2403 沖三墊圈級進模具設計,墊圈,模具設計 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 １ 頁 共 23 頁沖三墊圈級進模具設計說明書第一章 沖壓件工藝性分析工件名稱：如圖 1-1 所示 生產(chǎn)批量：大批量材料：A3（Q235）材料厚度：2mm圖 1-1圖 1-11.1 沖壓件工藝性分析由圖 1-1 所示零件，形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱。沖裁此工件只有沖孔和落料兩種工序。材料為 A3，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，這三個墊圈結(jié)構(gòu)簡單都是環(huán)行。在設計時要考慮凸模強度是否符合。工件的尺寸全部都是未注公差（自由公差）可看作 IT14 級。尺寸精度較低，普通沖裁完全能夠滿足要求。但由于這三個墊圈共中心線，所以它們的同心度要求較高。在模具設計時要考慮怎樣保證。該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ２ 頁 共 23 頁方案一：先沖孔后落料。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但工序較多，需要四副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率高。工件同心度能夠得以保證。但小工件的壁厚只有 2mm.，小于凸凹模許用最小壁厚4.9mm。﹝1﹞且模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時回影響沖壓速度，沖壓及不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便。工件精度也能滿足。但模具加工復雜，模具尺寸較大。通過對以上三種方案的分析比較，該件的沖壓方案采用方案三為佳。河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 ３ 頁 共 23 頁第 2 章 排樣與沖壓力的設計與計2.1 有關排樣的設計與計算2.1.1 排樣方式的確定及其計算因為采用繼進模沖壓，所以首先要設計條料排樣圖?？紤]到墊圈為圓形，結(jié)構(gòu)簡單，所以采用直排。排樣方式見圖 2-2 所示。搭邊值取 a=1.5mm,側(cè)搭邊值 a1=1.8mm。條料寬度為 93.6mm,步距為 91.5mm.一個步距的材料利用率為74%。 （計算見表一）表一 條料尺寸的相關計算項目分類 項目 公式 結(jié)果 備注沖裁件面積 A22451.3??R?6358.5 2m條料寬度 B8.901?aD93.6步距 S5.?91.5m條料尺寸的計算一個步距內(nèi)條料利用率 ?%10?BHnA?5.9638?74% 查表 4-19，最小搭邊值 ma8.1,5.?無側(cè)壓裝置，條料與導料板 間間隙C5min?河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ４ 頁 共 23 頁圖 2-22.2 沖壓力的設計與計算2.2.1 沖壓力的計算該模具采用級進模，擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關計算見表二。表二 沖壓力的計算項目 公式 結(jié)果 備注沖裁力 F40251.32??bLt?226.08 10?3MPab40??查表 1.3.6[2]卸料力 x 38.60.FKx 6.7824 103查表 4-24， ]1[3.xK推件力 tF10.25.3???nt推 33.912 10?3取表 4-41（b）的凹模人口形式，河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ５ 頁 共 23 頁刃口直壁部分mh6?32/tn查表 4-24，05.推K沖壓工藝總力 zFtxF??266.7744?103彈性卸料，下出件根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設備擬選 JH23-40。河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 ６ 頁 共 23 頁第 3 章 確定模具的壓力中心3.1 確定模具的壓力中心計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖 3-3 所示。在圖中將 坐標系xoy建立在圖標的對稱中心上，將沖裁輪廓按幾何圖形分解成 L1~L4 共 4 組基本線段。用解析法求的模具壓力中心 C 點坐標（41.32，0）有關計算見表三：表三 壓力中心數(shù)據(jù)表各基本要素壓力中心的坐標值基本要素長度 mL/ xy36.7521?d?-55.25 098-45.75 03L45.75 06.24?55.25 0合計 602.88 24.24 0圖 3-3由以上計算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點 O較小。為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心選在坐標原點 O。若選用 J23-24 沖床，C 點還在壓力機的模柄投影面積內(nèi)滿足要求。河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 ７ 頁 共 23 頁第 4 章 工作零件刃口尺寸計算4.1 計算凸模、凹模刃口部分尺寸在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法以及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸摸固定板以及卸料板。這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算 [2]查表 4-6 得： = ； =minZ246.0maxZ360.= =inmax?.3.14.1.1 小墊圈凸、凹模刃口尺寸由表 4-15 查得凸、凹模制造公差：沖孔部分： 凸 = ； 凹 =?m02.?m025.= =凹凸 ?514.?落料部分與沖孔部分尺寸在同一個范圍內(nèi)，所以都能滿足：的條件minaxZ??凹凸 ?查表 4-16 的磨損系數(shù) x=0.5落料： 凹（凹 ?????0max)XD25.0?.28(?= mm74.05.?河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ８ 頁 共 23 頁0min)2/(凸凹凸 ???ZD02.02.497/6??）（沖孔： )(min???Xd凸 0凸??02.02.64)5(???凹凸凹 ???0min)/(Zd025. 25.064/??4.1.2 中墊圈凸、凹模刃口尺寸由表 4-15 查得凸、凹模的制造偏差：m02.?凸?m03.?凹?14.5.03.. ??凹凸?jié)M足 的條件。minaxZ??