沖壓模具畢業(yè)設(shè)計論文(2).doc

1緒 論1.1 課題研究的目的和意義沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，用模具加工出的沖壓件幾乎是“一模一樣”，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進的沖模，先進的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。由于沖壓加工具有上述突出特點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。本課題主要研究掌握模具設(shè)計的方法及工序，鞏固和加深對機械二維、三維的制圖能力。設(shè)計過程中鍛煉查閱文獻和資料自我設(shè)計的能力，培養(yǎng)和提升我們的創(chuàng)新能力，增強我們獨立思考問題和解決問題的能力。在對模具設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論計算上，掌握模具設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與性能、工藝適應(yīng)性與技術(shù)參數(shù)。從而能根據(jù)成型的生產(chǎn)要求，模具結(jié)構(gòu)等因素，經(jīng)濟、有效的使用設(shè)備，合理的選擇工藝，正確的設(shè)計模具，保證成型生產(chǎn)能夠經(jīng)濟、合理的進行，提高自身在成型工藝和模具方面的綜合著機水平，提高自身解決實際問題的能力。 1.2 課題國內(nèi)外研究概況1.2.1 國外模具發(fā)展概況為了適應(yīng)高速、自動、精密、一安全現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要,工業(yè)先進國家發(fā)展的高效率、高精度、高壽命模具向多工位、多型腔、多功能方向發(fā)展。在沖模方面:國外多工位級進模多達50個工位。多次拉深成形工件發(fā)展了多工位傳遞模。多次冷擠壓工件也發(fā)展了多工位傳遞模。多次彎曲工件發(fā)展了前幾個沖裁工位用級進模接著用多向自動彎曲模。在級進模的基礎(chǔ)上發(fā)展了多功能模具。目前，國外人汽車公司為了降低模具開發(fā)、制造成本，縮短生產(chǎn)周期，將除轎車外覆蓋件之外的人部分轎車沖壓件的模具都交由專業(yè)模具公司（如fontanapietro.kuka.laepple.schulercartec.ogi-hala-fujitechniaca等等）設(shè)計和制造，這些公司都有很強的開發(fā)能力，并在某些零件的模具制造方面擁有獨到的優(yōu)勢。但作為整車廠，考慮到新車型開發(fā)過程中的保密，對諸如翼子板、行李箱蓋、車門、側(cè)圍、車頂、前蓋等敏感零部件的模具，則都由自己的模具制造部門來設(shè)計和制造。1.2.2國內(nèi)模具發(fā)展概況模具制造是我國經(jīng)濟建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè)，起著振興和發(fā)展我國模具工業(yè)的重要作用，正日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件,具備高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍,尤其是在沖壓技術(shù)相對落后的中國，制造出優(yōu)質(zhì)的模具以及生產(chǎn)出高質(zhì)量的沖壓產(chǎn)品勢在必行。我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快。尤其近10年來，中國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，仍然供不應(yīng)求，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元，進口模具18.13億美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口相抵后的凈進口達13.2億美元，為進口量較大的國家。2008年中國模具進出口總額為39.26億美元，比2007年增長13.27%。