支撐板的沖裁工藝及模具設計【連續(xù)轉位多孔直角扇形板沖孔落料沖壓沖裁倒裝復合模含11張CAD圖帶卡片】
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1緒論近十多年來,隨著對發(fā)展先進制造技術的重要性獲得前所未有的共識,沖壓成形技術無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展,其特征是與高新技術結合,在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術、信息技術、現(xiàn)代測控技術等向沖壓領域的滲透與交叉融合,推動了先進沖壓成形技術的形成和發(fā)展。國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢電子計算機的普遍應用給模具設計和制造開辟了新的前景。計算機輔助模具設計在不少國家得到了一定程度的應用,節(jié)約了設計工時,使模具結構更加合理。各類模具加工設備也大量采用電子計算機控制,提高了加工效率和精度。用電子計算機輔助設計拉伸件的展開尺寸,可以根據(jù)各部位金屬流動的情況更精確的得出毛坯形狀和尺寸。沖裁模具的結構設計沖裁模具是沖裁工序所用的模具。沖裁模的結構型式很多，沖裁模可按不同的特征進行分類。 1．按工序性質可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；2．按工序組合方式可分為單工序模、復合模和級進模； 3．按上、下模的導向方式可分為無導向的開式模和有導向的導板模、導柱模、導筒模等。 4．按凸、凹模的材料可分為硬質合金沖模、鋼皮沖模、鋅基合金沖模、聚氨脂沖模等；5．按凸、凹模的結構和布置方法可分為整體模和鑲拼模，正裝模和倒裝模。 6．按自動化程度可分為手工操作模、半自動模、自動模。 7. 分類的方法還比較多，上述的各種分類方法從不同的角度反映了模具結構的不同特點。下面以工序組合方式，分別分析各類沖裁模具的結構及其特點。 沖裁模具設計的進度 21.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 15 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4．模具的調試，所用時間 5 天。 3第1章 工件的工藝性分析工件名稱：支撐板生產(chǎn)批量：中小批量零件要求：配套產(chǎn)品更新?lián)Q代很快材料：Q235厚度：1.5mm工件簡圖見圖1圖 1 支撐板設計步驟： 41.1 工藝性分析圖示零件材料為 Q235，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。外形落料的工藝性：制件屬于中等尺寸零件，料厚 1.5mm，外形簡單，尺寸精度要求一般，因此第一步?jīng)_中心孔可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：所沖圓形孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。沖中心孔只有外形落料和沖孔兩個工序。按要求零件尺寸取 IT12-13 級，符合一般復合沖壓的經(jīng)濟精度要求。1.2 排樣設計(1) 確定零件的排樣方案設計模具時，條料的排樣很重要。壓圈外形簡單,可以采用單向排列. 5圖 2 條料的排樣(2) 條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 1.2mm 和 1mm。條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，由BΔ =〔D+2a+c 1〕 - Δ ﹝2﹞D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側搭邊值c1—導料板與最寬條料之間的間隙代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 227.4mm.導尺間距離的計算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計算得導尺間距離為 228.4mm.材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應情況，原材料選用 500mm×1000mm×1.5mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 1000m ×225mm 條料 7 條，材料利用率通用計算公式 = ?nA×0%Bs式中 A—一個沖裁件的面積，mm 2;n—一個進距內的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; s—進距， mm得 = =76.81%?%104.2756391?1.3 工藝方案的確定支撐板所需的基本沖壓工序為沖孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：單工序模，即先落料后沖孔. 6方案二：沖孔落料復合模。方案三：沖孔落料級進模。 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。支撐板的孔之間的距離為 12.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（1.5mm） （1） ，可以采用沖孔、落料復合模或沖孔、落料連續(xù)模。復合模模具能易保證沖裁精度,由于壓料沖裁的同時得到了較平,沖件平直且有較好的剪切斷面.制造成本比級進模低。正裝復合模較適用于沖制材料質較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件,由于 Q235 屬于較硬一些的材料益采用倒裝復合模較好.倒裝復合模結構簡單,又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件,卸料可靠,操作方便,并為機械化出件提供了有利條件,正適合我們此處的中小批量生產(chǎn)。所以，我們采用倒裝復合模。1.4 模具結構形式的選擇與確定1）倒裝結構：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用倒裝結構，即凸，凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模。