制件沖壓模具的設(shè)計(jì)

【摘要】隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品成本、質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)周期等要求的提高，從系統(tǒng)整體優(yōu)化原則出發(fā)確定沖壓模具結(jié)構(gòu)已成為技術(shù)和管理發(fā)展的重要方向。通過(guò)某電器設(shè)備公司的某制件沖壓模具的工藝設(shè)計(jì)方案研究，探索沖壓加工工藝在制造型企業(yè)內(nèi)部的應(yīng)用與發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】沖壓；沖壓模具

一、制件工藝分析及沖壓方案的確定

圖1所示制件為某機(jī)車(chē)車(chē)輛制造單位下屬電器設(shè)備公司的受電弓零配件產(chǎn)品。該制件形狀復(fù)雜，外形是不規(guī)則的圖形，而且尺寸也較大，中間部分需要沖孔工藝來(lái)完成。制件的材料為Q235A，厚度為3(mm)中批量生產(chǎn)，而且需要人工送料進(jìn)行生產(chǎn)。

圖1 制件圖樣

(>>上接第157頁(yè)) （mm）、 (mm)、 (mm)、 (mm)所以該零件的凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配做，保證雙邊間隙值在 （mm）之間。⒉制件的中間沖孔部分以凸模為基準(zhǔn)，配做凹模，則（1）凸模磨損后，尺寸 、 、 均變小，由于制件尺寸沒(méi)有公差要求，則 （mm）、 (mm)、 (mm)（2）凸模磨損后，尺寸 、、均不變，則 （mm） (mm) (mm) (mm)所以該零件的凹模刃口各部分尺寸按上述凸模的相應(yīng)部分尺寸配做，保證雙邊間隙值在 （mm）之間。㈤ 計(jì)算制件的壓力中心此工件的形狀較為復(fù)雜，且為不規(guī)則圖形，為了保持壓力機(jī)滑塊和模具的受力中心一致，避免壓力機(jī)的導(dǎo)軌急劇摩擦，縮短壽命，必須計(jì)算工件的壓力中心。根據(jù)公式 式中： -- 各圖形沖裁力的x y軸坐標(biāo)及沖裁周邊長(zhǎng)度 經(jīng)過(guò)計(jì)算有 三、制件沖壓模具的設(shè)計(jì)構(gòu)成㈠模架的選取模架采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套的形式⒈上下模板的選取上下模板材料均選用HT200：上模板的尺寸為：240*200*50 （mm）下模板的尺寸為：240*200*60（mm）⒉導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模柄的選取導(dǎo)柱的尺寸規(guī)格選用直徑為40h6*200*58 (mm)導(dǎo)套的尺寸規(guī)格選用直徑為40*95 (mm)模柄的尺寸規(guī)格選用直徑為60*180 (mm)㈡凸模、凹模、凸凹模的尺寸選取凸模的長(zhǎng)度取60(mm)，用固定板進(jìn)行化學(xué)固定，由于直徑為22 (mm)的沖頭尺寸較大，長(zhǎng)期沖壓可能松動(dòng)或脫落，故設(shè)計(jì)一個(gè)螺釘進(jìn)行固定，螺釘?shù)囊?guī)格選用M6*20(mm)。凹模的厚度取40(mm)，凹模采用螺釘和銷(xiāo)固定，螺釘?shù)某叽缫?guī)格為M8*45(mm)，銷(xiāo)的尺寸取直徑8*40 (mm)。凸凹模的凹模刃口尺寸取9(mm)。㈢固定板、墊板的選取固定板的厚度取20(mm)，墊板的厚度取15(mm)㈣卸料裝置的選取頂板的厚度為10(mm)推件器的厚度為14(mm)，推件器和頂板之間采用螺釘固定，螺釘?shù)囊?guī)格為M6*15(mm)，卸料板的厚度為15(mm)，卸料板采用卸料螺釘固定在上模座上，卸料螺釘?shù)囊?guī)格為M8*45(mm)。卸料力采用橡皮施加，橡皮直徑的計(jì)算如下：采用6塊橡皮 （mm）F --所需工作壓力 P - -壓縮10~35%時(shí)的餓單位壓力 ㈤定位裝置的選取條料的送進(jìn)過(guò)程中采用三個(gè)活動(dòng)擋料銷(xiāo)進(jìn)行定位，活動(dòng)擋料銷(xiāo)的規(guī)格為直徑10*20(mm)，彈簧選用為直徑1.2*12*35(mm)。參考文獻(xiàn)[1]彭文生，黃華梁，王均榮，黎桂英主編.機(jī)械設(shè)計(jì).長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1993[2]吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988[3]徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991

由以上分析可以擬排以下幾種方案進(jìn)行比較：

㈠由沖孔、落料工序組成的兩套單沖模完成。優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，而且對(duì)壓力機(jī)的噸位要求低，小批量生產(chǎn)時(shí)，可以降低產(chǎn)品的成本。便于模具的修復(fù)管理。缺點(diǎn)：半成品搬運(yùn)、堆放需要大量的人力和地方，制件的精度不是很高。

