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XXXX學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題目：圓墊片冷沖壓工藝模具設(shè)計(jì)
系 專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2016年12月22日
目 錄
摘 要 3
緒 言 4
1、沖裁件的工藝分析 5
2、沖壓工藝方案的確定 6
3、排樣設(shè)計(jì) 7
3.1.排樣方法 7
3.2.1.搭邊值的確定 7
3.2.2.條料寬度的確定 8
3.3.材料利用率 10
4、沖裁力相關(guān)的計(jì)算 11
4.1.計(jì)算沖裁力的公式 11
4.2.總沖裁力、推料力、卸料力、頂件力和總沖壓力 12
4.3.壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的選取 14
4.4.模具壓力中心的確定 14
4.5.沖裁間隙 15
5、凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算 16
5.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則 16
5.2.刃口尺寸計(jì)算方法 17
5.3.刃口尺寸計(jì)算 19
6、主要零部件的設(shè)計(jì) 21
6.1.凸凹模的設(shè)計(jì) 21
6.2.沖孔凸模的設(shè)計(jì) 21
6.3.落料凹模的設(shè)計(jì) 22
6.4.卸料板的設(shè)計(jì) 23
6.5.定位零件的設(shè)計(jì) 23
6.6.模架及其它零件的設(shè)計(jì) 24
結(jié) 論 26
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
摘 要
沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。沖壓模具的設(shè)計(jì)充分利用了機(jī)械壓力機(jī)的功用特點(diǎn)，在室溫的條件下對(duì)坯件進(jìn)行沖壓成形，生產(chǎn)效率提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本零件采用的是倒裝復(fù)合模沖裁，主要要涉及到?jīng)_裁件工藝的分析，排樣的設(shè)計(jì)，排樣方法，搭邊值的計(jì)算，沖裁力的計(jì)算，模具壓力中心的計(jì)算，凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算，模具的總體設(shè)計(jì)，主要零部件的設(shè)計(jì)，模具總裝配圖的繪制，壓力機(jī)設(shè)備的選定。
關(guān)鍵詞: 沖壓、模具、制造
緒 言
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷增加，更新?lián)Q代的不斷加快，在現(xiàn)代制造業(yè)中，企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種、小批量和多樣式的方向發(fā)展，加快換型，采用柔性化加工，以適應(yīng)不同用戶(hù)的需要；另一方面朝著大批量，高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來(lái)創(chuàng)造更多效益，生產(chǎn)上采取專(zhuān)用設(shè)備生產(chǎn)的方式。模具，做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒(méi)有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn)。
1、沖裁件的工藝分析
由零件圖1—1可知，該零件形狀簡(jiǎn)單，是由圓組成。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的精度要求不高為IT12-IT14。將以上精度與零件簡(jiǎn)圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖裁落料復(fù)合模進(jìn)行加工，且一次沖壓成形。
材料：10#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性、可鍛性及良好的沖壓性能，常用來(lái)制造焊接結(jié)構(gòu)件和沖壓件。
零件精度的選擇：
本文所設(shè)計(jì)的沖裁零件如圖1-1，該沖裁件的材料為10#鋼，具有較好的可沖壓性能。該沖裁件的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，比較適合沖裁，零件圖上所有尺寸均未注公差，屬于自由尺寸，可參考《極限配合與技術(shù)測(cè)量》確定沖裁件公差等級(jí)，根據(jù)查表，該零件的公差等級(jí)取IT14級(jí)確定零件的尺寸公差。
圖1-1 零件簡(jiǎn)圖
2、沖壓工藝方案的確定
該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔——落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔——落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足中批量生產(chǎn)的要求。
方案二復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。該模具只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都很高，但工件最小壁厚2mm等于凸凹模許用最小壁厚2mm，模具強(qiáng)度足夠，制造難度小，模具成本低，維修方便。
方案三級(jí)進(jìn)模：是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。它也只需要在一副模具內(nèi)可以完成多道不同的工序，可包括沖裁、彎曲、拉深等，具有比復(fù)合更好的生產(chǎn)效率。它的制件和廢料均可以實(shí)現(xiàn)自然漏料，所以操作安全、方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。難以保證制件內(nèi)、外相對(duì)位置的準(zhǔn)確性因此制件精度不高。
通過(guò)對(duì)上述三種方案的的分析比較，因?yàn)樵撝萍木纫蟛桓撸糜谂可a(chǎn)。所以該制件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
