托板零件沖壓成型工藝與級進模設計含9張CAD圖

托板零件沖壓成型工藝與級進模設計含9張CAD圖,零件,沖壓,成型,工藝,級進模,設計,cad 摘要：本文是對精度要求相對較高，工藝比較復雜，生產(chǎn)批量大的鎖緊片進行設計。在 對鎖緊片結(jié)構(gòu)工藝性和材料加工工藝性正確分析的基礎上，采用敘述與計算相結(jié)合的方式，分別對級進模 的沖孔、落料等工序進行了從材料的選擇到工作零件、定位零件、卸料零件、導向零件和安裝固定零件等 進行了設計。討論了思路的可行性，并對其進行了整體和局部的結(jié)構(gòu)設計。此級進模的設計，對以往的學 習進行了一次綜合性的運用，對今后的工作也有相當大的指導意義。 通過對課題的沖壓工藝的分析及模具零件的計算后，首先對主要的工作零件以及非標零件進行二維圖 的繪制，并且繪制本套模具的裝配圖；其次對主要工作零件的加工進行工藝卡片的編制。 關(guān)鍵詞：工藝分析； 零件設計； 模具裝配 Abstract：This paper is the size of small, relatively high precision, the process is more complicated, mass production of electronic components large base unit for deep, piercing and flanging progressive die design..Base unit in the structure of materials and processing sexual correct analysis on the basis of Narration and calculated using a combination of methods, the Progressive Piercing Die incision, Drawing, flanging of the processes from the choice of materials to the design.of work components, positioning components and dump parts, oriented parts and fixed components .This design has good ideas from nature. This progressive die design, the study of the past, carried out a comprehensive application, for the future work of a great guiding significance. Based on the analysis of the topic of was stamping process after the calculation and mould parts,first of main job parts and non-standard parts,two-dimensional was drawing and plot the set of mould assembly drawings;Next to the main part was processing process card program-ming. Key words:Process analysis; Parts design; The mold assembly 目錄 第一章 緒論 ..................................................................................................................1 第二章 沖壓件工藝分析 ..............................................................................................2 2.1 材料分析 .............................................................................................................2 2.2 零件結(jié)構(gòu) .............................................................................................................2 2.3 尺寸精度 .............................................................................................................3 第三章 沖裁方案的確定 ..............................................................................................4 3.1 沖裁工藝方案的確定 .........................................................................................4 3.2 沖裁工藝方法的選擇 .........................................................................................4 第四章 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 ......................................................................................6 4.1 模具類型的選擇 .................................................................................................6 4.2 送料方式的選擇 .................................................................................................6 4.3 定位方式的選擇 .................................................................................................6 4.4 卸料、出件方式的選擇 .....................................................................................6 4.5 導向方式的選擇 .................................................................................................6 第五章 工藝參數(shù)計算 ..................................................................................................8 5.1 排樣方式的選擇 .................................................................................................8 5.1.1 排樣及搭邊值的計算 .....................................................................................8 5.1.2 步距的計算 .....................................................................................................8 5.1.3 條料寬度的確定 .............................................................................................9 5.1.4 材料利用率的計算 .........................................................................................9 5.2 沖壓力的計算 ...................................................................................................10 5.2.1 總沖裁力的計算 ...........................................................................................10 5.2.2 卸料力、推件力的計算 ...............................................................................11 5.2.3 彎曲力的計算 ...............................................................................................12 5.2.4 總沖壓力的計算 ...........................................................................................13 5.2.4 初選壓力機 ...................................................................................................13 第六章 刃口尺寸計算 ................................................................................................14 6.1 沖裁間隙的確定 ...............................................................................................14 6.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則 .......................................................................15 6.3 彎曲工作部分尺寸計算 ...................................................................................17 第七章 主要零部件設計 ............................................................................................18 7.1 凹模設計 ...........................................................................................................18 7.1.1 凹模外形的確定 ...........................................................................................18 7.1.2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 ...........................................................................19 7.1.3 凹模精度與材料的確定 ...............................................................................19 7.2 凸模的設計 .......................................................................................................19 7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 ...........................................................................................19 7.2.2 凸模高度的確定 ...........................................................................................19 7.2.3 凸模材料的確定 ...........................................................................................20 7.2.4 凸模精度的確定 ...........................................................................................20 7.2.5 凸模的強度校核 ...........................................................................................20 7.3 卸料板的設計 ...................................................................................................21 7.3.1 卸料板外型設計 ...........................................................................................21 7.3.2 卸料板材料的選擇 .......................................................................................21 7.3.3 卸料板整體精度的確定 ...............................................................................22 7.4 固定板的設計 ...................................................................................................22 7.5 墊板的設計 .......................................................................................................22 7.6 上下模座、模柄的選用 ...................................................................................23 7.6.1 上下模座的選用 ...........................................................................................23 7.6.2 模柄的選用 ...................................................................................................23 7.7 螺釘、銷釘?shù)倪x用 ...........................................................................................24 第八章 沖壓設備的校核與選定 ................................................................................25 8.1 沖壓設備的校核 ...............................................................................................25 8.2 沖壓設備的選用 ...............................................................................................25 結(jié)論 ..............................................................................................................................26 致謝 ..............................................................................................................................27 參考文獻 ......................................................................................................................28 第一章 緒論 近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精 密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月 異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高 品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖 裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進行復 雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對厚度為 58mm 以下的中板或薄 板進行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達 25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對 b900MPa 的高強度合金材料進行精沖。 由于引入了 CAE，沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐 步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計。 在沖壓毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計，可以對排樣或壓延毛坯進行優(yōu) 化設計。 此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成 形預報等技術(shù)的發(fā)展，均標志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗、實驗分析階段開始 走上由沖壓理論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化 的發(fā)展道路。 為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形 工藝(如高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等） 、通用組合 模具和數(shù)控沖壓設備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于 小批生產(chǎn)。不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強 度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強度。 鎖緊片是沖壓生產(chǎn)的一個典型零件，在生產(chǎn)中有很強的作用，其模具設計 有一定的實用價值。對于該制件我們利用先進的模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)效益、保證 產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本，從而取得很高的經(jīng)濟效益。 第二章 沖壓件工藝分析 圖 2-1 零件簡圖 生產(chǎn)批量：大批量； 材料：08F； 材料厚度：1mm； 未注公差：IT14。 2.1 材料分析 表 2-1 部分碳素鋼抗剪性能 材料名稱 牌號 抗剪強度 （ Mpa） 抗拉強度 （ Mpa） 屈服點 （ Mpa） 伸長率 （%） 碳素鋼 08F 220-310 280-390 180 32 由上表 2-1 可知：碳素鋼 08F 具有較好的沖裁成形性性能，適合比較耐磨 的零件。綜合評比可以沖裁加工。 2.2 零件結(jié)構(gòu) 零件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中有 32 個圓 形孔，孔的邊長最小尺寸為 5mm，孔離工件邊緣的距離最小為 7.5mm。根據(jù)該 零件形狀來分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。 2.3 尺寸精度 該零件上尺寸都未注尺寸公差，所以尺寸公差由公差等級表查得：對于未 注公差尺寸，屬于自由尺寸，按 IT14 查表 2-2 得到： 落料尺寸： 、0.7460.361R 沖孔尺寸： .35 通過查公差等級表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。 表 2-2 常見零件公差等級表 公差等級 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸 /mm /m /mm 3 36 610 1018 1830 3050 5080 80120 120180 180250 250315 315400 400500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 第三章 沖裁方案的確定 3.1 沖裁工藝方案的確定 在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點確定工藝方 案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。 3.2 沖裁工藝方法的選擇 沖裁工序分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁三種。 單工序沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)只完成一個沖壓工序的沖裁模。 復合沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個 以上的沖壓工序。 級進沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機的 一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。 其三種工序的性能見表 3-1： 表 3-1 單工序沖裁、級進沖裁和復合沖裁性能 比較項目 單工序模 復合模 級進模 生產(chǎn)批量 小批量 中批量和大批量 中批量和大批量 沖壓精度 較低 較高 較高 沖壓生產(chǎn)率 低，壓力機一次行程 內(nèi)只能完成一個工序 較高，壓力機一次 行程內(nèi)可完成二個 以上工序 高，壓力機在一次行 程內(nèi)能完成多個工序 實現(xiàn)操作機械化 自動化的可能性 較易，尤其適合于多 工位壓力機上實現(xiàn)自 動化 制件和廢料排除較 復雜，只能在單機 上實現(xiàn)部分機械操 作 容易，尤其適應于單 機上實現(xiàn)自動化 生產(chǎn)通用性 通用性好，適合于中 小批量生產(chǎn)及大型零 件的大量生產(chǎn) 通用性較差，僅適 合于大批量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合 于中小型零件的大批 量生產(chǎn) 沖模制造的復雜 性和價格 結(jié)構(gòu)簡單，制造周期 短，價格低 沖裁較復雜零件時， 比級進模低 沖裁較簡單零件時低 于復合模 復合模的特點是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，板 料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小。由于零件的生產(chǎn)要求的 是大批量生產(chǎn),但是由于零件有 4 個折彎部位，不利于使用復合模，所以使用級 進模進行生產(chǎn)。 第四章 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 4.1 模具類型的選擇 由以上沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓。 4.2 送料方式的選擇 由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用左 右自動送料方式。 