裝配圖蓋冒墊片落料拉深復合模設計（有cad圖+文獻翻譯）,裝配,圖蓋冒,墊片,落料拉深,復合,設計,cad,文獻,翻譯 蓋冒墊片落料拉深復合模設計 摘 要 本次設計了一套沖孔 落料的模具 經過查閱資料 首先要對零件進行工 藝分析 經過工藝分析和對比 采用沖孔落料工序 通過沖裁力 頂件力 卸 料力等的計算 確定壓力機的型號 在分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇 所需的模具 得出將設計的模具類型后將模具的各個工作零件部件的設計過程 表達出來 在文檔中第一部分 主要敘述了沖壓模具的發(fā)展狀況 說明了沖壓 模具的重要性與本次設計的意義 接著是對沖壓件的工業(yè)分析 完成了材料利 用率的計算 在進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設計計算 對選擇 沖壓設備提供依據 最后是對主要零部件的選擇 本次設計闡述了沖壓落料復合模的結構設計及工作過程 本模具性能可靠 運行平穩(wěn) 提高了產品質量和生產效率 降低勞動強度和生產成本 關鍵字 沖壓 落料沖孔 復合模 模具結構 ABSTRACT The design of a punching blanking die Through access to information we must first process the parts analysis technology analysis and comparison by using the punch blanking process through the blanking force the top pieces of force discharge force of the calculations to determine the type presses In the analysis of the stamping process to select the desired type of mold for the mold Types obtained after the design of the mold die parts of the various working parts of the design process of expression In the first part of the document the main account of the development of stamping die stamping die shows the importance and significance of this design then is the stamping industry analysis completed the material utilization rate calculation Calculation of force during the blanking process and the work of some of blanking die design calculation provide the basis for the selection of stamping equipment Finally the choice of the main components The design described blanking compound die stamping design and working process Reliable performance of the mold smooth operation improved product quality and production efficiency reduce labor intensity and production costs Keywords Stamping Blanking punch Compound Die die structure 目 錄 1 前言 1 1 1沖壓的概念 特點及應用 1 1 2 沖壓的基本工序及模具 2 1 3 沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 3 2 零件工藝性分析 7 3 拉深工藝及拉深模有設計 8 設計要點 8 3 1有凸緣圓筒形件的拉深方法及工藝計算 8 3 2寬凸緣圓筒形件的工藝計算要點 9 3 3 拉深凸模和凹模的間隙 10 3 4拉深凸模 凹模的尺寸及公差 10 3 5凹模圓角半徑 RD 11 3 6凸模圓角半徑 RP 12 4 沖裁工藝及沖裁模具的設計 13 4 1 凸模與凹模刃口尺寸的計算 13 4 2 凸 凹模刃口尺寸的計算方法 13 4 3落料和沖孔 13 4 3 1落料 13 4 3 2沖孔 14 4 3 3凹模洞的類形 15 4 4 4凹模的外形尺寸 16 5 模具的其它零件 17 5 1 模架 17 5 2 模柄 18 5 3 卸料板 19 5 4 彈頂和推出裝置 20 5 5 導向裝置 導柱 導套 20 5 6 固定零件 固定板 墊板 21 5 7 連接零件 21 6模具總裝圖 23 7 壓力機的選擇 26 8 模具的裝配 28 8 1 模具的裝配 28 8 2凸 凹模間隙的調整 29 9 沖壓模具零件加工工藝的編制 30 10結論 32 參考資料 33 致謝 34 1 1 前言 1 1沖壓的概念 特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備 主要是壓力機 上的模具對材料施加壓力 使其產生分離或塑性變形 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材料進行冷變形加工 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 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具 簡稱沖模 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 沖模在沖壓中至關重要 沒有符合要求 的沖模 批量沖壓生產就難以進行 沒有先進的沖模 先進的沖壓工藝就無法 實現 沖壓工藝與模具 沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素 