其中進口20.04億美元，比2007年減少2.39%；出口19.22億美元，比2007年增長36.02%?？梢?，出口繼續(xù)保持強勁的上升趨勢，逆差進一步下降，總體情況良好。近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到12m，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。加速發(fā)展模具工業(yè)的重要意義 模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、h用品等工業(yè)部門極其重要的工藝裝備。沒有模具,就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具不是一般的工藝裝備,而是技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè),工業(yè)發(fā)達國家把模具作為機械制造方面的高科技產(chǎn)品來對待。他們認為：“模具是發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“模具是一個企業(yè)的心臟”；“模具是富裕社會的一種動力”。從未來的發(fā)展機會來看，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展期，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這就為我國模具工業(yè)的高速發(fā)展提供了良好的條件與機遇。一方面是國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面是國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢和跨國集團到我國進行模具的國際采購趨向也明顯。因此，展望未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景美好，預計中國模具工業(yè)將在良好的市場環(huán)境下將繼續(xù)得到高速發(fā)展。行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級過程中機會與風險并存，如何抓住機會、規(guī)避風險是模具企業(yè)需特別關(guān)注的。1） 專業(yè)化程度及分布狀況我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。2）模具設(shè)計與制造能力狀況在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。1.3 課題研究的主要內(nèi)容沖壓模具的設(shè)計在其生產(chǎn)、加工以及使用過程中尤為重要。特別是它的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對加工、裝配、工期、成本乃至沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率產(chǎn)生極大的影響。所以，此課題主要考慮以下幾個方面的內(nèi)容：1. 分析沖壓件的圖樣及技術(shù)條件。2. 對沖壓件進行工藝分析，為理論計算作準備。3. 計算沖裁、拉深力，確定壓力機參數(shù)，選擇合理的沖壓設(shè)備。4. 確定模具的具體結(jié)構(gòu)，繪制草圖。5. 繪制模具的裝配圖及主要零件圖。6. 零件圖標注尺寸、公差及技術(shù)條件，并進行必要的強度校核。7. 根據(jù)開題的研究過程撰寫設(shè)計說明書。2沖壓工藝設(shè)計2.1 沖壓件簡介形狀和尺寸如下圖所示。材料為10鋼，板材厚度2mm。零件圖如下： 圖中尺寸公差取it14級。板材規(guī)格為2500mm1500mm。2.2 沖壓的工藝性分析沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術(shù)和經(jīng)濟兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。1 影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮，主要因素：工件的外形為平板形狀，外形簡單，上下對稱，適宜沖裁。工件無細長的旋臂與窄槽，模具結(jié)構(gòu)簡單，適合沖壓。