變壓器級(jí)進(jìn)模具說明書

江蘇電大武進(jìn)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)課題： 變壓器鐵心級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 年 級(jí) 1 2 級(jí) 專 業(yè) 機(jī)械制造與自動(dòng)化 姓 名 鮑 海 港 指導(dǎo)教師 錢 瑾 紅 二一五 年 三 月 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 1 摘要 : 本次設(shè)計(jì)的是變壓器鐵心級(jí)進(jìn)模，變壓器鐵心級(jí)進(jìn)模是在沖床的一次沖壓過程中可以同時(shí)完成兩步或兩步以上的工序。該變壓器鐵心級(jí)進(jìn)模將落料、沖孔兩步工序在一起完成。該模具選取了合理的凸、凹模間隙及最佳的模具設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。闡述了零件沖壓復(fù)合模具的整體結(jié)構(gòu)及其工作過程，為保證沖裁件的質(zhì)量，指出了復(fù)合模具設(shè)計(jì)和加工注意的要點(diǎn)。該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展應(yīng)用到其它類似零件的沖裁加工中。 關(guān)鍵詞： 模具設(shè)計(jì)； 模具加工； 沖壓； 變壓器鐵心級(jí)進(jìn)模； 模具結(jié)構(gòu)； 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 2 目 錄 摘 要 1 前 言 3 第 1 章 設(shè)計(jì)題目及要求 5 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 5 第 2 章 工藝設(shè)計(jì) 7 零件的工藝分析 7 工藝方案的確定 7 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 9 壓力機(jī)的選擇 20 第 3 章 模具設(shè)計(jì) 22 工作零件的設(shè)計(jì) 23 定位零件的設(shè)計(jì) 31 壓料、卸料零件的設(shè)計(jì) 33 固定與緊固零件的設(shè)計(jì) 37 第 4 章 模具的裝配及工作過程 38 模具的裝配 38 模具的工作過程 38 附錄 39 總結(jié) 40 參考文獻(xiàn) 41 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 3 前 言 沖壓工藝是塑性件，所以有加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù) 雜的零件。 沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的扎制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。 沖壓工藝在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器 、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要。因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本較低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)?，F(xiàn)代各先 進(jìn)工業(yè)化的國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 沖壓工藝，模具以及沖壓設(shè)備等正在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，從總體來看，現(xiàn)代沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向可以歸納為以下幾個(gè)方面： 一、沖壓成型工藝與理論的研究 成形，近年來，沖壓成型工藝有很多的新的發(fā)展 ,特別是精密沖裁，精密剪切，復(fù)合材料成形，軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大的提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。 由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程 (壓成行 已從原來的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，已實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 二、沖壓加工自動(dòng)化與柔性化 為了適應(yīng)大批量、高效率的生產(chǎn)需要 ,在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動(dòng)化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。專門配置了機(jī)械手或機(jī)器人，這不僅大大提高了沖壓件的生產(chǎn)品質(zhì)和生產(chǎn)率，而且增加了沖壓工作和沖壓工人的安全性。在中小件的大批量生產(chǎn)方面，武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 4 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用多工位級(jí)進(jìn)模、多任務(wù)位壓力機(jī)或高速壓力機(jī)。在小批量多品種生產(chǎn)方面，正在發(fā)展柔性制造系統(tǒng) (為了適應(yīng)多品種生產(chǎn)是不斷更換模具的需要， 已成功地發(fā)展了一種快換模系統(tǒng)?，F(xiàn)在，量生產(chǎn)方面 ,需 68 分鐘即可完成。