壓料板沖裁模具設計畢業(yè)設計論文

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1、 目 錄 1緒論 1 2 工藝分析 2 2.1零件工藝分析 2 2.2確定沖壓件的最佳工藝方案 3 2.3主要工藝參數(shù)的計算 4 2.4 確定沖裁間隙、計算主要工作部分尺寸 14 3模具主要零件及結構設計 20 3.1凸模的設計 20 3.2凹模的設計 21 3.3凸凹模設計 21 3.4彈性元件的設計 22 3.5導向裝置的種類及標準的確定 24 3.6固定與支承零件的確定 24 3.7定位零件的確定 25 3.8模架的種類及規(guī)格的確定 25 4復合模具的工作原理和裝配 26 4.1模具的原理 26 4.2模具裝配與調試 27 結論 28

2、參考文獻 29 附錄1 30 附錄2 31 致謝 32 1緒論 沖壓也稱板料沖壓，是塑性加工的一種基本方法。一般是以金屬板料為原材料（也有采用金屬管料和非金屬材料的），利用壓力機上的模具作往復運動，在常溫下對金屬板料施加壓力，使金屬板料內部產(chǎn)生變形的內力。當內力的作用達到一定的數(shù)值時，板料毛坯或毛坯的某個部分便產(chǎn)生與內力的作用性質相對應的變形，使板料分離（或局部分離）或產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需尺寸及形狀的零件。 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質量及款式都有越來越高的要求。為了滿足人類的需求，世界上各發(fā)達國家都十分重視模具技術的開發(fā)

3、，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進技術和設備，提高模具制造水平，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，國務院于 1989 年 3 月頒布的《關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決策》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務?，F(xiàn)在，我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模，全國已有 200 多個模具專業(yè)廠， 6000 多個生產(chǎn)點（附屬在工廠內的模具車間或模具加工班組），年產(chǎn)模架 30 多萬套。此外，還有數(shù)以萬計的模具私營企業(yè)和個體勞動者，在滿足模具需求方面，起著不可忽視的作用?？梢哉f，中國在模具技術方面，已有一支較強的隊伍。模具的應用越來越廣泛，其適應性也越來越強，它已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重

4、要標志之一。 沖壓模包括單工序模、復合模、級進模。根據(jù)零件的工序，結合各種模具的優(yōu)缺點，選用復合模設計零件。這種模具較單工序模生產(chǎn)效率高、沖件質量高。較級進模制造、安裝簡單。 沖壓技術工作包括沖壓工藝設計、模具設計及沖模制造三個方面，盡管三者的工作內容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補充、相互依存的關系。下面就以這三個大的方面對該模具進行設計。 由于設計者知識水平有限，加上技術資料不全，在設計過程中難免有一些不足之處，請老師和讀者加以批評和指正。 全套圖紙，加153893706 2 工藝分析 零件簡圖：如下圖2-1 生產(chǎn)批量：中批 材料：Q235

5、A 材料厚度：1.5mm 圖2-1壓料板零件圖 2.1零件工藝分析 由零件圖可知形狀簡單，(材料性質如圖2-1),結構對稱，除孔尺寸公差為IT11級精度外，其他標注以及為標注公差均按IT12和IT13處理。本零件為批量生產(chǎn)不宜采用單一工序生產(chǎn)，而用級進模又太復雜，經(jīng)過多方討論，使用復合模具可以達到精度要求，生產(chǎn)效率也能改善。 彎曲工藝分析制件彎曲部分形狀左右對稱，因此毛坯受力均衡不產(chǎn)生滑動。該制件的生產(chǎn)采用彎曲、落料、沖孔三道基本工序，生產(chǎn)批量較大，而且彎曲半徑大于最小彎曲半徑（0.8t=0.81=0.8<1㎜），因此可以用冷沖壓加工成型。但在加工時，

6、應避免彎曲部分的回彈。 2.2確定沖壓件的最佳工藝方案 首先看一下工件設計的初擬方案： 落料-沖孔-彎曲，模具機構比較簡單，但從圖紙上可以看出，除了 孔本身的精度外，就是孔中心距的保證，如果采用先沖孔，后彎曲的情況下，不但會造成材料在彎曲的過程中，材料與沖頭發(fā)生剪應力，沖頭會產(chǎn)生輕微變形而且導致孔本身精度的喪失以及中心距的喪失，必須經(jīng)過反復拆裝，調試、刃磨、試沖，才能保證精度要求。 經(jīng)過綜合考慮，將工藝改為落料-彎曲-沖孔，雖然模具結構比初擬方案復雜，但只要早期設計合理，能夠保證孔的形位公差以及中心距尺寸。 正裝模與倒裝模的選擇： 圖2-2 正裝模 圖2-3倒裝模

7、 以凹凸模為依據(jù)，既是落料模，也是沖孔模。裝在下模為倒裝模，上模為正裝模，倒裝模沖孔廢料由凹凸?？紫蛳屡懦?，結構簡單，操作方便。但孔易聚集廢料，造成孔壁破裂，因此凹凸模受最小壁厚限制。正裝模沖出的工件平直，加工精度高，但沖孔的廢料不易清除，需要加拉桿機構，同時影響沖壓操作和安全。由此可以看出正裝模具和倒裝模具各有利弊，結合自身模具，為了使橡膠在沖裁過程中可調，減少開模維修所以該模具選為正裝模具。 表2-1 Q235力學性能 代號 材料狀態(tài) 力學性能 抗拉強度/Mpa 抗剪強度/Mpa 伸長率 （%） 屈服強度/Mpa Q235A 未退火 380～47

