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XX學院
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目 螺母板落料沖孔復合模設(shè)計
姓 名 學 號
系 部
專 業(yè)
指導教師 職 稱 教授
2015-05-25
摘 要
在這次設(shè)計中根據(jù)所給題目的要求，首先對沖壓件進行了分析，分析該零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可滿足零件精度的要求，再從零件的形狀、尺寸標注及生產(chǎn)批量等情況看，選擇加工方案。由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機床刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說明在國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的過程中,在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中,越多越多地采用模具來進行生產(chǎn),模具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟和國力發(fā)展的關(guān)鍵.
因此,要使國民經(jīng)濟各個部門獲得高速發(fā)展,加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的關(guān)鍵的作用. 本設(shè)計螺母板零件沖壓模具，凸凹模安裝在模具下模座上。倒裝復合模廢料清理無須二次清理，操作方便安全，生產(chǎn)效率較高。復合模與彎曲模的設(shè)計過程大致相似，復合模較彎曲模結(jié)構(gòu)更為復雜。設(shè)計上主要是對凸模、凹模和凸凹模的設(shè)計，其中主要是其工作部分的尺寸設(shè)計，以保證制件的精度和質(zhì)量要求。
關(guān)鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模
ABSTRACT
In this design according to the requirements of the topic, firstly, stamping parts are analyzed, the dimensional accuracy of the parts of the analysis that the general accuracy of the mould can meet the requirements of precision parts, from the shape, dimension and mass production situation, selection and processing scheme. Due to the importance of the mold industry, mold forming technology has been widely used in various industrial sectors, so that the mold industry output value has been greatly exceeded the machine tool industry output value. This fully explained in the process of national economy vigorous development, in the fierce competition for each industrial developed countries on the world market, more and more using mold for production, key technology and national economic development has become the mold industry obviously.
Therefore, to make each department of national economic high speed development, accelerate the realization of the four modernizations of socialism, we must mold industrial make up as soon as possible, so that the mold production formed an independent industrial sector, so as to give full play to the key role of mold industry in the national economy. The design of bending plate stamping bracket parts of the die, punch and die installed in the mould of the lower mould seat. Flip composite modulus waste disposal, without two clean, convenient and safe operation, high production efficiency. The design process of compound die and bending die compound die is similar, the bending die structure is more complex. The design is mainly the design of the punch, concave die and punch and die, which is mainly designed dimension of the part of the work, to ensure the precision and quality requirements.
