四川理工學院畢業(yè)設計（論文）方形墊片沖孔、落料復合模設計四川理工學院機械工程學院四 川 理 工 學 院畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目： 方形墊片沖孔、落料復合模設計 學院：機械工程學院專業(yè)：材料成型及控制工程 班級：2009.4 學號：= 學生： = 指導教師： = 接受任務時間 2013.03.04 系主任 （簽名） 院長 （簽名）1畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求內容：方形墊片沖孔、落料復合模設計；產品工件圖見附圖；生產批量：中批量要求：要求有摘要（中、英文） 、目錄、設計任務書、產品圖及設計說明書。2指定查閱的主要參考文獻及說明1） 實用模具設計與制造手冊 ，許發(fā)樾主編 機械工業(yè)出版社 2000.102） 沖模設計手冊,沖模設計手冊編寫組編注 機械工業(yè)出版社 1999.063） 實用沖壓技術手冊 ， 王孝培主編 機械工業(yè)出版社 2001.034） 沖壓模設計與制造,劉建超 張寶忠主編 高等教育出版社 1999.15） 互換性與技術測量,廖念創(chuàng)等 計量出版社 1998.02 6） 金屬材料及熱處理,上海工大史美堂主編 上?？萍汲霭嫔?1980.077） 沖模圖冊,李天佑主編 機械工業(yè)出版社 1995.103進度安排設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期1 收集文獻,提出體系架構需求，完成開題報告 2013.03.04-2013.3.162 確定設計方案,完成所有工藝計算，重點解決關鍵疑難問題并分析 2013.3.17-2013.4.133 撰寫論文,完成裝配圖及零件圖 2013.4.14-2013.5.114 校對、修改加工論文及圖紙 2013.5.12-2013.5.255 畢業(yè)設計修改及提交，準備答辯 2013.5.26-2013.06.21摘 要本設計是對給定的模具產品圖進行沖壓模工藝分析和模具設計，在綜合考慮了經濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度和精確度等諸多因素的基礎上進行沖壓工藝分析與計算的，并提出了合理的工藝方案和結構形式，介紹了模具設計中的排樣與送料方式和卸料與導向方式，討論了主要工作件間隙的確定和刃口尺寸及沖壓力的計算，并選擇合適的壓力機，設計中主要對模具工作部分尺寸進行計算和主要零部件的設計以及加工工藝的制定。該模具提高了制件質量和生產效率，降低了模具成本，制件質量符合生產要求。關鍵詞：復合模 工藝分析 沖孔 落料Abstract This design is to the product chart which assigns carries on flushes the die mold design and mold design process analysis. In the overall evaluation efficiency, the components ramming technology capability as well as the complex degree and accuracy and so on in many factor foundations carried on the ramming craft analysis and the computation, a reasonable process was proposed. The blanking layout and feeding styles, unloading way and guiding method were introduced, and the main components of the mold design and process technology development .The determination of the clearance between working parts and the calculation of punching and blanking compound die were expounded. This compound die improved product qualities and production efficiency with lower costs. The reliable product quality is achieved.Key words: Compound Die; Process Analysis; Punching; Blanking目 錄摘要 ABSTRACT第一章 緒論 1第二章 止動片沖壓工藝分析及模具設計 .42.1 設計題目設計一止動片，零件圖如下 42.2 沖壓件工藝分析 42.3 沖壓工藝方案的確定 .42.4 模具結構形式的確定 .52.5 排樣設計 52.6 沖壓力的計算 .72.6.1 沖壓力 72.6.2 卸料力 82.6.3 頂件力 82.6.4 模具總沖壓力 82.7 壓力中心的計算 82.8 初選壓力機 10第三章 模具總體設計 113.1 模具類型的選擇 113.2 定位方式的選擇 113.3 卸料方式的選擇 113.4 出件方式 123.5 確定送料方式 123.6 導向方式的選擇 12第四章 模具工作部分尺寸計算 134.1 工作零件刃口尺寸計算 .134.1.1 沖載間隙分析（要改模板） 134.1.2 落料模具工作零件刃口尺寸計算 .134.1.3 沖孔模具工作零件刃口尺寸計算 144.2.