8、0 310～380 21～25 240 2.3主要工藝參數(shù)的計算 2.3.1毛坯尺寸的計算 圖2-4 該毛坯的工件展開圖如圖2-2所示 彎曲件的坯料長度應等于彎曲件中性層的展開長度。所以計算中心層展開的長度，首先應確定中性層位置。中性層位置以曲率半徑表示，常用下面經(jīng)驗公式 =r+xt (2-1) 式中 r------彎曲件的內彎曲半徑 t-------材料厚度 x------中性層位移系數(shù)，見表2-2 表2-2 中性層位移系數(shù)x

9、 r/t 0.7 0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 x 0.28 0.3 0.32 0.33 0.36 0.38 0.4 0.42 依據(jù)表2-2和零件圖尺寸可知，r = 3㎜，t = 1.5㎜,x = 0.38，則中性層半徑 =r+xt=3+0.381.5=3.57 =r+xt=4.5+0.421.5=5.13 中性層的長度 b=a/180=(3.143.5760)/180=3.74 c=a/180=(3.143.57120)/180=10.74 r/t>0.5按中性層展開的原理，坯料總長度等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之

10、和。所以該彎曲件展開尺寸為 L=2a+2b+c=210.21+23.74+10.74=38.64 2.3.2排樣 沖裁件在板料上的布置叫排樣。它是制定沖壓工藝不可缺少的內容，直接影響著材料的利用率、沖模結構、制件質量和生產(chǎn)率等，條料沖裁時所產(chǎn)生的廢料分為兩種情況： （1）工藝廢料：工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切 去的料邊，與定位孔不可避免的料頭和料尾廢料。 （2）結構廢料：由于工件結構的需要，如工件內孔的存在而產(chǎn)生的廢料。 排樣方法主要有三種： ①：有搭邊排樣 ②：無搭邊排樣 ③：少搭邊排樣 合理排樣并充分利用材料具有重大

11、意義。 此模具設計時，由于采用先彎曲的基本工序，因此寬度方向采用精裁方法，（即寬度方向不落料），使模具簡單化，故條料寬度為15㎜，公差為IT12。另外，考慮操作方便及模具結構簡單，故采用直排設計 表2-3： 沖裁金屬材料的搭邊值 料厚 手工送料 自動送料 圓形 非圓形 a a1 a a1 a a1 ～1 1.5 1.5 2 1.5 >1～2 2 1.5 2.5 2 3 2 >2～3 2.5 2 3 2.5 >3～4 3 2.5 3.5 3 4 3 >4～5 4 3 5 4 5

12、4 搭邊值a1=2㎜ 如圖2-3畫出排樣圖。 圖2-5 2.3.3計算沖裁單件材料的利用率 單件材料的利用率 K=A0/A100％ (2-2) A0——得到制件的總面積（mm2）； A ——個步距的條料面積（mm2）； 則K=(1530)/(1531.5)100％=95.23％ 2.3.4 計算壓力中心 為了保證壓力機和模具正常地工作必須使沖模的壓力中心與壓

13、力機滑塊中心線相重合。否則在沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會引起壓力機導軌磨損，影響壓力機精度。 形狀簡單而對稱的工件，如圓形、正多邊形、矩形，其沖裁時的壓力中心與工件的中心重合。由于該零件彎曲、落料、沖孔均為軸對稱形狀，其中心便是壓力機的壓力中心，故不必進行壓力中心的計算。 2.3.5 各部分工藝力的計算 （1）沖孔力計算 按《沖模設計與制造》書中公式計算： F沖=1.3Ltτ (2-3) L —

14、—工件內輪廓周長（㎜）； T ——工件厚度（㎜）； τ——材料抗剪強度（Mpa）； 此零件厚度為1.5㎜，查表2-1抗剪強度τ=310～380Mpa。取τ=310 Mpa 則F沖=1.3Ltτ=1.3（223.14）21.5310=15.185KN （2）落料力計算 按《沖模設計應用實例》書中公式計算： F落＝1.3Ltτ (2-4) L——工件外輪廓周長（㎜）； t——材料厚度（㎜）； τ——材料抗剪強度（Mpa）； 由于制件寬度方向采用精裁方法，故工件外

15、輪廓周長不包括制件兩個長度方向上的尺寸?？辜魪姸圈尤匀?60 Mpa。則F落 ＝ 1.3Ltτ = 1.3（/244+27）1.5310=23.648KN （3）彎曲力計算 自由彎曲力 按《冷沖壓工藝及模具設計》書中公式計算 F1＝0.6KBtσb/r+t (2-5) F1 ——自由彎曲在沖壓行程結束似的彎曲力（N）； K ——安全系數(shù)，一般取K=1.3； B ——彎曲件寬度（㎜）； t ——彎曲件材料厚度（㎜）； σb——材料的抗拉強度（Mpa）；

16、r ——彎曲件的內彎曲半徑（㎜）； 抗拉強度根據(jù)表2-1可知，《沖壓手冊》σb=380 ～470Mpa，取σb=380 Mpa。則F1＝0.6KBtσb/r+t =（0.61.3151.5380）/4.5+1.5=1.67KN 校正彎曲力 按《冷沖壓工藝及模具設計》書中公式計算 F2＝AP (2-6) F2 ——校正彎曲力（N）； A ——校正部分投影面積（mm2）； P ——單位校正力（Mpa）；取P=30 Mpa 則F5＝AP=1510

