夾緊板沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)為夾緊板沖壓工藝分析和模具設(shè)計(jì)，通過(guò)較完整的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，基本掌握機(jī)械切削加工理論、材料力學(xué)、材料成型工藝、機(jī)械裝配理論、模具的設(shè)計(jì)理論等，根據(jù)學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)去設(shè)計(jì)一套結(jié)構(gòu)合理且裝配容易、加工容易、沖壓精度高、使用壽命高的模具。我們本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的模具會(huì)對(duì)沖壓零件的結(jié)構(gòu)和精度進(jìn)行全面的分析，選取合適的模具沖裁方案，計(jì)算合適的沖裁間隙保證沖壓件的精度同時(shí)可以保證模具的使用壽命，計(jì)算沖裁力的大小去選取合適的壓力機(jī)。本次確定使用復(fù)合模具沖裁生產(chǎn)方案，選用選用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)沖裁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。選用手動(dòng)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行送料、定位銷(xiāo)定位、彈性卸料板卸料。采用直通式凹模刃口結(jié)構(gòu)，選取整體方式凸模結(jié)構(gòu)，凹凸模最容易出問(wèn)題的地方就是其壁厚太薄，所以核對(duì)了其最小壁厚情況，從而增強(qiáng)其強(qiáng)度直接影響其壽命。關(guān)鍵詞：沖壓；落料沖孔模；模具結(jié)構(gòu)目錄1緒論 12沖壓件工藝分析 [12]。6刃口尺寸計(jì)算凹模與凸模間的刃口尺寸的加工和計(jì)算合理的間隙值都是沖壓模具最核心的部分也是最關(guān)鍵的部分,是決定了模具沖裁出來(lái)的零件的尺寸穩(wěn)定性，模具的沖壓壽命長(zhǎng)短的問(wèn)題。6.1沖裁間隙的確定在沖壓模具上最核心和最關(guān)鍵的部分是模具的沖壓間隙，其間隙是指在凹模與凸模之間的距離。在模具的加工和裝配中如何能按我們?cè)O(shè)定的間隙制造出來(lái)，由于這個(gè)間隙值都是比較少的，在加工過(guò)程和裝配過(guò)程中都是比較小的。在裝配過(guò)程中要很小心處理，因?yàn)樾⌒〉囊粋€(gè)不起眼的動(dòng)作都有可能影響到后期的沖裁質(zhì)量，刃口處需要細(xì)心處理避免損壞到刃口。其間隙值大小的計(jì)算也是，一個(gè)比較重要的部分，因?yàn)榧庸み^(guò)程就是根據(jù)這個(gè)計(jì)算來(lái)進(jìn)行的。間隙值的大小也是直接影響到各個(gè)方面的。模具的間隙值過(guò)小，沖壓件的斷面質(zhì)量就越高，精度也相對(duì)提高，但由于間隙值過(guò)小，凹模與凸模的摩擦也是相對(duì)增大降低了模具的沖壓是壽命。當(dāng)模具的間隙值過(guò)大時(shí)，沖壓力會(huì)增大，沖壓件的斷面質(zhì)量也會(huì)降低。所以我們要綜合考慮各個(gè)方面來(lái)進(jìn)行確定。沖裁間隙圖如圖6-1：圖6-1沖裁間隙圖凹模與凸模之間的間隙值大小的確定，要根據(jù)我們選用材料的物理特性上分析，材料是否有較良好的沖壓特性，是否有良好的拉延性等，是確定和計(jì)算合理的間隙值保證沖裁能在質(zhì)量和模具使用的壽命上取得一個(gè)平衡。同時(shí)與沖壓件的外形尺寸和尺寸精度要求有一定的聯(lián)系性在，當(dāng)沖壓件的精度要求很高，公差的波動(dòng)范圍很小時(shí)，間隙值的計(jì)算會(huì)根據(jù)沖壓件的公差來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。也要求其凹模和凸模的尺寸公差需要維持在一個(gè)很少的范圍內(nèi)。計(jì)算凹凸模的間隙有兩種方法，分別是經(jīng)驗(yàn)公式法和查表法。本次計(jì)算是使用查表法來(lái)確定其間隙值的大小。根據(jù)選用材料的物理特性和工件的結(jié)構(gòu)特性等為查表6-1的依據(jù)，通過(guò)查表得到，凹模和凸模的最大間隙值Zmax=0.14mm，凹模和凸模的最小間隙值Zmin=0.1mm。6.2刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則在凸凹模的間隙需要滿足以下的幾個(gè)方面：凹凸模之間的間隙值要從沖壓零件的公差范圍實(shí)際出發(fā)。凹凸模的公差要重其磨損的規(guī)律更好地控制其間隙值。凸凹模的間隙值要選取一個(gè)合理的平衡點(diǎn)。要分析零件是落料還是沖孔選取合適的基準(zhǔn)。