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目錄 中文摘要 1 Abstract 1 第 1 章 緒論 2 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景 2 1 2 沖壓工藝介紹 2 1 3 沖壓工藝的種類 2 1 4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 3 第 2 章 沖模有關術語 5 2 1 沖壓工序術語 5 2 2 沖模和沖模零件術語 5 2 3 沖壓工藝術語 8 第 3 章 復合模 10 3 1 沖壓工件的工藝分析 10 3 2 主要工藝參數計算 11 3 2 1 毛坯尺寸計算 11 3 2 2 排樣 11 3 3 計算第一副模具工序壓力 12 3 3 1 落料力 13 3 3 2 卸料力 13 3 3 3 沖中心孔力 13 3 3 4 推件力 13 3 3 5 拉深力 13 3 3 6 壓邊力 13 3 3 7 第一副模具沖壓設備的選擇優(yōu) 13 3 4 第一副模具主要工作部分尺寸計算 13 3 4 1 落料刃口尺寸計算 14 3 4 1 沖孔刃口尺寸計算 15 3 4 1 拉深工作部分尺寸計算 15 3 5 彈性元件設計計算 16 3 4 1 上卸料設計計算 16 3 4 1 下卸料設計計算 16 3 6 第一副模具零件的設計與計算 17 3 6 1 凸模外形尺寸 17 3 6 2 凹模尺寸結構 18 3 7 卸料設計與計算 18 3 7 1 卸料板結構形式 18 3 7 2 卸料螺釘 19 3 8 其它零件 19 3 8 1 擋料銷 19 3 8 2 上模推件裝置 19 3 8 3 彈頂器 19 3 8 4 模柄 20 3 8 5 凸模固定板 20 3 8 6 模架選擇 20 第 4 章 沖裁模設計 21 4 1 沖裁件的工藝分析 17 4 2 沖壓力計算 20 4 2 1 沖裁力 21 4 2 2 卸料力 22 4 2 3 推件力 22 4 2 4 確定模具的壓力中心 23 4 3 凸凹模刃口尺寸計算 23 4 4 凸和凹模的結構設計 24 4 5 第二副模具沖壓設備的選擇 25 第五章 模具主要零件的加工工藝過程 5 1 凸模 凹模 凸凹模的加工 26 5 1 1 沖 30 孔凸模加工 26 5 1 2 落料 拉深凸凹模加工 26 5 1 3 落料凹模加工 27 5 1 4 拉深 沖孔凸凹模 28 5 2 模柄加工 28 5 3 凸模固定板 28 5 4 上頂塊加工 29 鳴 謝 30 參考文獻 31 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 1 中文摘要 本設計所用的產品是使用在一些小型的收音機或播放機上的小型揚聲器 這種揚聲器比較 便宜 是一種經濟的產品但非常實用 本產品用薄鋼板作為材料 用沖孔 拉深 制造工藝生 產 這種揚聲器適合現代產品輕巧的要求 使收音機收音效果更好 關鍵詞 揚聲器 沖孔 拉深 收音機 Abstract This design is the speaker using to some little breaker or sound player The speaker is very Cheap but it is useful The speaker is made of the steel It made by milling hole taking long The speaker suit for modern light production in order to make the radio Received better Key word Speaker knocaking hole taking long radio 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 2 第 1 章 緒論 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景 現代模具工業(yè)有 不衰亡工業(yè) 之稱 世界模具市場總體上供不應求 市場需求量維持在 600億至650億美元 同時 我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇 近幾年 我國模具產 業(yè)總產值保持13 的年增長率 據不完全統(tǒng)計 2004年國內模具進口總值達到600多億 同時 有近200個億的出口 到2005年模具產值預計為600億元 模具及模具標準件出口將從現在的 每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右 單就汽車產業(yè)而言 一個型號的汽車所需模具 達幾千副 價值上億元 而當汽車更換車型時約有80 的模具需要更換 2003年我國汽車產銷量 均突破400萬輛 預計2004年產銷量各突破500萬輛 轎車產量將達到260萬輛 另外 電子和通 訊產品對模具的需求也非常大 在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20 之多 目前 中國 17000多個模具生產廠點 從業(yè)人數約50多萬 1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣 工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二 作為商品銷售的約占三分之一 在模具工業(yè)的總 產值中 沖壓模具約占50 塑料模具約占33 壓鑄模具約占6 其它各類模具約占11 1 2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機和模具對板材 帶材 管材和型材等施加外力 使之產生塑性變形或分離 從而獲得所需形狀和尺寸的工件 沖壓件 的成形加工方法 沖壓和鍛造同屬塑性加工 或稱壓力 加工 合稱鍛壓 沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶 全世界的鋼材中 有 60 70 是板材 其中大部分是經過沖壓制成成品 汽車的車身 底盤 油箱 散熱器片 鍋爐的汽包 容器的殼體 電機 電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的 