2236 安裝板沖壓成形工藝及模具設(shè)計,安裝,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計
河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11 緒 論80 年代以來，中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50多萬。1999 年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá) 245 億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 11%。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展地最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá) 30 余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過 50 余家。其中，獲得國家重點資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室，上海交通大學(xué) CAD 國家工程研究所、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD\CAM\CAE 技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書21.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢隨著市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，對模具制造提出了越來越高的要求，模具制造質(zhì)量提高、生產(chǎn)周期縮短已經(jīng)成為該行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?？v觀模具制造業(yè)僅十余年來的發(fā)展道路，其主要發(fā)展方向可以歸納為如下幾個方面。1.模具生產(chǎn)的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高2.模具粗加工技術(shù)向高速加工發(fā)展3.成形表面的加工向精密、自動化方向發(fā)展4.光整加工技術(shù)向自動化方向發(fā)展5.反向制造工程制模技術(shù)的發(fā)展6.模具 CAD/CAM 技術(shù)將有更快的發(fā)展7.研制和發(fā)展模具用材料1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，模具工業(yè)也迅速發(fā)展。世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，其模具工業(yè)總產(chǎn)值早已超過了機(jī)床工業(yè)，其發(fā)展速度也超過了機(jī)床、汽車、電子等工業(yè)。在這些國家，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。美國工業(yè)界稱“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”,日本模具協(xié)會稱“模具是促進(jìn)社會富裕的動力” 。模具的價值不僅是其本身的價值，還在于它的應(yīng)用為社會創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。工業(yè)發(fā)達(dá)國家在汽車、電子、儀表、輕工業(yè)等方面發(fā)展迅速，產(chǎn)品先進(jìn)、有競爭力，在很大程度上取決于模具的供應(yīng)情況及其先進(jìn)程度。1.3 冷沖壓技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用沖壓工藝是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時，河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書3板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。利用模具加工，可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)過機(jī)械工業(yè)加工便可使用。沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。沖壓工藝在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工業(yè)產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位，現(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。冷沖壓工藝發(fā)展趨勢：1.工藝分析計算方法的現(xiàn)代化2.模具設(shè)計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化3.沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化4.為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代加快和生產(chǎn)批量減小的發(fā)展趨勢5.不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果1.4 畢業(yè)設(shè)計的主要目的畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)教學(xué)中的一個必不可少的環(huán)節(jié)，是對我們?nèi)晁鶎W(xué)專業(yè)知識的最后一次也是最全面的一次檢查。