3、排樣設(shè)計(jì)
3.1.排樣方法
排樣的方法有:直排、斜排、直對(duì)排、混合排，根據(jù)設(shè)計(jì)模具制件的形狀、厚度、材料等方面的全面考慮，排樣方法采用直排式排樣法。如圖3-1所示3.2搭邊值、條料寬度的確定
3.2.1.搭邊值的確定
排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊間留下的工藝余料，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，以保證零件質(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)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命或影響送料工作。
圖3-1 排樣圖
搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。
表3-1 搭邊a和a1數(shù)值
材料厚度
圓件及r＞2t的工件
矩形工件邊長(zhǎng)L＜50mm
矩形工件邊長(zhǎng)L＞50mm
或r＜2t的工件
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
＜ 0.25
0.25~0.5
0.5~0.8
0.8~1.2
1.2~1.6
1.6~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法可以查表3—1得：
搭邊值工件間a1為1.5mm
沿邊a 為1.8mm
3.2.2.條料寬度的確定
排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度和進(jìn)距也就可以設(shè)計(jì)出。
計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮：
1、有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
2、無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
3、有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。
該零件采用無(wú)側(cè)壓裝置的模具，其條料寬度應(yīng)考慮在送料過(guò)程中因條料的擺動(dòng)而使側(cè)面搭邊減少。為了補(bǔ)償面搭邊的減少部分，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料的擺動(dòng)量。故條料寬度為：
B=［D+2a+c］ （3-1）
式中：B——條料寬度的基本尺寸；
D ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a——側(cè)搭邊值。
C——條料與導(dǎo)料板之間的間隙（即條料的可能擺動(dòng)量）：B≤100， c=0.5～1.0；B＞100，c=1.0～1.5。
表3-2 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙（mm)
條料寬度
B/mm
材料厚度t/mm
~1
1~2
2~3
3~5
~50
50~100
100~150
150~220
220~300
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
導(dǎo)料板之間的距離，應(yīng)使條料與導(dǎo)料板之間保持一定的間隙查表3—3，以保證送料暢通。
表3-3 條料寬度偏差（mm）
條料寬度
B|mm
材料厚度
～0.5
＞0.5～1
＞1～2
～20
0.05
0.08
0.1
＞20～30
0.08
0.1
0.15
＞30～50
0.1
0.15
0.2
D取值由設(shè)計(jì)條料寬度方向沖裁件的最大尺寸為37.6 (mm)
側(cè)搭邊值a可以從表3—1中查出為1.8(mm)
故帶入條料寬度公式得；
查表3—2可得條料寬度偏差下偏差—△為-0.5(mm)
B=［D+2a+c］
=（34+2×1.8+0.5）-0.5
=38.1-0.5(mm)
3.3.材料利用率
材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率η表示；
η=(nA1/hB)×100% （3-2）
式中η—— 材料利用率（%）；
n—— 沖裁件的數(shù)目；
A1—— 沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；
B—— 板料寬度(mm)；
h——進(jìn)距；
計(jì)算沖壓件的面積；
A1=3.14×17×17
=907.46(mm2)
條料寬度計(jì)算：
B=34+2×1.8
=37.6(mm)
送進(jìn)距離計(jì)算：
h=34+1.5
=35.5(mm)
一個(gè)進(jìn)距的材料利用率；
η=(nA1/hB)×100%
=［1×907.46÷(37.6×35.5)］×100%
=67.98%
由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。
4、沖裁力相關(guān)的計(jì)算
4.1.計(jì)算沖裁力的公式
計(jì)算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算：
Fp=KptLτ
式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)附表（MPa）；
L——沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；
t——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(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取1~3。
當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取Kp=1的近似計(jì)算法計(jì)算。
表4—1常用沖壓材料的力學(xué)性能
材料名稱(chēng)
牌號(hào)
材料狀態(tài)
抗剪強(qiáng)度
抗拉強(qiáng)度
申長(zhǎng)率
屈服強(qiáng)度
電工用純鐵
C＜0.025
DT1、DT2、
DT3
已退火
180
230
26
—
普通碳素鋼
Q195
火未退
260—320
320—400
28—33
200
Q235
310—380
380—470
21—25
240
Q275
400—500
500—620
15—19
280
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