17、30=4.5 KN F總彎曲=F1+F2=4.5+1.67=6.17 KN （4）推件力計算 按《沖模設計應用實例》書中公式計算： F推＝nK推F沖 (2-7) n——卡在凹模洞口中的工件（或廢料）的數(shù)目，一般卡3-5件。這里取n =5； K推——推件力因數(shù)，其值見表2-4；此處K推=0.05。 表2-4 卸料力、推件力和頂出力因數(shù) 料厚/mm 鋼

18、 >0.1～0.5 0.04～0.07 0.065 0.08 >0.5～2.5 0.025～0.06 0.055 0.06 >2.5～6.5 0.02～0.05 0.045 0.05 則K推＝nK推F沖 =40.05530.37=6.68 KN （5）卸料力計算 按《沖模設計應用實例》書中公式計算： F卸＝K卸F (2-8) K卸——卸料力因數(shù)，其值見表2-4。此處K卸＝0.025～0.06，取K卸＝0.045 則F卸＝K卸F落＝0.0423.

19、65KN＝946N （6）頂件力計算 按《沖模設計應用實例》書中公式計算： F頂＝K3F (2-9) K卸——卸料力因數(shù)，其值見表2-4。此處K3＝0.025～0.06，取K卸＝0.06 則F頂＝K3F＝0.0615.185KN＝911N 則總沖壓力為 F總＝F落＋F沖＋F總彎曲＋ F卸＋F推+ F頂 =15.185KN +23.65KN+6.17KN+6.68KN+946N+911N =53.542KN 2.3.6回彈 壓

20、彎過程并不完全是材料的塑性變形過程，其彎曲部位還存在著彈性變形，所以壓彎后零件形狀與模具的形狀并不完全一致，這種現(xiàn)象稱為回彈。 回彈有正回彈和負回彈 所謂正回彈是指工件的彎曲后的彎曲半徑大于凸模的彎曲角，即工件彎曲后向內收縮。反之為負回彈，校正彎曲常出現(xiàn)負回彈。 回彈的大小通常用角度回彈Δθ和曲率回彈Δρ來表示。 影響回彈的因素 ⑴材料的力學性能。材料的屈服點越高，彈性模量越小，回彈越大。 ⑵材料的相對彎曲半徑R/t。 ⑶彎曲工件的形狀。模具尺寸。 ⑷模具間隙。 ⑸校正力 由于影響回彈數(shù)值的因素很多，而且各因素往往有相互影響，故難以進行精確的計算或分析。在一般情況下，設計模

21、具時對回彈量確定大多按照經(jīng)驗數(shù)值，或計算后在實際試模中再進行修正。 只有當彎曲工件的圓角半徑R≥（5～8）t時,計算才近似正確。當R＜（5～8）t時，工件的彎曲半徑一般變化不大，只考慮角度回彈Δθ。角度回彈Δθ是指彎曲回彈前后彎曲角的變化值 Δθ=θ-θ (2—10) Δθ——彎曲角的回彈值 θ——回彈后彎曲件的實際角度 θ——回彈前的彎曲角，即凸模的角度 回彈值的計算一般很難用精確計算方法的出回彈值的大小，一般按表格和圖表查出經(jīng)驗數(shù)值然后在生產(chǎn)中試模修正 Δθ15、20以及Q235-A鋼的回彈角（表2-6）

22、 該零件彎曲角度為120度所以可以根據(jù)上圖計算出Δθ=0.53度 由公式Δθ=θ-θ可以計算出實際零件的彎曲角度θ=120-0.53=119.47度 2.3.7沖壓設備的選擇 ① 沖壓設備類型的選擇根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。 ⅰ、考慮沖壓件的大小 在中小型的沖壓件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中，主要采用開式機械壓力機。因為它提供了極為方便的操作條件，模具也容易安裝；在大中型沖壓件生產(chǎn)中，多采用閉式結構形式的機械壓力機；對于大型拉伸件的生產(chǎn)中，則應盡量選用雙動壓力機，使所用模具結構簡單，調整方便。 ⅱ、考慮沖壓件的生產(chǎn)批量

23、 在大批量生產(chǎn)或形狀復雜零件的大量生產(chǎn)中，應盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機；在小批量生產(chǎn)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)中，多采用液壓機，由于液壓機沒有固定的行程，不會因為板料厚度變化而超載；對于小批量生產(chǎn)的彎曲、成型、校平或校形等工序可選用摩擦壓力機，因為它具有行程自動調節(jié)，不易發(fā)生超負荷損壞的特點。 ⅲ、考慮壓力機設備的精度和剛度 壓力機的剛度由床身剛度、傳動剛度和導向剛度3部分組成，如果剛度較差，負載終了和卸載終了時模具間隙會發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度和模具壽命，設備的精度也有類似的問題。 ② 沖壓設備規(guī)格的選擇 在沖壓設備的類型選定之后，應該進一步根據(jù)沖壓件的大小、模

24、具的尺寸和沖壓力來確定設備的規(guī)格。 ⅰ、所選壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： ⅱ、壓力機的行程大小要適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁、彎曲等模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導板分離（導模板）或滾珠導向裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機的行程至少應大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進和成形零件的取出。 ⅲ、所選壓力機的閉合高度應與沖模的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。 ⅳ、壓力機工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺

25、寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。 在實際生產(chǎn)中，為了防止設備的超載，可按F≥(1.6～1.8)F來估算壓力機的公稱壓力F。參照《沖模設計應用實例》一書中附錄B3可選取開式雙柱可傾壓力機，規(guī)格見表2-6： 表2-6 開式雙柱可傾壓力機（部分）主要技術規(guī)格 型 號 J23-10 J23-16 J23-25 J23-40 公稱壓力/kN 100 160 250 400 滑塊行程/mm 45 55 65 100 滑塊行程次數(shù)/（次/mm） 145 120 105 45 最大閉合高度/mm 180 220

