沖壓模具設(shè)計(jì)作業(yè)之連接板設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)題目零件名稱：連接板生產(chǎn)批量：大批量材料及厚度：10，1mm沖裁工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計(jì)是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實(shí)應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進(jìn)行工藝分析。幾何形狀該沖裁件外形簡單，形狀規(guī)則，且成幾何中心對稱。最小孔距、孔邊距經(jīng)計(jì)算零件的孔邊距為5.75mm大于最小孔邊距1.5t=1.5x1=1.5mm、孔距為40m

2、m明顯足夠，所以零件適合沖裁。沖孔最小尺寸查表3-8（參考文獻(xiàn)1）沖孔最小尺寸為1.3t=1.3x1=1.3小于8.5，即得此孔能夠沖出。沖裁件的精度和斷面粗糙度由于零件內(nèi)外形尺寸均未注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸公差，經(jīng)查公差表得各尺寸公差分別為：零件外形尺寸：20 14零件內(nèi)形尺寸：8.5材料10鋼屬于碳素鋼，查附表1（參考文獻(xiàn)1）可知其屈強(qiáng)比較小，延伸率較高，具有良好的沖壓性能。結(jié)論：此零件適合沖裁確定沖壓工藝方案確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果

3、，選擇一個(gè)合理的沖壓工藝方案。方案種類該零件包括沖孔，落料兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種方案：(1)先落料再沖孔 采用單工序模生產(chǎn)(2)落料沖孔復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn)(3)沖孔落料連續(xù)沖壓 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 方案的比較與分析方案(1)模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，且生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。由于零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，為提高生產(chǎn)效率，主要可以應(yīng)用以下兩種方案即采用復(fù)合沖壓或級進(jìn)沖壓，又由于級進(jìn)沖壓模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)合沖壓

4、模具結(jié)構(gòu)較大，且較為復(fù)雜些，為了便于工藝加工及節(jié)省昂貴的模具材料，本模具采用復(fù)合沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)，且結(jié)構(gòu)緊湊，零件精度高。 方案的確定由零件尺寸可知，查表3-28（參考文獻(xiàn)1）得最小壁厚為2.75.75mm即凸凹模壁厚大于允許的最小壁厚，所以為便于操作完全可以采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)。復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模?？紤]到工件成形后，如何脫模方便。正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只須在上模裝一推出裝置，借助模具的合復(fù)力就可以輕松的將工件給卸下來。考慮到工件成形后，如何脫模方便，故采用倒裝式復(fù)合模，因該制件較薄，為保證制件平整，

5、采用彈壓卸料裝置。它還可以對沖孔小凸模起導(dǎo)向作用和保護(hù)作用，和定位釘定位方式。沖裁工藝計(jì)算 排樣及裁板方式確定在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。排樣排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。零件外形近似矩形，輪廓尺寸為60x20，根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到；但能采用有廢料和少廢料的排樣方法?？紤]

6、到操作方便并為了保證零件精度，排樣方式采用直排有廢料排樣。排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：件的尺寸和形狀。材料的硬度和厚度。排樣的形式（直排、斜排、對排等）。條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)再經(jīng)過簡單計(jì)算確定的。查表3-13（參考文獻(xiàn)1）得搭邊參考值為：沿邊a=1.8工件間a1=1.5由式3-12（參考文獻(xiàn)1）送料步距S=20+ a1即得S=20+1.5=21.5mm又因?yàn)楸灸＞卟捎脽o側(cè)壓裝置，查

7、表3-14（參考文獻(xiàn)1）得條料寬度公式B=（Dmax+2a+Z）即得B=（60+2x1.8+0.5）=64.2式中Z導(dǎo)料與最寬條料之間的間隙，其值由表3-16查得（參考文獻(xiàn)1）條料寬度偏差，其值由表3-15查得（參考文獻(xiàn)1）裁板方式與利用率的計(jì)算當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。根據(jù)不產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出件結(jié)構(gòu)。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對平面度的要求，有能保證安全生產(chǎn)

8、。查附表3 （參考文獻(xiàn)1）選用的板料規(guī)格為600x1200x1mm(1)橫裁：根據(jù)板料的規(guī)格及零件的尺寸，剪切條料尺寸為64.2x600,一板料可裁條料為18條，每條可沖零件的個(gè)數(shù)為26個(gè)，即一塊板料可沖裁總的零件個(gè)數(shù)為18x26=468個(gè)根據(jù)式3-10（參考文獻(xiàn)1）一塊板料的利用率為：=n x100%=468 x100%=53%式中A0一個(gè)制件的有效面積A 一塊板料的面積n 一塊板料秘沖制件的總個(gè)數(shù)(2)縱裁：剪切條料尺寸為64.2x1200,一塊板料可裁條料共9條，每條可沖零件的個(gè)數(shù)為54個(gè)，即一塊板料可沖裁總的零件個(gè)數(shù)為54x9=486個(gè)。根據(jù)式3-10（參考文獻(xiàn)1）一塊板料的利用率為：

