基于三維的蓋板復合模的設計與裝配_畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 尺寸按凸模刃口的基本尺寸加上一個最小合理間隙值來確定。 （ 3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度高 2~3 級，對于規則形狀的制件，模具可按 IT6~7 級精度取其公差。 根據上述原則，就可確定凸、凹模的刃口尺寸及公差，但由于模具的加工和測量方法不同，在進行具體計算與尺寸公差標注時，其方法也不同，通常有兩種： 凸模與凹模分開加工法和 凸模與凹模配合加工法。 凸模與凹模分開加工法適用于圓形或形狀簡單的沖裁件。為了保證間隙在合理范圍內，須滿足δ 凸 +δ 凹 ≤ Zmax – Zmin，這就需要采用較小的 凸、凹模制造公差。模具制造公差小，造成模具制造困難，成本提高，特別是單件小批生產時，采用這種方法更不經濟。 配合加工法在加工時先按零件的尺寸和公差，計算出沖孔凸模或落料凹模的尺寸，并制造出來，然后以此為基準件，配制沖孔凹模或落料凸模，故只需要保證最小間隙即可。 為了滿足生產，減小成本，本次設計選用配合加工法。其計算方法如下： （ 1）落料：設零件尺寸為 DΔ ， 則 D 凹 =（ D –χΔ） +δ凹 式中： D 凹 —— 落料凹模刃口尺寸， mm； D 凸 —— 凹模刃口尺寸， mm ，按凹模實際尺寸配制，保證雙邊間隙 Zmin； Δ — — 零件公差， mm； 濰坊學院本科畢業論文 14 δ 凹 —— 沖孔凸模制造公差，取值為Δ /4； χ —— 磨損系數。 （ 2）沖孔：設零件尺寸為 d+Δ 則 d 凸 =（ d +χΔ） δ凸 式中： d 凸 —— 沖孔凸模刃口尺寸， mm； d 凹 —— 沖孔凹模刃口尺寸， mm，按凸模實際尺寸配制，保證雙邊間隙 Zmin； Δ —— 零件公差， mm； χ —— 磨損系數。 現在要沖壓的零件如圖 圖 沖裁件尺寸圖 凸模刃口尺寸計算如下： 據《冷沖壓及模具設計》查表 28 得 δ凸 =– 查表 29 得 χ =1 ；Δ = 則： C 凸 =（ 7+1 ） +=+ 凹模刃口尺寸計算如下： 據《冷沖壓及模具設計》 查表 28 得 A 尺寸： δ凹 =+ ； B 尺寸： δ凹=+ ； C 尺寸： δ凹 =+ 查表 29 得 χ = ；Δ = 則： A 凹 =( ) +=+ B 凹 =( ) + =+ R 凹 =( ) + =+ 沖裁工藝力計算 沖裁工藝力是使材料在沖裁工序中完成其分離所必需的作用力和其他附加力的總濰坊學院本科畢業論文 15 稱。它包括沖裁力、卸料力、推出力和頂件力。計算沖裁工藝力的目的是為了合理地選用壓力機和為設計模具提供重要依據。 沖裁力的大小主要與材料的性質、厚度和零件的展開長度有關。用平刃口沖裁模沖裁時，其沖裁力可按下式計算 P 沖 =KL tτ 0 式中： P 沖 —— 沖裁力， N； K—— 系數，是考慮到模具刃口磨損，間隙不均勻，材料機械性能及厚度的波動等實際因素而給出的修正量，一般取 K=； L—— 沖裁件的周長， mm； t—— 材料的厚度， mm； τ 0—— 材料的抗剪強度， MPa 。 查《沖壓模具設計與制造技術》表 18，得 τ 0 =350N/mm178。，可得： 落料沖裁力： P 落 = (2 73+2 55+2π 10) 3 350 =435162N=435KN 沖孔沖裁力： P 孔 = 4 2π 3 350 ==12KN 、推件力和頂件力的計算 將緊箍在凸模上的料卸下所需的力稱為卸料力；將卡在凹模中的料推出所需的力稱 為推件力。將卡在凹模中料逆著沖裁力方向頂出所需的力稱為頂件力。 影響卸料力、推件力和頂件力的因素很多，主要有材料的機械性能、材料厚度、沖裁間隙、零件結構形狀和尺寸以及潤滑情況等。