正裝復合模課程設計.doc

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1、 湖南涉外經濟學院機械工程學部 沖壓成型工藝及模具設計 課程設計任務書 學部 專業(yè) 題目

2、 任務起止日期： 年 月 日至 年 月 日止 學生姓名： 班級： 指導老師： 日期： 系主任： 日期： 審查 學部主任： 日期：

3、 批準 前 言 模具是工業(yè)產品生產用的工藝設備，主要應用于制造業(yè)。它是和沖壓、鍛造、鑄造成形機械，以及塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成形加工用的成形機械相配套，作為成形工具來使用。模具屬于精密機械產品，它主要由機械零件和機構組成，如成形工作零件、導向零件、支承零件、定位零件及送料機構、抽芯機構、推出機構等。 模具與相應的成形設備（如沖床、塑料注射機、壓鑄機等）配套使用時，可直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對位置和性能，使之成形為合格的制件。 為提高模具的質量性能精度和生產效率，縮短模具制造周期，模具多采用標準零件，所以模具屬于標準化程

4、度較高的產品。一副中小型沖?；蛩芰献⑸淠Ｖ校錁藴柿慵蛇_90%，其工時節(jié)約率可達25%到45%。 現代產品生產中，由于模具的加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到了很廣泛的應用?，F代工業(yè)產品的零件，廣泛采用沖壓、鍛造成形、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其它成形加工方法，和成形模具相配套，經單工序或多道成形工序，使材料成形加工成符合產品要求的零件，或成為精加工前的半成品件。如汽車覆蓋件，須采用多副模具，進行沖孔、拉深、翻邊、彎曲、切邊、修邊、整形等多道工序，成形加工為合格零件；電視機外殼、洗衣機內桶是采用塑料注射模，經一次注射成型為合格零件；發(fā)動機的曲軸，連桿是采用鍛造成形模具，經滾鍛和

5、模鍛成形加工為精密機械加工前的半成品配件。 高精度、高效率、長壽命的沖模，塑料注射成型模具，可成形加工幾十萬件，甚至幾千萬件產品零件，如一副硬質合金模具，可沖壓硅鋼片零件上億件，這類模具稱為大批量生產用模具。 適用于多品種、少批量，或產品試制的模具有組合沖模、快速沖模、疊層沖?；虻腿埸c合金成形模具等。在現代加工業(yè)中，具有重要的經濟價值，這類模具稱為通用、經濟模具。 電子計算機、現代通信器材與設備、電器、儀器與儀表等工業(yè)產品的元器件或零、部件越來越趨于微型化、精密化，其零件結構設計中的槽、縫、孔尺寸要求在0.3mm以下，所以批量生產用模具要求很高。如高壓開關中的多觸點零件，寬度僅為10mm

6、，卻需沖孔，沖槽、彎曲、三層疊壓等多個工序，模具需設計為70工位的精密級進沖模。又如手機中零件尺寸極其微小，對模具的要求很高。這類微型沖件和塑件用的模具，已成為高技術模具或專利模具。 大型模具，重量在10噸以上的已很常見，有些模具重量達到30噸。如大型汽車覆蓋件沖模、大型曲軸鍛模、大尺寸電視機外殼用塑料注塑模等重量都在10噸以上。隨著現代化工業(yè)和科學技術的發(fā)展，模具的應用越來越廣泛，其適應性也越來越強，模具的制造水平已成為工業(yè)國家制造工藝水平的標志。 另外，模具是進行成形加工及少、無切屑加工的主要工裝，在大批、大量加工中，可使材料利用率達90%或以上。 當今社會的發(fā)展和進步，使原有的商品

7、已經不能滿足人們對物質的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能生產加工出來。因此，模具的發(fā)展與人們的生活越來越緊密。我們利用模具加工各種的工件，以便滿足人們的需要，模具的發(fā)展給我們帶來了新的生活，新的時代。因此我選擇了模具的畢業(yè)設計來檢驗我在這方面的知識。由于產品的材料和工藝特性不同，生產用的設備也有很多種，模具的種類繁多，但是用處廣泛的大約有以下幾種:沖裁模、彎曲模、拉深模、冷壓模、硬質合金沖模、塑料成型模等。其中以冷壓模和塑料膜的技術要求和復雜程度高。 在本次畢業(yè)設計中利用計算機輔助設計（CAD）繪制模具裝配圖以及主要零件圖，使得對CAD的應用得到了鞏固和加深。同時對所給的零件進行分析

8、，分析該零件的尺寸、形狀、厚度、加工規(guī)模等從而得出用一般精度的模具即可完成加工要求。在加工分案的選擇上選用了正裝式復合模進行加工。同時對沖裁工藝、模具的整體結構、工作原理進行詳細的介紹。希望對大學四年的知識能夠有一個總結，順利完成這次畢業(yè)設計。 課題：正裝復合模設計 零件簡圖：如圖所示 材 料：0.8F 厚 度: 1.2mm 1 沖裁工藝設計 1．1 沖裁件的工藝分析 沖裁件的的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件在沖壓加工中的難易程度。沖裁件的工藝是否合理，對沖裁件的質

9、量、模具壽命和生產率有很大的影響，一般情況下對沖壓件工藝性影響最大的是幾何尺寸和精度要求。 1.1.1 材料特性分析 沖壓所用的材料，不僅要滿足工件的技術要求，同時也必須滿足沖壓工藝要求：（1）應有良好的塑性。在成形工序中，塑性好的材料，其容許的變形程度大。在分離工序中，良好的塑性才能獲得理想的斷面質量。（2）應具有光潔平整且無缺陷損傷的表面狀態(tài)。表面狀態(tài)好的材料，加工時不易破裂，也不容易擦傷模具，制成的零件也有良好的表面狀態(tài)。（3）材料的厚度公差應符合國家標準。因為一定的模具間隙，適應于一定厚度的材料。 本零件采用10號鋼，10號鋼屬于優(yōu)質碳素結構鋼，其中含C量為0.07%~0.14%

