E形件倒裝復(fù)合模設(shè)計

大 連 民 族 學(xué) 院 機 械 專 業(yè) 綜 合 課 程 設(shè) 計 說 明 書E形件倒裝復(fù)合模設(shè)計學(xué) 院（系）： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 白潔 學(xué) 號： 2013022201 指 導(dǎo) 教 師： 吳斌 完 成 日 期： 2016.12.15 大連民族學(xué)院目 錄1沖裁件工藝分析12確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式13模具設(shè)計計算23.1排樣 計算條料寬度及確定步距23.2計算總沖壓力23.3確定壓力中心33.4沖模刃口尺寸及公差的計算43.5確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸63.5.1凹模外形尺寸的確定63.5.2凸模外形尺寸的確定63.5.3凸凹模外形尺寸的確定73.5.4上下模座的選用83.5.5凸凹模固定板的設(shè)計93.5.6模柄的選用93.5.7定位零件的選用103.5.8螺釘?shù)倪x用103.5.9凸模固定板的設(shè)計103.5.10凸凹模固定板的設(shè)計113.5.11墊板的設(shè)計113.5.12卸料裝置的選用123.5.13卸料彈簧的選用123.5.14推件塊的選用143.5.15推板的選用143.5.16推桿的設(shè)計144繪制模具總裝圖155繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖165.1凸凹模165.2凹模16參考文獻171沖裁件工藝分析 如圖1.1所示零件：生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235 t=3mm未注公差I(lǐng)T14設(shè)計該零件的沖壓工藝與模具 。 圖1.1 零件圖1. 材料：Q235鋼板是碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的可沖壓性能。2. 工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)、外形應(yīng)盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90清角改為R1的圓角。3. 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：50-0.62、28-0.52、10-0.36、260.52、400.62、4+0.3結(jié)論：可以沖裁2確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀不大，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料較?。?mm）的特點，為保證孔位精度，沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，決定采用倒裝復(fù)合模、利用導(dǎo)正銷定位、彈性卸料裝置、自然漏料方式的連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)形式。3模具設(shè)計計算3.1排樣 計算條料寬度及確定步距首先查有關(guān)表確定搭邊值。根據(jù)零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值a1=1.8,側(cè)邊取搭邊值a2=2.5。連續(xù)模進料步距為29.8mm。條料寬度按相應(yīng)的公式計算：B=(Dmax+2a1 )- 查表 =0.7B=(50+21.8)-0.7=53.6-0.7畫出排樣圖，圖3.1。 圖3.1 排樣圖 3.2計算總沖壓力計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸?，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計算： 式中： -系數(shù)查表取K=1.3； -沖裁周邊長度， -材料厚度,t=3mm； -材料抗剪強度Q235鋼退火=141188，取=160MPa。沖裁力計算： 落料 =1.3(50+28+28+50+104) 3160 =122304N 沖孔 =1.3 (224) 3160 =31366N沖裁力的計算： 由于沖裁模具采用彈性卸料 裝置和自然落料方式。 式中： -總沖裁力； -落料時的沖裁力； -沖孔時的沖裁力； =122304+31366=153670N卸料力 FX=KX F 推件力 FT=n KT F式中： F-沖裁力；KX、 KT 卸料力、推件力系數(shù)，查表KX =0.04、KT =0.045； n-同時卡在凹模內(nèi)的沖裁數(shù)； n=h/t，取n=2。卸料力 FX=0.04153670 =6146.8N推件力 FT=20.045153670 =13830.3N總壓力 F=+ FX+ FT =153670+13230.3+6146.8 =173647N3.3確定壓力中心根據(jù)圖3.2分析，因為工件圖形對稱，故落料時F1的壓力中心在O1上；沖孔時F2的壓力中心在O2上。設(shè)沖模壓力中心離O1點的距離為X，根據(jù)力矩平衡原理得：F1X=(32-X) F2 122304X=（29.8X）31366由此算得X=6mm 圖3.2 壓力中心3.4沖模刃口尺寸及公差的計算在沖模刃尺寸計算時需要注意：在計算工件外形落料時，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，凸模尺寸按相應(yīng)的凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙為0.460.64mm。（查表得出）在計算沖孔模刃口尺寸時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙為0.460.64mm。