畢業(yè)設計（論文）-防塵罩落料拉深沖孔復合模具設計

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1、 畢 業(yè) 設 計(論 文) 防塵罩落料拉深沖孔復合模具設計 學科、專業(yè) ：機械設計制造及其自動化 學 號 ： ￣￣ 作 者 姓 名： ￣￣￣ 指 導 教 師： ￣￣ 蘭 州 交 通 大 學 Lanzhou Jiaotong Univer

2、sity 摘 要 本畢業(yè)論文主要是對落料——拉深——沖孔的復合模具做了詳細介紹。本套模具在對原來的模具充分分析了解的根底上，現設計出了這套復合模具。這套復合模具不但適用于現代的模具行業(yè)，提高了生產效率，同時對沖壓件防護罩的成型有很高的精度。 這套復合模具不但可以節(jié)約沖壓的原材料，同時也為生產工廠帶來了經濟利益和生產效率，更主要的是這套模具把這幾個原本不容易合在一起的制造工藝通過特殊裝置在一套模具中實現了。在很大的程度的提高了生產效率，而且并把原來兩套或以上的模具才能完成的工藝用這套復合模具完成了。 本畢業(yè)論文主要是闡述了我國模具的現狀及開展趨勢、并進行了對零件的工藝性分析、沖裁

3、力的計算、壓力機的選擇、模具總體的設計以及模具的設計計算、標準件的選取、模具裝配的設計計算等各方面的分析介紹。 其中零件成型工藝分析主要是對零件的特性和使用的材料性能做了簡單的介紹，成型工藝的計算主要是為設計模具的標準件選件打下根底，通過大量的計算來確定一些標準件的選擇的尺寸和壓力機的壓力的型號確實定等。最后首先用用三維圖對整體的結構進行性了繪畫以及運動仿真，通過爆炸圖對所有的結構有了詳細的了解。于此同時也用二維軟件CAD繪制出模具的總裝配圖和零件圖，并詳細的說明裝配時需要注意的事項。 關鍵詞：沖壓工藝；模具；設計計算；CAD ABSTRA

4、CT This thesis is mainly for blanking, deep drawing, punching compound die for graduation design.I designed this set of compound die stamping can not only save raw materials, as well as production factory brings economic benefits and the production efficiency, more important is the mould this sev

5、eral manufacturing process which was not easy together through special device is realized in a mold.To a large degree of increase the production efficiency, and the original one or more set of mold to complete the process with the composite mold finished. This thesis mainly expounds the present sit

6、uation and development trend of the mold, and the analysis of technology for parts, the calculation of blanking force, the choice of the press and the mold of the overall design and mold design and calculation of the design and calculation, the selection of standard parts, mold assembly and so on va

7、rious aspects of analysis are introduced. Parts forming process analysis is mainly on the characteristics of the parts and materials used in performance made simple introduction, molding process calculation is mainly lays the foundation for the design of mold standard parts option, by a large n

8、umber of calculation to determine the choice of some standard parts of the determination of the model size and the pressure of the press, etc.The first use of 3 d figure for the overall structure of the progressive painting and motion simulation, through explosion figure have detailed understanding

9、about the structure of all.At the same time also use 2 d CAD software to map the mold of the general assembly drawing and part drawing, and detailed clarify assembly when the matters needing attention. KEY WORDS: Stamping process；The mold；Design calculation；CAD 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論

10、 1 1.1國內外模具的現狀 1 1.2 國內外模具的開展趨勢 1 1.3 課題研究的目的及論文主要內容 1 1.4本章小結 2 第2章 零件的工藝性分析 3 2.1 零件的特性 3 2.1.1 零件的工藝分析 3 2.1.2 零件的材料分析 4 2.2 沖壓工藝方案確實定 4 2.2.1 工藝方案的擬定 5 2.2.2 工序順序和組合 5 2.3 本章小結 5 第3章 工藝參數的計算 6 3.1 排樣圖確實定 6 3.1.1 毛坯尺寸確實定 6 3.1.2 搭邊值確實定 7 3.1.3 條料寬度與導料板間距 8 3.1.4 排樣及材料利用率 9 3.

11、2 沖裁力的計算 10 3.2.1 落料工藝計算 10 3.2.2 拉深工藝計算 11 3.2.3 沖孔工藝計算 11 3.3 沖壓設備的選擇 12 3.3沖壓設備確實定 13 3.4 模具壓力中心確實定 13 3.5 防護罩沖壓工藝卡 14 3.6 本章小結 14 第4章 模具設計 15 4.1 模具結構 15 4.2 模具的閉合高度 16 4.3 導向方式的選擇 16 4.4 沖模設計的平安措施 16 4.5 本章小結 16 第5章 沖模零件的設計 17 刃口尺寸計算原那么 17 5.2.凸、凹模具刃口尺寸計算 17 模

12、具結構設計 21 5.3.1模具的結構圖 21 5.3.2凸凹模具的設計基準 23 5.3.3落料拉深凸凹模 23 5.3.4拉深沖孔凸凹模 24 5.3.5沖孔凸模 25 5.3.6落料凹模 26 5.3.7卸料裝置 28 5.4沖孔凸模具的校核 29 5.5螺釘的強度校核 30 5.6模具的工作過程 31 5.7本章小結 32 第6章 其他沖模零件的設計 34 6.1定位零件的設計 34 6.2卸料、推件零件的設計 34 6.3模柄的設計 34 6.4凸模固定板的設計 34 6.5緊固零部件的設計 35 6

