2556 墊片落料沖孔復(fù)合模

2556 墊片落料沖孔復(fù)合模,墊片,沖孔,復(fù)合 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目： 墊片復(fù)合模設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 王浩名 學(xué) 號(hào)： 20085011 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 機(jī)制 08 級(jí) 指導(dǎo)教師： 樊十全 職 稱： 副教授 二 0 一二 年 五 月1墊片落料沖孔復(fù)合模摘 要模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備之一。在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。某些發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值以超過(guò)機(jī)床工業(yè)的總產(chǎn)值，在這些國(guó)家，模具工業(yè)已擺脫了從屬地位而發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè)。近年來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)也有了較大的發(fā)展，模具制造工藝和生產(chǎn)裝備智能化程度越來(lái)越高，極大地提高了模具制造的精度、質(zhì)量和生產(chǎn)率。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的模具的主要作用是墊片的落料和沖孔，該模具在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要根據(jù)沖裁件的材料選擇模具的材料，還要根據(jù)沖裁件的形狀、尺寸和精度來(lái)確定模具的類型和沖裁的工藝方案。其中確定合理的沖裁間隙是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，它不僅影響沖裁件的形狀、尺寸和精度，還影響模具的使用壽命。模具材料的選擇時(shí)應(yīng)注意材料的性能和強(qiáng)度，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件，這樣不僅可以提高模具的壽命還可以縮短模具的制造周期。在模具設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮做出的零件能滿足工作要求，還要保證它的使用壽命。本次設(shè)計(jì)中主要是考慮它的實(shí)際工作環(huán)境和必須完成的設(shè)計(jì)任務(wù)，模架采用中間導(dǎo)柱模架，凹模采用洞口形狀凹模，這樣可以一次完成全部的工序加工，在設(shè)計(jì)中要考慮到很多關(guān)于我所設(shè)計(jì)零件的知識(shí)，包括它的使用場(chǎng)合，外觀等。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)使我深深的體會(huì)到怎樣才能把所學(xué)的東西更好的運(yùn)用到實(shí)踐中，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，使自己在沖壓模方面有了更深更多的了解。模具的精度比較高時(shí)在使用的過(guò)程中要合理的保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)的修復(fù)，這樣才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高模具壽命。關(guān)鍵詞：墊片，落料，沖孔，復(fù)合模。 2Abstractmold is the modern industrial production in one of the important process equipment. In casting, forging, stamping, plastic, rubber, glass, powder metallurgy, ceramic production such as widely used in industry. Some developed countries with more than machine tool industry mold output value of the total output value, in these countries, die and mold industry is already out of a subordinate position and become independent of the industry. In recent years, our country mold industry also has larger development, mold manufacturing process and production equipment intelligence more and more high, greatly improve the precision of the mold manufacture, quality and productivity.The graduation design of the mold is the main purpose of the gasket blanking and punching, this mold in the design not only according to the material blanking pieces of selecting mold material, and according to the blanking pieces of the shape, size and precision of the type and to determine the mold cutting process scheme. Among them the determination of reasonable cutting clearance is this the point of design, it not only affects the cutting piece of the shape, size and precision, still affect the service life of the die. Die material choice should pay attention to the material properties and strength, should try to choose standard parts, such not only can improve the service life of mold can shorten the mold manufacturing cycle.In the mold design not only should consider when a parts can meet the job requirements, it also ensures that its service life. The design of the main consideration of its actual work environment and must complete design task, formwork among the guide post formwork, concave die adopt the mouth of the cave shape concave