防塵蓋的沖壓模具設計前言 沖壓技術概論 我國模具技術的發(fā)展趨勢 4設計研究的內(nèi)容 課題研究思路 課題研究應注意的問題 71分析零件的工藝性 81.1沖裁件造型 1.2工藝分析 1.2.1分析沖壓材料的性能 1.2.3尺寸精度 1.3拉深尺寸展開計算 1.5沖裁方案的確定 2沖壓工藝參數(shù)計算 2.1排樣的設計 2.2計算材料利用率 2.3各工位沖裁力的計算 2.4計算拉深沖壓力 2.5計算卸料力以及推件力 2.6計算翻邊力 2.7計算彎曲沖壓力 2.8沖壓力的總和 3選擇壓力設備 4模具總體結(jié)構(gòu)設計 204.1模具類型的選擇 204.2送料方式 20 204.4卸料和出件方式 204.5導向方式的選擇 205凸凹模刃口尺寸計算 2 25.2計算凸、凹模刃口尺寸 235.3拉深翻邊刃口計算 245.4彎曲刃口間隙計算 246模具零件結(jié)構(gòu) 266.1凹模設計 266.1.1凹模尺寸的計算 266.1.2凹模刃口形式的選擇 276.1.3凹模精度與材料的確定 286.2凸模的設計 286.2.1凸模結(jié)構(gòu) 286.2.2材料的確定 296.2.3精度的確定 296.3其他板尺寸的確定 296.3.1卸料板設計 6.3.2凸模固定板設計 306.3.3墊板設計 316.4上、下模座的選用 316.5卸料螺釘?shù)倪x用 326.6圓柱銷和螺釘?shù)脑O計 327校核模具高度和壓力機 37.1沖壓設備的校核 37.2沖壓設備的選用 3 34前言沖壓技術概論沖壓機就是指通過借助沖壓模具，實現(xiàn)對壓力沖壓加工設備的調(diào)控，進而給予物體、材料充分的壓力，在整體的壓力之下，電動機將會出現(xiàn)摩擦作用，使得塑性發(fā)生變形，在直接振動之后生成最終的壓力零件，(通?？梢院喎Q為壓力沖壓件或者壓力脈沖器)的一種高速低精度大型壓力機械加工設備技術。通常認為傳統(tǒng)沖壓加工過程技術主要包括沖壓材料加工制造工藝和大型模具、沖壓加工器材以及大型沖壓加工設備等。沖壓金屬加工器械機制技術屬于全新的金屬加工機械技術，對于我國國民經(jīng)濟中的金屬加工機械制造設備行業(yè)，發(fā)揮著十分關鍵的功能和作用。相較于傳統(tǒng)的塑料機械加工與熱力學塑性塑料加工來說，沖壓塑料加工能夠受到了諸多行業(yè)主體的重點關注與廣泛應用，擁(1)具有更高的形狀與尺寸上的精度。通常情況下能夠有效對應裝備與運行的使用需要；(2)對于能夠?qū)崿F(xiàn)自動化沖壓的，其零部件相對復雜、規(guī)格較大，同時在借助別的手段(3)被沖壓件加工后的金屬經(jīng)過沖壓和加工時會產(chǎn)生一定的加工和硬化，可能進一步優(yōu)化金屬內(nèi)部的組織，提高整個機械的性能，因此沖壓零件的剛度和強度都比較優(yōu)秀；(4)在實現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)模化、集成化之后，也將提高產(chǎn)品的技術水平，減少資金的投入，獲得更大的經(jīng)濟效益；所以能夠了解到，借助高速沖壓形成的不同種類的零部件，均可以具有良好的產(chǎn)品表面質(zhì)量。所以現(xiàn)階段，我國大多數(shù)工業(yè)的生產(chǎn)都充分借助了高速沖壓的方法，獲得了廣泛的應用與關注。