通過這次畢業(yè)設(shè)計可以很好的讓老師了解學(xué)生掌握知識的程度，也可以使我們很好的加強(qiáng)對專業(yè)知識的鞏固，對我們以后踏足社會和在河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書4實踐工作中起到了不可估量的作用。畢業(yè)設(shè)計的主要目的有：綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實踐知識，進(jìn)行一次沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生自己的獨立工作的能力。鞏固《沖壓模具設(shè)計與制造》等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握模具設(shè)計的方法和步驟；掌握沖壓模具設(shè)計與基本技能，如模具相關(guān)尺寸計算、繪圖、查閱相關(guān)設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。在完成大學(xué)三年的課程和學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練的掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強(qiáng)的設(shè)計課題，我們進(jìn)行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造加工工藝。通過在圖書館 借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了解問題。鍛煉了縝密的思維，使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計中，將充分利用和查閱相關(guān)資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力做好本次畢業(yè)設(shè)計。2 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書5圖 1（工件圖）2.1 工藝性分析和工藝方案的確定2.1.1 工藝性分析工件材料為 Q235 鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料 ，價格適中。工件圖如圖 1 所示，該工件形狀簡單、對稱。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11-IT14,孔中心與邊緣距離尺寸公差未標(biāo)注。將以上精度與零件精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。所給設(shè)計任務(wù)工件圖中未注尺寸公差均采用 IT14 級。2.1.2 工藝方案的確定該工件所需的沖壓工序為落料和沖孔，加工這樣的工件，可采用三種加工方案：第一種：采用落料沖孔復(fù)合模。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書6第二種：采用落料沖孔級進(jìn)模。第三種：用簡單模分兩次加工，即落料-沖孔。采用方案三，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率低，工件的累積誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。方案二只需一副模具，生產(chǎn)率高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。方案一也只需一副模具，沖壓件的精度容易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳。2.2 必要的工藝計算 2.2.1 排樣設(shè)計設(shè)計復(fù)合模時，首先要設(shè)計條料排樣圖（如圖 2 所示） 。合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量、有利于簡化模具結(jié)構(gòu)的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數(shù)量的合格工件。該零件形狀規(guī)格、簡單，適合采用有廢料排樣中的直排，沖裁件質(zhì)量和模具壽命都較高。查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.9 取得工件間搭邊值為 1.8，側(cè)面搭邊值為 2.0.河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書7圖 2（排樣圖）計算條料寬度：B =(D +2a+C) =（50+2×2+0.5） =54.5 mm0 - △ max 0 - △ 0 -0.5 0 -0.5步距：S=(35+1.8)mm=36.8mm材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用 1000mmX2000mmX1.5mm 的冷軋薄鋼板，每塊可剪切成 54.5mmX1000mm 規(guī)格條料 36 條，材料剪切利用率可到 98.1%。計算沖壓件毛坯的面積：A=（[50X35-12X8-4Xπ/2X（3.5/2） 2]mm2 =1634.7675mm2一個步距的材料利用率：η=nA/BsX100%=1634.7675/(54X37)X100%=81.82%河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書82.2.2 計算凸、凹模刃口尺寸查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.4 的間隙值Z =0.132mm Z =0.240mm min max1. 