26、 270 330 最大裝模高度/mm 145 180 220 265 連桿調節(jié)長度/mm 35 45 55 65 滑塊中心線至床身距離/mm 130 160 200 250 床身兩立柱間距離/mm 180 220 270 340 工件臺 尺寸/mm 前后 240 300 370 460 左右 370 450 560 700 墊板 尺寸/mm 厚度 35 40 50 65 孔徑 170 210 200 220 模柄孔 尺寸/mm 直徑 30 40 40 50 深度 55 60 60

27、 70 最大傾斜角度（） 35 35 30 30 電動機功率/Kn 1.10 1.50 2.20 5.5 機床外形尺寸/mm 前后 895 1130 1335 1685 左右 651 921 1112 1325 高度 1673 1890 2120 2470 機床總質量/ 576 1055 1780 3540 參照表2-6，選用公稱壓力為160 kN的壓力機，其型號為J23-16。該壓力機與模具設計的有關參數(shù)為： 公稱壓力：160kN； 滑塊行程：55mm； 最大閉合高度：220mm； 封閉高度調節(jié)量：45mm；

28、工作臺尺寸：300450mm； 模柄孔尺寸：40mm60mm。 2.4 確定沖裁間隙、計算主要工作部分尺寸 2.4.1確定沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁模中凸凹模刃口部分尺寸之差，其雙面間隙用2Z表示，單面間隙用Z。沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量、沖裁力和模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 （1）間隙對沖壓力的影響 間隙增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，沖裁力有一定程度的降低，繼續(xù)增大間隙值，會因從凸凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不相重合的影響，沖裁力下降變緩；間隙減小，材料不易撕裂，使沖裁力增大；間隙合理時，沖裁力最小。 （2）間隙對

29、模具壽命的影響 間隙小，落料件或廢料往往會梗塞在凹模洞口，導致凹模漲裂，因此過小的間隙對模具壽命極為不利。間隙增大，可使沖裁力、卸料力等減小，從而刃口磨損減小。但是間隙過大，零件毛刺增大，卸料力增大，反而使刃口磨損加大，所以合理的間隙值可適當彌補模具制造精度不高和動態(tài)間隙不均勻引起的不足，不至于肯傷刃口，起到延長模具壽命的作用。 （3）間隙對沖裁件質量的影響 ① 間隙過小時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向外錯開一段距離。當凸模繼續(xù)下壓時，在上、下裂紋中間產(chǎn)生二次剪切，在制件斷面形成兩個光亮，而夾在中間的是撕裂面，并在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖有所增長，但易去除，而且沖裁件的翹曲小，斷面垂

30、直，只要中間撕裂不是很深，仍可使用。 ② 間隙過大時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向內開一段距離，材料的彎曲與拉伸增大，拉應力增大，易產(chǎn)生剪裂紋，塑性變形階段較早結束，致使斷面光亮帶減小，圓角帶增大，所形成的厚而大的拉長毛刺難以去除，制件翹曲嚴重。③間隙不均勻時，將在制件的整個沖裁輪廓上分布著各種不同情況的斷面。由以上分析可見，凸凹模間隙對沖件質量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設計模具時一定要確定一個合理間隙值，以提高沖件的斷面質量、尺寸精度、模具壽命和減小沖裁力。 2.4.2凹模與凸模刃口尺寸得確定 沖裁件尺寸精度主要決定于凹模與凸模刃口尺寸精度，模具的合理間隙的數(shù)值也必

31、須靠凹模和凸模刃口尺寸來保證正確確定凹模凸模刃口尺寸和公差是設計沖裁的主要任務之一。 1． 尺寸計算原則 ①落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 ②考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內較小值。對基準件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內較大值。對 ③在確定模具刃口制造公差時，要能保證工件的精度要求，又能保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高3︿4級。

32、 ⒉尺寸計算方法有有兩種 ①一種是凹凸模分開加工:可以分別加工凹、凸模自身具有互換性便于模具成批制造，但需要較高的公差等級才能保證合理的配合間隙，模具制造困難，加工成本高。必須滿足式 Z-Z≥δ凸 +δ凹式 （ 2-11） δ凸——凸模制造公差 δ凹——凸模制造公差 表2-7規(guī)則形狀（圓形、方形件）沖裁時凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差δ凸 凹模公差δ凹 ≤18 0.020 0.020 ＞18～30 0.020 0.025 ＞30～80 0.020 0.030 沖

33、孔計算公式為 d凸＝（d＋xΔ） d凹 =（d＋xΔ+Zmin） (2—12) 落料計算公式為 D＝（D-xΔ） D=（D-xΔ- Zmin） （2—13） 中心距公式 L=L （2—14） d凸、 d——沖孔凸、凹?；境叽? D、D——落料凹、凸?；境叽? L、L——分別為沖孔件中心距合凹?？仔木嗟墓Q尺寸 Δ——工件的制造公差 X——因數(shù)查表2

34、-8 ②另一種方法為凸模和凹模配合加工：此方法是先加工其中的一件（凹模或凸模）作為基準件然后以此加工另一個工件，使他們之間保持一定的間隙。這種方法能夠使模具的間隙在加工中得到保證，不需要校核Z-Z≥δ凸 +δ凹 另一個重要原因是尺寸標注簡單只需要在基準件上標注尺寸和公差。但要在圖樣上注明：（凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配作，保證最小雙面合理間隙值Z 模具基準件的刃口按以下公式計算： A=（A-X） (2—15) B=（B+X） C=（C+0.5） A B C ——基準件尺寸（