相當多的加工企業(yè)和產(chǎn)品技術管理部門正在研究使用精密沖壓零件加工的技術方法對加工產(chǎn)品內(nèi)部主要零件材料進行精密沖壓加工，有些不同類型的工程機械設備通常以機械沖壓件和其占很大比重的規(guī)格、范圍等，從而把握機械框架制造技術、高性能設備技術含量等其他的基本情況，疏于有效的衡量指標121。對于工業(yè)相對發(fā)達的國家來說，給予了冷沖壓制造工藝高度的關注，美國、日本等國家的模具制造行業(yè)的總產(chǎn)值已經(jīng)遠遠超過了機床制造行業(yè)。由此我們在這些地區(qū)使用涉及到的各類鋼材架構(gòu)，可以明確冷沖壓技術整體的導向。另外，鋼帶、鋼板等在鋼材結(jié)構(gòu)中占比67%,國內(nèi)諸多的工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)時開始借助沖壓加工技術，并獲得了良好的生產(chǎn)能力和效果，擁有較大的發(fā)展和上升空間。沖壓技術的未來發(fā)展導向：(1)提高沖壓材料成形生產(chǎn)工藝的設計科學化、數(shù)字化和生產(chǎn)過程的安全可控性；(2)擁有"精、省、凈"顯著特征(3)沖壓成形能夠完成全過程調(diào)控；(6)模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展口模具表面的特殊拋光加工處理技術設計是在現(xiàn)代模具工業(yè)生產(chǎn)中一直未能得到很好地解決的一個關鍵技術設計問題。模具成品表面的加工質(zhì)量對于機械模具的使用壽命、成品的整體外觀、加工質(zhì)量等各個方面因素都會對其有一定程度的影響，我國目前仍然是以采用手工拋光研磨和自動拋光機械模具生產(chǎn)為主，不但模具生產(chǎn)材料效率相對較低(約僅為整個機械模具行業(yè)生產(chǎn)材料制造的全過程總生產(chǎn)周期的1/3)。(7)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展隨著各種技術的不斷迅猛發(fā)展，國外己經(jīng)初步出現(xiàn)了一套完全模具化的自動化加工管理系統(tǒng)。而且它也是為了實現(xiàn)當前我國國民經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的一個長期戰(zhàn)略目標。模具數(shù)控自動化機床加工控制系統(tǒng)應該必須具備以下幾個特點：一臺多功能機床的合理結(jié)構(gòu)組成；并且應配備一套可以隨行自動定位的加工夾具或固定盤；并且擁有完整的加工機具、刀具設備數(shù)控庫；并且擁有完整的模具數(shù)控式自動柔性模具同步系統(tǒng)；擁有建立健全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理和安全控制保證體系。充分探究和研討防塵蓋的產(chǎn)品圖紙，明確成型設備，從而形成規(guī)劃模具的各個數(shù)據(jù)。相對先進的工藝能夠更好的減少成本的投入，提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量和水平，完善整體設計。模具設計：尚未進入設計階段時，要有效把握材料的整體架構(gòu)，明確科學的方案，衡量材料的匹配度和適應度。在研究和探討防塵蓋沖壓模具時，能夠做到：(1)充分把握工件的沖壓活動，同時有效衡量材料對于產(chǎn)品的適配性和對應性(2)在研討和分析的基礎下，明確最終的模具選擇，并形成最終結(jié)構(gòu)的有效設計和(3)由于此類產(chǎn)品必須要經(jīng)過落料、沖孔、拉深、翻邊和彎曲環(huán)節(jié)，因此需要全面掌握產(chǎn)品的基本信息，得到與之相關的各類數(shù)據(jù)和材料。