儀 器儀表 家用電器 自行車 辦公機械 生活器皿等產品中 也有大量沖壓件 沖壓件與鑄件 鍛件相比 具有薄 勻 輕 強的特點 沖壓可制出其他方法難于制造的 帶有加強筋 肋 起伏或翻邊的工件 以提高其剛性 由于采用精密模具 工件精度可達微米 級 且重復精度高 規(guī)格一致 可以沖壓出孔 凸臺等 冷沖壓件一般不再經切削加工 或僅需要少量的切削加工 熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于 冷沖壓件 但仍優(yōu)于鑄件 鍛件 切削加工量少 沖壓是高效的生產方法 采用復合模 尤其是多工位級進模 可在一臺壓力機上完成多道 沖壓工序 實現由帶料開卷 矯平 沖裁到成形 精整的全自動生產 生產效率高 勞動條件 好 生產成本低 一般每分鐘可生產數百件 1 3 沖壓工藝的種類 沖壓主要是按工藝分類 可分為分離工序和成形工序兩大類 分離工序也稱沖裁 其目的 是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離 同時保證分離斷面的質量要求 成形工序的目的是使 板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形 制成所需形狀和尺寸的工件 在實際生產中 常常是多 種工序綜合應用于一個工件 沖裁 彎曲 剪切 拉深 脹形 旋壓 矯正是幾種主要的沖壓 工藝 沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大 要求沖壓材料厚度精確 均勻 表面光潔 無斑 無疤 無擦傷 無表面裂紋等 屈服強度均勻 無明顯方向性 均勻延伸率 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 3 高 屈強比低 加工硬化性低 在實際生產中 常用與沖壓過程近似的工藝性試驗 如拉深性能試驗 脹形性能試驗等檢 驗材料的沖壓性能 以保證成品質量和高的合格率 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度 模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成 本和質量的重要因素 模具設計和制造需要較多的時間 這就延長了新沖壓件的生產準備時間 模座 模架 導向件的標準化和發(fā)展簡易模具 供小批量生產 復合模 多工位級進模 供 大量生產 以及研制快速換模裝置 可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間 能使適用于 減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間 能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用 于小批量多品種生產 沖壓設備除了厚板用水壓機成形外 一般都采用機械壓力機 以現代高速多工位機械壓力 機為中心 配置開卷 矯平 成品收集 輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置 并利用計算 機程序控制 可組成高生產率的自動沖壓生產線 在每分鐘生產數十 數百件沖壓件的情況下 在短暫時間內完成送料 沖壓 出件 排廢 料等工序 常常發(fā)生人身 設備和質量事故 因此 沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題 1 4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一 機械化 自動化程度低 美國 680 條沖壓線中有 70 為多工位壓力機 日本國內 250 條生產線有 32 為多工位壓力機 而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數不多 中小企業(yè)設備普遍較 落后 耗能耗材高 環(huán)境污染嚴重 封頭成形設備簡陋 手工操作比重大 精沖機價格昂貴 是普通壓力機的 5 10 倍 多數企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用 液壓成形 尤 其是內高壓成形 設備投資大 國內難以起步 突破點 加速技術改造 要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面 結合具體情況 采取新工藝 提高機械化 自動化程度 汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化 機器人沖壓生產線 特別是大型多工 位壓力機方向發(fā)展 爭取加大投資力度 加速沖壓生產線的技術改造 使盡早達到當今國際水 平 而隨著微電子技術和通訊技術的發(fā)展使板材成形裝備自動化 柔性化有了技術基礎 應加 速發(fā)展數字化柔性成形技術 液壓成形技術 高精度復合化成形技術以及適應新一代輕量化車 身結構的型材彎曲成形技術及相關設備 同時改造國內舊設備 使其發(fā)揮新的生產能力 阻力二 生產集中度低 許多汽車集團大而全 形成封閉內部配套 導致各企業(yè)的沖壓件種類多 生產集中度低 規(guī)模小 易造成低水平的重復建設 難以滿足專業(yè)化分工生產 市場競爭力弱 摩托車沖壓行 業(yè)面臨激烈的市場競爭 處于 優(yōu)而不勝 劣而不汰 的狀態(tài) 封頭制造企業(yè)小而散 集中度 僅 39 2 突破點 走專業(yè)化道路 迅速改變目前 大而全 散亂差 的格局 盡快從汽車集團中把沖壓零部件分離出來 按沖壓件的大 中 小分門別類 成立幾個大型的沖壓零部件制造供應中心及幾十個小而專的 零部件工廠 通過專業(yè)化道路 才能把沖壓零部件做大做強 成為國際上有競爭實力的沖壓零 部件供應商 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 4 阻力三 沖壓板材自給率不足 品種規(guī)格不配套 目前 我國汽車薄板只能滿足 60 左右 而高檔轎車用鋼板 如高強度板 合金化鍍鋅板 超寬板 1650mm 以上 等都依賴進口 突破點 所用的材料應與行業(yè)協調發(fā)展 汽車用鋼板的品種應更趨向合理 朝著高強 高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展 