35、mm） A B C ——工件極限尺寸（mm） ——工件公差（mm） 下表2-7提供了落料、沖孔模初始間隙的經(jīng)驗數(shù)據(jù)： 表2-8 落料、沖孔模刃口始用間隙 板料厚度 30鋼板 08、10、Q235鋼板 H62、H68（軟） Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 0.8 0.1 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.0 0.13 0.16 0.10 0.13 0.065 0.095 1.2 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1.5 0.21

36、 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14 因該沖件的材料為Q235A鋼，厚度t=1.5㎜,查表2-7可得Zmin=0.１5，Zmax=　0.19 2.刃口尺寸的計算 ⑴落料凹模刃口部分尺寸的計算： 工件落料尺寸為39㎜，公差等級為IT13級的凸凹模制造公差由表2-8查得δ凸=0.02㎜，δ凹=0.03㎜。 校核：Z-Z≥δ凸 +δ凹 0.19-0.15≥0.02+0.03 可見校核不成立，故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由表2-8查得 當△≥0.2時，X =0.75；當△〈0.2時，X=1 表2-9因數(shù)x 材料厚度t/㎜ 非圓形x值

37、1 0.75 0.5 工件公差△/㎜ 1 ﹤0.16 0.17～0.35 ≥0.36 1～2 ﹤0.2 0.21～0.41 ≥0.42 其中 D凹 ————落料凹?；境叽纾īL） Δ ——工件制造公差（㎜） X ——因數(shù) 零件未標注尺寸按IT13級處理，由公差表查得39㎜,R4.5㎜,15㎜ 根據(jù)公式(2—12) 39 =（A-X）= (39-0.75) = 38.775 mm 4.5 =（A-X）=(4.5-0.75) =4.335 mm 15 =（A-X） = (15-1) =14.85 mm 凸模刃口尺寸的確定可查表2-

38、8 Z=0.19 Z=0.15故凸模刃口尺寸按凹模相應部位的實際尺寸配制，保證雙邊最小間隙為Z=0.15mm (2)沖孔刃口尺寸的計算：對于孔沖裁凸模、凹模的制造公差可由表2-7查得δ凸 =0.02mm δ=0.02mm 校核：Z-Z=0.19-0.15=0.04 δ凸 +δ凹=0.04 滿足 Z-Z≥δ凸 +δ凹 d＝（d＋xΔ）=（4+0.750.05）=4.0375mm d=( d+ Z)(4.0375+0.15)=4.1875mm 凸模磨損后其中距沒有變化 L=L=200.15/8=200.01875mm ⑶彎曲部分刃口尺寸計算：凹凸模工作部分尺寸由于彎曲

39、件尺寸標注和尺寸公差的允許偏差不同，所以計算方法也不 對于有外形尺寸要求的零件雙向偏差時計算公式 B=（B-） （2-16） 零件單向偏差時計算公式 B=（B-） （2-17） 凸模尺寸B根據(jù)單面間隙按凹默尺寸配制。 對于要求有內形尺寸要求的零件雙向偏差時計算公式 B=（B-） （

40、2-18） 零件單向偏差時計算公式 B=（B+） （2-19） B——凹模工作部分尺寸 B——凸模工作部分尺寸 B、B——彎曲外形或內形公稱尺寸 ——彎曲件的尺寸公差 Z——雙面間隙 δ凸 、δ——凸、凹模的制造公差 該彎曲部分尺寸為R4.5以及兩各過渡圓弧，精度等級為IT13雖然要求不高，但為了減少回彈，采用較少凹凸模間隙來減少回彈由于r/t=1.5理論上凸模圓角半徑等于零件的的彎曲半徑，即R=-4.5 由于零件圖的要求內形有正確的尺寸所以采用公式 B=（B-）

41、 B=（B-）=（4.5-0.22）=4.39凹?；境叽鐬镽6 但應根據(jù)單面間隙按凸模配制。需在試沖調整中確定具體尺寸其單邊間隙計算如下： 彎曲黑色間隙值 Z/2=t(1+n) （2-20） Z/2——凸凹模的單面間隙 t——材料的公稱厚度 n——系數(shù)見表2-9 見表2-10因數(shù)n 彎曲件高度/mm 材料厚度t/mm <0.5 >0.5-2 >2-4 <0.5 >0.5-2 >2-4 B(彎曲線長度) ≤2H B(彎曲線長度)≥2H 10 0

42、.05 0.05 0.04 0.01 0.10 0.08 20 0.05 0.05 0.04 0.10 0.10 0.08 35 0.07 0.05 0.04 0.15 0.10 0.08 50 0.10 0.07 0.05 0.20 0.15 0.10 由此可以算出彎曲凹模的單邊最小間隙值 Z/2=t(1+n)=1.5（1+0.05）=1.57mm 在實際中彎曲凸模和凹模之間的間隙是靠壓力機閉合高度來控制的，不需要在模具結構中確定間隙，需要不斷調試 安裝才能達到滿意的效果。 3模具主要零件及結構設

