矩形墊片沖孔落料倒裝復合模設計

矩形墊片沖孔落料倒裝復合模設計,矩形,墊片,沖孔,倒裝,復合,設計 目 錄 第一章 設計任務————————————————3 1.1零件設計任務———————————————3 1.2分析比較和確定工藝方案——————————3 第二章 計算沖裁壓力、壓力中心和選用壓力機———5 2.1排樣方式的確定及材料利用率計算——————5 2.2計算沖裁力、卸料力————————————5 2.3確定模具壓力中心—————————————6 第三章 模具工作部分尺寸及公差—————————7 3.1沖孔部分—————————————————7 3.2落料部分—————————————————7 第四章 確定各主要零件結(jié)構尺寸—————————9 4.1凹模外形尺寸確定—————————————9 4.2其他尺寸的確定——————————————9 4.3合模高度計算———————————————9 第五章 模具零件的加工—————————————9 第六章 模具的裝配———————————————10 第七章 壓力機的安全技術措施——————————12 參考文獻————————————————————14 第一章設計任務 1.1、零件設計任務 零件簡圖：如圖1 所示 生產(chǎn)批量：小批量 材料：Q235 材料厚度：0.5mm 未標注尺寸按照IT10級處理, 未注圓角R2. （圖1） 1.2、分析比較和確定工藝方案 (一)加工方案的分析.由零件圖可知，該零件包含沖孔和落料兩個工序。形狀較為規(guī)則，尺寸較小，精度要求IT10。材料低硬度，強度極限為40MPa. 根據(jù)鑲片（如圖1）包括沖孔、落料兩道沖壓工序。模具形狀較為規(guī)則即可以在一個工位完成所有工序?？刹捎靡韵聝煞N方案可采用以下幾個方案： （1）方案一（級進模） 夾頭鑲片包括沖孔、落料兩道沖壓工序在內(nèi)。形狀較為規(guī)則，尺寸較小，精度要求IT10?？刹捎眉夁M模。 （2）方案二（倒裝復合模） 將沖孔、落料兩道沖壓工序用一副模具直接完成沖孔、落料兩道工序。采用沖孔、落料倒裝復合模（彈性卸料）。模具結(jié)構參看所附裝配圖。 （3）方案三（正裝復合模） 正裝復合模方案完成工序和倒裝復合模完成的工序一樣。凸凹模在上模。彈性卸料板卸料。 方案比較： 方案一：采用級進模，安全性好，，但是考慮到級進模結(jié)構復雜，工件精度加工精度不高,對稱度和位移誤差較大,以及加工難度較大，裝配位置精度要求高，按照實際生產(chǎn)，級進模成本也高。 方案二：倒裝復合模，沖孔廢料由下模漏出，工件落在下模表面，需要及時清理。安全性相對較低。但工件精度較高,同軸度,對稱度及位置度誤差較小,生產(chǎn)效率較高,對材料要求不嚴,可用邊角料. 方案三：正裝復合模，沖孔廢料和工件都落在下模表面，安全性更差。 綜合以上兩個方案分析比較結(jié)果說明，本零件采用第二方案最為合適。 （二）模具結(jié)構型式的選擇 確定沖壓工藝方案后，應通過分析比較，選擇合理的模具結(jié)構型式，使其盡量滿足以下要求： （1）能沖出符合技術要求的工件； （2）能提高生產(chǎn)率； （3）模具制造和維修方便； （4）模具有足夠的壽命； （5）模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。 1、模具結(jié)構型式 在確定采用復合模后，便要考慮采用正裝式還是倒裝式復合模。大多數(shù)情況優(yōu)先采用倒裝式復合模，這是因為倒裝式復合模的蟲孔廢料可以通過凸凹模從壓力機工作臺孔中漏出。工件由上面的凹模帶上后，由推薦裝置推出，再由壓力機附上的接件裝置接走。條料由下模的卸料裝置脫出。這樣操作方便而且安全，能保證較高的生產(chǎn)率。而正裝式復合模，沖孔廢料由上模帶上，再由推料裝置推出，工件則由下模的推件裝置向上推出，條料由上模卸料裝置脫出，三者混雜在一起，如果萬一來不及排出廢料或工件而進行下一次沖壓，就容易崩裂模具刃口。 故本零件采用倒裝式復合模結(jié)構。 2、定位裝置 為了使條料送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件,同時考慮到零件生產(chǎn)批量不多,且要求模具結(jié)構盡量簡單,所以采用定位銷定位。 　　