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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 某零件沖壓模具設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 1 前 言</b></p><p> 日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品,大到機(jī)床的底座、機(jī)身外殼,小到一個(gè)胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼,無(wú)不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形,模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因
2、為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同,模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具,以及塑膠模具。</p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛,模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。</p><p> 2 工件工藝性分析及方案確定</p><p> 2.1工件工藝性分析</p><p&
3、gt; 2.1.1沖裁工藝性</p><p><b> 圖2-1 零件圖</b></p><p> 由零件簡(jiǎn)圖2-1可見(jiàn),該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。</p><p> 該零件的外徑為Φ54mm,屬于小制件,形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱,適于沖裁加工。</p><p> 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2
4、.3沖壓件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,因制件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱,沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12-IT13。</p><p> 查表2.5孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm。</p><p> 查表2.7一般剪切斷面表面粗糙度為3.2µm.</p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表2—3,得材料10號(hào)鋼的力學(xué)性能如下表:</p&g
5、t;<p> 表2-1 10號(hào)鋼的性能</p><p> 材料10鋼,其沖壓性能較好,孔與外緣的壁厚較大,復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強(qiáng)度。</p><p> 2.1.2翻邊工藝性</p><p> 翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r=(2~3)t</p><p> 翻邊的高度h=8≥1.5r=1.5</p&
6、gt;<p> 翻邊的相對(duì)厚度d/t=15.16>(1.7~2),所以翻邊后有良好的圓筒壁</p><p> 沖孔毛刺面與翻邊方向相反,翻邊后工件質(zhì)量沒(méi)大影響。</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,第35頁(yè),K.W.I擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn),預(yù)加工孔Φ15.16可擴(kuò)孔到Φ45左右,而制件為Φ28,即滿足翻邊性能。 </p><p>
7、 總體看來(lái):該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性,適于沖裁加工。</p><p> 2.1.3判斷能否一次性翻邊成形</p><p> 由預(yù)沖孔公式可以得到翻邊高度H的表達(dá)式:</p><p> H= +0.43r+0.72t (2-1)</p>
8、<p> 或H= (1- )+0.43r+0.72t</p><p> = +0.43r+0.72t</p><p> 若將Kmin帶入上式,則可得到許可的最大翻邊高度Hmax</p><p> Hmax= (1-Kmin)+0.43r+0.72t </p><p> 其中 D
9、—翻邊后的中經(jīng)(mm) </p><p> Kmin—極限翻邊系數(shù) </p><p> r—翻邊圓角半徑(mm)</p><p> t—材料厚度(mm)</p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》,表7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數(shù)
10、 </p><p> 這里凸模采用圓柱形平底型式 孔的加工方式為沖孔 </p><p> 因 相對(duì)厚度d/t=15.16 得Kmin= 0.55 </p><p> 于是Hmax= (1-0.55)+0.43×2+0.72×1</p><p><b> =8.0(mm)&l
11、t;/b></p><p> 因工件高度H=Hmax,所以在平板上能一次性翻邊成形</p><p> 2.2 工藝方案確定</p><p> 根據(jù)工件形狀,初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序,現(xiàn)確定以下方案:</p><p> 方案一:一套落料、沖孔、翻邊復(fù)合模</p><p> 方案二:一套落料、沖孔
12、、翻邊單工序模</p><p> 方案三:一套落料、沖孔、翻邊連續(xù)模</p><p> 單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的相互比較見(jiàn)表2-2</p><p> 表2-2單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的性能比較 </p><p> 總的看來(lái):方案一:生產(chǎn)效率高,因?yàn)榛瑝K下行一次既完成落料、沖孔和翻邊等工序,不存在定位誤差,同軸度高,因此沖壓出來(lái)的制件
