T型件沖壓模具設計

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；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍，美的，康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)以有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量，成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具自主技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造也水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。近年來許模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國家內(nèi)模具企業(yè)以普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG, PRO/E,I-DE等國際通用軟件，個別廠家還引進了 Moldflow,C-flow,和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并已成為應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已已取得進步，東風汽車公司模具廠，一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分橋車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM技術方面取得顯著進步；在提高質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了巨大貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KAMS 軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗開發(fā)的注塑模，汽車覆蓋件模具和級進模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā)的冷沖壓模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和經(jīng)沖模 CAD 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)用有不少的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年內(nèi)取得了令人矚目的成就，但在許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比例比較低；CAD/CAE/CAM 普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型，精密，復雜和長壽命的模具依賴進口。T 型件沖壓模具設計2未來沖壓模具技術發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短” “精度高” “質(zhì)量好” “價格低”的要求服務。全面推廣 CAD/CAE/CAM 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAE/CAM 技術條件已成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAE/CAM 技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大 CAE 技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使 CAD/CAE/CAM 技術跨越地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還有溫度低，熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車，家電行業(yè)中大型型腔模具制造豬肉了新的活力。目前它已成為向更高的敏捷化，智能化，集成化方向發(fā)展。模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提高了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退枰闹T多功能，大大縮短了模具的研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車，摩托車，家電等行業(yè)得到成功應用，相信在未來將發(fā)揮更大的作用。1.2 零件圖零件圖零件簡圖：如圖所示。 常州工學院畢業(yè)設計3墊片零件圖墊片零件圖生產(chǎn)批量：大批量材料：H62材料厚度：0.5mmT 型件沖壓模具設計42 墊片落料沖孔復合模分析計算墊片落料沖孔復合模分析計算2.1 墊片沖壓工藝性分析墊片沖壓工藝性分析由零件圖可知，該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成的。由表 2-1.2-2.2-3【1】得：沖裁件內(nèi)外所能達到的經(jīng)濟精度為 IT12IT13,孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm；兩孔中心距離公差為0.1mm;將以上精度與零件圖所標注的尺寸公差相比較，可認為改零件精度能夠在沖裁件加工中得到保證。其它標注尺寸.生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁件的工藝要求。