只有它 們相互結合才能得出沖壓件 與機械加工及塑性加工的其它方法相比 沖壓加工無論在技術方面還是經 濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點 主要表現如下 1 沖壓加工的生產效率高 且操作方便 易于實現機械化與自動化 這是 因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工 普通壓力機的行程次數為每分鐘 可達幾十次 高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上 而且每次沖壓行程 就可能得到一個沖件 2 沖壓時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 的表面質量 而模具的壽命一般較長 所以沖壓的質量穩(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 加上沖壓時材料的冷變形硬化效應 沖壓的強度和 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 有時一個復雜零件需要數 套模具才能加工成形 且模具 制造的精度高 技術要求高 是技術密集形產品 所以 只有在沖壓件生產批量較大的情況下 沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現 從而獲得較好的經濟效益 2 沖壓地 在現代工業(yè)生產中 尤其是大批量生產中應用十分廣泛 相當多 的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件 如汽車 農機 儀器 儀 表 電子 航空 航天 家電及輕工等行業(yè) 在這些工業(yè)部門中 沖壓件所占 的比重都相當的大 少則 60 以上 多則 90 以上 不少過去用鍛造 鑄造和切 削加工方法制造的零件 現在大多數也被質量輕 剛度好的沖壓件所代替 因 此可以說 如果生產中不諒采用沖壓工藝 許多工業(yè)部門要提高生產效率和產 品質量 降低生產成本 快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現 的 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 在實際生產中 當沖壓件的生產批量較大 尺寸較少而公差要求較小時 若 用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求 這時在工藝上多采用集 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完成 稱為組合 的方法不同 又可將其分為復合 級進和復合 級進三種組合方式 復合沖壓 在壓力機的一次工作行程中 在模具的同一工位上同時完成 兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式 級進沖壓 在壓力機上的一次工作行程中 按照一定的順序在同一模具的 不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式 復合 級進 在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序 沖模的結構類型也很多 通常按工序性質可分為沖裁模 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 復合模和級進模等 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工作臺或墊板上 是沖模的固定部分 工作時 坯 料在下模面上通過定位零件定位 壓力機滑塊帶動上模下壓 在模具工作零件 即凸模 凹模 的作用下坯料便產生分離或塑性變形 從而獲得所需形狀與 尺寸的沖件 上?；厣龝r 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 以便進行下一次沖壓循環(huán) 3 1 3 沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展 許多新技術 新工藝 新設備 新材料不斷涌現 因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展 其主要表 現和發(fā)展方向如下 1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎 目前 國內外對沖壓成形理論 的研究非常重視 在材料沖壓性能研究 沖壓成形過程應力應變分析 板料變 形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展 特 別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善 近年來國內外 已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術 即利用有限元 FEM 等有值分析 方法模擬金屬的塑性成形過程 根據分析結果 設計人員可預測某一工藝方案 成形的可行性及可能出現的質量問題 并通過在計算機上選擇修改相關參數 可實現工藝及模具的優(yōu)化設計 這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用 也縮短了制模 具周期 研究推廣能提高生產率及產品質量 降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的 各種壓新工藝 也是沖壓技術的發(fā)展方向之一 目前 國內外相繼涌現出精密 沖壓工藝 軟模成形工藝 高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密 高 效 經濟的沖壓新工藝 其中 精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法 它擴 大了沖壓加工范圍 目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm 精度可達 IT16 17 級 用液體 橡膠 聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝 能 加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件 在特定生產條件下 具有明顯的經濟效果 采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在 形狀 復雜 批量小 強度高和精度要求較高的板料零件 具有很重要的實用意義 利用金屬材料的超塑性進行超塑成形 可以用一次成形代替多道普通的沖壓成 形工序 這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性 無模多點成 形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技 術 我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備 解決了多 點壓機成形法 從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài) 提高了材料的成形極限 同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力 實現無回彈成形 無模多點成 形系統(tǒng)以 CAD CAM CAE 技術為主要手段 能快速經濟地實現三維曲面的自動化 成形 2 沖模是實現沖壓生產的基本條件 在沖模的設計制造上 目前正朝著以下兩 方面發(fā)展 一方面 為了適應高速 自動 精密 安全等大批量現代生產的需要 4 沖模正向高效率 高精度 高壽命及多工位 多功能方向發(fā)展 與此相比適應 的新型模具材料及其熱處理技術 各種高效 精密 數控自動化的模具加工機 床和檢測設備以及模具 CAD CAM 技術也在迅速發(fā)展 另一方面 為了適應產品 更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要 鋅基合金沖模 聚氨酯橡膠沖模 薄板 沖模 鋼帶沖模 組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展 精密 高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了 現代沖模的技術水平 目前 50 個工位以上的級進模進距精度可達到 2 微米 多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程 還可完成焊接 裝配等工序 我國已 能自行設計制造出達到國際水平的精度達 2 5 微米 進距精度 2 3 微米 總壽命達 1 億次 我國主要汽車模具企業(yè) 已能生產成套轎車覆蓋件模具 在 設計制造方法 手段方面已基本達到了國際水平 但在制造方法手段方面已基 本達到了國際水平 模具結構 功能方面也接近國際水平 但在制造質量 精 度 制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎 計算機技術 信息技術 自 動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透 交叉 融合形成了現代模 具制造技術 其中高速銑削加工 電火花銑削加工 慢走絲切割加工 精密磨 削及拋光技術 數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平 高速銑削加工不 但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量 主軸轉速一般為 15000 40000r min 加工精度一般可達 10 微米 最好的表面粗糙度 Ra 1 微 米 而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低 工件只升高 3 攝氏度 切削力小 因而可加工熱敏材料和剛性差的零件 合理選擇刀具和切削用量還可實現硬材 料 60HRC 加工 電火花銑削加工 又稱電火花創(chuàng)成加工 是以高速旋轉的簡 單管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數控銑一樣 因此不再需要制造昂貴的 成形電極 如日本三菱公司生產的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機床 配置有電極 損耗自動補償系統(tǒng) CAD CAM 集成系統(tǒng) 在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng) 體現了當今電火花加工機床的技術水平 慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當 高 功能也相當完善 自動化程度已達到無人看管運行的程度 目前切割速度 已達到 300mm min 加工精度可達 1 5 微米 表面粗糙度達 Ra 01 0 2 微米 2 精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床 數控光學曲線磨床 數控連續(xù)軌跡 坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術 模具加工過程中的檢測技術也取得了很 大的發(fā)展 現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外 其良好的 溫度補償裝置 可靠的抗振保護能力 嚴密的除塵措施及簡單操作步驟 使得 現場自動化檢測成為可能 此外 激光快速成形技術 RPM 與樹脂澆注技術在 快速經濟制模技術中得到了成功的應用 利用 RPM 技術快速成形三維原型后 5 通過陶瓷精鑄 電弧涂噴 消失模 熔模等技術可快速制造各種成形模 如清 華大學開發(fā)研制的 M RPMS 型多功能快速原型制造系統(tǒng) 是我國自主知識產 權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝 分層實體制造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM 的系統(tǒng) 它基于 模塊化技術集成 之概念而設計和制造 具有較好的價 格性能比 