13、精度也較高;但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,因此模具制造難度大。</p><p> 方案二:生產(chǎn)效率不高,由于要多機(jī)床或多道工序完成,致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益都降低;但模具制造周期短。</p><p> 方案三:生產(chǎn)效率較高,完成落料、沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高,和方案二一樣,由于第二道翻邊單工序的存在,降低了生產(chǎn)效率不說(shuō),精度也難保證。</p><p> 因此綜合考慮采用方案
14、一,再來(lái)確定采用正裝復(fù)合模還是采用倒裝復(fù)合模。</p><p> 正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見(jiàn)下表2-3</p><p> 表2-3正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較</p><p> 從表2-3中可以看出:正裝對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求,且廢料不會(huì)在凸凹模孔內(nèi)積聚,有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達(dá)到平整要求,而且廢料在凸凹??變?nèi)積聚,凸凹模要求有較大的壁厚以
15、增加強(qiáng)度。</p><p> 從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和安全性前提下,綜合考慮采用正裝復(fù)合模,即模具結(jié)構(gòu)為落料、沖孔、翻邊正裝復(fù)合模。</p><p> 3排樣及計(jì)算材料利用率</p><p> 3.1計(jì)算預(yù)沖孔大小</p><p><b> 圖3-1 零件圖</b></p><p>
16、該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形,在翻邊時(shí),同心圓之間的距離變化不顯著,預(yù)制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計(jì)算:</p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》第215頁(yè)</p><p> 預(yù)沖孔直徑公式d=D1-2[ (3-1)</p><p> 因 D1=D+t+2r h=H-r-t
17、 代入上式,并簡(jiǎn)化得:</p><p> d=D-2(H-0.43r-0.72t) </p><p> 式中 D—翻邊后的中經(jīng)(mm) H—翻邊高度(mm)</p><p> r—翻邊圓角半徑(mm)<
18、;/p><p> t—材料厚度(mm)</p><p> 這里D=28mm H=8mm r=2mm t=1mm</p><p> 所以d=28-2(8-0.43×2-0.72×1)</p><p> =15.16(mm)</p><p> 同可得:相對(duì)厚度d/t=15
19、.16/1=15.16</p><p> 翻邊系數(shù)d/D=15.16/28=0.54</p><p><b> 3.2確定排樣方式</b></p><p> 采用有廢料和少?gòu)U料排樣,排樣圖分別如圖3-2和圖3-3</p><p> 圖3-2 有廢料排樣</p><p><b>
20、 圖3-3無(wú)廢料排樣</b></p><p> 少?gòu)U料排樣雖然材料利用率有所提高,但由于條料本身的寬度公差,以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差會(huì)直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低,也降低了模具壽命,結(jié)合各自的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮采用有廢料排樣法。</p><p> 3.3計(jì)算材料利用率</p><p> 1.計(jì)算制件的面積A</p>&l
21、t;p> 制件面積A的計(jì)算公式:</p><p> A= (D2-d2) (3-2)</p><p> = (542 -15.162)
22、 </p><p> =2108.6469(mm2) </p><p> 式中 D—毛坯外徑(mm) </p><p> d—沖孔直徑(mm)</p><p> 2.確定搭邊a與a1的值</p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-10搭邊a與a1數(shù)值</p
23、><p> 取a=0.8mm a1=1.0mm</p><p> 于是條料寬度:b=54+2a1=56mm</p><p> 進(jìn)距:l=54+a=54.8mm </p><p><b> 3.材料利用率計(jì)算</b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷沖壓模具設(shè)計(jì)。<
24、;/p><p> 表18.3-24軋制薄鋼板的尺寸(GB/T708-1988)</p><p> 板料規(guī)格選用 1.0mm×750mm×1500mm(tmm×Bmm×Lmm)</p><p><b> 1)若采用縱裁:</b></p><p> 裁板條數(shù) n1=B/b=750/
25、56=13條余22mm</p><p> 每條個(gè)數(shù)n2= = =27個(gè)余19.6mm</p><p> 每板總個(gè)數(shù)n總=n1×n2</p><p><b> =13×27</b></p><p><b> =351(個(gè))</b></p><p>
26、 材料利用率 η總= ×100% (3-3) </p><p> = ×100% </p><p><b> = 65.79%</b></p><p><b> 2)若采
27、用橫裁:</b></p><p> 裁板條數(shù) n1=L/b=1500/56=26條余44mm</p><p> 每條個(gè)數(shù) n2= = =13個(gè)余36.8mm</p><p> 每板總個(gè)數(shù)n總=n1×n2</p><p><b> =26×13</b></p><
28、p><b> =338(個(gè))</b></p><p> 材料利用率 η總= ×100% (3-4) </p><p><b> = ×100%</b></p><p><b> = 63.
29、35%</b></p><p> 顯然縱裁的材料利用率要高些,因此選用縱裁。</p><p> 4.計(jì)算零件的凈重G</p><p> G=F.t.ρ (3-5) </p><p> 式中 G
30、—工件重量(g) </p><p> F—工件面積(cm2)</p><p> t—材料厚度(cm)</p><p> ρ—材料密度(g/cm3)</p><p> 10號(hào)鋼屬于低炭鋼,在這里密度取ρ=7.85 g/cm3</p><p