目錄
第一章 工件分析 1
第一節(jié) 材料的工藝分析 1
第二節(jié) 材料選擇 3
第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀 3
第四節(jié) 尺寸精度 3
第二章 沖裁工藝方案的確定 5
第三章 模具總體設(shè)計 6
第一節(jié) 模具類型的選擇 6
第二節(jié) 操作與定位方式 6
第三節(jié) 卸料、出件方式 6
第四節(jié) 確定送料方式 7
第五節(jié) 確定導向方式 7
第四章 模具工藝參數(shù)確定 8
第一節(jié) 排樣設(shè)計與計算 8
第二節(jié) 搭邊值的確定 8
第三節(jié) 進距與條料寬度計算 9
第四節(jié) 材料利用率的計算 12
第五章 計算沖壓力與壓力機的初選 12
第一節(jié) 沖裁力Fp的計算 13
第二節(jié) 卸料力Fq1的計算 13
第三節(jié) 頂件力Fq2的計算 14
第四節(jié) 總的沖壓力F的計算 14
第五節(jié) 壓力機的初選 14
第六章 模具壓力中心的確定 15
第七章 沖裁模間隙的確定 16
第一節(jié) 沖裁間隙Z 16
第二節(jié) 沖裁間隙分析 16
第八章 凹、凸模刃口尺寸的計算 18
第一節(jié) 刃口尺寸計算的基本原則 18
第二節(jié) 刃口尺寸的計算 18
第九章 主要零部件的設(shè)計 21
第一節(jié) 工作零件的設(shè)計與計算 21
第二節(jié) 橡膠的選用 27
第三節(jié) 模架及其零件的設(shè)計 28
第十章 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 30
第一節(jié) 閉合高度的計算 30
第二節(jié) 沖壓設(shè)備的選定 30
結(jié) 論 32
參考文獻 33
第一章 工件分析
第一節(jié) 材料的工藝分析
近年來，模具技術(shù)，模具設(shè)計與制造行業(yè)的快速發(fā)展，已成為越來越多的引起人們的關(guān)注。模具是一個重要的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)工藝和設(shè)備，具有在各種制造業(yè)，在塑料成型特別和成型工藝，應用極為廣泛。中國模具工業(yè)總產(chǎn)值，成型的產(chǎn)值死亡的50％。模具的現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上取決于模具，高品質(zhì)的研究，先進的模具設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)，專用機床和高層次的管理技術(shù)在模具材料的標準化程度生產(chǎn)等，但模具設(shè)計是至關(guān)重要的。
使用模具生產(chǎn)技術(shù)方法的一部分已經(jīng)成為大眾或工業(yè)設(shè)計的主要手段，是至關(guān)重要的，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了試用期，然后沖進市場，產(chǎn)品升級和新產(chǎn)品的開發(fā)。因此，德國要塑造一個“金屬加工皇帝”，模具行業(yè)作為“關(guān)鍵部門”，美國不行了，才能成為“美國工業(yè)的基石，”模具行業(yè)“無法估量的能源產(chǎn)業(yè)， “日本的模具作為”動力，以促進小康社會的繁榮，“模具行業(yè)”整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的秘密“
定模具工業(yè)的重要性，在各工業(yè)部門成型工藝已被廣泛使用，使得輸出模具工業(yè)一直比機床字段的值要高??得多。這種情況充分說明國家經(jīng)濟繁榮的過程中，所有工業(yè)化國家在激烈的全球市場競爭中，越來越多地使用模具生產(chǎn)，模具行業(yè)顯然已經(jīng)成為一個關(guān)鍵技術(shù)和國家經(jīng)濟發(fā)展。
從我們的角度來看，不增加許多工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新的鏡頭和高能耗的指標，消耗大量的材料，這是有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)中國模具又回來了，沒有一個強有力的密切相關(guān)的先進的模具產(chǎn)業(yè)。
因此，為國民經(jīng)濟各部門的快速增長，加快推進社會主義四個現(xiàn)代化建設(shè)，我們必須盡快在模具行業(yè)復蘇，使模具，形成一個獨立的產(chǎn)業(yè)部門，行業(yè)關(guān)鍵模具國民經(jīng)濟充分發(fā)揮作用。
隨著沖壓模具和印刷機來完成的過程中，相對于其他的處理方法，這在技術(shù)和經(jīng)濟方面的特點如下：
生產(chǎn)效率高⑴成型，且易于使用，易于實現(xiàn)機械化普通打印和自動化能夠產(chǎn)生超過每分鐘，高速沖床十幾件生產(chǎn)數(shù)百個，甚至數(shù)千個每分鐘件，所以它是一種有效的處理方法。.
⑵沖壓件的尺寸精度由模具來保證,所以質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好.