另外，對于沖壓材料一般要求的力學性能是強度低.塑性高。本設計材料是 H62，其硬度不高，塑性好，同樣符合沖壓工藝要求。 表表 2-1 沖裁件外形所能達到的經(jīng)濟精度沖裁件外形所能達到的經(jīng)濟精度 基本尺寸/mm材料厚度 t/mm3366101018185001 IT12IT13 IT1112IT14 IT12IT13IT11表表 2-2 孔中心與邊緣距離尺寸公差孔中心與邊緣距離尺寸公差孔中心與邊緣距離尺寸材料厚度 t505012020.50.6240.60.740.70.8表表 2-3 兩孔中心距離公差兩孔中心距離公差一般精度（模具）較高精度（模具）孔距基本尺寸材料厚度t5050150505015010.10.150.030.05120.120.20.040.062.2 沖壓工藝方案的確定沖壓工藝方案的確定 完成此工件需要沖孔落料兩道工序。其加工方案分以下 3 種.第一種方案 采用單工序逐步加工 （1）沖孔，落料單工序模。工序簡圖見圖 2-1常州工學院畢業(yè)設計5（2）落料，沖孔單工序模。工序簡圖見圖 2-2. 特點：由于采用單工序模模具制造簡單，維修方便，但生產(chǎn)效率低，工件精度低，很不適合大批量生產(chǎn)。第二種方案 采用復合模加工成形。工序圖見圖 2-3特點：生產(chǎn)率高，工件精度高。但模具制造較復雜，調(diào)整維修麻煩，使用壽命低。第三種方案 采用連續(xù)模加工成形。工序圖見圖 2-4.T 型件沖壓模具設計6特點：生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)自動化。但模具制造復雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度低。根據(jù)本零件設計要求，以及各種方案的特點，決定采用第二種方案比較合理。復合沖裁模方案的比較，復合?？煞譃檎b式復合模和倒裝式復合模（1）正裝式復合模的特點：工件和沖孔廢料都將在凹模表面上，必須加以清除后才能進行下一次沖裁。因此，操作不方便，也不安全，多孔工件不宜采用，但是工件的表面較平直。（2）倒裝式復合模的特點：沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應用很廣。但工件表面平直度較差。凸凹模承受的張力較大。因此，凸凹模的壁厚應嚴格控制。以免強度不足。經(jīng)分析：工件由三個孔，若采用正裝式復合模，操作很不方便。另外，此工件不要求很高的平直度。所以從操作方便，模具結(jié)構(gòu)制造簡單考慮，決定采用倒裝式復合模。2.3 沖裁過程沖裁過程圖 2-5 所示為本例的模具總圖。該復合模將凹模及小凸模裝在上模上，凸凹模裝在下模上，是典型的倒裝式結(jié)構(gòu)。兩個導料銷控制條料送進的方向。固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置由卸料板卸料螺釘和橡膠組成。工作時，條料沿兩個導料銷送至固定擋料銷處定位。沖裁時上模向下運動，因彈壓卸料板與安裝在凹模型孔內(nèi)的推料板分別壓緊；上模繼續(xù)向下，先沖出孔和孔，后落料；沖孔廢料直接由沖孔凸85模從凸凹模內(nèi)孔推下，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；卡在凹模內(nèi)的沖件由彈性卸料裝置推出。常州工學院畢業(yè)設計7圖圖 2-5 2.4 工件的排樣與搭邊工件的排樣與搭邊方案一：采用直對排圖圖 2-6根據(jù)零件形狀，可查表 得搭邊值T 型件沖壓模具設計8a = 2.2mm a=2.5mm1則步距 s=23+15+2.5=40.5mm條料寬度 B=50+2*2.2+2.5=62.9mm取 B=63mm一個進距的材料利用率 =（ nA / bh）100% A沖裁件的面積（A=5*20+30*17+23*46+5*36+-2*=1747.4mm ）25*24*25*2=*100%=68.6%5 .40*9 .624 .1747方案二：采用直排圖圖 2-7搭邊值a = 2.2mm a=2.5mm1則步距 s=46+2.5=48.5mm條料寬度 B=50+2*2.2=54.4mm一個進距的材料利用率 =（ nA / bh）100% =%2 .66%1004 .54*5 .484 .1747顯然方案一的材料利用率更高。但考慮到材料太薄，若采用方案一，條料易變形翹起，導致零件平直度不夠高。因此采用方案二的直排方案。橫向從右向左的手動送料方式。2.5 沖裁力的計算沖裁力的計算該模具采用彈性卸料和上出料方式。查表 H62 的=410630Mpa1）落料力 F 落= K Lt =1.3*【20+2*（40+16）+36+4*】*0.5*60042 R=77766N=77.8KN常州工學院畢業(yè)設計9K沖裁力系數(shù) 取 k=1.3 L沖裁刃口周長2）沖孔力F 孔 =K Lt =1.3*（*8）*0.5*600=9.8KN1F 孔 =K Lt =1.3*（*5）*0.5*600=6.1KN2F 孔 =K Lt =1.3*（*5）*0.5*600=6.1KN3總的最大沖壓力 P=F 落+F 孔 +F 孔+F 孔 =99.8KN1233）推件力 0.065*99.8=25.948KN*4PnkPttn為同時梗塞在凹模內(nèi)的工件的個數(shù)為推件力系數(shù),查表 1-2【7】取 0.065. tk卸料力KNkxPPx489. 58 .99*055. 0為卸料力系數(shù)，查表 1-2【7】取 0.055.xk頂件力KNpkpdd948. 78 .99*08. 0為頂件力系數(shù)，查表 1-2【7】取 0.08.kd2.6 模具壓力中心的計算模具壓力中心的計算按比例畫出零件形狀，選定坐標系 XOY。因零件左右對稱，即。0cx故只需計算。cy 圖圖 2-8 mml461mmy01 mmrl7 .155*14. 