31、> 則 G=F.t.ρ </p><p> =2108.6469×10-2×1.0×10-1× 7.85</p><p><b> =16.55 g</b></p><p>
32、4 沖裁力及壓力中心計(jì)算</p><p><b> 4.1.落料力F落</b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》第54頁(yè),落料力F落公式為</p><p> F落=KLtτ (4-1)式中 F落—落料力(N)&l
33、t;/p><p> L—沖裁件周長(zhǎng)(mm)</p><p> t—材料厚度(mm)</p><p> τ—材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)</p><p> K—系數(shù),常取K=1.3</p><p> 這里L(fēng)=π×54mm t=1mm 取τ=300MPa</p><p> 則
34、 F落=1.3×π×54×1×300</p><p> =66128.4(N)</p><p><b> 4.2卸料力F 卸</b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù)</p><p> 取K卸 =0.035 </p>&
35、lt;p> F卸 = K卸 . F落 (4-2)</p><p> =0.035×66128.4</p><p> =2314.494(N) </p><p><b> 4.3沖孔力F沖</b></p>
36、;<p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》第54頁(yè),落料力F沖公式為</p><p> F沖=KLtτ (4-3)</p><p> 式中 F沖—落料力(N)</p><p> L—沖裁件周長(zhǎng)(mm)</p><p
37、> t—材料厚度(mm)</p><p> τ—材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)</p><p> K—系數(shù),常取K=1.3</p><p> 這里L(fēng)=π×27mm t=1mm 取τ=300MPa</p><p> 于是F沖=1.3×π×27×1×300</p>
38、<p> =33064.2(N)</p><p> 4.4頂件力F頂 </p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù)</p><p> 取K頂 =0.06 </p><p> F頂 = K頂.F沖
39、 (4-4)</p><p> = 0.06×33064.2</p><p> =1983.852(N)</p><p><b> 4.5翻邊力F翻</b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》,第216頁(yè),翻邊力公式為</p>
40、<p> F翻=1.1π(D-d)tσs (4-5)</p><p> 其中 F翻—翻邊力(N)</p><p> D—翻邊后中經(jīng)(mm)</p><p> d—翻邊預(yù)沖孔直徑(mm)</p><p> t—材料厚
41、度(mm)</p><p> σs —材料的屈服點(diǎn)(MPa)</p><p> 這里D=28mm,d=15.16mm, t=1mm, σs=206MPa</p><p> 于是F翻=1.1×3.14(28-15.16)×1×206</p><p> =9135.9682(N)</p><
42、;p><b> 4.6總沖壓力F總</b></p><p> F總=F落+F沖+F卸+F頂+F翻 (4-6)</p><p> =66128.4+33064.2+2314.494+1157.247+1983.852+9135.968
43、2</p><p> =112626.91(N)</p><p><b> 4.7計(jì)算壓力中心</b></p><p> 計(jì)算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機(jī)滑塊的中心線重合,避免滑塊受偏心載荷的影響而導(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損,降低模具壽命甚至損壞模具。</p><p> 從制件的形狀可以看出,該制件是回
44、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu),形狀對(duì)稱,故模具壓力中心就在圓心部位,即無(wú)須再來(lái)計(jì)算了。</p><p> 5 主要工作部分尺寸計(jì)算</p><p><b> 5.1落料刃口尺寸</b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-3沖裁模初始雙面間隙Z</p><p> 取Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm</p&g
45、t;<p> 對(duì)零件圖中未注公差的尺寸,沖壓件一般保證精度IT14,因制件形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱,在這里保證精度IT13。</p><p> 查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表3-6簡(jiǎn)單形狀沖裁時(shí)凸凹模的制造偏差</p><p> δ凹=+0.03mm δ凸=-0.02mm </p><p> 因此:|δ凹|+|δ凸|=0.03
46、+0.02 mm </p><p><b> =0.05mm</b></p><p> Zmax -Zmin=0.14-0.1mm</p><p> =0.04mm </p><p> |δ凹|+|δ凸|> Zmax –Zmin</p>&
47、lt;p> 因此在這里采用單配方法加工。</p><p> 對(duì)于落料,先做凹模,并以它作為基準(zhǔn)配做凸模</p><p> 查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為:</p><p><b> mm</b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5</p&g
48、t;<p> 則 D凹= (5-1)</p><p><b> = mm</b></p><p><b> = mm</b></p><p> 落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制,其雙面間隙為0.10~0.14mm
49、</p><p><b> 5.2沖孔刃口尺寸</b></p><p> 沖孔部分:δ凹=+0.02mm δ凸=-0.02mm </p><p> |δ凹|+|δ凸|=0.02+0.02mm</p><p><b> =0.04mm</b></p>&