一汽模具制造公司在以 CAD CAM 加工的主模型為基礎 采用瑞士汽 巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開 辟了新的途徑 3 沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件 高精度 高壽命 高效率的沖模需要高精度 高自動化的沖壓設備相匹配 為了滿足大批量高速 生產的需要 目前沖壓設備也由單工位 單功能 低速壓力機朝著多工位 多 功能 高速和數控方向發(fā)展 加之機械乃至機器人的大量使用 使沖壓生產效 率得到大幅度提高 各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用 如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后 在計算機程序控制下便可依次完成四 邊彎曲 從而大幅度提高精度和生產率 在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子 沖片時 一分鐘可沖幾百片 并能自動疊成定 轉子鐵芯 生產效率比普通壓 力機提高幾十倍 材料利用率高達 97 公稱壓力為 250KN 的高速壓力機的滑 塊行程次數已達 2000 次 min 以上 在多功能壓力機方面 日本田公司生產的 2000KN 沖壓中心 采用 CNC 控制 只需 5min 時間就可完成自動換模 換料和 調整工藝參數等工作 美國惠特尼公司生產的 CNC 金屬板材加工中心 在相同 的時間內 加工沖壓件的數量為普通壓力機的 4 10 倍 并能進行沖孔 分段沖 裁 彎曲和拉深等多種作業(yè) 近年來 為了適應市場的激烈競爭 對產品質量的要求越來越高 且其更新 換代的周期大為縮短 沖壓生產為適應這一新的要求 開發(fā)了多種適合不同批 量生產的工藝 設備和模具 其中 無需設計專用模具 性能先進的轉塔數控 多工位壓力機 激光切割和成形機 CNC 萬能折彎機等新設備已投入使用 特 別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來 國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元 FMC 和沖壓柔性制造系統(tǒng) FMS 代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢 FMS 系統(tǒng) 以數控沖壓設備為主體 包括板料 模具 沖壓件分類存放系統(tǒng) 自動上料與 下料系統(tǒng) 生產過程完全由計算機控制 車間實現 24 小時無人控制生產 同時 根據不同使用要求 可以完成各種沖壓工序 甚至焊接 裝配等工序 更換新 產品方便迅速 沖壓件精度也高 4 沖壓標準化及專業(yè)化生產方面 模具的標準化及專業(yè)化生產 已得到模具行業(yè)和廣泛重視 因為沖模屬單件 6 小批量生產 沖模零件既具的一定的復雜性和精密性 又具有一定的結構典型 性 因此 只有實現了沖模的標準化 才能使沖模和沖模零件的生產實現專業(yè) 化 商品化 從而降低模具的成本 提高模具的質量和縮短制造周期 目前 國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達 70 80 模具廠只需設計制造工 作零件 大部分模具零件均從標準件廠購買 使生產率大幅度提高 模具制造 廠專業(yè)化程度越不定期越高 分工越來越細 如目前有模架廠 頂桿廠 熱處 理廠等 甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢?這樣更有 利于制造水平的提高和制造周期的縮短 我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來 也有較大發(fā)展 除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外 標準件品種也 有擴展 精度亦有提高 但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求 主要體 現在標準化程度還不高 一般在 40 以下 標準件的品種和規(guī)格較少 大多數 標準件廠家未形成規(guī)?；a 標準件質量也還存在較多問題 另外 標準件 生產的銷售 供貨 服務等都還有待于進一步提高 設計要求 設計該零件為落料拉深沖孔復合模 7 2 零件工藝性分析 如右圖 1 所示 工件為有凸緣圓筒形零件 且在凸緣上均勻分布 4 個相同 的孔 故可得知此工件為 落料拉深沖孔所得 其加工工藝過程為 落料 拉 深 沖孔 各尺寸關系如圖 1 所示 圖 1 蓋冒墊片 8 3 拉深工藝及拉深模有設計 設計要點 設計確定拉深模結構時為充分保證制件的質量及尺寸的精度 應注意以下 幾點 1 拉深高度應計算準確 且在模具結構上要留有安全余量 以便工件稍高時仍 能適應 2 拉深凸模上必須設有出氣孔 并注意出氣孔不能被工件包住而失去作用 3 有凸緣拉深件的高度取決勝于上模行程 模具中要設計有限程器 以便于模 具調整 4 對稱工件的模架要明顯不對稱 以防止上 下模位置裝錯 非旋轉工件的凸 凹模裝配位置必須準確可行 發(fā)防松動后發(fā)生旋轉 偏移而影響工件質量 甚至損壞模具 5 對于形狀復雜 需經過多次拉深的零件 需先做拉深模 經試壓確定合適的 毛坯形狀和尺寸后再做落料模 并在拉深模上按已定形的毛坯 設計安裝定 位裝置 6 彈性壓料設備必須有限位器 防止壓料力過大 7 模具結構及材料要和制件批量相適應 8 模架和模具零件 要盡是使用標準化 9 放入和取出工件 必須方便安全 3 1有凸緣圓筒形件的拉深方法及工藝計算 有凸緣筒形件的拉深原理與一般圓筒形件是相同的 但由于帶有凸緣 其拉 深方法及計算方法與一般圓筒形件有一定差別 1 在凸緣拉深件可以看成是一般圓筒形件在拉深未結束時的半成品 即只將毛 坯外徑拉深到等于法蘭邊 即凸緣 直徑 df時的拉深過程就結束 因此其 變形區(qū)的壓力狀態(tài)和變形特點應與圓筒形件相同 9 圖 2 凸緣件毛培 根據凸緣的相對直徑 df d 比值同有凸緣筒形件可分為 窄凸緣筒形件 d f d 1 1 1 4 和寬凸緣筒形件 d f d 1 4 顯然此工件 df d 50 21 2 38 1 4 為寬凸緣筒形件 下面著重對寬凸緣件的拉深進行分析 