此外，近年來，集成制造系統(tǒng)（ 正被引入沖壓加工系統(tǒng)，出現(xiàn)了沖壓加工中心，并且使設(shè)計(jì)、沖壓生產(chǎn)、零件運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、品質(zhì)檢驗(yàn)以及生產(chǎn)管理等全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 三、 沖模 從美國(guó) 司與 1971 年在簡(jiǎn)單級(jí)進(jìn)模中首先將 術(shù)引入到?jīng)_模設(shè)計(jì)與制造中以來，沖模 術(shù)已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。 1978 年日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了 統(tǒng) ,采用了圖形顯示 設(shè)備和交互圖形設(shè)計(jì)技術(shù)，使 始走向?qū)嵱没?。我?guó)在沖壓模具的 面也取得了重大的進(jìn)展，上海交通大學(xué)在 80 年代初期開展了大規(guī)模的 究開發(fā)工作，目前在上海交通大學(xué)已建立了模具 家工程中心。在華中理工大學(xué)建立了模具 家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。 由于新技術(shù)的應(yīng)用和引導(dǎo) ,模具技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位愈來愈大，在一定程度上決定了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)在 21 世紀(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，為此，我們要有足夠的認(rèn)識(shí)并采取得力的措施。 . 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 5 第 1 章 設(shè)計(jì)題目及要求 原 始設(shè)計(jì)題目如下圖所示： 圖 1 沖件零件圖 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)綜合考慮 ,選擇全性各個(gè)方面和設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低沖壓件的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。一般來講，設(shè)計(jì)的主 要內(nèi)容及步驟包括 ： 成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全。 （一）、工藝設(shè)計(jì) 1. 零件及其沖壓工藝分析 根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖，分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學(xué)性能 ,并結(jié)合可供選用的沖壓設(shè)備規(guī)格以及模具制造條件 /生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、供序數(shù)目、工序順序及組合方式等。 工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù) ,計(jì)算有兩種情況 ,第一種是工藝參數(shù)可以計(jì)算的比較準(zhǔn)確，如零件材料的排樣利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二重視工藝 參數(shù)只能作近似計(jì)算，如一般彎曲或拉深成形力、復(fù)雜零件的坯料展開尺寸。 1. 確定工藝方案 ,主要工藝參數(shù)計(jì)算 在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 6 提出各種可等。 2. 選擇沖壓設(shè)備 根據(jù)要完成的沖壓工序性質(zhì)和各種沖壓設(shè)備的性能特點(diǎn)，考慮沖壓加工所需的變形力、變形功及模具閉合高度和輪廓尺寸的大小等主要因素，結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況來合理選定設(shè)備類型和噸位。 （二）、模具設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算、模具圖繪制等內(nèi)容。 1. 模具結(jié)構(gòu)形式 的選擇與設(shè)計(jì) 根據(jù)擬定的工藝方案，考慮沖壓件的形狀特點(diǎn)、零件尺寸大小、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求等選定與設(shè)計(jì)沖模結(jié)構(gòu)形式。 2. 模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 確定模具結(jié)構(gòu)形式后，計(jì)算或校核模具結(jié)構(gòu)上的有關(guān)參數(shù)，如模具工作部分的幾何尺寸、模具零件的強(qiáng)度與剛度、模具運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、模具與設(shè)備之間的安裝尺寸，選用和核算彈性組件等。 3. 繪制模具圖 模具圖是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)結(jié)果的最終體現(xiàn)，該模具圖包括制造模具和使用模具的完備信息。 （三）、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 對(duì)零件模具 設(shè)計(jì)應(yīng)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，以供日后查閱。