計算公式如下：落料 DA=（Dmaxx）0+A DT=（DA-Zmin）-T0=（Dmax-x-Zmax）-T0沖孔 dT=（dmin+x）-T0 dA=（dT+Zmin）0+A=（dmax+x+Zmin）0+A式中：DA、DT落料凹、凸模尺寸;dT、dA沖孔凸、凹模尺寸；Dmax落料件的最大極限尺寸；dmin沖孔件孔的最小極限尺寸； 沖裁件制造公差；Zmin、Zmax最小、最大初始雙面間隙； T、A凸凹模的制造公差，可查表； X系數(shù)，查表取x=0.5； 落料： 50-0.62 DA=（Dmaxx）0+A =（50-0.50.62）0+0.03 =49.690+0.03 DT=（DA-Zmin）-T0 =(49.69-0.46)-0.020 =49.23-0.020 校核: 0.03+0.020.64-0.46 (滿足間隙公差) 28-0.52 DA=（Dmaxx）0+A=（28-0.50.52）0+0.025 =27.740+0.025DT=（DA-Zmin）-T0 =(27.74-0.46)-0.020 =27.28-0.020校核: 0.025+0.020.64-0.46 (滿足間隙公差)沖孔： 4+0.3 dT=（dmin+x）-T0 =（4+0.50.3）-0.020 =4.15-0.020 dA=（dT+Zmin）0+A =（4.15+0.16)0+0.02 =4.610+0.02校核: 0.02+0.020.64-0.46 (滿足間隙公差)在計算模具中心距尺寸時，制造偏差值取工件公差的1/8。據(jù)此，沖孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸為：L26=261.04/8=260.13L40=401.24/8=400.1553.5確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 3.5.1凹模外形尺寸的確定凹模厚度 H=Ks 垂直于送料方向的凹模寬度 B=s+（2.54.0）H送料方向的凹模長度 L=s1+2s2 式中: s垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離； s1送料方向的凹模刃壁間最大距離； s2送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，查表取30； -系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表取0.5。H=Ks =0.550=25mmB= s+（2.54.0）H=50+325=125mmL=s1+2s2=28+230=88mm凹模尺寸：LBH=88mm125mm25mm查表得凹模尺寸為160mm125mm25mm。3.5.2凸模外形尺寸的確定凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復(fù)雜，所以將落料模設(shè)計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應(yīng)選Cr12MoV，熱處理5862HRC。因為該制件形狀不是很復(fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和。凸模高度為： 式中: -凸模固定板厚度，可得：=16mm； -凹模厚度，可得：=25mm； 12-附加長度。附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入凸凹模的深度。（附加長度取2mm）由公式得： =16+25+2=43mm3.5.3凸凹模外形尺寸的確定凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定。由于沖模為復(fù)合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用Cr12MoV鋼。凸凹模是復(fù)合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直筒型刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大一些。查表取凸凹模最小壁厚=6.7mm正裝復(fù)合模：內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些。倒裝復(fù)合膜：若內(nèi)孔為直通式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。本設(shè)計采用的是倒裝式復(fù)合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設(shè)計凸凹模洞口類型，排出積存廢料。凸凹模洞口的類型如圖3.3所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，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(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強度都帶來了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。綜上所述，本設(shè)計選用a型洞口。圖3.3凸凹模洞口的類型3.5.4上下模座的選用本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離5mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為14mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/r6的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過盈配合。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。導(dǎo)柱的直徑、長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱：A28 h615028 GB/T2861.1 導(dǎo)套：A38 H68038 GB/2861.6模座的的尺寸L/mmB/mm160mm125mm,上模座的厚度與下模座厚度查標(biāo)準(zhǔn)分別為50mm、45mm。