08F
已退火
220—310
280—390
32
180
08
260—360
330—450
32
200
10
260—340
300—440
29
210
20
280—400
360—510
25
250
45
440—560
550—700
16
360
65Mn
600
750
12
400
不銹鋼
1Cr13
已退火
600
400—470
21
—
1Cr18Ni9Ti
熱處理退軟
320—380
540—700
40
200
鋁
L2、L3、L5
已退火
80
75—110
25
50—80
冷作硬化
100
120—150
4
—
鋁錳合金
LF21
已退火
70—110
110—145
19
50
硬鋁
LY12
已退火
105—150
150—215
12
—
淬硬后冷作硬化
280—320
400—600
10
340
純銅
T1、T2、T3
軟態(tài)
160
200
300
7
硬態(tài)
240
300
3
黃銅
H62
軟態(tài)
260
300
35
—
半硬態(tài)
300
380
20
200
H68
軟態(tài)
240
300
40
100
半硬態(tài)
280
350
25
—
由于材料10#鋼的力學(xué)性能查（表4—1）可得：抗剪強(qiáng)度τ=260-340MPa。
4.2.總沖裁力、推料力、卸料力、頂件力和總沖壓力
由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和上出件方式。
F——總沖壓力。
Fp——總沖裁力。
FQ——卸料力
FQ1——推料力。
計(jì)算總沖裁力
Fp=F1+F2
F1——落料時(shí)的沖裁力。
F2——沖孔時(shí)的沖裁力。
沖裁周邊的總長(zhǎng)（mm）
落料周長(zhǎng)為： L1=3.14×34
=106.76（mm）
沖孔周長(zhǎng)為： L2=3×3.14×4=37.68（mm）
落料沖裁力為： F1=KptL2τ
=1×2×106.76×340
=72596.8(N)
沖孔沖裁力為： F2=KptL1τ
=1×2×37.68×340
=25622.4(N)
所以可求總沖裁力為：
Fp=F1+F2
=72596.8+25622.4
=98219.2（N）
表4-2 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
＞0.5~0.25
＞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
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
按卸料力公式計(jì)算卸料力FQ
FQ=KxFp
查表4—2得Kx=0.04
根據(jù)公式得： FQ=KxFp
=0.04×98219.2
=3928.768 (N)
按推料力公式計(jì)算推料力FQ1
FQ1=nKtFp
取n=1
查表4—2得Kt=0.055
n——梗塞在凹模內(nèi)的制件或度料數(shù)量（n=h/t h直刃口部分的高度，t材料厚度）
根據(jù)公式得: FQ1=nKtFp
=1×0.055×25622.4
=1409.232N,
4.3.壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的選取
沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。
根據(jù)公式得
F=Fp+FQ+FQ1
=98219.2+3928.768+1409.232
=103557.2(N)
根據(jù)綜上所計(jì)算出來(lái)的總壓力與常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)選取壓力機(jī)為J23—16。
4.4.模具壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸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)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖裁模的壓力中心，可按下述原則來(lái)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計(jì)算法求出沖模的對(duì)稱(chēng)中心。
根據(jù)制件圖可以得出該工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)，所以沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。
4.5.沖裁間隙
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Cmin，最大值稱(chēng)為最大合理間隙Cmax?？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Cmin。
根據(jù)材料材質(zhì)，厚度，選擇最小雙面間隙2Cmin=0.08mm，最大雙面間隙2Cmax=0.25mm,為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2Cmax，必須滿(mǎn)足：δd=0.6（2Cmax－2Cmin），δP=0.4（2Cmax－2Cmin）; |δd|+|δP|+2Cmin≤2Cmax。
5、凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算
5.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具合理的間隙值模具刃口寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：
1、 由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。
2、 在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。
3、 沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結(jié)果使間隙愈用愈大。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造工差時(shí)需考慮下述原則：
1、落料尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決定。故落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