50、lt;p> |δ凹|+|δ凸|= Zmax –Zmin</p><p> 對(duì)于采用分別加工時(shí),應(yīng)保證下述關(guān)系:</p><p> |δ凹|+|δ凸|≤Zmax –Zmin (5-2)</p><p> 但對(duì)于形狀復(fù)雜或料薄的工件,為了保證凸、凹模間一定的隙值,必須采
51、用配合加工。</p><p> 因此在這里采用還是采用單配方法加工</p><p> 對(duì)于沖孔,先做凸模,并以它作為基準(zhǔn)配做凹模</p><p> 查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為:</p><p><b> mm </b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨
52、損系數(shù) 取X=0.5</p><p> 則 d凸= (5-3)</p><p><b> = </b></p><p><b> = mm</b></p><p> 沖孔凹模的尺寸按凸模尺
53、寸配制,其雙面間隙為0.10~0.14mm</p><p> 5.3翻邊工作刃口尺寸</p><p><b> 5.3.1翻邊間隙</b></p><p> 如圖5-1,由于在翻邊過(guò)程中,材料沿切向伸長(zhǎng),因此其端面的材料變薄非常嚴(yán)重,根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況,翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應(yīng)小于原來(lái)的材料厚度。 </p><
54、;p><b> 圖5-1 翻邊間隙</b></p><p> 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》,表5-5平板毛坯翻邊時(shí)凸凹模之間的間隙</p><p> 得Z/2=0.85mm</p><p> 5.3.2翻邊刃口尺寸</p><p> 1. 翻邊凸模的刃口尺寸計(jì)算</p><p>
55、查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為:</p><p><b> mm</b></p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5</p><p> 則 d凸= (5-4)</p><p&g
56、t; 2.翻邊凹模的刃口尺寸計(jì)算</p><p> 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來(lái)確定翻邊凹模的刃口尺寸</p><p> D凹= (5-5)</p><p><b> = </b></p>&l
57、t;p> = mm </p><p> 6 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核</p><p> 6.1落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b> 6.1.1最小壁厚</b></p><p> 沖孔落料復(fù)合模的凸凹模.其刃口平面與工件尺寸相同,這就產(chǎn)生了復(fù)合模的“最小壁厚”問(wèn)題。</p
58、><p> 沖孔落料復(fù)合模許用最小壁厚可按表6-1選取,形式如圖6-1表示,表值為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p> 表6-1 凸凹模最小壁厚a數(shù)值 (單位:mm)部分如下</p><p><b> 圖6—1 最小壁厚</b></p><p> 為了增加凸凹模的強(qiáng)度和減少孔內(nèi)廢料的漲力,可以采用對(duì)凸凹模有效刃口
59、以下增加壁厚或?qū)U料反向頂出的辦法.如圖6—1所示。 </p><p> 6.1.2模具材料的選擇</p><p> 從眾多模具材料中選出9Mn2V鋼,該模具鋼是一種綜合力學(xué)性能比碳素工具鋼好的低合金工具鋼,它具有較高的硬度和耐磨性,淬火時(shí)變形較小,淬透性很好。由于鋼中含有一定量的釩,細(xì)化了晶粒,減小了鋼的過(guò)熱敏感性,同時(shí)碳化物較
60、細(xì)小和分布較均勻。</p><p> 9Mn2V鋼的化學(xué)成分和物理性能分別如表6-2和表6-3所示</p><p> 表6-2 9Mn2V鋼化學(xué)成分(GB/T 1299—2000)W%</p><p><b> 表6-3 臨界溫度</b></p><p><b> 表6-4 綜合性能</b>
61、</p><p> 所以這里不管是凸模、凹模還是凸凹模,材料都選用9Mn2V鋼</p><p> 這里的落料凹模的熱處理硬度為60~62HRC</p><p> 6.1.3確定凹模外形尺寸</p><p> 確定凹模外形尺寸的方法有多種,通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù),來(lái)求凹模的外形尺寸。<
62、/p><p> 凹模的刃口形式,考慮到本例生產(chǎn)批量較大,所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模,故采用階梯形直壁式。</p><p> 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種,凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度,凹模的厚度還應(yīng)考慮修模量。凹模的外形尺寸一般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定。</p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》,第101頁(yè),凹模厚度和壁厚公式為<
63、;/p><p> 凹模厚度 H=Kb(≥15mm) (6-1)</p><p> 式中 K—系數(shù),考慮板料厚度的影響</p><p> b—沖裁件的最大外形尺寸</p><p> 凹模壁厚 C=(1.5~2)H(≥30~40mm)
64、 (6-2) </p><p> 查《冷沖模設(shè)計(jì)》,表4-3 系數(shù)K值 </p><p> 因 b=54 mm 取K=0.22</p><p> 故 H=0.22×54</p><p> =11.88mm &
65、lt;/p><p> C=1.5×22 </p><p> =33mm </p><p> 考慮到翻邊高度8mm 和保證H≥15mm,最后取H=22mm</p><p> 凹模形狀簡(jiǎn)圖如圖6-2</p><p><b>
66、 圖6-2 落料凹模</b></p><p> 6.1.4凹模的強(qiáng)度校核</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》,第三卷,表20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)算公式</p><p> Hmin= (6-3)</p><p>
