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摘要
本設(shè)計(jì)是沖孔落料復(fù)合模的設(shè)計(jì)，運(yùn)用沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)給定的模具產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模工藝分析、尺寸計(jì)算、查閱資料，從而設(shè)計(jì)出模具。
一般的冷沖壓模具設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)組件的大小、材料,大規(guī)模生產(chǎn)等過(guò)程一步步分析來(lái)確定程序的沖裁工藝設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu),然后通過(guò)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算,計(jì)算沖壓力和壓力中心,初選壓力機(jī)以及標(biāo)準(zhǔn)模架。本次設(shè)計(jì)介紹了模具設(shè)計(jì)中的排樣與送料方式和卸料與導(dǎo)向方式，計(jì)算出凸、凹模刃口尺寸和公差 ,最后設(shè)計(jì)選用零部件，檢查并繪制模具裝配圖。而一些組件是按標(biāo)準(zhǔn)選擇,并沒(méi)有深入的設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)處理過(guò)程的分析,在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度和精確度等諸多因素的基礎(chǔ)上最終完成。
關(guān)鍵詞：復(fù)合模 沖孔 落料 沖裁工藝
Abstract
This design General of cold stamping die design,according to the size of the design components, materials,mass production process,such as the first part of the analysis to determine the blanking process design and die structure, and then through the process design and calculation,calculation of impact force and pressure center, primary press,convex and concave die cutting edge dimension and tolerance calculation, and finally chooses parts design, inspection,draw the mold assembly drawing, as well as the main part of the preparation process of mould processing technology. Structural design, Mainly is the punch and die, punch and die, locate parts, unloading and equipment, tooling , stamping equipment, fasteners, such as design, selection of some components are standard parts, no in-depth design, structural design, part of the process analysis, finally complete the graduation design.
Keywords: Composite Molding, Punching and Die, Blanking,
目錄
畢業(yè)論文中文摘要 I
畢業(yè)論文外文摘要 II
目錄 III
前言 V
第一章 緒論 1
1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 1
1.2 沖壓的基本工序及模具 2
1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3
第二章 定位板沖壓工藝分析 4
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)—定位板 4
2.2 沖壓件工藝分析 4
2.3 沖裁工藝方案的確定 5
第三章 模具結(jié)構(gòu)的初選 6
3.1 模具類(lèi)型的選擇 6
3.2 定位方式的選擇 6
3.3 卸料方式的選擇 6
3.4 出件方式的選擇 7
3.5 送料方式的選擇 7
3.6 模架形式的選擇 7
第四章 沖裁工藝計(jì)算 8
4.1 排樣設(shè)計(jì) 8
4.1.1排樣方式 8
4.1.2搭邊值得確定 8
4.1.3材料的利用率 9
4.1.4定位板的排樣方式的確定 9
4.2 沖裁工藝力的確定 10
4.2.1沖裁力的計(jì)算 10
4.2.2卸料力的計(jì)算 11
4.2.3沖孔力的計(jì)算 11
4.2.4推件力的計(jì)算 11
4.2.5模具總沖壓力的確定 12
4.3 壓力中心的確定 12
4.4 初選壓力機(jī) 13
4.5 工作零件刃口尺寸計(jì)算 14
4.5.1沖裁間隙分析 14
4.5.2模具工作零件刃口尺寸計(jì)算 15
第五章 主要零部件設(shè)計(jì) 17
5.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
5.1.1凸凹模 17
5.1.2落料凹模 18
5.1.3沖孔凸模 20
5.2 模具其它零部件結(jié)構(gòu)尺寸 21
5.2.1彈性元件橡膠的設(shè)計(jì) 21
5.2.2卸料板的設(shè)計(jì) 22
5.2.3墊板設(shè)計(jì) 23
5.2.4固定板設(shè)計(jì) 24
5.3 模架的選用 25
5.3.1上、下模座 25
5.3.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套 27
5.4 其它標(biāo)準(zhǔn)零件的選用 28
5.4.1模柄的選用 28
5.4.2導(dǎo)料銷(xiāo) 28
5.4.3卸料螺釘?shù)倪x用 28
5.4.4定位零件 28
第六章 沖壓設(shè)備的校核 30
6.1 壓力機(jī)的參數(shù) 30
6.2 壓力機(jī)的校核 30
第七章 沖壓模裝配圖 32
結(jié)論 34
參考文獻(xiàn) 35
致謝 36
附錄 37
IV
前言
模具是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種各樣的商品不斷被生產(chǎn)出來(lái)，其中大多數(shù)商品的生產(chǎn)都依賴(lài)于模具的多樣化。模具在制造業(yè)中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技術(shù)水平已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平和創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)都越來(lái)越多地依模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工，越來(lái)越引起人們的重視，模具也趨向標(biāo)準(zhǔn)化。隨著模具在社會(huì)中的用途越來(lái)越廣，對(duì)沖壓模提出了更高的要求。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成所有模具課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對(duì)我綜合能力的考核和對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也是對(duì)自身知識(shí)一個(gè)回顧。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，在對(duì)模具全面的、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝老師對(duì)我的教誨。沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)課程，它具有很強(qiáng)的綜合性，通過(guò)對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，使我對(duì)沖壓模具有了全新的認(rèn)識(shí)，從中也學(xué)到了很多知識(shí)。但因本人對(duì)沖壓模的認(rèn)識(shí)有限，因此在設(shè)計(jì)中很難避免的存在一些不合理之處，希望各位老師批評(píng)、指正，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠更加合理。
