石英表垫片模具设计1.pdf
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石英表垫片模具设计 绪 绪 论论 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长 近年来，模具工业一直以 15％左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有 制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营 也得到了快速的发展浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和 迅速崛起的乡镇企业， 科龙、 美的、 康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心； 中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度， 将技术进步视为企业发 展的重要动力一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、 Pro/E、 IDEAS、 EuclidIS 等国际通用软件， 个别厂家还引进了 Moldflow、 CFlow、 DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并且成功应用于冲压模的 设计中 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已经取得很大进步， 东 风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具此 外，许多研究机构 和大专院校开展模具技术的研究和开发。
经过多年的努力， 在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具 设计周期等方面作出了贡献 例如， 吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模具、汽车覆 盖件模具合乎级进模 CAD/CAE/CAM 软件， 上海交通大学模具 CAD 国家工程研 究中心开发的冷冲压模具和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等在 国内模具行业拥有不少的的用户 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展， 但许多方面与工 业发达国家相比还有较大的差距例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重 比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广 泛等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口 未来冲压模具的发展趋势模具行业在今后的发展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结 构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展我们的模具行业要紧紧的跟着市 场的需求发展 没有产品的需求、 产品的更新换代， 就没有模具行业的技术进步， 也就没有模具产品的上规模、上档次。
如汽车生产中 90％以上的零部件，都要 依赖模具成型，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达 40％左 右而模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的 开发能力已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志 其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达 地区的差距中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用 如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公 司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓； 四川宜宾普什模具 有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章 第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制， 大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构充分发掘企业发展的 内在动力要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅 分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机 制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现 代专业模具企业， 培养能代表行业水平的 “龙头” 企业， 带动地区产业链的发展。
1 1 冲裁工艺性分析冲裁工艺性分析 1 分析零件的冲压工艺性 材料为 H62 软黄铜，较软，可以冲裁 2 零件的结构分析 此冲裁件结构对称，没有过大的悬臂和窄槽最小冲孔直径满足要求，边 与边缘的距离 b=2>t=0.5 适合冲裁圆角半径 R=2.最小壁厚也满足要求 3 工件的尺寸精度 工件的尺寸全部为自由公差，都用 IT14 级，尺寸精度不高普通冲裁完 全能满足要求 查表得，如表 1 所示2 2 确定冲压工艺方案确定冲压工艺方案 该零件包括落料和冲孔两个基本工序，分别可采用单工序模，级进模，复合 模三种方案 方案一：先落料，后冲孔采用单工序模生产因为零件需求量大，采用此 种模具的生产效率低，且模具的制造成本也较高，所以不易采用单工序模 方案二：落料－冲孔复合模冲压采用复合模生产此种方案只需一副模具， 工件的精度及生产效率都较高，同时也满足凸模和凹模之间许用最小壁厚冲裁 件为石英表垫片，精度高，平整度也高，且工件相对较复杂，在考虑模具制造成 本的情况下易用此种方案同时在选用正装还是倒装时，应用正装因为正装 式较适用于材质较软的平直度要求较高的冲裁件， 所以我们在这里采用正装复合 模。