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書包括沖壓件的工藝分析以及模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 7 第 2 章 工 藝 設(shè) 計(jì) 件及其沖壓工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件隊(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。該工件的材料是 08F，屬于低碳鋼。選用 08F 的冷軋鋼板作為原料，鋼板尺寸為 1500 600號(hào)的。這種鋼板的沖壓性能好，該材料抗剪強(qiáng)度 為 220310，抗拉強(qiáng)度 為 280390 （在下文的計(jì)算中抗拉強(qiáng)度取 295 由沖裁件圖上所標(biāo)注的尺寸公差可以確定該工件的表面加工精度要求為 8，在沖裁中其尺寸公差等級(jí)為 3，屬于普通沖裁。 定工藝方案 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序組合和工序順序的安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾 種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的沖裁方案。 沖裁工序的組合 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可以完成一個(gè)沖裁件。 沖裁組合方式的選擇根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸精度、形狀復(fù)雜程度、模 具成本等多方面因素來考慮。 1. 生產(chǎn)批量 由于模具費(fèi)用在制件成本種占很大的比例，所以，沖裁件的生產(chǎn)批量在很大程度上決定了沖裁工序的組合程度，即決定所用的模具結(jié)構(gòu)。一般來說，新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，模具制造簡(jiǎn)單，力求制造快，成本低，采用單工序沖裁，對(duì)于中批和大批量生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)力求完善，要求效率高、壽命長(zhǎng)，采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁。 2. 沖裁件尺寸精度 復(fù)合沖裁所得工件公差等級(jí)高，內(nèi)、 ，因?yàn)樗苊饬硕啻螞_壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以 進(jìn)行壓料，工件較平整，不翹曲。級(jí)進(jìn)沖裁所得工件的尺寸公差等級(jí)較復(fù)合沖裁低，工件有拱彎、不夠平整。但工序沖裁的工件精度最低。 3. 對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性 復(fù)合沖裁可用于各種尺寸的工件。材料厚度一般在下。但工件上孔與孔之間和孔與邊緣之間的距離不能過小?？走吘嘈∮谧?小合理值時(shí)，若采用復(fù)合沖裁，則該部位的凸凹模的壁厚因小于最小極限值，易因強(qiáng)度不足而破裂。此時(shí)也不宜采用單工序沖裁，因孔邊距過小，落料后沖孔時(shí)，這些部武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 8 位會(huì)發(fā)生外脹和外扭變形，得到不合格的產(chǎn)品，這時(shí)宜采用級(jí) 進(jìn)沖裁，這樣可避免這些缺陷。級(jí)進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形零件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁要大。但級(jí)進(jìn)沖裁受壓力機(jī)臺(tái)面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件一般為中、小型件。為提高生產(chǎn)效率與材料利用率，常采用多排沖壓。級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)廣泛采用多排沖壓，但復(fù)合沖裁則很少采用。 4. 模具制造、安裝調(diào)整和成本 對(duì)復(fù)雜性狀的工件，采用復(fù)合沖裁與采用連續(xù)沖裁 比，模具制造，安裝調(diào)整較易，成本較低。對(duì)簡(jiǎn)單形狀、精度不高的零件，級(jí)進(jìn)沖裁，模具結(jié)構(gòu)較之復(fù)合模簡(jiǎn)單，易于制造。 本次模具設(shè)計(jì)的沖裁工件形狀雖然不規(guī)則，但結(jié)構(gòu)并不是很復(fù) 雜。沖孔、落料兩道工序即可完成，考慮到?jīng)_裁件的定位誤差、材料厚度、大批量生產(chǎn)、安裝以及成本等因素，決定采用復(fù)合沖裁。在此有五種方案可供選擇： 方案一、 落料 圖 2 落料 此種方法的優(yōu)點(diǎn)是：定位誤差小，只需要一次定位即可。位置精度高。其缺點(diǎn)是：危險(xiǎn)截面強(qiáng)度雖夠，但模具制造復(fù)雜，難以加工和裝配。并且成本比較高。 方案二、 沖孔、落料 圖 3 沖孔、落料 采用落料、沖孔復(fù)合模。先沖孔，沖掉陰影部分，再落料。此種方法雖然降低了模具的加工和裝配的難度，降低了制造成本。但是沖孔與落料的交界處留有尖角，難以加工和去除，這常常是沖壓工藝所不允許的。 方案三、 沖孔、落料 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 9 圖 4 落料、沖孔 也還是先沖掉陰影部分，再落料。此種方法雖然也和方案二有著同樣的優(yōu)點(diǎn)，此外比上述方案好的是沖孔與落料的交界處沒有尖角，同時(shí)還能保證沖孔凸模和落料凹模的足夠強(qiáng)度。 