卸料裝置中彈性元件的計算 .154.2.1 卸料塊的設計 .154.2.2 彈性元件橡膠的設計 15第五章 主要零部件設計 .185.1 工作零件的結構設計 185.1.1 凸凹模 185.1.2 落料凹模 185.1.3 沖孔凸模 215.2 其它模具零件結構尺寸 235.2.1 卸料板的設計 235.2.2 墊板設計 245.2.3 固定板設計 265.3 模架的選用 .275.3.1 上、下模座的設計 285.3.2 導柱、導套及模架的選用 295.4 其它標準零件的選用 325.4.1 模柄的選用 325.4.2 導料銷 335.4.3 卸料螺釘的選用 335.4.4 定位零件 335.4.4 推件裝置 34第六章 壓力機的校核 37第七章 模具的裝配總圖 .38第八章 模具主要零件加工工藝的制定 398.1 落料凹模加工工藝過程 398.2 沖孔凸模加工工藝過程 398.3 凹凸模加工工藝過程 408.4 凸模固定板加工工藝過程 418.5 凸凹模固定板加工工藝過程 428.6 卸料板加工工藝過程 438.7 凸凹模墊板加工工藝過程 448.8 沖孔墊板加工工藝過程 45第九章 結論 46參考文獻 .47致謝 48四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁第一章 緒論11 沖壓與冷沖模概念沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。在沖壓加工中，將材料加工成零件的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在現實沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件“一摸一樣”的關系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產出合格的沖壓件；沒有先進的沖模，先進的沖壓成型工藝就無法實現。在沖壓零件的生產中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素。沖模在種類繁多的模具中占有十分重要的地位，是工業(yè)生產中應用最為廣泛的模具，從產量上看，它占了模具總產量的 30%以上，從產值上看，它占了模具總產值的 50%左右。沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術方面，還是在經濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。生產的制件所表現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成形加工必須具備相應的模具，而模具是技術密集型產品，其制造屬單件小批量生產，具有難加工、精度高、技術要求高、生產成本高（占產品成本的 10%30%）等特點。所以，只有在沖壓零件生產批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現，從而獲得好的經濟效益。1.2模具工業(yè)在當今市場的發(fā)展狀況和前景：模具工業(yè)作為現代社會的一種新興工業(yè)，它能夠節(jié)約能源、節(jié)約原材料以及較高的生產效率，它能夠保證比較高的加工精度等特點。模具市場在世界上大部分都是供不應求的，它的市場需求量大致 580 億至 660 億美元之間，與此同時，模具工業(yè)在我國也迎來了一輪新的發(fā)展前景。模具工業(yè)在我國最近幾年總產值保持 12.5%的年增長率，截止至2006 年底模具產值預計超過 550 億元。3 模具在現代工業(yè)中的地位在現代工業(yè)生產中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產行業(yè)中得到了廣泛應用。由于采用模具進行生產能提高生產效率、節(jié)約原材料、降低成本，并保證一定的加工質量要求，所以，汽車、飛機、拖拉機、電器、儀表、玩具和日常品等產品的零部件很多都采用模具進行加工。據國際技術協會統計，2011 年產品零件粗加工的 80%，精加工的 60%都由模具加工完成。四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁1.4 沖壓工藝的種類沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。在實際生產中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率的自動沖壓生產線。在每分鐘生產數十、數百件沖壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁第二章 方形墊片沖壓工藝分析及模具設計2.1設計零件一方形墊片，零件圖如下:圖 2-1 為方形墊片制件，材料為 Q235-A，厚度為 2mm，大批量生產。試設計圖 2-1 方形墊片零件圖相應的模具及其主要的零部件，工件結構分析、工藝分析、模具方案的論證、進行總體結構設計、制定主要件的工藝規(guī)程、必須的工藝計算、制造工藝以及一定的技術經濟分析等。2.2 沖壓件工藝分析（1）材料:該沖裁件的材料 Q235-A 是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。（2）零件結構: 零件結構簡單對稱，無尖角，中間有一個圓孔，中心孔直徑為20mm，滿足沖裁孔徑 的要求，成型后須保證各尺寸公差要求?？着cm20.1td邊緣的最小壁厚為 5mm，滿足沖裁件最小孔邊距 的要求，滿足許用m35.1mintl壁厚要求，因此，該制件具有良好的沖壓工藝性，比較適合沖裁。（3）尺寸精度: 零件圖上長度和寬度標注了公差要求，由公差表查的要求屬于IT14。圓角沒公差要求，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。中心孔尺寸標注了公差要求，由公差表查得其公差要求屬 IT12。