⑷更復雜的零件沖壓⑶外部尺寸范圍內(nèi)形成最大的，小件設(shè)備，大型車罩也準備了其他的方法來獲得難以生產(chǎn)薄壁，重量輕，高剛性，高表面質(zhì)量，形狀復雜的處理當事人。
(3)成型一般不需要加熱該粗，不像切割，需大量金屬切削的，所以它不僅效率高，并節(jié)省了金屬，從而成型以低成本。
由于在模制過程與上述異常的功能，它被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。例如，航空航天，機械，電子，通信，運輸，武器，家電和輕工等行業(yè)的沖壓，不僅在工業(yè)生產(chǎn)僅與大型成型工藝，我們可以說，所有的沖壓制品直接接觸的每天的基礎(chǔ)。
沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在大規(guī)模生產(chǎn)中被廣泛應用。相當多的工業(yè)部門越來越獨自沖壓零部件的加工方法，如汽車，農(nóng)業(yè)機械，工具，設(shè)備，電子，航空，航天，軍工，電子，輕工等行業(yè)。在這些領(lǐng)域中，過去有很多的鑄造和鍛造加工方法為零件的制造相當部分的破滅，至少60％，或超過90％，最現(xiàn)已取代輕質(zhì)剛性良好的破滅。為此，我們可以說，如果它沒有被廣泛用于生產(chǎn)模制過程中，許多工業(yè)部門，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，迅速更換產(chǎn)品是很難實現(xiàn)的。工件名稱：螺母板 工件簡圖：如圖1.1所示 生產(chǎn)批量：中批量 材料：Q235厚度：1.5mm 工件精度：IT14
圖1.1工件簡圖
第二節(jié) 材料選擇
根據(jù)表1.1，Q235為碳素鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機械零件。綜合評比均適合沖裁加工。
第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀
工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，除有3個孔,其余皆為直線，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。
第四節(jié) 尺寸精度
零件圖上所注公差經(jīng)查標準公差表1.2為IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。
根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
表1.1黑色金屬的力學性能
材料名稱
材料牌號
材料狀態(tài)
極限強度
伸長率
屈服強度
彈性模量E/MPa
抗剪
抗拉
合金鋼
Q235
已退火的
216-304
275-383
32
177
08
255-353
324-441
32
196
186000
10F
216-333
275-412
30
186
10
255-333
294-432
29
206
194000
15F
245-363
314-451
28
15
265-373
333-471
26
225
198000
20F
275-383
333-471
26
225
196000
2O
275-392
353-500
25
245
206000
25
314-432
329-539
24
275
198000
30
353-471
441-588
22
294
197000
35
392-511
490-637
20
314
197000
40
412-530
511-657
18
333
209000
45
432-549
539-686
16
353
200000
50
432-569
539-716
14
373
216000
表1.2部分標準公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等級
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～80
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
從表1.1中查出Q235
抗拉強度：σ=275～383Mpa
抗剪強度：τ=216～304Mpa
伸長率： δ=32%
分析其力學性能較好，故選擇Q235材料。
第二章 沖裁工藝方案的確定
該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案：
方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔—落料復合沖壓。復合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。
一個簡單的模具制度，投資少，且每個沖裁力較小必要的剪切，噸位沖壓設(shè)備可以解決不足的問題。的缺點是，它難以確保零部件的精度是比較小的，在第二沖壓，精確定位是不恰當?shù)?，會損害生產(chǎn)效率低。
選項??II是也只有一個模具，精密和生產(chǎn)率零件都很高，與工件的壁的最小厚度大于所述壁允許的最小的沖頭和矩陣，模具的強度能達到要求的厚度。相對高的準確位置和打孔部件的邊緣，薄片定位精度相對于所述三維節(jié)目到低生產(chǎn)率更小的芯片方案三簡單。
方案三只是一對模具，生產(chǎn)效率高，操作簡便，精度能滿足要求，但輪廓模具的尺寸越大，制造復雜，成本高。
通過分析這三個方案的比較，采用兩個復合成型的方案是比較合理的。
28
第三章 模具總體設(shè)計
第一節(jié) 模具類型的選擇
經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復合模具結(jié)構(gòu)方式。
第二節(jié) 操作與定位方式
一、操作方式
零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟效益。
二、定位方式