沖孔 φ3.5mm 凸、凹模刃口尺寸的計算由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：查表 2.5 得凸、凹模制造公差：δ =0.02mm, δ =0.02mm 凸 凹校核：Z -Z =0.108mm,而 δ +δ =0.04mm max min 凸 凹滿足 Z -Z ≥δ +δ 的條件 max min 凸 凹查表 2.6 得：IT14 級時磨損系數(shù) X=0.5按式 d =(d +X△) 0 =(3.5+0.5×0.3) mm=3.65 mm 凸 min 0 -0.02 0 -0.02d =(d +Z ) =（3.65+0.132） mm=3.782 mm 凹 凸 min +0.02 0 +0.02 02. 沖方孔 12mm×8mm 凸、凹模刃口尺寸的計算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：查表 2.5 得凸、凹模制造公差：δ =0.02mm, δ =0.02mm 凸 凹校核：Z -Z =0.108mm,而 δ +δ =0.04mm max min 凸 凹滿足 Z -Z ≥δ +δ 的條件 max min 凸 凹查表 2.6 得：IT14 級時磨損系數(shù) X =0.75,X =0.5 1 2按式 d =(d +X△) 0 =(8+0.75×0.36) mm=8.27 mm 凸 1 min 0 -0.02 0 -0.02河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書9d =(d +X△) 0 =(12+0.5×0.43) mm=12.215 mm 凸 2 min 0 -0.02 0 -0.02d =(d +Z ) =（8.27+0.132） mm=8.402 mm 凹 1 凸 1 min +0.02 0 +0.02 0d =(d +Z ) =（12.215+0.132） mm=12.347 mm 凹 2 凸 2 min +0.02 0 +0.02 03. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算 落料件，以凹模為基準(zhǔn)，只需計算凹模刃口尺寸及公差，凸模刃口尺寸由凹模實際刃口按間隙進(jìn)行配作。當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于 A 類尺寸。零件圖中未標(biāo)注公差的尺寸查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：35 mm, 500 -0.62 0 -0.62查表 2.6 得磨損系數(shù) X=0.5按式 A =(A - X△) j max35 =(35-0.5×0.62) =34.69 凹 +0.03 0+0.03 050 =(50-0.5×0.62) =49.69 凹 +0.03 0 +0.03 0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 34.69mm、49.69mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明:凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Z=0.132mm。 min2.2.3 沖壓力的計算落料力： F =Ltσ =(170×1.5×450)N＝114.75KN 落 料 b沖孔力： F = Ltσ =（4×2π×3.5/2+2×20）×450N=37.782KN 沖 孔 b式中：L——沖裁周邊長度；河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書10t——材料厚度，t=1.5mm；σ ——材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）,取 Q235 的 σ =450 MPa。 b b沖孔時的推件力： F =nK F 推 推 沖 孔取直筒形刃口的凹模刃口形式，由《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.21 查得，h=6mm,則 n=h/t=6/1.5=4 個。查表 2.7 得推件力系數(shù) K =0.05， 推F =nK F =4×0.05×37.782KN=7.5564KN 推 推 沖 孔落料時的卸料力： F =K F 卸 卸 落 料查表 2.7 取卸料力系數(shù) K =0.04， 卸所以 F =K F =0.04×114.75KN=4.59KN 卸 卸 落 料總沖壓力為：F = F + F + F + F 總 落 料 沖 孔 推 卸=(114.75+37.782+7.5564+4.59）KN=164.6784KN為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機(jī)噸位應(yīng)比計算的沖壓力大 30%左右，即F / =1.3×F =1.3×164.6784KN≈214KN 總 總因為零件結(jié)構(gòu)對稱，所以不用計算壓力中心。初選壓力機(jī)型號為 JC23-35 開式雙柱可傾壓力機(jī)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書113 模具總體設(shè)計根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥蠢铮瑧?yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊;卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出;而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凹模與卸件板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。因是中批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從前向后送料。因該制件采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書124 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口，并查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.21，取得刃口高度 h=6mm。