由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁2.3 沖壓工藝方案的確定由圖 2-1 可知 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案:（1）先落料，再沖孔，采用單工序模生產。（2）落料一沖孔復合沖壓，采用復合模生產。（3）中孔一落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。方案（1）模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率較低，難以滿足零件大批量生產的需求.由于零件結構簡單，為提高生產效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。方案（2）只需要一套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產效率也高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。方案（3）也只需要一套模具，生產效率也很高，但零件的沖壓精度較復合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，通過以上三種方案的分析比較，對該見沖壓生產以采用方案（2）為最佳2.4 模具結構形式的確定正裝式復合模和倒裝式結構比較：正裝式復合模適用于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖載件，還可以沖制孔邊距較小的沖載件。廢料不會在凸凹?？變确e聚，每次由打棒打出，可減少孔內廢料的漲力，有利于凸凹模減小最小壁厚。倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖載件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有力條件，所以應用十分廣泛。制件孔邊距較大，平直度要求不高，不能使用正裝式復合模生產。由以上綜合分析確定該制件的生產采用倒裝式復合模具生產。2.5 排樣設計排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當的搭邊值，是降低成本、保證工件質量及延長模具壽命的有效措施。排樣的方式有多種多樣，如：直排、斜排、直對排、混合排、少廢料和五廢料等排樣方式，由止動片圖得，此沖裁件采用直排。排樣時工件以及工件與條料側邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊值對沖裁過程及沖裁件質量有很大的影響，因此一定要合理的確定搭邊數值。搭邊過大，材料利四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁用率低;搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據生產統計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高 50以上。搭邊的作用是補償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件；保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊值的大小與下列因素有關：（1）材料的力學性能，硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。（2）工件的形狀與尺寸，工件的尺寸大或者有圓角半徑較小的凸起時，搭邊值取大一些。（3）材料厚度，材料厚度大則搭邊值大一些。（4）送料及擋料方式，手工送料、有側壓裝置的模具，搭邊值要小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。（5）卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且影響沖裁件的剪切表面質量。查沖壓模具設計與制造表 2.5.2,確定搭邊值:條料邊緣的搭邊和工件間的搭邊分別為2.2mm和2.0mm從而可計算出條料寬度和送進步距分別為44.4mm和32mm。如圖 2-2 所示毛坯排樣采用的是條料，且垂直于送料方向的凹模長度大于送料方向的凹模寬度，為降低生產成本，提高經濟效益，采用橫向手工送料方式，條料的送進方向。圖 2-2 方形墊片排樣圖四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁一個步距內的材料利用率 為.裁單件材料的利用率按2式計算,即（2-%10BLnA1）式中 A沖裁面積(不包括內形結構廢料 如圖 2-3)； 一個沖距內沖沖裁件數目；1nB條料寬度；L進距。利用 CAD 可計算得 24.38m6所以 %84.6310.59%10nA圖 2-3 廢料種類圖2.6 沖壓力的計算2.6.1 沖壓力沖壓力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一。所以，在這里要計算兩次沖裁力，再相對比較取最大的沖裁力作為沖壓力。用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力 F 一般按下式計算：（2-2）KLt四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁式中：沖裁力（KN） ；FL沖裁周邊長度；t材料厚度；材料的抗剪強度（Mpa） 。K系數；系數 K 是考慮到實際生產中，模具間隙的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度等因素的影響而給出的修正系數。一般取 K=1.3。