因為導料銷和擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，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)濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定擋料銷。
第三節(jié) 卸料、出件方式
一、卸料方式
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。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，當卸載只能玩卸料板的作用，并用打孔材料增加厚度的增加間隙，帶走單側(cè)（0.2?0.5）T。當提取板固定效力于沖頭的撤出板的導向作用，并與所述間隙沖應小于消隱間隙。它不是完全脫離，需要排氣時的撤出板的打孔。主要用于裝卸最大的優(yōu)勢，材料厚度大于2毫米，翻轉(zhuǎn)的場合模具結(jié)構(gòu)。
施力具有排出與粘合劑的雙重作用下，主要用于厚度小于或等于到2毫米片材的撤出板由于壓力的效果，相對平坦的部分。沖頭和脫模板之間選擇清算單側(cè)（0.1?0.2）噸撤出板，即使從沖頭導的作用，與兩者之間的距離的推力必須小于剪切間隙。通常它用來作為模具沖裁，沖孔模具。
工件平直度較高，料厚為1.5mm，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料。
二、出件方式
因采用倒裝復合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。
第四節(jié) 確定送料方式
因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機，采用橫向送料方式，即由右向左送料。
第五節(jié) 確定導向方式
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)，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。
第四章 模具工藝參數(shù)確定
第一節(jié) 排樣設(shè)計與計算
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。
根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無搭邊排樣三種，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、對排、混合排、多排等多重形式。
因此有下列三種方案：
方案一：有搭邊排樣 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：少搭邊排樣 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：無搭邊排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳（如圖5.1所示）。
第二節(jié) 搭邊值的確定
排樣時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。
搭邊的作用是補償位置誤差補償，拿著條具有一定的剛性，保證零部件的質(zhì)量和交付，以促進飼料。取廢料過度的側(cè)面。取太少的一側(cè)，容易翹曲或拉出沖孔只會增加成型突起，有時拉入凸，凹模間隙的模具損壞的邊緣，減少了壽命模具?；蛴绊懝ぷ鞯墓┙o。就拿廢物的邊緣值，應盡可能采取小，但過于小占板的價值很容易擠壓模具，增加了磨損邊緣。根據(jù)厚度部分和部件嵌套查表方法來獲得5.1：
兩制件之間搭邊值a1=2mm
側(cè)搭邊值a=2.5mm
表5.1搭邊值和側(cè)邊值
材料厚度t
手動送料
自動送料
圓形
非圓形
往復送料
a
a1
a
a1
a
a1
a
a1
1以下
1.5
1.5
2
1.5
3
2
1～2
2
1.5
2.5
2
3.5
2.5
3
2
2～3
2.5
2
3
2.5
4
3.5
3～4
3
2.5
3.5
3
5
4
4
3
4～5
4
3
5
4
6
5
5
4
5～6
5
4
6
5
7
6
2.0
5
第三節(jié) 進距與條料寬度計算
一、送料進距A
條料在模具上每次送進的距離稱為送料進距，每個進距可沖出一個或多個零件。
A=D+a1 (5.1)
式中D在本文中代表的意思是平行于送料方向的沖裁件寬度
a1在本文中代表的意思是沖裁件之間搭邊值
模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。
圖5.1排樣圖
二、條料寬度B計算
排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計出。計算條料寬度有三種情況需要考慮：
1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。
2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。
3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。
有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進。
圖5.2有側(cè)壓裝置時條料的寬度確定
本設(shè)計采用的是有側(cè)壓裝置的模具。
所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值。其計算公式如下：
B=[D+2a] （5.2）
式中B在本文中代表的意思是條料寬度基本尺寸；
D在本文中代表的意思是條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸；
a在本文中代表的意思是側(cè)搭邊值，查表5.1；
△在本文中代表的意思是條料下料剪切公差；
表5.2剪切公差△及條料與導料板之間隙C（mm）
條料厚度(mm)
條料寬度(mm)
≤1
＞1～2
＞2～3
＞3～5
△
C
△
C
△
C
△
C
≤50
0.4
0.1
0.5
0.2
0.7
0.4
0.9
0.6
＞50～100
0.5
0.1
0.6
0.2
0.8
0.4
1.0
0.6
＞100～150
0.