該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。查表 2.22，得厚度系數(shù) k=0.4即 凹模高度 H=kb=0.4×50mm=20mm （b--垂直于送料方向的凹模刃口間最大距離）凹模壁厚 C=1.5H=1.5×20=30mm凹模的外形尺寸的確定：凹模外形長度 L=（50+2×30）=110mm凹模外形寬度 B=（35+2×30）=95mm凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為 160mm×100mm×30mm。4.1.2 沖圓孔 φ3.5mm 凸模設(shè)計為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級形式，河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書13見圖 3。臺階式的凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便，其工作部分的尺寸由計算而得，與凸模固定板配合部分按過渡配合 H7/m6 制造。臺階式凸模固定部分多做成圓形或矩形，這時凸模固定板的型孔為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，有通用的加工工具及方法，容易加工，工作部分可采用車削、磨削或仿形加工，最后鉗工精修，加工較難。凸模長度按下式計算L=h +h 1 2式中 h ---凸模固定板厚度（mm） 1h ---落料凹模厚度（mm） 2所以 L=h +h =（20+20）mm=40mm 1 2 裝 配 后 磨 平圖 3凸模強(qiáng)度、剛度的校核：在一般情況下，凸模不用進(jìn)行強(qiáng)度校核，只有當(dāng)板料很厚強(qiáng)度很大、凸模很小、細(xì)長比大時才進(jìn)行校核。其目的是檢查其凸模的危險截面尺寸和自由長度是否滿足要求，以防止凸?？v向失穩(wěn)和折斷。1.壓應(yīng)力校核。當(dāng)凸模斷面小而沖裁力相當(dāng)大時，凸?？箟簭?qiáng)度校核公式如下：河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書14圓形凸模 d ≥4tτ/［σ ］ min y式中 d ---凸模最小直徑(mm)； mint----料厚(mm)；τ----板料的抗剪強(qiáng)度(MPa)；σ ---凸模材料的許用壓應(yīng)力(MPa)； y4tτ/［σ ］=4×1.5×460/1800≈1.53mm yd=3.65mm 故設(shè)計合理2.彎曲應(yīng)力校核。當(dāng)凸模較長而斷面又較小時，必須進(jìn)行縱向彎曲應(yīng)力的驗算。對于有導(dǎo)向裝置的凸模，其校核如下：圓形凸模 L ≤270d /√F max2 式中 L ---許可的凸模最大自由長度(mm)； maxd----凸模的最小直徑(mm)；F----沖裁力(N)；270d /√F=270×3.65 /√19782≈25.57mm2 2 L=20mm 故設(shè)計合理4.1.3 沖方孔 8mm×12mm 凸模設(shè)計對于非圓形凸模，大多數(shù)情況下，凸模截面是非圓形的，又稱為異型凸模。異型凸模的結(jié)構(gòu)和固定方式如圖 4 所示，為使凸模加工方便，凸模與固定板配合部分做成圓形截面，其固定方式采用過渡配合 H7/m6 與凸模固定板配合。采用成型磨削、線切割等方法進(jìn)行加工，加工容易。其總長度應(yīng)增加 1mm，裝配后磨平。當(dāng)采用彈性卸料板時，凸模長度按下式計算河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書15L=h +h 1式中 h ---凸模固定板厚度（mm） 1h ---落料凹模厚度（mm） 2所以 L=h +h =（20+20）mm=40mm 1 2 裝 配 后 鉚 開 磨 平圖 4方形凸模尺寸較大，不用進(jìn)行剛度校核。4.1.4 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計本模具為落料、沖孔復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖應(yīng)如圖 5 所示。確定凸凹模安裝在模架上的位置時，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書16×3.782圖 5校核凸凹模的強(qiáng)度：查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.23 得凸凹模的最小壁厚為 3.4mm，而實際最小壁厚為 4.845mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為 0.132mm～0.240mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸 4.85mm 的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高 3～4 級，即定為（4.85±0.075）mm。4.2 定位零件的設(shè)計沖裁模定位零件的作用是使條料或半成品毛坯在模具上能迅速放正，便于實現(xiàn)沖裁。毛坯在模具中的定位有兩方面的內(nèi)容：一是在與條料送料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為送料方向，或稱導(dǎo)料；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）稱為送料定距，或稱擋料。4.2.1 送進(jìn)導(dǎo)向零件河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書17選用導(dǎo)料板作為導(dǎo)料零件。本模具從前向后送料，將導(dǎo)料板裝在條料兩側(cè)，條料沿著導(dǎo)料板確定的直線送進(jìn)。