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XXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
作 者： 學(xué) 號(hào)：
學(xué)院（系、部）：
專 業(yè)：
題 目： 墊片沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
評(píng)閱者：
2016 年4 月
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書(shū)）
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 墊片沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2016 年 4 月 18 日
40
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摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來(lái)輔助設(shè)計(jì)的完成，冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)畢業(yè)的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)畢業(yè)所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此，我表示衷心的感謝他們對(duì)我的教誨。
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)畢業(yè)之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過(guò)學(xué)習(xí)這門畢業(yè)，使我對(duì)沖壓模具有了新的認(rèn)識(shí)，從中也學(xué)到了不少知識(shí)，激發(fā)了我對(duì)沖壓模具的愛(ài)好。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
目 錄
摘 要 I
第一章、緒 論 4
1.1.模具分析 4
1.2.畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 6
第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定 7
2.1.沖壓件的工藝分析 7
2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 9
2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 9
2.3.1.制件排樣圖設(shè)計(jì)原則 9
2.3.2.搭邊值的確定 9
2.3.3.條料寬度的確定 10
2.3.4.定位銷間距的確定 11
2.3.5.排樣 11
2.3.6.材料利用率的計(jì)算與比較： 12
第三章、沖裁力的計(jì)算 14
3.1.計(jì)算沖裁力的公式 14
3.2.總沖裁力、卸料力、推料力和總沖壓力 14
3.2.1.總沖裁力 14
3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算 15
3.2.3.頂料力Ft的計(jì)算 15
3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算 16
第四章、模具壓力中心與計(jì)算 17
第五章、沖裁模間隙的確定 18
第六章、刃口尺寸的計(jì)算 20
6.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則 20
6.2.刃口尺寸的計(jì)算 20
6.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 21
6.4.沖裁刃口高度 23
第六章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
6.1.模具類形的選擇 24
6.2.定位方式的選擇 24
6.3.卸料、出件方式的選擇 24
6.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 24
第七章、主要零部件的設(shè)計(jì) 25
7.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
7.1.1.凹模的設(shè)計(jì) 25
7.1.2.外形凸模的設(shè)計(jì) 26
7.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì) 27
7.2.1.支撐固定零件 27
7.2.2.卸料零件 29
7.2.3.定位零件 29
7.2.4.卸料螺釘 30
7.2.5.導(dǎo)向裝置 30
7.2.6.模具的閉合高度 31
7.2.7.卸料、壓邊彈性元件的確定 31
第八章、壓力機(jī)的選擇 33
第九章、模具的裝配 34
第十章、模具的動(dòng)作原理 35
結(jié) 論 36
參考文獻(xiàn) 37
第一章、緒 論
1.1.模具分析
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類：
1．根據(jù)工藝性質(zhì)分類
（1）沖裁模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、剖切模等。
（2）彎曲模 使平板坯料沿著直線（彎曲模）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉抻模 是把平板坯料制成開(kāi)口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模 是將展開(kāi)的形狀料或工序件按凸、凹模的形狀壓制成形，而材料僅產(chǎn)生局部塑性變形，這樣的模具。如擴(kuò)口模、脹形模、縮口、起伏模、翻邊模、整形模等。
2．根據(jù)工序組合分類
（1）單工序模 一般只有一對(duì)凸、凹模，一道工序，在壓力機(jī)的一次作用行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
（2）復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。
（3）連續(xù)模 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道以上工序的模具。連續(xù)模又稱級(jí)進(jìn)模，或跳步模。
冷沖壓加工與其他加工方法相比，無(wú)論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來(lái)越大的作用。可以說(shuō)，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問(wèn)題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
1.2.畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個(gè)重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)面寬。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門都越來(lái)越多地依靠模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計(jì)的目的：