10、，抗拉強度，屈服強度。其韌性好，強度適中吻合加工的要求。 1.1.2 沖裁件的結構工藝性分析 （1）沖裁件的形狀應盡量簡單，最好是規(guī)則的幾何形狀或由規(guī)則的幾何形狀所組成。同時應避免沖裁件上過長的懸臂與凹槽，它們的寬度要大于料厚的（1.5到2）倍，該零件外形上接近于矩形，沒有懸臂和凹槽，沖裁件的最小尺寸為1.4mm大于1.5t。 （2）一般情況下，沖裁件的外形和內孔應避免尖角，采用的圓角。此零件設有R2.5的倒角。 （3）沖孔時，因受凸模強度限制，孔的尺寸不宜過小。用一般沖模沖圓孔時，對硬鋼，直徑；對軟鋼和黃銅，；對鋁及鋅，。沖方孔時，對硬鋼，邊長；對軟鋼及黃銅，；對鋁和鋅，。由于10號

11、鋼屬于軟鋼。而。所以該條件也滿足。 （4）孔與孔之間的距離或孔與零件邊緣之間的距離a，因受模具強度和沖裁件質量的限制，其值不能過小，一般應取a.>2t(3-4mm),如使用級進模，而且對零件精度要求不高時，a可適當減小，但也不宜于小于板厚。該零件的孔與孔間的最小尺寸為5.5mm,孔與零件邊緣的最短距離為4mm。 （5）沖裁件的精度一般可達IT10-IT12,高精度可達IT8-IT10級，沖孔比落料的精度約高一級。該零件沒有標準公差，則對于非圓形件按國家標準《非配合尺寸的公差數值》精度來處理，沖模則可按精度制造。 1.2 沖壓工藝方案的確定 該工件有兩道加工工序：沖孔、落料?？梢杂幸韵氯?/p>

12、種方案： 方案一：先落料后沖孔，采用簡單模生產； 方案二：落料和沖孔連續(xù)加工，采用級進模生產； 方案三：落料和沖孔復合加工，采用復合模生產。 三種方案比較見表1.1 表1.1 三種方案的比較 模 具 種 類 比 較 項 目 簡單模 級進模 復合模 沖裁件精度 較低 高 一般 生產效率 低 較高 高 生產批量 批量小或試制沖裁件 大批量 大批量 模具復雜程度 簡單 較復雜 復雜 模具制造成本 較低 較高 高 模具的結構特點 結構簡單安裝容易 結構較復雜制造麻煩 結構較復雜 模具的制造精度 較低

13、 較高 高 模具制造周期 較快 較長 長 沖壓設備能力 較小 中等 較大 工作條件 一般 較好 好 方案一雖然模具結構簡單，尺寸較小，重量較輕，模具制造簡單，成本低廉。模具依靠壓力機導軌導向，模具的安裝調整麻煩，很難保證上、下部分對正，從而難以保證凸、凹模之間的間隙均勻，沖裁件精度差，模具壽命低，操作也不安全，需要兩套模具，生產率較低而且不適合大批量生產。方案二級進模是多工序沖模，在一副模具上能完成多道工序，使用級進?？梢詼p少模具和設備數量，提高生產效率。級進模容易實現沖壓生產自動化。但是，級進模比簡單模結構復雜，制造麻煩，成本增加。級進模的條料的準確定位的問題不

14、好解決。方案三復合模也是多工序沖模，在一副模具中一次送料定位可以同時完成幾個工序。和級進模相比，沖裁件的內孔和外緣具有較高的位置精度，條料的定位精度要求較低，沖模輪廓尺寸較小，復合模適合于生產批量大、精度要求高的沖裁件，且零件的形位精度容易保證，條料的定位精度要求較低，生產效率較高。綜上分析應該選擇第三方案進行加工。 2. 排樣設計及材料利用率計算 2.1 排樣方案的確定 沖裁件在條料或板料上的布置方法叫排樣。排樣的合理與否直接關系到材料利用率的高低，而沖壓件的成本中，材料費用一般占60%以上，因此合理排樣對提高材料利用率降低成本具有十分重要的意義。 根據材料的合理利用情況，條料

15、的排樣方法可以分為三種： （一）有廢料排樣：沿工件全部外形沖裁，工件四周都留有搭邊?？捎纱钸呇a償誤差，因而能保證沖裁件的精度和質量，沖模壽命也較高，但材料利用率低。 （二）少廢料排樣：沿工件部分外形沖裁，局部有搭邊和余料。因受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差就會影響模具的壽命，但材料利用率高，沖模結構簡單。 （三）無廢料排樣：工件由條料順次切下，直接獲得零件，無任何搭邊。沖件的質量較差，模具壽命低，但材料利用率高。 采用少、無廢料排樣，對節(jié)省材料有重要意義。同時，因沖切周邊減小，可降低沖壓力并簡化沖模結構。但采用少、無廢料排樣也存在一些缺點，如工件所能達到的質量與精度都較差

16、，同時模具壽命也較低。此外，少無廢料排樣中，工件的毛刺也不在同一方向。 無論是有廢料、少廢料或無廢料排樣，其排樣的型式均可分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排和多行排等。 綜上分析，根據零件的形狀、尺寸、材料，選取有廢料排樣，采用直排的形式。 2.2 搭邊的選取 排樣時工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊雖然形成廢料，但在工藝上卻有很大的作用。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的零件。搭邊還可以保證條料有一定的剛度，利于送進。 搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，在沖裁中有可能被拉斷，使零件產生毛刺，嚴重時會拉入凸模與凹模間隙之中，損壞模具刃

