汽車氣筒連接件沖壓模零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析1.1凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1.1沖孔凸模的結(jié)構(gòu)1.1.1.1凸模的結(jié)構(gòu)形式凸模結(jié)構(gòu)形式主要分為兩類，分別是臺(tái)階式和直通式，臺(tái)階式凸模一般采用機(jī)械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，成形部分常采用成型磨削。直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。凸模結(jié)構(gòu)形式示意圖如下：（b）（c）（d）（e）圖4-SEQ圖\*ARABIC\s31凸模結(jié)構(gòu)形式示意圖由圖中可以看出（a）、（b）、（c）為臺(tái)階式凸模結(jié)構(gòu)，主要適用于沖裁直徑為1-20mm的圓孔，優(yōu)點(diǎn)為臺(tái)階能增加工件的增強(qiáng)固定的強(qiáng)度；其中圖中（a）是圓形，圖中（b）主要是用在沖裁那些直徑為d=1~20mm的孔件，圖中（c）是異形孔；而（e）、（d）則是直通形凸模結(jié)構(gòu)，其中圖（d）比較適合孔特別小的孔；圖（e）適合孔比較大的孔，經(jīng)常使用螺釘和銷定固定。在結(jié)合上述分析和工藝方案考慮后，本設(shè)計(jì)選用（a）型凸模。1.1.1.2凸模的長(zhǎng)度凸模的長(zhǎng)度可以按下式計(jì)算：L=h1+h2+h3+h（4-1）式中；—凸模長(zhǎng)度，mm；h1—凸模固定板厚度，mm；h2—墊塊的厚度，mm；h3—凹模厚度，mmt—材料的厚度，mm；h—附加長(zhǎng)度，mm。帶入數(shù)據(jù)可得：L=82mm1.1.1.3凸模固定形式凸模需要有東西進(jìn)行固定在模具上，因?yàn)槟＞咝枰ぷ鞯臅r(shí)候會(huì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，不進(jìn)行固定會(huì)有偏移導(dǎo)致模具沖裁位置不準(zhǔn)確，因此使用固定板來(lái)進(jìn)行固定。1.1.1.4凸模三維圖圖4-SEQ圖\*ARABIC\s42沖圓孔凸模結(jié)構(gòu)圖4-SEQ圖\*ARABIC\s43沖方孔凸模結(jié)構(gòu)圖圖4-SEQ圖\*ARABIC\s64落料凸模結(jié)構(gòu)圖1.1.2凹模的設(shè)計(jì)1.1.2.1凹模的刃口形式幾種常見(jiàn)的凹模刃口形式如圖所示。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s75刃口樣式圖(a)為臺(tái)階刃口形式。其特點(diǎn)是硬度大，沖裁后刃口幾乎沒(méi)變，因此比較適合精度高，或者復(fù)雜件。圖(b)為是錐形凹模。這種刃口除了上部和和第一種刃口一樣是柱形下部逐漸比上部大的錐形的特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是能很順利的通過(guò)沖裁廢料，通常用在簡(jiǎn)單工件上面。圖(c)為直筒式刃口。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以特點(diǎn)是制作方便，其次強(qiáng)度也非常高，工作后大小不變，一般這種形式只會(huì)出現(xiàn)在復(fù)合模沖裁模上。圖(d)、(e)為錐形刃口。這兩種刃口有著下部比上部大的特點(diǎn)，因此沖裁出的工件能順利被沖裁下來(lái)。但因?yàn)檫吘壍膹?qiáng)度不大，因此只適用于厚度較小，形狀簡(jiǎn)單的工件上。結(jié)合2.2中對(duì)工件的工藝分析，本設(shè)計(jì)選用圖（a）臺(tái)階刃口形式的凹模。1.1.2.2凹模尺寸凹模板厚度公式：H=Kb1（4-2）凹模板型孔和邊的距離公式：c>1.5H（4-3）最終凹模的邊長(zhǎng)公式：L=b1+2c（4-4）最終凹模的寬帶公式：B=b2+2c（4-5）式中：b1—長(zhǎng)度；b2—寬度；K—系數(shù)，取0.2。將數(shù)據(jù)代入公式（4-2）可計(jì)算出凹模板厚度為：H=Kb1=0.2×173.4=31.68mm將數(shù)據(jù)代入公式（4-3）可計(jì)算出凹模邊壁厚為：c>1.5H>1.5×31.68>52.02mm 結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，選擇矩形凹模，取整后?。篈×B×H=300mm×280mm×35mm。