材料 Q235-A 的抗剪強度查表 =350Mpa；材料厚度 t=2mm；沖孔力 ：1F所以 KNKLt 18.573028.63其中 L=62.83mm；落料力 2F所以 KNKLt 59.13024.13.其中 L 由 CAD 周長計算:L=131.42mm；通過以上數據比較分析，這里沖裁力的選取較大的沖孔力 作為沖壓力2FF=119.59KN2.6.2 卸料力 從凸模上卸下箍著的的料所需要的力稱為卸料力。卸料力計算按式 2.6.3（經驗公式）得：FKX(2-3) 式中：卸料力；XFF沖裁力；四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁卸料力系數；XK其值由表 2.6.1 查得 0.05。XK則卸料力： NFX98.5.10.2.6.3 頂件力逆沖裁方向將料沖凹模內頂出所需要的力稱為頂件力。頂件力計算按式 2.6.5（經驗公式）得：（2-4） )(1FKD式中：頂件力；DFF沖裁力；沖孔力；1頂件力因數；DK其值由表 2.6.1 查得 06.DK頂件力則為： NFD.1)8.579.1(06.2.6.4 模具總沖壓力為：KNFDX 17.36.098.5沖總2.7 壓力中心的計算模具壓力中心就是沖壓力合力的作用點。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快的中心相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產中，可能會出現由于沖件的形狀或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力與模柄中心線相重合，這時應注意壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機的允許范圍。沖模的壓力中心按下述原則確定：（1）對稱形狀的單個沖裁件，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稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（3）形狀復雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁壓力中心如圖 2-4 所表示圖 2-4 壓力中心圖由于該沖壓件是對稱的，所以沖模的壓力中心在沖壓件輪廓圖形的幾何中心上（亦就是原點） 。2.8 初選壓力機壓力機公稱壓力的確定：對于沖裁工序，壓力機的公稱壓力應大于或等于沖裁時總沖壓力的 1.11.3 倍，即 KNFPZ52.1708.4)3.1(因此初選壓力機為：J2316。四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁第三章 模具工作部分尺寸計算3.1 工作零件刃口尺寸計算3.1.1 沖載間隙分析3.1.1.1 間隙對沖載件尺寸精度的影響沖載件的尺寸精度是指沖載件的實際尺寸與圖紙基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩個方面的偏差，一是沖載件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。間隙影響沖裁件尺寸精度具體有以下幾種情況：當間隙適當時，在沖裁過程中，板料的變形區(qū)在剪切作用下被分離，使落料件的尺寸等于凹模尺寸，沖孔件尺寸等于凸模的尺寸。當間隙過大，板料在沖裁過程中除受剪切外還產生較大的拉伸與彎曲變形，沖裁后因材料彈性恢復，將使沖裁件尺寸向實際方向收縮。對于落料件，其尺寸將會小于凹模尺寸，對于沖孔件，其尺寸將會大于凸模尺寸。但因拱彎的彈性恢復方向與以上相反，故偏差是二者的綜合結果。當間隙過小，則板料的沖裁過程中除剪切外還會受到較大的擠壓作用，沖裁后，材料的彈性恢復使沖裁件尺寸向實體反方向脹大。對于落料件，其尺寸將會大于凹模尺寸；對于沖孔件，其尺寸將會小于凸模尺寸。3.1.1.2 間隙對沖載力的影響實驗證明，隨著間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，當單邊間隙在材料厚度的 左右時，沖載力的降低不超過 。因此，在正常情況下，間隙%205 %105對沖裁力的影響不大。間隙對卸料力、推料力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當單面間隙達到材料厚度的 左右時，卸料力幾乎降到零，但間251隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。3.1.1.3 間隙對模具壽命的影響模具壽命分為刃磨壽命和模具壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間的合格制件數表示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细裰萍当硎?。模具失效的原因一般有：磨損、變形、蹦刃、折斷和脹裂。沖裁過程中凸、凹模刃口受著極大的垂直壓力與側壓力的作用，高壓使刃口與四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁被沖材料接觸面之間產生局部附著現象，當接觸面相對滑動，附著的部分就產生剪切而引起磨損。這種附著磨損，是沖模磨損的主要形式。接觸壓力愈大，相對滑動距離愈大，模具材料愈軟，則磨損量愈大。而沖裁中的接觸壓力，即垂直力、側壓力、摩擦力均隨間隙的減小而增大，且間隙小時，光亮帶變寬，摩擦距離增長，摩擦發(fā)熱嚴重，所以小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產生粘接現象。而接觸壓力的增大，還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之蹦刃。