導(dǎo)料板與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)，如圖 6 所示。圖 6設(shè)計時，兩導(dǎo)料板間距離等于條料寬度加上一個間隙值，目的是使條料順利送進(jìn)。導(dǎo)料板的厚度 H 取決于導(dǎo)料方式和板料厚度。采用固定擋料銷時，導(dǎo)料板厚度 H 見《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.24，查得導(dǎo)料板厚度為 4mm。無側(cè)壓裝置時的條料寬度與導(dǎo)料板間距離的計算：條料寬度 B =(D +2a+C)0 - △ max 0 - △導(dǎo)料板間距離 A=B+C= D +2a+2C max式中 B—條料的寬度（mm）D —沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸 maxa— 側(cè)搭邊的最小值（a=2mm）△ —條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表 2.10、表 2.11C—導(dǎo)料板與最寬條料之間的單面最小間隙，見表 2.12所以 B =(D +2a+C) =（50+2×2+0.5） =54.5 mm0 - △ max 0 - △ 0 -0.5 0 -0.5A=B+C= D +2a+2C=50+2×2+2×0.5=55mm max河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書184.2.2 送料定距零件采用活動擋料銷來保證條料有準(zhǔn)確的送料步距。所采用的彈簧彈頂擋料裝置如圖7 所示。其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距，常用于倒裝復(fù)合模中，裝在卸料板上可以伸縮，沖裁時后端帶有彈性元件的擋料銷隨上模下行而壓入孔中。圖 74.3 卸料裝置和推件裝置的設(shè)計4.3.1 卸料裝置卸料裝置的目的是沖裁后將卡在凸凹模外的廢料卸掉，保證下次沖裁順利進(jìn)行。本模具為倒裝式的復(fù)合模，采用彈性卸料裝置，由卸料板、卸料彈性元件橡皮、卸料螺釘?shù)冉M成，裝在下模上。如圖 8 所示。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書19圖 84.3.2 橡皮的選用和計算橡皮允許承受的負(fù)荷較彈簧大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁模中應(yīng)用很廣泛。1.橡皮的平面尺寸平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力 F 計算 F=S×q所以 S=F/q,由此式可求出 D(F 是所需要的卸料力)式中 D—橡皮直徑S—橡皮的橫截面積q—與橡皮的壓縮量有關(guān)單位壓力，按橡皮的壓縮特性曲線選用因此 S= F/q=0.5×4.59×10 3/13=191.25mm2 因為 D =4S/π=4×191.25/3.14=243.6mm2 2 所以 可求得 D=15.6mm為保證有足夠的卸料力，取 D=20mm河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書202.橡皮的高度橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結(jié)構(gòu)空間要求，并考慮橡皮的壽命。（1）橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度 H 的 35%-45%。（2）橡皮裝在模具上，一般應(yīng)預(yù)先壓縮（10%-15%）H,使預(yù)壓的壓力達(dá)到所需要的卸料力。（3）壓縮工作行程為 H =（25%-30%）H 工 作橡皮自由度為 H= H /（25%-30%） 工 作式中 H —橡皮壓縮工作行程，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可知； 工 作H—橡皮的自由高度。所以 H=5/（25%-30%）=20mm～17mm 取 H=18mm上式算出的高度按下式校核（4）高度校核：0.5≤H/D≤1.5 (D 為橡皮的直徑)。H/D=18/20=0.9 0.5≤0.9≤1.5 故設(shè)計合理4.3.3 推件裝置推件裝置的目的是從落料凹模內(nèi)卸下沖件。本模具采用剛性推件裝置，基本零件有：推桿、推板、連接推桿和推件塊。剛性推件裝置裝于上模部分，在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r，利用壓力機(jī)滑塊上的打料橫桿，撞擊上模內(nèi)的推桿，推桿將力傳給推板，由推板推動連接推桿，再由連接推桿推動推件塊運(yùn)動，推件塊直接作用于沖件，將其從落料凹模內(nèi)推出，其推件力大且可靠。如圖 9 所示。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書21圖 9 而沖孔的廢料則聚集在下模部分的漏料孔中，積聚的廢料的個數(shù) n 為凸凹模厚度與板料厚度的比值，當(dāng)進(jìn)行第 n+1 次沖裁時，將第一次沖裁的廢料推出，由漏料孔漏下。下模積聚廢料，易將凹模脹破。4.4 導(dǎo)向零件的設(shè)計對于生產(chǎn)批量大、模具壽命要求長，工件精度較高的沖壓模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的運(yùn)動方向。1.結(jié)構(gòu)形式滑動導(dǎo)柱和導(dǎo)套是標(biāo)準(zhǔn)件，其結(jié)構(gòu)和尺寸都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其結(jié)構(gòu)形式如下圖 10所示。其中導(dǎo)套內(nèi)孔開有儲油槽，以便儲油潤滑，內(nèi)孔 d 與導(dǎo)柱滑動配合；導(dǎo)柱兩端基本尺寸相同，公差不同。2.安裝尺寸要求導(dǎo)柱直徑一般在 16-160mm 之間，長度在 90-320mm 之間。