并改 善沖壓性能 鋁 鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料 擴大應用已勢在必行 阻力四 科技成果轉化慢先進工藝推廣慢 在我國 許多沖壓新技術起步并不晚 有些還達到了國際先進水平 但常常很難形成生產 力 先進沖壓工藝應用不多 有的僅處于試用階段 吸收 轉化 推廣速度慢 技術開發(fā)費用 投入少 導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢 開發(fā)創(chuàng)新能力不足 中小企業(yè)在這方面的差距更 甚 目前 國內企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術 對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形 技術缺少研究與技術儲備 突破點 走產 學 研聯合之路 我國與歐 美 日等相比 存在的最大的差距就是還沒有一個產 學研聯合體 科研難以 做大 成果不能盡快轉化為生產力 所以應圍繞大型開發(fā)和產業(yè)化項目 以高校和科研單位為 技術支持 企業(yè)為應用基地 形成產品 設備 材料 技術的企業(yè)聯合實體 形成既能開發(fā)創(chuàng) 新 又能迅速產業(yè)化的良性循環(huán) 阻力五 大 精模具依賴進口 當前 沖壓模具的材料 設計 制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要 而且標準化程度尚 低 大約為 40 45 而國際上一般在 70 左右 突破點 提升信息化 標準化水平 必須用信息化技術改造模具企業(yè) 發(fā)展重點在于大力推廣 CAD CAM CAE 一體化技術 特別 是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術 CAE 加速我國模具標準化進程 提高精度和互換率 力爭 2005 年模具標準件使用覆蓋率達到 60 2010 年達到 70 以上基本滿足市場需求 阻力六 專業(yè)人才缺乏 業(yè)內掌握先進設計分析技術和數字化技術的高素質人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的 需要 尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流 另外 眾多合資公司由外方進行工程設計 掌握設計權 投資權 我方沖壓技術人員難以真正掌握沖 壓工藝的真諦 突破點 提高行業(yè)人員素質 這是一項迫在眉睫的任務 又是一項長期而系統(tǒng)的任務 振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水 平的科技人才 大批熟悉國內外市場 具有現代管理知識和能力的企業(yè)家 大批掌握先進技術 工藝的高級技能人才 要舍得花大力氣 有計劃 分層次地培養(yǎng) 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 5 第 2 章 沖模有關術語 沖模有關術語 包括沖壓工序術語 沖模和沖模零件術語以及沖壓工序以外的其它沖壓工藝 術語 大多數術語附有簡圖 以便理解 2 1 沖壓工序術語 沖孔 沖孔是將廢料沿封閉輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序 在材料或工序件上獲得需 要的孔見圖 2 1 沖裁 總裁是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料 工 序 件或廢料分離的一種沖壓工 序 拉深 拉深是把平直毛料或工序件變?yōu)榭招募?或者把空心件進一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工 序 拉深時空心件主要依靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成見圖 2 2 落料 落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序 被分離的材料成為工件或工序件 大多數是 平面形的 見圖 2 3 2 2 沖模和沖模零件術語 下模座 下模座是下模底面的板狀零件 工作時直接固定在壓力機工作臺面或墊板上 上模座 上模座是上模最上面板狀零件 工作時緊貼壓力機滑塊 并通過模柄或直接與壓力機滑塊固 定 下模 下模是整副沖模的下半部 即安裝于壓力機工作臺面上的沖模部分 見圖 2 4 上模 A 圖 2 1 沖孔 圖 2 2 拉深 圖 2 3 落料 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 6 上模是整副沖模的上半部 即安裝于壓力機滑塊上的沖模部分 見圖 2 5 刃壁 刃壁是總裁凹?？兹斜诘拿總刃倍?見圖 2 6 凹模 凹模是沖模中起直接形成沖件作用的凹形工作零件 即以內形為工作表面的零件 見圖 2 7 凸模 凸模是沖模中起直接形成作用的凸形工作零件 即以外形為工作表面的零件 見圖 2 8 導柱 導柱是為上 下模座相對運動提供精密導向的圓柱形零件 多數固定在下模座 與固定在上 模座的導套配合使用 見圖 2 9 導柱模架 導柱模架是導柱 導套相互滑動的模架 導套 導套是為上 下模座相對運動提供精密導向的管狀零件 多數固定在上模座內 與固定在下 模座的導柱配合使用 見圖 2 10 固定板 固定板是固定凸模用的板狀零件 見圖 2 11 圖 2 4 下模圖 2 5 下模a 圖 2 6 下模 圖 2 7 下模 圖 2 9 導柱 圖 2 8 凸模 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 7 固定擋料銷 固定擋料銷 板 是在模具內固定不動的擋料銷 板 如圖 2 12 所示 卸料螺釘 卸料螺釘是固定在彈壓卸料板上的螺釘 用于限制彈壓卸料板的位置如圖 2 13 推板 推板是在凹模或模塊內活動的板狀零件 以向下動作直接或間接推出工 序 件或廢料圖 2 14 彈頂器 彈頂器是裝于壓力機工作臺下或模座下的沖壓輔助裝置 由氣壓 液壓 彈簧 橡膠等推 動 對下模的頂板 頂桿等到提供向上壓力和促使其向上移動 2 15 模柄 模柄是突出于上模座頂面的圓柱形零件 