(4)基于已經(jīng)得到的各類數(shù)據(jù)結(jié)果，匹配適應性強的沖壓設備；(5)在得到工藝參數(shù)后，能夠從全局視角上來設計整個模具，比如把握工作零件的規(guī)格和尺寸、選擇合適的、標準規(guī)范的零件；(6)借助繪圖軟件設計模具、重要零部件的圖紙，經(jīng)過指導老師指導(7)根據(jù)所獲得的計算數(shù)據(jù)與圖紙，進行打印活動，分類裝訂成冊。在設計過程當中往往會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：生產(chǎn)率，怎樣減少材料和其他成本的投入，那么可以借助科學的規(guī)劃和布局，最大程度上降低成本；沖壓力的計算，借助多樣化的公式明確最為合理的壓力值，有效調(diào)控壓力機的壓力范圍，進而充分對接封閉模具的規(guī)格、精度以及模具設計的條件；保證刃口尺寸，通過對于刃口尺寸的衡量和把握能夠避免出現(xiàn)大量的不良產(chǎn)品。根據(jù)圖1-1,能夠觀察到防塵蓋的基本構(gòu)成，選用了Q235材質(zhì)，設置制裁件1mm加工情況。圖1-1防塵蓋1.2.1分析沖壓材料的性能表1-1沖壓材料的強度Table1-1thestrengthofth材料名稱抗剪強度抗拉強度將D=64,d?=32,dn=53,r=3.5,帶入公式得第一次拉深的高度為：此工件首次拉深直徑32,高度13,底部內(nèi)倒角3mm。(2)確定拉深次數(shù)對于凸緣的拉深件來說，后期所進行的各項拉伸活動，涉及到的因素必須根據(jù)沒有凸圓的拉伸方法具體展開，且每次所取的數(shù)值一般要略大一些。根據(jù)相對應的厚度t/D×100=1/64×100=1.56,查得5]:m?=0.7,m?=0.75,m?=0.78,m?d?=m?d?=0.7×32=22.4(調(diào)整為23)所以工件需要2次拉伸可以完成。1.4翻邊尺寸計算把長圓形的翻邊孔看作是圓形孔參與測算，根據(jù)下圖1-3能夠觀察到翻邊毛坯圖。展開公式：其中：D一如圖所示取20mm;h一如圖取4mm。帶入數(shù)據(jù)得：d=7.3mm該零部件所需要落料、拉深等基本沖壓工序，能夠設計出不同的沖壓解決方案：方案一：在加工階段可以充分借助復雜性相對較小的模具展開，也就是落料、沖孔、拉伸、翻邊、彎曲的各個步驟都能夠借助單工序的落料模、沖孔模具、拉伸模具、翻邊模具與單工序的彎曲模具。方案二：此次研究充分借助了相對復雜的模具展開，也就是第1次落料過程當中開展方案分析比較方案一中的最終產(chǎn)品有著相對單一的結(jié)構(gòu)，然而生產(chǎn)過程當中要經(jīng)歷相對復雜的工序，涉及到諸多模具，整體的生產(chǎn)效率和效能相對較低，需要投入大量的資金，難以滿足在大量資金投入制造生產(chǎn)線的過程中對于大范圍、批量化生產(chǎn)的需求。通過觀察方案二能夠發(fā)現(xiàn)，只用到了4幅模具，同時去模具和當前的方案相差不大，在用到的各項零部件中都不需要投入新的類型，生產(chǎn)率相對更高，然而所用到的4個模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是相對復雜的，可操作性相對較差。