17、口。搭邊值的大小通常與材料的機械性能、工件的形狀和尺寸、材料厚度以及送料和擋料方式等因素有關。硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的復雜形狀時，搭邊值取大些，厚材料的搭邊值應取大些；用手工送料，有側壓裝置，搭邊值可取小些。 目前搭邊值的大小是由經驗確定的。表2.1是常用以確定搭邊值的參考數表。 表2.1 搭邊a和a1的數值 材料厚度t\mm 圓件及圓角r>2t 矩形件邊長L≤50mm 矩形邊長L≥50mm或圓角r≤2t 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5

18、 2.8 3.0 0.25~0.50 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5~0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8~1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 根據零件矩形形狀最長邊長為24.5mm，厚度為0.8mm,所以a1=1.5mm,沿邊a=1.8mm。 2.3 送料步距、條料寬度及導料銷與條料間距計算 2.3.1送料步距：兩次沖裁間板料在送料方向移動的距離L，其值等于沖裁件相應部分的寬度加上工件間搭邊值a,即 L=d1+a=22+1.2=23.2mm

19、 （2-1） 2.3.2條料寬度及導料銷與條料間距的計算 條料寬度的計算 B=d2+2a=（34+1.5x2）0-0.5=37 0-0.5 （2-2） 導料銷與條料間距為1.2mm.所以排樣圖如圖2-1: 圖 2-1 2.4 材料利用率的計算 查板材標準應選900mm1000mm的鋼板，每個鋼板可剪裁成24個條料（37mm1000mm）,每張條料可加工43個零件，則材料的利用率為 η =nA/BLx100% = (22x34

20、x1032/900x1000)=85.77% （2-3） n--------一張板料上沖件的數量 A-------零件的實際面積 B-------板料的寬度 L-------板料的長度 即每張板材的材料利用率為63.3% 3. 沖裁工藝計算 3.1 沖裁力和壓力中心的計算 3.1.1 沖裁力的計算 沖裁力是指沖裁時，材料對凸模的最大抵抗力，它是選擇沖壓設備和校核模具強度的重要依據。 用平刃沖裁模沖裁時，其沖裁力的計算公式為 （3-1）

21、 ------沖裁力（N） --------沖裁件的周長（mm） --------板料的厚度(mm) ---------材料的抗剪強度（2） --------系數。 這一公式是對沖裁區(qū)的變形進行簡化，認為是純剪變形得到的。變形區(qū)的實際變形情況比較復雜，因此，采用系數加以修正，一般可取=1.3。 抗剪強度的數值，取決于材料的種類和狀態(tài)，可取。 為了計算方便，也可以用下式估算沖裁力： （3-2） 式中：-----------材料的抗拉強度 經查機械設計手冊得10號鋼的

22、抗拉強度σb=335MPa.由此可以得出： 落= 沖 3.1.2 卸料力、推料力和頂件力的計算 沖模過程中，材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊箍在凸模上，而沖落部分的板料緊卡在凹模洞口內。為了繼續(xù)下一步的沖裁工作，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模洞口的板料推出，從凸模上卸下緊箍著的板料叫卸料，所需的力叫卸料力；順著沖裁方向將卡在凹模洞口內的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；；有時需要將卡在凹模洞口內的板料逆著沖裁方向頂出，這就叫頂件，頂件所需的力叫頂件力。 影響卸料力、推件力和頂件力的因素有很多，主要有材料的機械性能、材料厚度、模具間隙、零件的形狀和尺寸以及潤

23、滑條件等。要準確計算這些力是很難的，生產中常用以下經驗公式進行計算： 推件力 （3-3） 頂件力 （3-4） 卸料力 （3-5） 式中：n---------同時卡在凹模洞口內的零件數 --------沖裁力（N） 、、----------推件力、頂件力和卸料力系數，其值

24、見下表、 表3.1 推件力系數、頂件力系數和卸料力系數 料 厚 K1 K2 K3 鋼 ≤0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 >6.5 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 鋁、鋁合金 紫銅、黃銅 0.03~0.07 0.03~0.09 0.025~0.08 0.02~0.06 注：卸料力系數在沖

25、多孔和輪廓復雜沖裁件時取上限。 查表可有：=0.14，=0.075 總沖壓力總沖壓力是各種沖壓工藝的總和，由于本模具采用彈性卸料裝置，則： 在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長的工件時，所需沖裁力如果超過現有壓力機噸位，就必須采取降低沖裁力。 一般采用如下幾種方法： （1）材料加熱紅腫。材料加熱后抗剪強度可以大大降低，從而降低沖裁力。但材料加熱后產生氧化皮，故此法一般只適用于厚板或工件表面質量及精度要求不高的零件。 （2）在多凸模沖模中，將凸模作階梯形布置，即將凸模刃口制成不同高度，使各凸模沖裁力的最大值不同時出現，這樣就能降低總的沖裁力。 （3）用斜刃口模具沖裁。用普通

26、的平刃口模具沖裁時，其整個刃口平面都同時壓入材料中，故在沖裁大型或厚板工件時，沖裁力往往很大，若將凸模刃口平面做成與其軸線傾斜一個角度，沖裁時刃口就不是全部同時切入，而是逐步沖切材料，這就等于減少了剪切斷面積，因而能降低沖裁力。 斜刃沖模雖然降低了沖裁力，但增加了模具制造和修磨的困難，刃口也容易磨損，故一般情況下盡量不用，只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。 3.1.3 壓力中心的計算 沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為保證沖模正確平衡地工作，沖模壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線相重合，以免滑塊受偏心載荷，從而減少沖模和壓力機導軌的不正常磨損，提高模具壽命，避免沖壓事故。