4.3 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。 控制條料的送進布距采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一 定余量，可以靠操作工目測來定。 4.4 卸料、出件方式的選擇 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工 件沖裁后卸料。 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在 2mm 及以下厚度 的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺 釘組成彈壓裝置。 因為工件料厚為 1mm，卸料力不是很大，而且工件的平整性要求比較高， 所以采用彈性卸料裝置。 4.5 導向方式的選擇 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線 上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料 模、復合模。 方案二：采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比 較方便。因為導柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。但 是不能使用浮動模柄。 方案三：采用四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。 常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模 架。 方案四：采用中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準 確。只能一個方向送料。 （a） （b） （c） （d） 圖 4-1 導柱模架 （a）下模座 （b）導柱 （c）導套 （d）上模座 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工 件質(zhì)量，采用后側(cè)導柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。由于 前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案二最佳。 第五章 工藝參數(shù)計算 5.1 排樣方式的選擇 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小 材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利 用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。 排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排 ，根據(jù)設計模具制件的形狀、 厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案： 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺 寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模 具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最 高。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制 件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導向誤差 的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，故應采用方案一。 分析零件形狀，應采用單直排的排樣方式。 5.1.1 排樣及搭邊值的計算 在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭 邊的作用是：補償送料誤差，以保證沖出合格產(chǎn)品；保持條料剛度利于送料， 避免廢料絲進入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)，搭 邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。 綜合考慮工件質(zhì)量及成本，根據(jù)零件形狀尺寸，材料厚度，材料的力學性能以 及送料及擋料方式，我們來選擇合理的搭邊值。 此次設計采用的是彈性卸料裝置，根據(jù)查表確定工件的側(cè)搭邊值為 2mm、2.0mm。 5.1.2 步距的計算 步距是指沖壓過程中壓力機每沖壓一次條料向前送進的距離，其值為排樣 沿送進方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值 步距可定義為： S=L+b (5-1) 式中 S沖裁步距； L沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值； b沿送進方向的搭邊值 本設計沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度為 L=35.5mm，計算拉 深在內(nèi)，沿送進方向的搭邊值 b=2.0mm，所以步距 S=37.5mm 5.1.3 條料寬度的確定 條料寬度指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸。理論 上條料寬度可按下式計算 ：5 (5-2)0)2(aDB 式中 B條料寬度的基本尺寸； D工件在寬度方向的尺寸； a側(cè)搭邊最小值。 條料寬度偏差（查表得本設計 =0.5） 由于模具加工誤差，條料的裁剪誤差及送料時的誤差。實際的條料寬度應 有一定的裕度，具體尺寸可根據(jù)不同的送料側(cè)定位方式計算。 本設計條料寬度可用下式計算， 0.564mB 5.1.4 材料利用率的計算 材料利用率定義為： =A/BS100% (5-3) 式中 材料利用率 A產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積，CAD 測量得：1269.16mm 2 B條料寬度 S沖裁步距 =A/BS100% =1269.16/6437.5100% =52.9% 越大，廢料多占面積越小。因此，一般將 作為衡量毛坯排樣方案友優(yōu) 劣的指標。材料利用率的計算有時也可以整個條料為基礎計算。 即 在沖壓生產(chǎn)中，材料利用率為 52.9%。 圖 5-2 零件排樣圖 5.2 沖壓力的計算 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力 機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其 沖裁力 Fp 一般可以按下式計算： Fp=KptL (5-4) 式中:-材料抗剪強度； L-沖裁周邊總長 (mm)； t-材料厚度(mm); 系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化 或分布不均）潤滑情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全 系數(shù)Kp，一般取13。當查不到抗剪強度時，可以用抗拉強度b代替，而取 Kp=1.3的近似計算法計算。 的數(shù)值取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設計資料及有關(guān)手冊 中查找，本設計 取值的通過查下表確定，材料為 08F 鋼，厚度 t=1.0mm，取 =310MPa。 5.2.1 總沖裁力的計算 由于沖裁模具采用固定卸料裝置和自然落料方式。 F 沖 = F1+F2 (5-5) 式中: F 沖 -總沖裁力； F1-落料時的沖裁力； F2-沖孔時的沖裁力。 沖裁周邊的總長(mm)，落料周長為： L1315(mm) 沖孔周長為： L2=47.1(mm) 落料沖裁力由公式(5.1) 得： F1=KptL1 =1.31315310 =126945(N) 沖孔沖裁力由公式(5.1) 得： F2=KptL2 =1.3147.1310 =18981(N) F 總 =126945+18981=145926（ N） 5.2.2 卸料力、推件力的計算 當上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹 模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而會緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操 作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推 出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出 制件或廢料所需的力，稱為推料力。 