67、 式中 Hmin—凹模的最小厚度(mm)</p><p><b> F—沖壓力(N)</b></p><p> σwp—許用彎曲應(yīng)力(MPa)</p><p> d、do—凹模刃口與支承口直徑(mm)</p><p> 這里F= F落=66128.4(N) σwp= 500MPa d=53.77
68、mm do=64mm</p><p><b> Hmin= </b></p><p><b> =9.34mm</b></p><p> 而真實(shí)的凹模厚度為22mm,所以凹模的強(qiáng)度滿足要求。</p><p> 6.2落料、翻邊凸凹模外形尺寸</p><p>
69、 1.落料、翻邊凸凹模的高度</p><p> 落料、翻邊凸凹模的高度滿足翻邊高度和凸、凹模之間安全距離外,還考慮翻邊間隙,保證強(qiáng)度要求,即凸凹模壁厚大于最小壁厚。</p><p> 這里落料、翻邊凸凹模的高度為30mm。</p><p> 2. 落料、翻邊凸凹模的強(qiáng)度校核</p><p> Lmax≤
70、 (6-4)式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)度(mm)</p><p> E—沖孔凸模材料的彈性模量(MPa)</p><p> d—凸?;驔_孔直徑(mm)</p><p> τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)</p><p> t—沖件材料
71、的厚度(mm)</p><p> 這里E=2.2× MPa d=53.77mm t=1mm τ=300 MPa</p><p> 于是Lmax ≤ = ×</p><p><b> =2095.4mm</b></p><p> 而實(shí)際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為30mm,所以強(qiáng)度完全滿
72、足要求。</p><p> 材料同樣選用9Mn2V鋼,其熱處理硬度為58~60HRC</p><p> 落料、翻邊凸凹模簡(jiǎn)圖如圖6-3</p><p> 圖6-3 落料、翻邊凸凹模</p><p> 6.3沖孔、翻邊凸凹模外形尺寸</p><p> 沖孔、翻邊凸凹模的功能是完成沖孔、翻邊,重要性大,其熱處理硬
73、度也相對(duì)比落料凸模大,其材料選用9Mn2V鋼,熱處理硬度為60~62HRC</p><p> 沖孔、翻邊凸凹模的高度</p><p> 沖孔、翻邊凸凹模的高度=沖孔、翻邊凸凹模固定板的厚度+落料凹模的厚度</p><p> =12mm +22mm</p><p><b> =34mm</b></p>
74、<p> 2. 沖孔、翻邊凸凹模的強(qiáng)度校核</p><p> 1)沖孔凹模的強(qiáng)度校核</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》,第三卷,表20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)算公式</p><p> Hmin= (6-5)</p><
75、;p> 式中 Hmin—沖孔、翻邊凸凹模的最小厚度(mm)</p><p><b> F—沖壓力(N)</b></p><p> σwp—許用彎曲應(yīng)力(MPa)</p><p> d、do—沖孔、翻邊凸凹模刃口與支承口直徑(mm)</p><p> 這里F= F沖=33064.2 N σwp= 5
76、00MPa d=15.3mm do=16.3mm</p><p><b> Hmin= </b></p><p><b> =6.1mm</b></p><p> 2)翻邊凸模穩(wěn)定能力的校核</p><p> Lmax≤
77、 (6-6)</p><p> 式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)度(mm)</p><p> E—沖孔凸模材料的彈性模量(MPa)</p><p> d—凸?;驔_孔直徑(mm)</p><p> τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)</p><p
78、> t—沖件材料的厚度(mm)</p><p> 這里E=2.2× MPa d=27mm t=1mm τ=300 MPa</p><p> 于是Lmax ≤ = ×</p><p><b> =745.6mm</b></p><p> 而實(shí)際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為34mm
79、,所以強(qiáng)度完全滿足要求。</p><p> 沖孔、翻邊凸凹模的簡(jiǎn)圖如圖6-4</p><p> 圖6-4 沖孔、翻邊凸凹模</p><p> 6.4沖孔凸模外形尺寸</p><p> 1.沖孔凸模的形式采用類似直通式的形式,少了階梯形式的復(fù)雜,主要受上頂桿孔和凸??椎挠绊懀苊獬霈F(xiàn)最小壁厚。</p><p>&
80、lt;b> 2.沖孔凸模的長(zhǎng)度</b></p><p> 沖孔凸模的長(zhǎng)度=沖孔凸模固定板的厚度+落料、翻邊凸凹模的高度+超出落料、翻邊凸凹模的2mm</p><p> 則沖孔凸模的長(zhǎng)度=12mm +30mm +2mm</p><p> =44mm </p><p> 沖孔凸模簡(jiǎn)圖如圖6-5</p&g
81、t;<p><b> 圖6-5 沖孔凸模</b></p><p><b> 3.強(qiáng)度校核</b></p><p> 1)凸模穩(wěn)定能力的校核</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》,第三卷,表20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計(jì)算公式</p><p> Lmax≤
82、 (6-7)式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)度(mm)</p><p> E—沖孔凸模材料的彈性模量(MPa)</p><p> d—凸?;驔_孔直徑(mm)</p><p> τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)</p><p&
83、gt; t—沖件材料的厚度(mm)</p><p> 這里E=2.2× MPa d=15.3mm t=1mm τ=300 MPa</p><p> 于是Lmax ≤ = × </p><p><b> =318mm</b></p><p><b> 2)承壓能力的校核&
84、lt;/b></p><p> σk= ≤σp (6-8)式中 τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)</p><p> t—沖件材料的厚度(mm)</p><p> d—凸?;驔_孔直徑(mm)</p><p> σk—凸模