32mmy02 mml463mmy5 .165250283 mml164mmy284 mml345 mmy5 .365 mml7 .156 mmy18.484518. 36T 型件沖壓模具設計10 mml307mmy507 mmRl8 .625*4)2(*28mmy108 mmrl12.259mmy389mmlllylylylyc75.21921992211 2.7 凸凹模刃口尺寸的計算凸凹模刃口尺寸的計算為了提高沖裁件的斷面質(zhì)量與模具壽命，需選擇合理的沖裁間隙，經(jīng)查表 2-4【1】H62 的始用間隙 045. 0MAXZ025. 0MINZ表表 2-4 沖裁模刃口始用間隙沖裁模刃口始用間隙材料名稱H62、H68（硬）H62、H68（半硬）H62、H68（軟）力學性能HBS140190b400600 MpaHBS70140b300400 MpaHBS70b300 Mpa初始間隙 Z厚度tZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.060.080.040.060.0250.0450.80.100.130.070.100.0450.0751.20.160.190.130.160.0750.1051）落料刃口尺寸由于落料外形不是單一的直線或弧線，故凸模與凹模采用配合加工。落料與凹模為基準件，凸模按凹模尺寸配作，保證雙面間隙為。凹模磨損后刃口尺寸MINZMAXZ都增大，因此均屬于 A 類尺寸。查表 2-13【1】得磨損因數(shù) X 為：當x=0.536.0當 X=0.7535. 0按式 D 凹 = （D x） 【1】得40D 凸、D 凹 沖孔凸、凹模基本尺寸，mm； 工件制造公差，mm；X 磨損因數(shù)46 凹=（46-0.18*0.75）=45.865418.00045. 0028 凹=（28-0.16*0.75）=27.88416.000040常州工學院畢業(yè)設計1130 凹=（30-0.14*0.75）=29.895414.00035.0050 凹=（50-0.18*0.75）=49.865418.00045.00R5 凹=（5-0.30*0.75）=4.775430.00075.002）對沖孔5mm、8mm 采用凸、凹模分開加工的方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：對孔8：查表 2-12【1】得凸、凹模制造公差： 凸=0.020mm 凹=0.020mm校核： -=0.045-0.025=0.02mm MAXZMINZ 凸+ 凹=0.04mm顯然 不符合 凸+ 凹-要求MAXZMINZ現(xiàn)對 凸. 凹適當進行調(diào)整：取 凸0.4（-）=0.4*0.02=0.008mmMAXZMINZ 凹0.6（-）=0.6*0.02=0.012mmMAXZMINZ此時 凸+ 凹0.008+0.012=0.02=- 符合要求MAXZMINZ查表 2-13【1】得磨損因數(shù) x=0.5按式 d凸=（d + x）0- 凸 【2】d 凹（d凸Zmin ） =（dx+Zmin ） 【2】凸t0凸t0得 8 凸=（8+0.5*0.008）=8.0040008. 00008. 08 凹=（8+0.5*0.008+0.025）=8.029）4012. 00012. 00對孔5： 同理 凸=0.008mm 凹=0.012mm查表 2-13 得磨損系數(shù) x=0.755 凸=（5+0.75*0.008）=5.0060008. 00008. 05 凹=（5+0.75*0.008+0.025）=5.031012. 00012. 00孔心距由表 2-5【4】得 31 ，28.03. 003. 0表表 2-5 孔中心與邊緣距離尺寸公差孔中心與邊緣距離尺寸公差孔中心與邊緣距離尺寸材料厚度 t505012020.50.6240.60.740.70.82.8 凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算1）沖孔凸模采用 B 型圓凸模 T 型件沖壓模具設計12圖圖 2-9沖孔凸模長度 L=h +h +h +l 123h 凸模固定板的厚度1h 卸料板厚度2h 凸模進入凹模的厚度3l凸模修磨量 .取 612mm孔8 凸模 L=20+6+1+10=37mm 取 38mm.孔5 凸模 L=20+6+1+8=35mm 取 35mm.2）落料凹模側(cè)壁采用階梯形直壁形孔凹模厚度 H=ksk系數(shù)，考慮板料厚度的影響。查表 3-154k=0.4.s垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離.H=0.4*50=20mm凹模壁厚 C=（1.52）H=15mm垂直送料的凹模寬度 B=S+2C=50+2*15=80mm送料方向的凹模長度 L=s +2s .=46+2*28=100mm12s 送料方向的凹模刃壁間最大距離.1s 送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離.查表 23-14 【4】s =28mm22.9 模具閉合高度與壓力機的關系模具閉合高度與壓力機的關系模具的閉合高度 H 是指模具在最低位置時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。由于壓力機的連桿長度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機的裝模高度可以調(diào)節(jié)的。當連桿調(diào)節(jié)到最短時為壓力機的最大裝模高度 Hmax: 當連桿調(diào)節(jié)到最長時為壓力機的最小裝模高度 Hmin.