方案四、 沖孔、落 料 圖 5 沖孔、落料 此種方法是采取沖孔、落料分開加工兩道工序，用兩套模具。這樣很容易產(chǎn)生定位誤差，難以保證加工精度。 綜合考慮上述四種方案，方案三還是比較理想的。在用一套模具能滿足加工要求的前提下，盡量不用兩套或多套模具來加工。所以，采用方案三為最終方案。 要參數(shù)的計(jì)算 （一）、沖裁力 沖裁力是指沖裁過程中的最大剪切抗力，計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具?？紤]到模具刃口的磨損、凸模和凹模間隙的不均勻、材料性能的波動(dòng)和材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需的沖裁力比所給公式的沖裁力的值增加 30%。 如用平刃口模具的沖裁時(shí)，按下面的公式進(jìn)行計(jì)算 （ 式中 F 沖裁力 N ； L 沖裁件周長(zhǎng) (； t 材料厚度 材料剪切強(qiáng)度 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 10 而實(shí)際沖裁力應(yīng)按下式計(jì)算： b 材料的抗拉強(qiáng)度 沖孔時(shí)的沖裁力 b 沖 b 3 4 42 9 沖 b 沖 沖沖沖沖 落料時(shí)的沖裁力 落 卸料力、頂件力 沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上卸下來的力叫卸料力；從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力；逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。 卸料力 8 3 4 8 2 2 落沖卸卸 3 8 3 4 8 2 2 落沖頂頂 式中 沖F 沖裁力 N ； 頂F 頂件力 N ； 卸K 頂K 卸料力、頂件力系數(shù)； (表 2沖裁時(shí)的沖壓力為沖裁力、卸料力、頂件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu) 區(qū)別對(duì)待。 考慮彈性卸料裝置卸料力較小，一般用于材料厚度小于 沖裁件。 本次模具設(shè)計(jì)的沖裁件厚度為 沖裁力也不是很大，故采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模。 8 6 8 3 8 8 9 7 1 5 頂卸沖公稱 2） (二 )、材料的周長(zhǎng)和面積 周長(zhǎng)： 面積： 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 11 圖 6 面積計(jì)算 15625矩工件矩（三）、材料的經(jīng)濟(jì)利用 在沖壓生產(chǎn)中，沖裁件在板、條等材料上的布置方法成為排樣。排 樣是否合理直接影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用。工件材料 08F 的軋制薄鋼板，其尺寸為 150000 排樣方法： 采用直排的方法，排列簡(jiǎn)圖及搭邊值見下圖 圖 7 材料的排樣 板料 001500 ，長(zhǎng)度方向上 可以剪成 9 塊條料，條料邊距為 每塊條料上排 各工件。因此，整個(gè)板料上共 171919 各工件。 評(píng)價(jià)排樣經(jīng)濟(jì)性、和理性的指標(biāo)是材料的利用率，其計(jì)算公式如下： 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 12 %10000 （ 式中： F 沖裁件面積2 n 材料上沖件總數(shù)； 0L 板料長(zhǎng)度 0b 板料寬度 要提高材料的利用率，就必須減少?gòu)U料的面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。 結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，成為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀 ，一般不能改變。 工藝廢料 工件之間和工件于條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去得料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。 材料的利用率： %86%1006001500 15629171 %14%861 也就是說工藝廢料為 14% %47%1006001500 %39%47%141 這 %39 是結(jié)構(gòu)廢料，是由工件自身的形狀結(jié) 9 構(gòu)決定的，是不可避免的。 （四）、壓力中心的計(jì)算 為了保證壓力機(jī)和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心于壓力機(jī)滑塊中心線向重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。 形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱的工件，如圓形、正多邊形，其沖裁時(shí)的壓力中心與工件的幾何中心重合。形狀復(fù)雜的工件，多凸模沖孔模及連續(xù)模的壓力中心則用解析法或作圖發(fā)來確定。 本次模具設(shè)計(jì)工件形狀不規(guī)則，所以采用解析法來確定沖模的壓力中心。 計(jì)算步驟： 按比例畫出凸模工作部分剖面的輪廓圖； 在輪廓內(nèi)外任意距離處，選定坐標(biāo)軸 和 ； 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 13 將輪廓線分成若干基本線段，計(jì)算各基本線段的長(zhǎng)度321 、（途中沖裁力與沖裁線長(zhǎng)度成正比，故沖裁線段的長(zhǎng)短，即可代表沖裁力的大?。?