小間隙還會產生凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常破壞。所以為了減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質量的前提下適當采用較大的間隙值是十分必要的。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度，減小模具粗糙度值，良好潤滑，以減小磨損。3.1.1.4 間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖載件質量、沖載工藝、模具壽命都有很大的影響。因此，設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖載件的斷面質量、尺寸精度滿足產品的要求，所需沖載力小、模具壽命高，但分別從質量，沖載力、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、生產中通常只選擇一個合適的范圍作為合理間隙，只要間隙在這個范圍內，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 ，最大值稱為最大 ?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故minZmaxZ設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值。3.1.2 落料與沖孔模具工作零件刃口尺寸計算由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩類:按凸模與凹模圖樣分別加工和凸模與凹模配作法。這里采用按凸模與凹模圖樣分別加工法來進行計算，因為這種方法使用圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，因沖裁件此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。（1）落料設工件的尺寸為 ，根據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹0D模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。(3-1)AxA0ma)(（3-2）0minmaxin )(TTZDZDT 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁（2）沖孔設沖孔尺寸為 ，根據計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺0d寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸加上最小合理間隙值即得到凹模尺寸。(3-3)0min)(TxdT（3-4）AAZxdZA 0minini )(上述試中： 、 落料凹、凸模尺寸；ADT、 沖孔凸、凹模尺寸；d落料件的最大極限尺寸；max沖孔件孔的最小極限尺寸；in工件制造公差；最小合理間隙；minZ磨損系數；x、 凸、凹模的制造公差，可按 IT6 至 IT7 級來選取，也可查表 2.4.1 選TA取，獲?。?- ） ， （ - ） 。T4.0maxZinA6.0maxZin由圖 2-1 可知，該零件無特殊要求的一般沖孔、落料。外形 mm、 mm 和 R5mm 由落料同時獲得，圓孔 mm 由沖孔獲得，062.4052.3 21.0查表 2.3.3 得 =0.246, =0.360,則minZmax mZ4.)246.03.(in由公差表查得： mm、 mm 為 IT14 級，取 =0.5mm；R5mm 無公差要求，062.4052. x按 IT14 級，取 =0.5mm； mm 為 IT12 級，取 =0.75mmx1.設凸、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造，則沖孔： =（20+0.75 0.21） mm0min)(TdT013.=20.16 mm13.=（ 20.16+0.246） mmAZTA0in)( 02.=20.40 mm2.校核: + Tminax0.013mm+0.021mm 0.114mm四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁0.034mm 0.114mm（滿足間隙公差要求）落料：對于外形 mm =（40-0.5 0.62）062.4 AxDA0ma)( mm=39.69 mm025.5（39.69-0.246）0min)(TZDATmm=36.44 mm016.016.校核：0.025+0.016=0.041 0.114mm（滿足間隙公差要求）同理：對于外形 mm =（30-0.5 0.52） mm=29.74 mm052.3A021.021.=(29.74-0.246) mm=29.49 mmT3.3.校核：0.021+0.013=0.034 0.114mm（滿足間隙公差要求）3.2. 卸料裝置中彈性元件的計算3.2.1 卸料塊的設計卸料裝置一般是彈性的,其基本零件是卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成，彈性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的 0.60.8 倍。卸料板與凸模的雙邊間隙根據沖件料厚確定，一般取 0.10.3mm。此，為便于可靠卸料，在模具開啟狀態(tài)時，卸料板工作平面應高出凸模刃口端面0.30.6。卸料螺釘一般采用標準的階梯形螺釘，其數量按卸料板形狀與大小確定，卸料板為圓形時常用 34 個，為矩形時一般用 46 個。