9、=n x100%=486 x100%=55%式中A0一個(gè)制件的有效面積A 一塊板料的面積n 一塊板料秘沖制件的總個(gè)數(shù)經(jīng)計(jì)算得到的橫裁與縱裁的材料利用率，相比較確定裁板方式為縱裁沖壓力計(jì)算力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計(jì)算：F=A式3-1（參考文獻(xiàn)1）式中，A為剪切斷面面積，為板料的抗剪強(qiáng)度?？紤]到刃口的磨損、間隙的波動、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，并取抗剪強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度b的0.8倍，于是在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計(jì)算：F=LT式3-2（參考文獻(xiàn)1）式中 L沖裁輪廓的總長度(mm);t板料厚度(m

10、m);板料的抗拉強(qiáng)度(MPa)。經(jīng)查的取=300（參考文獻(xiàn)1） 計(jì)算工序沖壓力由于影響卸料力、推加力和頂件力的因素很多，根本無法準(zhǔn)確計(jì)算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：查附表1（參考文獻(xiàn)1）取材料的抗拉強(qiáng)度=270Mpa落料力Fl=KLt式3-10（參考文獻(xiàn)1）Fl=1.3x146.04x1x270=51.3KN沖孔力Fk=KLt式3-10（參考文獻(xiàn)1）Fk=1.3x2x8.5x1x270=18.7KN卸料力Fx =K xFl式3-15 （參考文獻(xiàn)1）Fx=0.045x51.3=2.3KN推件力Ft=nKtFk式3-16（參考文獻(xiàn)1）Ft=6x0.055x18.7=6.2KN式中L沖裁時(shí)材料

11、發(fā)生剪切變形處的周長K安全系數(shù)，K=1.3K x、Kt分別為卸料力、推件力系數(shù)，查表3-18（參考文獻(xiàn)1） n同時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料個(gè)數(shù)，n=（h為凹模洞口深度，t為料厚）n=6 查表3-27（參考文獻(xiàn)1）在此取h=6Fz=Fl+Fk+Fx+Ft=51.3+18.7+2.3+6.2=78.5KN 初步預(yù)選壓力機(jī)根據(jù)以上所計(jì)算得到的總沖壓力，查附表5（參考文獻(xiàn)1）初選型號為JB23-25的壓力機(jī)。 確定壓力中心因?yàn)榇藞D形為對稱圖形,固它的壓力中心即重心就是此圖形的 對稱中心彈性元件選擇計(jì)算根據(jù)已知沖裁板厚t=1mm，沖裁力卸料力F=2.3KN1).初選彈簧數(shù)目為6個(gè)，每個(gè)彈簧應(yīng)提供預(yù)壓力即為： F

12、0 式3-37（參考文獻(xiàn)1） F0=384N2).初選彈簧規(guī)格為：25mmX4.5mmX50mm查表10-1（參考文獻(xiàn)2）其具體參數(shù)如下：D2=25mm,d=4.5mmt=7.85mm,F2=786N, H0 =16.5mm,H0=50mm,n=5.53).計(jì)算彈簧預(yù)壓縮量H0H0= （）F0 式3-38（參考文獻(xiàn)1）=（）x384=8mm4).校核H=H0+H'+H" 式3-39（參考文獻(xiàn)1）=8+2+5=15mm由于16.515，即H2H 式3-38（參考文獻(xiàn)1）所以所選彈簧合適。式中F0彈簧的預(yù)壓力Fx卸料力n彈簧根數(shù) H2彈簧最大許可壓縮量H彈簧實(shí)際總壓縮量 H0彈簧

13、預(yù)壓縮量H'卸料板的工作行程，一般取H'=t+1,t為料厚，這里取H'=2H"凸模刃磨余量，可取510mm 工作零件刃口尺寸計(jì)算刃口工藝分析：結(jié)合模具及工件的形狀特點(diǎn)，此模具制造宜采用配作法，落料時(shí)，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按要求配作；沖孔時(shí)，則只需計(jì)算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實(shí)際尺寸按要求配作；只是需要在配作時(shí)保證最小雙面合理間隙值查表3-33 Zmin=0.100mm(參考文獻(xiàn)1)凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結(jié)合完成。1).沖孔凸模沖孔8.5由式3-9（參考文獻(xiàn)1