27、沖模壓力中心的計算，是采用空間平行力系合力作用線的求解方法，即根據“合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之和”的力學原理求得。 對于任何形狀，不論單個圖形（敞開或封閉的輪廓）或多個圖形（如多凸模、復合模和級進模）沖裁，其計算方法相同。 首先將組成圖形的輪廓線劃分為若干基本線段，分別計算其沖裁力（對于多凸模，分別計算各凸模圖形的沖裁力），這些即為分力，由各分力之和算出合力。然后，任意選定直角坐標系,確定各線段或各圖形的重心坐標，按上述定理列式，即可求出壓力中心的坐標。 由于線段的長度或圖形的輪廓周長與沖裁力成正比，所以可以用線段的長度或圖形輪廓的周長代替，這時壓力中心坐標公式如下：

28、 （3-6） （3-7） 由此可算得 所以壓力中心為（13.25,9.55） 3.1.4壓力機的選擇 沖壓工作是在沖壓設備上進行的，目前應用較多的有曲柄壓力機、摩擦壓力機和液壓機。曲柄壓力機可用于各類沖模，其中偏心機床尤其適用于導柱、導套不脫開的模具（如導板模），摩擦壓力機和液壓機主要用于校正模、壓鑄模等，同時也適用于擠壓模。這里簡單介紹一下生產中最普遍適用的壓力機。 曲柄壓力機包括各種結構的偏心沖床和曲柄沖床，其基本工作機構都是曲柄連桿機構。

29、 偏心沖床也稱開式曲柄壓力機，啟動后，電動機通過小齒輪和大齒輪及離合器將動力傳給偏心軸，偏心軸在軸承中作回轉運動。連桿把偏心軸的回轉運動轉變?yōu)榛瑝K的直線運動，滑塊在床身的導軌作上下往復運動。模具的上模固定于滑塊上，模具的下模固定在工作臺上。 為了控制滑塊的運動和位置設有離合器和制動器。 離合器的作用是：電動機在飛輪不停的運轉下，使曲柄機構開動或停止。工作時，主要踩下腳踏開關，離合器嚙合，偏心軸轉動，即可帶動滑塊作上下往復運動，進行沖壓。 制動器的動作與離合器的動作密切配合，在離合器脫開后，制動器同時將曲柄連桿機構停止在一定的位置上。 床身是所有運動部分的支承體，并將壓力機的全部機構聯(lián)

30、接成一個整體。 3.1.5 曲柄壓力機的主要技術參數 曲柄壓力機的主要技術參數是反映一臺壓力機工作能力、所能加工零件的尺寸范圍以及有關生產率的指標，分述如下。 （1）公稱壓力 曲柄壓力機的公稱壓力，是指曲柄旋轉到下死點前某一特定角度（此角度稱為公稱壓力角，約為30度）時，滑塊所能容許的承受的最大作用力。它是反映壓力機工作能力的重要指標，生產中不容許沖壓力大于公稱壓力。 （2）滑塊行程 滑塊行程是指滑塊從上死點到下死點所走的距離，它為曲柄半徑的兩倍。 （3）閉合高度 閉合高度又稱裝模高度，是指滑塊在下死點位置時，滑塊下表面到工作臺墊板上表面的距離。當閉合高度調節(jié)裝置將滑塊調整到最

31、上位置時，閉合高度達到最大值，稱為最大閉合高度； 當閉合高度調節(jié)裝置將滑塊調整到最下位置時，閉合高度達到最小值，稱為最小閉合高度。 （4）滑塊行程次數 滑塊行程次數是指滑塊每分鐘從上死點到下死點，然后再回到上死點所往復的次數。 3.1.6曲柄壓力機的選用 確定壓力機的規(guī)格時，一般應遵循以下原則。 （1） 壓力機的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。 （2） 壓力機滑塊行程應滿足工件在高度上能獲得所需的尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。 （3） 壓力機的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應能滿足模具的正確安裝。 表3.2 開式壓力機的主要結構參數 公稱壓力

32、（KN） 63 160 400 630 滑塊離下死點的距離 3.5 5 7 8 滑塊的行程 50 70 100 120 行程次數 160 115 80 70 最大封閉高度（mm） 固定式和可傾式 170 220 300 360 活動臺位置 最低 300 400 460 最高 160 200 220 封閉高度調節(jié)量（mm） 40 60 80 90 滑塊中心到床身的距離（mm） 110 160 220 300 左右（工作臺尺寸）(mm) 315 450 630 710 前后（工作臺尺寸）(m

33、m) 200 300 420 480 前后（工作臺孔尺寸）（mm） 70 110 150 180 直徑（工作臺孔尺寸）（mm） 110 160 200 230 立柱間的距離（mm） 150 220 300 340 模柄孔尺寸(mm) 30 50 50 工作臺板厚度（mm） 40 60 80 90 傾角（。） 30 30 30 30 該模具的行程為7mm所以選用JB 23-400型壓力機。 3.2 凸凹模刃口尺寸的計算 模具刃口尺寸及其公差是影響沖裁件精度的首要因素，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及其公差來保證。因此，

34、正確確定沖裁模凸模和凹模刃口的尺寸及其公差，是沖裁模具設計的重要內容。凸模和凹模刃口尺寸及其公差的確定，必須考慮到沖裁變形的規(guī)律、沖裁件的精度要求、沖模的磨損和制造特點等多方面的情況。 實踐證明，落料件的尺寸和沖孔時孔的尺寸都是以光亮帶尺寸為準的，而落料件上光亮帶的尺寸等于凹模刃口尺寸，沖孔時孔的光亮帶尺寸等于凸模刃口尺寸。因此，計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別處理，其原則如下： （1）設計落料模時，因落料尺寸等于凹模刃口尺寸，故應先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上；考慮到沖裁中模具的磨損，凹模刃口尺寸越磨越大，因此，凹模刃口的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內較小的尺寸，以保證凹模