die, so can a complete the process, in the design considerations to a lot about what I design of the knowledge of the parts, including the use of occasions, appearance, etc. Through this design makes my deep experience how can better use what they have learned into practice, design the problems in the process, make oneself in progressive metal stamping has a deeper understanding of the more. The accuracy is higher in the process of use to the reasonable maintenance, found that the problem should be timely repair, so that we can guarantee the quality of the product, improve die life.Keywords: gaskets, dropping material, punching, compound mold。3目錄中文摘要............................................................1英文摘要............................................................21 緒論..............................................................52 沖壓工藝分析......................................................52.1 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝分析...........................................52.2 產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析.............................62.2.1 尺寸精度.....................................................62.2.2 產(chǎn)量.........................................................62.2.3 產(chǎn)品材料分析.................................................63 沖壓工藝方案的確定................................................64 墊片沖模結(jié)構(gòu)的確定................................................84.1 模具的選擇.....................................................84.2 定位裝置.......................................................84.3 卸料裝置.......................................................94.4 廢料切刀卸料...................................................94.5 推件裝置.......................................................94.6 彈性裝置.......................................................94.7 導(dǎo)向及支撐固定裝置.............................................94.8 模架...........................................................94.9 墊板..........................................................104.10 固定板.......................................................104.11 緊固件.......................................................105 沖壓工藝的計(jì)算...................................................105.1 排樣..........................................................105.1.1 排樣設(shè)計(jì)原則................................................105.1.2 排樣的分類..................................................115.2 搭邊..........................................................115.3 送料步距......................................................115.4 條料寬度和導(dǎo)料板間距的計(jì)算....................................115.5 材料利用率的計(jì)算..............................................125.6 制件的排樣....................................................126 模具沖壓工藝的計(jì)算...............................................136.1 沖裁力的計(jì)算..................................................136.2 卸料力，推件力，頂件力的計(jì)算.................................146.3 壓力機(jī)公稱壓力的確定..........................................1546.4 初選壓力機(jī)....................................................166.5 確定模具的壓力中心............................................167 計(jì)算模具的刃口尺寸...............................................167.1 凸凹模刃口尺寸計(jì)算的依據(jù)和計(jì)算原則............................167.2 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算..........................................177.2.1 沖孔凸凹模的刃口尺寸計(jì)算...................................187.2.2 落料凸凹模刃口尺寸的計(jì)算...................................188 沖裁模零部件的設(shè)計(jì)...............................................188.1 