2）送料方式：采用自動送料方式以減少勞動強度.3）定位裝置：本工件在復合模中尺寸是較大，在帶導正銷的復合模中常采用活動擋料裝置.3）導向方式：為確保零件的質量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于已經(jīng)采用了自動送料方式，采用后側導柱模架.4）卸料方式：本模具采用倒裝結構，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕喕＞呓Y構，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 1.5mm，料厚比較厚，為了簡化模具結構和達到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料廢料。 7第 2 章 沖壓力與壓力中心的計算及初選壓力機2.1 沖裁工序總力的計算由工件結構和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖圓形孔的力 P1，落外型料的力 P2，向下推出孔廢料的力 P3，向下推出工件的力P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機提供的，故不用計算在內。考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：P=KLtτ ﹝3﹞式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強度(MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊﹝1﹞表 8—7 得 Q235 鋼的 σ b=273--520Mpa，在此取 σ b=400Mpa 。P1=10.5π×1.5×400=19.78kNP2=224π×1.5×400=422kN推件力 P t=nKtPKt—推件力系數(shù),由手冊查得 Kt=0.055n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查文獻[1]表 2.9.4 可得和 h=6mm,故 n=4P3=4×0.055×19.78=4.35kNP4=4×0.055×422=92.84kN工序總力 P 總 =P1+P2+P3+P4=19.78+422+4.35+92.84=538.97kN2.2 初選壓力機查文獻[4]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 JG23-30 和ＪＣ23-35，見表一。表一 所選擇壓力機的相關參數(shù) 8型號 公稱壓 力/kN 滑塊行 程/mm最大封閉高度/mm工作臺尺寸/mm滑塊底面尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調節(jié)量/mmJC23-25 65 55 280 370×610 25 20 50JG23-30 300 75 200 500×320 160×200 25 502.3 壓力中心的計算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。此為多凸模模具的壓力中心，首先計算大凸模的壓力中心圖 3 壓力中心的計算（a）計算其壓力中心如下：（A）大凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離x0 = ＝5.25mm4321llxxl?到 x-x 軸的距離y0= ＝5.25mm4321llyl(B)由于其余三個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為 9圖 3 壓力中心的計算（b）到 y-y 軸的距離x0= 4321llxl?=112mm到 x-x 軸的距離y0= 4321llyl=112mm 10第 3 章 模具主要零件和主要工作機構的設計與標準化3.1 工作零部件的設計與標準化(1)工作零部件的計算由于制件結構簡單精度要求不高，又由于所沖的孔是圓形孔，沖裁此類零件的凸凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用按凸模與凹模圖樣分別加工的方法。要求公差 IT12-13 級時基本尺寸為： ， 。240.7?1.5027根據(jù)文獻[2]表 2.3.3 查得沖裁模初始雙面間隙為：Zmin=0.132mm, Zmax=0.24mmZmax-Zmin=(0.24-0.132)=0.108mm根據(jù)文獻[2]表 19.1-9 查得凸，凹模極限偏差：落料部分基本尺寸為 224mm，則：md045.???mp03.???｜ ｜+｜ ｜=（0.045+0.030）mm=0.075 mm2d,所以 b 應大于１0。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 230×225×15（JB/T7643.1）① 沖裁圓形孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度） 123(0.6~8).715.934hmm???:小凸模長度 L=10.5+13.5+4+18=46mm小凸模刃口為異形的.小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即對于圓形凸模 A min≥ []yF?式中 A min—凸模最狹小截處的面積，mm—凸模材料許用壓應力(Mpa)??Amin≥ = =0.019mm []yF?319.780?min2.4.?所以承壓能力足夠?？箍v向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導向裝置） Ｌｍａｘ≤270d 2/ F式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mmF ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤270d 2/ =270×102/ =60.67mm 所以長度適宜。19.78凸模固定端面的壓力q =
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