凹凸 ?查表 4-16 得，磨損系數(shù) 5.0?落料： 凹凹 ?????0max)(XD河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 ９ 頁 共 23 頁m03.03.649)745(?????0in)2/(凸凹凸 ??ZDm02.02.3849)/6(???4.1.3 大墊圈凸、凹模刃口尺寸查表 4-15 得，凸、凹模制造公差：； m025.?凸?m035.?凹?14.6... ??凹凸?jié)M足 的條件。凸凹 ???minaxZ落料部分：凹凹 ?????0max)(XD035.35.6897???0min)2/(凸凹凸 ???ZD025.025.3198)/46(??河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 １０ 頁 共 23 頁第 5 章 卸料橡膠的設計5.1 卸料橡膠的設計卸料橡膠的設計計算如下表四所示。選用的 4 塊橡膠板厚度必須一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。表四 卸料橡膠的設計計算 [3]項目 公式 結(jié)果 備注卸料板工作行程 Ih21htI??m5為凸模凹進卸料板的深度1h； 為凸模沖裁后進2入凹模的深度 m橡膠工作行程 IH修hI??10凸模修磨量，取修h5橡膠自由高度 自 由IH4自 由 m4取 為 的IH自 由 %2橡膠預壓縮量 預H自 由預 %15?6一般取 自 由預 ）（ 150??每個橡膠承受載荷 1F4/1卸FN3195.?選用 4 個圓筒形橡膠橡膠外徑 D 5.0)/(27.1Pd??（ m6.8較核橡膠自由高度 自 由H.46./5.0??自 由 滿足要 求 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑取d 13?aMP5.0河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 １１ 頁 共 23 頁橡膠安裝高度 安H預自 由安 H??m34/河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 １２ 頁 共 23 頁第 6 章 模具總體設計6.1 模具類型的選擇有沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進默。6.2 定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精確定距。而第一件的沖壓位置，因為條料長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。6.3 卸料、出件方式的選擇因為工件料厚 2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料；有因為是級進模生產(chǎn)。所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。6.4 導向方式的選為了提高模具壽命和沖件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整。該級進模采用對角導柱導套的導向方式。河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 １３ 頁 共 23 頁第 7 章 主要零部件設計7.1 凹模的結(jié)構(gòu)設計凹模采用整體凹模，凹模上的孔均采用線切割機床加工。安排凹模在模架上的位置時要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸可按下列公式計算。結(jié)構(gòu)形式如圖 4-4 所示。凹模厚度 H 的確定（按經(jīng)驗公式） )15(mkb??其中， 為最大型孔的寬度尺寸，取 ； 為系數(shù)，查沖壓手冊（表 2-m90k40 ） ，取 0.28；則： ]3[H2.58.09??凹模壁厚： HC)~!.1(m4.50~8.37?取凹模厚度 凹模壁厚28?mC40?凹模寬度 的確定Bcb2?m17049??凹模長度 的確定Lcb2?590??m14河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 １４ 頁 共 23 頁查模具標準應用手冊 GB2858.2-81，依據(jù)設計尺寸，選擇凹模輪廓尺寸為：m2802?圖 4-47.2 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設計因為沖孔凸模的孔均為圓形，而且不屬于需要特別的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式。一方面加工簡單；另一方面便于安裝與更換。其中沖 孔的24?凸模采用標準 ；沖 、 、 的凸AT108243??915826/?JB8509模其結(jié)構(gòu)形式分別見圖 5-5、6-6、7-7 所示。凸模長度計算： 231LttL??168%7528?m73?其中取 增加長度為 ，凸模固定板高度取凹模厚度的 。%75查有關標準取凸模長度 L80河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 １５ 頁 共 23 頁圖 5-5圖 6-6河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 １６ 頁 共 23 頁圖 7-77.3 定位零件的設計落料凸模下部設置三個導正銷，分別借用工件上 、 、 的三孔24?850作導正。因為凸模尺寸較大，所以采用 中的第四種結(jié)構(gòu)形式，有81.26?GB關計算如下：孔凸模導正銷基本尺寸24?adD1??（查表 2-52， ）.0241.02?am9.3查表 2-53，得 th8.02?m6.1孔凸模導正銷基本尺寸28?(查表 2-53， )adD1??12.0a12.0?m8.7查表 2-53，得 mth?河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 １７ 頁 共 23 頁孔凸模導正銷基本尺寸50?（查表 2-52， ）adD21??16.016.02?am84.9查表 2-53，得 。 mth27.4 導料板的設計導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm。這樣就可以確定導料板的寬度了。導料板采用 45 鋼制作，熱處理硬度為40~45HRc，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導料板有關計算如下：導料板長度： mL20?凹導料板厚度查 4-38 得： H4導料板內(nèi)側(cè)寬度： FbDB???)(28.0.190?m96?則導料板寬度： 52/)2(?