)品材料的選擇
此零件為常見零件，根據(jù)材料表格分析，選擇Q235,Q235力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：380-470
抗剪強(qiáng)度，τ=310-380Mpa，
伸長率 δ(％)：25%
2.3.確定工藝方案.
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
（1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求100萬件的連接環(huán)來說采用復(fù)合模或連續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。
（3） 根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 連接環(huán)的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。
（4） 根據(jù)模具制造的難易程度，確定加工路線，牽涉到制造成本,所以從經(jīng)濟(jì)學(xué)出發(fā)，對形狀復(fù)雜的零件來說，復(fù)合模更為簡單直接，制造方便，維修也方便。
（5） 根據(jù)現(xiàn)場工人操作看，操作方便與安全是最關(guān)鍵的，也是模具設(shè)計(jì)最初的宗旨，復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難，操作不方便，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。
綜上所述分析，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，如采用復(fù)合模，雖然零件精度能保證，但產(chǎn)品很小，操作不方便，而且不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。采用級(jí)進(jìn)模則可解決這些問題，不僅能達(dá)到精度要求，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)話，而且在提高效率的同時(shí)可確保生產(chǎn)的安全性。在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇連續(xù)沖裁方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
2.4.沖壓順序的安排
為保證條料送進(jìn)的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件與載體的連接關(guān)系，應(yīng)考慮沿零件寬度方向橫向排樣，采用的工序如下：
1、沖孔，2、沖孔，4、落料。
第三章、沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.模具類型
根據(jù)第二章工藝分析，確定最終的設(shè)計(jì)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),生產(chǎn)時(shí)，手工送料，自動(dòng)送料，都可以達(dá)到批量生產(chǎn),降低模具成本,一般都是采用自動(dòng)送料機(jī)，減少人工操作，連接環(huán)外形尺寸相對較小，自動(dòng)送料級(jí)進(jìn)模，采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，定位送料寬度，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，保證送料步距，既能有效保證孔的精度，又能起到定位的作用。
3.3.卸料與出件方式
考慮外形尺寸較小，所以卸料力也小，采用樹脂或者彈簧彈壓卸料方式更為合適，為了便于操作，提高生產(chǎn)效率，采用正裝結(jié)構(gòu)的模具，沖件和廢料直接從下模板下掉出。
3.4.模架類型及精度
由于零件外形較小，厚度薄，所以沖裁間隙比較小，又是多工位模具，因此模具內(nèi)部需要增加內(nèi)導(dǎo)柱，方便調(diào)整模具間隙，采用常見的后側(cè)兩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，由于模具不大，模具總價(jià)格便宜，所以買標(biāo)準(zhǔn)件模價(jià)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)，購買標(biāo)準(zhǔn)件經(jīng)濟(jì)，實(shí)惠，加工方便，出貨快。
第四章、沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則：
1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）
2） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3） 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。
4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。
4.1.1.搭邊與料寬
搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。
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=1.0mm，確定搭邊工作間a1為1.2mm, a為1.5mm。
送料步距和條料寬度的確定
送料步距 所裁剪的條料在模具上每次送前一步的距離叫送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1
S=24+1.2=25.2mm
式中 D——條料寬度；
a1——工件間搭邊值。
條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a+2a)-Δ
=(38+2×1.5+2×1.5)-0.5=44-0.5mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；
a——側(cè)搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=44-0.5 。
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,如圖4-11所示。
圖4-1
4.1.2.材料利用率計(jì)算
由零件圖在CAD用計(jì)算機(jī)算得一個(gè)零件的面積為846.9744mm
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的坯料面積:
B×S=25.2×44=1108.8mm,
因此材料利用率為:
η=(A/BS)×100%
=(846.9744/1108.8)×100%
=76.38%
4.2.設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī).