卸料螺釘的直徑大小可選 812mm，各卸料螺釘的長度應一致，以保證卸料板水平和均勻卸料。彈性卸料裝置依靠彈簧或橡皮的彈力來卸料，卸較力不太大，但沖壓時可兼起壓料的作用。 3.2.2 彈性元件橡膠的設計3.2.2.1 橡膠的形狀及數量由于橡膠允許承受的載荷較大，安裝靈活方便，因而是沖裁模中常見的彈性元件。沖裁中用于卸料的橡膠有聚氨脂橡膠和合成橡膠，其中聚氨脂橡膠性能比合成橡膠優(yōu)異，所以采用聚氨脂橡膠，形狀為圓筒形橡膠，假設數量為 n=43.2.2.2 確定橡膠的自由高度 0H(3-5)工）（ )45.3(四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁mth6231工 作其中： 卸料板工作行程工 作h為凸凹模凹進卸料板的深度，取 1mm1為凸凹模沖載后進入凹模的深度 3mm2t 為材料厚度 2mm m1)56()105(6修工 作工 hH其中： 橡膠工作行程工為凸凹模修磨量，取 5mm修h綜合上述， ，取 為 的 25%40工 工H03.2.2.3 確定橡膠的預壓縮量 預015%）（預 Hm6.4.0預3.2.2.4 每個橡膠承受的載荷 1F選用四個圓筒形橡膠 NFX24759041四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁第四章 模具總體設計4.1 模具類型的選擇沖裁模結構類型很多，按工序組合程度分類，可分為：單工序模、復合模、級進模等。單工序模是指在壓力機的一次行程內只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模，落料模只適用于沖裁精度要求不高，形狀簡單和生產批量小的沖件。復合模是指在壓力機的一次行程中，在模具的同一工位上同時完成兩道或兩道以上不同沖裁工序的沖模。它在結構上的主要特點是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件凸凹模，如在落料沖孔復合模中只有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。根據凸凹模在模具中的裝配位置不同，分為正裝式復合模和倒裝式復合模。而其中正裝式復合模較適用于沖裁材質較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖裁制件孔邊距離較小的沖裁件。倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利的條件。該生產采用的是大批量生產，生產效率較高。級進模又稱連續(xù)模，它是一種工位多、效率高的沖裁模。整個沖裁件的成形是在連續(xù)過程中逐步完成的。連續(xù)成形是工序集中的工藝方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。根據沖壓件的實際需要，按一定順序安排了多個沖壓工序（在級進模稱為工位）進行連續(xù)沖壓。它不但可以完成沖裁工序，還可以完成成形工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復雜沖壓件可以在一副模具上完全成形，為高速自動沖壓提供了有利條件。級進模有兩種典型結構：導正銷定位的級進模和側刃定距的級進模。根據零件的沖裁工藝方案，確定采用復合模。此模具的結構較為簡單，降低了模具的加工難度，減少生產成本，提高了生產效益。4.2 定位方式的選擇四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁考慮到該制件是大批量生產，要提高效率，就要從某些細節(jié)著手。在此，我采用的是活動擋料銷進行定位。因為此擋料銷的后端帶有彈性元件，能自由活動，并且該結構廣泛應用在彈性卸料板的結構中。當模具閉合后不允許擋料銷的頂端高于條料厚度就采用此結構。4.3 卸料方式的選擇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構。常用用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖載后卸料。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，單邊間隙取 。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時，卸料板與凸模)5.02(t的配合間隙應該小于沖載間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料，由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇 ，若t)2.0(彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖載間隙。常用作落料模、沖孔模、復合模的卸料裝置。工件平直度較高，料厚為 2mm 相對較薄，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，故采用彈性卸料。4.4 出件方式因采用倒裝式復合模生產，故采用上出件為佳。4.5 確定送料方式因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度 B 小于送料方向的凹模長度 L，故采用橫向送料方式，即由右向左送料。4.6 導向方式的選擇方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)，其對角導柱模架上、下模座工作平面的橫向尺寸 L一般大于縱向尺寸 B，常用于橫向送料級進模或者縱向送料的單工序沖載模、復合模。方案二：采用后側導柱模架。