13、.6模架的設計 36 6.7導料板設計 36 6.8打桿長度計算 34 6.9本章小結 37 第7章 模具裝配 38 7.1模具裝配的內容和目的 38 7.2模具裝配的精度要求 38 7.3模架的裝配 38 7.4模具的整體裝配 38 7.5本章小結 38 結論 39 致謝 40 參考文獻 41 附錄 42 第一章 緒論 1.1 國內外模具的現狀 在當前德國工業(yè)4.0帶動下，中國制造2025的趨勢中，在此同時，毫不例外，模具行業(yè)也迎來了它的春天。在當今社會，在市場經濟的驅動下，全球化的開展模式下，對工業(yè)行業(yè)的開展起到了很大的推動作用。

14、 我國的差距主要表現在以下幾個方面： 1.國內自配率只有80%左右。 2.我國的制造周期太長，滿足不了工業(yè)上的要求。 3.我國整個工業(yè)的氣氛比擬低迷，工廠的生產效率低。 4.我國工廠采用的管理水品相當的落后，大多數還采用的是古老的傳統(tǒng)方法。 在興旺國家，尤其是在德國和日本制造業(yè)水平很高，制造的精度也在全球范圍內處于領先的地位。 1.2 國內外模具的開展趨勢 未來在模具制造和模具材料上有科技革新后，模具行業(yè)會向超短制造時間〔1-3天完成一套模具，需要CAD以及智能化和電子信息化的相結合〕，模具本錢更低〔材料以及加工方式的改良〕，模具精度更高〔工藝的革新〕，朝著這

15、幾個方面的開展。 根據模具行業(yè)實際情況，我們以后應該在以下幾個方面做出重點的準備： ?? 1.我國的法令法規(guī)應給做出明確的規(guī)定，對整個模具行業(yè)有很大的推動，在現在的工業(yè)4.0的根底上能對工業(yè)行業(yè)有很大的助推作用。 2. 加快體制改革，努力調整產業(yè)結構。 3.我國的工業(yè)行業(yè)應給和其他的行業(yè)相結合，另外，我們應給走出去與國外的高端行業(yè)相結合來帶動我們的開展。 4.我們應給把這種學術精神帶到高等學校中，實現產學研相結合的模式，這樣可使的學校企業(yè)相結合的模式。 5.在現在的人工智能的根底上，我們應給和電子信息化相結合。 6.在工業(yè)上面，我們也應給開展自己的標準，制

16、造標準化。 7.要求人才強行業(yè)的精神。 電子信息化，機械化，計算機，3D打印等等新型行業(yè)對目前的模具行業(yè)起到了牽引帶動的作用。 1.3 課題研究的目的及論文內容 本論文對防塵罩進行了沖壓的工藝分析與模具設計，詳細闡述了模具的設計過程，本論文的主要研究內容如下： 1．首先進行的是防護罩零件的工藝確定。 2．沖壓模具的選擇，壓力機的選定。 3．模具的整體裝配過程分析，標準件的選取。 1.4 本章小結 本章簡要介紹了模具行業(yè)目前的狀況以及開展確實，提對國內外的現狀進行了詳細的介紹，并對當前的國內外情況進行了比照分析。簡明扼要的介紹了課題的研究主題。 第

17、二章 零件的工藝性分析 在確定沖壓工藝之前，我們首先在老師給定的任務書的條件下，查閱大量的相關性的操作，我們可以借閱以前做過的內容，站在巨人的肩膀上，認真仔細的分析可靠性強的資料。 工藝設計主要包括如下內容：任務要求，零件的特性，沖壓工藝方案，整體的過程的擬定這幾塊內容。 2.1 零件的特性 2.1.1 零件的工藝分析 技術要求：1.材料：08F； 2.板厚：2mm；3.批量：大批量生產。 圖2-1 防塵罩零件圖 圖2-2 防塵罩三維圖 采用沖壓工藝時考慮以下幾個方面： 〔1〕沖裁件的精確度等級：IT10,模具精度IT8。 〔2〕沖裁件的結構形狀最

18、好對稱簡單。在模具加工的過程中可以有效地防止因為熱處理一家沖壓過程產生的尖角處的開裂現象。同與此同時，還可以有效地減少在尖角處有效地磨損加工模具。 2.1.2 零件的材料分析 材料：08F 查閱?現代機械設計手冊? 第1卷 秦大同，謝里陽主編，第4篇機械工程材料，1.9.4優(yōu)質碳素結構鋼厚鋼板的鋼帶。表4-1-123 質碳素結構鋼厚鋼板的鋼帶?！睪B/T711--2021〕抗拉強度。 尺寸規(guī)格及允許偏差應符合GB/T709--2006。 材料的物理性質和應用特性：深沖鋼，易于成型同時材料的均勻性較強，是一種碳含量非常低，并且參加了其他相關金屬元素的合金鋼。這種鋼沒