35、磨損到一定程度時，仍能沖出合格零件；凸、凹模之間的間隙則取最小合理間隙值，以保證模具磨損到一定程度時，間隙仍在合理間隙范圍內。 （2）設計沖孔模時，因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，故應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上，考慮到考慮到沖裁中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內較大的尺寸，以保證凸模磨損到一定程度時，仍可使用；凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值。 （3）凸模和凹模的制造公差，應考慮工件的公差要求。如果對刃口精度要求過高，勢必使模具制造困難，成本增加，生產周期延長；如果對刃口精度要求過低，則生產出來的零件可能不合格，或使模具壽命降低。零件精

36、度與模具制造精度的關系見表3.2。若零件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準《非配合尺寸的公差數值》IT14精度來處理，沖模則可按IT11精度制造；對于圓形件，一般可按IT6到IT7精度制造模具。 凸、凹模刃口尺寸按加工方法的不同，可分兩種情況分別計算：一種是凸模和凹模分開加工采用這種方法時，要分別標注凸模和凹模刃口尺寸及其制造公差。這種方法適用于圓形沖裁件；一種是凸模和凹模配合加工，這種方法適用用形狀復雜或薄板料的沖裁件，其基本的做法是：先按制件的尺寸和公差加工凸、凹模中的一件再以此為基準件加工另一個件。使它們之間保證一定的間隙。因此，只在基準件上標注尺寸和制造公差，配作的另一個件只需標

37、注基本尺寸，同時標明所留的間隙即可。這樣，凸、凹模的制造公差和不再受間隙的限制，根據經驗一般取。 其中落料部分以凹模為基準，落料凸模按間隙值配合。沖孔部分以凸模為基準，沖孔凹模按間隙值配合。 所給零件的尺寸公差根據下表可得 表3.3 標準公差數值 基本尺寸（mm） 公差等級 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 m >0~3 4 6 10 14 25 40 60 >3~5 5 8 12 18 30 48 75 >6~10 6 9 15 22 36 58 90 >10~18

38、8 11 18 27 43 70 110 >18~30 9 13 21 33 52 84 130 >30~50 11 16 25 39 62 100 160 由于沖模的制造等級為IT11所以選擇零件的主要尺寸及公差分別為， ， ， ，， ,,。 3.2.1 落料刃口尺寸的計算 沖裁間隙的選擇見表3.3 表3.4 沖裁模刃口雙面間隙Z 材料厚度t T8、45 Q215A、Q235A 08F、10、15 Z min Z max Z min Z max Z min Z max

39、0.35 0.03 0.05 0.02 0.05 0.01 0.03 0.5 0.04 0.08 0.03 0.07 0.02 0.04 0.8 0.09 0.12 0.06 0.10 0.03 0.07 所以沖裁間隙： 磨損系數，與制造精度有關，可按下列關系取值： 工件精度以上 =1.0 工件精度IT11-IT13 =0.75 工件精度 =0.5 若零件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準《非配合尺寸的公差數值》IT14精

40、度來處理，沖模則可以按IT11精度制造，所以磨損系數為0.5. 表3.5 凹模刃口尺寸計算過程 基本尺寸 磨損系數 計算公式 制造公 差 計算結果 0.5 0.0325 凸模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 0.5 0.0275 凸模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 0.5 0.0275 凸模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 0,5 0.0225 凸模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 0.5 0.

41、0275 凸模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 0.5 0.015 凸模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 3.2.2 沖孔刃口尺寸計算 表3.6 凸模刃口尺寸計算過程 基本尺寸 磨損系數 計算公式 制造公差 計算結果 0.5 0.02 凹模尺寸按凸模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 0.5 0.02 凹模尺寸按凸模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間 由于在計算出凹模尺寸時，凸模尺寸按凹模尺寸配合保證

42、雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間，在計算出凸模尺寸時凹模尺寸按凹模尺寸配合保證雙邊間隙在0.03mm到0.07mm之間所以滿足凸凹模的制造公差之和小于最大與最小合理間隙的的差。 4. 模具主要零部件結構和設計 模具的零部件，有很大一部分已實現了標準化，這對于簡化設計工作、穩(wěn)定模具質量、簡化模具的制造維修等，都具有重大的意義。在設計模具時，對于標準化的零、部件，例如模架，只需在標準化的資料中正確的選擇，大量的設計工作是對非標準件的設計。 沖模零、部件的分類可綜合如下： 工作零件：有凸模和凹模，在復合模中有凸凹模。 定位零件：有擋料銷、導正銷、定位銷、導尺、導料銷、側壓板、側

43、刃等。 卸料與推件零、部件：有卸料板、壓料板、推件器等。 導向零件：有導板、導柱、導套、導筒。 聯(lián)接固定零件：有上模板、下模板、模柄、凸模固定板、凹模固定板、墊板、限制器、螺釘、銷釘、鍵等。 此外，對于自動化生產的模具，還有自動送料裝置、自動出件裝置和快速換模裝置等。 4.1 卸料裝置 卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈性卸料裝置兩種形式，視模具的結構要求的選擇。 剛性卸料裝置分為兩種：封閉式卸料裝置和懸臂式卸料裝置。剛性卸料裝置結構簡單，工作可靠，卸料力大，適用于平整度要求不高或厚板零件的卸料。 彈性卸料裝置分為兩種:一種是用橡膠作彈性元件，一種是用彈簧作彈性元件。彈性卸料裝置在各