2、考慮到凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸、這樣，在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸、凹模間隙則取最小合理間隙值。
3、確定沖裁模的刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高（即制造公差過(guò)小），會(huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口尺寸要求過(guò)低（即制造公差過(guò)大），則生產(chǎn)出來(lái)的制件可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。若制件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形件，一般可按IT7～9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
5.2.刃口尺寸計(jì)算方法
由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可以分為兩種情況。凸模與凹模分開(kāi)加工和凸模與凹模配合加工。
對(duì)該制件應(yīng)該選用凸模和凹模分別加工的方法，按圖紙加工之尺寸。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸和制造公差（凸模δp、凹模δd），它適用于圓形或簡(jiǎn)單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2Cmin，必須滿(mǎn)足下列條件：
∣δp∣+∣δd∣≤2Cmax-2Cmin
或取δp=0.4(2Cmax-2Cmin) δd=0.6(2Cmax-2Cmin)
也就是說(shuō)，新制造的模具應(yīng)該是∣δp∣+∣δd∣+2Cmin≤2Cmax。否則制造的模具間隙已經(jīng)超過(guò)允許的變動(dòng)的范圍2Cmax-2Cmin。
下面對(duì)落料和沖孔兩種情況進(jìn)行討論。
1、落料：
設(shè)工件的尺寸D0-△，根據(jù)計(jì)算原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍妮喞淖钚O限尺寸,再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2Cmin。其計(jì)算公式如下：
Dd=(D-X△) 0/+δd
Dp=(Dd-2Cmin)0/-δp=(D-X△-2Cmin) 0/-δp
2、沖孔：
設(shè)沖孔尺寸為d0+△根據(jù)以上原則,沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn),首先確定凸模刃口尺寸,使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸,再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙2Cmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下：
dp=(d+x△) 0-δp
dd=(dp+2Cmin)0+δd=(d+x△+2Cmin)0+δd
在同一工步中出制件兩個(gè)以上孔時(shí),凹模型孔中心距Ld 按下式確定:
Ld=(Lmin+0.5△)±0.125△
式中Dd——落料凹?；境叽?mm)；
Dp——落料凸?；境叽?mm)；
D——落料件最大極限尺寸(mm)；
dd——沖孔凹?；境叽?mm)；
dp——沖孔凸?；境叽?mm)；
d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；
Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)；
△——制件公差(mm) 可查表7—1;
2Cmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
δd——凸模下偏差,可按IT6選用(mm)；
δp——凹模上偏差,可按IT7選用(mm)；
X—— 磨損系數(shù),是為了使沖裁件的實(shí)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7—2或按下列關(guān)系取值：
當(dāng)制件公差為IT10以上,取X=1；
當(dāng)工件公差為IT11—IT13,取X=0.75；當(dāng)工件差為IT14者,取X=0.5。
表7-1標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值
公差等級(jí)
DT01
IT0
IT1
IT2
IT3
IT4
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
基本尺寸/mm
≤3
＞3～6
＞6～10
＞10～18
＞18～30
＞30～50
＞50～80
＞80～120
＞120～180
＞180～250
＞250～315
＞315～400
＞400～500
0.3
0.4
0.4
0.5
0.6
0.6
0.8
1
1.2
2
2.5
3
4
0.5
0.6
0.6
0.8
1
1
1.2
1.5
2
3
4
5
6
0.8
1
1
1.2
1.5
1.5
2
2.5
3.5
4.5
6
7
8
0.8
1
1
1.2
1.5
1.5
2
2.5
3.5
4.5
6
7
8
2
2.5
2.5
3
4
4
5
6
8
10
12
13
15
3
4
4
5
6
7
8
10
12
14
16
18
20
4
5
6
8
9
11
13
15
18
20
23
25
27
6
8
9
9
13
16
19
22
25
29
32
36
40
10
12
15
18
21
25
30
35
40
46
52
57
63
14
18
22
27
33
39
46
54
63
72
81
89
97
25
30
36
43
52
62
74
87
100
115
130
140
155
40
48
58
70
84
100
120
140
160
185
210
230
250
60
75
90
110
130
160
190
220
250
290
320
360
400
表7-2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
5.3.刃口尺寸計(jì)算
根據(jù)計(jì)算原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹模基本尺寸接近或等于制件的輪廓的最小極限尺寸,再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2Cmin。
Dd=(D-X△)0+δd
=(34.15-0.5×0.3)