0.2
0.7
0.3
0.9
0.5
1.1
0.7
＞150～220
0.7
0.2
0.8
0.3
1.0
0.5
1.2
0.7
根據(jù)零件圖查表5.2確定剪料公差及條料與導板之間的間隙△=0.6。
根據(jù)公式(5.2)： B=[D+2a+c]
=(53+2×2.5)
=58
第四節(jié) 材料利用率的計算
一、計算沖壓件面積、周長
因為該工件圖由多段圓弧組成，計算周長需要準確的找到各段圓弧的長度，計算面積也需要準確的找到切點，諸多因素采用人工計算時計算量較大，因此采用三維輔助軟件可快速準確的計算出面積、周長。
取F=828.55mm2
L=179.21mm
二、計算材料利用率
沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。
材料利用率通常以一個進距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率η表示：
η=(nF/AB)×100% （5.3）
式中η在本文中代表的意思是材料利用率（%）；
n在本文中代表的意思是沖裁件的數(shù)目；
F在本文中代表的意思是沖裁件的實際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積；
B在本文中代表的意思是板料寬度(mm)；
A在本文中代表的意思是送料進距；
根據(jù)公式(5.3)： η=(2×828.55/77×58)×100%
≈75.8%
由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。
第五章 計算沖壓力與壓力機的初選
計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設(shè)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，其沖裁力一般可以按下式計算：
Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1）
式中τ在本文中代表的意思是材料抗剪強度（MPa）；
L在本文中代表的意思是沖裁周邊總長（mm）；
t在本文中代表的意思是材料厚度（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，取Kp =1.3。
第一節(jié) 沖裁力Fp的計算
據(jù)圖5.3可得一個零件內(nèi)外周邊之和L=179.21mm。
查合金鋼的力學性能表知：Q235的抗剪強度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=0.5mm，則
根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Ltτ
=1.3×1.5×179.21×260
=45210.88(N)
≈45.2（KN）
第二節(jié) 卸料力Fq1的計算
Fq1=KxFp （6.2）
式中Kx在本文中代表的意思是卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx＝0.05。
根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp
=0.05×45.2（KN）
≈2.26(KN)
表6.1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
第三節(jié) 頂件力Fq2的計算
Fq2= KdFp （6.3）
式中Kd在本文中代表的意思是頂件力系數(shù)。
查表6.1得Kd＝0.06.
根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp
=0.06×45.2（KN）
≈2.712（KN）
第四節(jié) 總的沖壓力F的計算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2
=45.2+2.26+2.712
=50.712(KN)
選用的壓力機公稱壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則：
P≥1.3F=1.3x50.712 (KN)=65.93(KN)。
第五節(jié) 壓力機的初選
沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。
沖壓設(shè)備屬鍛壓機械。常見的冷沖壓設(shè)備有機械壓力機。
表6.2部分常用開式壓力機的主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
單位
型號
J23-4
J23-6.3
J23-10
J23-16
J23-25
J23-63
J23-100
滑塊公稱壓力
KN
40
63
100
160
250
630
1000
滑塊行程次數(shù)
次/mm
200
160
135
115
100
70
70
最大閉合高度
mm
160
170
180
220
250
360
360
閉合高度調(diào)節(jié)量
mm
35
40
50
60
70
90
90
立柱間距
mm
100
150
180
220
260
250
250
滑塊地面尺寸
左右
mm
100
140
170
200
300
300
前后
mm
90
120
150
180
340
340
模柄孔尺寸
直徑
mm
30
50
深度
mm
50
70
墊塊厚度
mm
35
40
50
60
70
80
90
最大傾斜角
°
45
35
30
工作臺尺寸
左右
mm
280
315
360
450
560
630
710
前后
mm
180
200
240
300
360
420
480
根據(jù)沖壓力的計算和壓力中心的計算，選擇開式壓力機的型號為J23-10。
第六章 模具壓力中心的確定
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。
模具的壓力中心，可按以下原則來確定：
1.對稱零件的單個沖裁件，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稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
3.各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的 力矩。求出合力作用點的坐標位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
其中、、………分別為各沖裁周邊長度。
按比例畫出零件形狀，選定坐標系XOY。計算出零件壓力中心為（0，0）
第七章 沖裁模間隙的確定