一、 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來(lái)所學(xué)的各門學(xué)科的知識(shí)，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個(gè)工藝流程。
三、 掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指導(dǎo)，不勝感激。
第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定
2.1.沖壓件的工藝分析
圖2—1 零件圖
如圖2—1所示零件圖。
生產(chǎn)批量：大批量；
材料：10#；
厚度：0.8mm；
產(chǎn)品所用的材料為10#鋼,屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性優(yōu)良，無(wú)回火脆性，淬透性和淬硬性均差。
制造要求受力不大、韌性高的零件，如汽車車身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等，可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形，也可用作心部強(qiáng)度不高的滲碳件、碳氮共滲件等。
其化學(xué)成分如下：
含碳 C ：0.07～0.14%
含硅 Si：0.17～0.37%
含錳 Mn：0.35～0.65%
含硫 S ：允許殘余含量≤0.035%
含磷 P ：允許殘余含量≤0.035%
含鉻 Cr：≤0.15%
含鎳 Ni：允許殘余含量≤0.25%
含銅 Cu：允許殘余含量≤0.25%
其力學(xué)性能如下：
抗剪強(qiáng)度：τ=260～360Mpa,
抗拉強(qiáng)度：σb=300～440Mpa,
屈服強(qiáng)度：σs=210Mpa，
伸長(zhǎng)率：29%，
根據(jù)（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P322），零件圖上未注公差等級(jí)，屬自由尺寸，按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點(diǎn)應(yīng)該注意：
①該沖裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個(gè)轉(zhuǎn)角出均有圓角過(guò)渡，比較適合沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞剑＞呓Y(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)好推件和取件方式。
從產(chǎn)品形狀看，產(chǎn)品四周為清角，就是直角，這樣設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模熱處理后加工時(shí)容易開(kāi)裂，為便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開(kāi)裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損，尖角處需要增加過(guò)渡R角，在加工時(shí)可以消除應(yīng)力集中。本次設(shè)計(jì)的課題根據(jù)產(chǎn)品材料厚度0.8mm，建議增加R1的過(guò)渡圓弧。
2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料工序，所以只需要設(shè)計(jì)單工序模具即可。單工序模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，生產(chǎn)效率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，單模又分倒裝結(jié)構(gòu)和正裝結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)選擇正裝落料模，上下模采用彈性卸料裝置最為合適。
2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定
2.3.1.制件排樣圖設(shè)計(jì)原則
排樣時(shí)需考慮如下原則：
提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）
合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
2.3.2.搭邊值的確定
排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。
搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。
表2—2 搭邊a和a1數(shù)值
材料厚度
圓件或類似圓件的工件
矩形工件邊長(zhǎng)L≤50mm
矩形工件邊長(zhǎng)L＞50mm
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
＜ 0.25
0.25~0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
1.5~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.0
0.8
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
1.2
1.0
1.0
1.3
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.2
1.2
1.5
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.5
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
1.5~2.5
2.2
1.8
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
1.8~2.6
2.5
2.0
1.8
2.0
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表2—2給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。
該制件是方形工件，根據(jù)尺寸從表2—2中查出：兩制件之間的搭邊值a1=1.2（mm），側(cè)搭邊值a=1.5(mm)。
2.3.3.條料寬度的確定
計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮；
有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。
有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著定位銷送進(jìn)。
條料寬度公式：
B0-△=（Dmax+2a） 公式（2—1）
其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見(jiàn)表2—3條料寬度偏差。
D ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。
a——側(cè)搭邊值。
查表2—3條料寬度偏差為0.3
根據(jù)公式2 —3 B0-△=（Dmax+2a）
=（44+2×1.5）0-0.30
=470-0.30
表2—3 條料寬度公差(mm)
條料寬度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
>50～80
0.20
0.25
0.30
>80～100
0.30
0.35
0.40
2.3.4.定位銷間距的確定
定位銷間距離公式：
A=B+Z 公式（2—4）
Z——定位銷與條料之間的最小間隙（mm）；
查表2—4得Z=1.2mm
從產(chǎn)品形狀看，類似正方形，可以選擇直排樣的方法，提高材料利用率，根據(jù)公式2—4 A= B+Z，確保產(chǎn)品側(cè)面的搭邊為1-2mm，所以