方案三的模具僅用到了一個，其操作相對簡單，生產(chǎn)率較高，在沖壓結(jié)束后生成的模具零部件控制精度一般，然而此類模具所對于精度的要求相對較低，所以模具能夠有效匹配此類模具，對整個產(chǎn)品內(nèi)部精度的把控，存在較高的適用性和匹配度。那么通過把握不同的解決方案，在對比研究之下能夠了解到最為合適的當屬方案三。2沖壓工藝參數(shù)計算(1)有廢料的方式在項目生產(chǎn)工件時，必將會生成一定的廢料，所以在設計過程當中要綜合把握不同(2)少廢料的方式搭邊只存在于工件與工件間，那么對于沖切活動來說，充分把握和控制搭邊、側(cè)搭(3)無廢料的方式對于排樣活動來說，工件和工件之間大多借助了無縫銜接的形式，從而能夠有效減少廢料的生成與排放，然而工藝性廢料難以有效把握，那么工件直接能夠形成有效的連接，卻極大忽略了工作的質(zhì)量和水平，因此此類排樣大多被工作精度相對較低的單位用所以工件設計屬于多工位級進模，往往進行切邊成形，最面a=5mm。[6]步距指每步的間距，沖壓機械運動階段不同工件之間的前進間距。該距離通常是由于定位板沿輸送物料方向進給時，工件外部的輪廓值和產(chǎn)品間隙的搭邊之和。步距公式式中L一毛坯尺寸的最大值，mm;寬度計算公式如下5:6魅Z郴材6魅Z郴材材料利用率定義為：式中η一材料利用率A一沖壓制件所需要的測量面積，由二維軟件測得：3215.36mm2B一排樣板料的總寬度S一排樣工件和工件的兩點的距離常用的沖壓力計算經(jīng)驗公式：T——材料選擇的抗剪性能(MPa);K——系數(shù)，一般取1.3;o6—一材料選擇的抗拉強度(MPa),一般情況下，材料的b=1.3t,取首次拉深2.5計算卸料力以及推件力式中F——沖裁力(N);K卸K推K頂一一卸料力、推件力、頂件力的系數(shù)。F總=F沖+F卸+F推(2-7)K卸=0.045通過查表得K推=0.055所需的兩種生產(chǎn)力計算結(jié)果是：式中B—一彎曲件寬度(mm);t——毛坯厚度(mm);r——凸模圓角半徑(mm);K——系數(shù)，一般取1.3;由于部件的彎曲部位按V形彎曲，帶入數(shù)據(jù)得出：=5.70KN3選擇壓力設備選擇壓力機時，總沖擊壓力F總=271.31KN,選取J23-40型號壓力機，見表3-1:表3-1是壓力機J23-40的技術參數(shù)：(《沖壓模具簡明設計手冊》表13.10,P389)型號閉合高度調(diào)節(jié)/mm滑塊中心線至床身直徑深度4模具總體結(jié)構(gòu)設計分析產(chǎn)品及各種方案后確定最優(yōu)方案是采用級進模生產(chǎn)該產(chǎn)品。沖壓模具設計的三種送料方式為：導料板、導向銷及自動送料。一般沖壓模具設計的定位方法為：擋料銷定位、側(cè)刃定位，導正銷定位。本設計中防塵蓋厚度1mm,厚度較小，制件往往要進行拉深，對于這一活動來說，需要設計較高的精度，另外模具借助彈性卸料的效率最高。出件能夠按照生產(chǎn)工件的導向和間距分為常見的漏料方法和通過沿著斜破將工件從水平面滑出的方法，其一，制造的工件能夠順著漏料孔漏下，能夠更好對完成規(guī)劃，然而卻極大影響產(chǎn)品精度，因此無法對接此次要求。后者的方法是，大多是匹配帶拉深的級進模，可操作性相對較差，產(chǎn)品精度相對較高。[7](1)中間導柱上、下模座：減少各類材料和原料的投入，大多用于對稱零件；(2)后側(cè)導柱上、下模座：屬于模架的類型，有著較強的靈活性和可變性，能夠促成送料和取出等活動；(3)對角導柱上、下模座：擁有較高的對中性，可以實現(xiàn)導向；(4)四角導柱上、下模座：要投入較高的成本，可以匹配大型零件8]此次研究圍繞第4種具體展開：導柱：A28h6×190GB/T2861.1導套：A42H6×95GB/T2861.65凸凹模刃口尺寸計算根據(jù)沖裁模初始雙邊間隙選取材料間隙為0.1、0.14。