材料為10鋼，是常見的沖壓材料。工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按it14級處理。生產(chǎn)批量，一般來說，大批量生產(chǎn)時，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時，常采用簡單模或復合模，以降低模具制造費用。成型件的尺寸要求不高，表面粗糙度要求不高。 綜上所述，此工件適宜沖裁。2 本沖壓件工藝分析如下：1圖形分析形狀較簡單，且上下對稱，主要是落料、沖孔形狀。2尺寸分析尺寸公差要求不高，均取it14級。3材料10鋼，是常見的沖裁材料。零件用的是厚2mm的10鋼板，10號鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，塑性焊接性都好，熱軋或正火后韌性好，冷變形塑性不太好，適合沖裁。用途：此材料廣泛用于活塞、螺釘、傳動軸、機床，彈簧，制造注射模的推板、鎖楔、凹模套、復位桿、直徑較大的推桿、型芯固定板等結(jié)構(gòu)上。傳遞運動和能量的帶傳動、摩擦輪傳動、鍵傳動、諧波傳動、齒輪傳動、繩傳動和螺旋傳動等機械傳動，以及、聯(lián)軸器、離合器和制動器等相應(yīng)的軸系零（部）件等。力學性能：抗拉強度 b (mpa)：300440（查參考文獻課本p24頁，表1.4.1）屈服強度 s (mpa)：210抗剪強度 (mpa)：260340伸長率 10 ()：29由于零件是一個平面形狀，內(nèi)部有一個小孔，關(guān)鍵是沖孔和落料能否同時進行？4批量大批量生產(chǎn)。5沖壓工序落料、沖孔。6沖裁間隙根據(jù)料厚t=2，再查參考文獻課本p35頁，公式c=（6%8%）t，得雙面間隙z0.120.16mm2.3 沖壓工藝方案的確定經(jīng)過對沖壓件的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品進行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝、沖壓次數(shù)，工藝順序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓分析方案。方案一：單工序模。適當整合各沖壓工序，需要兩副模具，即落料模和沖孔模，這些模具制造方便、經(jīng)濟，但需要零件二次定位，產(chǎn)品上孔定位精度不高，生產(chǎn)周長一些，占用沖壓設(shè)備多。方案二：復合模。根據(jù)參考文獻2p31頁，表2-27，得到t=2時，凸凹模的最小壁厚為3.2，本產(chǎn)品的最小壁厚為3.5，故可以采用復合模。復合模具結(jié)構(gòu)相對要復雜一些，制造難度也高一些，但因為只需一副模具制造成本并不高多，同時沖壓生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量高，占用設(shè)備少，能起到節(jié)能、節(jié)省勞動力作用。因此綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量，制造周期，生產(chǎn)周期，節(jié)省成本等因素，采用方案二。3落料沖孔復合模設(shè)計3.1 模具結(jié)構(gòu)由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用倒裝復合模，即落料凹模裝在上模部分，落料凸模（確切說是凸凹模）裝在下模部份，即沖孔凹模（即凸凹模）裝在下模部份，沖孔凸模裝在上模部份。卸料采用彈性卸料結(jié)構(gòu)，建議彈性材料采用橡膠或矩形彈簧。產(chǎn)品件采用推件塊剛性推出，由上而下推出。沖孔廢料采用向下直接推出。條料采用手動左右送料裝置，采用定位銷定位方式。模具結(jié)構(gòu)類似參考文獻課本p62頁圖2.7.8。本模具結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。圖3.1落料沖孔復合模結(jié)構(gòu)3.2 確定其搭邊值考慮到成型范圍，應(yīng)考慮以下因素：1 材料的機械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。2 沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復雜或尺寸較大時，搭邊值大一些。