因為板料厚度t=0.5mm,屬于較小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用側(cè)面兩個固定擋料銷定位導向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的強度,在送給方向采用一個彈簧擋料裝置的活動擋料銷. 3、推件裝置 在倒裝式復合模中，沖裁后工件嵌在上模部分的落料凹模內(nèi)，需由剛性或彈性推件裝置推出。剛性推件裝置推件可靠，可以將工件穩(wěn)當?shù)赝瞥霭寄?。但在沖裁時，剛性推件裝置對工件不起壓平作用，故工件平整度和尺寸精度比用彈性推件裝置時要低些。 由于剛性推件裝置已能保證工件所有尺寸精度，又考慮到剛性推件裝置結(jié)構緊湊，維護方便，故這套模具采用剛性結(jié)構。為兼顧工件的平整度和尺寸精度，可在剛性推件裝置和凸模固定板之間鑲嵌橡膠。 4、卸料裝置 復合模沖裁時，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要在下模設置卸料裝置。 在下模的彈性卸料裝置一般有兩種形式：一種是將彈性零件（如橡膠），裝設在卸料板與凸凹模固定板之間；另一種是將彈性零件裝設在下模板下。由于該零件的條料卸料力不大，故采用前一種結(jié)構，并且使用橡膠作為彈性零件。 5、導向裝置 采用二導柱式模架。 第二章 計算沖裁壓力、壓力中心和選用壓力機 2.1、排樣方式的確定及材料利用率計算 （1）排樣方式的確定 查《沖壓手冊》表2-17，兩工件之間按矩形取搭邊值b=2.5mm，側(cè)邊取a=2.5mm。 進料步距為h=10+2.5=12.5mm； 條料寬度為B=（D+2×a）0-Δ，查《沖壓手冊》表2-19得，條料寬度偏差Δ=0.4mm，沖裁件垂直于送料方向的尺寸為D=35mm，則 B=（D+2×a）0-Δ=（35+2×2.5）0-0.4=400-0.4mm （2）材料利用率計算 板料規(guī)格選用 0.5×1000×2000mm； 采用縱裁時: 每板的條數(shù) n1=1000/40=25條余零 每條的工件數(shù) n2=2000/12.5=160件余零 每板的工件數(shù) n=n1×n2=25×160=4000個 利用率為： η=4000×10×35/(1000×2000) ×100%=70% 采用橫裁時: 每板的條數(shù)： n1=2000/40=50條余零 每條的工件數(shù)： n2=1000/12.5=80件余零 每板的工件數(shù)： n=n1×n2=50×80=4000個 利用率： η=4000×10×35/(1000×2000) ×100%=70% 經(jīng)計算橫裁.縱裁時板料利用率相同都為70%,故采用橫裁或縱裁都可以. 排樣方式（如圖2）所示： （圖2） 2.2、計算沖裁力、卸料力： 查表得材料Q235的抗張強度為δb=400MPa; 落料尺寸：L1=90；沖圓形孔尺寸：L2=9.42，沖方形孔尺寸：L3＝32 (1)落料力 F落=L1tδb＝90×0.5×400=18×103 N (2)沖孔力 F2=L2tδb=9.42×0.5×400=1884 N F3=L3tδb=32×0.5×400=6400 N F沖=F2+F3=8284 N (3)沖孔推件力F推=nK推F沖(查表計算n=16 k=0.045 F沖=8284N) F推=16×0.04×8284=5964.5 N (4)落料時的卸料力 F卸＝k卸×F落＝0.03×18×103＝540 N 沖床總壓力 F總＝F沖+F推+F落+F卸=32.789×103 N 2.3、 確定模具壓力中心 計算出各個凸模的沖裁周邊長度： L1=3.14×3=9.42mm L2=2×5+2×3=16mm L3=L2=16mm X1=45-6=39mm X2=5+3+8+10-2.5=23.5mm X3=8+10-2.5=15.5mm Y1=Y2=Y3=15mm 對整個工件選定x、y坐標軸，代入公式： X0=(L1X1+L2X2+L3X3)/(L1+L2+L3)=23.93mm Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3)/(L1+L2+L3)=15mm 壓力中心在工件中的位置是距右邊為23.93-10=13.93mm，距中間15-10=5mm。 