按照標(biāo)準(zhǔn)選用時，L 應(yīng)保證導(dǎo)柱的上端面與上模座的上平面之間的距離不小于 10-15mm,以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導(dǎo)柱也不會影響模具正常工作；而下模座的下平面與導(dǎo)柱壓入端的端面之間的距離不應(yīng)小于 2-3mm，以保證下模座在壓力機(jī)工作臺上的安裝固定；導(dǎo)套的上端面與上模座上平面之間的距離應(yīng)大于 2-3mm，以便排氣和出油。如河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書22圖 10 所示。 44圖 10（3）尺寸配合要求導(dǎo)套的外徑和上模座采用過盈配合（H7/r6） ；導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合（H7/r6） 。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按照 H6/h5 配合，沖裁間隙大的一般按照 H7/h6 配合，設(shè)計采用 H7/h6配合。（4）制造材料及熱處理要求導(dǎo)柱、導(dǎo)套都選用 20 鋼制造，為了增加表面硬度和耐磨性，應(yīng)進(jìn)行表面滲碳處理，滲碳后的淬火硬度為 58-62HRC4.5 支撐零件的設(shè)計4.5.1 模座1.模座作用上模座用來固定上模部分零件，并通過模柄把上模固定到壓力機(jī)滑塊上，同時又河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書23起傳遞并承受沖裁力的作用。下模座用來固定下模部分零件，通過螺栓、壓板將下模座固定在壓力機(jī)工作臺面上，同時起著承受并分散沖裁力的作用。2.模座尺寸在設(shè)計沖壓模具時，一般按照國家標(biāo)準(zhǔn)選用上下模座，選用的根據(jù)是凹模周界。如果根據(jù)設(shè)計要求，標(biāo)準(zhǔn)模座不能滿足需要，則應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。自行設(shè)計模座時，圓形模座的直徑應(yīng)比凹模板直徑大 30-70mm,矩形模座的長度應(yīng)比凹模板長度大40-70mm，寬度可以略大于或等于凹模板的寬度，模座的厚度可以參照標(biāo)準(zhǔn)模座，一般為凹模板厚度的 1.0-1.5 倍。4. 模座材料模座材料選用 HT200.4.5.2 模柄1.模柄的作用模柄的作用是使模具的中心線與壓力機(jī)的中心線重合，并把沖壓模具上模部分零件固定在壓力機(jī)滑塊上，常用于 1000KN 以下的壓力機(jī)上的中、小型模具的安裝。2.模柄的結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)的模柄結(jié)構(gòu)形式有整體式模柄、壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄和浮動模柄等幾種，本次設(shè)計選用凸緣模柄，其結(jié)構(gòu)形式如圖 11 所示用螺釘、銷釘緊固于上模座上，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用 H8/h7 的小間隙配合。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書24圖 113.模柄材料及注意事項模柄材料采用 Q235 鋼，其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線（垂直度不應(yīng)超過0.02：100） ，模柄壓入上模座后應(yīng)將端面磨平。4.5.3 標(biāo)準(zhǔn)模架模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、帶套）組成。標(biāo)準(zhǔn)模架中，應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架，根據(jù)導(dǎo)柱、導(dǎo)套配置的不同，模架有下列四種基本形式：對角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架和四導(dǎo)柱模架。綜合比較考慮，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。導(dǎo)向裝置在后側(cè)，可以縱向、橫向送料。4.5.4 固定板固定板用于小型凸模、凹模和凸凹模等工作零件的固定。凸模固定板的厚度取凹模厚度的 0.6-0.8 倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合 H7/m6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。固定板材料采用 Q235 鋼，無需熱處理淬硬。4.5.5 墊板河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書25墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出凹坑，影響凹模的正常工作。墊板的外形尺寸與固定板相同，其厚度一般取 3-10mm.墊板材料為 45 鋼，淬火硬度為 43-48HRC。墊板上、下表面應(yīng)磨平，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大 0.3-0.5mm。4.6 緊固和定位零件的設(shè)計模具上常用的緊固零件是螺釘和銷釘，螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計模具時按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。模具中廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘，螺釘、銷釘?shù)囊?guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力的大小、凹模厚度等確定，螺釘規(guī)格參照《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.27.