44、類沖床中廣泛應用，特別是材料較薄、制件要求平整的復合模最適宜。彈性卸料板根據需要可裝在上模，也可裝在下模。彈性卸料裝置有敞開的工作空間，操作方便，工件質量也較好，但是沖壓力會增加。其中橡膠的選用為設計的一個重點。 4.1.1 橡膠的選用 橡膠允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調整方便，所以在沖裁模中應用最多。沖裁模中用于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨酯橡膠（PUR），其中聚氨酯橡膠的性能比合成橡膠優(yōu)異，是常用的卸料彈性元件。沖模標準中專門規(guī)定了聚氨酯橡膠的規(guī)格與尺寸，選用很方便。橡膠常見的形狀為矩形、圓筒形、圓柱形。 （1）橡膠選擇的原則 為保證卸料正常工作，應使橡膠的預壓力大于或等于，即

45、 （4-1） 橡膠的壓力與壓縮量之間不是線性關系，橡膠壓縮時產生的壓力按下式計算 （4-2） 式中---------橡膠的橫截面積（與卸料板貼合的面積），； ---------橡膠的單位壓力，?？蓮谋?—1中選取。 表4.1 橡膠壓縮量與單位壓力 壓縮量\(%) 10 15 20 25 30 35 單位壓力

46、 聚氨酯橡膠 1.1 2.5 4.2 5.6 合成橡膠 0.26 0.50 0.70 1.06 1.52 2.10 橡膠極限壓縮量應大于或等于橡膠工作時的總壓縮量，即 (4-3) 式中：----------橡膠極限壓縮量，保證橡膠經久耐用，聚氨酯橡膠取，為橡膠的自由高度，mm; ---------橡膠工作時的總壓縮量，mm; ---------橡膠預壓縮量，一般合成橡膠選取hy=(0.1-0.5)ho，聚氨酯橡膠選取 ，mm;

47、 --------卸料板的工作行程，一般取，t為板料厚度，mm; --------凸模或凸凹模刃磨量和調整量，一般取4~10mm。 橡膠的高度與外徑D之比應滿足條件： (4-4) （2）橡膠選用與計算步驟 根據模具結構確定橡膠的形狀與數量n。 確定每塊橡膠所承受的預壓力。 (4-5) 確定橡膠的橫截面積及截面尺寸。 計算并校核橡膠的自由高度的。橡膠的自由高度可按下式計算

48、 (4-6) 橡膠的自由高度的校核式為。若，可將橡膠分成若干層，并在層間墊以鋼墊片；若，則應重新確定橡膠尺寸。 考慮了模具的結構選用4個圓柱形的聚氨酯橡膠，則每個橡膠所承受的預壓力為 確定橡膠的橫截面積A。取，查得p=1.1MPa,則 確定橡膠的截面尺寸。假設選用直徑為8mm的卸料螺釘，橡膠上螺釘過孔的直徑d=10mm,則橡膠外徑D根據 (4-7) 求得 為保證足夠的卸料力選用25mm。

49、 計算并校核橡膠的自由高度 因為，故所選橡膠符合要求。橡膠的安裝高度 根據冷沖模卸料裝置 聚氨酯彈性體 GB2867.9—81如圖4-1 表4.2 聚氨酯彈性體的標準 D d H 16 6.5 12 20 8.5 25 16 20 32 10.5 16 20 25 圖 4-1 所以橡膠的選用標準為D=25mm,d=8.5mm,H=20mm。 根據GB 2858.2—81卸料板的規(guī)格為。 4.2 出件裝置 出件裝置有剛性和彈性兩種。 彈性出件裝置一般裝于下模

50、，頂件力由裝在下模底部的彈性緩沖器提供，由彈性元件推動推板，再推動推板，再推動頂桿，頂桿推動頂塊而出件。這種裝置除有頂出工件的作用外，還可壓平工件。這種結構也常用于卸料。 剛性出件裝置一般裝在上模，這種裝置的推件力大而可靠。如推件力需通過推板和幾個推桿傳遞給推塊時，推桿長短要求一致，布置合理。推板的形狀要按推下工件的形狀相應的設計。 4.3 定位零件 沖模的定位裝置及零件，其作用是保證材料的正確送進及在沖模中的正確位置，以保證沖壓件的質量及沖壓生產的順利進行。使用條料時，條料在模具中的定位有兩個內容：一是在送料方向上的定位，用來控制送料的進距，通常稱為擋料，擋料零件有擋料銷、定距側刃等；

51、二是在與送料方向垂直的方向上的定位，通常稱為送進導向，送進導向的零件有導料銷、導尺等。單個毛料定位時多采用定位板或定位銷。 1.條料的擋料方式與零件 常見的限定條料送進距離的方式有擋料銷擋料和側刃定距。 擋料銷可分為固定擋料銷和活動擋料銷。固定擋料銷又分為圓頭擋料銷和鉤形擋料銷兩種，一般裝在凹模上。圓頭擋料銷應用較多。當定位銷孔離凹?？卓谔鼤r，為保證凹模有足夠的強度，宜采用鉤形擋料銷。固定擋料銷結構簡單，制造容易，應用廣泛?；顒訐趿箱N，銷頭的一邊做成斜面，送料時，條料靠斜面使擋料銷抬起，當搭邊越過后，彈簧將擋料銷恢復原位，條料回拉，使搭邊抵住擋料銷而定位。 定距側刃可分為三種形式：長

52、方形側刃制造和使用都很簡單，但當刃口尖角磨損后，在條料側邊形成的毛刺會影響定位和送進。為了解決這個問題必須采用采用斜形側刃，這時由于側刃尖角磨損而形成的毛刺不會影響條料的送進，但必須增大切邊的寬度，因而造成原材料過多的消耗。尖角形側刃需與彈簧擋銷配合使用，先在條料邊緣沖切尖角缺口，條料送進，當缺口滑過彈簧擋銷后，反向后拉條料至擋銷卡住缺口定距。尖角形側刃廢料少，但操作麻煩，生產效率低。 側刃定距準確可靠，生產效率高，但會增大總的沖壓力并增加材料消耗。一般用于級進模沖制窄長形零件或薄料沖裁。 側刃的數量可以是一個，或者是兩個。兩個側刃可以并列布置，也可按對角布置，對角布置能夠保證料尾的充分利