在生產中，都是采用簡單的經驗公式來計算 P 卸 = K 卸 P 沖 P 推 =nK 推 P 沖 P 頂 =n K 頂 P 沖 式中： P 卸、 P 推、 P 頂 —— 分別為卸料力、推件力、頂件力， N； K 卸、 K 推、 K 頂 —— 分別為卸料力系數、推件力系數、頂件力系數，其數值可查表求得； P 沖 —— 沖裁力， N； n—— 同時卡在凹模洞口內的件數， n=h/t， h 為凹模刃口直壁高度， mm； t為料厚， mm。 查《沖壓模具設計與制造技術》表 313， 314 得： K 卸 =~， K 推 =~，濰坊學院本科畢業論文 16 K 頂 =~ 取 K 卸 =， K 推 =， K 頂 =， 則：凸模卸料力 P 卸 1= 12KN= 凸凹模卸料力 P 卸 2= 435KN= 凹模推件力 P 推 = 435= 凸凹模頂件力 P 頂 = 12= 壓力中心 分析 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產中，可能會出現由于沖件的形狀 特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。 對于 簡單幾何圖形壓力中心的位置 (1）對稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。 (2）沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。 本次設計的沖裁件為規則幾何圖形 ,故模具的壓力中心即為沖裁件的幾休中心。 第 4 章 模具設計 凸、凹模結構設計 1．凹模的結構形式： 沖裁模常用的結構形式主要有： （ 1） 整體式凹模 整體式凹模結構簡單，強度好，但在使用中，凹模刃口局部磨損、損壞就必須整體更換，同時由于凹模的非工作部分也采用模具鋼材，所以，制造成本較高。這種結構形式適用于中小型沖壓件及尺寸精度要求比較高的模具 （ 2） 組合式凹模 組合式凹模工作部分和非工作部分是分別制造的。工作部分采用模具鋼制造，非工作部分則由普通材料制造，模具制造成本低，維修方便。 濰坊學院本科畢業論文 17 （ 3） 鑲拼式凹模 拼鑲式凹模常用于一些大型或形狀復雜的凹模，以利于加工；對于個別部位容易損壞的凹模，也常常采用局部拼鑲，以便于更換修理。 本次設計凹模選用整體式，凸凹模選用組合式。 2．凹模刃口形式 凹模的刃口形式有以下幾種： （ 1） 圓柱形孔口凹模（圖 、 b） 此種凹模刃口強度高，修磨后孔口尺寸不變，適用于沖裁形狀復雜、精度要求較高的制件。 （ 2） 錐形孔口凹模 （圖 、 d） 此種凹模孔內不易積存制件或廢料，孔壁所受的摩擦力及脹形力小，一般用在精度要求不高、形狀簡單、材料厚度較薄的制件的沖裁。 （ 3） 凸臺式孔口凹模（圖 ） 此種凹模適用于沖裁 。 本次設計凹模刃口選用圓柱 形孔口 b，凸凹模刃口選用圓柱形孔口 a。 圖 凸模刃口形式 3．凹模結構尺寸的確定 沖裁時凹模承受沖裁力和側向力的作用，由于凹模的結構形式不一，受力狀態又比較復雜，目前還不可能用理論計算法確定凹模尺寸，在生產中大都采用下列經驗公式概略的計算凹模尺寸。 凹模厚度 H=Kb 凹模壁厚 C=(~2)H（小型凹模） 或 C=（ 2~3） H（大型凹模） 式中： K—— 系數，可查表獲得 ； b—— 沖裁件最大外形尺寸， mm。 形狀復雜或制件尺寸較大時，凹模壁厚 C 應取較大值，且 C≥ 30~40mm；一般凹模厚度 H 不得小于 15mm。 據《模具設計與制造》查表 214 得 K=，則 H= 97=，取值 35mm； C= 20=30mm。 4．凹模材料和技術要求 凹模材料可與凸模相同或優于凸模，淬火硬度可與凸模相同或略高于凸模，如可取濰坊學院本科畢業論文 18 HRc60~64，具體硬度值要根據凹模所選用的材料和凹模的作用而定。凹模刃口要鋒利，強度要大，表面粗糙度 要小（一般為 Ra=~ m）外輪廓棱角要倒鈍等。 凸模又稱沖頭，是沖模的關鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部分和固定部分。 