工作時伸入壓力機滑塊孔中并被夾緊固定圖 2 16 圖 2 10 導套 圖 2 11 固定板 圖 2 12 固定擋料銷 圖 2 13 卸料螺釘 圖 2 15 彈頂器 圖 2 14 推板 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 8 模架 模架是上 下模座和導柱 導套的組合件 可以帶模柄或不帶模柄 大多數模架是標準件 圖 2 17 2 3 沖壓工藝術語 下極點 下極點是壓力機滑塊上下運動的下端終點圖 2 18 上極點 上極點是壓力機滑塊上下運動的上端終點圖 2 18 閉合高度 閉合高度是沖模在工作位置下極點時上模座上平面至下模座下平面的距離圖 2 19 間隙 間隙是相互配合的凸模和凹模相應尺寸的差值或其間的空隙圖 2 20 壽命 壽命是指沖模每修磨一次能沖壓的次數或模具報廢前能沖壓的次數 前者稱為刃磨壽命 后者稱為總壽命 條料 圖 2 16 模柄 圖 2 17 模架12 圖 2 18 壓力機下極點及上極點 1 下極點 2 上極點 h 圖 2 19 閉合高度 z2Dd 2 20 間隙 a 雙面間隙 2c D d b 單面間隙 Z 2 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 9 條料是可用于多次沖壓的條狀原材料 拉深系數 拉深系數是本工序圓筒形拉深件直徑與前工序拉深件直徑的比值 對于第一道拉深 位深 系數是拉深件直徑與展開直徑的比值 圖 2 21 展開圖 展開圖是與形成沖件相對應的平面工序件圖形圖 2 22 排樣 排樣是完成排樣圖的沖模設計過程 有時也把排樣圖簡稱為排樣 搭邊 搭邊是排樣圖中相鄰沖件輪廓間的最小距離 或沖件輪廓與條料邊緣的最小距離圖 2 23 d0123n n 圖 2 21 拉深系數 m1 d3 d0 m2 d2 d1 mn dn dn 1 圖 2 22 展開圖 ba 圖 2 31 搭邊 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 10 第 3 章 復合模 3 1 沖壓工件的工藝分析 工件名稱 揚聲器底盤 生產批量 20000 件 材料 Q235 A 鋼 厚度 t 0 5mm 工件簡圖 如圖 3 1 所示 由工件圖看 a 25mm 3 1 2601 h a tg 166 135 25tg31 15mm 則 0 136 3 2 h105 據 1 式 5 34 0 1 0 25 時為淺拉深 則該工件為局部淺拉深起伏件 因此 在起伏過程中能否一次成型 保證工件平 整而且無裂紋是該模具設計的關鍵 該沖壓工件的形狀較為簡單且對稱 彎曲部分有圓角過 渡 尺寸精度要求不高 材料為 Q235 A 鋼 其沖壓性能較好 孔與外緣的壁厚較大 根據 2 表 6 1 知復合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度 由于產量較大 不宜采用單一工序生產 用級進模結構太復雜 所以決定用二副模具來 完成此工件的加工 第一副模具為 落料 淺拉深 沖孔復合模 加工后形狀如圖 3 2 圖 3 2 用用第一副復合模具加工后形狀 圖 3 3 用第二副模具加工后形狀 圖 3 1 工件圖 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 11 3 2 主要工藝參數計算 3 2 1 毛坯尺寸計算 根據等面積原則 用解析法求該零件的毛坯直徑 首先將該零件分成圓 圓環(huán) 圓錐臺 三個簡單的幾何體 如圖 3 4 由 2 表 4 6 查得它們的面積公式分別為 3 14 602 2826 2 4 211dA 14 03 232 3768 2 L 3 14 3A 1d 2175 106 8069 2 h 3 14 110 3 1036 2 24 則毛坯的展開尺寸 D 1036 2 2 4321A 3 2 2 排樣 該工件排樣根據落料工序設計 考慮操作方便及模具結構簡單 故采用單排樣設計 由 2 表 2 1 查得搭邊值 a 1 1 5mm a 1 5mm 條料寬度 b 147mm 2a 150mm 條料進距為 147 a 1 148 5mm 如圖 2 2 所示 第二副模具為 沖腰形孔 安裝孔 導線孔沖裁模 加工后工件形狀如圖 3 3 圖 3 4 計算示意圖 圖 3 5 排樣圖 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 12 裁單件材料的利用率按 2 式 2 16 計算 即 3 3 10bhn A 105 482 D 76 547 3 2 式中 A 沖裁面積 包括內形結構廢料 n 一個沖距內沖沖裁件數目 b 條料寬度 h 進距 3 3 計算第一副模具工序壓力 3 3 1 落料力 落料力計算按 2 式 2 7 F 落 1 3Lt 3 4 式中 F 落 落料力 N L 工件外輪廓周長 L D 3 14 147 462mm t 材料厚度 材料的搞剪強度 Mpa 查得 2 310Mpa 落料力 F 落 1 3 462 0 5 310Mpa 93 09KN 3 3 2 卸料力 卸料力按 2 式 2 11 F 卸 K 卸 F 落 3 5 式中 K 卸 卸料力因數 其值由 2 表 2 15 查得 K 卸 0 03 則卸料力 F 卸 0 03 93 09KN 2 79KN 3 3 3 沖中心孔力 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 13 沖中心孔力計計算按 2 式 2 7 F 沖 1 3Lt 3 6 式中 L 工件外輪廓周長 L D 3 14 30 94 2mm 則沖孔力為 F 沖 1 3 94 2 0 5 310Mpa 18 98KN 3 3 4 推件力 推件力計算按 2 式 2 11 F 推 nK 推 F 沖 3 7 式中 K 推 推件力因數 其值由 2 表 2 15 查得 推 0 065 n 卡在凹內的工件數 n 2 推件力則為 F 推 2 0 065 18 98KN 2 47 KN 3 3 5 拉深力 由于該零件為淺拉深 故可按有壓邊圈的圓筒形件近似計算 按 2 式 4 35 F 拉 K dt b 3 8 式中 F 拉 拉深力 N 材料厚度 mm b 材料的強度極限 Mpa 由 2 書末附錄 A1查得到解決 b 380Mpa K 修正因數 拉深因數 m 0 75 由查得 2 修正因數 K 0 5 h470 F 拉 0 75 3 14 110 0 5 380 