43、計 這套模具主要由上模座、下模座、落料凹模、彎曲凸模、沖孔凸模、凸凹模、墊板、固定板、卸料板等零件組成 3.1凸模的設計 ⑴一般的粗短凸?？梢园礃藴蔬x用或按常規(guī)設計。凸模的長度應根據(jù)模具的具體結構來制作該模具的的凸模長度L=T1+ T+T T1——凸模固定板的厚度 T——卸料板的厚度 T——附加長度包括修磨量6—12mm以及固定板與卸料板的安全距離15—20mm以及凸模進入凹模的深度2.5mm ⑵凸模的校核：在一般情況下凸模不校核，由于沖頭直徑為mm屬于細長沖頭所以應進行壓應力核彎曲應力的校核檢查其危險面的尺寸和自由長度是否滿足強度要求。 壓應力的校核： d≥4t/

44、 （3-1） d——凸模的最小直徑 t——料厚 ——材料的抗剪強度見表（2-1） ——材料為Cr12Mov 取1500MP d≥4t/=41.5310/1500=1.24mm d=4由此可以看出符合壓應力要求。 失穩(wěn)彎曲應力的校核 校核 （3-2） 式中 ——沖裁件外形尺寸 ——彈性模量 ——凸模的直徑

45、 ——沖孔力 P=15.185KN 符合條件 所以，沖孔凸模強度符合應力要求。 3.2凹模的設計 凹模刃口 如下3-1圖 A型為錐形刃口廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較大，但刃口強度低，刃口尺寸在修磨后略又增加，適應于形狀簡單，精度要求不高的零件。B型和C型刃口強度高，刃磨后尺寸變化不大，但容易堆積廢料，用于精度要求比較高的零件，本模具采用B型，加以打料桿進行排除廢料，減少刃磨次數(shù)，保證模具壽命。該模具在落料凹模和沖孔凹模計算中，壁厚都遠遠高于計算數(shù)值，所

46、以凹模又足夠的強度和剛度。 3.3凸凹模設計 本模具為復合模除了落料凹模和沖孔凸模之外必然還有一個最重要得是復合模。根據(jù)墊板、固定板、卸料板、橡膠的厚度及模具結構，可選取凸凹模的高度為45㎜。并滿足凹凸模最小壁厚m公式 (m ︽t) 3.4彈性元件的設計 橡膠選擇要點 ⅰ為保證橡膠不至于早損壞，其允許的最大壓縮量為自由高度的35％～45％。 ⅱ 安裝使用的橡膠，預壓縮量一般取自由高度的10％～15％。 ⅲ 安裝后橡膠的工作行程應為自由高度的25％～30%。 ⅳ 若選用的橡膠高度H>1.5D時,應采用將橡膠分段,其間墊以鋼墊圈。 ⅴ 安裝橡膠時，周圍應留有足夠的空隙位置，以容

47、許橡膠壓縮時斷面尺寸的脹大。卸料、頂件彎曲用聚氨酯橡膠。為了保證橡膠不至于過早損壞， （3-3） 式中 ——工作行程 ——模具的刃磨量 一般取 ⑴上卸料采用橡膠作為彈性元件 選用四個方形聚氨酯橡膠，則每個橡膠承受的預壓力 確定橡膠的橫截面積A 按 取橡膠的預壓縮量（是橡膠的自由高度） 查表得 則 確定橡膠的橫截尺寸 選用直徑為6mm的卸料螺釘，取橡膠上的螺紋過孔的直徑d=8mm，根據(jù)

48、公式 式 (3-4) 則 為保證足夠的卸料力，取 計算并校核橡膠的自由高度 取 校核： 故所選橡膠符合要求 橡膠的安裝高度 ⑵下頂塊以及彎曲采用橡膠作為彈性元件 ①選用1個方形聚氨酯橡膠，則橡膠承受的預壓力 ②確定橡膠的橫截面積A 按 取橡膠的預壓縮量（是橡膠的自由高度） 查表得 則 ③確定橡膠的橫截尺寸 根據(jù)公式(2-22)橡膠過孔為直徑為6mm，則為保證足夠的卸料力，取 ④計算并校核橡膠的自由高度

49、 取 校核： 故所選橡膠符合要求 橡膠的安裝高度 3.5導向裝置的種類及標準的確定 模具中導向副的作用是保證上模相對于下模有一定位置關系，分為滑動導向副和滾動導向副兩類。 滑動導向副由導柱，導套組成，在中、小型模具中應用廣泛。 滾動導向副由導柱、導套和鋼球保持圈組成，適于要求精度高壽命長的模具，如高速沖裁模、精密沖裁模、硬質合金沖裁模等。 由于滾動導向副與滑動導向副相比，在滾動式導套、導柱間多了一層裝在保持圈內的鋼球作為滾動體，使原來的滑動磨擦變?yōu)闈L動磨擦，磨擦系數(shù)小，提高模具導向副的使用壽命，但是滾動導向副的價格高，對于大批量生產(chǎn)的托架來說，滑動導向副就能滿足生產(chǎn)

50、要求，與滾動導向副相比，成本低。因此，采用滑動導向副。 3.6固定與支承零件的確定 ① 模柄的確定 模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上，常用的模柄形式有整體式、旋入式、壓入式、凸緣式、浮動式。壓入式模柄通過配合與上模座聯(lián)接固定，適用于模板較厚的中校型模具中，而且可以保證較高的同軸度和垂直度。此套模具選用壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/ m6過渡配合。需要施加一定壓力才能壓入 ② 固定板的設計與標準 固定板按外形分為圓形和矩形兩種，其平面輪廓尺寸除應保證凸、凹模安裝孔外，還應考慮螺釘和銷釘孔的定位，（螺釘?shù)陌惭b可按表見表2-13） 厚度一般取凹模厚度的60%～80%。固定