4.2.1.沖壓力計(jì)算
本次設(shè)計(jì)的模具為平刃口結(jié)構(gòu)，沖壓力可按下式計(jì)算
沖側(cè)刃力計(jì)算
F1=KLδτ
F=1.3×（25.2+1.5+1.5）×1.0×380=13930.8N
=13.93KN
沖側(cè)刃力計(jì)算
F2=KLδτ
F=1.3×（25.2+1.5+1.5）×1.0×380=13930.8N
=13.93KN
沖圓孔力計(jì)算
F3=KLδτ
F=1.3×3.14×6×1×380=9307N
=9.307KN
沖孔力計(jì)算
F4=KLδτ
F=1.3×100.6×1×380=49696.4N
=49.7KN
落料力計(jì)算
F5=KLδτ
F=1.3×112.5×1×380=55575N
=55.575KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——產(chǎn)品周邊長度（mm）；
τ——Q235抗剪強(qiáng)度（MPa）；（260-380 MPa），取380
δ——產(chǎn)品厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
4.2.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算
F卸=K卸F
=0.045×（13.93+13.93+9.307+49.7+55.575）=6.41KN
F推=K推F
=0.06×（20.85+20.85）=7.12KN
式中 F——沖裁力；
F卸、F推——分別為卸料系數(shù)和推件系數(shù)
綜上所述，總的沖裁力為F總=F+F卸+F推=142.442+6.41+7.12=155.972KN
4.3.壓力機(jī)的選擇
由式3-23應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力為:
P0≥(1.1～1.2)F∑=(1.1～1.2)X（142.436+8.546）=181.1784KN
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
孔徑200
滑塊行程/mm
100
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
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°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后300
左右450
4.4.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=13.93KN
F2——沖側(cè)刃力 F2=Ltσb ，得F2=13.93KN
F3——沖孔力φ6 F3=Ltσb ，得F3=9.307KN
F4——沖孔力 F4=Ltσb , 得F4=49.7KN
F5——落料力 F5=Ltσb , 得F5=55.575KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=22
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=37.8
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=-22
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=37.8
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=37.8
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=-11.1
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=-37.8
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=-8.7579
YG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；YG=0
所以由以上可以算得壓力中心為G(-8.7579,0)
4.5.計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過程中，凸模與產(chǎn)品孔之間，凹模與產(chǎn)品之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到加工誤差、裝配精度等一些因素的限制，凸模不可能完全，絕對的垂直于凹模刃口面，而且間隙也不會(huì)絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
由于材料厚度中等，模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡單,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)變大,所以計(jì)算刃口尺寸以凹模為加工基準(zhǔn),配作凸模.
由沖孔尺寸得,凸模尺寸變小,所以計(jì)算凸模刃口尺寸為基準(zhǔn),配作凹模.
由材料厚度可得Zmin=0.08mm, Zmax=0.12mm.
由落料,凹模長期磨損后會(huì)變大,磨損系數(shù)X=0.5，所以:
Ad1=(A1max-x△)=(24.1-0.5×0.2) =24
Ad2=(A2max-x△) =(38.1-0.5×0.2) =38
Ad3=(A3max-x△) =(40.2-0.5×0.14) =40
Ad4=(A4max-x△) =(3.6-0.5×0.2) =3.5
由于Ad1,為落料尺寸,故以凹模刃口尺寸為基準(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0.18～0.22mm。取0.20。
落料凸模刃口尺寸：Ah1=(Ad1-Z)+Δ/4
=24-0.08=23.92;
Ah2=(Aj2-Z)+Δ/4
=38-0.08=37.92;
Ah3=(Aj3-Z/2)+Δ/4
=40-0.08/2=39.96;
Ah4=(Aj4-Z/2)+Δ/4
=3.5-0.08/2=3.46;
由沖孔尺寸凸模磨損后變小有:
b1=φ6,b2=33,b3=16,b4=2,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)=(5.9+0.5×0.2)=6
bp2=(b2min+X2△2)=(32.8+0.5×0.4)=33
bp3=(b3min+X3△3)=(15.9+0.5×0.2)=16
級(jí)進(jìn)模送料步距每次都保持不變，
得:Cp=(Cmin+0.5△),所以:
Cp1=(Cmin+0.5△)=25.20.01
第無章、模具的總裝圖與零件圖
5.1.模具結(jié)構(gòu)
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.樹脂；6.沖頭固定板；7.上墊板；8.上模板；9.沖孔凸模；10.模柄；11.導(dǎo)正銷；12.防轉(zhuǎn)銷；13.導(dǎo)正孔凸模；14.內(nèi)六角螺釘；15.圓柱銷；16.內(nèi)導(dǎo)柱；17.側(cè)刃凸模；18.卸料螺釘；19.內(nèi)六角螺釘；20.導(dǎo)料板；21.內(nèi)六角螺釘；22.圓柱銷。
5.2.沖壓模具的零件圖
5.2.1.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，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量根據(jù)表3-28,凹模刃口采用直筒形結(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,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L×B(長×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.對于簡單對稱形狀刃口凹模,由于壓力中心即對稱中心,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=100.2+2×35=170.2 B=140
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=6.06mm, K1取1,K2根據(jù)資料取2.5.