《沖壓模具設計使用手冊》如下表5-1所示：厚度Zm識小于0.5極小間隙(或無間隙)(2)Ⅱ類尺寸：生產(chǎn)中磨損，尺寸變小。(3)Ⅲ類尺寸：生產(chǎn)中磨損，尺寸不變。尺寸計算如表5-2:AB公稱尺寸公式對于拉深活動來說，必須把握具體的、合理的拉深模的直徑和拉伸尺寸，和其他沖拉深凸模和凹模的單邊間隙Z=1.1t=1.1mm計算凸凹模制造公差，按IT14級精度選24a=(24-0.5×0.52)?.1=2324a=(23.74-2×1.1)0.14=216模具零件結(jié)構(gòu)6.1凹模設計6.1.1凹模尺寸的計算大多數(shù)情況下通過把握最小尺寸的計算結(jié)構(gòu)，能夠設計出凹模，因此首明確最小的尺寸，進而把握現(xiàn)實的基本情況，進行最終設計和規(guī)劃。最小尺寸如下：凹模邊的壁厚H=Kb?凹模板型孔和邊的距離尺寸c>1.5H凹模板的邊長L=b?+2c凹模板的邊寬B=b?+2c式中：b1-生產(chǎn)制件最大長度；b2-最大寬度；K-生產(chǎn)系數(shù)，查表6-1。表6-1系數(shù)K值材料料寬s/mm根據(jù)公式(6-1),計算落料凹模板11]:凹模厚度：=19.2(mm)根據(jù)公式(6-2)計算凹模邊壁厚：根據(jù)計算確定凹模板壁厚為49mm。6.1.2凹模刃口形式的選擇A柱口錐形凹模B錐形口凹模C柱形或錐形口的筒形凹模D柱形孔口凹模6.1.3凹模精度與材料的確定凹模材料一般選擇T10A、Cr12等，此次設計選用Cr12,精度為IT7級。6.2.1凸模結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：凸模高度為：h2-卸料板厚度，44mm;H-附加長度。凸模結(jié)構(gòu)圖如圖6-4所示：m56.2.2材料的確定凸模作為機械零件，擁有較強的作用和功能，必須選擇強度和耐磨性材料，所以此次借助了匹配度高的Cr12。6.2.3精度的確定凸模對于沖模來說，發(fā)揮著重要作用，必須匹配較高強度和耐磨性的物料，因此對于最終材料的選擇，首先考量其耐磨度和精度，比如精度IT713]。6.3其他板尺寸的確定6.3.1卸料板設計在具體的設計過程當中，要實現(xiàn)沖突和接觸面的無縫連接，從而使得整個沖頭與沖模能夠保持平穩(wěn)運行。大多數(shù)情況下，孔道間縫在0.1毫米左右。對于卸料模具來說，可以直接選擇成型的模具，比如挑選凹模的外形。卸料板的厚度大多基于前期經(jīng)驗進行選擇，此次借助18.5毫米的厚度，卸料板的外形尺寸是：A×B×H=600mm×160mm×16.3.2凸模固定板設計沖孔板也就是修復了沖孔。能夠?qū)崿F(xiàn)對沖頭的有效固定，從上?；蛳履Ｈ胧郑_始加工模具。對于作業(yè)活動來說，沖頭往往能夠保持完整，因此也要科學的選擇沖孔板與沖頭，大多會選用的配合方式為H7/m6,經(jīng)驗表面應用能夠有效延長和維持模具的長期應厚度計算如下：式中：H固-凸模固定板厚度；Hu-凹模厚度。根據(jù)公式(6-6)得凸模固定板厚度為：取凸模固定板的厚度為20mm。選擇墊板整體形狀時由于模具設計已規(guī)范化，所以墊板長度的設計就可以直接根據(jù)凹模的大小進行選擇，寬度也應基于凹