在模具的制造和裝配中的凹凸模的間隙值有兩種方法：分別加工法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是計(jì)算好凹凸模的公差分別可以同時(shí)加工，但這樣加工要同時(shí)把制造公差都要考慮進(jìn)去。這類(lèi)方法一般都是要求加工的精度很高，公差范圍能波動(dòng)的范圍很小但同時(shí)加工難度也是很大。由于是實(shí)現(xiàn)了凹凸模在加工的公差范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)互換，其特點(diǎn)是在凹模或凸模損壞時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更換備用件，不影響生產(chǎn)的進(jìn)度。單配法，就是先加工好一個(gè)零件凹?；蛲鼓?，以其一個(gè)零件為尺寸的基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行加工另一個(gè)零件。由于是以其中一方位基準(zhǔn)所以一直只適合加工簡(jiǎn)單的由直線構(gòu)成的零件，對(duì)復(fù)雜的曲線零件是沒(méi)辦法進(jìn)行取數(shù)加工的。且不能實(shí)現(xiàn)工件的互相，對(duì)出現(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題需要解決的帶來(lái)了一定的難度。從上表的間隙值6-1可以得到：Zmin=0.10mmZmax=0.140mm根據(jù)實(shí)際工藝調(diào)整為：Zmin=0.09mmZmax=0.140mmZmax－Zmin=(0.14－0.09)mm=0.05mm本次模具的凸模和凹模是使用分別加工法，其模具上的凹模與凸模工作部分的刃口尺寸計(jì)算為：落料：沖上面查表得磨損因數(shù)：為x=0.5按式得：工件上孔的直徑為：,通過(guò)查表得凸、凹模制造公差：，通過(guò)校核：滿足的條件沖上面查表得磨損因數(shù)：為x=0.75按式得：表6-2簡(jiǎn)單形狀（方形、圓形）沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差mm公稱(chēng)尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹公稱(chēng)尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹≤18＞18~30＞30~80＞80~120＞120~180-0.020-0.020-0.020-0.025-0.030+0.020+0.025+0.030+0.035+0.040>180~260＞260~360＞360~500＞500-0.030-0.035-0.040-0.050+0.045+0.050+0.060+0.070表6-3磨損系數(shù)mm材料厚度工件公差△11~22~4＞4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30磨損系數(shù)非圓形χ值圓形χ值10.750.50.750.5拉深模工作零件尺寸計(jì)算凹模拉伸成型公式計(jì)算為：凸模拉伸成型的計(jì)算：7主要零部件設(shè)計(jì)一套完整的沖壓模具都是由眾多的零件去組成的，每個(gè)零件都是存在都是有他的作用在，且零件間會(huì)互補(bǔ)不足共同去構(gòu)成一套合理的模具。同時(shí)要簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)在保證沖壓件的精度下，讓模具可以裝配起來(lái)簡(jiǎn)單有問(wèn)題時(shí)容易維修和更換。模具零件中一些零件的精度和公差直接與沖壓件有直接關(guān)聯(lián)的都是模具上的主要零件。由于主要零件是模具上的核心零件，我們要從沖壓零件的精度出發(fā)計(jì)算合理的尺寸的零件。由于這部分零件在長(zhǎng)時(shí)間下都容易損壞，要從其結(jié)構(gòu)上考慮能夠容易更換，盡量少影響生產(chǎn)的進(jìn)度。7.1凹模設(shè)計(jì)7.1.1凹模外形的確定凹模是模具上零件成型的零件的載體之一，其工作時(shí)會(huì)受到壓力機(jī)施加的力。所以為了保證其能夠正常工作，尺寸要設(shè)計(jì)合理可靠。根據(jù)表7-1查詢，如果是較為容易損壞和磨損的情況下要設(shè)置一定的余量來(lái)進(jìn)行修?；蛐迯?fù)。表7-1系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查上面的表格7-1可以知道參數(shù)K=0.4以上面的計(jì)算為依據(jù)，確定凹模的長(zhǎng)度和寬度為了方便加工和調(diào)整，調(diào)整后L×B×H=160mm×160mm×35mm7.1.2凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇凹模上刃口按結(jié)構(gòu)方式可以分兩類(lèi)，直通結(jié)構(gòu)方式和錐形結(jié)構(gòu)方式。