本設(shè)計(jì)共分為七章。第一章主要介紹了沖壓的概念、特點(diǎn)、發(fā)展?fàn)顩r；第二章到第三章主要是沖壓工藝分析；第四章到第六章主要是模具零部件的尺寸計(jì)算與設(shè)計(jì)；第七章主要介紹了模具的裝配圖及加工工藝。
由于編者知識(shí)水平有限，若思考問(wèn)題有不恰當(dāng)之處，還望讀者批評(píng)指正。
第一章 緒論
1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱(chēng)沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工藝。
沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下：
（1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。
（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車(chē)縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。
（4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。
（5）在壓力機(jī)簡(jiǎn)單的沖壓下，能夠得到形狀復(fù)雜的零件，而這些零件用其他方法是不可能或者很難得到的。制得的零件一般不需要進(jìn)一步加工，可直接用來(lái)裝配，具有互換性。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，沖壓生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，勞動(dòng)保護(hù)措施不到位時(shí)，還存在安全隱患；沖壓件的精度取決于模具精度，如零件的精度要求過(guò)高，用冷沖壓生產(chǎn)就難以達(dá)到要求。
沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.2 沖壓的基本工序及模具
由于沖壓加工的零件種類(lèi)繁多，各類(lèi)零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線(xiàn)分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
上述兩類(lèi)工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。該設(shè)計(jì)的工件包括沖孔和落料兩個(gè)工序，屬于分離工序。
在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱(chēng)為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合、級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。
復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級(jí)進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。
復(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。
1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下：
一、進(jìn)入90年代以來(lái)，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬⑹?、凈”的需求?
二、沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化。科學(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。
三、注重產(chǎn)品制造全過(guò)程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過(guò) 程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。
四、對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零 件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。
五、沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來(lái)小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。
六、重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。
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第二章 定位板沖壓工藝分析
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)—定位板
圖2.1 定位板零件圖
定位板的材料為Q235普通碳素鋼，厚度為0.5mm，大批量生產(chǎn)。首先，對(duì)工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、沖裁工藝分析、模具方案的論證、進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制定主要件的工藝規(guī)程、必須的工藝計(jì)算、制造工藝以及一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。然后，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模具及其主要的零部件，并繪制總裝配圖以及工作部分零件圖。
2.2 沖壓件工藝分析
（1）材料:該沖裁件的材料Q235是普通碳素鋼，其力學(xué)性能良好，滿(mǎn)足使用要求，同時(shí)也具有良好的沖壓性能，適合定位板的沖裁。
（2）零件結(jié)構(gòu): 零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，矩形件，中間有一個(gè)圓孔、兩個(gè)矩形孔，孔的最小尺寸3mm，滿(mǎn)足沖裁最小孔徑mm的要求，成型后須保證各尺寸公差要求?？着c邊緣的最小壁厚為3mm，孔與孔之間的最小距mm，滿(mǎn)足沖裁件最小孔邊距mm的要求，滿(mǎn)足許用壁厚要求，因此，該制件具有良好的沖壓工藝性，比較適合沖裁。
（3）尺寸精度: 零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，精度要求比較低，可按工IT11級(jí)確定工件尺寸的公差。
由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。
2.3 沖裁工藝方案的確定
由圖2.1可知，該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案:
（1）先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)。
（2）沖孔—落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
（3）沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案（1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要兩道工序、兩副模具才能完成零件的加工，成本相對(duì)較高，生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足零件批量生產(chǎn)的需求。