85、刃口的接觸應(yīng)力(MPa)</p><p> σp—凸模材料的許用壓應(yīng)力(MPa)</p><p> 這里τ=300 MPa t=1mm d=15.3mm σp=1500 MPa</p><p><b> 則σk= </b></p><p><b> = </b></p>
86、<p> =600MPa≤σp=1500 MPa</p><p> 即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。</p><p><b> 7 主要零部件設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 7.1模柄的設(shè)計(jì)</b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-24
87、壓入式模柄(JB/T7646.1-1994)</p><p><b> 選擇B型</b></p><p><b> 材料:Q235</b></p><p> 熱處理硬度:43~48HRC</p><p><b> 模柄簡(jiǎn)圖如圖7-1</b></p><
88、;p><b> 圖7-1 模柄</b></p><p> 7.2固定板和墊板的設(shè)計(jì)</p><p> 7.2.1沖孔、翻邊凸凹模固定板的設(shè)計(jì)</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-19圓形固定板</p><p> 直徑D=120mm,厚度H=12mm</p><p
89、> 材料:45 熱處理硬度43~48HRC</p><p> 沖孔、翻邊凸凹模固定板的簡(jiǎn)圖如圖7-2</p><p> 圖7-2 沖孔、翻邊凸凹模固定板</p><p> 7.2.2沖孔凸模固定板的設(shè)計(jì)</p><p> 沖孔凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式,這里選用固定板固定
90、,且采用臺(tái)肩固定。</p><p> 將沖孔凸模壓入固定板內(nèi),裝配采用N7/h6 </p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-19圓形固定板</p><p> 直徑D=120mm,厚度H=12mm</p><p> 材料:45 熱處理硬度43~48HRC</p><p>
91、 沖孔固定板的簡(jiǎn)圖如圖7-3</p><p> 圖7-3 沖孔固定板</p><p> 7.2.3墊板的設(shè)計(jì)</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-20圓形墊板</p><p> 直徑D=120mm,厚度H=6mm </p><p> 材料:45 熱處理硬度43~48HRC&
92、lt;/p><p> 墊板的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖7-4</p><p><b> 圖7-4 墊板</b></p><p> 7.3定位零件的設(shè)計(jì) </p><p> 7.3.1固定擋料銷的設(shè)計(jì)</p><p> 固定擋料銷的作用是控制送料步距,分圓形與鉤形兩種,一般裝在凹模上。因圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,
93、制造容易,我們這里就選用圓形了。</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-58固定擋料銷(JB/T7649.10-1994)</p><p> 選用直徑為d=6mm,A型固定擋料銷</p><p><b> 材料:45</b></p><p> 熱處理硬度:43~48HRC</p>
94、<p> 固定擋料銷簡(jiǎn)圖如圖7-5</p><p> 圖7-5 固定擋料銷</p><p> 7.3.2定位銷的設(shè)計(jì)</p><p> 定位銷的作用是提供條料的導(dǎo)向,以免送偏。</p><p><b> 材料:45</b></p><p> 熱處理硬度:43~48HRC&
95、lt;/p><p> 定位銷簡(jiǎn)圖如圖7-6</p><p><b> 圖7-6 定位銷</b></p><p> 7.3.3圓柱銷的設(shè)計(jì)</p><p> 1. 上圓柱銷的設(shè)計(jì)</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.6-12淬硬鋼和奧氏體不銹鋼圓柱銷(GB/T199.2-2
96、000)</p><p> 上圓柱銷公稱直徑d=8mm,公差為m6,公稱長(zhǎng)度l=70 mm</p><p> 材料:45,普通淬火,表面氧化處理</p><p> 上圓柱銷簡(jiǎn)圖如圖7-7</p><p><b> 圖7-7 上圓柱銷</b></p><p><b> 2.下圓柱
97、銷的設(shè)計(jì)</b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.6-12 淬硬鋼和奧氏體不銹鋼圓柱銷(GB/T199.2-2000)</p><p> 下圓柱銷公稱直徑d=8mm,公差為m6,公稱長(zhǎng)度l=60 mm</p><p> 材料:45,普通淬火,表面氧化處理</p><p> 下圓柱銷簡(jiǎn)圖如圖7-8&l
98、t;/p><p><b> 圖7-8 下圓柱銷</b></p><p> 7.4出件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p> 7.4.1上出件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b> 1.推板 </b></p><p> 參照《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》,第309頁(yè),頂板圖7.28及表7.
99、56</p><p> 材料:45 熱處理:43~48HRC</p><p><b> 推板簡(jiǎn)圖如圖7-9</b></p><p><b> 圖7-9 推板</b></p><p><b> 2.推桿</b></p><p> 查《
100、冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表7.54帶肩推桿尺寸(GB/T2867.1—81)</p><p> 推桿長(zhǎng)度=翻邊行程距離+</p><p> 材料:45 熱處理:43~48HRC</p><p> 推桿簡(jiǎn)圖如圖7-10</p><p><b> 圖7-10 推桿</b></p><p>
101、;<b> 3.上頂桿</b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-61頂桿(JB/T7650.3-1994)</p><p> 材料:45 熱處理硬度:43~48HRC</p><p> 上頂桿的長(zhǎng)度L=沖孔凸模固定板厚度+上墊板厚度+空閑高度+行程距離</p><p> =12+