49 22KN 3 3 6 壓邊力 壓邊力用下式計算 F 壓 A P 3 9 式中 A 壓邊圈的面積 7464 6mm241 2107 P 單位壓邊力 由 2 表 4 16 查得 P 3 0Mpa 壓邊力則為 F 壓 7464 6 3 0 22 39KN 故第一副模具總沖壓力為 F 總 F 落 F 卸 F 沖 F 推 F 壓 93 09 2 79 18 98 2 47 49 22 22 39 188 94KN 3 3 7 第一副模具沖壓設備的選擇 對于淺拉深可按 2 式 4 37 F 壓 1 6 1 8 F 總 302 3 3340 1KN 估算公稱壓力來選取壓力機參照 2 書末附錄 B2 選用公稱壓力為 JB23 63開式壓力機 其 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 14 主要技術參數為 公稱壓力 KN 630 滑塊行程 mm 130 最大閉合高度 mm 400 封閉高度調節(jié)量 mm 80 工作臺尺寸 mm 480 710 前后 左右 模柄尺寸 mm 50 80 直徑 深度 3 4 第一副模具主要工作部分尺寸計算 模具的落料凹模 凸凹模 沖孔凹模 沖孔凸模的工作關系 如圖 3 4 總裝配圖 對于工件未標注公差可按 2 書末附錄 D1 查得各尺寸的未注公差 根據 2 表 2 10 查得 沖 裁模刃口雙面間隙 Zmin 0 04mm Z max 0 06mm 3 4 1 落料刃口尺寸計算 147 mm 的凸凹模的制造公差由 2 表 2 12 查得 S 凹 0 040mm S 凸 0 030mm0 1 由于 凹 凸 Z max Z min 故采用凸模與凹模配合加工方法 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 15 1 2 內六角圓柱頭螺釘 3 5 25 圓柱銷 4 頂桿 6 打板 7 打桿 8 模柄 9 沖孔凸模 10 凸凹模 11 卸料螺釘 12 上固定板 13 上墊板 14 上模座 15 導套 16 蓋板 17 31 橡皮 18 上頂塊 19 卸料板 20 固定擋料銷 21 導柱 22 凹模 23 下頂塊 24 凹模 26 下固定板 27 下墊板 28 下模座 29 頂桿 30 托板 32 六角頭螺栓 圖 3 6 落料 拉深 沖孔復合模 因數由 2 表 2 13 查得 X 0 5 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 16 則 D 凹 D X 147 0 5 1 0 mm 3 10 凹S0 04 146 50 mm4 D 凸 按凹模尺寸配制 其雙面間隙為 0 04 0 06mm 其工作部分結構尺寸如圖 3 7 3 4 2 沖孔刃口尺寸計算 對于孔 30 的凸凹模的制造公差由 2 表 2 12 查得 凹 0 025mm 凸 0 020mm 由于 凹 凸 Z max Z min 故采用凸模與凹模配合加工方法 因數由 2 表 2 13 查得 X 0 5 則 d 凸 d X 30 0 5 0 52 mm 3 11 0凸S 025 30 26 025 D 凹 按凸模尺寸配制 其雙面間隙為 0 04 0 06mm 其工作部分結構尺寸如圖 3 8 3 4 3 拉深工作 部分尺寸計 算 拉深凸模和凹模的單邊間隙可按 2 表 4 12 中式 Z 2 1t 計算 Z 2 0 5mm 由于拉深工件的公差為 IT14 級 故凸凹模的制造公差可采用 IT10 級精度 查 2 書末附錄 E3得 凹 凸 0 140mm 按 2 式 4 24 式 4 25 可求拉深凸凹模尺寸及公差如下表 表 1 3 拉深凸凹模尺寸及公差 工件尺寸 d 凹 d 0 75 凹 S0 d 凸 d 凹 0凸S 60 074 59 45 14 58 45 140 110 8 0 109 0 108 其工作部分結構尺寸如圖 3 9 3 5 彈性元件的設計計算 為了得到較為平整的工件 此模具采用了彈壓式卸料結構 使條料在落料 拉深過程中始 凹D按 凸 模 尺 寸 配 制 凸 按 凹 模 配 制 圖 3 7 落料力刃口尺寸 圖 3 8 沖孔刃口尺寸 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 17 終處于一個穩(wěn)定的壓力之下 從而改善了毛坯的穩(wěn)定性 避免材料在切向應力的作用下起皺的 可能 3 5 1 上卸料設計計算 上卸料采用橡膠作為彈性元件 按 2 式 1 4 計算橡膠的自由高度 H 自由 3 5 4 S 工作 3 12 式中 H 自由 橡膠的自由高度 mm S 工作 工作行程與模具修磨量或調整量 4 6mm 之和 S 工作 21 1 5 mm 27mm 3 13 則式 H 自由 3 5 4 27 94 5 108mm 取 H 自由 100mm 由 2 式 1 5 計算橡膠的高度為 H 2 0 85 0 9 H 自由 0 85 0 9 100 85 90mm 取 H2 85mm 橡膠的斷面面積 在模具裝配時按模具空間大小確定 3 5 2 下卸料設計計算 下頂塊壓邊采用橡膠作為彈性元件 按 2 式 1 4 計算橡膠的自由高度 H 自由 3 5 4 S 工作 3 14 式中 H 自由 橡膠的自由高度 mm S 工作 工作行程與模具修磨量或調整量 4 6mm 之和 S 工作 21 5 mm 26mm 則 H 自由 3 5 4 26 91 104mm 取 H 自由 100mm 由 2 式 1 5 計算橡膠的高度為 H 2 0 85 0 9 H 自由 0 85 0 9 100 85 90mm 取 H2 85mm 橡膠的斷面面積 在模具裝配時按模具空間大小確定 3 6 第一副模具的零件設計與計算 3 6 1 凸模的外形尺寸 計算沖裁時所受的應力 有平均應力 和刃口的接觸應力 k 兩種 3 9 拉深工作部分尺寸 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 18 因為孔徑 d 30mm 材料厚度 t 0 5mm d t 凸模強度按 1 式 14 1 k 3 15 dt5 012 式中 t 沖件材料的厚度 mm t 0 5mm d 凸?