方案（2）只需要一套模具，安全性相對(duì)較低，但是工件的精度較高，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，生產(chǎn)效率較高。盡管模具結(jié)構(gòu)方案較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單，模具制造并不困難。
方案（3）級(jí)進(jìn)模是一種多工位、效率高的加工方法。但是考慮到級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工件加工精度不高，以及加工的難度系數(shù)較大，按照實(shí)際生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，加工成本也太高，所以欲保證沖壓件的形位精度，綜合以上三種方案的分析比較，對(duì)該工件沖壓生產(chǎn)以采用方案（2）為最佳。
第三章 模具結(jié)構(gòu)的初選
3.1 模具類(lèi)型的選擇
復(fù)合模具結(jié)構(gòu)形式可分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模，它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別為：
正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，有利于凸凹模減小最小壁厚。
倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸料。且這樣操作方便安全，能保證較高的生產(chǎn)率。并為機(jī)械化出件提供了有利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。而正裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，安全系數(shù)較低，由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。
3.2 定位方式的選擇
沖模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。
因?yàn)閷?dǎo)料銷(xiāo)和擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，控制送料步距采用固定擋料銷(xiāo)。
3.3 卸料方式的選擇
卸料方式一般分為剛性卸料與彈性卸料的比較：
剛性卸料與彈性卸料的比較：
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。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)合。
彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。
工件平直度較高，料厚為0.5mm相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。
3.4 出件方式的選擇
推件的目的是從凹模中推出廢料。向下推出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推桿，一般裝在上模內(nèi)；
因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。
3.5 送料方式的選擇
送料方式分為手動(dòng)送料和自動(dòng)送料。手動(dòng)送料用于單工序模或精度要求不高的模具，自動(dòng)送料適用于多工位級(jí)進(jìn)模，需配備送料機(jī)。
本設(shè)計(jì)因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)故采用橫向送料方式，即由右向左送料。
3.6 模架形式的選擇
方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線(xiàn)上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)，其對(duì)角導(dǎo)柱模架上、下模座工作平面的橫向尺寸L一般大于縱向尺寸B，常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或者縱向送料的單工序沖裁模、復(fù)合模。
方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。且不能使用浮動(dòng)模柄。
方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。
方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、滑動(dòng)平穩(wěn)。但只能縱向送料。
根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二。
第四章 沖裁工藝計(jì)算
4.1 排樣設(shè)計(jì)
4.1.1排樣方式
沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱(chēng)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(zhǎng)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。
總之，排樣是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)極其重要的工作。排樣方案對(duì)材料利用率、沖裁件質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要的影響。
根據(jù)材料的合理利用情況，排樣的方式可分為3種，即有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣方式。采用少、無(wú)廢料排樣可以簡(jiǎn)化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因?yàn)闂l料本身的公差以及條料的導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí)，由于模具單邊受力，不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。由于齒輪螺栓墊片的特點(diǎn)以及精度要求，該沖裁件采用有廢料排樣。該沖裁件排樣圖如4.1所示：
圖4.1排樣圖
4.1.2搭邊值得確定
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(chēng)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，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)還會(huì)拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。或影響送料工作。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。
查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》最小搭邊經(jīng)驗(yàn)值表, 可以確定確定搭邊值:
條料邊緣的搭邊和工件間的搭邊分別為2.5mm和2.5mm。
4.1.3材料的利用率
若考慮料頭、 料尾和邊余料的材料消耗，一張板料上的總的材料利用率為η總，則利用率按照公式（4.1）計(jì)算，即：
（4.1）
式中 η總—材料的利用率；
N—一張板料上的沖裁件的總數(shù)目(個(gè)）;
A—一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積（mm2)；
B —板料的寬度（mm）；
L—板料的長(zhǎng)度（mm）；
板料規(guī)格選用 0.5×1000×2000mm；
排樣方式（a）的每板的條數(shù)為25條，每條的工件數(shù)為160件；
排樣方式（b）的每板的條數(shù)為50條，每條的工件數(shù)為80件；
排樣方式（a）材料利用率
排樣方式（b）材料利用率
4.1.4定位板的排樣方式的確定