3 材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。4 材料及擋料方式 用手工送料，手動側(cè)壓。5 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。6 材料為：10鋼，落料部是帶大圓角的形狀。綜上所述，根據(jù)參考文獻課本p48頁，表2.5.2，確定其搭邊值：兩工件間的搭邊值：a=1.2mm工件側(cè)面搭邊值：a1=1.5mm3.3 確定排樣圖在沖壓零件中，材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。排樣方法可分為三種：1有廢料排樣2少廢料樣3無廢料排樣少廢料排樣的材料利用率也可達70%90%。但采用少、無廢料排樣時也存在一些缺點，就是由于條料本身的公差以及條料導向與定們所產(chǎn)生的誤差，使工作的質(zhì)量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質(zhì)量和模具壽命。根據(jù)本工件的形狀和批量，對模壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進。本產(chǎn)品外形是帶大圓弧形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮對排，對排方式可以是直排或斜排，具體由下面計算決定。送料步距a20+8+1.2230.4mm。條料寬度b(d+2a1) 其中：44，a11.5，b（44+21.5）=47由于在剪板時也有公差，故剪板寬度b(d+2a1+)， 其中：44，a11.5，條料寬度公差，查參考文獻課本p49頁，表2.5.3得，0.4mm所以剪板寬度b（44+21.5+0.4）=47.0-0.4排樣圖如圖所示。3.4 材料利用率計算在沖壓零件中，材料利用率是一個非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的途徑之一。由于本產(chǎn)品采用復合工序的單副模具生產(chǎn)，送料采用手動送料，因此可以假設(shè)原材料為板料，再經(jīng)剪板后成為條料。查參考文獻2p207頁，表8-4，及結(jié)合目前市場，故采用尺寸為25001500mm，厚2mm的板料。材料利用率計算公式：其中：s0板材總面積s 實際產(chǎn)品面積故 s0=25001500=3750000 mm2 s=s落-s孔=595.416-19.635=575.781mm2 s落為落料部份面積，由于形狀復雜計算不方便，采用caxa軟件畫圖后，測量所得面積為：595.416 mm2由于在剪板時可橫裁或豎裁兩種，這兩種對方式裁剪數(shù)有影響，下面分別計算。第一種：橫裁共2500/4753條每條1500/15.298個共計：5398=5194個第二種：豎裁共1500/4731條每條2500/15.2164個共計：31164=5084個故采用第一種橫裁。所以，n=5194故材料總利用率材料利用率大于60%，能符合要求。因此板材料裁剪后尺寸為：472500，每板沖5194個，。3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定本模具有2個工序組成，落料和沖孔，下面分兩部份分別計算。 3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定（1）計算原則本產(chǎn)品外形是非圓形，屬于落料工序，因此計算原則以凹模為基準。由于產(chǎn)品是非圓形，為了方便加工，故采用凸、凹配合加工方法來制造，保證沖裁間隙，以此下面進行設(shè)計計算。（2）凸、凹模制造公差1. 尺寸有：，沖裁雙面間隙z0.120.16mm凸、凹模制造公差取對應(yīng)尺寸公差的1/4。（3）落料凸、凹模刃口尺寸計算由于以凹模為基準，所以查參考文獻1p64-p65頁，得公式凹模磨損后尺寸變大的：凹模磨損后尺寸變小的：凹模磨損后尺寸不變?。簩儆谀p后尺寸變大的，屬于磨損后尺寸不變的。1尺寸計算a=44，=0.625凹模偏差d=/4=0.15625mm查參考文獻1p64頁，得=0.5所以 2尺寸計算a=4，=0.30凹模偏差d=/4=0.075mm查參考文獻1p64頁，得=0.75所以 3尺寸21計算c=21，=0.52凹模偏差d=/4=0.13mmd/2= 0.065mm所以 0.065 mm4尺寸20計算c=20，=0.52凹模偏差d=/4=0.13mmd/2= 0.065mm所以 0.065 mm5尺寸8計算c=8，=0.36凹模偏差d=/4=0.09mmd/2= 0.045mm所以 0.045 mm凸模尺寸與凹模配做，雙面小一個最小間隙z0.120.16mm。