主要介紹其與直壁筒形件的不同點 當 rp rd r 時 圖 2 寬凸緣件毛坯直徑的計算公式為 1 rf dh4 7D 根據拉深系數的定義寬凸緣件總拉深系數仍可表示為 2 drhdmf 4 3 2 3 2寬凸緣圓筒形件的工藝計算要點 1 毛坯尺寸的計算 毛坯尺寸的計算仍按等面積原理進行 參考無凸緣筒形 件毛坯的計算方法計算 毛坯直徑的計算公式見式 1 其中 df要考慮修邊余 量 其值可從 沖壓工藝與模具設計 表 4 22 中查得 1 6mm 即 df 50 1 6 51 6mm 則 D 54 75mm5 3 214 7 216 5 根據拉深系數的定義 寬凸緣件總拉深系數仍可表示為 M 8 0 Dd 2 判斷工件是否一次拉成 這只須比較工件實際所需的總拉深系數和 h d 與 凸緣件第一次拉深系數和極限拉深系數的相對高度即可 m 總 m 1 當 1 h d h 1 d1時可以一次拉成 工序計算到此結束 否則應進行多次拉深 m 總 0 38 h d 0 33 由 沖壓工藝與模具設計 表 4 2 6 查得此凸緣件的第2 7 10 一次拉深系數 m1 0 37 由表 4 2 7 查得此凸緣件的第一次拉深最大相對高度 h1 d1 0 28 0 35 之間 可知 m 總 m 1 h d h 1 d1可一次拉成 3 3 拉深凸模和凹模的間隙 拉深模間隙是指單面間隙 間隙的大小對拉深力 拉深件的質量 拉深模的 壽命都有影響 若 c 值大小 凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時 校正和變形的阻 力增加 與模具表面間的摩擦 磨損嚴重 使拉深力增加 需件變薄嚴重 甚 至拉破 模具壽命降低 間隙小時得到的零件側壁平直而光滑 質量較好 精 度較高 間隙過大時 對毛坯的校直和擠壓作用減小 拉深力降低 模具的壽命提高 但零件的質量變差 沖出的零件側壁不直 因此拉深模的間隙值也應合適 確定 c 時要考慮壓邊狀況 拉深次數和工件 精度高 其原則是 即要考慮材料本身的公差 又要考慮板料的增厚現象 間 隙一般都比毛坯厚度略大一些 不用壓邊圈時 考慮到起皺的可能性取間隙值 為 C 1 1 1 tmax 有壓邊圈時 間隙數值也可按表 4 6 3 取值 沖壓工藝與模具設計 此工 件的拉深間隙可取 C 1 1t 1 1mm 3 4拉深凸模 凹模的尺寸及公差 工件的尺寸精度由末次拉深的凸 凹模的尺寸及公差決定 因此除最后一道 拉深模的尺寸公差需要考慮外 首次及中間各道次的模具尺寸公差和拉深半成 品的尺寸公差沒有必要做嚴格限制 這是模具的尺寸只取等于毛坯的過渡尺寸 即可 此工件內形尺寸公差有要求 故以凸模為基準 先定凸模尺寸考慮到凸 模基本不磨損 其尺寸關系如圖 3 所示 以及工件的回彈情況 凸模開始尺寸 不要取得過大 其值為 Dp d 0 4 p 3 凸模尺寸為 D d d 0 4 2C d 4 11 圖 3 凹 凸模 凸 凹模的制造公差 p和 d可根據工件的公差來選定 工件公差為 TT13 級 以上時 p和 d可按 TT6 8 級取 工件公差在 IT14 級以下時 則 p和 d 可按 IT10 級取 Dp 20 0 4 0 2 0 0 021 20 080 0 021mm Dd d 0 4 2c 0 d 20 0 4 0 2 2 1 1 0 d 22 280 0 021mm 3 5凹模圓角半徑 rd 拉深時 材料在經過凹模圓角時不僅因為發(fā)生彎曲變形需要克服彎曲阻力 還要克服因相對流動引起的磨檫阻力 所以 rd大小對拉伸工件的影響非常大 主要有以下影響 1 拉伸力的大小 2 拉伸件的質量 3 拉伸模的壽命 r d小時材料對凹模的 壓力增加 磨檫力增大 磨損加劇 使磨具的壽命降低 所以 rd的值即不能太 大 也不能太小 在生產上一般應盡量避免采用過小圓角半徑 在保證工件質 量的前提下盡量取大值 以滿足模具壽命要求 通?？砂唇涷灩接嬎?rd tD 8 0 式中 D 為毛坯直徑或上道工序拉深件直徑 d 為本道拉深后的直徑 rd應大于或 等于 2t 若其值小于 2t 一般很難拉出 只能靠拉深后整形得到所需零件 故 可取 rd 2 5mm 12 3 6凸模圓角半徑 rp 凸模圓角半徑對拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大 但其值也必須合格 一般首次拉深時凸模圓角半徑為 rp 0 7 1 0 r d 這里取 rp 1 0rd 2 5mm 圖 4 13 4 沖裁工藝及沖裁模具的設計 4 1 凸模與凹模刃口尺寸的計算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度 模具的合理間隙也要靠 模具刃口尺寸制造精度來保證 正確確定模具刃口尺寸及其制造公差 是設計 沖裁模的主要任務之一 從生產實踐可發(fā)現 由于凸凹模之間存在間隙 使落 下的料或伸出的孔卻帶有錐度 且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸 沖孔件的 小端尺寸等于凸模尺寸 在測量于使用中 落料件以大端尺寸為基準 沖孔件 以小端尺寸為基準 4 2 凸 凹模刃口尺寸的計算方法 由于加工模具的方法不同 凸模與凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差 的標注也不同 刃口尺寸的計算方法可分為以下兩種情況 凹模與凸模分開加 工 凸模和凹模配合加工 從此工件的結構上分析 選擇凸模與凹模分開加工 的制造方法 采用這種方法 凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸 要分別標注 凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差 凸模 p 凹模 d 適用于圓形或簡單 形狀的制件 為了保證初始間隙值小于最大合理間隙 2Cmax 必須滿足下列條 件 minax2Cdp 或取 5 4 0 6 i6cd 也就是說 新制造模具應該是 否則制造的模具部隙已max2Cidp 超過允許變動范圍 2Cmin 2Cmax 影響模具的使作壽命 4 3落料和沖孔 4 3 1落料 高工件的尺寸為 D 0 根據計算原則 落料時以凹模為設計基準 首先確定凹 模尺寸 凹模的基本尺寸接近或等于制件輪廓的最小極限尺寸 再減小凸模尺 14 寸以保證最小合理間隙值 2Cmin 圖 5 落料 沖孔 名部分分配位置如圖 5 a 所示 