根據(jù)以上排樣方式的材料利用率的計(jì)算，橫裁、縱裁時(shí)板料利用率相同且都為70%，故縱裁、橫裁的排樣方式皆可，排樣圖如4.2所示，
圖4.2 定位板的排樣圖
4.2 沖裁工藝力的確定
4.2.1沖裁力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。
沖件外輪廓線(xiàn)的沖裁力Ｆ一般按下式計(jì)算：
（4.2）
式中：—沖裁力（KN）；
L—工件外輪廓周長(zhǎng)，由CAD計(jì)算可得L1=90mm；
t—材料厚度，其中t=0.5mm；
—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa），查附錄表（1）常用金屬材料的力學(xué)性能表，?。?00MPa。
所以＝18KN。
表4.1 常用金屬材料力學(xué)性能
4.2.2卸料力的計(jì)算
在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)以及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱(chēng)卸料力。其計(jì)算公式為：
（4.3）
式中：—卸料力（KN）；
—卸料力系數(shù)，其值由表4.3查得＝0.05。
F —為刃口的沖裁力（KN）；
則卸料力：＝0.05×18＝0.9 KN。
4.2.3沖孔力的計(jì)算
將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱(chēng)推件力。沖孔力的計(jì)算公式為：
（4.4）
式中：—沖裁力（KN）；
L—工件外輪廓周長(zhǎng)，由CAD計(jì)算可得沖圓形孔尺寸L2=9.42mm；
沖方形孔尺寸L3=32mm；
t—材料厚度，其中t=0.5mm；
—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa），查沖壓手冊(cè)常用金屬材料的力學(xué)性能表，?。?00MPa。
所以＝1.884KN
＝6.4KN
KN
4.2.4推件力的計(jì)算
將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱(chēng)推件力。推件力的計(jì)算公式為：
（4.5）
式中：—卸料力（KN）；
—卸料力系數(shù)，其值由表4.3查得＝0.045。
F —為刃口的沖裁力（KN）；
n —同時(shí)卡在凹模里的工件（或廢料），計(jì)算得n=16
則推件力為：＝16×0.045×8.284＝5.9645（KN）。
表4.2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)表
料厚度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
0.63
0.55
0.45
0.25
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
4.2.5模具總沖壓力的確定
模具總的沖裁壓力計(jì)算應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待，即卸料裝置與出料方式不同， 的計(jì)算結(jié)果不同。有以下幾種方式：
采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)，
（4.6）
采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時(shí)，
（4.7）
采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)，
（4.8）
由于本設(shè)計(jì)采用的是倒裝式復(fù)合模以及彈性卸料裝置和上出料方式，故其沖壓力包含沖裁力、卸料力和推件力等。
4.3 壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時(shí)各沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心裁荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，減低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定：
（1）對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
（2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。
（3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。
圖4.3 定位板零件圖
由定位板零件圖可計(jì)算出各凸模的沖裁周長(zhǎng)：
對(duì)于整個(gè)工件選定的X、Y坐標(biāo)軸，代入公式得：
由此可知壓力中心在工件的位置是距離右邊為13.93mm,距離中間為5mm。
4.4 初選壓力機(jī)
壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定：對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1.1～1.3倍，即：
P≥
通過(guò)查詢(xún)附錄：開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)表。因此，初選壓力機(jī)為：J23系列開(kāi)式可傾壓力機(jī)J23－4。
4.5 工作零件刃口尺寸計(jì)算
4.5.1沖裁間隙分析
（1）間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩個(gè)方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。
（2）間隙對(duì)模具壽命的影響
模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙也許是模具壽命諸因素中最主要的因素之一，沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過(guò)小的間隙對(duì)模具壽命極為不利，而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。
（3）間隙值的確定
由以上分析可見(jiàn)，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。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(mǎn)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]到模具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(chēng)為最小合理間隙Zmin，最大值稱(chēng)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。
確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。
對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來(lái)確定間隙值。
4.5.2模具工作零件刃口尺寸計(jì)算
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(lái)保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本可以分為兩類(lèi)：分別加工法和配作加工法。
落料時(shí)，落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，因外形輪廓較簡(jiǎn)單，故模具按配合加工的方法制造，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
凹模磨損后，刃口尺寸增大，因此均屬于A(yíng)類(lèi)尺寸。零件圖中落料部分的尺寸及偏差計(jì)算如下：
查《沖壓手冊(cè)》知：沖裁凸模、凹模極限偏差為：δ凸=0.02，δ凹=0.02， 查《沖壓手冊(cè)》得，沖裁模初始雙面間隙為：
，
由于δ凸+δ凹=0.01，故采用凸模與凹模配合加工。
查相關(guān)資料得因數(shù)x為： x=1
所以落料凹?；境叽鐬椋?