A=40+1.2=41.2（mm）
表2—4 定位銷與條料之間的最小間隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
有 側(cè) 壓 裝 置
條 料 寬 度B/mm
100以下
100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
8
2.3.5.排樣
根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。
采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級(jí)較低。同時(shí)，因模具單面受力（單邊切斷時(shí)），不但會(huì)加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。
由于設(shè)計(jì)的零件是方形零件，外形規(guī)則，根據(jù)以上分析，通過(guò)以下計(jì)算方法選擇合理的裁法。
2.3.6.材料利用率的計(jì)算與比較：
采用直排樣法：
沖裁零件的面積為：
F= 1663.14(mm2)
毛坯規(guī)格為：1250×1000（mm）。
送料步距為：h=41.2
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：
n11=(nF/Bh)×100%
n為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)。
n11=(nF/Bh)×100%
=（1×1663.14/47×41.2）×100%
=85.88%
橫裁時(shí)的條料數(shù)為：
n1 =1000/B
=1000/47
=21.276 可沖21條，
每條件數(shù)為：
n2 =(1250-a)/h
=(1250-1.2)/41.2
=30.31 可沖30件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=n1×n2=21×30=630(件)
板料利用率為：
n12=(nF/1250×1000)
=(630×1663.14/1250×1000) ×100%
=83.82%
縱裁時(shí)的條料數(shù)為：
n1=1250/B
=1250/47
=26.5957 可沖26條，
每條件數(shù)為：
n2=(1000-a)/h
=(1000-1.2)/41.2
=24.24 可沖24件，
板料可沖總件數(shù)為：
n= n1×n2=26×24=624（件）
板料的利用率為：
n12=(nF/1250×1000)
=(624×1663.14/1250×1000) ×100%
=83.02%
通過(guò)比較，縱裁比橫裁的材料利用率小，所以該零件采用橫裁法。
圖2—2 排樣圖
第三章、沖裁力的計(jì)算
3.1.計(jì)算沖裁力的公式
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算：
Fp=KptLτ 公式（3—1）
式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)附表（MPa）；
L——沖裁周邊總長(zhǎng)（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(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取1~3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度τ時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取Kp=1的近似計(jì)算法計(jì)算。
根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出10#鋼的抗剪強(qiáng)度為260-340(MPa)，取τ=340(MPa)
3.2.總沖裁力、卸料力、推料力和總沖壓力
由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。
總的沖裁力包括:
F——總沖壓力。
Fp——總沖裁力。
FQ——卸料力
FQ1——推料力。
3.2.1.總沖裁力
Fp=F1+F2 公式(3—2)
F1——落料時(shí)的沖裁力。
F2——沖孔時(shí)的沖裁力.
落料時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L1=178.28（mm），CAD計(jì)算
根據(jù)公式5—1 F1=KptLτ
=1.3×0.8×178.28×340
=63039.808（N）
=63.04(KN)
表3—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對(duì)于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值。
3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算
Fx=Kx Fp 公式(3—3)
Kx——卸料力系數(shù)。
查表3—1得KＸ＝0.04~0.05，取KＸ＝0.05
根據(jù)公式3—3 Fx=KＸ Fp
＝0.05×63.04
≈3.152(KN)
3.2.3.頂料力Ft的計(jì)算
Fd=KdFp 公式(3—4)
Kt——推料力系數(shù)。
查表3—1得Kt＝0.06,
根據(jù)公式3—4 Ft=KtFp
=0.06×63.04
≈3.78(KN)
3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力：F=Fp+Fx+Fd
F=Fp+Fx+Fd
=63.04+3.152+3.78
=69.972(KN)
根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機(jī)為：開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23—16。
第四章、模具壓力中心與計(jì)算
模具壓力中心是指本次設(shè)計(jì)所有壓力合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具能正常工作，應(yīng)盡量使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，或者說(shuō)在壓力機(jī)上工作臺(tái)中心的一定的范圍內(nèi)。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。
模具的壓力中心，可安以下原則來(lái)確定：
1、對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。
2、工件形狀 相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
3、各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln
Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln
由于該零件是一個(gè)方形圖形，外形規(guī)則，屬于對(duì)稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心O處。
第五章、沖裁模間隙的確定
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過(guò)以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模基本尺寸則取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5。