直通形的結(jié)構(gòu)方式，其結(jié)構(gòu)方式特點(diǎn)是不能承受太大的沖裁力，當(dāng)沖裁力較大時(shí)刃口容易斷裂。由于在與凸模接觸過(guò)程會(huì)點(diǎn)長(zhǎng)容易造成凸模的磨損，甚至加快了凸模的磨損。但這里刃口的特點(diǎn)是修復(fù)起來(lái)特別方便，在上面研磨一下刃口就好像新的一樣，修復(fù)起來(lái)也是特別快。錐形刃口其刃口會(huì)成一定的角度，其特點(diǎn)是能承受較大的沖裁力，且與凸模接觸過(guò)程短不容易造成凸模的磨損。但這類(lèi)刃口的缺點(diǎn)是刃口磨損后不容易修復(fù)，造成一定的難度。本次考慮到模具后期的維修問(wèn)題選取直通式刃口就開(kāi)滿足要求。7.1.3凹模精度與材料的確定由于凹模工作時(shí)要承受外界較大的沖裁力在材料的選取上，材料要求要良好的強(qiáng)度和耐磨性，材料選取Cr12并且淬火加硬到50HRC。在加工過(guò)程中,尺寸等級(jí)IT7級(jí)，粗糙度要達(dá)到Ra1.6um。如下圖7-1所示：圖7-1成型凹模7.2凸模的設(shè)計(jì)7.2.1凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模具按結(jié)構(gòu)方式的不同可以分為鑲拼式和整體式，鑲拼方式其優(yōu)點(diǎn)是可以沖裁部分較為復(fù)雜的形狀，但缺點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)由于是鑲拼方式的強(qiáng)度會(huì)受到一定減少。整體方式的凸模，其主要優(yōu)點(diǎn)是能承受較大的沖裁力，模具的耐用性表現(xiàn)都比較好。在裝配上容易安裝和更換。本次為了增加凸模的強(qiáng)度選取整體方式的結(jié)構(gòu)。7.2.2凸模材料的確定由于凸模工作時(shí)要承受外界較大的沖裁力在材料的選取上，材料要求要良好的強(qiáng)度和耐磨性，材料選取Cr12并且淬火加硬到50HRC。在加工過(guò)程中,尺寸等級(jí)IT7級(jí)，粗糙度要達(dá)到Ra1.6um。對(duì)部分高速?zèng)_裁的模具上可以使用合金圖層來(lái)提高其硬度和壽命。7.2.3凸模精度的確定尺寸加工等級(jí)按IT7級(jí)設(shè)計(jì)和加工，粗糙度要達(dá)到Ra1.6um光潔度。7.3凸凹模設(shè)計(jì)7.3.1凸凹模外形尺寸的確定凹凸模一般都與沖裁零件有很大的關(guān)聯(lián)性在，其主要考慮的地方是為了能重復(fù)使用需要增加一定的修復(fù)余量。7.3.2凸凹模壁厚的確定凹凸模最容易出問(wèn)題的地方就是其壁厚太薄，而降低了其強(qiáng)度直接影響其壽命，根據(jù)表7-2，所以一定要核對(duì)其最小壁厚的問(wèn)題。表7-2凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.7107.3.3凸凹模洞口類(lèi)型的選取模具的刃口類(lèi)型主要是考慮到增加刃口的強(qiáng)度，同時(shí)可以讓排料更加順暢不會(huì)存在大量的堆積和積壓而影響沖裁的效果。下圖7-1為凸凹模洞口類(lèi)型。(a)(b)(c)(d)(e)圖7-1凸凹模洞口的類(lèi)型(a)直通式(b)直通式(c)直通式(d)錐筒式(e)錐形式在上面的多種的刃口方式中，圖A、B、C可以歸類(lèi)為筒式的刃口，是在不同方式的演變，但主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都是一樣的，就是刃口不能承受過(guò)大的沖裁力或不適合使用在零件較厚的材料。刃口修復(fù)方便研磨一下就可以修復(fù)完成且修復(fù)效果很好。其一般對(duì)凸模的磨損會(huì)加快。圖D、E為一類(lèi)的刃口錐形刃口，其刃口缺點(diǎn)是修復(fù)難度大，但能承受較大的沖裁力。本次使用圖a刃口方便加工和修復(fù)。下圖7-3為凸凹模成型圖：圖7-3凸凹模成型圖7.4卸料板的設(shè)計(jì)由于本次的沖壓件要求要有一定的平整度所以模具選取的卸料結(jié)構(gòu)為彈性卸料板，彈性卸料板能實(shí)現(xiàn)卸料的同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)沖壓的連續(xù)性。其次在沖壓的過(guò)程中可以有壓料的作用，對(duì)零件的平整度起到一定的作用。彈性卸料板能提高模具的沖壓壽命，因?yàn)槠鋵?duì)保護(hù)凸模起到一定的作用。根據(jù)表7-3間隙值查詢，本次卸料板的外形大小與凹模一樣，其尺寸為：160mm×160mm×20mm。