=34
Dp=(Dd-2Cmin)0-δp
=（34-0.16）
=33.84
校核∣δp∣+∣δd∣≤2Cmax-2Cmin
0.016+0.025≤0.360-0.246
0.041 ≤0.114，（滿(mǎn)足間隙要求）
根據(jù)計(jì)算原則,沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn),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2Cmin。
Dp1=(d+x△) 0-δp
=（17.9+0.5×0.2）
=18
Dp2=(d+x△) 0-δp
=（3.9+0.5×0.2）
=4
d1=(dp+2Cmin)0+δd
=(18+0.16)
=18.16
d2=(dp+2Cmin)0+δd
=(4+0.16)
=4.16
校核∣δp∣+∣δd∣≤2Cmax-2Cmin
0.013+0.021≤0.360-0.246
0.034 ≤0.114
6、主要零部件的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線(xiàn)切割加工凸模固定板、卸料板、凸凹固定板、凹模及沖孔凸模、凸凹模。除凸凹模外，在采用線(xiàn)切割后，還得采用數(shù)控車(chē)床加工其形腔錐度。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。
6.1.凸凹模的設(shè)計(jì)
因?yàn)樵撝萍螤顝?fù)雜，所以將落料凸模與沖孔凹模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體為凸凹模。直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線(xiàn)切割機(jī)床加工。凹模和工作部分與凸模聯(lián)在一起，為保證廢料直接由凸模從凸凹模內(nèi)孔推出。凹模洞口若采用直刃、則模內(nèi)有積薦廢料，脹力較大。若采用上直下斜的錐面式，可以解出積薦廢料的問(wèn)題，錐度先采用線(xiàn)切割加工后采用數(shù)控車(chē)床加工。通過(guò)固定板把凸凹模固定。固定板與凸凹模的配合按H7/m6。凸凹模材料應(yīng)選T10A，熱處理58～60HRC，凸凹模與卸料板之間的間隙見(jiàn)表9—1查得凸凹模與卸料板的間隙選為0.035mm。凸凹模高度是固定板、卸料板和彈簧間隙組成。凸凹模高度為：
H=H1+H2+（15～20）mm
H1——固定板厚度；得H1=0.4×H凹=0.4×35=14mm(標(biāo)準(zhǔn)為15mm)
H2——卸料板厚度；查表9—4得H2=15mm
(15～20)——附加長(zhǎng)度，包括凸凹模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及固定板與卸料板間的安全距離。（附加長(zhǎng)度取18）
H=15+15+18=48mm,本次設(shè)計(jì)取50mm。
6.2.沖孔凸模的設(shè)計(jì)
因?yàn)闆_孔凸模是由圓和非圓組合而成的凸模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)模具零件精度要求較高；模具裝配精度也較高。將沖孔凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線(xiàn)切割加工。沖孔凸模與凸凹模中的落料凹模鑲拼結(jié)構(gòu)中的壓入式固定。凸模的高度是凸模固定板、凹模及附加長(zhǎng)度組成。凸模高度為：
H=H1+H2mm
H1——凸模固定板厚度；得H1=0.4×H凹=0.4×35=14mm(標(biāo)準(zhǔn)為15mm)
H2——凹模厚度； H2=35mm
H=15+35=50mm
6.3.落料凹模的設(shè)計(jì)
凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹模孔均采用線(xiàn)切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上位置時(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。模具的外形尺寸如下：
模具厚度的確定公式為：
H=Kb
式中：
K9—2系數(shù)值，考慮板料厚度的影響；
b—— 沖裁件的最大外形尺寸；
表9-2系數(shù)值K
s/mm
材料厚度t/mm
<1
>1～3
>3～6
<50
>50～100
>100～200
>200
0.30～0.40
0.20～0.30
0.15～0.20
0.10～0.15
0.35～0.50
0.22～0.35
0.18～0.22
0.12～0.18
0.45～0.60
0.30～0.45
0.22～0.30
0.15～0.22
查表9—2得：K=0.30
H=0.5×34
=17mm
查表 9—3取標(biāo)準(zhǔn)：H=35mm
模具壁厚的確定公式為：
C=(1.5～2)H
=1.5×17～2×17
=25.5～34mm
凹模壁厚取C=55 mm、凹模直徑的確定公式為：
B=b+2C
=34+2×34
=102mm
查表9—3取標(biāo)準(zhǔn)取B=125mm
凹模的長(zhǎng)度要考慮導(dǎo)料板發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表查表9—3取標(biāo)準(zhǔn)L=φ125mm。
凹模輪廓尺寸為φ125mm×35mm。凹模材料選用才Cr12MoV，熱處理58～62HRC。
6.4.卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板不僅有卸料作用，還具有用外形凸模導(dǎo)向，對(duì)內(nèi)孔凸模起保護(hù)作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，卸料板的厚度按表9—4選擇，卸料板厚度為15mm。卸料板與1個(gè)凸模的間隙以在凸模設(shè)計(jì)中確定了為0.08。卸料板上設(shè)置了4個(gè)螺釘。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度40～45HRC。
表9-4固定卸料板厚度
沖件厚度t
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
6.5.定位零件的設(shè)計(jì)