3.5.2沖孔部分凸、凹模刃口尺寸計算（1）計算原則由于沖孔部份僅有兩處，均為圓形，因此計算原則以凸模為基準。由于是圓柱類形狀，故采用凸、凹模分開加工方法來制造，并進行設(shè)計計算。查參考文獻1p63頁，得計算公式： 凸模尺寸： 凹模尺寸：（2）凸、凹模刃口尺寸計算1孔尺寸計算查參考文獻1p63頁，表2-10，得凸模偏差p=0.020mm凹模偏差d=0.020mm沖裁雙面間隙zmax -zmin0.180-0.126=0.054因此：p+d=0.020+0.020=0.0400.054=zmax -zmin所以凸、凹模制造公差合理。查參考文獻1p64頁，得=0.5又因為d=5，=0.30所以：mm mm3.6 落料沖孔復合模沖壓力沖壓力是保證能否沖壓完成的主要動力，同時也是選擇壓力機的主要依據(jù)之一，因此必須認真計算沖壓力。本模具沖壓力（f總）有二大部分組成，即落料部分力（f落）和沖孔部分力（f拉）組成，因此這兩部份需要分別計算。3.6.1 落料部分沖壓力根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，沖壓力包括落料沖裁力、卸料力。已知材料10鋼，板材厚度2mm，材料的抗剪強度取中間值=300mpa進行計算。1沖裁力式中 l落料件的周長，119.416mm k修正系數(shù)，一般取1.3 t 板料厚度，mm 材料抗剪強度，300mpa2卸料力式中 k卸卸料力系數(shù)，n 查參考文獻1p52頁，表2-2，得k卸=0.0503落料部分總沖壓力f落=f沖+f卸=93145+4658=97803n3.6.2 沖孔部分沖壓力此產(chǎn)品有兩處沖孔，即6和5處，沖孔部分沖壓力主要有沖裁力（f沖）和推件力（f推）二部分組成，即f孔=f沖 +f推1沖裁力式中 t 板料厚度，mm l沖孔周長，15.708 mm： 材料抗剪強度，300mpa k修正系數(shù)，一般取k=1.32推件力式中 k推推件力系數(shù)，n 查參考文獻1p52頁，表2-2，得k推=0.055 n推件數(shù)，設(shè)凹模刃口高度為6mm，n=6/2=3沖孔部分總沖壓力f孔=f沖+f壓=12253+2022=14275n3.6.3 落料沖孔復合?？倹_壓力由上述計算可以得f總=f落+ f孔=97803+14275=112078n3.7壓力機選用假設(shè)落料和沖孔同時進行，此時壓力機實際工作行程是很短的，約2.2mm。為了保護壓力機，實際壓力機的沖壓選用1.3倍總沖壓力以上。即，f1.3f總=1.3112078=145702n146kn。綜合上述，查參考文獻2p210頁，表8-10，選得開式雙柱可傾式壓力機型號為：j23-16。j23-16壓力機參數(shù)如下：公稱壓力：160kn滑塊行程：55mm最大封閉高度：220mm工作臺尺寸：左右450mm前后300mm工作臺孔尺寸：210mm模柄孔尺寸：40mm60mm床身最大可傾角：35圖3.3 雙柱可傾式壓力機3.8 壓力中心計算一副模具的壓力中心就是這副沖模各個壓力的合力作用點，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機滑塊的中心在同一垂直線上，否則沖壓時會產(chǎn)生偏心載荷，導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機的使用壽命，而且也影響沖壓件的質(zhì)量，因此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點“合力對某軸的力矩之和”的力學原理求得。本次設(shè)計的工件是對稱的，所以壓力中心就是工件的幾何中心。由于本產(chǎn)品是非回轉(zhuǎn)體類，只是上單面對稱形狀，故壓力中心一個方向需借助計算caxa輔助設(shè)計計算，如圖3.4所示，結(jié)果壓中心為：x0=10.145 y0=50.688 圖3.4 壓力中心尺寸3.9落料沖孔模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)本模具采用倒裝復合模結(jié)構(gòu)，其主要零件有：落料凹模、凸凹模、凸凹模固定板、凸凹模墊板、一個沖孔凸模、沖孔凸模固定板、沖孔凸模墊板、卸料板、推件塊等。