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蓋子沖壓工藝分析及模具設計
蓋子沖壓工藝分析及模具設計
更新时间:2025-04-26 12:26:41

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(1)

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(2)

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(3)

  冷沖壓模具設計實例 工件名稱:手柄 

  工件簡圖:

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(4)

  生産批量:中批量 

  材料:Q235-A鋼 

  材料厚度:1.2mm

  1、沖壓件工藝性分析   

  此工件隻有落料和沖孔兩個工序。 材料為Q235-A鋼,具有良好的沖壓性能,适合沖裁。工件結構相對簡單,有一個φ8mm的孔和5個φ5mm的孔;孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求,最小壁厚為3.5mm(大端4個φ5mm的孔與φ8mm孔、φ5mm的孔與R16mm外圓之間的壁厚)。工件的尺寸全部為自由公差,可看作IT14級,尺寸精度較低,普通沖裁完全能滿足要求。

  2、沖壓工藝方案的确定   

    該工件包括落料、沖孔兩個基本工序,可有以下三種工藝方案:   方案一:先落料,後沖孔。采用單工序模生産。   方案二:落料-沖孔複合沖壓。采用複合模生産。   方案三:沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生産。 

  方案一模具結構簡單,但需兩道工序兩副模具,成本高而生産效率低,難以滿足中批量生産要求。方案二隻需一副模具,工件的精度及生産效率都較高,但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模許用最小壁厚3.2mm,模具強度較差,制造難度大,并且沖壓後成品件留在模具上,在清理模具上的物料時會影響沖壓速度,操作不方便。方案三也隻需一副模具,生産效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較,該件的沖壓生産采用方案三為佳。

  3、主要設計計算   

  (1)排樣方式的确定及其計算 

  設計級進模,首先要設計條料排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點,直排時材料利用率低,應采用直對排,如圖8.2.2手柄排樣圖所示的排樣方法,設計成隔位沖壓,可顯著地減少廢料。隔位沖壓就是将第一遍沖壓以後的條料水平方向旋轉180°,再沖第二遍,在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。搭邊值取2.5mm和3.5mm,條料寬度為135mm,步距離為53 mm,一個步距的材料利用率為78%(計算見表8.2.1)。查闆材标準,宜選950mm×1500mm的鋼闆,每張鋼闆可剪裁為7張條料(135mm×1500mm),每張條料可沖56個工件,故每張鋼闆的材料利用率為76%。 

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(5)

  (2)沖壓力的計算 

      該模具采用級進模,拟選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關計算見表8.2.1。  根據計算結果,沖壓設備拟選J23-25。  

  (3)壓力中心的确定及相關計算 

  計算壓力中心時,先畫出凹模型口圖,如圖8.2.3所示。在圖中将xoy坐标系建立在圖示的對稱中心線上,将沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L6共6組基本線段,用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐标(13.57,11.64)。有關計算如表8.2.2所示。由以上計算結果可以看出,該工件沖裁力不大,壓力中心偏移坐标原點O較小,為了便于模具的加工和裝配,模具中心仍選在坐标原點O。若選用J23-25沖床,C點仍在壓力機模柄孔投影面積範圍内,滿足要求。 

   (4)工作零件刃口尺寸計算 

    在确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及模具裝配方法。結合該模具的特點,工作零件的形狀相對較簡單,适宜采用線切割機床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定闆以及卸料闆,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,具體計算見表8.2.3 所示。

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(6)

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(7)

  (5)卸料橡膠的設計 

  卸料橡膠的設計計算見表8.2.4。選用的四塊橡膠闆的厚度務必一緻,不然會造成受力不均勻,運動産生歪斜,影響模具的正常工作。 

  4、模具總體設計     

  (1)模具類型的選擇 

      由沖壓工藝分析可知,采用級進沖壓,所以模具類型為級進模。   (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闆,無側壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷初定距,導正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為填料長度有一定餘量,可以靠操作工目測來定。

  (3)卸料、出件方式的選擇 

  因為工件料厚為1.2mm,相對較薄,卸料力也比較小,故可采用彈性卸料。 又因為是級進模生産,所以采用下出件比較便于操作與提高生産效率。 (4)導向方式的選擇 

  為了提高模具壽命和工件質量,方便安裝調整,該級進模采用中間導柱的導向方式。 

  5、主要零部件設計  

  (1)工作零件的結構設計     

  ① 落料凸模 

      結合工件外形并考慮加工,将落料凸模設計成直通式,采用線切割機床加工,2個M8螺釘固定在墊闆上,與凸模固定闆的配合按H6/m5。其總長L可按公式2.9.2計算:L =20 14 1.2 28.8=64mm 具體結構可參見圖8.2.4(a)所示。     