其計算公式如下 7 dDd 0max 8 pCnpCpd 0minaxin 2 2 代入數據得 D03 03 9654 4675 0 75 4 mdpCpd 019 min 7 8 2 校核 由此可知 只有縮小 提4 1 049 pd p d 高制造精度 才保證間隙在合理范圍內 此時可取 mp016 4 0 放得 d2 0 6 Dd024 865 Dp 75 4 3 2沖孔 設沖孔尺寸為 根居以上原則 沖孔時以凸模設計為基準 首先確定凸 0d 模刃口尺寸 使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸 再增大凹模 尺寸 凸模制造偏差為負偏差 凹模取正偏差 名部分分配位置如圖 5 b 所示 其計算公式如下 ddpdpccn 0mininmi0i 2 2 15 在同一工步制件上沖出兩個以上孔時 凹模型孔中心距 Ld按下式確定 9 p125 0 Lmind 代入數據 m1 7 p09 09 5d 校核 滿 足 間 隙 條 件 0 14 02 dp 孔距尺寸 m375 6 2Lin 4 3 3凹模洞的類形 常用凹模洞口的類形如圖 6 所示 圖 6 其中圖 a b c 為直筒式刃的凹模 其特點是制造方便 刃口強度高 刃磨后 工作部分尺寸不變 廣泛用于沖裁公差要求較小 形狀復雜的精密制件 但因 廢料 或制件的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力 給凸 凹模的強度都帶 來了不利的影響 一般復合模上出件的沖裁模用圖 a c 型 下出件的沖裁模用 圖 b 或圖 a 型 圖 d e 型是錐筒式刃口 在凹模內不聚集材料 側壁磨損小 但刃口強度差 刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 如 30 0時 刃磨 0 1mm 時 其尺寸增大 0 0017mm 16 凹模錐角 后角 和洞高度 h 均隨制件材料厚度增加而增大 一般取 15 30 20 30 h 4 10mm 綜上所述及其對工件孔分析 選 擇 B 型凹模洞口 取 h 6mm 20 4 4 4凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種 凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強 度 剛度和修磨量 凹模的外形尺寸一般是根據被沖材料的厚度和沖裁件的最 大外形尺寸來確定的如圖 7 所示 凹模的厚度為 1 kb 15 凹模壁厚度為 c 1 5 2 H 30 40mm 圖 7 式中 b 為沖裁件的最大外形尺寸 K 為系數 是考慮板料厚度影響的系數可以 沖壓工藝與模具設計 表 2 8 2 中查得代入數據可得沖孔凹模 H 15mm c 30mm 落料凹模 H 0 35 54 75 20mm c 40mm 17 5 模具的其它零件 5 1 模架 模具除簡單沖模外 一般沖模多利用模架的結構 模架的和種類很多 要 根據模具的精度要求 模具的類別 模具的大小選擇合適的模架 模架的選擇可從 實用模具技術手冊 P192 頁選擇標準架 根據查閱的內 容及分析 此復合?？蛇x用后側導柱模架導 導柱安裝在后側 有偏心裁荷時 容易歪斜 滑動不夠平穩(wěn) 可從左右前三個方向關料操作比較方便 常用于一 般要求的小型工件的沖裁和拉深模 所選模架的結構及尺寸關系如圖 8 所示 18 圖 8 模架 L 250mm B 160mm 上模座 250 160 45 下模座 250 160 50 導柱 32 190 導套 32 105 43 Hmax 210 Hmin 170mm 其余尺寸見上下模座零件圖 可以 沖壓手冊 沖壓模具常用標準件選擇 5 2 模柄 模柄有多種形式 要根據模具的結構特點 選用模柄的形式模柄的直徑根據 所選壓力機的模柄孔徑確定 模柄可根據 實用模具技術手冊 P201 頁選擇 經查閱各種 模柄的特點 選用壓入式模柄 這種模柄應用比較廣泛壓入模柄的結構和尺寸 可參表 11 10 制造 表中 B 型模柄中間有孔可按裝打料桿 用壓力機的打料模 桿進行打料 模柄的結構及尺寸關系如圖 9 所示 19 圖 9 d 30 D 32 D1 42mm h 78mm h2 30mm h1 5mm b 2mm a 0 5mm d1 H7 6 0 0120 d2 11mm 20 5 3 卸料板 卸料板的主要作用是將沖壓的料從凸模或凸 凹模上推下來 此外在進模 比較復雜的模具中 卸料板還具有保護小凸模作用 常用的卸料板結構形式及 適用范圍見表 11 24 和第八章級進模表 8 10 實用模具技術手冊 卸料板的尺 寸可根據 實用模具技術手冊 表 11 25 查得 本模具選用彈壓式卸料板 卸 料板的結構與尺寸關系如圖 10 所示 圖 10 卸料板 ho 16mm B 150mm C 0 1 0 2 t 0 2mm 5 4 彈頂和推出裝置 彈頂裝置由彈簧元件組成裝于模具的下面通過頂桿起到推料的作用 彈頂 裝置通常在壓力機的工作臺孔中 彈頂裝置結構形式見表 11 26 實用模具技 術手冊 具體結構及尺寸見裝配圖及零件圖所示 見圖表 10 設計模具時選 用標準的彈簧 已知沖裁時卸料為 FQ 3 8 可選圓鋼絲螺壓縮彈簧 由表 11 28 查得 d 8 0mm D2 50mm F 1990N Dmax 38mm Dmin 62mm 節(jié)距 P 14 9mm 21 5 5 導向裝置 導柱 導套 導向裝置指得是模架上的導柱 導套 模具在開模 閉模過程中 導柱和導 套起導向的作用 使得凸凹模正確的閉合 故此 導柱 導套需要有嚴格的配 合精度及尺寸要求 導柱 導套的選擇可以 沖壓手冊 中選取 取 H7 h6 配 合 如圖 11 a 導柱的具體尺寸為 d 32 L 190mmm016 導套的具體尺寸為 圖 11 b 圖 11 導柱 導套 D 32mm D r6 45mm L 105mm h 43mm L 25mm 油槽數為 2 b 3 a 1 22 5 6 固定零件 固定板 墊板 1 墊板的作用是承受凸模和凹模的壓力 防止過大的沖壓 在上下模座上 壓出凹坑 影響模具的正常工作 墊板厚度根據壓力機的大小選擇 一般取 5 12mm 外形與固定板相同 材料 45 鋼 熱處理后硬度為 45 48HRC 如圖 12a b 所示 墊板在模具中的受力情況 圖 12 2 固定板 固定板的作用起固定凸 凹模 防止其在沖壓過程中松動 造 成模具的損壞 固定板的形狀要根據凸 