53、用。 條料的送進導向方式與零件 條料的送進導向方式有導料銷和導尺式。 導銷式送進導向時，在條料的一側有兩個導料銷，條料考緊靠導料銷送進，這種方式在復合模中應用較多。 導尺式常用于有導板的簡單模和級進模。導尺式送進導向時，送進導向的零件是導尺。導尺與卸料板做成整體為整體式，導尺與卸料板分開為分開式。兩導尺之間的距離等于條料的寬度加上0.2~1.0mm的間隙。間隙的作用是保證在條料寬度不均勻時也能在導尺間順利通過。如果條料的寬度公差太大或搭邊太小，須在一邊的導尺上裝側壓裝置，以保證準確定位。 材料為A3 GB700—91導料銷和擋料銷為同一尺寸如圖4-2。

54、 圖 4-2 4.4 凹模的設計 沖裁模的凹?？卓谛问接袃煞N： 錐形孔口凹模，孔內不易積存工件或廢料，孔壁所受的摩擦力及脹力小，所以凹模的磨損及每次的修磨量小，但刃口強度較低，孔口尺寸在修磨后有所增大。這種型式的凹模一般用于精度要求不高、形狀簡單、材料厚度較薄的工件的沖裁。 柱形孔口錐形凹模，刃口強度高，修磨后孔口尺寸不變，但在孔口內可能積存工件或廢料，增加沖裁力和孔壁的磨損，磨損后每次的修磨量較大，凹模的總壽命較低。此外，磨損后可能形成孔口的倒錐形狀，使沖成的工件從孔口反跳到凹模表面上，造成操作上的困難。這

55、種型式的凹模適用于形狀復雜、精度要求較高的工件的沖裁。 凹模推薦采用材料為9Mn2V、T10A、Cr6WV、Cr12,熱處理硬度為58~62HRC。 凹模的輪廓尺寸，因其結構型式不一，受力狀態(tài)各不相同，目前還不能用理論方法計算方法確定，在生產中根據沖裁件尺寸和板料厚度，憑經驗概略地加以計算。 凹模厚度： （4-8） 凹模壁厚： （4-9） 式中： -----------沖裁件最大外形尺寸； ---------

56、-系數，考慮料的厚度的影響，其值可查表 表4.3 系數K值 t\mm b\mm 0.5 1 2 3 0.3 0.35 0.42 0.5 0.2 0.22 0.28 0.35 0.15 0.18 0.2 0.24 0.1 0.12 0.15 0.18 所以凹模厚度為16mm凹模壁厚30mm 根據《模具用標準尺寸》表13.1-1選擇的凹模板外形尺寸為。所選材料為Cr12,熱處理硬度為58~62HRC。 4.5 凸凹模的設計 凸凹模存在于復合模中。凸凹模的內外緣均為刃口，內

57、外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，不像凹模那樣可以將外緣輪廓尺寸擴大，所以從強度考慮，壁厚受最小值限制，凸凹模的最小壁厚受沖模結構影響。凸凹模裝于上模（正裝復合模）時，內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；凸凹模裝于下模（倒裝復合模）時，如果是柱形孔口，則內孔積存廢料，脹力大，最小壁厚要大些。凸凹模的最小壁厚值可參考下表 表4.4凸凹模的最小壁值選擇 材料厚度 最小壁厚a 最小直徑D 0.4 1.4 15 0.5 1.6 0.6 1.8 0.7 2.0 0.8 2.3 0.9 2.5 18 1.0 2.7 4.6 凸模

58、的設計 常見的凸模結構型式有幾種。圓形斷面標準凸模，為避免應力集中和保證強度和剛度的要求，做成圓滑過渡的階梯形，適用于直徑1到25的情況。沖制小孔時可以采用護套結構，既可以提高縱向彎曲的能力，又能節(jié)省模具材料。 凸模的固定一般選擇凸模固定板固定，凸模和固定板之間采用過渡配合，凸模裝入固定板后，端面進行配磨。 按照國家標準（GB 2863.1—81，GB 2863.2—81），凸模材料用T10A、Cr6WV、9Mn2V、Cr12、Cr12MoV。前兩種材料熱處理硬度為56~60HRC,后三種為58~62HRC，尾部回火至40~50HRC。 凸模的長度應根據模具的具體結構確定。例如固定板、

59、承料板、凹模構成的下模，凸模的高度為 （4-10） 式中：------------固定板的厚度（mm）; -----------凹模的厚度（mm）; 所以凸模的高度為 所以凸模一得結構如圖4-3 圖 4-3 凸模二的結構如圖4-4 圖 4-4 4.7 模架 模柄及上、下模板中間聯(lián)以導向裝置的總體稱為模架。模架已有國家標準，模具設計時

60、，通常都是按標準選定。只有在不能使用標準模架的特殊情況下，才單獨進行設計。 4.7.1 模板 在上、下模板上安裝全部模具零件，構成模具的總體和傳遞壓力。模板不僅應該具有足夠的強度，而且還有足夠的剛度。剛度問題往往容易被忽視，如果剛性不足，工作時會產生嚴重的彈性變形而導致模具零件迅速磨損或損壞。 模板設計時，圓形模板的外徑應比圓形凹模直徑大30~70mm,以便安裝和固定。同樣，矩形模板的長度應比凹模長度大40~70mm,而寬度取與凹模寬度相同或稍大的尺寸。模板輪廓尺寸應比沖床工作臺漏料孔至少大40~50mm。模板厚度可參照凹模厚度估算，通常為凹模厚度1~1.5倍。 4.7.2 導向零件