（4.9）
式中—凹模刃口尺寸（mm）；
—工件公稱(chēng)尺寸（mm）；
—尺寸偏差為/4。
因?yàn)榘寄Ｄp后尺寸增大：計(jì)算這類(lèi)尺寸，先把工件圖尺寸化為
A0-Δ,再按落料凹模公式進(jìn)行計(jì)算：
所以尺寸mm：mm；
凸模寬度方向尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙～，即0.03～0.04mm。
尺寸mm：mm；
凸模長(zhǎng)度方向尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙～，即0.03～0.04mm。
尺寸mm: mm；
凸模圓角部分尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙～，即0.03～0.04mm。
沖孔時(shí)，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
（4.10）
（4.11）
式中 、—沖孔凸模、凹模的尺寸（mm）；
—沖孔件孔的最小極限尺寸（mm）；
、—凸模、凹模的制造公差（mm）；
—最小合理間隙（mm）。
查《沖壓手冊(cè)》：沖裁模初始雙面間隙值Z可知，凸模和凹模最小間隙為：mm，凸模和凹模最大間隙為：mm。
查相關(guān)資料得因數(shù)x為： x＝1。
根據(jù)公式4.10和公式4.11得：
孔mm凸模尺寸：mm
凹模尺寸: mm
校核：由于 +=-=0.01mm，滿(mǎn)足間隙公差條件： ≤ ，故采用凸模與凹模配合加工。
第五章 主要零部件設(shè)計(jì)
5.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1凸凹模
零件外形相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)實(shí)際情況并考慮加工，為了滿(mǎn)足凸凹模強(qiáng)度和剛性，將凸凹模設(shè)計(jì)成階梯式，使裝配修模方便。采用成形銑、成形磨削加工。凸凹?？傞L(zhǎng)L：
（5.1）
式中—凸凹模固定板厚度，本模具中＝20mm；
—橡膠安裝高度，本模具中＝19mm；
—彈性卸料板厚度，本模具中＝10mm ；
—凸凹模凹進(jìn)彈性卸料板厚度，本模具中＝10mm。
所以，本模具中的凸凹模厚度L＝39mm，其結(jié)構(gòu)圖如圖5.1所示：
圖5.1凸凹模
5.1.2落料凹模
（1）凹模結(jié)構(gòu)形式
凹模的結(jié)構(gòu)形式也較多，按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)圓凹模和板狀凹模 ，按結(jié)構(gòu)分為整體式、鑲拼式和組合式。按刃口形式也有平刃和斜刃。一般用多采用整體式及鑲拼式，根據(jù)零件為多種幾何形狀，整體式適用于小型凸、凹模，鑲拼組合式主要用于較大的凸、凹模。根據(jù)以上分析應(yīng)采用整體式，各種凹模的凹?？拙捎镁€(xiàn)切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(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。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，使用外形為矩形的板狀凹模。
（2）凹模尺寸計(jì)算
凹模具采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床即可一次成型，安裝凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸的計(jì)算如下：
凹模厚度 H＝kb （5.2）
凹模壁厚 C＝（1.5～2）H （5.3）
式中b——凹模刃口的最大尺寸（mm）；
K——凹模厚度系數(shù)，考慮板料厚度的影響 。
查表5.1得，k＝0.40，b＝35，則H＝0.4×35＝14 mm；C＝(1.5～2)×14＝(21～28) mm。根據(jù)H≥15mm,C≥30～40mm。
取凹模厚度 H＝20㎜，壁厚 C＝30mm。
凹模寬度 B＝b＋2C＝10＋2×30＝70 mm
凹模長(zhǎng)度 L＝a＋2C＝35＋2×30＝95mm
表5.1 凹模厚度系數(shù)K
b(㎜)
材料厚度t（mm）
≤1
＞1～3
＞3～6
≤50
0.30～0.40
0.35～0.50
0.45～0.60
＞50～100
0.20～0.30
0.22～0.35
0.30～0.45
＞100～200
0.15～0.20
0.18～0.22
0.22～0.30
＞200
0.10～0.15
0.12～0.18
0.15～0.22
根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長(zhǎng)度為100㎜。寬度為90mm，所以輪廓尺寸為100mm×90mm×30mm。為了保證螺孔間、螺孔與銷(xiāo)釘孔之間的強(qiáng)度和模具的壽命，一般開(kāi)的孔與孔之間的距離不應(yīng)小于5mm，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值。
凹模結(jié)構(gòu)圖如圖5.2：
圖5.2落料凹模
（3）凹模的固定方式
凹模的固定方式有三種：第一種是熱套和冷壓；第二種是低熔點(diǎn)合金，環(huán)氧樹(shù)脂澆注及無(wú)機(jī)粘接；第三種是螺釘緊固，銷(xiāo)釘定位。采用第一種時(shí)不易裝拆，主要用于冷擠壓預(yù)應(yīng)力凹模。用第二種時(shí)，其緊固力較小，不易裝拆。采用第三種時(shí)，緊固力大，定位可靠，通用性較強(qiáng)，裝拆方便，適用于各種類(lèi)型的模具采用，要保證螺孔間、螺孔與銷(xiāo)孔間及螺孔或銷(xiāo)孔與凹模刃口間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具的壽命。根據(jù)以上分析應(yīng)采用螺釘緊固，銷(xiāo)釘定位。
凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘、銷(xiāo)釘與上模座固定的固定方式。因沖件為中批量生產(chǎn)，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直筒形刃口，該形式刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口的尺寸不變，用于沖裁形狀或精度要求高的零件。