3.5.5凸凹模固定板的設(shè)計凸凹模固定板的作用主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強度和抗沖擊性，使凸凹模與卸料，下模座，墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。凸凹模固定板尺寸為：160mm125mm16mm3.5.6模柄的選用模柄的選用是根據(jù)模具噸位、沖床模柄孔的直徑來選擇，模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大是模具。（5）浮動式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的緊密沖裁。根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，采用帶臺階的凸緣式模柄。在設(shè)計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。3.5.7定位零件的選用擋料銷、導(dǎo)料銷的選用設(shè)計擋料銷時，應(yīng)注意以下幾點：（1）工件外形簡單時，應(yīng)以外形定位，外形復(fù)雜時以內(nèi)孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，確保操作安全。（3）若工件需要經(jīng)過幾道工序完成時，各套沖模應(yīng)盡可能利用工件上同一位基準(zhǔn)，避免累積誤差。在此選用機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T7649.10-94中的A型擋料銷，作為該模具中的擋料銷和導(dǎo)料銷。選取該模具的擋料銷和導(dǎo)料銷的直徑d6mm的A型固定擋料銷。3.5.8螺釘?shù)倪x用沖模中廣泛使用內(nèi)六角螺釘。中、小型模具通用M6M10的螺釘使用。根據(jù)上模座、墊板、凸模固定板和凹模采用4個M1060mm的螺釘固定，凸凹模固定板和下模座采用4個M1055mm的螺釘固定，模柄與上模座采用4個M1040mm的螺釘固定，螺釘分布對稱，使緊固零件受力均勻。沖模上的螺釘常用圓柱頭內(nèi)六角螺釘（GB/T70-1985）。3.5.9凸模固定板的設(shè)計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則凸模固定板的厚度： 式中： -凸模固定板厚度； -凹模厚度。 根據(jù)公式得凸模固定板厚度為： =（0.60.8）25 =1520mm 凸模固定板厚度取16mm。3.5.10凸凹模固定板的設(shè)計凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強度，使凸凹模與卸料版，下模座，墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則凸凹模固定板的厚度為： 式中： 凸凹模固定板厚度； -凹模厚度。根據(jù)公式得凸凹模固定板厚度為： =（0.60.8）25 =1520mm凸凹模固定板厚度取16mm。3.5.11墊板的設(shè)計墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，需在凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，可得墊板尺寸為160mm125mm6mm。3.5.12卸料裝置的選用卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用卸掉卡箍在凸模、凹模上的沖裁件或廢料。廢料切刀是在沖壓過程中將廢料切斷成數(shù)塊，避免卡箍在凸模上。彈壓卸料裝置由卸料板、彈性元件（彈簧或橡膠）、螺釘?shù)攘慵M成。彈壓卸料裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。卸料板凸臺部分的高度為： 式中： -卸料板凸臺高度； -卸料板高度： -板料厚度。彈性卸料起導(dǎo)向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹間隙小，此時，凸模與固定板以H7/h6配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工件零件刃口0.30.5mm，以便順利卸料。根據(jù)查表得卸料螺釘選擇為：圓柱頭卸料螺釘M1060mm JB/T7650.5。3.5.13卸料彈簧的選用考慮模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為彈簧。允許承受的負(fù)載較大，占據(jù)空間尺寸較小，安裝調(diào)整較方便靈活，而且成本低，是中小型沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置常用的彈性元件。卸料彈簧的選用與計算步驟：（1）彈簧選擇原則：所選彈簧必須滿足預(yù)壓力的要求：式中： -彈簧預(yù)壓狀態(tài)的壓力（N）； -卸料力（N）； -彈簧數(shù)量。所選彈簧必須滿足最大許可壓縮量的要求： 式中： -彈簧最大許可壓縮量（mm）； -彈簧實際總壓縮量（mm）； -彈簧預(yù)壓縮量（mm）； -卸料板的工作行程（mm），一般取=t+1，t為板料厚度； -凸模刃磨量和調(diào)整量，一般取510mm。所選彈簧必須滿足模具結(jié)構(gòu)空間的要求，才能在模具上安裝得下。（2）彈簧選擇步驟：根據(jù)卸料力和模具安裝彈簧的空間大小，初定彈簧數(shù)量n，計算出每個彈簧應(yīng)有的預(yù)壓力F0并滿足公式。根據(jù)預(yù)壓力F0和模具結(jié)構(gòu)預(yù)選彈簧規(guī)格，選擇時應(yīng)該使彈簧的最大工作負(fù)荷F2大于F0。計算預(yù)選的彈簧在預(yù)壓力F0作用下的預(yù)壓縮量。也可以直接在彈簧壓縮特性曲線上根據(jù)F0查出。校核彈簧最大許壓縮量是否大于實際壓縮量，即。如果不滿足上述關(guān)系，則必須重新選擇彈簧規(guī)格。直到滿足為止。（3）根據(jù)模具安裝位置擬選4個彈簧，每個彈簧的預(yù)壓力為=8091.2/4N =2022.8N查表彈簧選取30.5mm17.5mm40mm。綜上所述，結(jié)合卸料板的厚度查表，卸料板與凹模的外形尺寸相同。根據(jù)凹模的尺寸160mm125mm25mm，從而可以確定卸料板的尺寸。查表，卸料板的厚度為16mm。3