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..................................................188.1.1 凸模的結(jié)構(gòu)形式.............................................188.1.2 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算.............................................198.1.3 凸模的強(qiáng)度和剛度校核.......................................208.2 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).................................................208.3 卸料裝置的設(shè)計(jì)................................................218.3.1 卸料板的有關(guān)尺寸的計(jì)算.....................................218.3.2 橡膠的選用和計(jì)算原則.......................................228.4 凸凹模長(zhǎng)度確定，壁厚的校核....................................239 固定零件的設(shè)計(jì)...................................................249.1 墊板..........................................................249.2 固定板........................................................259.3 緊固件........................................................259.4 模柄..........................................................259.5 模架..........................................................269.5.1 對(duì)模架的基本要求...........................................269.5.2 模架形式...................................................2610 模座的設(shè)計(jì)......................................................2910.1 上模的設(shè)計(jì)..................................................2910.2 下模座的設(shè)計(jì)................................................3011 沖模閉合高度的確定..............................................3012 其他零件的選用..................................................3112.1 選用中間導(dǎo)柱模架............................................3112.2 選擇導(dǎo)柱導(dǎo)套................................................3112.3 定位元件的選擇..............................................3213 設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)....................................3314 壓力機(jī)的校核....................................................3415 模具的裝配圖....................................................3416 墊片落料沖孔復(fù)合模三維圖........................................3517 參考文獻(xiàn)........................................................3718 致謝............................................................3851 緒論模具，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)。研究和發(fā)展模具技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日益提高，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。設(shè)計(jì)出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須清楚零件的加工工藝，設(shè)計(jì)出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的前提，新的設(shè)計(jì)思路必然帶來(lái)新的模具結(jié)構(gòu)。2 沖壓工藝分析2.1 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝分析該零件的形狀簡(jiǎn)單，精度要求比較低，具有廣泛的應(yīng)用性和通用性，因此適合大批大量生產(chǎn)。為了便于排泄廢料，故采用倒裝復(fù)合模沖裁生產(chǎn)，避免了廢料要人工來(lái)清除，節(jié)省了時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。6上圖為：墊片由上圖可知，產(chǎn)品為圓型落料，沖孔。該零件形狀簡(jiǎn)單，對(duì)稱，無(wú)狹槽，無(wú)尖角?？着c零件邊緣之間最小距離 C 滿足 C>1.5t 要求{C=(160-70-20）/2=35,1.5t=1.5×1.5=2.25}。工藝分析該制件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，零件的精度要求和生產(chǎn)批量符合沖裁工藝要求，故采沖孔落料倒裝復(fù)合模進(jìn)行加工。2.2 產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析2.2.1 尺寸精度查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》得：0.32??， 0.631?精度等級(jí)為IT13。要求普通沖裁尺寸精度低于 IT13 級(jí)，現(xiàn)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度低于 IT13 級(jí)，故尺寸精度滿足設(shè)計(jì)要求。2.2.2 產(chǎn)量由產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 300 萬(wàn)件/年可知為大批大量生產(chǎn)。很適合采用沖壓加工的方法,最好采用復(fù)合模。若能加上自動(dòng)送料裝置，會(huì)大大的提高生產(chǎn)率，降低成本。