；驔_孔直徑 mm d 30mm 沖件材料抗剪強度 Mpa 310Mpa k 凸模刃口的接觸應力 Mpa k 凸模刃口的許用接觸應力 Mpa k 625Mpa 1800Mpa305 12 凸模在中心軸向心壓力的作用下 保持穩(wěn)定 不產生彎曲 的最大長度與導向方式有關 卸料板導向凸模 最大允許長度 Lmax按 1 14 4 式計算 L max 3 16 tEd381 式中 Lmax 凸模最大允許長度 mm E 凸模材料彈性模量 對于鋼材可取 E 21000Mpa 其余符號見前式 L max 2373 9mm3105 24 81 因為彈性卸料板 其具體長度如圖 3 10 3 10 凸模 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 19 3 6 2 凹模尺寸結構 凹模的外形尺寸常用下列經驗公式確定 凹模的厚度確定見 1 式 2 25 H Kb 3 17 凹模壁厚 指凹模刃口與外緣的距離 的確定式 1 1 沖 30 小凹模 C 1 5 2 H 3 18 2 沖 147 大凹模 C 2 3 H 式中 b 凹模孔的最大寬度 mm K 因數 按 1 表 2 51 K 30 0 3 K 147 0 15 H 凹模厚度 C 凹模壁厚 則 1 30 凹模厚度 H 0 3 30 9mm 壁厚 C 1 5 9 13 5mm 2 14 凹模厚度 H 0 15 147 9mm 壁厚 C 2 22 05 44 1mm 3 凸凹模最小壁厚 m 1 5t 1 5 0 5 0 75mm 凹模的結構形式 1 沖裁凹模的刃壁形式 1 30 凹模見圖 3 11 定結構 形式見圖 3 12 參考 1 表 14 8 h 3 5mm a 5 30 3 11 2 沖裁 147 凹模見圖 3 13 參考 1 表 14 8 3 7 卸料設計與計算 3 7 1 卸料板結構形式 圖 3 11 30 凹模的刃壁形式 圖 3 13 147 凹模的刃壁形式 圖 3 12 凹模的固定結構形式 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 20 卸料板結構形式采用 1 B1表 14 9 序號 5 圖 無導向彈壓卸料板 見圖 3 14 適用范圍 廣泛應用于薄材料和零件要求平整的落料沖孔復合模 卸料效果好 操作方 便 3 7 2 卸料螺釘 卸料螺釘結構形式 采用標準卸料螺釘結構 凸模刃磨后須在卸料螺釘頭下加墊圈調節(jié) 3 7 3 卸料螺釘尺寸關系 為保持裝配后卸料板的平行度 同一付模具中各卸料螺釘的長度 L 及孔深 見如下圖 3 15 據 1 圖 14 44 各尺寸關系如下 H 卸料板行程 模具刃磨量 h 1 5 10mm 3 19 模具刃磨量 5mm h 1 6 則 H 21 5 6 8 40mm d1 d 0 3 0 5 mm 16 0 4 16 4mm e 0 5 1 0mm 取 e 1 0mm h d 16 12mm 3 20 43 3 8 其它零件 3 8 1 擋料銷 擋料銷用于限定條料送進距離 抵住條料的 搭邊或工件的輪廓 起定位作用 現用圓形 固定擋料銷 其標準形式如圖 3 16 3 8 2 上模推件裝置 上模推件裝采用如圖 3 17 采用過 渡推桿繞過中間凸模打出沖件 3 8 3 彈頂器 圖 3 14 卸料板 圖 3 15 卸料螺釘尺寸關系 1 卸料螺釘 2 凸模 圖 3 16 固定擋料銷 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 21 彈頂器裝于下模座 由橡膠驅動 如圖 3 18 3 8 4 模柄 選用壓入式模柄 它與上模座孔采用 H7 m6 過渡配合 并加銷釘防轉 尺寸見其圖 3 19 3 8 5 凸模固定板 凸模固定板將凸凹模固定在模座上 平面輪廓尺寸除應保證凸凹模安裝孔外 還要考慮螺釘 與銷釘的設置 現選作矩形形式 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力 以降低模座所 受的單位壓力 保護模座以免被凸凹模端面壓降 墊板的厚度取 16mm 3 8 6 模架的選擇 一般根據凹模定位和卸料裝置等的平面布置來選擇模座形狀和尺寸 模座外形尺寸應比凹模 相應尺寸大 40 70mm 模座的厚度一般取凹模厚度的 1 1 5 倍 下模座外形尺寸每邊至少應 超過壓力機臺面孔約 50mm 同時選擇的模架其閉合高度應與模具設計的閉合高度相適應 查 3 圖 3 17 上模推件裝置圖 3 18 彈頂器 c12c1c 1 圖 3 19 模柄 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 22 表 2 41 選用凹模周界 L 556mm B 447mm 閉合高度 H 360 380mm I 級精度后側導柱框架 模 架 556 556 360 380 205I GB T2851 3 技術條件 按 GB T2854 的規(guī)定代替 GB T2851 5 81 其實體圖見 3 6 第 4 章 沖裁模的設計 4 1 沖裁件的工藝分析 本模具為在落料 拉深 沖孔后使用的沖孔模具 對于所沖安裝孔 4mm 導線孔 3mm 按 2 查得一般沖孔模對 Q235A 材料可以沖壓的最小孔徑 為 d t t 0 5mm 因而 4 3 孔符合工藝要求 由圖 4 1 可知 最小孔邊距為 b 1 5t b1 t 即 b 0 75mm b1 0 5mm 而零件上各孔的孔邊距均大于最小孔邊距 以上各項分析 均符合總裁工藝要求 故可采用 多孔總裁模進行總裁加工 4 2 沖壓力計算 本模具采用彈性卸料板 4 2 1 沖裁力 因為工件置如圖 4 2 所示 口朝下放置 來沖裁 因為各孔有落度差 故沖裁時會先沖腰 形孔 導線孔 再沖安裝孔 各模高度一致則可 安裝孔沖裁力 F1 1 3Lt 4 1 式中 F1 沖孔力 N L 工件外輪廓周長 mm L 4 D 4 3 14 4 40 82mm t 材料厚度 mm t 0 5 mm 材料的搞剪強度 Mpa 由 書末附錄 A1查得 310Mpa 安裝孔沖裁力 F1 1 3 40 82 0 5 310Mpa 8 23KN 腰形孔沖裁力 F2 1 3Lt 4 2 式中 F2 沖孔力 N L 工件外輪廓周長 mm L 4 2 150 39 60 60 3605 3609 4 22 26 2 20 4 274 4mm t 材料厚度 mm t 0 5 mm b1b11 圖 4 1 最小邊距 4 2 沖裁時工件 置放 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 23 材料的搞剪強度 Mpa 由 2 書末附錄 A1查得 310Mpa 腰形孔沖裁力 F2 1 3 274 4 