14、）dT=(d+x) =(8.5+0.5x0.36) =8.68相應(yīng)凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證Zmin=0.100mm式中x系數(shù)，在0.51之間，查表3-5得x=0.5（參考文獻(xiàn)1）沖裁零件制造公差T凸模的制造公差，在此取T=Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm2).落料凹模由式3-8（參考文獻(xiàn)1）DA=（Dmax- x）+落外形20DA=（20-0.5x0.52）=19.74落外形14DA=（14-0.5x0.43）相應(yīng)凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證間隙Zmin=0.100mm式中x系數(shù)，在0.51之間，查表3-5得x=0.5（參考文獻(xiàn)1）沖裁零件制造公差A(yù)

15、凹模的制造公差，在此取A =Zmin最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm3).孔心距（凹模、凸模磨損后不變的尺寸）由參考文獻(xiàn)1公式：CA=（Cmin+0.5）0.5ACA=(39.85+0.5x0.3)0.0375=400.0375 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具總體設(shè)計(jì)根據(jù)已確定的工藝方案，分析可知模具結(jié)構(gòu)可采用前后送料，擋料銷定距，導(dǎo)料銷定位，彈性卸料裝置卸料，下漏料方式的倒裝式?jīng)_裁，模具結(jié)構(gòu)形式可采用后置導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。模具結(jié)構(gòu)草圖，如下圖所示：1.下模座 2.導(dǎo)柱 3.凸凹模固定板 4.彈簧 5.卸料板 6.落料凹模板 7.空心墊板 8.導(dǎo)套 9.上模座 10.螺釘

16、 11.模柄 12.打桿 13.圓柱銷 14.凸模 15.墊板 16. 凸模固定板 17.推件塊 18.導(dǎo)料銷 19. 凸凹模 模具零件設(shè)計(jì) 工作零件設(shè)計(jì)(1)沖孔凸模凸模長度： Lt=h1+h2+h3=14+12+14=40mm式中h1凸模固定板厚度，一般?。?.60.8）凹模板厚h2空心墊板厚h3落料凹模板厚凸模零件圖如圖所示：(2)落料凹模由式3-31（參考文獻(xiàn)1）H=ks(H8)H=0.30x60=18mm由式3-32（參考文獻(xiàn)1）B=s+(2.54.0)HB=60+(2.54.0)x18=105132由式3-33 （參考文獻(xiàn)1）L=s1+2s2L=20+2x30=80mm式中H凹模厚

17、度B垂直于送料方向的凹模寬度L送料方向的凹模長度k系數(shù)，查表3-24（參考文獻(xiàn)1）取k=0.30s垂直于送料料方向的凹模刃壁間的最大距離s1送料方向的凹模刃壁間的最大距離s2送料料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離查表2-41（參考文獻(xiàn)3）根據(jù)上面所算得的尺寸，確定凹模板外形規(guī)格為125x125x18(mm)，因考慮到昂貴的模具材料的節(jié)省，將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取為125x125x14(mm)其零件圖如圖所示：(3)凸凹模L = h1+h2+h3=10+34+14=58mm式中 h1卸料板厚度一般?。?12）在此取h1=10mmh2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之間距離，根據(jù)

18、經(jīng)驗(yàn)值一般?。?535）mm,在此取34mm.h3凸凹模固定板厚度，一般?。?.60.8）倍凹模板厚度，在此取為14mm定位零件的確定(1)固定擋料銷查表10-60（參考文獻(xiàn)2）擋料銷具體參數(shù)如下：材料：45鋼 熱處理：HRC43-48規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-81(2)導(dǎo)料銷查表10-60（參考文獻(xiàn)2）擋料銷具體參數(shù)如下：材料：45鋼 熱處理：HRC43-48規(guī)格：A6x4x3 GB2866.11-81卸料零件設(shè)計(jì)(1)卸料板本模具采用彈性卸料裝置，卸料板厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般取（6-12）mm在此取10mm,其周界尺寸與落料凹模同等大小。其零件圖如圖所示：(2)卸料螺釘查表10-