2.2.3 產(chǎn)品材料分析對(duì)于沖壓材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低 、塑性高、表面質(zhì)量和厚度公差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)是 Q235，屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度和塑性指標(biāo)適中,經(jīng)退火后，沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外，產(chǎn)品對(duì)于厚度和表面質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的板材，沖裁出的產(chǎn)品的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。經(jīng)上述分析產(chǎn)品的材料性能符合沖壓加工要求。3 沖壓工藝方案的確定工藝方案的擬定是指確定零件沖壓時(shí)所需工序的性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序和工序的組合方式。一個(gè)沖壓件往往可以有多種沖壓工藝方案，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)7量，生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和壽命高低，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析比較，確定最佳的工藝方案。沖壓工藝的種類有很多，常用的有落料，沖孔，切斷，切邊，切口等，其中落料和沖孔應(yīng)用最多。從板料上沖下所需要的工件（或毛坯）稱為落料，在工件（或毛坯）上沖出所需的形狀的孔（沖出部分為廢料）稱為沖孔。本次設(shè)計(jì)完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工的工藝方案分為以下 3 種：第一種方案：采用單工序逐步加工：1：沖孔、落料單工序模。工序簡(jiǎn)圖見圖 3-12：落料、沖孔單工序模。工序簡(jiǎn)圖見圖 3-2特點(diǎn)：由于采用單工序模，模具制造簡(jiǎn)單，維修方便，但生產(chǎn)率低，工件精度低，很不適合大批量生產(chǎn)圖 3-1 圖 3-2第二種方案：采用復(fù)合模加工成形，工序圖見圖 3-3：圖 3-3特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，工件精度高，但模具制造較復(fù)雜，調(diào)整維修較麻煩，使用壽命低。8圖 3-4特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度低。根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求，以及各種方案的特點(diǎn)，決定采用第二種方案比較合理。4 墊片沖模結(jié)構(gòu)的確定 （查閱《模具設(shè)計(jì)與制造》 p188）4.1 模具的選擇在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具叫做復(fù)合沖裁模具。復(fù)合沖裁模具的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是如何在同一個(gè)工作位置上合理的布置好幾對(duì)凸凹模。復(fù)合沖裁模具的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，制件精度高，特別是制件孔對(duì)外形的位置容易保證，另外，復(fù)合模結(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。主要用于生產(chǎn)批量大，精度要求高的沖裁件。復(fù)合模又可以分為正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模。（1） 倒裝復(fù)合模：凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模。倒裝復(fù)合模通常采用剛性推件裝置把卡在凹模中的沖件推下，剛性推件裝置由打桿推板，連接推桿和推件塊組成。沖孔廢料直接由沖孔凸模沿凸凹模內(nèi)孔推下，無(wú)頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。但是如果采用直刃壁凹模洞口，凸凹模內(nèi)有積存廢料，脹力較大，當(dāng)凸凹模壁厚較小時(shí)，可能導(dǎo)致凸凹模破裂。倒裝式復(fù)合模的特點(diǎn)：不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。（2）正裝復(fù)合模：凸凹模在上模，落料凹模和沖孔凸模在下模。正裝復(fù)合模工作時(shí)，板料以導(dǎo)料銷和擋料銷定位，上模下壓，凸凹模外形和凹模進(jìn)行落料，落下料卡在凹模中，同時(shí)沖孔凸模與凸凹模內(nèi)孔進(jìn)行沖孔，沖孔廢料卡在凸凹?？變?nèi)?？ㄔ诎寄Ｖ械臎_件由頂件裝置頂出凹模面。頂件裝置由帶肩頂桿，頂件塊以及裝在下模座底下的彈頂器組成。正裝式復(fù)合模的特點(diǎn)：較適合用于沖制材質(zhì)較軟的或板料較薄的，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。經(jīng)分析，此制件有兩個(gè)孔。若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便。另外，此工件不要求有較高的平直度，工件精度要求低。所以，從操作方便，模具結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)單等方面考慮，決定采用倒裝復(fù)合模。4.2 定位裝置沖模的定位裝置是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置的。條料在模具中的定位有 2 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)，稱為送進(jìn)倒向，或稱導(dǎo)向。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。對(duì)于塊料或工序件的定位，基本也是在這倆個(gè)方向上的限位，只是定位零件的結(jié)構(gòu)形式與條料的有所不同而已。沖模的定位裝置，按其工作方式及作用不同可分為擋料銷，定位板（釘，9塊） ，導(dǎo)正銷，頂距側(cè)刃等。本次設(shè)計(jì)采用伸縮式擋料銷縱向定位，安裝在下模座和活動(dòng)卸料板之間。工作時(shí)可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)。工作很方便。采用導(dǎo)料螺栓橫向定位。因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，對(duì)模具的強(qiáng)度削弱小。4.3 卸料裝置沖裁模的卸料裝置是用來(lái)對(duì)條料，坯料，工件，廢料進(jìn)行推，卸，頂出動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，以便下次沖壓的正常進(jìn)行。卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈性卸料裝置 2 大類，剛性卸料裝置卸料力大，常用于材料較硬，厚度較大，精度要求不高的工件沖裁。