5.1.3沖孔凸模
（1）凸模的長(zhǎng)度計(jì)算
凸模的長(zhǎng)度根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，長(zhǎng)度根據(jù)磨損量及固定板、卸料板厚度等來(lái)決定的即：
L = H1 + H2 + H + t （5.4）
式中H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H=0.8×30=24mm。
H2——卸料板厚度查表取8mm；
t——材料的厚度；
H——沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模一般4～10mm。則：
L =24+8+7.5+0.5=40mm
凸模結(jié)構(gòu)圖如圖5.3：
圖5.3沖孔凸模
5.2 模具其它零部件結(jié)構(gòu)尺寸
5.2.1彈性元件橡膠的設(shè)計(jì)
（1）橡膠的形狀及數(shù)量
由于橡膠允許承受的載荷較大，安裝靈活方便，因而是沖裁模中常見(jiàn)的彈性元件。
沖裁中用于卸料的橡膠有聚氨脂橡膠和合成橡膠，其中聚氨脂橡膠性能比合成橡膠優(yōu)異，所以采用聚氨脂橡膠，形狀為圓筒形橡膠，設(shè)定數(shù)量為n=4個(gè)。
（2）確定橡膠的自由高度
（5.5）
式中：—卸料板工作行程；
—凸凹模凹進(jìn)卸料板的深度，取1mm；
—凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度1mm；
t—材料厚度1mm。
所以，＝1＋1＋0.5＝2.5mm。
所以橡膠的工作行程為：
（5.6）
式中：—橡膠工作行程；
—凸凹模修磨量，取3mm。
所以 ＝3＋(3～5)＝2.5＋3＝5.5mm。
所以 mm，取為的25%。
（3）確定橡膠的預(yù)壓縮量
（5.7）
（4）每個(gè)橡膠承受的載荷，選用四個(gè)圓筒形橡膠
所以
（5）橡膠的外徑D
（5.8）
式中：d—圓筒形橡膠的內(nèi)徑，假如選用直徑為8mm的卸料螺釘，取橡膠上螺釘過(guò)孔的直徑d=10mm；
A—圓筒形橡膠截面面積，即F/P，P=4MPa。
所以D=18.23mm。
為了保證足夠的卸料力，可取D=19mm。根據(jù)GB2867.9-81得 ：H=25mm,d=10.5mm,D1=29mm,F=0.3H=0.3×25=7.5mm。
（6）校核橡膠的自由高度
橡膠墊的高徑比在之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為
5.2.2卸料板的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。本設(shè)計(jì)采用彈壓卸料裝置，其基本零件是卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成，彈性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.3～0.5倍。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件的厚度確定，一般取0.1～0.3mm。此外，為便于可靠卸料，在模具開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，卸料板工作平面應(yīng)高出凸凹模刃口端面0.5～1㎜。彈性卸料裝置依靠彈簧或橡膠的彈力來(lái)卸料，卸較力不太大，但沖壓時(shí)可兼起壓料的作用。卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍，即H=10mm，卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件料厚確定取0.15mm，其輪廓尺寸為=100mm×90mm×10mm。
其結(jié)構(gòu)如圖5.4所示：
圖5.4卸料板
5.2.3墊板設(shè)計(jì)
墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸?；虬寄鬟f的壓力，以防止模座被壓擠損傷，是否需要墊板，可按下式校核：
≥ （5.9）
式中：—凸模端面的壓應(yīng)力，單位為MPa；
—模座材料的許用應(yīng)力；
墊板的形狀與凸模固定板和凹模板相同，一般為圓形或矩形，墊板厚度一般為mm。墊板材料常用45號(hào)鋼（熱處理硬度為）或T8A(熱處理硬度為)。
MPa (5.10)
式中：F—沖裁力；
A—凸模最大端面積。
而模座材料選用鑄鐵HT200,MPa,則≥，所以需要加墊板。墊板厚度可以取4～12mm。銷(xiāo)孔與螺紋孔之間的距離不應(yīng)小于5mm，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值，孔與孔之間的距離不能太近，這樣會(huì)影響模具的壽命，并影響其剛度和強(qiáng)度。安裝墊板的時(shí)候要考慮孔與孔之間的刃口配合，所以墊板的規(guī)格為：100mm×90mm×8mm。
5.2.4固定板設(shè)計(jì)
固定板的作用是將凸模（凸凹模）固定在模座正確位置上,固定板為矩形或圓形板件，固定板與凸模（凸凹模）為H7/h6配合，安裝后應(yīng)將凸模（凸凹模）端面 與固定板一起磨平。其結(jié)構(gòu)如圖5.5、5.6示：
圖5.5上模固定板
圖5.6下模固定板
5.3 模架的選用
5.3.1上、下模座
上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，并分別與壓力機(jī)的滑塊和工作臺(tái)連接，以傳遞壓力。因此，上、下模座的強(qiáng)度和剛度是主要考慮的問(wèn)題。模座因強(qiáng)度不足會(huì)產(chǎn)生破壞，如果剛度不足，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形，導(dǎo)致模具工作零件和導(dǎo)向零件迅速磨損。
在選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意如下幾點(diǎn)：