19、有時效性，方便加工利用儲存。 2.2 沖壓工藝方案確實定 依據沖壓件防護罩的結構尺寸以及其他的相關要求所確定。同時也應給考慮材料的物理性質。但在我們平時的加工中考慮以下幾方面： 1.首先我先對零件圖進行了詳細的分析，認真了解了它的尺寸結構，然后確定沖壓的型材。當防護罩工件的加工精度高時，我們相應的選取精度較高的模具，確定一套準確的加工工藝。 2.緊接著我確定了整個沖壓過程中所采用的工序。 3.最后我們可以采取額外的工序來完善加工所產生的缺陷。 2.2.1 工藝方案的擬定 在沖壓工藝性分析的根底上，我們應給首先發(fā)現工藝與模具設計的特點以及難點，通常比照每種方案各的優(yōu)缺點。

20、 通過對零件圖的分析可知，該沖壓工藝需要三道加工工序:落料、沖孔、拉深，為了提高生產的效率，我們采用的是復合工序的復合模具。但是符合模具制造的要求精度很高，整個模具的配合要求也高，這就要求模具的制造應有較高的精度,從而使得目前的工業(yè)加工模具出現的困難，使得整個的生產周期大大的延長了，對于整個模具行業(yè)的生產效率嚴重的滯后作用。 2.2.2 工序順序和組合 根據零件圖的要求及大批量生產的要求采用落料，拉深，沖孔的工序。 依據這種加工條件，可以先確定三種工藝方案。第一種是單一工序的生產方案，第二種是落料拉深沖孔的復合模具，第三種是落料拉深沖孔的連續(xù)沖壓。 第一種方案結構簡單

21、，需要多個模具，生產工序增多；第二種方案使用了一套模具實現了零件的加工，且尺寸與精度可以保證；方案三成品的防護罩精度低。故采用第二種方案。所以此模具類型定為復合式沖裁模具。 2.3 本章小結 本文對零件的工藝、材料進行了詳細的分析，確定了工藝方案，對模具類型，操作與定位方式，卸料與出件方式，模具架類型及精度做了簡要的介紹說明。對整個的沖壓工藝有了比擬全面的認識。 第三章 工藝參數的計算 3.1 排樣圖確實定 該防滑罩工件為無凸緣圓筒形工件，根據數學方法可求得毛坯直徑。如圖3-1所示。其中相關的數據時：h=10mm,d=40mm,r=2mm。 圖3-1防塵罩 3.

22、1.1 毛坯尺寸確實定 坯料在加工后，邊緣出來毛刺，外表粗糙高，因此考慮是否增加修邊余量。 修邊余量確實定過程： 確定修邊余量△h： 該件h=10mm,d=59mm 所以△h=h/d=10/59=0.169 〔3-1〕 因為△h<料厚=2mm 故該件不需要增加修邊余量。 毛坯直徑的計算 毛坯直徑為： 〔3-2〕 經計算 =40mm =10mm =2mm 解 　?。?4mm 3.1.2

23、搭邊值確實定 搭邊是指在坯料加工后排樣圖中條料所留下的工藝廢料。搭邊具有以下的作用是 保證了相鄰坯料之間的塑形變形和彎曲變形。從而提高了防護罩的加工精度，在另一方面，節(jié)省了材料。 表3-1 搭邊值確實定 單位：mm 材料厚度 圓形沖裁 非圓形沖裁 往復送料沖裁 自動送料沖裁 l<100　 l>100～200 l>200～300 大于 至 a b a b a b a b a b a b 普通鋼板沖裁件 0 5 － － 1

24、 1 2 － － 2 3 3.5 － － 3 4 4 5 5 6 6 8 8 － 7.0 搭邊值的選取需要合理，不然可以引起上述的加工缺陷。 搭邊值過大，材料的有效利用率將降低； 搭邊值過小在加工中表

25、達不出其價值。我們在確定搭邊值時，必須考慮 材料的性能以及沖件的形狀與尺寸和相關的精度、厚度、送料及擋料方式， 卸料方式等。 搭邊值可以根據表3-1確定。 由模具鑄造的工件可以看出來，材料的厚度為2mm，為圓形沖裁，所以 取=1.5㎜ =2.0㎜ 搭邊值的數據詳細見3-2排樣圖。 3.1.3 條料寬度與導料板間距 條料寬度與導料板間距和沖模具的送料定位方式息息相關，應根據結構的不同分別進行相應的計算。該防護罩采用的是導料板導向。 為了補償側面搭邊值，條料寬度應增加1個條料可能的擺動量〔值為條料和導料之間的間隙〕可按以下公式計算 條料寬度為

26、 (3-3) 　 　mm 導料板間距離為： 　　　　　　　　　　 　 (3-4) 　 mm 式中 ——條料寬度方向沖件的最大尺寸，取=49mm 　　　　　 ——側搭邊值，取 　　 ——條料寬度的單向偏差，mm，見表3-2,?。?.6，由條料寬度B取50~100，材料厚度取1~2可知。