表7-3卸料板與凸凹模間隙值材料厚度t/mm＜0.50.5～1＞1單邊間隙Z/mm0.050.10.157.5固定板的設(shè)計(jì)在部分的模具上由于凸模數(shù)量多或者是凸模屬于異性，一般需要一塊固定板把所有的凸模固定以來(lái)，固定板一般是按凹模的0.6~0.8倍進(jìn)行選取。固定板厚度：H固=（0.6～0.8）H凹（7-5）公式中：H固固定板厚度（mm）。H凹凹模厚度（mm）。代入公式得：H固=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）×19.3=11.58～15.44（mm）根據(jù)模具的情況調(diào)整為：20mm7.6墊板的設(shè)計(jì)由于在凸模和模架的選用材料的不同硬度和強(qiáng)度都不用，兩者間會(huì)存在差異。在模具上設(shè)置一塊墊板作用是分散凸模傳遞給模架的外力起到保護(hù)模架的作用。為了讓模具各個(gè)板有一致性，墊板的長(zhǎng)和寬尺寸與凹模一樣，厚度的選取范圍為3-10mm,對(duì)部分沖裁力較大的情況可以調(diào)整為15mm。墊板最后確定的尺寸為：160mm×160mm×5mm。7.7上下模座、模柄的選用7.7.1上下模座的選用模架的類(lèi)型是選取后導(dǎo)柱導(dǎo)套的方式，其材料是選取Q235,沖壓過(guò)程中穩(wěn)定且不容易變形。模架的導(dǎo)套尺寸：A20H6×65×23GB/T2861.6模架的導(dǎo)柱尺寸：A20h6×130×20GB/T2861.1模座的尺寸為：L/mm×B/mm＝180mm×145mm。下模座厚度：30mm上模座厚度：25mm.7.7.2模柄的選用模柄是沖壓模具與壓力級(jí)鏈接的一個(gè)載體，負(fù)責(zé)帶動(dòng)上模座上下運(yùn)動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)傳遞沖裁力的一個(gè)過(guò)程。按連接方式不同的結(jié)構(gòu)可以分為螺紋結(jié)構(gòu)方式模柄、凸緣結(jié)構(gòu)方式模柄、整體結(jié)構(gòu)方式的模柄。本次模具選取凸緣結(jié)構(gòu)方式的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化加工和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。8繪制模具總裝圖圖8-1模具總裝圖結(jié)論與展望本文通過(guò)對(duì)夾緊板沖壓工藝的分析和模具的設(shè)計(jì)，對(duì)沖壓工藝件的材料要考慮到工件使用的環(huán)境是否在工作時(shí)收到外界的力的需求分析，零件結(jié)構(gòu)要由基本的線和圓弧來(lái)組成和尺寸精度要按IT14級(jí)公差要求對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮。本次沖壓模具確定使用復(fù)合模具沖裁生產(chǎn)方案，選用選用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)沖裁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。選用手動(dòng)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行送料、定位銷(xiāo)定位、彈性卸料板卸料。采用直通式凹模刃口結(jié)構(gòu)，選取整體方式凸模結(jié)構(gòu)，凹凸模最容易出問(wèn)題的地方就是其壁厚太薄，所以核對(duì)了其最小壁厚情況，從而增強(qiáng)其強(qiáng)度直接影響其壽命。選取的卸料結(jié)構(gòu)為彈性卸料板，彈性卸料板能實(shí)現(xiàn)卸料的同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)沖壓的連續(xù)性，需要一塊固定板把所有的凸模固定以來(lái)，固定板一般是按凹模的0.6~0.8倍進(jìn)行選取，模架的類(lèi)型是選取后導(dǎo)柱導(dǎo)套的方式，其材料是選取Q235,因?yàn)闆_壓過(guò)程中穩(wěn)定且不容易變形。模架的類(lèi)型是選取后導(dǎo)柱導(dǎo)套的方式，因此，在沖壓過(guò)程中穩(wěn)定且不容易變形。參考文獻(xiàn)任海東,蘇君.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2007.王麗霞,愈佳芝.計(jì)算機(jī)繪圖[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006.劉家平.機(jī)械制圖[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006.YoshidaK,ClassificationandSystematizationofSheetMetalPressFormingProcessSci[J].P