凹模而定 而外形尺寸與墊板相似 固定板和具體形狀尺寸見零件圖所示 5 7 連接零件 此類零件包括螺釘 銷釘等 主要作用是聯(lián)接其它零部伯 使之共同完成工 件的制造 螺釘和銷釘可由 沖壓手冊 第十章 第七 八章查選 形狀及尺 寸見七 八節(jié)圖所示現選螺釘 M12 圓柱銷 d 8 則沖壓模上有關螺釘孔的尺 寸見表 10 28 沖壓手冊 D 27 d 17 5 卸料螺釘選 M16 具體尺寸見表 10 29 沖壓手冊 23 6模具總裝圖 如圖根據模具總體結構方案及設計選用的模具零部件 繪制模具總體草圖 檢查核對各模具零件的位置關系 相關尺寸 配合關系及結構工藝性等是否合 適或合理 并校核壓力機的有關參數 24 圖 13 蓋帽墊片落料拉伸模主視圖 圖 14 蓋帽墊片落料拉伸模俯視圖 25 圖 15 蓋帽墊片沖孔模主視圖 圖 16 蓋帽墊片沖孔模主視圖 26 7 壓力機的選擇 沖壓設備的規(guī)格應根據沖壓件的尺寸 模具的尺寸和沖壓力來確定 7 1 壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力 即 F壓 力 7 2 壓力機應有足夠的行程 以保證毛坯的放進和工件在高度上能獲得所需的 尺寸 并使工件能方便地從模具中取出 7 3 沖模的閉合高度與壓力機的裝模高度相適應 即滿足 沖模的閉合高度介 于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間 7 4 滑塊的張開高度應適當 對于沖裁模 張開高度不宜過大 以免上模板與 壓力機導軌相撞或滾珠導向裝置脫開 對于拉深模 張開高度不宜過小 以便 取出工件 7 5 壓力機工作臺的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸并要留有安裝固定的 余地 但在過大的工作臺面上安裝過小的尺寸的沖模時 對工作臺的受力條件 是不利的 壓力機的選擇要考慮 沖裁力 拉深力以及卸料力 推件力 頂件力 壓 力機的總噸位應大于等以上所有力之和 1 3 倍 普通刃沖裁模 其沖裁力 FP一 般可按下式計算 FP KPtL 10 27 式中 為材料的抗剪強度 L 為沖裁周邊總長 mm t 為材料厚度 系數 KP 是考慮到沖裁模刃口的磨損 凸模與凹模間隙的波動 數值的變化或分布不均 勻 潤滑情況 材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數 一般取 1 3 當查不到強度 時 可用強度 b 代替 而取 KP 1 的近似計算法計算 材料鋼的強度可以 沖壓工藝與模具設計 表 1 4 1 查得 260MPa 360MPa 現取 340MPa FP1 1 3 1 3 14 54 75 340 76KN FP2 1 3 1 3 14 5 340 7KN 影響卸料力 推料力和頂件力的因素很多 要精確的計算出很困難 在實際生 產采用經驗公式計算 卸料力 F Q KFp 推料力 F Q1 nK1Fp 頂件力 F Q2 K2Fp 式中 卸料力系數 其值為 0 02 0 06 薄料取大值 厚料取小值 推件力系數 其值為 0 03 0 07 薄料取大值 厚料取小值 頂件力系數 其值為 0 04 0 08 薄料取大值 厚料取小值 n 為梗塞在凹模內的制件或廢料數量 n h t h 為直刃口部分的高 t 為材 料的厚度 h 取 4 10mm 現取 h 6mm 本模具中只有卸料力和推件力即可則 FQ 0 05 76 3 8KN FQ1 6 1 0 06 7 2 52KN 2 拉深力 理論計算拉深力可以推導 但它使用不便 生產中常利用經驗公式計算拉深 力 第次拉深 一次拉深成形時 F1 d 1t bk1 11 式中 b 為材料的抗拉強度 K 1為系數 查表 4 5 4 沖壓工藝與模具設計 代入數據可得 F1 3 14 21 1 390 1 25 7KN 壓邊力 F Q 0 25 25 7 6 4KM 卸料力 F Q KF 0 04 25 7 1 02KN 綜上所述 F 總 76 7 3 8 2 25 25 7 6 4 1 02 123KN F 壓力 1 3 F 總 1 3 123 160 KN 由 實用模具技術手冊 P22 頁 應用壓力機的選擇查表 2 3 可選擇 J23 16 28 型壓力機 其參數可參考表 2 3 8 模具的裝配 8 1 模具的裝配 1 模柄的裝配 因為所示模具的模柄是從以上模座的下而向上壓入的 所 以在安裝凸模固定板和墊板之前 應先把模柄裝好 模柄與上模座的配合要求是 H7 m6 裝配時 先在壓力機上將模柄壓入 再 加工定儉銷孔或螺紋孔 然后把模柄端面突出部分銼平或磨平 安裝好模柄后 用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂有度 2 凸模和裝配 凸模與固定板的配合要求為 H7 m6 裝配時 先在壓力機 上將凸模固定板內 檢查凸模的垂直度 然后將固定板的上平面與凸模尾部一 起磨平 為了保持凸模刀口鋒利還應將凸模的端面磨平 3 彈壓卸料板的裝配 彈壓卸料板起壓料和卸料的作用 裝配的保證它與 凸模之間具有適當的間隙 其裝配方法是 將彈壓卸料板 裝入固定板的凸模 內 在固定板與卸料板之間墊上平行墊塊 并用平等夾板將它們夾緊 然后按 29 卸料板上的螺孔在固定板上抽窩 拆開后鉆固定板上的螺釘穿過孔 4 模架的技術要求及裝配 組成模架的各零件均應符合相應的技術條件 其中特別重要的是每對導柱 導 套的配合間隙應符合要求 裝配成套的模架 多項技術指標 上模座上平面對下模座下平面的平行度 導 柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導套孔軸心線對上模座下面垂直度 應符 合相應精度等級要求 裝配后的模架 上模座沿導柱上 下移動平穩(wěn)無阻滯現象 壓入上 下模座的導柱導柱離其它裝表面應有 1 2mm 距離 壓入后就牢固 裝 配成套的模架 各零件的工作表不應有碰傷 裂 以及其它機械損傷 模架的裝配主要指導柱導套的裝配 目前大多數導柱 導套與模座之間采用過 盈配合 但也有少數采用粘 工藝的 即將上下模座孔擴大 降低其加工要求 同時將導柱 導套之間冷入粘結劑 即可使用導柱 導套固定 滑動導向模架 常用的裝配工藝和檢驗方法有壓入導套 壓入導套安 裝導套 8 2凸 凹模間隙的調整 沖模中凸 凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質量和模具 使用壽命的主要因素之一 因此 在制造沖模時 必須要保證凸 凹模間隙的 大小及均勻一致性 沖模裝配時調整凸 凹模間隙的方法很多 需根據沖模的 結構特點 間隙值的大小和裝配條件來確定 這里用墊片法來調整 墊片法是利用厚度與凸 凹模單面間隙相等的墊片來調整間隙 是簡便而 常用的一種方法 其方法如下 按圖樣要求組裝上模與下模 其中一般上模只用螺釘稍微擰緊 下模用 螺釘和銷釘緊固 在凹模刃口四周墊入厚薄均勻 厚度等于凸 凹模單面間隙的墊片 金 屬片或紙片 再將上 下模合模 使凸模進入響應的凹?？