第三章 模具工作部分尺寸及公差 3.1、沖孔部分： 1、小凸模：查表《沖壓手冊》第57頁，沖裁凸模、凹模的極限偏差為： δp=0.02mm，δd=0.02mm 查表《沖壓手冊》第54頁，沖裁模初始雙面間隙為： Zmax=0.04mm，Zmin=0.03mm 由于 δp+δd=Zmax-Zmin=0.01mm，故采用凸模與凹模配合加工。 沖孔情況，磨損后凸模減小 查表得因數(shù)：x=1 小凸模尺寸：dp=(A+x△) -0.06250 =(2.95+1×0.25)－0.06250=3.2－0.06250mm 凹模配作，最小間隙Zmin=0.030mm; 凹模尺寸：dd=( dd +Zmin)0+0.0625=3.2300+0.0625 mm， 大凸模尺寸： （1） 長度方向尺寸5.020-0.04mm， （2）寬度方向尺寸為：3.020-0.04mm， 3.2、落料部分： 查表《沖壓手冊》第57頁，沖裁凸模、凹模的極限偏差為： δ凸=0.02，δ凹=0.02 查表《沖壓手冊》第54頁，沖裁模初始雙面間隙為： Zmax=0.04，Zmin=0.03 由于δ凸+δ凹=Zmax-Zmin=0.01，故采用凸模與凹模配合加工。 零件圖如下圖： 落料件應以凹模為基準件，然后配作凸模。 （1）凹模磨損后尺寸增大：計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 A0-Δ,再按落料凹模公式進行計算： ①寬度方向尺寸為：10.020-0.04mm，即Δ=0.04mm 查表《沖壓手冊》表2-30，磨損系數(shù)X=1； 凹模制造偏差δ凹=Δ/4=0.04/4=0.01mm，故 凹模尺寸： A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.01=（10.02-1×0.04）0+0.01=9.98+0.010mm 凸模寬度方向尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。 ②長度方向尺寸為：35.020-0.04mm，即Δ=0.04mm 查表《沖壓手冊》表2-30，磨損系數(shù)X=1； 凹模制造偏差： δ凹=Δ/4=0.04/4=0.01mm，故 凹模尺寸： A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.01=（35.02-1×0.04）0+0.01=34.98+0.010mm 凸模長度方向尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。 ③圓角部分尺寸為：R20-0.08mm，即Δ=0.08mm 查表《沖壓手冊》表2-30，磨損系數(shù)X=1； 凹模制造偏差δ凹=Δ/4=0.08/4=0.02mm，故 凹模尺寸： A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.02=（2-1×0.08）0+0.02=1.92+0.020mm 凸模圓角部分尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。 第四章 確定各主要零件結(jié)構尺寸 4.1、凹模外形尺寸確定 查《沖壓手冊》表2-39 b=35mm,a=10mm,t=0.5mm<0.8mm,c=26mm,h=20mm B=b+2c=35+2×26=87mm A=a+2c=10+2×26=62mm H=20mm 對以上尺寸數(shù)據(jù)根據(jù)結(jié)構要求適當放大、取整為：90×100×20mm 4.2、其他主要零件結(jié)構 上模墊板90×100×6mm； 凸模固定板90×100×20mm； 下模卸料板90×100×10mm； 凸凹模固定板90×100×20mm。 4.3、合模高度計算 H0=30+39+20+20+6+30-5=140mm，39mm為凸模長度,-5mm是考慮凸模進入凹模的深度 第五章 模具零件的加工 普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。 