（1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架，對(duì)于圓形的模座，其直徑比凹模板的直徑大mm對(duì)于矩形模座，其長(zhǎng)度應(yīng)比凹模長(zhǎng)度大，而寬度可以等于或大于凹模板的寬度，但應(yīng)考慮有足夠的安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的位置。模座的厚度取凹模的倍，考慮受力情況，上模座厚度可以比下模座的厚度小。
（2）所選用或者設(shè)計(jì)的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核，下模座的最小輪廓尺寸應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)上漏料孔的尺寸每邊至少要大mm。
（3）模座材料一般選用HT200、HT250，也可以選用Q235、Q255結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)于大型精密模具的模座選用鑄鋼ZG35、ZG45。
（4）模座的上、下表面的平行度應(yīng)達(dá)到要求，平行度公差一般為4級(jí)。
（5）上、下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在mm以下；模座的導(dǎo)柱，導(dǎo)套安裝孔的軸線(xiàn)應(yīng)與模座的上、下平面垂直，安裝滑動(dòng)式導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)，垂直度公差一般為4級(jí)。
（6）模座的上、下模表面粗糙度Ra值為，在保證平行度的前提下，可允許Ra值降低為。孔距公差要求在mm，模座的材料選用HT250。
根據(jù)以上幾點(diǎn)，查閱標(biāo)準(zhǔn)模架參數(shù)表（沖壓手冊(cè)），選擇合適的模架，其中導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及上、下模座、結(jié)構(gòu)如圖5.7、5.8所示：
圖5.7上模座
圖5.8下模座
5.3.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，在選用時(shí)導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最底工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于(10～15)mm。在最高工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與導(dǎo)套的下端面的距離不小于(10～20)mm，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度由表查出選擇II級(jí)。
導(dǎo)柱d/mm×L/mm為25mm×150mm
導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm為25mm×85mm×33mm
表5.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙
配合形式
導(dǎo)柱直徑
模架精度等級(jí)
配合后的過(guò)盈量
I級(jí)
II級(jí)
配合間隙值
滑動(dòng)配合
≤18
≤0.010
≤0.015
＞18～30
≤0.011
≤0.017
＞30～50
≤0.014
≤0.021
＞50～80
≤0.016
≤0.025
滾動(dòng)配合
＞18～35
0.01～0.02
5.4 其它標(biāo)準(zhǔn)零件的選用
5.4.1模柄的選用
中﹑小型模具一般是通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上的。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是：一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。
選擇模柄時(shí)，先根據(jù)模具大小上模結(jié)構(gòu)模架類(lèi)型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，在根據(jù)壓力機(jī)滑塊上模柄孔尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑相等，模柄長(zhǎng)度應(yīng)比模柄孔深度小5mm～10mm。
本模具采用凸緣式柄。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取，標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)為B40X85 GB2862.3-1981，材料為Cr12,熱處理為50～62HRC。
5.4.2導(dǎo)料銷(xiāo)
兩個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)設(shè)在同側(cè)，條料沿著兩個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)確定的直線(xiàn)送進(jìn)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷(xiāo)裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)，導(dǎo)料銷(xiāo)裝在左側(cè)。由擋料銷(xiāo)控制送料步距，在上模設(shè)置對(duì)應(yīng)的導(dǎo)正孔，固定在凹模板中。
5.4.3卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑為10mm，螺紋部分為M8×8mm。卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時(shí)通過(guò)螺釘與卸料板之間的安裝墊片來(lái)調(diào)整。
5.4.4定位零件
（1）擋料銷(xiāo)的選用
采用一顆擋料銷(xiāo)安裝在凹模上。查標(biāo)準(zhǔn)JB/T7649.10-1994，選取半徑為4mm的始用擋料銷(xiāo)，這種擋料銷(xiāo)的固定部分和工作部分的直徑差別很大，不至于削弱凹模的強(qiáng)度，并且制造簡(jiǎn)單，使用方便。