51、板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6）。壓裝后端面磨平，以保證沖模垂直度 ③ 墊板的設計與標準 墊板主要用于直接承受和擴散凸、凹模傳來的壓力，防止模座承受過大壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作。模具是否用墊板，根據(jù)模座承受壓力大來確定，凸（凹）模支承端面對模座的單位壓力為： σ = P／A (3-5) 式中： P — 沖裁力 A — 凸（凹模）支承端面面積 σ小于等于[σ]模座許用應力則應在凸（凹）模與模座間加經(jīng)淬硬磨平的墊板，墊板厚度一般取6 ～ 12mm，外形尺寸按固

52、定板形狀決定。 螺釘孔得間距表3-1 使用螺栓 最小距離 最大距離 凹模厚度 M5 15 50 10～18 M6 25 70 15～25 M8 40 90 20～32 M10 60 115 27～38 3.7定位零件的確定 定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出合格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點，必須采用不同形式的定位裝置，沖模中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導料銷，側壓板等。而在該聯(lián)接件的模具設計中，采用了擋料銷定位零件進行定位。 3.8模架的種類及規(guī)格的確定 模架有專用模架，也有通用模架，采用

53、通用模架可以縮短模具的設計與制造周期，節(jié)約模具材料，降低成本，甚至可以減少安裝和更換模具的時間，特別適用于小批量多品種，中小尺寸系列零件生產(chǎn)。 模架有普通沖裁模架和精沖裁模架，經(jīng)過選擇比較，精沖裁模架模座較厚較大，若在聯(lián)接件沖模使用造成極大浪費，提高成本。因此選用普通沖裁模架制造精度按精沖模架制造，以滿足使用要求，降低成本。 根據(jù)聯(lián)接件結構，選用后側導柱正裝復合沖裁模的結構模架。 4復合模具的工作原理和裝配 正裝模圖(4-1) 1．橡膠 2.托板 3. 上模座 4.螺栓 5.墊板 6.凸模固定板 7.凹模 8.定位銷9.卸料板 10. 凹凸模固定板

54、 11.固定板 12墊板 13上模座 14卸料螺釘 15.模柄16.6防轉銷 17.推板 18.圓柱銷19.螺釘 20.推桿 21.凹凸模22.導套 23.橡膠24.彎曲凸模25.沖孔凸模26.圓柱銷 27.頂桿 28.導柱29.雙頭螺栓 4.1模具的原理 加工該沖壓件的模具結構如圖4-1所示，結構特點如下： ① 模具采用滑動式、后導柱的模架。 ② 為了保證制件精度，并且能使彎曲橡膠起到可以調節(jié)得作用，在沖壓工藝上采用了正裝模具沖裁，沖模開始工作時，上、下模在壓力機的作用下分開，將條料放在凹模上，并通過定位銷定位。待上模在壓力機作用下降時，上模中的壓料板首先接觸

55、條料，落料后，上模繼續(xù)運行克服彎曲力使工件彎曲，繼續(xù)下行，當彎曲成型后，仍然下行沖孔凸模與板料接觸，完成沖孔，送進兩端廢料切除兩邊準確的搭邊值 4.2模具裝配與調試 (1)凸、凹模以及模柄的固定方法。 ①裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 凸、凹模安裝質量影響沖模的精度和使用壽命本模具采用緊固件法，和壓入法保證與按裝孔以及固定板的配合采用H7/m6,H7/h6;也可以采用熱套法，和低熔點合金來補充。 ②凸模，凹模以及模柄的安裝面應與固定板的支撐面在同一平面上，不允許 縫隙。裝入后需要同時磨削保正平面度 (2)下模和上模的安裝固定一般情況下將

56、固定板墊板等中心線與標準模架的上下模座LB的中心線位置一致。最后通過分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；打穿銷孔進行定位連接。 (3)間隙的控制 復合模具都應該先安裝凸凹模，然后以此為基準，用找正間隙的方法確定凹模和凸模的位置。間隙的控制方法有根據(jù)具體結構，間隙大小，和實際裝配條件決定，有墊片法、透光法、涂層法。 (4)其他元件的安裝 將卸料板套裝在已裝入固定板的凹凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調節(jié)的預壓量，使卸料板高出凹凸模下端約1mm；復查凸、凹模間隙并調整合適后，緊固螺釘,安裝導正銷；切紙檢查，合適后打入銷釘。 (5)試沖與調整 裝機試沖并根據(jù)試沖結果作相應修磨和調整保證達

57、到零件圖的要求尺寸。 結論 畢業(yè)設計綜合的體現(xiàn)了我們所學知識在實際當中的運用,也體現(xiàn)了知識的價值。這是一次系統(tǒng)的復習,又是一次理論向實踐的轉變。所以畢業(yè)設計在我們的學習生涯中起著過渡性的作用。 本文通過分析該沖壓件的形狀特點、尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)制件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)能取得良好的經(jīng)濟效益。確定了模具采用級進模，排樣采用單邊載體單排直排縱向排樣，不僅提高生產(chǎn)效率；也可以節(jié)省材料，壓彎方向向下便于模具設計，沖制零件由模具內落下，使其安全性好；便于完全實現(xiàn)自動化。凸模均為過盈配

58、合，安裝在固定板上，使整個模具剛性好；并采用對角導柱模架，凹模采用鑲嵌式結構，便于更換，節(jié)省模具材料。具體的闡述了沖裁、拉深、彎曲、落料級進模從零件的工藝分析、模具的設計再到模具的制造工藝的全部過程。 參考文獻 [1] 馬正元.沖壓工藝及模具設計.機械工業(yè)出版社，2003. [2] 鄭可煌，張弘.實用沖壓模具手冊.宇航出版社， 1990. [3] 胡世光.板料冷壓成形原理.國防工業(yè)大學出版社，1979. [4] 征家賢.沖壓工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，2004. [5] 江維健 ,林玉瓊等.冷沖