3.9.1落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計1凹模及刃口形狀采用直刃口，刃口高度取h6mm，考慮修模和內(nèi)置推件塊，此處取10mm。由于凹模是倒裝的，上方為臺階形，又由于內(nèi)部還要放推件塊，四周單邊大5mm左右。形狀如下圖所示。圖3.5 凹模刃口形狀2凹模材料和熱處理查參考文獻2p209頁，表8-8得材料為cr12mov，熱處理6064hrc。3凹模外形尺寸由于沖裁外形是非圓形，故凹模外形取長方形。凹模厚度：h=kb（15mm）b=44，查參考文獻1p224頁，表8-1得，k=0.42（取均值）所以 h=0.4244=18.4819mm考慮內(nèi)部還要放推件塊，故調(diào)整后h=26mm凹模壁厚：c=（1.52.0）h（30mm）c=2h=219=38由于圖形不對稱，故壓力中心是偏向一側(cè)，計算凹模外形尺寸以偏向大的一側(cè)為準。凹模外形：長度方向尺寸為：125mm寬度方向尺寸為：100mm4凹模固定和定位方式凹模放在沖孔凸模固定板上，用螺釘與上模座固定，再用銷與上模座定位。3.9.2凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于此凸模不僅是落料，還要充當沖孔凹模的作用，因此稱它為凸凹模。（1）落料凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計1落料凸模形狀及長度凸模形狀為柱體狀，如圖3.6所示。凸模總長度：l=h固+h壓+h卸+h沖=20+18.3+12+1.7 =52mm注：h固、h壓、h卸、h沖分別為固定板厚度、彈性材料壓縮后高度、卸料板高度、總沖壓深度，具體各長度計算確定見后面各相應(yīng)部分計算。2落料凸模定位、固定方式凸模是非圓形，靠與固定板間配合定位，在凸模上打1個m6螺紋孔用螺釘固定。圖3.6 凸模形狀（2）沖孔凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計由于是沖圓柱孔，所以凹模孔是圓柱孔狀。刃口高度取均取6mm，下面為了方便落料，開一個大一些的圓柱孔，沖5的孔下部孔直徑為7，如圖3.7所示。圖3.7 凸凹模（3）凸模材料和熱處理查參考文獻2p209頁，表8-8得材料為cr12mov，5862hrc。3.9.3條料定位零件的設(shè)計由于采用手工送料，故條料必須采用可靠的定位裝置，現(xiàn)采用左側(cè)配置2個固定擋料銷起擋料導向作用，后側(cè)增加1個固定擋料銷起確定送料步距作用，此3個固定擋料銷尺寸、裝配關(guān)系相同。固定擋料銷安裝在卸料板上，固定擋料銷與卸料板上圓柱孔成h7/m6過渡配合，在凹模板上開相應(yīng)的讓位孔。固定擋料銷尺寸和形狀如下圖所示。圖3.7 固定擋料銷固定擋料銷規(guī)格為：a863，gb2866.11-81材料為：45鋼，熱處理4348hrc。3.9.4落料卸料板設(shè)計1卸料板形狀確定外形與落料凹模相似即長方形，材料為45鋼（查參考文獻2p209頁，表8-9得），熱處理硬度4045hrc。2卸料板尺寸計算周界與凹模尺寸相同，125mm100mm。由于后側(cè)也有1個固定擋料銷，它距中心距離為31.690/2-8，因此不必增加寬方向尺寸。厚度取：h卸=12mm由于料厚t=2，所以卸料板與落料凸模間單面間隙z1/2=1mm3.9.5凸凹模固定板設(shè)計1凸凹模固定板確定外形為長方形，中間與凸凹模成過渡配合的柱形孔，材料為45鋼（查參考文獻2p209頁，表8-9得），熱處理硬度4045hrc，如下圖所示。2凸凹模固定板尺寸確定周界與凹模尺寸相同，尺寸為125mm100mm20mm。中間的非圓孔與凸凹模構(gòu)成過渡配合，間隙在00.02間，可采用配合加工法進行加工。圖3.8 凸凹模固定板3.9.6凸凹模墊板設(shè)計1凸凹模墊板確定外形為長方形，材料為45鋼（查參考文獻2p209頁，表8-9得），熱處理硬度4045hrc。2凸凹模墊板尺寸確定周界與凹模尺寸相同，125mm100mm10mm，由于下面要沉入內(nèi)六角螺釘（m6）頭部，故需要厚度10mm。3.9.7推件塊設(shè)計1推件塊確定外形與模刃口相似，但為了使它在凹模刃口中不掉下左右各有一個臺階，具體形狀如下圖所示。材料為45鋼（查參考文獻2p209頁，表8-9得），熱處理硬度4045hrc。