27、 　　　　　 ——導料板和最寬條料之間見隙，mm，見表3-3。?。?.5，由無側壓裝置，條料寬度B100,材料厚度t為1~5可知。 表3-2 條料寬度偏差 條料寬度 材料厚度 0.5～1 1～2 2～3 3～5 約20 － － 20～30 － － 30～50 － － 約50 － 50～100 － 100～150 － 150～200 － 200～300 － 　

28、　表3-3 導料板與條料的最小間隙 單位：mm 材料厚度 無側壓裝置 有側壓裝置 條料寬度 條料寬度 ≤100 100～200 200～300 ≤100 >100 約1 1 5 8 1～5 1 1 5 8 　3.1.4 排樣及材料利用率 合理的排樣是將考慮工件的加工質量，模具的加工質量，以及生產的本錢。所以需要考慮提高材料的有效利用率，排樣使得生產加工方便，便于操作，盡量使得模具的使用壽命延長，要確保沖件的加工質量和精度的要求，根據零件的機構加工特點采用的是直排排樣。

29、 圖3-2 排樣圖 鋼板的規(guī)格選用的是2 mm×800 mm×3000 mm 橫裁時的工件數量 n1 =3000/59=50條 每個裁板上的工件數量 n2=(B－a)/s=(800-1.5)/55.5=14個 B——鋼板寬度為800mm 每張鋼板上的工件總數： n總=n1×n2=50×14=700個，算出了每張鋼板上的成型用料。 通過計算實際用于成型的材料即可得出材料的利用率。 = = 66.76% 3.2 沖裁力的計算 3.2.1 落料工藝計算 根據防護罩零件的結構以及相應的

30、加工特點，我們選用的是復合模具。 加工時，把零件從凸模具上取下來的力叫作卸料力，從凹模具內將零件順著沖裁的方向推出的力叫推件力，逆沖裁的方向頂出的力叫頂件力。計算公式如下： 落料力F0=Ltτ 〔3-5〕 查閱?沖模設計手冊軟件版VR1.0? 目錄之常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算向導--沖裁模具設計計算--力的計算可知。 上式中， L——沖裁件的長度〔㎜〕 t——材料厚度〔㎜〕 τ——材料的抗剪性強度〔MPa〕 考慮到沖裁的過程中壓力等等的不同，總的沖裁力在此根底上還的加

31、30%。 故0=1.3 Lt。為了便于估算，可取抗剪τ等于該材料強度極限σb 的80%，即為 τ。 方便計算，落料力的計算還可以按照下式計算： (3-6) 3.2.2 拉深工藝計算 此模具為無壓料裝置的拉深模具，其凸凹模具間隙按下式確定 Z==1.65㎜ (3-7) 〔1〕t/D=2/54≤0.1～0.3，且無凸緣，查表知：r凹=1.0t=2.0㎜ 〔2〕凸模具的圓角半徑等于

32、零件的內圓角半徑。 3.確定拉深次數 〔1〕防護罩零件的拉深系數為 m總=d/D=40/54=0.741 〔3-8〕 在此計算中d，為防塵罩的外徑，D為落料毛坯直徑,具體見3.1.1毛坯尺寸確實定。 〔2〕坯料的相對厚度為 t/D=3.7% 〔3-9〕 由?沖壓成形工藝?由李體彬2021年編著第三章可知， 拉伸的極限系數 m1 因為 m總

33、=0.741>0.65=m1 所以零件可以一次拉深成型。 防護罩采用的是一次拉深成型，那么有 拉=pdtσb×59×2×300×0.75=83367N 〔3-10〕 3.2.3 沖孔工藝計算 沖孔力可按照前面公式〔3-5〕計算： F沖= Ltσb×10×2× F卸、F推、F頂是表示卸料、推件、頂件的力。主要有材料性能、物理性能、材料厚度、模具的間隙、模具的精度、凸凹模具外表粗糙度、壓力機、人工操作過程、送料方式、導柱導套對這幾個因素產生影響。 在工業(yè)中常用以下公式來計算： F卸=K卸F沖

34、 〔3-11〕 F推=K推F沖 〔3-12〕

35、 =F沖 〔3-13〕 查表3-4可知，材料為08AI-ZF，材料的厚度為2mm，選取0.5~2.5的區(qū)間,所以 卸料力的系數分別為K卸=0.05，推件力的系數為K推=0.06，，頂尖力的系數為 K頂=0.055。 因而可得

36、 F卸 F推 表3-4 卸料力、推件力、頂件力系數 材料及厚度〔mm) 鋼 ≤ 鋁、鋁合金 紫銅、黃銅 綜上可得，復合模具總的沖壓力為 F= F落+ + F沖++F卸+ F推 =208369N 208369=270879N 系數1.3是考慮到實際工業(yè)生產中的一個修正系數。根據工業(yè)中的經驗一般可取K為1.3。 3.3 沖壓設備確實定 沖壓機的作用就是給整個沖壓模提供動力，來實現整個工藝