第一節(jié) 沖裁間隙Z
指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值（如圖8.1），是設(shè)計模具的重要工藝參數(shù)。
圖8.1沖裁間隙
第二節(jié) 沖裁間隙分析
一、間隙對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際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。
二、間隙值的確定
凸、凹模間隙對沖裁件質(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，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)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個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]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Zmin。
確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。
對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、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確定間隙值。
根據(jù)間隙表8.1查得材料Q235的最小雙面間隙Zmin=0.46mm，最大雙面間隙
Zmax=0. 640mm
表8.1部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙
材料厚度
08、10、35、09Mn2、Q235
40、50
16Mn
65Mn
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
小于0.5
較小間隙
0.5
0.04
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.8
0.072
0.104
0.072
0.104
0.072
0.104
0.064
0.092
1.0
0.100
0.140
0.100
0.140
0.100
0.140
0.90
0.126
1.2
0.126
0.180
0.132
0.180
0.132
0.180
1.5
0.132
0.240
0.170
0.240
0.170
0.240
2.0
0.246
0.360
0.260
0.380
0.260
0.380
2.5
0.360
0.500
0.380
0.540
0.380
0.540
3.0
0.460
0.640
0.480
0.660
0.480
0.660
4.0
0.640
0.880
注：08鋼沖裁皮革、石棉和紙板時，取間隙的25%。
第八章 凹、凸模刃口尺寸的計算
第一節(jié) 刃口尺寸計算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙合理的精密模具的尺寸也依賴于尖銳被保證的尺寸和制造的精密模具之間的距離。正確地確定板圖案和制造公差的大小，它的關(guān)鍵是沖壓模具的設(shè)計。
對于那些制造公差，并決定邊緣模型考慮到以下原則大小：
1.挖溝尺寸，沖孔尺寸由大小模具確定是由沖頭的大小決定。因此，在設(shè)計模具沖壓模具作為基準點時，間隙取沖頭;沖壓模具的設(shè)計階段沖堿，在頭部的光拍攝的大小。
2.考慮到?jīng)_壓凸，凹模的磨損，模具設(shè)計挖溝，模具的基本尺寸應采取的尺寸范圍比尺寸公差小;沖壓模具設(shè)計，模具的基本尺寸應采取工件直徑尺寸公差較大的。
3.當確定模具刃口制造公差。如果切削刃的精確度，增加了成本，如果精度切削刃太低，它減少了模具的壽命。如果一塊沒有標記寬容，那么對于非圓形片為國家“與非寬容數(shù)值的大小”的工作水平IT14，IT11按拳頭級的制造;圓形管件生產(chǎn)類IT6?IT7。成型公差應編碼的公差的“主體”的原則，標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
第二節(jié) 刃口尺寸的計算
根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計算方法分為兩種情況。凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。對于該制件應該選用凸模與凹模分開加工方法。
凸模與凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax必須滿足下列條件：
或者、
一、沖孔凸、凹模計算
設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模設(shè)計為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式為：
凸模 dp=(d＋x△)0- δp
凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd
在同一工步中沖出制件兩個以上孔時，凹模型孔中心距Ld按下式確定：
Ld=(Lmin＋0.5△)±0.125△
式中dd在本文中代表的意思是沖孔凹?；境叽?mm)；
dp在本文中代表的意思是沖孔凸?；境叽?mm)；
d在本文中代表的意思是沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
Ld在本文中代表的意思是同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；
Lmin在本文中代表的意思是制件孔距最小極限尺寸(mm)；
△在本文中代表的意思是沖孔件孔徑公差(mm)；
Zmin在本文中代表的意思是凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X在本文中代表的意思是磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9.1取值：當工件精度IT10以上，取x=1；當工件精度IT11～IT13，取x=0.75；當工件精度IT14，則取x=0.5。
表9.1磨損系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1～2
2～4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17～0.35
0.21～0.41
0.25～0.49