102、6+10+11</p><p><b> =39mm</b></p><p> 上頂桿的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖7-11</p><p><b> 圖7-11 上頂桿</b></p><p><b> 4.上頂板</b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)
103、大典》第3卷,表22.5-62頂板(JB/T7650.4-1994)</p><p><b> 材料:45</b></p><p> 熱處理硬度:43~48HRC</p><p> 頂板的簡(jiǎn)圖分別如圖7-12</p><p><b> 圖7-12 上頂板</b></p><
104、;p> 7.4.2下出件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p> 下出件機(jī)構(gòu)是個(gè)彈頂器,裝于下模座,由彈簧驅(qū)動(dòng)。</p><p><b> 1.下頂桿</b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-61頂桿(JB/T7650.3-1994)</p><p> 材料:45 熱處理硬度:43~4
105、8HRC</p><p> 下頂桿的長(zhǎng)度L=沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度+下模座厚度+翻邊高度和安全距離</p><p> =12mm +35mm +11mm</p><p><b> =58mm</b></p><p> 下頂桿的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖7-13</p><p><b>
106、圖7-13 下頂桿</b></p><p> 2.圓柱螺旋壓縮彈簧</p><p> 因 卸料力F卸=2314.494(N) </p><p> 這里只用一根彈簧,所以該彈簧受力2314.494(N)</p><p> 在滿足工作負(fù)荷前提下,查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》,附錄C1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格 </p>&
107、lt;p> 選取了序號(hào)78至83的8鐘彈簧,它們的主要參數(shù)如下表7-1</p><p> 表7-1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格(序號(hào)78至83)</p><p> 圖7-14 彈簧負(fù)荷(F)與行程(S)曲線圖</p><p> 根據(jù)表7-1和圖7-14 ,得到如下數(shù)據(jù)表7-2 </p>&l
108、t;p> 表7-2 圓鋼絲螺旋彈簧有關(guān)數(shù)據(jù)(序號(hào)78至83)</p><p> 其中:S工作=10mm+1mm=11mm</p><p> 檢驗(yàn)是否滿足S1> S總,如果滿足,則可以選用。</p><p> 80號(hào)至83號(hào)彈簧均滿足要求,因此這里選用80號(hào)彈簧</p><p> 規(guī)格為9×46×80
109、 GB/T2089-80</p><p> 彈簧裝配高度H2= H0- S預(yù)</p><p><b> =160-32</b></p><p><b> =128mm</b></p><p> 材料:60Si2MnA </p><p> 熱處
110、理硬度:43~48HRC,彈簧兩端拼緊并磨平。 </p><p><b> 3.下頂板 </b></p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷,表22.5-62頂板(JB/T7650.4-1994)</p><p><b> 材料:45</b></p><p>
111、 熱處理硬度:43~48HRC</p><p> 下頂板的簡(jiǎn)圖分別如圖7-15</p><p><b> 圖7-15 下頂板</b></p><p> 下出件機(jī)構(gòu)總體簡(jiǎn)圖如圖7-16</p><p> 圖7-16 下出件機(jī)構(gòu)圖</p><p> 1-下頂桿 2-導(dǎo)管 3-彈簧
112、 4-托板 5-螺母</p><p><b> 8 模架的選擇</b></p><p> 8.1模架的選擇 </p><p> 標(biāo)準(zhǔn)模架中,應(yīng)用最廣的是用導(dǎo)柱、導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架。根據(jù)導(dǎo)柱、導(dǎo)套配置的不同有以下四種基本型式:對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架。</p><p>
113、; 表8-1列舉了它們之間的功能及用途</p><p> 表8-1 各模架功能及用途</p><p> 后側(cè)導(dǎo)柱模架適用于一般精度要求的沖模,且可用邊角料,送料及操作方便,可縱向、橫向送料,這里就選用后側(cè)導(dǎo)柱模架了。</p><p> 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》,第3卷,表22.4-3后側(cè)導(dǎo)柱模架</p><p> 這里選用后側(cè)導(dǎo)柱模架
114、的規(guī)格如下:</p><p> 上模座:125mm×125mm×30mm GB/T 2855.5</p><p> 下模座:125mm×125mm×35mm GB/T 2855.6</p><p> 導(dǎo)柱:22mm×
115、130mm GB/T 2861.1</p><p> 導(dǎo)套:22mm×70mm×28mm GB/T 2861.6</p><p> 8.2模具的閉合高度計(jì)算</p><p> 1.模具閉合高度計(jì)算的意義</p>
116、<p> 模具的閉合高度H模是指模具在最低工作位置時(shí)上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。計(jì)算模具的閉合高度H模是為選壓力機(jī)提供幫助,壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng),即滿足:沖模的閉合高度在壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間,否則就不能保證正常的安裝與工作。</p><p><b> 計(jì)算模具的閉合高度</b></p><p>
117、模具的閉合高度H模=上模座厚度+墊板厚度+上墊板厚度+沖孔凸模固定板厚度+落料凸模高度+落料凹模高度+沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度+下墊板厚度+下模座厚度+上、下模安全距離</p><p> 則H模=30mm +17mm +6mm +12mm +30mm +22mm +12mm +35mm +10mm</p><p><b> =174mm</b></p>
