圓墊片落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì).doc

沈陽航空學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 4 工藝計(jì)算墊片34復(fù)合模CAD設(shè)計(jì)第2章 工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)算2.1.1 工藝分析 由圖可知，產(chǎn)品為圓片落料、圓片沖孔。產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)簡單對(duì)稱，無狹槽、尖角；孔與孔之間、孔與零件之間的最小距離滿足c1.5t要求。 （ 1.5t=1.5）（1）尺寸精度 任務(wù)書對(duì)沖件的尺寸精度要求為IT12級(jí)，查參考文獻(xiàn)2知，普通沖裁時(shí)對(duì)于該沖件的精度要求為IT12IT11級(jí)，所以尺寸精度滿足要求。（2）沖裁件斷面質(zhì)量 因?yàn)橐话阌闷胀_裁方式?jīng)_1mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra可達(dá)12.53.2，毛刺允許高度為0.050.1mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度上沒有太嚴(yán)格的要求，單要求孔及輪廓邊緣無毛刺，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，在沖裁后加修整工序，沖裁件斷面的質(zhì)量就可以保證。（3）產(chǎn)品材料分析 對(duì)于沖壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料為08鋼，屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度低而塑性較好，非常適合沖裁加工。另外產(chǎn)品對(duì)于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證 經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。2.1.2 排樣及工藝計(jì)算2.1.2.1排樣 零件外形為圓形 ，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為中等批量生產(chǎn)，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結(jié)構(gòu)就會(huì)相應(yīng)增大，從而增加模具生產(chǎn)成本，所以本設(shè)計(jì)決定采用單排結(jié)構(gòu)。如圖所示。 圖2.1 排樣圖 2.1.2.2 搭邊查參考文獻(xiàn)1 ，確定搭邊值，。當(dāng)t=1時(shí)，a=2，b=1.52.1.2.3條料寬度 B=D+2a=80+2*2=84mm 2.1.2.4材料利用率 式中 一個(gè)歩距內(nèi)沖裁件數(shù)目； A沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）； S歩距長度； B板料寬度；?。簄=1; A=*40=5026.55；S=81.5；B=84 =5026.5581.5*84=73.42.2 沖壓力及壓力中心的計(jì)算2.2.1 計(jì)算沖壓力 2.2.1.1 沖裁力 沖裁力公式為 式中 沖裁力； 沖孔沖裁力； 落料沖裁力。2.2.1.2 沖孔沖裁力 式中 K系數(shù)（取K=1.3）； 孔的個(gè)數(shù)，n=3。 沖孔周長，mm mm 材料厚度， 材料抗剪強(qiáng)度，查參考文獻(xiàn)2知LY12，320MPa，取MPa。 =61253.4=61.25KN2.2.1.3 落料沖裁力。 mm 所以 2.2.1.4卸料力。7 式中 卸料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1知0.05，取。 所以 KN2.2.1.5 推料力 式中 推料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1取。 同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，。 所以 KN2.2.1.6 頂件力 式中 頂件系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1取。 所以 KN 2.2.1.7 總沖壓力沖裁時(shí)，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力。總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)，總的沖壓力為=181.87KN 初選壓力機(jī)：Jc23-35。 2.2.2 計(jì)算模具壓力中心 由于該零件完全對(duì)稱于相互垂直大大兩條多層次線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的狹槽點(diǎn)上。2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算2.3.1計(jì)算模具刃口尺寸 模具采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，計(jì)算刃口尺寸時(shí)宜采用尺寸轉(zhuǎn)換法計(jì)算。 零件上包含三個(gè)尺寸：落料尺寸；沖孔尺寸,；位置尺寸。查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。1）落料刃口尺寸計(jì)算：的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模與凹模 分開加工方法，由表查得X=0.5，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：2）沖40mm孔刃口尺寸計(jì)算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： ,其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 3）沖5mm孔刃口尺寸計(jì)算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：86 其他零件的設(shè)計(jì)2.3.2落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算落料凹模尺寸如圖5.1所示。圖5.1 落料凹模尺寸2.3.2.1厚度 式中 凹模的理論厚度。mm進(jìn)一位取整數(shù)取 mm查參考文獻(xiàn)4知刃磨余量為 。所以凹模厚度為 29+6 = 35mm。因?yàn)槁淞蠜_裁力，所以凹模厚度應(yīng)小于25mm。所以將凹模做成一塊凹模板和一塊夾板相拼的結(jié)構(gòu)。綜合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取凹模厚度mm，夾板厚度為12mm。2.3.2.2 凹模板直徑 零件外形為圓形，而且完全對(duì)稱，所以將凹模板做成圓形。 式中 切斷輪廓線到凹模邊緣的尺寸，輪廓為平滑曲線時(shí)，。 所以 mm 查參考文獻(xiàn)2按推薦值取 mm 所以凹模板外形尺寸2.3.3沖孔凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定圖5.2 凸模尺寸2.3.3.1沖孔凸模長度如圖所示 （0.60.8） 式中 凸模固定板厚度； 沖孔凸模厚度，21mm；10mm 凸模自由長度。 