㈡由沖孔、落料組成的一套級(jí)進(jìn)模完成。優(yōu)點(diǎn)：避免了半成品搬運(yùn)和堆放問(wèn)題，生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，試于制件大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度較高，制作成本較高，材料利用率較低。

㈢由一套復(fù)合模完成。優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率較高，便于模具存放管理，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)。試用于中、大批量的制件生產(chǎn)。缺點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大，對(duì)壓力機(jī)的噸位要求高。

比較三種模具設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)，當(dāng)所要生產(chǎn)的制件是大批量生產(chǎn)且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)，應(yīng)該首選級(jí)進(jìn)模。而針對(duì)該制件自身加工特點(diǎn)及技術(shù)要求可知，選用一套復(fù)合?？梢詽M(mǎn)足要求，因此本論文就以復(fù)合模的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二、制件沖壓模具工藝方案的計(jì)算

㈠沖裁力、卸料力、推件力的計(jì)算及壓力機(jī)的初選

其中: L -- 沖切線(xiàn)長(zhǎng)度 t -- 材料厚度

-- 材料抗剪強(qiáng)度，查表可知=345(MPa)

--卸(剝)料力系數(shù)--推料力系數(shù) -- 頂料力系數(shù)

經(jīng)過(guò)計(jì)算：

（mm）

（N）

（N）

（N）

總沖裁力：

（N）

電器設(shè)備公司在產(chǎn)品技術(shù)要求中指定了壓力機(jī)的型號(hào)為：JC21-160A。該壓力機(jī)的最大閉合高度為（mm）則最小閉合高度為（mm）由公式

得（mm）

其中100（mm）為壓力機(jī)上的墊板厚度，是為了當(dāng)模具的閉合高度較小，而壓力機(jī)的噸位又要求大時(shí)，就需要增加墊板，使模具的閉合高度加上墊板的厚度，可以滿(mǎn)足壓力機(jī)的閉合高度范圍之內(nèi)。因此滿(mǎn)足使用要求。

㈡計(jì)算沖裁件的排樣

⒈搭邊值的確定

工件間a=3 (mm) 側(cè)搭邊值b=3.5 (mm)

⒉計(jì)算條料寬度

由于此模具設(shè)計(jì)了定位裝置，采用三個(gè)活動(dòng)擋料銷(xiāo)進(jìn)行送料的定位。所以，按有側(cè)壓裝置計(jì)算條料的寬度

（mm）

⒊計(jì)算材料的利用率

一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率：

(mm)

總的材料利用率：

A -- 沖裁件面積n -- 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目

B -- 條料寬度h -- 進(jìn)距(mm)

N -- 一張板上沖件數(shù)目 L -- 板材長(zhǎng)度(mm)

一個(gè)制件的材料重量為：

(g)

采用8個(gè)制件構(gòu)成的條料重量為：(g)

由于此送料過(guò)程是人工進(jìn)行，送料的重量要適當(dāng)，便于送料的連續(xù)進(jìn)行，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度，故應(yīng)該考慮條料的重量。由以上計(jì)算可知采用1400*700（mm）的鋼板可以提高材料的利用率，然后排列為5*8的排樣，方便鋼板裁剪成重量適度的條料，每個(gè)條料的上排列8個(gè)工件圖樣，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，此方案可行。

㈢凸模強(qiáng)度的校核

在厚度為3mm的鋼板上沖孔，凸模選用合金工具鋼（淬火），其直徑為5.5mm。板材的抗剪強(qiáng)度為＝750Mpa，凸模材料的許用應(yīng)力為 1800Mpa，驗(yàn)算設(shè)計(jì)如下：

⒈壓應(yīng)力校核

據(jù)公式有 （mm）

而d=5.5 (mm) >2.3 (mm) 故設(shè)計(jì)合理

⒉彎曲應(yīng)力校核

對(duì)于圓形凸模有 (mm)

直徑5.5mm圓凸模的沖裁力為：

（N）

由計(jì)算可知，該模具的最大長(zhǎng)度為16.86（mm）大于15(mm)，所以滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求，此設(shè)計(jì)合理。

㈣模具刃口尺寸的確定

⒈外形尺寸以凹模為基準(zhǔn)，配做凸模。則

(1) 凹模磨損后，尺寸、、、、尺寸變大，先將工件外形尺寸轉(zhuǎn)化為單向公差，則 （mm）、 (mm)、 (mm)、(mm)、 (mm)

查表得：、 、 、、

由公式 得

（mm）、(mm)、 (mm)、(mm)、(mm)

（2）凹模磨損后，尺寸B變小，但尺寸B沒(méi)有公差要求，所以

（mm）

（3）凹模磨損后，尺寸C不變，則

(>>下轉(zhuǎn)第159頁(yè))