彈性卸料裝置靠彈簧或橡膠的彈性壓力，推動(dòng)卸料板運(yùn)動(dòng)而將材料卸下。具有彈性卸料裝置的模具沖出的工件平整，精度要求較高。常用于材料較薄，較軟的工件的沖裁。（1）條料的卸除。采用彈性卸料板，因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。（2）工件的卸除。采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下落在模具工作面上。（3）沖孔廢料的卸除。采用下模內(nèi)積聚到一定的數(shù)量，便從下模座的漏孔中派出。4.4 廢料切刀卸料對(duì)于大中型零件沖裁或者成型件切邊，還常采用廢料切刀的形式，將廢邊切斷分開，達(dá)到卸料的目的。4.5 推件裝置推件裝置分為剛性推件裝置和彈性推件裝置兩大類。剛性推件裝置常用于倒裝復(fù)合模中的推件裝置，裝于模具上模部分。彈性推件裝置一般裝在下模上，常用于正裝復(fù)合?；蛘邲_裁薄板料的落料模中，它不僅起彈頂作用，對(duì)沖裁件還有壓平作用，可以使沖裁件質(zhì)量提高。對(duì)于本次設(shè)計(jì)采用倒裝復(fù)合模，所以推件裝置采用剛性推件裝置。4.6 彈性裝置彈簧和橡膠是模具中廣泛使用的彈性零件，主要用于頂料，壓邊和局部成型。橡膠承受的負(fù)荷比彈簧大，且安裝調(diào)整價(jià)格不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。所以本次設(shè)計(jì)中使用橡膠作為彈性零件。4.7 導(dǎo)向及支撐固定裝置導(dǎo)向及支撐固定裝置主要包括上下模座，導(dǎo)柱，導(dǎo)套，模柄，凸模固定板等。上下模座的作用是將模具按裝在機(jī)床上，同時(shí)安裝固定模具的其他零部件，所以模座一般比較厚。導(dǎo)柱，導(dǎo)套用于保證上下模的精確導(dǎo)向，使凸模與凹模能夠正確配合，保證合理間隙。模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機(jī)的滑塊上。目前，這些零部件都有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可裝配在一起構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化的模架。4.8 模架上下模座（模板）與導(dǎo)柱，導(dǎo)套一起構(gòu)成了模架。模架是整副模具的支持，承擔(dān)沖裁中的全部沖裁載荷，模具的全部零件均以不同的方式直接或間接的固定在模架上，模架的上模座通過(guò)模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座通常以螺釘壓板定在壓力機(jī)工作臺(tái)上。上下模座之間靠導(dǎo)向裝置保持精確定位，引導(dǎo)凸模運(yùn)動(dòng)，保證沖裁間隙均勻。模架按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2851.1-1990～GB/T2851.7-1990 和 GB/T2852.1-1990～GB/T2852.4-1990）由專業(yè)生產(chǎn)廠生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)模具10時(shí)，可以根據(jù)凹模的周界尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)的模架。選擇中主要保證模架有足夠的剛度，精度和可靠的導(dǎo)向精度。模架的主要形式有：（1）后側(cè)導(dǎo)柱模架： 后側(cè)導(dǎo)柱模架的兩個(gè)導(dǎo)柱，導(dǎo)套處于模架后側(cè)，可實(shí)現(xiàn)縱向，橫向送料，送料方便。但是由于導(dǎo)柱導(dǎo)套偏置，易引起單邊磨損，不適合浮動(dòng)模柄的模具。（2）中間導(dǎo)柱模架： 中間導(dǎo)柱模架的兩個(gè)導(dǎo)柱，導(dǎo)套位于模距左右對(duì)稱線上。受力均勻，滑動(dòng)平穩(wěn)，拔模方便,但是只能前后單方向送料。（3）對(duì)角導(dǎo)柱模架： 對(duì)角導(dǎo)柱模架的兩個(gè)導(dǎo)柱，導(dǎo)套布置于模具的對(duì)角線上，不但受力均衡而且能實(shí)現(xiàn)縱橫兩個(gè)方向送料。（4）四導(dǎo)柱模架： 四導(dǎo)柱模架具有四個(gè)沿四角分布的導(dǎo)柱，導(dǎo)套，不但受力均衡，導(dǎo)向功能強(qiáng)，且剛度大，適合大型模具。綜合上述特點(diǎn)和本零件的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)決定采用中間導(dǎo)柱模架。4.9 墊板為了防止較小的凸模壓損模座的平面，一般在凸模和模座之間加設(shè)墊板。墊板的外形尺寸多與凹模周界一致，墊板材料一般選擇 T7，T8 或者 45 剛制成。T7，T8 淬火硬度為 52～56HRC,45 淬火硬度為 43～48HRC。在設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，凸凹模與模座之間同樣應(yīng)加裝墊板。4.10 固定板在沖裁模中，凸模，凸凹模，鑲塊凸模和凹模都是通過(guò)與固定板結(jié)合后安裝在模座上的。固定板的周界尺寸和凹模相同，其厚度應(yīng)為凹模厚度的80%～90%。固定板一般選用 Q235 制做，有時(shí)也用 45 鋼。凸模固定板上的各型孔位置與凹?？紫鄬?duì)應(yīng)，形狀可以根據(jù)凸模尾部形狀或根據(jù)安裝固定方法確定。4.11 緊固件模具中的緊固件零件主要包括螺釘，銷釘?shù)?。螺釘主要連接沖裁模中的各零件，使其成為整體，而銷釘則起定位作用。螺釘最好選用內(nèi)六角螺釘，這種螺釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是緊固可靠，由于螺釘頭埋入模板內(nèi)，模具的外形比較美觀，裝拆空間小。銷釘常采用圓柱銷，設(shè)計(jì)時(shí)，圓柱銷不能少于 2 個(gè)。銷釘和螺釘?shù)木嚯x不應(yīng)太小，以防強(qiáng)度降低。模具中螺釘，銷釘?shù)囊?guī)格，數(shù)量，距離，尺寸等在選用時(shí)可以參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中冷沖模典型組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。5 沖壓工藝的計(jì)算5.1 排樣排樣是指沖裁件在條料，帶料，板料上的布置方式。選擇合理的排樣方式和適當(dāng)?shù)拇钸呏?，是提高材料利用率，降低成本和保證工件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。5.1.1 排樣設(shè)計(jì)原則一般沖裁件的排樣應(yīng)遵守如下原則：（1）提高材料利用率。沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費(fèi)用一般會(huì)占總成本的 60%以上，所以材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一樣重要指標(biāo)。在不影響零件性能的前提下，應(yīng)合理的設(shè)計(jì)零件外形及排樣，提高材料利用率。11（2）改善操作性能。 沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便，安全，勞動(dòng)強(qiáng)度低。