使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，所以在加工前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明那幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把臺虎鉗裝夾到銑床導軌上微微夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用太快的進給速度，否則很容易碰壞儀表，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后使用木錘輕輕敲擊虎鉗，使其保持在很小的偏差范圍就行了，然后夾緊虎鉗，把兩個基準方向的平行度定好后，把工件裝上放平然后夾緊，就要把刀具裝到銑床上，利用刀具找正工件坐標原點，在設置坐標原點時要將刀具的半徑算進去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，確定z方向上的原點，將z方向上的原點設在工件表面上，以方便編程。之后就是加工，加工程序編好后必須進行一次模擬運行，察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，當程序完成后，刀具就會自動回原點，（若發(fā)現(xiàn)有不正常的現(xiàn)象，必須馬上停止。）若無異?，F(xiàn)象即可繼續(xù)做下一工序。 零件加工工藝卡參看附件。 第六章 模具的裝配 1、常用的裝模工具 （1）、平行夾 平行夾一般成對使用，將兩塊或幾塊平行的板料夾在一起引孔或裝調(diào)模具時夾緊用。 （2）、平行墊鐵：即兩塊墊鐵的厚度要相同。 1）、在鉆床打孔時特別是用平行夾頭夾住板料之后，板料不能直接放在鉆床工作臺上，必須要用平行墊鐵，將工件墊平后打孔, 2）、調(diào)節(jié)冷沖模上下或塑料動定模之間的距離用 3）、調(diào)整凸凹原間隙用 （3）、銅棒（銅榔頭） 銅棒主要是利用銅料較軟的特點，用其鎬打模具，銷釘及裝入凸模型芯等和零件，可使棒桿變形而不傷害模具零件. 2、模具的裝配： （1）、冷沖模的裝配過程 沖模的裝配原則是將模具的主要工作零件如凹模，凸模凸凹?；?qū)О宓冗x為裝配的基準件，復合模一般的裝配順序為： 一般以凸凹模為基準件，先裝凸凹模部分再裝凹推板和凸模等。 該倒裝復合模裝配過程如下（裝配圖見附錄）： <1>、按零件圖和工藝要求檢驗全部零件 <2>、底座劃漏料孔線，加工漏料孔 <3>、上模座劃線，加工模柄孔 <4>、凸模壓入固定板并磨平 （1）將凸凹模裝入下固定板并正反面磨平 （2）將圓凸模裝入上固定板并磨平 注意：安裝圓凸模時必須以凸凹模的沖孔凹模為基準，看凸模壓入固定板與沖孔凹模的間隙是否均勻。 <5>、組裝下模： （1）打卸料板上的螺紋孔。 1）將凸凹模插入卸料板，調(diào)整好方向墊好墊鐵。 2）由固定板向凹模引孔。 A：用F6.7的鉆頭引螺釘過孔。 B：用F6.7的鉆頭引卸料螺釘過孔。 3）用F6.7后鉆頭打孔。 4）攻絲4-F6.8。 （2)打下模座上的孔 1）將凸凹模和固定板上在下模座上（注下模座的漏料孔與凸凹模的漏料孔應對正）。 2）用平行夾夾緊固定板和下模。 3）由固定板向下模座引孔。 A：用F6.8的鉆頭引螺釘過孔。 B：用F9的頭引卸料螺釘頭過孔。 4）做好記后分開。 5）用F9的鉆頭打4個螺釘過孔。 6）用F13.5的鉆頭打4個卸料螺釘頭過孔。 7）反面將4－F9的孔沉孔13.5×10。 8）用F13.5的锪孔鉆锪孔保證深12。 9）正反面孔倒角。 （3）組裝下模 1）將墊板、凸凹模包括（固定板）按方向放在下模座上。 2）用螺釘拉緊并輔以平行夾夾緊。 3）用F7.8的鉆頭打F8 銷釘孔的預孔。 4）鉸孔。 5）選配并打入銷釘（卸料板暫時不裝）。 <6>、組裝上模 （1）將沖孔凸模和固定板固定在上模上。 1）將沖孔凸模插入凸凹模的沖孔凹?？字校瑑蛇呌闷叫袎|鐵墊在上下固定板之間,使沖孔凸模插入沖孔凹模深約5mm。 2）將上墊板對準上固定板的孔位放置好。 3）合上上模座。 4）用平 行夾將上模座、上墊板及上固定板夾緊。 5）調(diào)整沖孔間隙。 6）用撬桿將上下模分開。 