1． 凸模的結構形式 常見的凸模結構形式如表 41。 本次設計為了便于裝配，選用第一種形式的凸模。 表 41 常用凸模形式 簡 圖 特 點 適 用 范 圍 典型圓凸模結構。下端為工作部分，中間的圓柱部分用以與固定板配合（安裝），最上端的臺肩承受向下拉的卸料力 沖圓孔凸模，用以沖裁（包括落料、沖孔） 直通式 凸模，便于線切割加工，如凸模斷面足夠大，可直接用螺釘固定 各種非圓形凸模用以沖裁（包括落料、沖孔） 斷面細弱的凸模，為了增加強度和剛度，上部放大 凸模受力大，而凸模相對來說強度、剛度薄弱 凸模一端放長，在沖裁前，先伸入凹模支承，能承受側向力 單面沖壓的凸模 濰坊學院本科畢業論文 19 整體的凸 模結構上部斷面大，可直接與模座固定 單面沖壓的凸模 凸模工作部分組合式 節省貴重的工具鋼或硬質合金 組合式凸模，工作部分輪廓完整，與基體套接定位 圓凸模。節省工作部分的貴重材料 2． 凸模的固定方式 凸模在上模的正確固定應該是既要保證凸模工作可靠和良好的穩定性，還要使凸模在更換或修理時拆裝方便。常用的固定形式見表 42。 本次設計為了便于裝配，選用第一種固定方式。 表 42 常見的凸模固定形式 結 構 簡 圖 特 點 1 凸模與固定板緊配合，上端帶臺肩，以防拉下。圓凸模大多用此種形式固定 2 直通式凸模，上端開孔，插入圓銷以承受卸料力 3 用于斷面不變的直通式凸模，端部回火后鉚開 濰坊學院本科畢業論文 20 4 凸模與固定板配合部分斷面較大，可用螺釘緊固 5 用環氧樹脂澆注固定 6 上模座橫向開槽，與凸模緊配合，用于允許縱向稍有移動的凸模 7 凸模以內孔螺紋直接緊固于壓力機，用于中小型雙動壓力機 8 用螺釘和圓銷固定的凸模拼塊，也可用于中型或大型的整體凸模 9 負荷較輕的快換凸模，沖件厚度不超過 3mm 3． 凸模長度的確定 凸模長度一般根據結構上的需要而確定，凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內對板料進行沖切，若凸模過長又降低其工作時的穩定性。凸模長度可按計算結果根據國標的長度系列選取。凸模長度 L 的計算公式為： L=H 固 +H 卸 +H 導 +a 式中 H 固 —— 固定板的厚度， mm； H 卸 —— 固定卸料板的厚度， mm； H 導 —— 導尺厚度， mm 濰坊學院本科畢業論文 21 a—— 附加長度，它包括凸模的修磨量 、凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板的安全距離等，一般可取出 10~20mm。 本次設計為倒裝復合模，凸模的長度根據固定板、凹模來計算，其中 H 固 =24mm， H 凹 =35mm，為了減小沖裁力，沖裁時應先沖孔，則須凸模略長一點，選定此距離為 4mm，則凸模的長度為 L=24+35+4=63mm。 4．凸模材料和技術要求 凸模大都用碳素工具鋼和合金工具鋼制造，如 T10A、 T12A、 CrWMn、 Cr1Cr12MoV、 9CrSi等。凸模工作端（即刃口）淬硬至 HRc58~62(Cr1 Cr12WMn、 9CrSi等 )，凸模尾端淬火后回火，硬度為 HRc43~48 為宜。不同的凸模技術條件不盡相同，通用的技術條件主要有：凸模頂面與凸模固定板裝配后一起磨平；刃口要鋒利不倒鈍；工作部位表面光滑，粗糙度一般為 Ra=~ m；小直徑的凸模軸端不允許打中心孔等。 卸料結構設計 沖裁模的卸料裝置是用來對條料、坯料、工件、廢料進行推、卸、頂出的機構，以便下次沖壓的正常進行。 、推料和頂料結構 卸料結構是用于將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，分剛性（固定卸料板）和彈性兩種。固定卸料板固定在凹模上面，卸 料力大，但無壓料作用，多用于厚料沖裁模，凸模與卸料板單面有 ~。彈性卸料板是利用彈簧或橡膠的彈壓力進行卸料，除卸料外，還對毛坯有壓料作用，