一般來(lái)說(shuō)模座沖裁生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量減少條料飛翻動(dòng)次數(shù)模座材料利用率相同或者接近時(shí)，應(yīng)選用條料寬度及步距小的排樣方式。（3）使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，使用壽命高。（4）保證沖裁件質(zhì)量。5.1.2 排樣的分類按照材料的利用程度，排樣可以份為有廢料排樣，少?gòu)U料排樣，無(wú)廢料排樣三種。廢料是指沖裁中除零件以外的其他板料，包括工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料。（1）有廢料排樣 有廢料排樣是指在沖裁件和沖裁件之間，沖裁件與條料側(cè)邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件的封閉輪廓進(jìn)行的。（2）少?gòu)U料排樣 少?gòu)U料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件和條料側(cè)邊之間留有搭邊。沖裁只沿沖裁件的部分輪廓進(jìn)行，材料利用率可以達(dá)70%～90%。（3）無(wú)廢料排樣 無(wú)廢料排樣是指在沖裁件和沖裁件之間，沖裁件和條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在，沖裁件實(shí)際上是直接由切斷條料獲得的，材料利用率可以高達(dá) 85%～90%。5.2 搭邊沖裁件與沖裁件之間，沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料稱為搭邊。搭邊的作用是：避免因送料誤差發(fā)生零件缺角，缺邊或尺寸超差。使凸凹模刃口收了均衡，提高模具使用壽命及沖裁件斷面質(zhì)量，此外利用搭邊還可以實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)送。沖裁時(shí)，搭邊過(guò)大，會(huì)造成材料浪費(fèi)，搭邊太小，則起不到搭邊應(yīng)有的作用，過(guò)小的搭邊還會(huì)導(dǎo)致板料被拉進(jìn)凸凹模間隙，加劇模具的磨損，甚至?xí)p壞模具刃口。搭邊的合理數(shù)值主要取決于沖裁件的板料厚度，材料性質(zhì)，外廓形狀尺寸大小等。一般來(lái)說(shuō)，材料硬時(shí)搭邊值可以取小些，材料軟或者為脆性材料時(shí)，搭邊值應(yīng)取得大些，板料厚度大，需要的搭邊值就大，沖裁件的形狀復(fù)雜，尺寸大，過(guò)渡圓角半徑小，需要的搭邊值就大，手工送料或有測(cè)壓板導(dǎo)料時(shí)，搭邊值可以取小些。5.3 送料步距條料在模具中每次送進(jìn)的距離稱為送料步距或進(jìn)距，送料步距的大小應(yīng)該是條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。每次只沖一個(gè)零件的 步距 A 的計(jì)算公式為： A=D+a式中： D---------平行于送料方向的沖裁件寬度a----------沖裁件之間的搭邊值5.4 條料寬度和導(dǎo)料板間距的計(jì)算無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料寬度和導(dǎo)料板間距的計(jì)算，條料在無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí)，條料寬度和導(dǎo)料板間距按下式計(jì)算：條料寬度： ，??00max2BDC??????導(dǎo)料板間距離： Ac式中： B--------條料的寬度，mmDmax---沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸12a---------側(cè)搭邊的最小值?--------條料寬度的單向偏差C-------導(dǎo)料板與最寬條料之間的單面小間隙5.5 材料利用率的計(jì)算材料利用率是指衡量合理利用材料的指標(biāo)。材料的利用率通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的時(shí)間面積和所用毛坯面積的百分率來(lái)表示的： 2=10%nSLB??總式中： n--------條料上實(shí)際沖裁的零件數(shù)S2------一個(gè)零件的實(shí)際面積L-------條料長(zhǎng)度B------條料寬度5.6 制件的排樣單排：（1）搭邊 根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造》P172 確定搭邊值 a,b當(dāng) t=1.5mm 時(shí) 　　2a?1.5b（2）條料的寬度 采用無(wú)側(cè)壓裝置，所以 ，式中 C??00max2BD?????為導(dǎo)尺與最寬條料之間的最小間隙，見圖 5－1，ｍｍ圖 5-1查《模具設(shè)計(jì)與制造》p173 表得 6-10 C=1, —條料寬度的單向偏差（mm） 。?查《模具設(shè)計(jì)與制造》P173 表 6-9 得 。 =0.8????00max2BDC????130.8(162)????0.8165?（3） 導(dǎo)料板間距離 max2ABCDc??=160+2×2+1=165（4）材料利用率 若取工件數(shù)量 n=20 件，則料長(zhǎng)為L(zhǎng)=20D+19b+2b=20×160+2×1.5+19×1.5=3223.8mm，取 L=3225mm，所以條料的規(guī)格為 3225×165×1.5材料的利用率為： = 75.5%2=10%nSL??總 160()210%35????交叉雙排：(1 )搭邊 根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造》P172 確定搭邊值 a,b 得; a=2 b=1.5(2)條料的寬度 160.51.()()(160.5)(.)()()2 22DbCb????????=139.86mm。B=c+D+2a=139.86+160+2×2=303.86mm ≈300mm，查《模具設(shè)計(jì)與制造》p173表 6-10 得 ?=0.9，取00.93B???mm工件計(jì)數(shù)量 n=20+20=40，料長(zhǎng)L=20D+19b+2b=20×160+19×1.5+2×1.5=3231.5mm ，所以條料的規(guī)格為3232×1.5×300。=40910%32??=86.5%2=1%nSL??總從材料的利用率來(lái)分析可知，交叉雙排排樣比單排排樣節(jié)省材料。材料利用率高，所以確定采用交叉雙排排樣的方法。6 模具沖壓工藝的計(jì)算 （根據(jù)《沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)》 P55）146.1 沖裁力的計(jì)算沖裁力是指沖裁時(shí)凸模所承受的最大壓力，包括施加個(gè)板料的正壓力和摩擦阻力。通常所說(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。沖裁力公式為 F??孔 落式中 F——沖裁力——沖孔沖裁力孔——落料沖裁力落（1）沖孔沖裁力 =KLtτb孔 孔其中： ------沖孔沖裁力F孔L---------沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）t----------材料厚度（mm）τb-------材料抗剪強(qiáng)度（MPa）K-------系數(shù)系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口的磨損，板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 K=1.3。