0.31～0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.5
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，所以
凸模： dp =(8.5+X△) 0- δp
=(8.5+0.5×0.1)
=8.55
凹模： dd=( dp +Zmin)
=(8.55+0.46)
=8.61
校核: ｜δp｜＋｜δd｜=0.011+0.018=0.029mm
｜δp｜＋｜δd｜≤Zmax－Zmin
二、落料凸、凹模計算
凹模： Dd=(D－X△)
凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin)
式中Dd在本文中代表的意思是落料凹?；境叽?mm)；
Dp在本文中代表的意思是落料凸模基本尺寸(mm)；
D在本文中代表的意思是落料件最大極限尺寸(mm)；
r在本文中代表的意思是落料件外徑公差(mm)；
Zmin在本文中代表的意思是凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X在本文中代表的意思是磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。表9.1取X=0.5。
由公差表（1.2）查得：53mm、設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工。
所以凹模
53:Dd2=(D2-X)
=(53-0.5×0.74)0+0.021
=53.13+0.021mm
凸模 53:Dp2=(Dd2- Zmin)
=(53.13-0.246)
=52.87mm
校核因為 ｜｜＋｜｜=0.018+0.011=0.029mm
｜｜＋｜｜=0.013+0.021=0.034mm
｜｜＋｜｜=0.016+0.025=0.041mm
｜｜＋｜｜=0.019+0.030=0.049mm
Zmax－Zmin =0.24-0.132=0.108mm(Zmax、Zmin是凸、凹模最大初始雙面間隙，查表8-1得Zmax =0.24、Zmin =0.132)滿足｜｜＋｜｜≤Zmax－Zmin。
第九章 主要零部件的設(shè)計
第一節(jié) 工作零件的設(shè)計與計算
一、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計和外形尺寸計算
1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模：在沖壓過程中與凸模配合直接對沖壓制件進行分離或成形的工作零件。
凹模洞口的類型如圖10.1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，本設(shè)計選用c型筒口。
圖10.1凹模類型
2.外形尺寸計算
凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類，本設(shè)計凹模采用整體式凹模。
凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1)
凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2)
凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3)
式中b在本文中代表的意思是沖裁件的最大外形尺寸；（mm）；
K在本文中代表的意思是系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見表10.1）；
H在本文中代表的意思是凹模厚度；
C在本文中代表的意思是凹模壁厚；
B在本文中代表的意思是凹模外形最大尺寸。
表10.1系數(shù)K的數(shù)值
b/mm
厚度t/mm
0.5
1
2
3
＞3
＜50
0.3
0.35
0.42
0.5
0.6
＞50-100
0.2
0.22
0.28
0.35
0.42
＞100-200
0.15
0.18
0.2
0.24
0.3
＞200
0.1
0.12
0.15
0.18
0.22
根據(jù)圖1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，則由公式10.1和公式10.2得：
凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm；
凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2)×26.75=40.125～53.5mm
根據(jù)表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。
根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C
=197mm
表10.2矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994)
矩形凹模的長度和寬度
L×B
矩形和圓形凹模厚度
H
63×50、63×63
10、12、14、16、18、20
80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80
12、14、16、18、20、22
125×100、125×125、140×80、140×80
14、16、18、20、22、25
140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×125
16、18、20、22、25、28
160×160、200×140、200×160、250×125、250×140
16、20、22、25、28、32
凹模輪廓尺寸為100mm×100mm×20mm。
二、沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計和外形尺寸計算
1.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
因為零件異行，采用線切割方法進行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖10.3），與凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的標準結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。
2.凸模外形尺寸計算
凸模長度尺寸應根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，因為該模具采用的是倒裝式復合模，采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長按相關(guān)公式計算：