19、64(參考文獻(xiàn)2)確定卸料螺釘相關(guān)參數(shù)如下:材料: 45鋼 熱處理:2428HRC規(guī)格: 10x60 GB2867.5-81 推件零件設(shè)計(jì)(1)打桿由于零件結(jié)構(gòu)的限制，其結(jié)構(gòu)形式采用簡單的圓柱式打桿，其直徑按模柄孔大小確定，d=12mm打桿長度L=L1+L2+CL=10+95+15=120mm式中L1推出狀態(tài)時(shí)，打桿在墊板上平面以下的長度L2模柄長度C考慮各種誤差而加的常數(shù)，通常取C=1015在此取15mm打桿零件圖如圖所示：(2)推件塊推件塊按落料凹模配作，保證間隙在（0.51）mm,推件塊凸臺與空心墊板之間的間隙在此取0.5mm,推件塊長度L=L1+L2+L3L=4+18+2=24mm式中

20、L1推件塊凸臺高，一般取（34 ）mm在此取為4 mmL2在推出狀態(tài)時(shí)，推件塊凸臺下平面到落料凹模板下平面的距離L3推件塊行程其零件圖如圖所示： 固定板、墊板設(shè)計(jì)(1)凸模固定板凸模固定板厚度為（0.60.8）倍落料凹模板厚，即(0.60.8)x18=(10.814.4)mm在此取14mm，其周界尺寸與落料凹模同等大。其零件圖如圖所示：(2)凸凹模固定板凸凹模固定板厚度為（0.60.8）倍落料凹模板厚，即(0.60.8)x18=(10.814.4)mm在此取14mm，其周界尺寸與落料凹模同等大。其零件圖如圖所示：(3)上墊板根據(jù)下式算得結(jié)論，驗(yàn)證是否需要墊板P=Fz/A式3-42 (參考文獻(xiàn)1

21、)=18700/(2x )=53Mpa查表3-34 模座材料的許用應(yīng)力（參考文獻(xiàn)1）得 在90140MPa 之間明顯本模具不需要墊板,但由于結(jié)構(gòu)的需要,所以加一塊厚為6mm的墊板，其周界尺寸與落料凹模同等大，墊板零件圖如圖所示：(4)空心墊板為了節(jié)省昂貴的模具材料而作成兩部分的空心墊板，其零件圖如圖所示：模架、模柄的選擇(1)模架隨著冷沖壓技術(shù)的發(fā)展和新型模具材料的出現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定的變化，雖然模具的結(jié)構(gòu)類型很多，但對其基本要求是一致的。即不僅能沖出合格的零件，適應(yīng)生產(chǎn)批量的需要，而且要求操作方便，生產(chǎn)安全、壽命長、成本低，以及制造和維修方便。隨著冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，在設(shè)計(jì)模具時(shí)對

22、沖模模架的選擇一般都是按國家標(biāo)準(zhǔn)來選的。 由前面所確定的為標(biāo)準(zhǔn)的后置導(dǎo)柱模架,又根據(jù)凹模周界尺寸L=125mm B=125mm 初選模架125x125x(160190)mm GB/T2851.3-90.查表2-41（參考文獻(xiàn)2）又依模具結(jié)構(gòu)草圖及以上得到的各板厚度,可知模具閉合高度H=35+6+40+58+45-1=183mm在模架最大最小閉合高度（160190）之間。所以所選模架合適。(2)模柄本模具采用壓入式模柄,又根據(jù)所初選的壓力機(jī)，從而得到的模柄孔尺寸參數(shù)，可以確定模柄相關(guān)參數(shù)如下：材料：Q235規(guī)格：A40x95 GB286.21-81 查表10-47(參考文獻(xiàn)2)螺釘及銷釘?shù)倪x擇(

23、1)上模緊固螺釘材料:45鋼規(guī)格:GB/T65-2000 M8x65 查附表4.3 (參考文獻(xiàn)4)(2)下模緊固螺釘材料:45鋼規(guī)格:GB/T65-2000 M8x40 查附表4.3 (參考文獻(xiàn)4)(3)凸凹模緊固螺釘材料:45鋼規(guī)格:GB/T65-2000 M8x40 查附表4.3 (參考文獻(xiàn)4)(4)上模長圓柱銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x60 查附表4.14 (參考文獻(xiàn)4)(5)上模短圓柱銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x45 查附表4.14 (參考文獻(xiàn)4)(6)上模短圓柱銷材料:45鋼規(guī)格:GB/T119.1 10 x40 查附表4.14 (參考文獻(xiàn)4)(7)防轉(zhuǎn)銷材料:45鋼規(guī)格: 6x14選定設(shè)備壓力機(jī)對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機(jī)在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動精度。當(dāng)壓力機(jī)的動精度不好時(shí)，就等于喲暖和精度不好的壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工。由于測量動精度很困難，目前還沒有壓力機(jī)動精度的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家也只保證壓力機(jī)的靜精度