61、 導向零件是指上、下模的導向裝置零件。有導向裝置的沖模，沖制的工件質量穩(wěn)定。精度高，凸模和凹模之間的間隙能始終保持均勻一致，工件有較好的互換性，同時，模具使用方便，容易調整，細小凸模也不易折斷，模具壽命高。因此，對生產批量大、要求模具壽命長、工件的精度高的沖裁模，一般采用導向裝置，以保證上、下模的精確導向。常用的導向裝置有導板式和導柱式。 導柱常用有兩個。對大型沖模、沖裁工件精度要求高或自動化沖模，則用四個或六個導柱。兩個導柱直徑除后側導柱是相同的外，其余對角與中間布置的兩導柱直徑均不相同，以避免裝配錯誤或間隙不均而損壞刃口。 導柱和與之相配合的導套，分別壓入下模板和上模板的安裝孔中，分別

62、采用R7\h6和H7\v6過盈配合。導柱、導套也有用環(huán)氧樹脂等材料粘結固定的。 導柱、導套要求有較好的耐磨性和足夠的韌性，一般用20鋼制造，經表面滲碳淬火，導套的硬度應低于導柱。要求高的導柱、導套（如滾動式），用GCr15制造。導柱和導套之間采用間隙配合，配合精度為H6\h5或H7\h6。對高速沖裁、精密沖裁和硬質合金模沖裁，要求采用滾珠式導柱、導套，滾珠導柱、導套結構不僅無間隙，且有0.01~0.02mm的過盈量，導向效果很好。大型模具多用階梯形導柱，其大端直徑等于導套的外徑，從而使上、下模板安裝導柱、導套的孔徑相同，可以在一般的設備上同時加工保證同心度。中、小型模具多用圓柱形導柱，使導柱

63、加工容易。為了導向的可靠性，可增加導向部分長度，所取導套長度比模板的厚度大。 導柱、導套與上、下模裝配成套的模架，必須符合技術指標分級標準，同時，上模板上平面對下模板下平面的平行度，導柱軸心線對下模板下平面的垂直度，導套孔軸心線對上模板上平面的垂直度等技術指標必須保證。 4.8 聯(lián)接與固定零件 4.8.1 模柄 模具的上部分通過模柄聯(lián)接固定在沖床滑塊上。模柄的結構型式有很多，常見的結構型式有（1）帶凸緣模柄，用4~6個螺釘與上模板聯(lián)接固定，使用于尺寸較大的沖模；（2）壓入式模柄，通過配合與上模板聯(lián)接固定，使用于模板較厚的各種沖模；（3）旋入式模柄，通過螺紋與上模板聯(lián)接固定，適用于有導柱

64、的沖模；（4）浮動式模柄，模柄的壓力通過球形墊傳遞給上模板，可以避免壓力機導軌誤差對模具導向精度的影響，適用于硬質合金多工序沖模。 4.8.2 凸模固定板與墊板 用凸模固定板將凸模固定聯(lián)接固定在模板的正確位置上。凸模固定板有圓形和矩形兩種，其平面尺寸除保證能安裝凸模外，還應能夠正確地安放定位銷釘和緊固螺釘。其厚度一般取凹模厚度的60%到80%。 固定板與凸模之間采用過渡配合，壓裝后將凸模尾部與固定板一起磨平。墊板的作用是分散凸模傳來的壓力，防止模板被壓擠損傷。凸模端面對模板的單位壓力為

65、 （4-11） 式中：-------沖壓力（N） ----------凸模支承端的面積（mm2） 如果凸模端面上的單位壓力大于模板材料的許用擠壓力時，就需要在凸模支承面上加一淬硬磨平的墊板；如果凸模端面上的單位壓力小于模板材料的許用擠壓應力，可以不加墊板。墊板厚度一般為3到8mm。墊板材料可選用45鋼和T7A。 4.8.3 螺紋緊固件 常用的螺紋緊固件有螺栓、螺柱、螺釘、螺母、和墊圈等。螺栓、螺柱和螺釘都是在圓柱表面上制出螺紋，起到連接其他零件的作用，其公稱長度l去決于被連接零件的有關厚度。螺栓一般用于被連接件不太厚，適合鉆成孔的情況，螺柱用于被連接零件之一較厚或不容許

66、鉆成通孔的情況，故兩端都有螺紋。旋入被連接零件螺紋孔內的一端稱為旋入端，與螺母連接的另一端稱為緊固端，螺釘則用于不經常拆卸或受力較小的連接中，按用途可分為連接螺釘和緊定螺釘等，螺母是和螺栓或螺柱等一起進行連接的，墊圈一般放在螺母下面，可避免旋緊螺母時損傷被連接零件的表面。彈簧墊圈可防止螺母松動脫落。 4.8.4 圓柱銷 常用的圓柱銷分為不淬硬鋼圓柱銷和淬硬鋼圓柱銷兩種。不淬硬鋼圓柱銷直徑公差有m6和h8兩種，淬硬鋼圓柱銷直徑公差只有m6一種。淬硬鋼圓柱銷因淬火方式不同分為A型（普通淬火）和B型（表面淬火）兩種。 圓柱銷一般用于機件的定位和連接。當被連接的某零件的孔不通時，可采用內螺紋圓柱銷來連接。內螺紋圓柱銷分為不淬鋼內螺紋圓柱銷和淬硬鋼內螺紋圓柱銷兩種。它們的直徑公差均為m6。淬硬鋼內螺紋圓柱銷因淬火方式不同也分為A型（普通淬火）和B型（表面淬火）兩種。 在某些連接要求不高的場合，還可以采用拆卸方便的彈性圓柱銷。彈性圓柱銷具有彈性，在銷孔中始終保持張力，緊貼孔壁，不易松動，且這種銷對銷孔表面要求不高，因此，它們使用日益廣泛。