（2）由凹模周界160mm×125mm選用M8的內(nèi)六角螺釘，根據(jù)模具各零件的具體情況，在上模座、下模座選用內(nèi)六角螺釘固定。
第六章 沖壓設(shè)備的校核
6.1 壓力機(jī)的參數(shù)
根據(jù)模具的閉合高度，選擇壓力機(jī)。使得模具閉合高度小于所選壓力機(jī)的閉合高度。查表（附錄1）選擇開(kāi)式可傾壓力機(jī)J23-4主要技術(shù)參數(shù)如下：
工稱(chēng)壓力：40 KN；
滑塊行程：35 mm；
滑塊行程次數(shù)：170次；
最大封閉高度：160 mm；
封閉高度調(diào)節(jié)量：30 mm；
滑塊中心線(xiàn)至床身距離：110 mm；
立柱距離：150 mm；
工作臺(tái)尺寸：前后180 mm，左右280 mm；
墊板尺寸厚度：30 mm；
模柄孔尺寸：直徑30 mm，深度55 mm。
6.2 壓力機(jī)的校核
（1）公稱(chēng)壓力根據(jù)公稱(chēng)壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為J23-4，它的壓力40KN>33.1485 KN，所以壓力得以校核。
（2）滑塊行程次數(shù)滑塊的行程次數(shù)為170/min。因?yàn)榱慵纳a(chǎn)批量為大批量,又是手工操作送料,速度不能太快。因此，滑塊行程次數(shù)得以校核。
（3）工作臺(tái)面的尺寸根據(jù)下模座L×B＝100mm×90mm,且每邊留出mm，即L1×B1＝200mm×190mm,而壓力機(jī)的工作臺(tái)面L2×B2＝280mm×180mm,沖壓件和廢料從下模漏出,故符合要求，得以校核；
（4） 滑塊模柄孔尺寸滑塊上模柄孔的直徑為30mm,模柄孔深度為55mm,而所選的模柄符合要求,則得以校核。
（5）閉合高度
由壓力機(jī)型號(hào)可知道M＝30mm?、＝30mm、＝160mm。mm（M為閉合高度調(diào)節(jié)量/mm,為墊塊厚度/mm)
模具的閉高度為：
上模座厚度H上取30mm，下模座厚度H下取35mm，上墊板厚度H墊取6mm，則該模具的閉合高度H閉為：
H閉＝H上＋H下＋H墊＋L凸＋H凸凹－h(huán)＝30＋35＋6＋39＋20－5＝125mm
由公式:,得（160-30）－5≥125≥（130－30）＋10即 125mm≥125mm≥110mm,所選壓力機(jī)合適,則壓力機(jī)得以校核。
第七章 沖壓模裝配圖
沖壓模裝配圖如圖7.1所示：
圖7.1沖壓模裝配圖
結(jié)論
到今天為止,三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫(huà)上一個(gè)句號(hào)。在自己努力和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我比較好地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程有了一定了解，學(xué)到了很好有用的本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面揚(yáng)學(xué)知識(shí)檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力提高。
由模具的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，總結(jié)出本次設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)：
（1）工作零件是進(jìn)行沖裁工作的零件，它是沖裁模的主要零件，比如凸模與凹模就是主要的工作零件，此零件要求的剛度和強(qiáng)度要求很高，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其材料的問(wèn)題，以及零件與固定零件的間隙要適當(dāng)而且要分布均勻，這是保證沖裁件質(zhì)量的關(guān)鍵。
（2）、支承與固定零件是固定凸模與凹模，并使之與沖床連接的零件。如上模部分的凸模固定板，墊板等等，這些零件的設(shè)計(jì)要考慮開(kāi)的孔是螺紋孔還是銷(xiāo)釘孔還是光孔以及開(kāi)孔之間的間隙及配合問(wèn)題。
（3）、定位零件是確定條料在沖模中正確位置的零件，在沖孔模和落料模中保證被沖部分在工件中的正確位置的零件。
（4）、導(dǎo)向零件，它是保證了模具各部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)良好的零件。在本設(shè)計(jì)采用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套作為導(dǎo)向零件，起到導(dǎo)向作用。
（5）、卸料與出件零部件，本次設(shè)計(jì)采用彈性卸料裝置，有利于保證沖件的平直度等。根據(jù)工件的要求、生產(chǎn)批量及市場(chǎng)的行情不斷改進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)，采用經(jīng)濟(jì)的、合理的，符合市場(chǎng)發(fā)展的模具結(jié)構(gòu)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，且其更新?lián)Q代的周期縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開(kāi)發(fā)了多種適合不同批量的生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具等等。
經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，從中學(xué)到很多先前沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)，今后要更加努力學(xué)好知識(shí)，為將來(lái)的就業(yè)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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