畢業論文-落料沖孔及沖壓模具設計程序(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 軸制標注，只小不大）。 孔心距或距離的尺寸，按177。 標注。 補注公差后的零件如圖 33所示： 15231211392595176。12430吉林大學學士學位論文 11 圖 33 沖豁內形部分尺寸公差等級取 IT12級。由上圖可知，此零件的工藝結構簡單，模壁強度足夠，孔徑也遠超過所要求的最小孔徑，所以符合沖裁的條件，故可選用沖裁的方法進行生產。 第四章 落料沖孔工序模具的設計 第一節 復合模具 的比較 正裝式復合模和倒裝式結構比較： 正裝式復合模適用于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。 倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，所以應用十分廣泛。 根據零件分析，制件的精度要求較低，孔邊距較大，為提高經濟效益和簡化模具結構，適宜 采用倒裝復合模生產。 根據以上分析確定該制件的生產采用倒裝式復合模具生產。 第二節 模具總體結構設計 模具類型的選擇 經分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產量較大，根據材料厚度，為保證沖模有較高的生產率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置，自然漏料的倒裝復合結構方式。 操作與定位方式 零件的生產批量較大，但合理安排生產可用手工送料方式，提高經濟效益。 因為導料銷和固定擋料銷結構簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據模具具體結構兼顧經濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定擋 料銷。 吉林大學學士學位論文 12 卸料、出件方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取（ — ） t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于 2mm 且模具結構為倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm的板料 由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（ —） t,若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。 工件平直度較高，料厚為 ，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 因采用倒裝復合模生產，故采用下出件為佳。 出件方式設計圖如圖 41 所示，上部分為圓孔，保證沖孔凸模沖裁下來 的廢料可以落下。下部分為一矩形槽，用于接收落下來的廢料，在下方安裝一個 矩 形 蓋 板 ， 由 六 個 小 螺 釘 進 行 固 定 。 因選用的沖壓設備為開式壓力機，采用縱向送料方式，即由前向后送料。 圖 41 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩。常用于 橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復吉林大學學士學位論文 13 合模。 方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。 方案三：四導柱模架。具有導向平穩、導向準確可靠、剛性好等優點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓模架。 方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩、準確。單只能一個方向送料。 由于該零件的尺寸相對較大，根據以上方案比較并結合模具 結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，采用四導柱的導向方式，即方案三最佳。 第三節 模具設計計算 工藝分析 該零件從整體上看是一個帶中心孔的帶“┖┓”形零件，在落料沖孔工序中主要控制零件的對稱性，由于零件尺寸均未表明公差，可按 IT12 級取公差。該零件材料為 St13，料厚為 ，查表可知這種材料的屈服強度 MPas 240?? ，抗拉強度 MPab 370~270?? ，伸長率為 34，因而從材料精度和材料方面分析比較適合沖壓加工。圖 21中標注尺寸為該零件的毛坯展開尺寸。 （表 41 ST13材料成分與性能） 材料牌號 ST13 標準 DIN 國家與 地 區 Germany 鋼組 結構鋼 次級類別 DIN 16231 Flat products of steel。 Cold rolled strip and sheet of mild unalloyed steels 注釋 Quality specifications。 DIN 16231 was superseded by EN 10130 用途 Cold rolled sheet for exacting deep drawing. 元素 最小 最大 近似 吉林大學學士學位論文 14 化學成分 （ %） C N 材料性能 最小 最大 近似的 薄板；鋼帶；冷軋 屈服強度σ s (Mpa) 250 抗拉強度 σ b（ Mpa） 270 370 伸長率 δ(%) L0 = 80 mm 硬度 =57 HRB 另外有表 42 中數據可知， ST13 的機械性能于 08F 號鋼性能相當，有良好的沖壓性能。 （ 表 42） 材料 機械性能 ST13 低碳鋼 08F 硅鋼片 D41 抗拉強度 錯誤 !未找到引用源。/MPa 270~370 255~324 490 抗剪強度 / MPa 250~310 216~275 422 延伸率 100 32 44 — 排樣圖設計 排樣圖在 模具設計中有重要的作用，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式和與相鄰毛坯的關系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結構和壽命等有著顯著地影響。 排樣方式的選擇： 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 吉林大學學士學位論文 15 方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些， 但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，由于該零件形狀對稱，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 計算條料的寬度 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。或影響送料工作。 根據零件形狀，查表 51 工件之間搭邊值 a=, 工件與側邊之間搭邊值a1=3mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規定其上偏差為零，小偏差為負值 — △ B=（ Dmax＋ 2a） 0△ （公式 41） 式中 Dmax— 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a— 沖裁件之間的搭邊值； △ — 板料剪裁下的偏差（其值查表 43）； B=（ ＋ 2 3） =(mm) 所以條料寬度在 ~ (表 43 搭邊值和側邊值的數值 ) 材料厚度 t 圓件及 r＞ 2t圓角 矩形邊長 l≤ 50 矩形邊長 l＞ 50 或圓角 r≤ 2 工件間 a1 側邊 a 工件間 a 側邊 a1 工件間 a1 側邊 a 以下 ～ ～ ～ ～ 吉林大學學士學位論文 16 ～ （表 44 剪裁下的下偏差△（ mm）） 條料厚度 (mm) 條料寬度 (mm) ≤ 50 ＞ 50～ 100 ＞ 100～ 200 ＞ 200 ≤ １ ＞ １～３ ＞ 3～４ ＞ 4～６ 確定步距 送料步距 S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方 式有關，是決定擋料銷位置的依據。條料寬度的確定與模具的結構有關。 進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。 送料步距 S S ＝ 30+5=35mm 此排樣圖如 42所示。 計算材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。由排樣圖知計算材料的利用率可計算一個步距內的材料利用率即可。 一個步距內的材料利用率 （圖 42） η＝Ａ /BS 100% (公式 42) 式中 A— 一個步距內沖裁件的實際面積； 吉林大學學士學位論文 17 B— 條料寬度； S— 步距； η =／（ 35*） 100% =%（實際面積 A 由 UG 模擬所得） 沖壓力的計算 沖裁力的計算 用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算： F=KLtτb ( 公式 43) 式中 F— 沖裁力； L— 沖裁周邊長度； t— 材料厚 度； τb— 材料抗剪強度； K— 系數，系數Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數，一般取Ｋ=。 計算沖裁件輪廓周長 L： 由于零件輪廓較復雜，用 UG 計算出 L=+*7mm=。 查表知 τb=270~370Mpa，取 τb=320Mpa 所以 F=KLtτb=**320*= 卸料力、推料力的計算 卸料力 FX FX=KXF （公式 44） 推料力 FT FT =nKTF （公式 45） n～梗塞在凹模內的制件或廢料數量 (n=h/t)； 吉林大學學士學位論文 18 h～直刃口部分的高 (mm)； t～ 材料厚度 (mm) FX=KXF = =12146(N) （ KX、 KT為卸料力、推件力系數，其值查表 44 可得） FT=nKTF =4 =66800(N) 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FT =+12146N+66800N =382630(N) （ 表 44 卸料力、推件力和頂件力系數） 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 ≤ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ~ ~ ~ ~ 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 ~ ~ ~ ~ 壓 力機的選擇 沖壓設備的選擇 : 在冷沖壓生產中，沖壓設備的選擇是一項非常重要的工作，