L = H1 + H2 + H + t
式中H1在本文中代表的意思是凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×40=32mm。
H2在本文中代表的意思是卸料板厚度查表10.4；
t在本文中代表的意思是材料的厚度；
H在本文中代表的意思是沖裁件厚度和凸模進入凸凹模一般4～10mm。則：
L =32+20+6.5+1.5=60mm
凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。
圖10.3沖孔凸模尺寸
3.凸模材料的選用
模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。形狀復雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造。
該凸模材料應選Cr12MoV，熱處理58～62HRC。
三、凸凹模的設(shè)計和外形尺寸計算
1.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸凹模是復合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應受最小限制。當模具為正裝結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。凸凹模的最小壁厚值，倒裝復合模的凸凹模最小壁厚見表10.3。
表10.3倒裝復合模凸凹模的最小壁厚
材料厚度mm
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.5
最小壁厚a
2.7
3.2
3.6
4.0
4.4
4.9
5.2
5.8
由于選用的是倒裝式復合模，所以查表得：最小壁厚a=3.8。
2.凸凹模的外形尺寸計算
其長度可按下式計算：
L = h1+h2+h （10.4）
式中h1在本文中代表的意思是凸凹模固定板厚度；得h1=0.6×H凹=0.6×40=24mm。
h2在本文中代表的意思是卸料板厚度；查表10.4取15mm。
h在本文中代表的意思是附加長度（包括凸模進入凹模深度，彈性元件安裝高度）；
根據(jù)公式（10.4）： L = h1+h2+h
=24+15+10
=49mm
表10.4卸料板厚度
沖件厚度tmm
卸料板寬度
＜50
50～80
80～125
125～200
＞200
≤0.8
6
6
8
10
12
＞0.8～1.5
6
8
10
12
14
＞1.5～3
8
10
12
14
16
四、工作零件材料的選用
由于沖模為冷沖模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、良好的抗粘結(jié)能力、可段性、可切削性、可磨削性、熱處理工藝性等。由上要求在該模具中沖孔凸模、凸凹模和凹模板的材料選用Cr12MoV鋼。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度。淬火、回火工藝見表10.5。
表10.5 Cr12MoV鋼的淬火、回火工藝
鋼號
低淬低回工藝
中淬中回工藝
高淬高回工藝
淬火溫度
/℃
淬火硬度
HRC
回火溫度
/℃
淬火溫度
/℃
淬火硬度
HRC
回火溫度
/℃
淬火溫度
/℃
淬火硬度
HRC
回火溫度
/℃
Cr12MOV
950～1000
62～64
200
1030
63～64
400
1080～1100
40～60
500～520
五、卸料部分的設(shè)計
設(shè)計卸料零件的目的之一，沖壓后的夾在檢測到?jīng)_頭沖頭或零件或報廢，排放常用的方法有：剛性下載，敦促卸料板。這種設(shè)計采用施力放電裝置，具備放電施力意味著有用于裝配有一定的要求：在模具打開的狀態(tài)下，模具卸料板的工作部件應大于0.3毫米邊緣約0.5毫米，對于成功的表現(xiàn)。
提取板模具漏僅效果，撤出板邊界尺寸相同的總體尺寸和模具，取其為250mm×140毫米，的撤出板表10-4選擇的厚度，片材厚度汽提塔為20毫米。卸料板用45鋼，熱處理淬火硬度43?48HRC。
邊緣排氣配有四個螺釘漏極，10毫米，M8.5×10毫米的螺紋部的公稱直徑，螺桿后方排出的行程應留有足夠的空間，以確保在排氣的正常運動。
六、定位零件的設(shè)計
定位裝置的模具部件用于確保該材料的電源和保持在螺母正確的位置是正確的。許多不同類型的部件進行定位，導主要平面，導向銷庫存，指示器銷，所述側(cè)邊緣引導定位銷和定位板。
從分析成型過程中，模具的定位部分是使用一個規(guī)銷固定給定功率距離和引導進料固定銷定位，如圖所示10.3中。
圖釘1.口徑
針常見的指標有三種形式。銷固定口徑，活動計銷，并開始使用針規(guī)。
在此選擇的A型銷規(guī)，作為指示銷模具材料和導向銷。其結(jié)構(gòu)和尺寸示于表10.4和10.5。
選取該模具的擋料銷和導料銷的直徑d＝8的A型固定擋料銷。
活動擋料銷 固定擋料銷
圖10.4擋料銷
表10.5定擋料銷尺寸規(guī)格表(mm)
d(h11)
d1(m6)
h
L
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
6
0
-0.075
3
+0.008
+0.002
3
8
8
0
-0.090
4
+0.012
+0.004
2
10
10
3
13
16
0
-0.110
8
+0.015
+0.006
3
13
20
10
4
16
25
0
-0.130
12
+0.018
+0.007
20
本模具的設(shè)計選用固定擋料銷（JB/T7649.10-1994）,材料45，熱處理硬度43～48HRC。
圖10.5擋料銷固定方式
擋料銷按圖a）方式固定，其尺寸可按下式計算：
S1=A-Dp/2+D/2+0.1 （10.5）
=A-（Dp -D）/2+0.1
式中A在本文中代表的意思是步距(mm)；
Dp在本文中代表的意思是落料凸模直徑(mm)；
D在本文中代表的意思是擋料銷頭部直徑(mm)；
根據(jù)公式(10.5)： S1=32-(12-8)/2+0.1
=30.1mm
2.導料銷的設(shè)計
條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導料板，導向板沿進給導向器的設(shè)計的前進方向側(cè)的帶材的進給方向。本設(shè)計采用了導向銷傳導，固定所選擇的設(shè)計。銷設(shè)計應選擇和運行兩個帶狀位于同一側(cè)，食物權(quán)向左，該材料引導銷必須安裝在背面;由前向后饋送時，該材料導銷必須被安裝在左側(cè)。
總之，一部分的位置用固定銷規(guī)和雙面材料導銷定位