59、壓模具設計.華南理工大學出版社，2005. [6] 王新華.沖模設計與制造實用計算手冊.機械工業(yè)出版社，2003. [7] 曾霞文, 徐政坤.冷沖壓工藝與模具設計.中南大學出版社，2006. [8] 姜奎華.沖壓工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，1995. [9] 李碩本.沖壓工藝學.機械工業(yè)出版社，1984. [10] 牟林,魏崢.冷沖壓工藝及模具設計.清華大學出版社，2005. [11] 高洪庭.沖壓工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，2004. [12] 模具實用技術叢書編委會.沖模設計應用實例.機械工業(yè)出版社，1999. [13] 熊南峰,石其年.冷沖模具設計.科學出版社，

60、2005. [14] 模設計手冊編寫組.沖模設計手冊.機械工業(yè)出版社，1998. [15] 谷維忠,徐恩義 .冷沖壓加工技術手冊.輕工業(yè)出版社，1985. [16] 肖景容,姜奎華.冷沖壓成形工藝與模具設計制造.化學工業(yè)出版社, 2004. 附錄1 模柄與上模座 H7/n6 沖孔凸模與固定板 H7/m6 擋料銷與卸料板 H7/m6 下模座與導柱 H7/r6 導柱與導套 H7/h6 導套與上模座 H7/r6 標準件 序號 零件名稱 實際尺寸 數(shù)量 材料 硬度 （淬火） 標準號 1 定

61、位銷 871 2 45鋼 43-48HRC GB119-86 859 2 2 內六角螺釘 M858 4 35鋼 43-48HRC GB70-85 M830 4 M620 4 M855 4 5 卸料螺釘 M685 4 45鋼 40-48 HRC GB2867.6 6 雙頭螺栓 M1055 1 45鋼 GB/T1988 附錄2 備料清單 序號 零件名稱 實際尺寸 數(shù)量 材料 硬度（淬火） 1 彎曲凸模 552540鍛件 1 Cr12MoV 調質60-

62、62 2 沖孔凸模 1545鍛件 2 Cr12MoV 調質60-62 3 落料凹模 14512535鍛件 1 Cr12MoV 調質60-62 4 凸凹模 14512555鍛件 1 Cr12MoV 調質60-62 5 凸模固定板 14512518板料 1 45鋼 6 蓋板 14512515板料 2 45鋼 7 下模墊板 14512510板料 1 45鋼 8 上模墊板 14512510板料 1 45鋼 9 凸凹模固定板 14512525板料 1 45鋼 10 卸料板 14512515板料

63、 1 45鋼 11 頂桿 1085棒料 2 45鋼 43-48HRC 12 推桿 1055棒料 2 45鋼 43-48HRC 13 打桿 15125棒料 1 45鋼 43-48HRC 14 橡膠 6032橡膠 1 聚氨酯 2222橡膠 4 15 上模座 24617135鑄件 1 HT200 16 下模座 24617140鑄件 1 HT200 17 導柱 A型30170棒料 2 20鋼 滲碳58-62 18 導套 A型4590棒料 2 20鋼 滲碳58-62 19 壓入式模柄

64、A型45120棒料 1 Q235 致謝 緊張而又充實的畢業(yè)設計結束了，回憶起來我在其中獲取了許多知識，尤其是對自己的專業(yè)性質有了更深一層的認識：學好本專業(yè)，作為一名合格的工程技術人員確實不易。畢業(yè)設計雖然使我得到了很大的收獲，但是對于我初學者來說，模具設計的水平是有限的，是欠缺的，在本次畢業(yè)設計過程中，劉介臣、楊全利、張鐵城、胡文全、周偉、楊志清等老師給予了我極大的幫助，在設計的整個過程中，他們一直進行指導和檢查，其嚴謹負責的工作精神和忘我的工作熱情令我欽佩。他們在工作任務繁忙、業(yè)余時間少的情況下，不但對我們進行了耐心、細致的指導和講解，而且還犧牲了自己的休息時間，使我在設

65、計中少走了許多彎路并按時完成了這次畢業(yè)設計。由于設計者知識水平有限，加上技術資料不全，在設計過程完成后難免有一些不足之處，希望老師在審閱時，給予指正，幫助我更好的進步。 通過本次設計，使我對模具有了更深的了解，尤其是沖模的定義、分類、結構組成及工作原理。同時也是對我所學知識的一次綜合性考驗。在設計和制作過程中，新知識和原有知識的結合應用，使自己更加進步. 在設計期間，老師們不僅在學業(yè)上給予學生啟發(fā)與指導對所學的理論知識點撥，都是終生的收益。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，敏銳深邃的洞察力，強烈的創(chuàng)新精神，廣博的理論知識和實踐經(jīng)驗以及平易近人循循善誘的工作作風，都值得學習. 還有，我要把我的感謝送給我的朋友和同學們，在我畢業(yè)設計的過程中，他們對我的設計提出了許多寶貴的意見和建議。在此我表示衷心的感謝! 最后，再次向指導老師和其他幫助過我的老師同學表示衷心的感謝和誠摯的敬意。同時，感謝進行認真評審的各位老師。我再一次對老師的辛勤工作表示忠心的感謝，真誠的道一聲：“老師，感謝您們!” 34