同一組合中的銷釘不少于兩個。具體設(shè)計時上模部分選用 M8 的緊固螺釘 4 個，φ8mm 的定位銷釘 2 個，在連接模柄和上模座時用 M6 的緊固螺釘 4 個。下模部分用到 4 個 M8 的卸料螺釘，在連接凸凹模固定板和下模座時用了 4 個 M8 的緊固螺釘，2 個 φ8mm 的定位銷釘。4.7 模架各零部件的設(shè)計標(biāo)記上模座：220mm×180mm×30mm 下模座：220mm×180mm×30mm導(dǎo)柱：B35h6×146mm×30mm 導(dǎo)套：B35H7×78 mm×40mm模柄：φ50mm×80mm 墊板：160mm×100mm×7mm推板：70mm×30mm 推桿：φ8mm×50mm凸模固定板：160mm×100mm×20mm卸料板：160mm×100mm×15mm凸凹模固定板：160mm×100mm×20mm5 模具的裝配與維護(hù)河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書265.1 沖裁模的裝配要點由于模具結(jié)構(gòu)的不同，沖模的裝配過程中也有不同的要求，但大多數(shù)模具在裝配過程中有共同的特點。裝配沖裁模時有以下幾個要點：1.裝配前的準(zhǔn)備裝配前的準(zhǔn)備工作內(nèi)容較多，主要包括：讀懂模具的裝配圖，理解模具的裝配技術(shù)要求；了解零件之間的配合關(guān)系；檢查零件的精度，特別應(yīng)注意配合要求較高的零件是否達(dá)到加工要求；配齊所有零件，根據(jù)裝配要求選用裝配時所必需的工具。2.裝配按先裝配上模，后裝配下模；先裝配緊配合件，后裝配松配合件；先裝配難裝配件，后裝配易裝配件的原則進(jìn)行模具零件裝配和部件裝配。本設(shè)計的模具裝配圖如圖 12 所示。先將凸模裝入凸模固定板，并達(dá)到配合要求，如凸模與凸模固定板的垂直度要求等；再裝入間隙配合的推件塊、推桿、墊板等形成上模的組件，將凸模組件用螺釘固定在上模架上，將上、下模間隙調(diào)整好后配做定位銷，裝入定位銷；然后再將凸凹模裝入下模架，并調(diào)整好凸、凹模之間的間隙，用螺釘將凸凹模固定在下模架上，形成下模組件。3.檢查模具各部位的配合關(guān)系模具裝配后，應(yīng)對各部位的配合間隙進(jìn)行檢查，判斷間隙配合處的間隙大小是否在技術(shù)要求的范圍之內(nèi)。特別是凸、凹模之間的間隙，當(dāng)達(dá)不到要求時，可以稍微放松凹模的固定螺釘，調(diào)整其間隙，直至達(dá)到要求為止，再次擰緊螺釘。當(dāng)確定間隙達(dá)到要求時，配做下模定位銷、導(dǎo)料板及凹模的定位銷，裝入定位銷。4.裝配后的工作在裝配后的模具上打刻凸、凹模方向記號及編號和圖號等。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書27下 模 座 2-導(dǎo) 柱 3凸 凹 模 固 定 板 4-橡 皮 5卸 料 板 6-卸 料 螺 釘 7落 料 凹 模 8導(dǎo) 套 9上 模 座 10螺 釘 模 柄 12螺 釘 3打 桿 14推 板 5推 桿 16-銷 釘17墊 板 凸 模 固 定 板 9、 凸 模 推 件 塊 凸 凹 模 2擋 料 銷 4彈 簧圖 12 裝配圖5.2 模具的正確使用、維護(hù)與保養(yǎng)模具的使用壽命，除取決于模具的合理結(jié)構(gòu)、模具的材料及熱處理的正確選用、模具制造與裝配精度的保證、壓力機(jī)的合理選用等因素外，沖壓生產(chǎn)中對模具的正確使用、維護(hù)和保養(yǎng)也是不可忽視的，使用中應(yīng)注意以下幾點：1.使用模具前，應(yīng)嚴(yán)格檢查，清除雜物，看各組成部分是否完整無缺。有導(dǎo)向裝置的模具還應(yīng)檢查導(dǎo)向部分是否靈活，有無卡死現(xiàn)象，潤滑是否良好。2.按安裝程序，將模具牢固安裝在壓力機(jī)上，要正確調(diào)整凸凹模的間隙，保證間隙均勻。3.定期檢查壓力機(jī)，保證其精度要求。4.材料毛坯表面要清潔，并涂以良好的潤滑劑。5.凸、凹模刃口磨損后要及時刃磨，防止刃口磨損深度迅速擴(kuò)大而降低重建質(zhì)量和模具壽命。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書286.大量生產(chǎn)時，模具必須有庫存，以便輪換使用。7.模具安裝調(diào)整時，操作工具應(yīng)用軟金屬(如紫銅棒)制成，以防止模具以外損壞。8.模具搬運(yùn)要輕拿輕放，絕不允許亂扔亂碰，以免損壞模具刃口和導(dǎo)向裝置。對于超過 50 千克的大、中型模具，應(yīng)配有吊裝螺釘，便于起吊搬運(yùn)。9.模具使用后，應(yīng)清除廢料與臟物，存放于干燥通風(fēng)處，并在刃口與導(dǎo)向部分涂上潤滑油，以防止模具生銹。10.已磨損和損壞的零件要及時修理和更換。6 沖壓設(shè)備的選擇河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書296.1 選擇壓力機(jī)模具的閉合高度為;H =H +H 墊板 +H 上固定板 +H 蓋板 +H 卸料板 +H 橡膠 +H 凹模 +H 下固定板 +H 下 上=（30+7+20+20+15+18+20+30）mm=160mm 選擇型號為 JC23-35 的開式雙柱可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：350KN滑塊行程：80mm最大閉合高度：280mm最小閉合高度：150mm工作臺尺寸（前后×左右）：380mm×610mm墊板尺寸（厚度×孔徑）：60mm×150mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm最大傾斜角度：20°6.2 壓力機(jī)參數(shù)的校核模具閉合高度與壓力機(jī)裝模高度的關(guān)系:Hmin-H1+10
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