t：材料的厚度為 1.5mm， 沖孔周長(zhǎng): =2×3.14×20=125.6 (mm)L孔 孔τb 材料抗剪強(qiáng)度 Mpa: 查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》得 45 鋼，τb=440×560 Mpa 。本次設(shè)計(jì)中 τb 取 550Mpa。所以： =KLtτb=1.3×1.5×125.6×550=134706（N） ，本次設(shè)計(jì)中取F孔≈135（KN ）孔（2）落料沖裁力 =ktlτb落 F落其中： --------落料沖裁力落L---------沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）t----------材料厚度（mm）τb-------材料抗剪強(qiáng)度（MPa）K-------系數(shù)——落料周長(zhǎng) =3.14×160=502.4 (mm)L落 L落參數(shù)的選擇同上：所以 =ktlτb=1.3×1.5×502.4×550=538824（N） ，本F落次設(shè)計(jì)中 ≈540（KN）落15所以沖裁力沖裁力公式為 =135+540=675（KN）F??孔 落6.2 卸料力，推件力，頂件力的計(jì)算板料經(jīng)沖裁后，由于彈性變形恢復(fù)的作用，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固在凸模上。為了使沖裁工作繼續(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為卸料力。將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱為推件力。逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。卸料力，推件力和頂件力是從壓力機(jī)，卸料裝置或頂件裝置中獲得的。所以在選擇設(shè)備的公稱壓力或者設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)物理性能，材料的厚度，模具間隙，凹模洞口的結(jié)構(gòu)，搭邊大小，潤(rùn)滑情況等，一般常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力：Fx=Kx推件力：Ft=nKtF頂件力： =KdFdF式中 F-------沖裁力（N）n--------同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢料）數(shù)n=h/th---------凹模洞口的直壁高度（mm）t----------材料厚度（mm）Kx,Kt,Kd-----卸料力，推件力，頂件力系數(shù)表 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>6.50.065～0.0750.045～0.0550.04～0.050.03～0.040.02～0.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁，鋁合金純銅，黃銅0.025～0.080.02～0.060.03～0.070.03～0.09注：卸料力系數(shù) Kx，在沖多孔，大搭邊和輪廓復(fù)雜制件時(shí)取上限值所以綜上所知：卸料力 ，因?yàn)樵撝萍牟牧蠟殇?，料?t=1.5mm，查表 1 可xF知 Kx=0.04～0.05。Kx 取 0.05.即 =0.05×540=27(KN)。FxK?落16推料力 ，查表 1 取 =0.055，n--------同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢tFtK料）數(shù)，一般 n≦3,本次設(shè)計(jì) n 取 3 即=0.055×3×135=22.28（KN）tKn?t孔頂件力 ，查表 1 取 =0.06，即頂件力： =KdF=0.06×675=40.5（KN）dFd dF6.3 壓力機(jī)公稱壓力的確定壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。計(jì)算總沖壓力 FZ，原則上只計(jì)算同時(shí)發(fā)生的力，并根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待。采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)：FZ= F+ Fx+ Ft采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時(shí)：FZ= F+ Fx+Fd采用剛性卸料裝置和下出料放系的沖裁模時(shí)：FZ= F+ Ft本次設(shè)計(jì)用彈性卸料裝置和下出方式的沖裁模：FZ= F+ Fx+ Ft=675+27+22.28=724.28（KN）6.4 初選壓力機(jī) 《根據(jù)模具設(shè)計(jì)與制造》P68壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算總沖壓力 724.28KN。本次設(shè)計(jì)可以選 J23-1000 開柱可傾壓力機(jī)。6.5 確定模具的壓力中心沖裁壓力中心就是沖裁力的合力的作用點(diǎn)。在沖壓生產(chǎn)中，為保證壓力機(jī)和模具是正常工作，必須使模具的沖裁壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線重合，否則在沖裁過(guò)程中會(huì)使滑塊，模柄及導(dǎo)柱承受附加彎矩，使模具與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏斜，凸凹模制件的間隙分布不均，從而造成導(dǎo)向零件加速磨損，模具刃口及其他零件損壞，甚至?xí)饓毫C(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)的精度。因此，在設(shè)計(jì)模具是，必須確定沖裁的壓力中心，并使之與模柄軸線重合，從而保證沖裁壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合。形狀對(duì)稱的沖裁件，其沖裁壓力中心位于沖裁輪廓的幾何中心上。本次設(shè)計(jì)該零件完全對(duì)稱于相互垂直的兩條對(duì)稱線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。7 計(jì)算模具的刃口尺寸沖裁時(shí)，沖裁件的尺寸精度主要取決于凸凹模具的刃口部分尺寸和公差，并且合理的沖裁間隙也靠凸凹模刃口尺寸保證。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。7.1 凸凹模刃口尺寸計(jì)算的依據(jù)和計(jì)算原則在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用過(guò)程中都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)的。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的。故計(jì)算刃口尺寸時(shí)，因按落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行，其原則如下：（1）落料 落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致） ，故應(yīng)該以凹模尺寸為基準(zhǔn)。