118、;<p><b> 9 選擇沖壓設(shè)備</b></p><p> 沖壓設(shè)備是提供模具行程能量的,在冷沖壓生產(chǎn)中,為了適應(yīng)不同的沖壓工作需要,采用各種不同類型的壓力機(jī)。壓力機(jī)的類型很多,按傳動(dòng)方式的不同,主要可分為機(jī)械壓力機(jī)和液壓壓力機(jī)兩大類。其中機(jī)械壓力機(jī)在冷沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。隨著現(xiàn)代沖壓技術(shù)的發(fā)展,高速壓力機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等也日益得到廣泛地應(yīng)用。</p>
119、<p> 下面表9-1和表9-2,分別列舉了按沖壓件大小和按生產(chǎn)批量選擇設(shè)備</p><p> 表9-1按沖壓件大小選擇設(shè)備</p><p> 表9-2 按生產(chǎn)批量選擇設(shè)備</p><p> 為安全起見(jiàn),防止設(shè)備超載,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):</p><p> 1.所選沖壓機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力,即:F壓機(jī)&g
120、t;F總</p><p> 2.所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng),即滿足:沖模的閉合高度在壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間。</p><p> 3.壓力機(jī)的工作臺(tái)面的必須大于模具下模座的外形尺寸,并還要留有安裝固定的余地,但過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí),對(duì)工作臺(tái)的受力條件也是不利的。</p><p> 4.壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適應(yīng),由于
121、壓力機(jī)的行程影響到模具的張開高度,因此對(duì)于沖模、彎曲等模具,其行程不宜過(guò)大,以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。</p><p> 由于制件屬于小型制件,又是薄板,要求是大批量生產(chǎn),考慮到經(jīng)濟(jì)性和制件質(zhì)量,綜合考慮選用開式雙柱可傾式壓力機(jī)。</p><p> 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表7.10開式雙柱可傾式壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格</p><p> 這
122、里選用型號(hào)J23-16,它的主要技術(shù)規(guī)格如下表9-3</p><p> 表9-3 J23-16型壓力機(jī)主要參數(shù)</p><p> 10 模具總裝圖及裝配工藝性</p><p> 10.1模具工作原理</p><p> 模具總裝圖如圖11-1</p><p><b> A-A</b>&l
123、t;/p><p><b> 圖11-1 裝配圖</b></p><p> 1-下模座 2-下頂桿 3-下螺釘 4-沖孔、翻邊凸凹模固定板 5-落料凹模 6-下頂板 7-固定擋料銷 8-落料、翻邊凸凹模 9-沖孔凸模固定板 10-墊板1 11-墊板2 12-上模座 13-螺釘 14-模柄 15-推桿 16-圓柱銷 17-推板 18
124、-導(dǎo)套 19-上頂桿 20-上頂板 21-沖孔凸模 22-沖孔、翻邊凸凹模 23-導(dǎo)柱 24-下圓柱銷 25-導(dǎo)管 26-彈簧 27-托板 28-螺母 29-定位銷</p><p> 圖11-1為落料、沖孔、翻邊復(fù)合模的總裝圖,由于該模具一次性完成3道工序,故有些零件具有多重功能:落料、翻邊凸凹模8的外圓起落料凸模的作用,端面起壓邊的作用,內(nèi)孔起翻邊凹模的作用;沖孔、翻邊凸凹模22的內(nèi)孔起沖孔
125、凹模,外圓為翻邊凸模;此外工作零件還有落料凹模5和沖孔凸模21。</p><p> 考慮到?jīng)_孔漏料的方便,將沖孔凸模21置于上模;考慮到卸料和出件的方便,采用了安裝在下模的彈頂裝置和利用安裝在壓力機(jī)上的打料機(jī)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將沖孔廢料由常見(jiàn)的內(nèi)部彈性結(jié)構(gòu)向上推出,改為從導(dǎo)管25孔自由漏出,即中間推件力為零,減輕的沖壓負(fù)荷,而且也提高了模具使用壽命。</p><p> 工作時(shí),將剪好的條料放在
126、落料凹模5上靠緊固定擋料銷7和定位銷29,壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下行時(shí),沖孔凸模21首先與沖孔、翻邊凸凹模22進(jìn)行沖孔,沖孔結(jié)束后,接著落料、翻邊凸凹模8與落料凹模5進(jìn)行落料,上模繼續(xù)下行,落料、翻邊凸凹模8與下頂板3的端面接觸,把坯料兩端壓緊,此時(shí)落料、翻邊凸凹模8的內(nèi)孔與沖孔、翻邊凸凹模22的外孔開始翻邊,這樣就完成了落料、沖孔、翻邊3道工序。</p><p> 當(dāng)上模回升時(shí),下出件機(jī)構(gòu)在彈簧26的作用下開始工
127、作,下頂桿2帶動(dòng)下頂板3上行完成出件,當(dāng)制件留在落料、翻邊凸凹模8上,則由上出件機(jī)構(gòu)來(lái)完成出件,這時(shí)推板17帶動(dòng)上頂桿19,上頂桿19帶動(dòng)上頂板20完成出件。沖孔的廢料從沖孔、翻邊凸凹模22下的導(dǎo)管孔落下,至此整個(gè)沖壓工序完成。</p><p> 按模具工作順序,為了避免落料后馬上就進(jìn)行拉伸,也為了避免同時(shí)落料和沖孔,壓力集中增大,因此沖孔凸模高出落料凸模2mm,實(shí)行先沖孔,再落料,接著壓緊翻邊,其實(shí)落料、沖孔
128、、翻邊復(fù)合模成了沖孔、落料、翻邊復(fù)合模。</p><p><b> 10.2裝配工藝性</b></p><p> 10.2.1工作零件的固定裝配</p><p> 1.落料、翻邊凸凹模</p><p> 落料、翻邊凸凹模采用圓柱銷和螺釘固定,螺釘選用M10×60,圓柱銷選用φ8×70</
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