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，凹模型口直壁高度 h=6mm，所需卸料 力 F 卸 和推件力 F 推 分別為： 推件力、卸料力計算公式如下： F 推 =nK 推 F 沖 (5-6) F 卸 = K 卸 F 落 (5-7) 式中：F 推-推件力； F 卸-卸料力； F 沖-沖裁力； K 卸-卸料力系數(shù)； K 推-推件力系數(shù)； n-卡在凹模里的工件個數(shù)，n=h/t。 表 5-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) mm 料厚/mm K 卸 K 推 K 頂 鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.02 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁及鋁合金 紫銅、黃銅 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注：卸料力系數(shù) K 卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜時取上限值。 K 推-推件力系數(shù)通過查表 4-1 確定，推件力系數(shù)取 K 推0.055； 由公式得： 推件力 F 推 =nK 推 F 沖 =6/1.5（取 4）0.055145926 =32104（N） K 卸 卸料力系數(shù)通過查表確定，卸料力系數(shù)取 K 卸 0.045； 由公式得： 卸料力 F 卸 = K 卸 F 落 =0.045145926 =6567（N） 5.2.3 彎曲力的計算 按 U 形壓彎力公式 = （4-4）F 2b0.7KBtR 式中 自由彎曲力（ KN） ；F B彎曲件的寬度， B =5mm； R彎曲件的內(nèi)彎半徑， R =0.3mm； 材料的強度極限，取 470MP；b K安全系數(shù)，一般 K 取 1.3； 2 處彎曲力分別為： 0.7135.47021FKN 5.2.4 總沖壓力的計算 F= F 總 +F 卸 +F 推 +F 拉 =145926+6567+1000 =153493（N） 5.2.4 初選壓力機 壓力機可分為機械式和液壓式，機械式分為摩擦壓力機、曲柄壓力機、高 速沖床，液壓式分為油壓機、水壓機，而在生產(chǎn)中一般常選用曲柄壓力機，曲 柄壓力機分有開式和閉式兩種，開式機身形狀似英文字母 C，其機身前端及左 右均敞開，操作可見大，但機身剛度差，壓力機在工作負荷作用下會產(chǎn)生變形， 一般壓力機噸位不超過 2000KW。閉式機左右兩側(cè)封閉，操作不方便，但機身剛 度好，壓力機精度高?？紤]到經(jīng)濟性能、加工要求和操作方便在此選開式壓力 機。根據(jù)以上計算數(shù)值，查下表 5-2 初選壓力機為 J23-25 型壓力機。 表 5-2 開式壓力機規(guī)格及參數(shù) 型 號 J23-25 公 稱 壓 力 /KN 250 滑 塊 行 程 /mm 55 最 大 閉 合 高 度 /mm 220 閉 合 高 度 調(diào) 節(jié) /mm 45 前 后 300尺 寸 /mm 左 右 450 工 作 臺 板 厚 度 /mm 80 直 徑 40模 柄 孔 尺 寸 /mm 深 度 80 第六章 刃口尺寸計算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也 要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差， 是設計沖裁模主要任務之一。 6.1 沖裁間隙的確定 沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數(shù)，其定義為沖裁凸模與凹模之 間的空隙尺寸，如圖 6-1 所示。設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖 裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高。沖 裁過程中模具的失效形式一般有磨損、變形、崩刀和凹模刃口脹裂四種。間隙 大小主要對模具磨損及脹裂產(chǎn)生影響,間隙增大可以使沖裁力、卸料力等減小， 因而模具的磨損也減小。但當間隙繼續(xù)增大時，卸料力增加，又影響模具壽命。 一般間隙為（10%15%）t 時的磨損最小，模具壽命較高。 圖 6-1 沖裁間隙圖 由于沖裁間隙對斷面質(zhì)量、工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī) 律并非一致，所以，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量 最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長、沖裁力最小等各方面的要求。所以在實 際生產(chǎn)中，其總的原則應該是在保證滿足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度的前 提下，使模具壽命達到最長。目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗法和查表法來確定 合理的間隙植。本套模具采用查表法予以確定其間隙植。 根據(jù)實用間隙表 6-1 查得材料 08F,按最小雙面間隙選擇 Zmin=0.1mm，最 大雙面間隙 Zmax=0.14mm。 表 6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 mm 材料 厚度 08、08F、10、20 、35、 09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 極小間隙（或無間隙） 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間 隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和 公差，是沖裁模具設計中的一項重要工作。 凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第 一種計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹 模配作法。 該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜 采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。 （1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸---第一類尺寸 A Aj=(Amax-x) 410 （2）凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸---第一類尺寸 B Bj=(Bmin+x) 041 （3）凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸---第一類尺寸 C Cj=(Cmin+ )28 其中，x 為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度 IT10 級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因為本工件尺寸均為基本尺寸，自由公差按 IT14，所以 x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于 A 類尺寸的有： 、0.7460.361R 屬于 B 類尺寸的有： .305 注：凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸第一類尺寸 A。 凸模或凹模磨損后將會減小的尺寸第二類尺寸 B。 凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸第三類尺寸 C。 具體計算如表 5-3。 