不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選?。粚?duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選?。粚?duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒(méi)有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無(wú)變化的尺寸除外。
設(shè)計(jì)模具時(shí)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，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。
由于硬鋁與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬鋁材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。
根據(jù)實(shí)用間隙表 5—1 查得材料10#鋼的最小雙面間隙Zmin=0.04mm，最大雙面間隙Zmax=0.09mm，本次設(shè)計(jì)取中間值Z=0.06mm。
第六章、刃口尺寸的計(jì)算
6.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：
1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。
2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。
3、確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高（即制造公差過(guò)?。?，會(huì)使模具制造困能，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口要求過(guò)低（即制造公差過(guò)大）則生產(chǎn)出來(lái)的制件有可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件按國(guó)家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT17～I(xiàn)T9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
6.2.刃口尺寸的計(jì)算
沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)注的方法，即分別加工和配作加工兩種方法。前者主要適用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件，后者主要適用于沖制薄材料的沖裁，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖裁，或單件生產(chǎn)的沖模。
對(duì)于該工件形狀比較簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)，故采用分別加工法加工。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸、凹模分別加工法的優(yōu)點(diǎn)是：凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。其缺點(diǎn)是為了保證初期間隙在合理范圍之內(nèi)，需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足δp+δd≤Zmax-Zmin，所以對(duì)模具制造的要求較高。
6.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸
凸模與凹模采用分別加工的方法計(jì)算落料凸凹模的刃口尺寸。
1、落料模
設(shè)工件的尺寸為，根據(jù)設(shè)計(jì)原理，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，將凹模尺寸減小最小合理間隙值即得到凸模尺寸。其計(jì)算公式如下：
公式（6—1）
公式（6—2）
式中 Dd 、Dp — 落料凹模、凸模尺寸(mm)；
Dmax — 落料件的最大極限尺寸（mm）；
— 磨損系數(shù)；
△ — 工件的公差（mm）；
、 — 凹模、凸模的制造公差（mm）；
Zmin — 最小合理間隙（mm）。
2、沖孔模
設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。其計(jì)算公式如下：
公式 （6—3）
公式 （6—4）
式中 、 — 沖孔凸模、凹模的尺寸（mm）；
— 沖孔件孔的最小極限尺寸（mm）。
3、孔心距
孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸。若工件上沖出孔心距尺寸為L(zhǎng)±或L± ,其凹模型孔的孔心距可按下式確定：
或 公式（6—5）
式中 — 凹?？仔木喑叽纾╩m）：
— 工件孔心距尺寸（mm）。
為了保證初始間隙不超過(guò)，即，和選取必須通過(guò)校核滿足以下條件：
公式（6—6）
、值的確定，有以下方法：①查表選取，表為規(guī)則形狀沖裁時(shí)，凸、凹模的制造偏差；②按，選??；③根據(jù)工件精度按模具制造精度選取，如按IT6~IT7級(jí)來(lái)選取。
為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時(shí)偏向最小尺寸，沖孔時(shí)偏向最大尺寸），x值在0.5~1之間，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選取。
工件精度IT10以上 x=1
工件精度IT11~IT13 x=0.75
工件精度IT14 x=0.5
（一） 落料刃口尺寸計(jì)算
工件的尺寸均無(wú)公差要求，安國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IT12級(jí)公差要求處理。
根據(jù)襯板的落料零件圖，計(jì)算凸、凹模的刃口尺寸?？紤]到零件形狀比較簡(jiǎn)單，采用分別加工法加工凸、凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況, 落料時(shí)應(yīng)以凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求來(lái)配作凸模，沖孔時(shí)應(yīng)以凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求來(lái)配制凹模。
模具的基本尺寸計(jì)算如下：
該零件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔、落料。外形由落料獲得，3孔、φ67.5±0.2 由沖孔同時(shí)獲得。
查表5—1 的 ， ，則
（mm）
按工件等級(jí)為IT14級(jí)確定工件的公差。
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，
則落料模尺寸：（根據(jù)公式6—1 和6—2 計(jì)算）
① 44+0-0.25
（mm）
（mm）
校核: ，滿足公差條件。
② 40+0-0.18
（mm）
（mm）
③ 38+0-0.24
（mm）
（mm）
④ 160-0.18
（mm）
（mm）
6.4.沖裁刃口高度
表6—1 刃口高度
料厚
≤0.5
＞0.5～1
＞1～2
＞2～4
＞4
刃口高度h
≤6
＞6～8
＞8～10
＞10～12
≥14
查表6—1，刃口高度為h＞6～8(mm),取h=3(mm) ，刃口高度小，不容易堵廢料。