所以 （0.60.8）=（0.60.8）12.616.8mm，取14mm。（0.60.8）=（0.60.8）10=68mm, 取8mm。mm（考慮到在落料前沖孔凸模先接觸板料，所以取 mm）。所以 取14mm =14+35.5=49.5mm =14+35=49mm2.3.3.2 凸模強(qiáng)度（壓應(yīng)力）校核校核公式為 式中 凸模最小斷面積，； 凸模材料的許用壓應(yīng)力，凸模材料選用Cr12MoV，查參考文獻(xiàn)2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。因?yàn)?MPa所以凸模強(qiáng)度校核符合要求。2.3.3.3凸模剛度（細(xì)長桿失穩(wěn)）校核。校核公式 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料彈性模量，一般取MPa； 凸模最小斷面慣性矩，圓形斷面； 支承系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向；安全系數(shù)，鋼取23。 代入公式得 mm實(shí)際 mm40.96mm 所以凸模剛度符合要求2.3.3.4 凸凹模工作尺寸計(jì)算圖5.3凸凹模各部分尺寸1）凸凹模長度確定 mm式中 卸料板厚度，取mm； 凸凹模固定板厚度，（0.60.8）=（0.60.8）2128mm，取mm。2）凸凹模壁厚校核查參考文獻(xiàn)2知，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本設(shè)計(jì)中所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設(shè)計(jì)的凸凹模符合要求。3）其他漏料孔直徑取，刃口直邊設(shè)計(jì)存三片料，高為5mm，凸凹模和凸凹模固定板之間在裝配時(shí)安裝止轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)。2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。經(jīng)分析，此工件有三個(gè)孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。2.4.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用伸縮式擋料銷縱向定位，安裝在橡膠墊和活動(dòng)卸料板之間。工作時(shí)可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)，工作很方便.2.4.2卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.2.1條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。 2.4.2.2 工件的卸除 采用打料裝置將工件從落料凹模中推下，羅在模具工作表面上。2.4.2.3 沖孔廢料的卸除下模座上采用漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凸凹模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。 2.4.3 出件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)槭菑?fù)合模結(jié)構(gòu)，所以采用上出件機(jī)構(gòu)2.5 其他零件尺寸的確定2.5.1橡膠墊 為保證橡膠墊不過早失去彈性而破壞，其允許的最大壓縮兩不得超過摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%。 橡膠墊產(chǎn)生的力 式中 壓力； 橡膠墊橫截面積； 與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力，如表5.1所示。表5.1 橡膠壓縮量和單位壓力 橡膠壓縮量（%）單位壓力（MPa）橡膠壓縮量(%)單位壓力(MPa)1015200.260.500.702530351.031.522.10取 ，則MPa 取壓縮量為25%，預(yù)壓縮量為10%，工作行程mm。 所以橡膠墊的自由高度為 mm，取14mm 預(yù)壓縮量取為 2m。2.5.2 凸凹模固定板凸凹模固定板形狀與凹模板一致，如圖5.3所示，厚度為24mm。2.5.3凸模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩９潭ò宓耐鼓０惭b孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。凸模固定板為圓形，厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，材料為Q235 14mm2.5.4墊板沖裁時(shí)，如果凸模的端部對(duì)模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時(shí)需要在凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況下雨加墊板。式中 凸模端面的壓應(yīng)力，其數(shù)值為； 模座材料下雨壓應(yīng)力，其數(shù)值：鑄鐵約為100MPa，鋼約為200 MPa； 沖裁力； 凸模上端面面積。墊板的下載與凸模固定板一致，厚度一般取412mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra0.320.63。由于本套模具選用壓入式模柄，在上模座與凸模固定板之間也必須安裝墊板，厚度取為8mm。下面校核一下凸凹模與下模座之間是否下雨加墊板。已知凸凹模下端面直徑mm，所以 所以 模座采用鑄鐵，所以不用加墊板。2.5.5 卸料板卸料板同樣為圓形板，直徑和凹模板一致，如圖5.3所示，厚度為10mm。卸料板材料選A3或（45）鋼，不用熱處理淬硬。取卸料板與凸凹模的雙面間隙為0.10.3mm.卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M1010mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。2.5.6模座根據(jù)凹模板的尺寸，模座采用標(biāo)準(zhǔn)的中間導(dǎo)柱圓形模座，材料采用HT200。標(biāo)記為：上模座 GB2855.1181；下模座 GB2855.1281。2.6 壓力機(jī)的確定模具的閉合高度為H閉=H上模 H墊L H H下模h2 =（40+8+14+35+46+45-2）mm=186mm 式中 L凸模長度，L=49mm； H凹模厚度，H=35mm；h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。選擇壓力機(jī)JC23-35公稱壓力350KN最大閉合高度280mm最小閉合高度220mm 所以壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸，一般工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸5070mm，所以壓力機(jī)合格，可用14第3章 零件建模 裝配體及工程圖3.2零件建模通過前面的設(shè)計(jì)可知，該套模具共包含28種零件，其中6種標(biāo)準(zhǔn)可從軟件的零件庫中調(diào)用，剩余的22種則要有設(shè)計(jì)者之間設(shè)計(jì)。 在CATIA中，可以通過多種方式將曲面轉(zhuǎn)換為實(shí)體，下面為兩種典型的零件的畫法。（1） 凹模板 操作步驟為：1.在草繪平面內(nèi)作凹模板外形、刃口和銷孔；2.用拉伸命令將平面拉伸為實(shí)體；3.用異性孔向?qū)?