變?并用等高墊鐵 墊起 觀察凸模能否順利進入凹模 并與墊片能否有良好的接觸 調整合適后 在將上模用螺釘緊固 并配裝銷釘孔 打入定位銷 30 9 沖壓模具零件加工工藝的編制 在機械制造中 采用各種機械加工方法將毛坯加工成零件 再將這些零件 裝配成機器 為了使上述制造過程滿足 優(yōu)質 高產 低成本 的要求 首先 要指定零件的機械加工工藝規(guī)程和機器的裝配工藝規(guī)程 然后按照所制訂的工 藝規(guī)程來進行機械加工和裝配 由于零件的工藝過程可以是多種多樣的 工藝 人員的任務是從現有生產條件出發(fā) 制訂出一個切合實際的最優(yōu)工藝過程 并 將其有關內容用文件的形式規(guī)定下來 規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法 等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程 機械加工工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件 按照工藝規(guī)程進行生產 才能保證達到產品質量 生產率和經濟性的要求 合理的工藝規(guī)程在編制后應 要滿足下述要求 1 零件所需的工序數量要盡量少 并且要減少或不再采用其他加工方法加 工 2 零件各工序所采用的設備結構要簡單 壽命要長 3 工序中所占用的設備要少 盡可能采用生產機械化與自動化 4 生產準備周期要短 所需材料要少 成本要低廉 5 零件的生產工藝流程要合理 做到安全生產 31 6 制出的零件應符合技術要求 并且尺寸精度要高 表面質量要好 7 盡量采用技術等級不高的工人生產 以降低成本 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則是 在一定的生產條件下 以最低的成本 按計劃規(guī)定的速度 可靠地加工出圖紙要求的零件 在編制工藝規(guī)程時 應注 意以下幾個問題 1 技術上的先進性 在編制工藝規(guī)程時 應盡量菜油新工藝 新技術 先進設備和新材料 以 獲得較高的生產率 但不應加大操作工人的勞動強度 而應依靠設備的先進性 來保證 2 經濟上的合理性 在一定的生產條件下 可能有幾種能保證零件技術要求的加工工藝方案 此時應全面考慮 應根據工序數量 機械加工難易程度 通過核算或分析選擇 經濟效益最佳的加工方案 以使零件減少工序及降低成本 同時 加工精度要 求不高的零件 盡量不使用高精度的加工設備 3 創(chuàng)造必要的良好工作條件 在編制工藝規(guī)程時 必須保證操作人員有良好而安全的工作條件 并保證 所加工的零件的質量合格及減輕工人的勞動強度 本模具選用導套來編制其加工工藝過程 導套在模具中起定位和導向作用 保 證凸 凹模工作時具有正確的相對位置 為了保證良好的導向 導套在裝配后 應保證模架的活動部分移動平穩(wěn) 所以 在加工過程中除了保證導套配合表面 的尺寸和形狀精度外 還應保證導套各配合面之間的同軸度要求 為了提高導 套的耐磨性并保持較好的韌性 導套一般選用低碳鋼 20 鋼 進行滲碳 淬火 處理 4 模具的工作過程 本模具是一套倒裝的落料拉深的復合模 前后送料 擋料銷 19 限位 導向 銷 20 導正 上模下行凸凹模 11 與拉深凹模 18 接觸進行拉深 工件成型后 上 模上行 打桿 1 推動打板 12 把工件從凸凹模 11 中打出 落料廢料有彈簧 8 推 動卸料板 10 推出 32 10結論 經過整個設計過程我發(fā)現在設計連續(xù)模時 排樣圖的確定既是最基礎的 一步也是最關鍵的一個環(huán)節(jié) 排樣圖設計的質量將直接影響后面的凹模的尺寸 和整個模具的結構等 另外沖同一個工件可以有很多不同的方案不同的模具可 以選用 我們應該盡量選擇一種最經濟最安全合理的方法來做 導料方式 卸 料方式的確定應根據板厚和沖裁力的大小來綜合考慮不能片面分析 還有定位 裝置的確定應根據實際來 那本設計舉例在初定位的時候可以采用側刃定位也 可以采用擋料銷定位 但是考慮到本連續(xù)模的步距較大造成側刃過長所以最終 采用了活動擋料銷 所以 設計必須從實際出發(fā)綜合考慮選擇最佳方案 33 參考資料 冷沖壓工藝及模具設計 劉心治主編重慶大學出版社 沖壓工藝及模具設計 萬戰(zhàn)勝主編 鐵道出版社 沖模設計 吉林人民出版社 實用沖壓技術 機工出版社 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料 機工出版社 模具設計與制造簡明手冊 馮炳堯等編 上海出版社 7 沖壓工藝模具設計實用技術 鄭家賢編 機械工業(yè)出版社 8 實用板金沖壓工藝圖集 梁炳文主編 機械工業(yè)出版社 9 幾何量公差與檢測 甘永立主編 上?？茖W技術出版社 10 機械制造專業(yè)英語 章躍主編 機械工業(yè)出版社 34 致謝 所有在這次設計中幫助過我的老師同學們 我在這里對你們表示真誠的謝意 特別是我的指導老師黃繼承老師 郭雪娥老師 曾利平老師 自去年 12 月 份發(fā)放課題以來 他為我解決了許多模具設計方面的疑難點 我一遇到不懂的 問題和拿不準的設計方案 就去請教他 他總是態(tài)度和藹地給我分析解決 使 我少走了許多彎路 在這次設計中 我不僅對以前所學的知識進行了一次系統(tǒng) 性的復習 鞏固了書本知識同時也學會了以前很多被忽略過的細節(jié)方面的知識 加深了對課本知識的理解 更重要的是讓我更加明了了很多書本上沒有的知識 其一 對待知識 技術來不得半點馬虎必須嚴肅 認真 其二 不僅僅是設計 生活中任何事情封閉就會落后 我們如果想在最短的時間做主最好的成績 少 不了別人的幫助 少不了合作 感謝湖南工學院的老師同學和幫助過我的學校 其它工作人員為我這個即將踏入社會的學子上了這么生動的一堂課 再次真心 的謝謝你們 35