表 6-2 工作零件刃口尺寸計算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計算后尺寸0.746 0.185963 落料 0.31R)4/1(0max(Aj .02R 沖孔 .5 0)4/1(in(Bj .71 6.3 彎曲工作部分尺寸計算 彎曲時，U 形件的彎曲，必須選擇適當?shù)拈g隙，間隙的大小對于工件質(zhì)量 和彎曲力的大小有很大的影響。間隙越小，彎曲力越大。間隙過小，會使工件 壁變薄，并降低凸模壽命。間隙過大，則回彈較大，還會降低工件的精度9。 彎曲時，間隙值利用公式計算。 （4-1） )1(2ntZ 式中 彎曲凸、凹模的單面間隙； t材料的公稱厚度； n因數(shù)，與工件的彎曲高度和彎曲線長度有關(guān)，查表，取 0.05。 代入公式可得： 。(1).051.2Ztn 彎曲件標注的為外形公差，應計算模具的凹模尺寸，凸模根據(jù)單面間隙配 作。 取彎曲凸、凹模的制造公差為 IT17、IT18, 查表得： 021.凸03.凹 第七章 主要零部件設計 雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復雜程度不同，但組成模具的零件種類是基 本相同的，根據(jù)它們在模具中的功用和特點，可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩 類。 設計主要零部件時，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方 法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料 銷送進定距和導料銷送進定位，無側(cè)壓裝置。下面就分別介紹各個零部件的設 計方法。 7.1 凹模設計 7.1.1 凹模外形的確定 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、 剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外 形尺寸來確定的，如圖7-1所示。 凹模各尺寸計算公式如下： 凹模邊壁厚 H=Kb1 （7- 1） 凹模邊壁厚 c1.5H （7- 2） 凹模板邊長 L=b 1+2c （7- 3） 凹模板邊寬 B=b2+2c （7- 4） 式中：b 1-沖裁件的橫向最大外形尺寸； b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸； K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表7-1。 表 7-1 系數(shù) K 值 材料厚度 t/mm 材料料寬 s/mm 1 13 36 50 0.300.40 0.350.50 0.450.60 50100 0.200.30 0.220.35 0.300.45 100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30 200 0.100.15 0.120.18 0.150.22 查表7-1得：K=0.3。 根據(jù)公式（7-1）可計算落料凹模板的尺寸： 凹模厚度： H=Kb2 =0.360 =18（mm） 根據(jù)公式（7-2）可計算凹模邊壁厚： c1.5H =1.518 =27（mm） 取凹模邊壁厚為33mm。 根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長、寬的尺寸。 取整后?。篖BH=200mm160mm30mm 7.1.2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時主要根據(jù)沖件的形狀、厚 度、尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用 刃口為直通式，該類型刃口強度高，修磨后刃口尺寸不變。 7.1.3 凹模精度與材料的確定 根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為 IT11 級，內(nèi)型腔精 度為 IT7 級，表面粗糙度為 Ra3.2um，上下平面的平行度為 0.02，材料選 Cr12。 7.2 凸模的設計 7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中， 根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復雜，所以 將落料模設計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣， 凸模與凸模固定板的配合按 H7/m6。 7.2.2 凸模高度的確定 因為該制件形狀不是很復雜，所以將沖孔模設計成臺階式凸模。凸模與凸 模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長 度的總和，如圖7-3所示。 圖7-3 凸模高度尺寸 凸模高度為： L=h1+h2+（12） (7-5) 式中: h1-凸模固定板厚度，可得：h1=20mm； h2-導料板厚度，可得：h2=41mm； 12-附加長度。 附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入凸凹模的深度。 （附加長度取1mm） 由公式(7-5)得： L=20+41+24=65(mm) 7.2.3 凸模材料的確定 該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以 凸模的材料應選 Cr12，熱處理 5862HRC。 7.2.4 凸模精度的確定 根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用 IT7 級，表面粗糙度 為 Ra1.6um。 7.2.5 凸模的強度校核 a)壓應力校核計算 對于圓形凸模 壓td5min 式中 凸模最小直徑， mm；mind 凸模最小斷面面積iF t材料厚度，mm； 材料的抗剪強度，MPa； 凸模材料的許用應力，MPa。壓 由公式可得： min50.36.452d 經(jīng)校核滿足要求設計合理。 b）壓應力校核計算 主要校核沖孔凸模。 （4-10）壓PFmin 式中 凸模最小截斷面面積， ；minF2 沖裁力，N ；P 凸模材料的許用應力，MPa。壓 由公式可得： 6.28057minF 經(jīng)校核滿足要求設計合理。 7.3 卸料板的設計 7.3.1 卸料板外型設計 在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了彈性卸料裝置，采用卸料板進行卸料。卸料 板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導向，對凸凹模起保護作用，卸料板的邊 界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表 7-4 確定，取 0.15mm。 卸料板的厚度查表 7-5，卸料板與凹模的外形尺寸相同，厚度為 10mm，但 是由于卸料板和導料板做成一個整體，所以卸料導料板厚度選擇為 20mm。根據(jù) 凹模的尺寸，從而可以確定卸料板的尺寸 200mm160mm15mm。 7.3.2 卸料板材料的選擇 卸料板主要是起卸料的作用，對它的強度和硬度要求較高，所以材料選擇 是 45 鋼。45 鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的質(zhì)量較好，含碳量（0.45%）波動小， 性能較穩(wěn)定。經(jīng)過熱處理（調(diào)質(zhì)）后具有良好的綜合力學性能，即具有較高的 強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。 7.3.3 卸料板整體精度的確定 卸料板外輪廓的精度要求不高，所以選取 IT14 級，粗糙度為 Ra3.2；而內(nèi) 輪廓的精度要求比外輪廓的要求稍高，所以選取 IT11 級，粗糙度為 Ra1.6；兩 個螺紋孔和擋料銷、導料銷有定位的作用，所以精度要求要高一些為 IT7 級， 粗糙度為 Ra3.2。 7.4 固定板的設計 凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、 上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按 H7/m6。 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。 則凸模固定板的厚度： H凸固=（0.60.8）H凹 （7-6） 式中：H凸固