模具的閉合高度 H應介于壓力機的最大裝模高度 Hmax 與最小裝模高度 Hmin 之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關系為：Hmax5H Hmin10由選擇的模座可知 Hmax=145mm , Hmin=120mm常州工學院畢業(yè)設計13因此有 134mmH 124mm取 H=130mm.T 型件沖壓模具設計143 模具標準件的選用模具標準件的選用1） 凸模固定板的選用由式 H=（11.5）D 3H 固定板的厚度D凸模與固定板相配合部分的直徑H=1.5*8=12mm查閱表 7-1【3】選取“固定板 100*80*20-45 鋼 JB/T 7643.2” 技術條件：無需熱處理淬硬.圖圖 3-12）墊板的選用墊片的作用是直接承受和擴散凸凹模傳遞的壓力，以降低模板所受的單位的壓力，防止模板局部破壞導致模具在壽命的降低。點半到的外形與凸模固定板外形應相同。查表 7-3【3】選取“墊板 100*80*6 45 鋼 JB/T 7643.3”,技術條件為淬火硬度4348HRC.3）卸料裝置的選用卸料裝置是將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，有剛性和彈性兩種。剛性卸料板卸料力大，但卸料板不起壓料作用，而彈性卸料板的卸料力較小，但在沖壓成形過程中還能起到壓料的作用，沖裁質(zhì)量較好，多用于薄板的卸料，鑒于本設計材料較薄，宜采用彈性卸料板。卸料板厚度取 H=10mm,板孔與凸模按 H7/h6 配合。4）模柄的選用模柄采用壓入式，形式如下圖：常州工學院畢業(yè)設計15圖圖 3-2材料為 Q235-AF，模柄與上模座孔采用 H7/m6 過度配合并加銷釘防轉(zhuǎn)。5）模架模架的形式 在標準模架中，應用最廣泛的是用導柱和導套作為導向裝置的模架。根據(jù)導柱和導套配置的不同有以下四種基本形式：（1）后側(cè)導柱模架 后側(cè)導柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導柱、導套會單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動連接的模具。T 型件沖壓模具設計16圖圖 3-3 后側(cè)導柱模架后側(cè)導柱模架（2）中間導柱模架 兩導柱左右對稱分布，受力平衡，所以導柱、導套磨損均勻。但是只有一個送料方向。圖圖 3-4 中間導柱模架中間導柱模架（3）對角導柱模架 導柱的布置是對稱的，而且縱橫都能送料。對角導柱模架的兩導柱之間距離較遠，在導柱、導套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導向精度較高。常州工學院畢業(yè)設計17圖圖 3-5 對角導柱模架對角導柱模架（4）四導柱模架 其導向精度與剛度都較好，用于大型沖模。圖圖 3-6 四周導柱模架四周導柱模架本設計中采用的是橫向右向左的送料方式，因此選用后側(cè)導柱模架。查表 附表 J【2】H，Hmin=120mmmm145max 上模座：100*80*25 GB/T2855.5 材料 HT200 下模座：100*80*30 GB/T2855.6 材料 HT200導柱：A20h5*110 GB/T2861.1 20 鋼滲碳深度 0.81.2mm,硬度5862HRC導套：A20H6*70*28 GB/T2861.6 20 鋼滲碳深度 0.81.2mm,硬度5862HRC6）卸料螺釘查表 5-5【3】 T 型件沖壓模具設計18M8*80 JB/T7650.5-94 材料為 45 鋼，熱處理硬度為 3545HRC.7）檔料銷 本設計選用的是彈性卸料裝置，因此檔料銷用彈簧彈頂擋料銷。查表 22.5-52 【5】6*22JB/T 7649.5 材料為 45 鋼，硬度為 4348HRC.圖圖 3-78）導料銷 查表 22.5-35【5】選用“導料銷 6*2*32JB/T7647.1”材料為 T8A,硬度為 5054HRC.圖圖 3-89）壓力機的選擇選擇開式雙柱可傾壓力機 J23-25公稱壓力 250KN滑塊行程 100mm最大閉合高度 250mm常州工學院畢業(yè)設計19連桿調(diào)節(jié)兩 80mm工作太尺寸 630mm*420mm模柄孔尺寸 20*70最大傾斜角 30 .T 型件沖壓模具設計204 心得與體會心得與體會通過本次畢業(yè)設計，在理論致使的指導下，結(jié)合實習生產(chǎn)中所獲得的實踐經(jīng)驗，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設計。在本次設計的過程中，通過自己的實際的操作計算，我對以前所學過的專業(yè)知識有了更進一步的，更深刻的理解。同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是很有用的，而且都是模具設計與制造最基礎，最根本的知識。本次設計歷時兩個月左右，從最的領會畢業(yè)設計要求，到拿到自己手上的沖壓件的分析計算，對要進行設計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎上綜合考慮生產(chǎn)中的各種因素，最后確定本次畢業(yè)設計的工藝方案。從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設計的訓練，培養(yǎng)和鍛煉餓自己一種查閱資料，獲取有價值信息的能力?？傊ㄟ^本次畢業(yè)設計的鍛煉，使我對模具設計與制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。但是由于水平有限，錯誤和不足之處在所難免，懇請各位老師批評指正，不勝感激。常州工學院畢業(yè)設計21參考文獻參考文獻1陳錫棟.沖模設計應用舉例.北京.機械工業(yè)出版社 .1999.62王孝培.實用沖壓技術手冊.北京.機械工業(yè)出版社.2001.33高軍.修大鵬.沖壓模具標準件選用與設計指南.北京.化學工業(yè)出版社.2007.74翁其金.沖壓工藝及沖模設計.北京.機械工業(yè)出版社.2001.35夏巨諶李志剛.中國模具設計大典.中國工程學會.2003.56齊民.于永泗.機械工程材料.大連理工出版社 1988.17王新華.沖模設計與制造實用計算手冊.北京.機械工業(yè)出版社.2003.3