為了保證模具的正常工作和沖出合格的沖裁件，必須保證坯料或工序件對(duì)模具的工作刃口處于正確的相對(duì)位置，即必須定位。而模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向的送進(jìn)，稱(chēng)為送進(jìn)的導(dǎo)向，二是在送進(jìn)方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離(步距)稱(chēng)為送料定距。屬于送料導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷(xiāo)，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等，屬于送料定距的定位零件有固定擋料銷(xiāo)、始用擋料銷(xiāo)、活動(dòng)擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)、側(cè)刃等。屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷(xiāo)、定位板等。
由于圓墊片沖壓所用的材料屬于條料，厚度不大，零件精度且采用的是復(fù)合模進(jìn)行沖裁。終上所述定位零件選用導(dǎo)料銷(xiāo)，定位零件采用活動(dòng)擋料銷(xiāo)?；顒?dòng)擋料銷(xiāo)的位置可以由公式確定
B=A-D/2+d/2
式中A――送料進(jìn)距（mm）；
d――擋料銷(xiāo)直徑（mm）；
D――落料凸模直徑（mm）。
B=A-D/2+d/2
=35.5-34/2+6/2
=21.5(mm)
6.6.模架及其它零件的設(shè)計(jì)
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),模架主要有兩大類(lèi),一類(lèi)是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。另一類(lèi)是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益以及加工的特點(diǎn)，模具的穩(wěn)定性，凹模外形是圓形，選擇中間導(dǎo)柱圓形標(biāo)準(zhǔn)模架。
本模具采用滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車(chē)床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用R7/h5的過(guò)盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過(guò)盈配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬56～60HRC。
導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。
導(dǎo)柱：d/mm×L/mm分別為φ32×180，φ28×180；
導(dǎo)套：d/mm×L/mm×Dmm分別為φ32×105×45，φ28×105×42，
模座的的尺寸L/mm×B/mm為340mm×230mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5～2倍上模座的厚度為35mm，上墊板厚度取8mm，凸凹固定板厚度取15mm，下模座的厚度為40mm。那么該模具的閉合高度為：
H閉=H上模+H墊+H凸+H凸凹+H下模-h2
式中：
H凸——凸模長(zhǎng)度，L=50mm
H凸凹——凸凹模厚度，H=50mm
h2 ——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=1.5mm
H閉=H上模+H墊+H凸+H凸凹+H下模-h2
=35+20+8+50+50+8+40-1.5
=209.5mm
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—16的最大裝模高度（220mm）可以使用。
結(jié) 論
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我收獲頗多，指導(dǎo)老師的熱心指導(dǎo)，耐心的為我講解、分析，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，同學(xué)們的熱心幫助也讓我感到了同學(xué)之間的情誼。這次從設(shè)計(jì)過(guò)程、加工過(guò)程和零件的加工分析過(guò)程，其實(shí)也是考驗(yàn)我大學(xué)來(lái)理論知識(shí)的掌握、實(shí)際操作和如何將書(shū)本上的理論知識(shí)怎么樣運(yùn)用到實(shí)際操作的一個(gè)過(guò)程。
在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我掌握了很多東西，沖裁件的工藝分析，制件的排樣方法，沖裁力的相關(guān)計(jì)算，模具壓力中心的計(jì)算，沖裁間隙的確定，凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算，模具的總體設(shè)計(jì)，主要零部件的設(shè)計(jì)，壓力機(jī)的選擇，總裝配圖的繪制等。
總之，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我掌握了很多東西，也有很多不足的地方，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式的不太清楚，模具的公差不好給，圖紙的繪制不熟練，但在老師和同學(xué)的幫助下我順利的完成了設(shè)計(jì)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我讓我全方位的知道模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，真是受益匪淺。
致 謝
這次課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及其模具裝配圖的完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師，在課程設(shè)計(jì)裝配圖及其說(shuō)明書(shū)編制過(guò)程中，給予了精心的指導(dǎo)，并講解了各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，也要感謝曾經(jīng)在設(shè)計(jì)中遇到難題時(shí)向其他的教師，是他們的精心指導(dǎo)才使我的課程設(shè)計(jì)能夠按期完成，非常感謝學(xué)校給予的支持和機(jī)會(huì)，也感謝同學(xué)的無(wú)私幫助，同時(shí)要感謝百忙之中參加畢業(yè)答辯的評(píng)審老師們。
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