37、流程。沖壓機的主要參數主要有由給定的工件的大小尺寸，以及精度所確定。 查閱?沖模設計手冊軟件版VR1.0?目錄下--壓力機--壓力機的選擇--壓力機規(guī)格的選擇可知，選擇壓力機 JD21-100可傾式壓力機。 壓力機主要技術參數與規(guī)格如下： 公稱壓力1000 KN ，滑塊行程130 mm，滑塊行程次數45 次/min-1 ， 最大封閉高度360mm，封閉高度調節(jié)量90 mm ， 立柱距離460 mm， 工作臺板厚度 85mm，床身最大傾角 ，最小封閉高度220mm。 3.4 模具壓力中心確實定 模具壓力中心確實定的目的是保證整個沖壓模機構的正常工作運行。

38、壓力機力的作用點必須要在模具的中心線上，這樣就會減少因為因為坯料的不平整所引起的加工缺陷，從而減少模具的損耗，以及保證了防護罩的加工精度，防止導柱導套的損壞，從而反過來影響壓力機的精度。由于該圓形防護罩，就是沖裁時壓力中心與零件的幾何中心重合。 沖模壓力中心的求法，可以采用數學上的幾何求法。 該壓力中心就在圓心上。即為X0=0，Y0=0。 3.5 防護罩沖壓工藝卡 防護罩沖壓工藝卡 工廠 沖件工藝卡名 產品型號 零件名稱 防護罩 共一頁 產品名稱 零件型號 第一頁 材料牌號及規(guī)格 材料技術要求 毛坯尺寸/mm 毛坯制件數 毛坯質量 輔助材

39、料 08F 深沖鋼，易于成型均勻性強，合金鋼 條料2×80×3000 700 序號 工序名稱 工序內容 加工工序簡圖 設備 工藝裝備 備注 1 下料 剪床裁板 剪板機Q11-1000 2 落料 拉深 落料拉深沖孔復合模 壓力機 JD21-100 落料拉深沖孔復合模 3 沖孔 落料拉深沖孔復合模 壓力機JD21-100 落料拉深沖孔復合模 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 編制 〔日期〕 審核 日期〕 3.6

40、 本章小結 本文主要首先對工件的排樣圖進行了確定，接著對零件所受的各種力進行了計算，主要包括落料力、卸料力、推件力、頂件力、沖孔力進行了詳細的計算，最后選取了壓力機和壓力中心確實定，最后確定了防護罩的沖壓工藝卡。 第四章 模具總體的設計 4.1 模具結構 模具的結構形式的合理確定，一定要考慮到沖壓件的結構特點、尺寸、工件精度要求、模具的磨損情況、生產批量、沖壓設備、條料大小、加工難易程度等。在滿足沖壓件質量以及精度要求的前提下，盡量減少工序和本錢，從而給模具行業(yè)帶來了經濟效益。 復合模具與級進模的區(qū)別是復合模所

41、加工的零件的精度高，級進模的精度低。復合模在制造時，就可以做到產品的同心度、位置精度、孔距都控制在圖紙規(guī)定的范圍內。而級進模那么在沖壓時，由于操作者的操作誤差，使得沖壓出來的產品的同心度、位置精度、孔徑出現誤差。復合模在沖壓時，所沖壓的產品需要從模具的上面取活，所以在操作時，操作者就要多了幾個動作，就不能連續(xù)沖壓；而級進模在沖壓時，那么可以連續(xù)沖壓，沖壓下來的產品、廢料，都從模具的下面漏下去，沒有停頓下來清理產品的動作。 所以，復合模還是級進模的選擇，要根據產品的精度、批量的大小等其他的具體情況而定。復合模對坯料的要求不太嚴格，也不需要持續(xù)的供料邊料角料等其他碎料都是可以利用的。

42、模具結構如下圖： 落料拉深沖孔凸凹模 1--下 模 座 2--圓柱銷釘 3--拉伸4--沖孔凸凹模 5--螺釘 6--擋料銷 7--導套 8--導柱 9--螺釘 10--推件塊 11--墊板 12--推板 13--螺釘 14--模柄 15--打桿 16--推板 17--沖孔凸模 18--定位銷 19--凸模固定板 20--落料拉深凸凹模 21--剛性卸料板 22--導料板 23--卸件塊 24--落料凹模 25--螺釘 26--螺釘 4.2 模具的閉合高度 根據落料拉深沖孔圖凹模的結構圖可知，模具的閉合高度h是? ?下模板厚度、上模板厚度、墊板厚度、凸凹模長度、凹模高度、

43、凸模固定板的和。即為35+40+35+67+95+20=292mm. 查所選設備的參數；壓力機的最大的閉合高度為360mm，最小閉合高度為270mm，那么模具的裝模高度應該滿足下式要求：? ??? ??360mm>171mm>220mm,故滿足設計要求。? 4.3 導向方式的選擇 該復合模采用導柱導套的導向方式?？梢蕴岣叻雷o罩的加工精度。 4.4 沖模設計的平安措施 模具在設計時就應該把保證人身平安的問題放在首要位置，它優(yōu)先于其他的一切。但是同時也應給模具滿足工序要求即可，不需要添加多余的功能；模具應當可以生產出合格成品，或半成品；模具應當以加工最簡單為設計原那么；盡量