2推件塊尺寸確定周界與凹模尺寸相似，成間隙配合，單面間隙約0.1mm，高為10.5mm，左右臺階大自身輪廓約4mm，高8mm，具體尺寸如下圖所示。圖3.9 推件塊3.9.8凸模（沖孔5）設(shè)計1凸模形狀及長度此處名命此凸模為小凸模1，是圓柱臺階形，如下圖所示。由前面計算知孔5的凸模直徑：mm中間圓柱與沖孔凸模固定板成不定期渡配合，直徑為5.4mm凸臺部分，直徑為：7mm，高度為：3mm凸模長度：l=h凹+h固配=26+10-3=33mm注：h拉、h固配分別為：凹高度、沖孔凸模與固定板間配合高度。2凸模定位、固定方式凸模與沖孔凸模固定板間配合定位，配合為過渡配合h8/js7，用沖孔凸模墊板壓緊來固定。圖3.10 小凸模13凸模材料和熱處理查參考文獻2p209頁，表8-8得材料為cr12mov，5862hrc。3.9.10沖孔凸模固定板設(shè)計1沖孔凸模固定板形狀是長方體，周界與落料凹模外形尺寸相同，尺寸為：125mm100mm10mm。2沖孔凸模固定板材料和熱處理材料為45鋼（查參考文獻2p209頁，表8-9得），熱處理硬度4045hrc。3.9.11沖孔凸模墊板設(shè)計1沖孔凸模墊板形狀是長方體，周界與落料凹模外形尺寸相同，尺寸為：125mm100mm6mm。2沖孔凸模墊板材料和熱處理材料為45鋼（查參考文獻2p209頁，表8-9得），熱處理硬度4045hrc。3.10標準件確定本小節(jié)主要進行模架、彈性元件、卸料螺釘、螺釘、銷、模柄等標準件的確定。3.10.1模架確定根據(jù)凹模外形尺寸100100等，查參考文獻2 p61、p62頁，表2-43得，選用lb為125125的中間滑動導柱模架。因此上模座尺寸為12510035，gb/t2855.9，下模座尺寸為12510045，gb/t2855.10，閉合高度為160190mm，左右導柱尺寸為22150和25150，gb/t2861.1，左右導套尺寸為228033和258033，gb/t2861.6。上模座、下模座材料為：ht300。導柱、導套材料為：20鋼，熱處理硬度為：5862hrc。3.10.2上模螺釘確定根據(jù)凹模的外形尺寸125100，落料凹模高度、上模座高度、沖孔凸模墊板高度、沖孔凸模固定板高度，查參考文獻2 p30頁，表2-25和p31頁，表2-26得，采用4個分布在四邊中點位置的內(nèi)六角螺釘，各螺釘中心距邊線距離為16mm，內(nèi)螺紋做在落料凹模上。查參考文獻2 p210頁，表8-9和p222，表8-30，得材料和熱處理要求。結(jié)果如下：螺釘規(guī)格為：m1050 gb/t70.12000。材料45鋼，熱處理硬度4045hrc。3.10.3上模銷確定同上，根據(jù)落料凹模的外形尺寸125100，落料凹模高度、上模座高度、沖孔凸模墊板高度、沖孔凸模固定板高度，查參考文獻2 p30頁，表2-25，采用2個對角分布的圓柱銷，定位尺寸為1060。查參考文獻2 p210頁，表8-9和p231，表8-34，材料和熱處理要求。結(jié)果如下：圓柱銷規(guī)格為：1060 gb/t119.12000。材料45鋼，熱處理硬度4348hrc。3.10.4彈性元件設(shè)計1彈性元件形式選用由于沖裁壓縮量很小，力也不大，故采用長方體的橡膠為彈性元件，如果力不夠可以改用圓柱體的聚氨酯橡膠。2彈性元件尺寸確定此時彈性元件沖壓工作時再壓縮量為2.2mm，在工作初必須要有一定的預壓量，此時必須能克服卸料力f卸=2939n，由于沖壓時再壓縮量不大，可以假設(shè)預壓量為15%，查參考文獻2p244頁，表8-45得p=0.5mpa。根據(jù)工式：f=apf這壓力，此處即卸料力a為沖壓方向橡膠總投影面積p為橡膠單位面積壓力。所以a=f/p=2939/0.5=5878mm2現(xiàn)在假設(shè)橡膠形狀為長方體，根據(jù)卸料板和凸凹模形狀及卸料螺釘?shù)奈恢?、尺寸，可以算出橡膠的寬為b=30mm，所需橡膠總長度l為：bl=5878l=5878/30=196mml/2=98mm又因為可以卸料板和凸凹模固定板的四周都可以放橡膠，所以可以將98分為60+38兩部分都能放在邊上，因此，橡膠的面積為6030和3830各兩塊。橡膠的高度只要不超過30就可以了，現(xiàn)在假設(shè)總壓縮后的高度為18.3，則橡膠的自由高度h自為：h自（1-15%）-2.2=18.3h自=24.124mm同時將橡膠適當加長一些，以補償預壓力。故最終橡膠的尺寸為：653024和403024。 3.10.5卸料螺釘確定采