由以上算得凹模輪廓尺寸L×B×H=170×140×6,查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),并無厚度合適,因此我選L×B為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,得L×B×H=170×140×30。
凹模材料的選用:材料選用Cr12MoV，孔與孔的校核:校核最小A值為20,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。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,壓力中心仍在模柄投影面積,可設(shè)他們在同軸線上.
圖5-2 凹模
5.2.2.凸模設(shè)計(jì)
落料凸模刃口部分為異形,為便于凸模和固定板的加工,可通這設(shè)計(jì)臺(tái)階固定連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3mm,在范圍之內(nèi)取25mm所以凸模的尺寸為L=18+20+25+2=65mm。
具體零件圖如后面所附零件圖為準(zhǔn)，
5.2.3.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 M8-60,這里要4個(gè),卸料板的螺釘選用GB 70-85 M6X60,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 φ8×60, 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L×B=170×140,查標(biāo)準(zhǔn)GB2865.5-81,選規(guī)格為:長度L=170,寬度B=140,厚度H=9,材料為45#的導(dǎo)料板,即導(dǎo)料板:170×50×8
如圖5-10所示:
5.2.4.設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件
卸料以卸料板卸料,出件結(jié)構(gòu)是以凸模直接往下沖，沖凹模下面出產(chǎn)品，因此不需要用單獨(dú)設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)。卸料板的平面外形尺寸一般與凹模外形尺寸相同,厚度按經(jīng)驗(yàn)公式，可取凹模厚度的0.5~1倍,所以卸料板外形尺寸L×B×H=170×140×35/0.5=170×140×17.5，由于卸料板兩側(cè)面要加工臺(tái)階，所以本設(shè)計(jì)中取25厚，卸料板起卸料作用的同時(shí)，還起壓料作用,凸模與卸料板間的間隙一般取0.05~0.1mm,這里取0.1mm,材料為45#。由以上根據(jù)凸模和凹?？稍O(shè)計(jì)出卸料板如圖5-13.
5.2.5.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170×140,及安裝要求,選取凹模周界:L×B=840×350,選擇18#后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，該模架閉合高度:H=159~185,上模座:250×205×30，下模座:250×205×35,導(dǎo)柱:25×140,導(dǎo)套:38×70.
由以上可得模架及其零件如圖5-14所示.
墊板: 墊板的作用是，安裝在上模板和凸模之間，承受并擴(kuò)散凸模所承載的的壓力,以防止模座被擠壓，導(dǎo)致最終凸模高低，因此在與模座接觸面之間加上一塊淬火零件的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板外形相同,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×B×H=170×140×8。
凸模固定板:
凸模固定板的外形尺寸設(shè)計(jì)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0.6h,即0.6×30=18mm,根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為L×B×H=170×140×18；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
5.3.1.公稱壓力
根據(jù)所計(jì)算的模具沖裁力，選擇公稱壓力為40T的壓力機(jī)，具體型號(hào)為J23-40,它所能承載的壓力為400>181.1784,所以壓力不需要校核;
5.3.2.滑塊行程
沖床滑塊行程距離應(yīng)超過坯料能順利地放入模具的距離，并且在沖壓過程中，條料能夠順利送出，并從模具中順利取出。本次設(shè)計(jì)的是平板，材料的厚度t=1.0,導(dǎo)料板的厚度H=8，凸模沖入凹模的最大深度3,計(jì)算S1=1+8+3=12
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