44、采用標準模架；盡量采用標準件。 4.5 本章小結 本章主要介紹了模具總體的設計，首先寫了模具結構形式確實定，導向方式的選擇，沖模設計中應采取的平安措施。對模具的總體設計有了比擬詳細的了解。 第五章 模具的設計計算 5.1. 刃口尺寸計算原那么 對于沖裁來說，根據你是沖孔還是落料，如果是沖孔基準選在凸模上，凹模按照間隙配做，間隙值根據你的材料種類及料厚有經驗取得。落料基準選在凹模上，凸模按照間隙配做。 為了使以凹模為基準的尺寸保持原有的精度，凹模的制造公差仍應控制在工件公差的1/4內。此時 那么各凸模刃口尺寸計算如下。 5.2

45、凸、凹模具刃口尺寸計算 圖5-1刃口尺寸計算關系 查閱?沖模設計手冊軟件版VR1.0?目錄下--常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算向導可得， 表5-1 凸、凹模加工時的尺寸計算公式 工序性質 沖件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 沖孔 表格中符號的意義為： Dp，Dd——落料凸，凹模刃口尺寸 dp，dd— 沖孔凸，凹模刃口尺寸 D， d— 落料件外徑和沖孔件的根本尺寸 p，d—凸凹模的制造公差

46、，凸模按IT6，凹模按IT7詳見表5-2 Z最小——最小沖裁間隙，詳見表5-3 x——磨損系數，與沖件精度有關，詳見表5-4 2.按表中公式計算的刃口尺寸，可在圖紙上分別標注，零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT14，X=0.5。為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙〔Zmax〕，凸模和凹模制造公差必須 p+d≤Zmax - Zmin 即在計算中須驗證上式中選用參數關系 表5-2 凸模具與凹模具制造公差 公稱尺寸 凸模具制造公差(-δ凸) 凹模具制造公差(＋δ凹) ≤18 >18～30 >3

47、0～80 >80～120 >120～180 >180～260 >260～360 >360～500 >500 表5-3沖模具初始雙面間隙 mm 材料厚度 08、10、35、09Mn、Q235 16Mn 40、50 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

48、 表5-4 磨損系數 部件精度 IT10 IT11～IT13 IT14 X 1 1．落料刃口計算 其中 D＝54, △＝0.120, Z最?。?.22, X=1, g凸＝-0.02，g凹∴ D凹＝〔D-x△)+g凹

49、 (5-1) ＝〔54-1x0.120〕 D凸＝〔D凹-Z最小〕g凸 (5-2) ＝〔53.88-0.14〕 驗證 　g凸+g凹＝0.01　　Z最大-Z最小 所以，符合要求。 2. 拉深刃口計算 　其中 D＝40, △＝0.120, Z最?。?.22, X=1, g凸＝-0.02，g凹∴ D凹＝〔D-x△)+g凹

50、 (5-1) ＝〔40-1x0.120〕 D凸＝〔D凹-Z最小〕g凸 (5-2) ＝〔39.88-0.14〕 驗證 　g凸+g凹＝0.01　　Z最大-Z最小 所以，符合要求。　 3．沖孔尺寸計算 其中　d=10，△=0.070，Z最?。?.22，X=1，-g凸＝-0.032，g凹 ∴　　　　 d凸＝〔d+x△)-g凸

51、 ＝〔10+0.07〕 　　　　 d凹=(d凸+Z最小〕g凹 ＝〔10.07+0.14〕 驗證 g凸+g凹＝0　　Z最大-Z最小 4.沖裁模具刃口高度 取h=10mm 表5-5 沖裁刃口形式及尺寸 圖例 特點 適用場合 直刃口強度好，孔口尺寸不隨刃口磨損增大尺寸h見表15 形狀復雜或精度較高的零件，用于復合模具上出料洞口可采用線切割加工方法 表5-6 沖裁件刃口高度

52、 mm 料厚t ≤ >0.5～2 >1～2 >2～4 >4 刃口高度h ≤6 >6-8 >8-10 >10-12 ≥14 5.3 模具結構設計 5.3.1 模具的結構圖 圖5-2 裝配圖 5.3.2 凸凹模具的設計基準 落料模具設計時，以落料凹模具刃口尺寸與沖件尺寸根本一致，作為設計基準尺寸，凸凹模具間隙靠減小凹模具刃口尺寸得到。 沖孔模具設計時，以沖孔凸模具刃口尺寸和沖件尺寸根本一致，作為設計基準尺寸，凸凹模具間隙靠增大凹模具刃口尺寸得到。 沖裁模具的凸、凹模具在沖制中均有磨損。而使沖裁間隙增大，故設計模具時

53、，一般應依照磨損的規(guī)那么選擇最小合理間隙值。 5.3.3 落料拉深凸凹模 本模具為落料拉深凸凹模，所以落料模具實際上既是落料的凸模也是拉深的凹模。不能按單一模具來設計。 其長度應根據落料凸模的要求計算，壁厚根據落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計算。 此處落料凸模采用有固定卸料板的凸模，長度可按效果那個是計算： 式中：L--上凸凹模的長度，mm； --固定板的厚度，mm --卸料板的厚度，mm。 Y--附加長度，包括凸模人口的修磨量、凸模進入凹模的深度、凸模固定板與卸料板的平安距離。 在此固定板的厚度取值為=35mm。對與卸料板沖