根據(jù)凹模尺寸數(shù)據(jù)可以得出下圖：圖4-6凹模結(jié)構(gòu)圖1.2定位裝置的設(shè)計(jì)定位裝置的主要作用就是讓工件不要在模具加工的過(guò)程中來(lái)回晃動(dòng)。由2.1.5可知本設(shè)計(jì)采用固定擋料板和導(dǎo)正銷相結(jié)合的方式進(jìn)行定位。1.2.1擋料銷的設(shè)計(jì)1.2.1.1擋料銷的選用本次設(shè)計(jì)選用擋料銷尺寸為直徑d=10mm，則擋料銷的尺寸數(shù)據(jù)為L(zhǎng)=13mm，h=3mm，d1=4mm，d=10mm。1.2.1.2擋料銷的位置確定擋料銷位置可用下式計(jì)算：（4-6）式中：l—擋料銷與導(dǎo)正銷間距，mm；C—連續(xù)模的步距，mm；D1—導(dǎo)正銷的直徑，mm；d—擋料銷頭部直徑，mm。將數(shù)據(jù)代入公式后計(jì)算得：l=21.97mm根據(jù)計(jì)算結(jié)果可得出擋料銷結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖4-7擋料銷結(jié)構(gòu)圖1.2.2導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)1.2.2.1確定導(dǎo)正銷的尺寸導(dǎo)正銷的工作直徑D1可用下式計(jì)算：（4-7）式中：d—沖孔凸模直徑，mm；2a—導(dǎo)正銷與孔徑兩邊的間隙，mm。表4-1導(dǎo)正銷與孔徑的間隙2a條料厚度（mm）沖孔凸模直徑d（mm）t1.5~6＞6~10＞10~16＞16~14＞24~32＞32~42＞42~60＜1.50.040.060.060.080.090.100.12≥1.5~30.050.070.080.100.120.140.16＞3~50.060.080.100.120.160.180.20表4-2導(dǎo)正銷的高度h條料厚度t（mm）沖件尺寸（mm）1.5~10＞10~25＞25~50＜1.511.21.5≥1.5~30.6t0.8tt＞3~50.5t0.6t0.8t查表4-1，可知a=0.07mm，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：D1=7-2×0.07=7.86mm查表4-2，取導(dǎo)正銷高度h=0.6t，則h=1.5mm。1.2.2.2導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖4-8導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.2.3導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)1.2.3.1導(dǎo)料板的選用由2.1.3可知本設(shè)計(jì)采用分離式導(dǎo)料板，又因?yàn)樗土戏较蚺c出料方向一致，所以導(dǎo)料板長(zhǎng)度應(yīng)與凹模板寬度一致，因此導(dǎo)料板長(zhǎng)度L取300mm；厚度取h=4t=10mm；寬度可按下式計(jì)算：（4-8）式中：B1—凹模板長(zhǎng)度，mm；B2—條料寬度，mm；Z—導(dǎo)料板與條料間隙，mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：B=60.25mm綜合考慮上述數(shù)據(jù)后本設(shè)計(jì)選用尺寸為300mm×70mm×10mm的導(dǎo)料板。1.2.3.2導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖STYLEREF1\s4-9導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.3卸料零件的設(shè)計(jì)1.3.1彈簧卸料結(jié)構(gòu)形式卸料裝置分為彈性卸料和剛性卸料，彈性卸料一般采用橡膠和彈簧這種本身自帶彈性的材料，剛性卸料一般采用固定卸料板。彈性卸料是利用彈性裝置在模具工作過(guò)程中被壓縮，在模具回程的時(shí)候發(fā)生的反彈力來(lái)進(jìn)行卸料，雖然產(chǎn)生的力并不是很大但它的優(yōu)點(diǎn)是可以作為壓料裝置使用。并且在工件的寬度及高度要求比較高的時(shí)候則會(huì)以優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加突出。剛性卸料是直接固定在凹模送料，利用毛坯和工件互相碰撞來(lái)達(dá)到卸料的作用，與彈性卸料相比沒(méi)有壓料的作用，所產(chǎn)生力比較大，適合用在厚度比較大的工件上。結(jié)合本次工件厚度適中，卸料力也不大，故采用彈性卸料。由于彈簧比橡膠用的空間小且有完善的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)分析后決定選取型號(hào)為GB/T1358-78的彈簧。