； 計(jì)算基本線段的中心位置到 軸的距離21及到 軸的距離21； 根據(jù)“對(duì)同一軸線的分力之和的力矩等于各分力矩之和”的原理，可按下式求出沖模壓力中心到 軸和 軸的距離 到 軸的距離： 3213322110 （ 到 軸的距離： 3213322110 將工件分成 41 段， x 軸在1在的中心，各段的 長(zhǎng)度為： 直線的中心在線段的中心點(diǎn)，圓弧的中心重心按下式 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 14 計(jì)算： 中： Z 重心到圓心的距離； b 弦長(zhǎng)； s 弧長(zhǎng)； R 圓弧半徑； 于是求得各圓弧的重心如下： 35333126242220181614126 、均為 2圓弧，其 Z 值相同， 2224 44 8 24 、R 的圓弧，其中 48 418 各線段的重心如下 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 15 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 16 式（ 2 （ 3213322110 式（ 2 932759701065531360x 6 6 6 6 3213322110武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 17 6 7 2 2)、計(jì)算每個(gè)小凸模的壓力中心 各線段的長(zhǎng)度為： ;14;7;6;654321 7654321 各線段的重心如下 : 于是 : 各線段的長(zhǎng)度為： ;2;6;14;4;654321 7654321 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 18 各線段中心如下： 于是 : 各線段的長(zhǎng)度為： ;6;8;10 54321 各線段的重心為： 于是 : 4 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 19 4 計(jì)算各凸模的沖裁周邊長(zhǎng)度： 所以每個(gè)沖孔凸模的壓力中心為： 凸 凸 凸 凸凸凸所以每個(gè)沖孔凸模的壓力中心分別為： 11,1,12,25 擇沖壓設(shè)備 (一 ) 常用壓力機(jī)的分類 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 20 壓力機(jī)的種類很多 ,按照不同的觀點(diǎn)可以把壓力機(jī)分成不同的類別 按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的等；按滑塊個(gè)數(shù) 可分為單動(dòng)的、雙動(dòng)的、三動(dòng)的等；按驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲軸式、肘桿式、摩擦式；按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式可分為開式的、閉式的等等。另外還有許多種分類方法，一般按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類而把壓力機(jī)分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)。 (二 ) 壓力機(jī)類型的選擇 壓力機(jī)類型的選擇，主要是根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、制件的幾何形狀、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素來確定的。 開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命和沖件的質(zhì)量。但是它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。 閉式曲柄壓力機(jī)剛度 好、精度高，只能兩個(gè)方向操作 ,適于大中型沖壓件的生產(chǎn)。 雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊 ,壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。 高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力幾適用于大批量生產(chǎn)。 液壓機(jī)沒有固定的行程 ,不會(huì)因?yàn)榘宀暮穸瘸疃^載 ,全行程中壓力恒定 ,但是壓力機(jī)的速度低、生產(chǎn)效率低 尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。 摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來完成彎曲、成形等沖壓工件。 肘桿式精壓機(jī)剛度大、滑塊行程小，在行程末端停留時(shí)間長(zhǎng)，適用于校正、校平和整形等類沖壓工序。 (三 ) 確 定設(shè)備規(guī)格 (1) 壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)該能保證成形零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例如拉伸所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。 (2) 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過大的工作臺(tái)面上安裝小尺寸的沖模時(shí) ,工作臺(tái)的受力條件也是不利的。 (3) 所選壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適應(yīng)。