0 5 310Mpa 55 29KN 導線孔沖裁力 F3 1 3Lt 4 3 式中 F 3 沖孔力 N L 工件外輪廓周長 mm L D 3 14 3 9 42mm t 材料厚度 mm t 0 5 mm 材料的搞剪強度 Mpa 由 2 書末附錄 A1查得 310Mpa 導線孔沖裁力 F3 1 3 3 14 3 0 5 310Mpa 1 90KN 因為 F2 F3 F1 所以 選擇沖床時的總裁力為 F23 F3 F2 57 19KN 4 2 2 卸料力 卸料力按 2 式 2 11 F 卸 K 卸 F23 4 4 式中 K 卸 卸料力因數 其值由 1 表 2 15 查得 K 卸 0 03 則卸料力 F 卸 0 03 57 19KN 1 72KN 4 2 3 推件力 推件力計算按 2 式 2 11 F 推 nK 推 F23 式中 K 推 推件力因數 其值由 2 表 2 15 查得 推 0 065 n 卡在凹內的工件數 n 4 推件力則為 F 推 4 0 065 57 19KN 214 87 KN 故選擇沖床時的總壓力為 F 總 F 23 F 卸 F 推 4 5 57 19 1 72 14 87 73 78KN 4 2 4 確定模具壓力中心 畫出工件形狀 把總裁周邊公成基本線段 并選定坐標系 XOY 如圖 4 3 所示 L1 4 12 26 X1 60 Y1 0 L2 4 12 26 X2 0 Y2 60 L3 4 12 26 X3 60 Y3 0 L4 4 12 26 X4 0 Y4 60 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 24 L5 3 9 42 X5 52 Y5 30 L6 68 6 X6 33 Y6 33 L7 68 6 X7 33 Y7 33 L8 68 6 X8 33 Y8 33 L9 68 6 X9 33 Y9 33 Xe 321 9L 1 29 yc 3219 L YY 0 4 3 凸凹模的刃口尺寸計算 由 2 查得間隙值 Zmin 0 04mm Zmax 0 06mm 查得凸凹模的制造公差 S 凸 0 02 S 凹 0 02 對零件圖中未標注公差尺寸 由 B2 書 末附錄 E 查得其極限偏差 4 3 3 50 39 0 25 0 R25 0 62 0 R62 0 由于由于 凹 凸 Z max Z min 故采用凸模與凹模配合加工方法 因數由 2 表 2 13 查得 X 0 5 各凸模刃口尺寸的計算 d 凸 d X 4 6 0凸S 4 凸 4 0 5 0 3 02 4 15 mm 02 3 凸 3 0 5 0 25 02 3 125 mm 02 3 凸 3 0 5 0 25 R 02 3 125 mm 02 圖 4 3 壓力中心 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 25 50 凸 50 0 5 0 0 62 R 02 50 31 mm 02 39 凸 39 0 5 0 62 02 39 31 mm 02 各凹模按其凸模配制 其雙面間隙值為 0 04 0 06mm 4 4 凸模和凹模的結構設計 凸模 4 15 mm 和 3 125 mm 比較細長 應進行壓應力和彎曲應力校核 02 02 檢查危險斷面尺寸和自由長度是否滿足要求 按 2 式 2 19 dmin 4 7 4壓 t 式中 dmin 凸模最小值徑 t 總裁件厚度 t 0 5mm 材料的抗剪強度 Mpa 由 2 書末附錄 A1查得 310Mpa 凸模材料的許用應力 Mpa 取 1400Mpa 壓 壓 dmin mm 0 44mm14035 最小凸模直徑 3 0 44 故滿足強度要求 按 2 式 2 21 Lmax 95 Fd 2 4 8 式中 Lmax 允許凸模最大自由長度 mm d 凸模的最小直徑 mm d 3mm F 總裁力 N F 73780 Lmax 95 20mm 1903 2 可見允許的凸模最大自由度滿足不了模具的結構要求 故得用卸料板對凸模加以保護 按式 2 式 2 23 Lmax 2705 270 186mm Fd 219032 當模具總體設計小于 56mm 時 即可滿足其彎曲強度要求 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 26 4 5 第二副模具沖壓設備的選擇 選用公稱壓力為 JB23 10開式壓力機 其主要技術參數為 公稱壓力 KN 100 滑塊行程 mm 45 最大閉合高度 mm 180 封閉高度調節(jié)量 mm 80 工作臺尺寸 mm 480 710 前后 左右 模柄尺寸 mm 50 80 直徑 深度 其各種裝配見圖 4 4 1 2 內六角圓柱頭螺釘 3 5 19 圓柱銷 4 模柄 6 內六角螺釘 7 卸料螺釘 8 上墊板 9 上固定板 10 上模座 11 導套 12 13 15 凸模 13 彈簧 14 上模座 16 卸料板 17 凹模 18 上導柱 29 下模座 圖 4 4 第二副模具總裝配圖 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 27 第五章 模具主要零件的加工工藝過程 5 1 凸模 凹模 凸凹模的加工 5 1 1 沖 30 孔凸模 沖 30 孔凸模如圖 5 1 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成較大的圓棒形毛壞 3 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后的內應力 并改善其加工性能 4 車床加工 車外圓和上端面 留磨余量 0 3 0 5mm 5 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 6 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 7 磨外圓 在外圓磨床上磨外圓至要求尺寸 8 精加工 鉗工精修刃口 5 1 2 落料 拉深凸 凹模 落料 拉深凸凹模如圖 5 2 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成較大的圓棒形毛壞 3 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后的內應力 并改善其加工性能 4 車床 鏜床加工 車外圓和上端面 鉆鏜 66 49 內孔 并車下端面 留磨余量 0 3 