7）用F9的鉆頭由上凹模板向上模座引4－F9的螺釘過孔（兩銷釘孔不引孔）。 8）用F7.8的鉆頭打F8銷孔預孔。 9）用8的鉸刀鉸孔。 10）做上記號后折開。 11）打4－F9的螺釘過孔。 12）將4－F9的孔沉孔F13.5深10。 13）用F13.5的锪孔鉆锪孔深12。 14）上模座正反面的孔倒角。 15）裝模柄。 16）打止轉(zhuǎn)螺釘預孔F5.1×12。 17）攻絲Ｍ6。 18）上轉(zhuǎn)螺釘。 （2）裝落料凹模并組裝上模 1）將落料凹套在凸凹模上，加墊鐵同樣使凸凹模進入凹模約5mm (注意擋料釘讓位孔的方向與卸料板擋料釘?shù)奈恢孟喾?。 2）將推塊套入沖孔凸模。 3）將沖孔凸模插入沖孔凹模，推板插入落料凹模。 4）放入頂桿。 5）放上上頂桿。 6）將打板和打桿裝配一體并鉚接后插入模柄孔中。 7）合攏上模，打入上模座和上 固定板的銷釘。 8）微調(diào)落料凹模方向后拉上上模的螺釘。 9）輔以平行夾。 10）調(diào)整廢料間隙。 11）用F8的鉆頭將兩銷孔引在上模座上。 12）用F7.8的鉆頭打兩銷釘預孔。 13）用F8的鉸刀鉸孔。 14）選配并打入銷釘。 <7>、安裝下模座的卸料板 （1）安裝伸縮擋料銷彈簧及螺釘。 （2）安裝固定檔料釘。 （3）在下固定板和卸料板之間墊上橡皮。 （4）安裝卸料板。 整個裝模結(jié)束。 產(chǎn)品模具裝配圖和主要零件圖參見附件。 第七章 壓力機的安全技術措施 根據(jù)壓力機的種類和作業(yè)方法的不同，應采取與其相適應的安全裝置。安全裝置應安裝調(diào)整方便，維護管理簡單，工作可靠，不受外界環(huán)境（光、噪聲、震動等）干擾，不影響操作者視線，不防礙作業(yè)效率。 本套模具采用：光電保護裝置。 在操作者與危險區(qū)（上下模具的空間）之間用光屏截住，一旦操作者的手或肢軀進入危險區(qū)遮住光屏時，則光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號放大或，使繼電器動作，控制壓力機的啟動控制線路，壓力機便立即停車或不能動。該裝置適用范圍較廣，具有摩擦離合器的大、中、小型壓力機均可應用。 除了在壓力機上合理采用上述安全裝置，從模具上解決好安全問題亦是很必要的。因此，在模具設計時，應周密地從各個不同角度考慮必要的安全措施。 模具外部不能有突出部分或尖角部分，凡與機能無關的一切銳角都要倒棱，以免 割傷皮膚；將模具上模座的正面做成斜面，以增加安全操作空間；在復合模中，減少可能的危險面積在卸料板與凹模之，做成凹槽或斜面，并減少卸料板前后的寬度；為了避免壓手，導板或剛性卸料板與凸模固定板之間應保持足夠的間隙，一般不小于15—20毫米；在需要用鑷子將工件放入定位板時，應在凹模和彈性卸料板上各切去一凹槽，以便裝卸工作。采用彈性刮料板和自動接件裝置，以代替用手去卸工件。彈性刮料板一般適用于工件料厚>1.5毫米的情況；為防止沖壓時，操作者的手指誤入沖模危險區(qū)，可以在模具周圍安裝防護罩或安全柵欄。設置防護罩或安全柵欄時，應保證操作者有足夠的可見度；單面沖裁時，盡量將凸模的突起部分和平衡擋塊安排在模具的后面；在拉伸模與彎曲模中，壓料板與下模座的空間必需用導板或角鋼封閉起來；使用各種專用的送料裝置外，為了送進單個毛坯也可以采用溜槽，滑板等多種形式代替手工操作；在帶剛性卸料板的連續(xù)模中，臨時擋料銷的操作端應加長，并引到模座的外廓尺寸之處，以免手接近危險區(qū)；一般在壓力機上使用的模具，從下模座上平面至上模座下平面或壓力機滑塊平面的最小間距不得小于50毫米；在可動部分等危險處所，操作者容易因不慎而觸手、或夾住某部分、或因彈簧一類飛散出來的危險部分，都應保護起來，加上防護罩；容易產(chǎn)生夾手的危險的可能部分應留出空刀槽，或加上防護罩；笨重的模具必須重裝起重螺釘，以利搬運和安裝；為了防止頂件器因損壞而下落，應制成階梯式結(jié)構，當由螺釘、鉚接等方法制成時，應采用防松螺母等防落措施。 參考資料： 1、《金屬塑性成型原理》； 2、《沖壓工藝及模具設計》； 3、《模具數(shù)控加工技術》； 4、《模具成型工藝及模具設計》； 5、《模具制造工藝》； 6、《模具CAD/CAM》； 7、《MasterCAM數(shù)控加工》； 8、《機械設計/基礎 課程設計》； 9、《沖壓手冊》； 13