  ② 沖孔凸模 

      因為所沖的孔均為圓形,而且都不屬于需要特别保護的小凸模,所以沖孔凸模采用台階式,一方面加工簡單,另一方面又便于裝配與更換。其中沖5個φ5的圓形凸模可選用标準件BⅡ型式(尺寸為5.15×64)。沖φ8mm孔的凸模結構如圖8.2.4(b)所示。

   ③ 凹模 

      凹模采用整體凹模,各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工,安排凹模在模架上的位置時,要依據計算壓力中心的數據,将壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計算: 

      凹模厚度 H=kb=0.2×127mm=25.4mm(查表2.9.5得k=0.2) 

  凹模壁厚 c=(1.5~2)H=38~50.8mm     

  取凹模厚度H=30mm,

  凹模壁厚c=45mm, 

  凹模寬度B=b 2c=(127 2×45)mm=217mm   

  凹模長度L取195mm(送料方向) 

      凹模輪廓尺寸為195mm×217mm×30mm,結構如圖8.2.4(c)所示。 (2)定位零件的設計 

  落料凸模下部設置兩個導正銷,分别借用工件上φ5mm和φ8mm兩個孔作導正孔。φ8mm導正孔的導正銷的結構如圖8.2.5所示。導正應在卸料闆壓緊闆料之前完成導正,考慮料厚和裝配後卸料闆下平面超出凸模端面lmm ,所以導正銷直線部分的長度為1.8mm。導

  正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面,導正銷導正部分與導正孔采用H7/h6配合。 

      起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用标準件,規格為8×16。

  (3)導料闆的設計 

  導料闆的内側與條料接觸,外側與凹模齊平,導料闆與條料之間的間隙取1mm,這樣就可确定了導料闆的寬度,導料闆的厚度按表2.9.7選擇。導料闆采用45鋼制作,熱處理硬度為40~45HRC,用螺釘和銷釘固定在凹模上。導料闆的進料端安裝有承料闆。 

  (4)卸料部件的設計 

    ① 卸料闆的設計 

    卸料闆的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同,厚度為14mm。   

  卸料闆采用45鋼制造,淬火硬度為40~45HRC。   

  ②卸料螺釘的選用 

    卸料闆上設置4個卸料螺釘,公稱直徑為12mm,螺紋部分為M10×10mm。卸料

  

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(9)

  釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊後, 應使卸料闆超出凸模端面lmm,有誤差時通過在螺釘與卸料闆之間安裝墊片來調整。

   (5)模架及其它零部件設計 

  該模具采用中間導柱模架,這種模架的導柱在模具中間位置,沖壓時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,選擇模架規格。 

  導柱d/mm×L/mm分别為φ28×160,φ32×160; 

  導套d/mm×L/mm×D/mm分别為φ28× 115×42,φ32×115×45。 

  上模座厚度H上模取45mm,

  上模墊闆厚度H墊取10mm,

  固定闆厚度H固取20mm,

  下模座厚度H下模取50mm,

  那麼,該模具的閉合高度: 

  H閉=H上模+ H墊+L+ H + H下模-h2 =(45+10+64+30+50-2)mm=197mm 

  式中 

  L——凸模長度,L=64 mm;   

   H——凹模厚度,H=30mm; 

   h2——凸模沖裁後進入凹模的深度,h2=2mm。 

  可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-25的最大裝模高度(220mm),可以使用。

   6、模具總裝圖

  通過以上設計,可得到如圖8.2.6所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模闆、墊闆、凸模(7個)、凸模固定闆及卸料闆等組成。卸料方式采用彈性卸料,以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模闆、導料闆等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 

  條料送進時采用活動擋料銷13作為粗定距,在落料凸模上安裝兩個導正銷4,利用條料上φ5mm和φ8孔作導正銷孔進行導正,以此作為條料送進的精确定距。操作時完成第一步沖壓後,把條料擡起向前移動,用落料孔套在活動擋料銷13上,并向前推緊,沖壓時凸模上的導正銷4再作精确定距。活動擋料銷位置的設定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm,沖壓過程中粗定位完成以後,當用導正銷作精确定位時,由導正銷上圓錐形斜面再将條料向後拉回約0.2mm而完成精确定距。用這種方法定距,精度可達到0.02mm。

  7、沖壓設備的選定   

  通過校核,選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25能滿足使用要求。其主要技術參數如下: 

  公稱壓力:250KN 

  滑塊行程:65mm 

  最大閉合高度:270mm 

  最大裝模高度:220mm

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(10)

  蓋子沖壓工藝分析及模具設計(五金汽車模具翻孔工藝設計标準及模具設計實例)(11)

  工作台尺寸(前後×左右):370mm×560mm  

  墊闆尺寸(厚度×孔徑):50mm×200mm        

  模柄孔尺寸:φ40mm×60mm     

  最大傾斜角度:30°

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