模具的閉合高度0模板的底面到上模板的頂面的距離 是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī) ,其連桿長(zhǎng)短能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)節(jié)，故壓力機(jī)有最大閉合高度 設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具閉合高度的數(shù)值應(yīng)滿足下式： 05 m i a x 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 21 無(wú)特殊情況應(yīng)取上限值，即最好取在：0H 1,這是為了避免連 桿調(diào)節(jié)過長(zhǎng)，螺紋接觸面積過小而被壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床臺(tái)面上加墊板。 綜合上述，考慮到所設(shè)計(jì)的沖裁件尺寸不大，精度要求不是很高，所以選擇開式曲柄壓力機(jī)。其參數(shù)如下： 公稱壓力 / 250 固定行程 / 80 調(diào)節(jié)行程 / 80 行程次數(shù) /(次 / 100 最大閉合高度 / 250 閉合高度調(diào)節(jié)量 / 70 工作臺(tái)尺寸 / 左右 560 前后 200 工作臺(tái)孔尺寸 /左右 260 前后 130 直徑 180 工作臺(tái)板厚度 / 70 模柄孔尺寸 (直徑 深度 ) 50 70 武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 22 第 3 章 模 具 設(shè) 計(jì) 沖壓工藝是通過沖壓模具來實(shí)現(xiàn)的，因此做好模具 設(shè)計(jì)是沖壓工藝的一項(xiàng)關(guān)鍵的工作。模具設(shè)計(jì)主要是確定模具的類型、結(jié)構(gòu)和模具零件的選用、設(shè)計(jì)與計(jì)算等。 (一 )、 沖模的分類 沖壓件的品種、式樣很多，導(dǎo)致沖模的類型多種多樣。 (1) 按工序性質(zhì)可分為落料模、沖孔模、切斷模、整修模、彎曲模、拉深模、成形模等。 (2) 按工序組合程度可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模。 但工序模：在一副模具中只完成一個(gè)工序。如落料模、沖孔模、彎曲模、拉深模等。 級(jí)進(jìn)模：在一次行程中， 在一副模具的不同位置上完成不同的工序。因此對(duì)工件來說，要經(jīng)過幾個(gè)工位即幾個(gè)行程才能完成。而對(duì)模具來說，則每一次行程都 能沖出一個(gè)制件。所以級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)率相當(dāng)高。 復(fù)合模： 在一次行程中 , 在一副模具的同一個(gè)位置上 ,能完成兩個(gè)以上工序。因此復(fù)合模沖壓出的制件的精度較高 ,生產(chǎn)率也高。 (3) 按導(dǎo)向方式可分為無(wú)導(dǎo)向的開式模。有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模等。 (4) 按卸料方式可分為剛性卸料模、彈性卸料模等。 (5) 按送料、出件及排除廢料的方式可分為手動(dòng)模、半自動(dòng)模、自動(dòng)模等。 (6) 按凸、凹模的材料可分為硬質(zhì)合金模、鋅基合金模、薄板模、鋼帶模、聚氨酯橡膠模等。 (二 ) 、沖模零件的分類 凡屬模具，無(wú)論其結(jié)構(gòu)形式如何，一般都是有固定和活動(dòng)兩部分組成、固定部分是用壓 鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機(jī)的工作臺(tái)面上，稱為下模；活動(dòng)部分一般固定在壓力機(jī)的滑塊上，稱為上模；上模隨著滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行沖壓工作。 一套模具根據(jù)其復(fù)雜程度不同，一般都有數(shù)個(gè)、數(shù)十個(gè)甚至更多的零件組成。但無(wú)論其復(fù)雜程度如何，或是哪一種結(jié)構(gòu)形式 ,根據(jù)模具零件的作用又可以分成五個(gè)類型的零件。 1. 工作零件 是完成沖壓工作的零件 ,如凸模、凹模、凸凹模等。 2. 定位零件 這些零件的作用是保證送料時(shí)有良好的導(dǎo)向和控制送料的進(jìn)距 ,如擋料銷、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。 3. 卸 料、推件零件 這些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除 ,以保證下一次沖壓工序的順利進(jìn)行。如推件器、卸料板、廢料切刀等。 4. 導(dǎo)向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)有精確的導(dǎo)向 ,使凸模武進(jìn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 23 凹模間有均勻的間隙 ,提高沖壓件的質(zhì)量。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板等。 5. 安、固定零件 這些零件的作用是使上述四部分零件連接成“整體 ”保證各零件的相對(duì)位置 ,并使模具能安裝在壓力機(jī)上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等。 由此可見 ,在看模具圖時(shí)，特別是復(fù)雜模具，應(yīng)從這五個(gè)方面 去識(shí)別模具上的各個(gè)零件。因此本次模具設(shè)計(jì)就從這五個(gè)方面著手來設(shè)計(jì)。 作零件 (一 ) 凹模的設(shè)計(jì) (1) 凹摸的結(jié)構(gòu)形式 常見的凹摸結(jié)構(gòu)形式有整體式凹模和組合式凹模兩種形式。整體式凹模結(jié)構(gòu) ,其俯視外形按毛坯和工件形狀可做成矩形和圓形 ,用螺釘和銷釘直接固定在模板上。整體式凹摸的特點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單 ,適用于沖制中、小