方案三：冲孔—落料级进冲压采用级进模此种方案冲件的精度较差，需 要保证冲压件的形位精度，需要在模具上设导正销导正故模具制造和安装较复 合模复杂 通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产方案选用二为佳3 3 主要的设计计算主要的设计计算 1．1．1 1 排样方式的确定及计算排样方式的确定及计算 排样方式一：采用有废料排样，形式为直排根据表 2.5.2（课本）查得 工件间 a 1 =1.2 侧面 a=1.5 排样如下图所示： 端距 L=6.5+1.2=7.7 查表 2.5.4 课本△=0.08 0 B−∆ =（ max D +2a） 0 −∆ =21 0 0.08 − mm S=20+6.5+1.2=27.7mm A =18*8 -4π-32+6.5*6.5π-2.6*2.6π+44+1.57 =144-12.56-32+132.665-21.2264 =256.45 2 mm 100% A BS η =× = 256.45 100%40.3% 21 27.7 ×≈ × 排样方式二： 如下图所示 0 00 max0.08 (2 )29.5 Damm B −∆− −∆ =+= 1.296.516.7 Smm =++= 2 256.45 Amm = 16.729.5 100%100%52.1% 256.45 A BS η × =×=×≈ 纵上所述方案二为好。
但是因此模具为复合模，如果是此种排样方式，模具 是比较复杂的为了减化模具的制造成本我们在设计为隔位冲压，这样可以减 少废料，降低模具的制造费用 此材料为H62软黄铜， 根据现有的条件， 我们选用黄铜板 （GB/T2041---1989） 1．1．2 冲压力的计算2 冲压力的计算 该模具为复合模，拟选择弹性卸料和上出件 查表得 K=1.3 294 b τ = 0.06 X K = TD KK = =0.09 L=18+16+13π +2+6.2π +4π +16=136mm 冲裁力: 1.3 136 0.5 29425989.6 b FKLtN τ ==×××= 卸料力: 0.06 25989.61559.4 XX FK FN ==×= 冲压工艺总力: 29888.04 ZXD FFFFN =++= 具体数据见下表： 项 目 分 类 项目 公式 结果 备注 排 样 冲裁件 面积A A 256.45mm 2 查表 4.3.1 得修边 余量 Δh=2mm ； 查表 2.5.2 得最小 搭边值 a=1.5mm,a1=1.2mm; 采 用无侧压装置， 条料与导料板间隙 Cmin=1mm;n=1 条料宽 度B 2 BDaC =++ 29.5mm 步距S 1 SDa =+ 103.4mm 一 个 步 进 距 的 材 料 利 用率η η= 100% nA BS × 52.4% 冲 压 力 冲 裁 力 F F=KLtτb 25989.6N L=136mm , τb=294MPa 卸 料 力 x F xX FK F = 1559.4N 查表 2.6.1 得 X K =0.06 顶 件 力 D F DD FK F = 2339.1N 查表 2.6.1 得 D K =0.09 冲 压 工 艺 总 力 Z F 1 ZYXD FFFFFF =++++ 29888.1N 弹性卸料，上出件 2．3 工作零件尺寸刃口计算工作零件尺寸刃口计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前， 首先要考虑工作零件的加工方法及 模具装配方法。
结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切 割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保 证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化因此工作零件刃口尺寸计算就分开加工的方法来计算具体计算如下所示 由图二可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料外形尺寸由落料所 得内形有冲孔得出查表 2.3.2 得 min z ＝0.025 max z ＝0.035 χ ＝0.5 则 max z － min z ＝0.01 设凸、凹模分别根据计算情况查公差表，按所需级别加工制造则 落料部分： ① max0 () A A DD δ χ + =− ∆=（18-0.5×0.43） 0.018 0 + ＝17.79 0.018 0 + 0 min () T TA DDZ δ − =− ＝（17.79-0.025） 0 0.011 − ＝17.54 0 0.011 − 校核 0.018+0.011>0.01 所以 A δ =0.005 T δ ＝0.003 A D =17.79 0.005 0 + T D =17.54 0 0.003 − ② max0 () A A DD δ χ + =− ∆=(8-0.5×0.36) 0.006 0 + =7.82 0.006 0 + 0 min () T TA DDZ δ − =− = (7.82-0.025) 0 0.004 − =7.78 0 0.004 − ③ max0 () A A DD δ χ + =− ∆=(4-0.5×0.30) 0.005 0 + =3.85 0.005 0 + 0 min () T TA DDZ δ − =− = (3.86-0.025) 0 0.004 − =3.825 0 0.004 − ④ max0 () A A DD δ χ + =− ∆=(13-0.5×0.43) 0.005 0 + =12.785 0.005 0 + 0 min () T TA DDZ δ − =− = (12.785-0.025) 0 0.003 − =12.76 0 0.003 − ⑤ max0 () A A DD δ χ + =− ∆=(2-0.5×0.25) 0.006 0 + =1.875 0.006 0 + 0 min () T TA DDZ δ − =− = (1.875-0.025) 0 0.004 − =1.85 0 0.004 − 冲孔部分: ① 0 min () T T dd δ χ − =+ ∆=(4+0.5×0.3) 0 0.004 − =3.85 0 0.004 − min0 () A AT ddZ δ + =+=(3.85+0.025) 0.005 0 + =3.875 0.005 0 + ② 0 min () T T dd δ χ − =+ ∆=(8+0.50.36) 0 0.004 − =8.18 0 0.004 − min0 () A AT ddZ δ + =+=(8.18+0.025) 0.006 0 + =8.205 0.006 0 + ③ 0 min () T T dd δ χ − =+ ∆=(2.6+0.5×0.15) 0 0.004 − =2.675 0 0.004 −m。