又因落料件尺寸會(huì)隨凹模刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一17定程度仍能沖裁出合格零件，故落料凹模基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小尺寸，而落料凸?；境叽鐒t按凹?；境叽鐪p最小初始間隙。（2）沖孔 工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致） ，故應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會(huì)隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。（3）孔心距 當(dāng)工件上需要沖制多個(gè)孔時(shí)，孔心距的尺寸精度由凹?？仔木啾ＷC。由于凸凹模的刃口尺寸磨損不影響孔心距的變化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差帶的中點(diǎn)上，按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)準(zhǔn)。（4）沖模刃口制造公差 凸凹模刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件個(gè)精度為要求，保證合理的凸凹模間隙值，保證模具一定是使用壽命。7.2 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 (根據(jù)《沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)》P42)根據(jù)凸凹模的加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可以分為兩類。本次設(shè)計(jì)中的制件是屬于圓形工件，采用凸模和凹模分布加工的方法。凸凹模分別加工的優(yōu)點(diǎn)是：凸凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造，其缺點(diǎn)是模具的制造公差小，模具制造困難，成本高。根據(jù)刃口尺寸的計(jì)算原則，計(jì)算公式如下：落料： 凹模 (max)0ddD?????凸模 inppZ沖孔： 凸模 0min()ppdx????凹模 iminin00()ddZxZ????孔心距：minin())228dLL??????式中： ————落料凹，凸模尺寸,dpD—————沖孔凸，凹模尺寸,———————凹模孔心距的尺寸，公差 取公差的 1/4，即dL d?4???————————工件孔心距的最小極限尺寸min————————落料件的最大極限尺寸axD————————沖孔件孔的最小極限尺寸ind——————————沖裁件制造公差?—————————最小初始雙面間隙minZ18——————————凸凹模的制造公差，可以查有關(guān)資料，d?或取 ≦0.4 ,pmaxin()Z?maxin0.6()dZ???X—————————系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸，應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件的中間尺寸。X 值在 0.5～1 之間，與沖裁件的精度等級(jí)有關(guān)。本次設(shè)計(jì)中，由零件圖可以知道。該零件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔落料件，凸凹模按互相加工法分別制造。零件材料選擇 Q235，外形尺寸0.63??由落料獲得，內(nèi)孔尺寸0.32???及尺寸0.467??由沖孔同時(shí)獲得。確定初始間隙 查≤模具設(shè)計(jì)與制造≥第 2 版，高等教育出版社，P32，表 2.10 和表 2.11 得： =0.27 =0.31minZmaxZ確定磨損系數(shù) X 查 ≤模具設(shè)計(jì)與制造≥第 2 版，高等教育出版社，P34，表 2.12 得：沖孔0.32???磨損系數(shù) X=0.5，落料0.631??磨損系數(shù) X=0.57.2.1 沖孔凸凹模的刃口尺寸計(jì)算：查≤模具設(shè)計(jì)與制造≥第 2 版，高等教育出版社，P33 表 2.11 得：= -0.010 =+0.015p??d??凸模刃口尺寸: =0.1(0.53)???=0.1265?mm0min()ppx????凹模刃口尺寸： iminin00dddZxZ?????=0.15.1(267)?= 0.1543?mm校核 =（0.015+0.010）mm=0.025mm， - =0.31-0.27=0.04mmdp??maxin滿足 maxinpZ??7.2.2 落料凸凹模刃口尺寸的計(jì)算：查≤模具設(shè)計(jì)與制造≥第 2 版，高等教育出版社，P33 表 2.11 得： = -0.015 =+0.024p??d??凹模刃口尺寸： =0.24(160.53)???=0.2415968?(max)dD???凸模刃口尺寸： = 0.987?= 0.15?inpdpZ?校核 ： =（0.015+0.024）mm=0.039mm， - =0.31-?maxZin0.27=0.040mm滿足 maxinpdZ???198 沖裁模零部件的設(shè)計(jì)8.1 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1.1 凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模的主要形式有圓形凸模，非圓形凸模兩類。本次設(shè)計(jì)中選用圓形凸模根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T8057.1～2-1995）規(guī)定，凸模材料用 T10A,Cr6WV,9M 那V,Cr12,Cr12MoV。刃口部分熱處理硬度前兩種材料為 58～60HRC,后三種材料為58～62HRC，尾部回火至 40～50HRC。8.1.2 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算上圖為：沖孔凸模凸模的長(zhǎng)度一般是按照模具結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定的，上圖是帶固定卸料板的沖裁模結(jié)構(gòu)，其凸模長(zhǎng)度的確定可以通過(guò)下列公式來(lái)計(jì)算： 1234Lhh??式中 L——凸模長(zhǎng)度，mm；20——凸模固定板厚度（常用的沖壓模固定板厚度一般 20---1h30）mm； =30mm——卸料板厚度，mm； =25mm33h——導(dǎo)料板厚度，mm； =7mm22——凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1）mm4hh——增加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板之間的安全距離，一般取 h=10～20mm。所以：L=30+25+7+1+20=83mm圓形凸模與凸模固定板連接為壓入式 D1 采用 H7/m6 配合（過(guò)渡配合） ，D1=（3～5）+d， D2=（3～5）+D1，取 D1=20+5=25mm，D2=25+5=30mm8.1.3 凸模的強(qiáng)度和剛度校核在一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，沒(méi)有必要進(jìn)行校核，但是當(dāng)凸模的橫截面尺寸很小而沖裁的板料厚度較大或根據(jù)需要確定的凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。承壓能力的校核：凸模承壓能力按下式校核： 。對(duì)于圓形凸模，??F