0 5mm 5 1 凸模 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 28 5 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 6 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 7 磨外圓 在外圓磨床上磨外圓至要求尺寸 8 電火花加工 電火花加工拉深部分 5 1 3 落料凹模 落料凹模如圖 5 3 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成方形毛壞 3 刨床加工 刨六個面 4 磨平面 磨上下兩平面 5 劃線 劃出型孔輪廓及螺孔 銷孔位置 并在孔中心處鉆中心眼 6 孔加工 加工和螺釘通孔和定位銷孔 7 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后的內應力 并改善其加工性能 8 鏜床加工 鉆鏜 157mm 凹腔 9 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 10 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 11 磨內孔 在坐標磨床上磨定位銷孔和 146mm 凹腔 圖 5 2 落料 拉深凸凹模 圖 5 3 落料凹模 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 29 12 精加工 鉗工精修刃口 5 1 4 拉深 沖孔凸凹模 拉深 沖孔凸凹模圖 5 4 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成較大的圓棒形毛壞 3 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后的內應力 并改善其加工性能 4 車床 鏜床加工 車外圓和上端面 鉆鏜 35 內孔 并車下端面 留磨余量 0 3 0 5mm 5 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 6 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 7 磨外圓 在外圓磨床上磨外圓至要求尺寸 8 磨內孔 在坐標磨床上磨刃口 9 電火花加工 電火花加工拉深部分 5 2 模柄的加工 模柄如圖 5 5 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成較大的圓棒形毛壞 3 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后的內應力 并改善其加工性能 4 車床 鏜床加工 車外圓和上端面 鉆鏜 20 639 內孔 并車下端面 留磨余量 0 3 0 5mm 5 孔加工 加工定位銷孔 6 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 7 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 圖 5 4 拉深 沖孔凸凹模 c12c1c 1 其 余 5 5 模柄 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 30 8 磨外圓 在外圓磨床上磨外圓至要求尺寸 5 3 凸模固定板加工 凸模固定板圖 5 6 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成方形毛壞 3 刨床加工 刨六個面 4 磨平面 磨上下兩平面 5 劃線 劃出型孔輪廓及螺孔 銷孔位置 并在孔中心處鉆中心眼 6 孔加工 加工和螺釘通孔和定位銷孔 7 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后的內應力 并改善其加工性能 8 鏜床加工 鉆鏜 148mm 凹腔 9 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 10 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 11 磨內孔 在坐標磨床上磨定位銷孔 12 精加工 鉗工精修刃口 5 4 上頂塊的加工 上頂塊如圖 5 7 其加工的工藝過程如下 1 下料 用軋制的圓棒料在鋸床上切斷 2 鍛造 將棒料鍛造成較大的圓棒形毛壞 3 退火 經鍛造后的毛壞必須進行退火 以消除鍛造后 的內應力 并改善其加工性能 圖 5 6 凸模固定板 AA 5 7 模柄 揚聲器錐形盤架復合模及 CAXA 實體設計 31 4 車床 鏜床加工 車外圓和上端面 鉆鏜 36 內孔 并車下端面 留磨余量 0 3 0 5mm 5 熱處理 淬火 回火 檢查硬度 60 64HRC 6 磨平面 在平面磨床上磨上下兩端面 7 磨外圓 在外圓磨床上磨外圓至要求尺寸 參考文獻 1 沖模設計手冊 編寫組 模具設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 2 模具實用技術叢書編委會 沖模設計應用實例 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 3 王芳 冷沖模具指導書 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 4 王以真 實用揚器技術手冊 M 北京 國防工業(yè)出版社 2003 5 王新華 袁聯富 沖模結構圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 6 廖念釘 古瑩奄等 互換性與技術測量 M 北京 中國計量出版社 2001 7 陳錦昌 劉就女等 計算機工程制圖 M 廣州 華南理工大學出版社 1999 8 劉鴻文 材料力學 M 北京 高等教育出版社 1999 9 王煥庭 李茅華 徐善國 工機械工程材料 M 大連 大連理工大學出版社 2002 10 黨根茂 駱志斌等 模具設計與制造 M 西安 西安電子科技大學出版社 2001 11 黃毅宏 李明輝 模具制造工藝 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999