其中查表 4-20，得 ；表 4-19，得 ；表 4-39 得，8.1b8.0??8.0?F查標準導料板規(guī)格： （參見標準 GB2865.5-81）m502?7.5 卸料部件的設計7.5.1 卸料板的設計河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 １８ 頁 共 23 頁卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同。查表 7-7[5]得其厚度為 28mm.卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 40~45HRc.7.5.2 卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設置 4 個卸料螺釘，公稱直徑為 12mm,螺紋部分為 M10 10mm,卸?料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面 1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。7.6 墊板的設計查表 7-7 可得墊板厚度為 10mm,其周界尺寸與凹模周界尺寸相同。]5[7.7 模架結(jié)構(gòu)設計查沖壓手冊 GB/T2851.5-90。該模具采用對角導柱模架，這中模架的導柱在模具中間位置，沖壓是可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸為依據(jù)。選擇模架規(guī)格： 。210~73520?905.281/?TGB上模座 ：HBL?m4下模座 ： 650導柱 分別為： （GB/T2861.1）md// 23?導套 分別為： DL/?m531405?（GB/T2861.6）上模座 H 上模 取 45mm,上模墊板厚度 H 墊 取 10mm，固定板厚度 H 固 取21mm,下模座厚度 H 上模 取 50mm，則該模具閉合高度hL????2下 模墊上 模閉 350281045m1?式中：；L——凸模長度，河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 １９ 頁 共 23 頁H——凹模厚度， mH28?凸模沖裁后進入凹模的深度，2hh32?可見，模具的閉合高度小于壓力機最大封閉高度，JH23-40 滿足使用要求。7.8 其他零部件的設計落料凸模上的導正銷采用 M8 固定。50?落料凸模上的導正銷才用 M12 固定。9卸料螺釘采用 M12；上模座、墊板與凸模固定板采用 M12，銷釘采用 M8。下模座、凹模與導料板的固定采用 M12 的螺釘，銷釘才用 M8；彈性擋料裝置采用 8 24 GB2866.5-81，其中彈簧彈頂擋料銷才用 8 24 ? ?GB2866.5-81；彈簧采用 1 10 30 GB2866.5-81。始用擋料銷選用規(guī)格： JB/T7649.1-1994，始用擋料塊選用 65 65JB/T7649.1，彈簧： GB/T2089，彈簧心柱： JB/T7649.2。208.?16?河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ２０ 頁 共 23 頁第 8 章 模具總裝圖8.1 模具總裝圖通過以上設計，可得到如圖 8-8 所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（4 個） 、凸模固定板以及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分有下模座、凹模板、導料板等組成。沖孔和成品件均由漏料孔漏出。條料送進采用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝有導正銷，利用條料上 三孔作導正銷孔進行導正，以次作為條料送進的精確定50284?、、距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導正銷再做精確定距。圖 8-8河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ２１ 頁 共 23 頁第 9 章 沖壓設備的選定9.1 沖壓設備的選擇通過較核，選擇開式壓力機 JH23-40 能夠滿足使用要求。其主要技術參數(shù)見下表五：表五 JH23-40 主要參數(shù)表公稱壓力/KN400滑塊行程/mm80滑塊行程次數(shù)/次 min-1 55最大封閉高度/mm 330封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 65立柱間距/mm340喉深/mm 250工作臺尺寸/mm460?700墊板尺寸/mm65 320??模柄孔尺寸/mm805??最大傾斜角 ?30電動機公率/kw5.5河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 ２２ 頁 共 23 頁第 10 章 模具的裝配10.1 模具的裝配根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，在裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表六：表六、沖三墊圈級進模的裝配序號 工序 工藝說明1 凸、凹預配①裝配前仔細檢查個凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。②將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換。2 凸模裝配以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的型孔中，并擠緊牢固。3 裝配下模① 在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板；② 在下模座、導料板，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；③ 將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘4 裝配上模① 在以裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；② 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆孔鉸螺孔、銷孔；③ 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊；④ 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝入橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm;⑤ 復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；⑥ 安裝導正銷；⑦ 切紙檢查，合適后打入銷釘河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 ２３ 頁 共 23 頁