54、模設計手冊，根據其料厚度t=2mm，卸料板寬度的凹模外徑相當。取其寬度為B=200，那么卸料板厚度取為=18mm。附加長度取值為Y=42.那么落料拉深凸凹模的總長度為： 。 落料拉深凸凹模的局部壁厚為 這局部的高度取值為37mm。保證拉深件所需的深度10mm，再附加一定的長度。其余局部的壁厚取10.13mm。 經過計算落料拉深凸凹模的結構如下圖： 圖5-3 落料拉深凸凹模 5.3.4 拉深沖孔凸凹模 因為本模具為復合模具，所以落料模具實際上也是拉深的凸模、沖孔的凹模。不能按單一模具來設計。 拉伸沖孔凸凹模的長度根據拉深凸模的要求進行計算。根據模具結構，拉伸沖孔凸凹

55、模的長度可由落料拉深凸凹模的拉深凹模、卸件塊長度，附加長度，底座長度相加取得。落落料拉深凸凹模的拉深凹模、卸件塊長度考慮到零件的壁厚那么為16mm。附加長度查閱?沖模設計手冊軟件版VR1.0?目錄下--常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算可知附加長度為35mm，底座高度為16mm。由此可得拉伸沖孔凸凹模的長度為 。 拉深沖孔凸凹模做沖孔凹模的局部壁厚為 。 所以刃壁局部的厚度取值為14.45mm，其余局部壁厚〔64-12.2〕/2=25.9mm. 經過計算拉伸沖孔凸凹模具的結構如下圖： 圖5-4 拉伸沖孔凸凹模

56、5.3.5 沖孔凸模 我們查閱?最新模具標準應用手冊?楊占堯主編，第六章沖模工作零部件的標準與應用。由機械標準JB/T5826-2021，圓柱頭縮桿圓柱凸模。沖孔凸模就是在拉深沖孔凸凹模上進行沖孔。 凸模即為沖孔凸模，其長度應根據模具的結構確定。當采用固定卸料板時，其凸模長度的計算公式為： 式中： ——凸模長度，mm ——凸模固定板的厚度，mm； ——卸料板厚度 ——導料板厚度 ——增加長度，包括凸模的修磨量等，凸模進入凹模的深度〔0.5~1mm〕 查閱?沖模設計

57、手冊軟件版VR1.0?目錄下--常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算知，沖孔凸模進入下拉伸沖孔凸凹模的深度取為1mm，那么h＝14-2-1＝11 mm。 由此可得凸模的長度為 。 為增加凸模的強度，可設計成階梯式沖頭段的直徑為，此段的長度為61 mm；第二段直徑為25 mm，長度為36 mm；第三段的直徑為22mm，長度為2mm，第四段與凸模固定板配合，直徑取為32 mm，長度為6 mm。 模具結構如下圖： 圖5-5 沖孔凸模具 5.3.6 落料凹模 落料凹模具同時也是拉深沖孔凸凹模和卸件塊的固定座。 查閱?沖模設計手冊軟件版

58、VR1.0?目錄下--常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算知，凹模壁厚由落料件的直徑為40mm，沖件料寬為54mm，料厚為t＝2mm，可取凹模壁厚為33mm。 凹模厚度h可根據沖裁力選取。由沖裁力為83367N，考慮到此模具為落料拉伸沖孔凸凹復合模，落料凹模的內腔必須與拉伸沖孔凸凹模的高度相匹配?？傻冒寄：穸葹閔＝70mm。 凹模的外形尺寸，一般有矩形和圓形，本設計落料凹模為矩形。凹模的外形尺寸一般是根據材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸確定。落料凹模的外形尺寸為凹模壁厚和凹模刃口尺寸的總和，考慮到本模具為復合模，凹模的內腔后期會根據拉深凸凹模的尺寸進行修改。 圖5-

59、6凹模厚度 刃壁高度的計算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按以下規(guī)那么計算： 沖件料厚t≤3 mm，＝3 mm； 沖件料厚t>3 mm,=t。 由零件料厚為t＝2 mm,可得刃壁高度＝3 mm。其結構形式如下圖。 圖5-7落料凹模具 5.3.7 卸件裝置 卸件裝置的作用：該卸件裝置的作用是由卸件塊的推動實現防護罩零件的向上卸料。 工作原理是：螺栓一端通過下模座，在另一端固定在卸件塊上，在中間的螺柱上套有彈簧，在壓力機的驅動下，帶動上模座向下運動，從而推動落料拉深凹模向下運動。在完成拉伸沖孔時，卸件塊對彈簧是壓縮的，當上模座向上移動時，彈簧釋放彈

60、力，從而將防護罩零件向上卸下。 卸件塊的結構設計如下，主要考慮到了它與拉伸沖孔凸凹模的配合以及方便卸下防滑罩零件。 從模具結構可以看出，其長度可由拉深凸凹模拉伸段長度與防滑罩零件長度、固定在螺栓上的長度、附加長度確定。可有下式進行計算 式中： ――其長度可由拉深凸凹模拉伸段長度與防滑罩零件長度、固定在螺栓上的長度取為21mm；, 其中由防滑罩零件的拉深長度為10mm，固落在拉伸沖孔凸凹模上的長度為8mm，由拉伸沖孔凸凹模此段拉深長度16mm可知，=8mm,為了減輕卸件塊的重量把段設計成階梯狀，方便加工。所以=13mm。 其中，該段的外口尺