第六章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具正裝落料模。工序簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，到模具計(jì)算尺寸復(fù)雜。
6.2.定位方式的選擇
該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
6.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,該模具采用彈壓卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm。利用彈性卸料裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
6.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡(jiǎn)單模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。
第七章、主要零部件的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。
7.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1.1.凹模的設(shè)計(jì)
凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。
模具厚度的確定公式為：
H=Kb
式中：
K——系數(shù)值，考慮板料厚度的影響；
b—— 沖裁件的最大外形尺寸；
按上式計(jì)算后，選取的H值不應(yīng)小于（15～20）mm;
表7—1 系數(shù)值K
s/mm
材料厚度t/mm
<1
>1~3
>3~6
<50
>50~100
>100~200
>200
0.30~0.40
0.20~0.30
0.15~0.20
0.10~0.15
0.35~0.50
0.22~0.35
0.18~0.22
0.12~0.18
0.45~0.60
0.30~0.45
0.22~0.30
0.15~0.22
查表7—1得：K=0.30-0.40，取K=0.4
H=0.4×44
=17.6mm
取H=35mm
模具壁厚的確定公式為：
C=(1.5~2)H
=1.5×35~2×35
=52.5~70mm
凹模壁厚取C=50mm
產(chǎn)品外形為方形，所以凹模設(shè)計(jì)成方形，凹模直徑的確定公式為：
D=b+2C
=44+2×50
=144mm
H=40+2×50
=140mm
查表7—2取標(biāo)準(zhǔn)取D×H=150mm×140mm
凹模的長(zhǎng)度要考慮擋料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。凹模輪廓尺寸為150mm×140mm。凹模材料選用Cr12MoV，熱處理58~60HRC。
7.1.2.外形凸模的設(shè)計(jì)
因?yàn)樵撝萍螤畈皇菑?fù)雜，所以將落料模設(shè)計(jì)成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機(jī)床加工?？梢灾苯佑?個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、定位銷的厚度的總和，外形凸模下部設(shè)置1個(gè)導(dǎo)正銷，借用工件上的孔作為導(dǎo)正孔。外形凸模長(zhǎng)度為：
L=H1 +H3+（15~20）mm
H1——凸模固定板厚度；得H1=0.6×H凹=0.6×35=21mm(標(biāo)準(zhǔn)為18mm)
H3——卸料板厚度；查表7—5得H3=15mm，本次設(shè)計(jì)取18mm厚。
(15~20)——附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（附加長(zhǎng)度取20）
L=18+18+20
=56mm ，本次設(shè)計(jì)取60mm
定位銷的直線部分應(yīng)為(0.5~0.8）t ，在手工送料時(shí)，板料以由定位銷定位，定位銷將工件導(dǎo)正的過(guò)程的將板料向后拉回約0.2mm。必須在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正。所以定位銷直線部分的長(zhǎng)度為：
L導(dǎo)=0.8×1.5=1.2mm
凸模與卸料板之間的間隙見(jiàn)表7—3查得凸模與卸料板的間隙選為0.05mm。如果凸模不是圓形，是異形的，可以采用線割加工，凸模與固定板過(guò)盈配合，與卸料板間隙配合。
表7—3 凸模與卸料板、導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙
序號(hào)
模具沖裁間隙
Z
卸料板與凸模間隙Z1
輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙Z2
1
>0.015~0.025
>0.005~0.007
約為0.003
2
>0.025~0.05
>0.007~0.015
約為0.006
3
>0.05~0.10
>0.015~0.025
約為0.01
4
>0.10~0.15
>0.025~0.035
約為0.02
7.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì)
7.2.1.支撐固定零件
模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。
上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模最大外形尺寸D×H=150mm×140mm，選用Q/320201AQ002.106中的后側(cè)導(dǎo)柱模架。模具的閉合高度h=159～189mm。
本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱、導(dǎo)套用來(lái)保證模具上、下模的精確導(dǎo)向?；瑒?dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用R7/h5的過(guò)盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過(guò)盈配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬56~60HRC。
導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。
導(dǎo)柱：d/mm×L/mm為φ25×150，
導(dǎo)套：d/mm×L/mm×Dmm為φ25×60×38，
模座的的尺寸L/mm×B/mm為250mm×205mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5~2倍上模座的厚度為30，上墊板厚度取10，固定板厚度取18，下模座的厚度為35mm。
上下模座選用材料為HT200。
模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺(tái)階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動(dòng)，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。（5）浮動(dòng)式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對(duì)對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。
本模具采用帶臺(tái)階的壓入式模柄，模板與模柄之間要加工防轉(zhuǎn)銷，防止轉(zhuǎn)動(dòng)。
在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長(zhǎng)度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。其具體參數(shù)為：