1.3.2卸料螺釘?shù)倪x用在經(jīng)過(guò)分析后，選擇選用上模內(nèi)六角螺釘M12QUOTE××40，下模內(nèi)六角螺釘M12×QUOTE×45的卸料螺釘。1.3.3卸料板的尺寸確定卸料板的外形與工件外形有密切關(guān)系，本次工件為矩形，將卸料板設(shè)計(jì)成矩形更容易方便矩形工件的卸料。卸料板長(zhǎng)寬尺寸與凹模板一致，由1.1.2可知凹模板的尺寸，因此卸料板的寬度為300mm，長(zhǎng)為280mm，厚度取30mm。如圖：圖4-10卸料板結(jié)構(gòu)圖1.4模架的選擇在參考了設(shè)計(jì)手冊(cè)里數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)模架可以減少材料的浪費(fèi)，所以決定使用對(duì)角導(dǎo)柱模架。根據(jù)參考標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)上下模座規(guī)格如下表：表4-3模座規(guī)格名稱數(shù)量材料規(guī)格（mm）標(biāo)準(zhǔn)上模座1HT200315×315×50GB/T2856.1下模座1HT200315×315×60GB/T2856.21.5導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)由2.2可知本設(shè)計(jì)方案選用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套，參考標(biāo)準(zhǔn)后設(shè)計(jì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套尺寸如下：導(dǎo)柱：d=40mm、長(zhǎng)度L=210mm。導(dǎo)套：d=55mm、長(zhǎng)度L=120mm。1.6連接零件和緊固零件的設(shè)計(jì)1.6.1模柄的設(shè)計(jì)模柄有5種形式，其具體特特點(diǎn)相關(guān)屬性如表4-2所示：表STYLEREF4\s4-4模柄分析表模柄類型適用特點(diǎn)整體式模柄非標(biāo)準(zhǔn)或者小型模模具和模具是一體的帶臺(tái)階的壓入式模柄級(jí)進(jìn)?；蛘邌喂ば蚰?，中小型模具同軸度和垂直度好帶螺紋的嵌入式模柄復(fù)合?；蛘摺喂ば蚰９潭ㄗ饔煤糜型咕壍哪１鷱?fù)合?；蛘叽笮湍＞叻奖愀?dòng)式模柄非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模具或者大型模具，精密沖裁導(dǎo)向好，運(yùn)動(dòng)其他更加穩(wěn)定安全本次設(shè)計(jì)根據(jù)汽車氣筒連接件的特點(diǎn)和選擇的模具方案，選擇同軸度和垂直度好的帶臺(tái)階的壓入式模柄。1.6.2凸模固定板及墊板的設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)固定板的尺寸根據(jù)凹模尺寸來(lái)定，厚度有變化，是凹模厚度的百分之六十左右。凸模固定板結(jié)構(gòu)圖如下：圖4-SEQ圖\*ARABIC\s111凸模固定板結(jié)構(gòu)圖墊板主要是起到輔助的作用，減少模具工作過(guò)程種來(lái)回的沖裁對(duì)局模具造成的損傷，來(lái)增加墊板來(lái)減輕這種損傷。墊板結(jié)構(gòu)圖如下：圖4-12墊板結(jié)構(gòu)圖1.6.3設(shè)計(jì)選用圓柱銷釘選用圓柱銷上模直徑16×40，下模直徑12×40的圓柱銷釘。其結(jié)構(gòu)如下所示：圖4-13圓柱銷釘結(jié)構(gòu)圖1.7沖壓設(shè)備的選擇壓力機(jī)初步選擇要考慮沖壓過(guò)程中所有的力，比如落料沖孔力，翻邊整形力、拉深脹形力等，所以選擇的時(shí)候這些力都要考慮進(jìn)去。本設(shè)計(jì)中模具總的沖壓力為1226.19KN，因此選用的壓力機(jī)公稱壓力必須要比1226.19KN大。閉式壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：表4-5閉式壓力機(jī)型號(hào)J23-16J23-25J23-40J23-100JA21-160J21-400A公稱壓力/KN160250400100016004000滑塊行程/mm5565100160160200最大閉合高度/mm220270330480450550閉合高度調(diào)節(jié)/mm455565100130150滑塊中心線至床身距離/mm160200250300380480工作臺(tái)板厚度/mm45506580130150模柄孔尺寸/mm直徑4040505070100深度60