61、寸應與落料拉深凸凹模相等，所起直徑為60mm。 ――固定在螺栓上的長度，mm；考慮到彈簧的單利以及螺栓的緊固性，該段的長度查閱?沖模設計手冊軟件版VR1.0?目錄下--常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算可知為10mm； ――附加長度，查閱?沖模設計手冊軟件版VR1.0?目錄下--常用沖壓模的設計計算--沖裁模具設計計算--設計計算知，那么=10mm。 由此可得凸模的長度為 。 圖5-8卸件塊 5.4 沖孔凸模具的校核 在沖壓的過程中，凸模具承受了全部壓力，但是在卸料的時候，又承受有拉應力。這種拉

62、深和壓應力的反復交替進行。因為凸模具的截面比擬小，所以必須進行強度的校核。 為了提高凸模具的強度。我應用了?沖模具設計手冊軟件版R1.0?對凸模具進行強度和長度的校核。 由于凸模具的材料為T10A，它具有很好的硬度、強度，又對它進行熱處理，運用?沖模具設計手冊軟件版R1.0?進行校核計算，其結果是符合條件的。如下圖： 沖模設計手冊軟件版工作界面，凸模校核界面 圖5-9 凸模強度校核 由沖件材料的厚度為2mm，沖孔的直徑為10mm，抗拉強度為800Mpa，許用壓應力為500Mpa，校核的凸模的平均壓應力為640Mpa，所以校核合格。 圖5-

63、10 凸模長度校核 由材料的厚度為最大的厚度為32mm，材料的厚度為2mm，材料的抗剪切強度為150Mpa，系數c的取值為0.4，其中c===0.4，其中應用到的公式為： ，校核過程如下圖。 5.5 螺釘的強度校核 螺釘在使用的過程中既承受橫向載荷，又承受軸向載荷，但在此中主要是軸向載荷。我們用?沖模設計手冊軟件版VR1.0?目錄下--沖壓模具常用零件設計計算--設計計算向導--螺釘，可得到其計算公式為 式中 [P]——一個螺釘的許用負荷(KN);

64、 ——螺釘的最小直徑(㎜); [σ]——許用應力(MPa). 緊固螺釘,其材料為35#,取[σ]=100MPa,那么許用負荷列于下表. 表5-7 緊固螺釘的許用負荷〔單位：kN〕 M6 M8 M10 M12 M16 25 固定螺釘，P=,所以滿足強度要求。 對于卸料螺釘,取[σ]=80MPa,那么許用負荷列于下表. 表5-8 卸料螺釘的許用負荷〔單位：kN〕 M6 M8 M10 M12 M16 11 對于卸料螺釘， 經過以上的校

65、核,固定螺釘及卸料螺釘的強度是都會滿足要求的。 5.6 模具的工作過程 圖5-11 裝配圖 1.沖壓時條料在導尺中通過，通過落料拉深凸凹模具20和落料凹模具24進行落料。 2.上模具座下降時，由落料拉深凸凹模具20和拉深凸模具3完成拉深。 3.當落料拉深凸凹模具20將零件拉伸到一定高度時，沖孔凸模具17對零件進行沖孔。 4.沖制完成后，沖孔廢料直接落下，而零件那么有推件塊9進行推出。 5.7 本章小結 本章著重講述了模具的設計計算，分別介紹了沖裁間隙確實定，設計計算了凸凹模具刃口尺寸的計算，接著模具結構的設計，分別對落料拉深凸凹模、拉伸沖孔凸凹模、沖孔凸模、落

66、料凹模進行了設計計算。 接著對凸凹模的固定以及沖孔凸模為例進行了強度和長度的校核，還對螺釘進行了強度的校核。 最后對整套模具的工作過程進行了簡單明了的介紹。 第六章 其他沖模零件的設計 6.1 定位零件的設計 零件在使用、工作時，是有安裝基準、工作基準的，零件的其它要素〔圓、平面，等〕對基準是有精度要求的，只有滿足要求才能正常運轉、工作。因此零件在加工時，必須要定位，必須要選擇合理的定位，才能到達圖紙尺寸公差、形位公差的精度要求，從而滿足使用。 在沖壓模中用到的定位零件有擋料銷、導柱導套、緊定螺釘等?！　? 在該模具中使用的是擋料銷，擋料銷是作用是用來保證條料在運送的過程中前后定位的，保證毛坯的良好生成。 6.2 卸料、推件零件的設計 考慮到加工出來的防護罩零件的精度以及卸料板的平行度，使得卸料更加的流暢。在這個模具中同一型號的卸料螺釘必須保持相同的參數。還的保證螺釘孔的深度也是相同的。該卸料螺釘所選取的是圓柱頭卸料螺釘。國家標準GB/T70.2-2000可得，其公稱尺寸為尺寸為12×70×M10。 卸料裝置有剛性卸料板和彈性卸料板兩種類型。另外沖孔所產生