d = 50mm D = 100mm h = 78mm
h2 = 18mm D1= 62mm d1 = 13mm
d2 = 18mm d3 =11mm b1 = 11mm
(模柄)
再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：150mm×140mm×10mm
凸凹模固定板：150mm×140mm×18mm
7.2.2.卸料零件
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為18mm。 由《沖壓手冊(cè)》表10-1選用圓柱螺旋壓縮彈簧,其材料為45#。
設(shè)使用樹(shù)脂的個(gè)數(shù)為3個(gè)，F(xiàn)卸=3152N則每個(gè)樹(shù)脂所承受的負(fù)荷為
F頂=3152/3=1050.6（N），由Fj> F頂,選擇樹(shù)脂直徑規(guī)格為：φ25
Fj=1390, hj=29.8 h頂=hj/FjxF頂=29.8/1390x1050.6=22.52
∴選用的樹(shù)脂及數(shù)量滿足要求
7.2.3.定位零件
采用三個(gè)導(dǎo)料銷，如圖，這種零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用方便，直接裝在卸料板上即可
(導(dǎo)料銷)
卸料板上導(dǎo)料銷孔與刃口之間的壁厚為6mm，大于允許的最小壁厚3mm，滿足強(qiáng)度要求。故所選的導(dǎo)料銷合適。
上、下模座螺釘選取
由凹模周界150mm×140mm選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用四顆M10X80的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用四顆M10X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
7.2.4.卸料螺釘
查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-34選取卸料螺釘
選用M6X60的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘
( 卸料螺釘 )
其主要參數(shù)：d1=16 l=14 d2=24 H=10
t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9
d5=9.5 L=55
上、下模座銷釘?shù)倪x取
由凹模周界φ120選用Φ8的圓柱銷釘
根據(jù)模具的實(shí)際情況
上模座選用兩顆Φ8×80的圓柱銷釘定位
下模座選用兩顆Φ8×50的圓柱銷釘定位
(圓柱銷釘)
參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸。
7.2.5.導(dǎo)向裝置
本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6 。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對(duì)滑動(dòng)，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58～62HRC。
導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d=28mm、極限偏差為R7、長(zhǎng)度L=150mm，直徑d=32mm、極限偏差為R7、長(zhǎng)度L=150mm。
導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d=28mm、D=38、極限偏差為H7、長(zhǎng)度L=100mm，直徑d=32mm、D=42、極限偏差為H7、長(zhǎng)度L=100mm。
7.2.6.模具的閉合高度
該模具的閉合高度為
H閉=H上模+H墊+L+H+H下模-h2
=(30+10+60+40+35-2)mm
=173（mm）
式中：
L——凸模長(zhǎng)度，L=50
H——凸凹模厚度，H=60
h2 ——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2.0
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—16的最大裝模高度（220）可以使用。
7.2.7.卸料、壓邊彈性元件的確定
沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用4個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F預(yù)=F卸/n=33.04x0.05/4KN=0.788KN=78.8N。同時(shí)由于這是一落料模，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來(lái)困難。即使試用了彈簧，也勢(shì)必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。因此我們選用橡膠作為卸料的彈性元件。
1、確定卸料橡膠
（1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-9得：
H自=L工/0.25~0.30+h修模
L工 ——沖模的的工作行程（mm）。對(duì)沖裁模而言，L工=t+1
h修模——預(yù)留的修模量
式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為工件的厚度加1.5mm。故L工=2.5mm，h修模的取值范圍為3~6mm，在這取中間值3mm。
H自=（3/0.25+3）mm=15mm
（2）確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計(jì)算公式：
L預(yù)——橡膠的預(yù)壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度
L預(yù)=（0.1~0.15）H自=0.15×15mm=2.25mm≈2mm
H裝=H自-L預(yù)=（15-2.25）mm=12.75mm
（3）確定橡膠橫截面積A（ mm2）
A=F/q
F——所需的彈壓力
q——橡膠在與壓縮狀態(tài)下的單位壓力
F由前可知為F=3152N，q=0.3~0.7Mpa。在這里由于根據(jù)模具的行程，取q=0.7Mpa
則 A=3152/0.7mm2=4502.857mm2
（4）核算橡膠的安裝空間：可以安裝橡膠的空間可按凹模外形表面積與凸凹模地步面積之差估算。經(jīng)計(jì)算A=150×140-1663.14=19336.86mm2，大于所需橡膠面積，因此足以安裝橡膠的需要。
第八章、壓力機(jī)的選擇
通過(guò)校核，該沖裁件所需的沖裁力為69.972KN，選擇開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23—16能夠滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：160KN
滑塊行程：50mm
最大閉合高度：220mm
最大裝模高度；180mm
立柱間距離：220mm
作臺(tái)尺寸（前后×左右）：300mm×450mm
墊板尺寸（厚度×孔徑）：40mm×210mm
模柄孔尺寸：Ф50mm×70mm
最大傾角高度：30°
電動(dòng)機(jī)功率：1.5KW
第九章、模具的裝配
根椐模具裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。
序號(hào)
工序
工藝說(shuō)明
１
凸、凹模預(yù)配
１裝配前仔細(xì)檢查各凸模開(kāi)關(guān)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