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，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁具使用壽命，且不能使用浮動模柄。方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠，剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓模架。方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向準確可靠、滑動平穩(wěn)。但只能縱向送料，一般用于單工序?；驈秃夏！８鶕陨戏桨副容^并結合模具結構形式和送料方式，該復合模采用后側導柱的導向方式，即方案二最佳。第五章 主要零部件設計5.1 工作零件的結構設計5.1.1 凸凹模零件外形相對簡單，根據實際情況并考慮加工，為了滿足凸凹模強度和剛性，將凸凹模設計成階梯式，使裝配修磨方便。采用成形銑、成形磨削加工。凸凹模總長 L：mhhL4.71831432其中 為凸凹模固定板厚度， 為橡膠安裝高度， 為彈性卸料板厚度， 為凸凹1h23 4h模凹進彈性卸料板厚度。5.1.2 落料凹模5.1.2.1 凹模結構形式凹模的結構形式也較多，按外形可分為標準圓凹模和板狀凹模 ，按結構分為整體式和鑲拼式。按刃口形式也有直筒形和錐形兩種。一般用多采用整體式及鑲拼式，根據零件為多種幾何形狀，整體式適用于小型凸、凹模，鑲拼組合式主要用于較大的凸、凹模。根據以上分析應采用整體式，各種凹模的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據計算壓力中心的數據，將壓力中心與模柄中心重合。根據實際生產需要，使用外形為矩形的板狀凹模。5.1.2.2 凹模的固定方式凹模的固定方式有三種：第一種是熱套和冷壓；第二種是低熔點合金，環(huán)氧樹脂澆注及無機粘接；第三種是螺釘緊固，銷釘定位。采用第一種時不易裝拆，主要四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁用于冷擠壓預應力凹模。用第二種時，其緊固力較小，不易裝拆。采用第三種時，緊固力大，定位可靠，通用性較強，裝拆方便，適用于各種類型的模具采用，要保證螺孔間、螺孔與銷孔間及螺孔或銷孔與凹模刃口間的距離不能太近，否則會影響模具的壽命。根據以上分析應采用螺釘緊固，銷釘定位。凹模采用矩形板狀結構和直接通過螺釘、銷釘與上模座固定的固定方式。因沖件為大批量生產，考慮凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用直筒形刃口，該形式刃口強度較高，修磨后刃口的尺寸不變，用于沖裁形狀或精度要求高的零件。5.1.2.3 凹模尺寸計算其外形尺寸按相關公式 2.9.3、2.9.4 計算：凹模厚（高）度 （5-1）kbH)15(m所以：=0.4 40 =16kb其中： 查表 2.9.5 可知 =0.4k考慮到推進塊的安裝空間和運動空間，凹模的實際厚度應增加。取 H=30mm凹模壁厚(5-2)HC)25.1(所以：=2 16 =32C)25.1(m凹模寬度 mCbB94320取 B=95mm四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁凹模長度 mClL10432取 L=110mm所以凹模輪廓尺寸為 ，為了保證螺孔間、螺孔與銷釘孔3951之間的強度和模具的壽命，一般開的孔與孔之間的距離根據表 2.9.3 知道銷孔與螺紋孔之間的距離不應小于 5，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值。 、5.1.2.4 凹模材料的選用根據需要，凹模的材料選用 T10A，工作部分熱處理淬硬 6064HRC（材料及熱處理選用參考表 1.4.4） 。查表 2.9.14 選 M8 的螺釘。凹模板中的孔與孔之間的校核:由表 2.9.3 校核最小的 A 值為 12mm,最小的 B 值為 14mm,最小的 C 值為 5mm,最小的 D值為 12mm,以上的所有尺寸都能符合要求,因此孔與孔之間的距離得以校核。5.1.3 沖孔凸模5.1.3.1 凸模結構尺寸與固定方式落料凸模刃口部分非圓形，為便于凸模和固定板的加工可設計成階梯形結構，并將安裝部分設計成便于加工的圓形或方形。凸模的固定方式有臺肩固定、鉚接固定、粘結劑澆注固定、螺釘與銷釘固定。臺肩固定結構簡單，便于裝拆，而且能承受較大的沖力；鉚接固定與臺肩固定的作用差不多，但其不易裝拆，準確更換不方便；粘結劑澆注固定主要用語直通式非圓形凸模；根據以上分析應采用臺肩固定。5.1.3.2 凸模的長度計算及材料的選用凸模的長度根據模具的具體結構確定，長度根據磨損量及固定板、卸料板厚度等來決定的即： mhL5430221其中 為凸模固定板厚度， 為凹模厚度1h2h凸模材料的選用：根據需要選用 T10A,工作部分熱處理淬硬為 5862HRC。5.2 其它模具零件結構尺寸5.2.1 卸料板的設計卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的 0.60.8 倍，四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 20 頁即 H=0.6×30=18，卸料板與凸模的雙邊間隙根據沖件料厚確定取 0.15，其輪廓尺寸為 =110mm×95mm×18mm，孔與孔之間的距離為根據表 2.9.3 知道銷釘孔LBH與螺紋孔之間的距離與凹模的距離不應小于 5，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值，孔與孔之間的距離不能太近，則會影響模具的壽命，并影響其剛度和強度。5.2.2 墊板設計墊板的作用是承受并擴散凸模或凹模傳遞的壓力，以防止模座被壓擠損傷，是否需要墊板，可按下式校核： y式中：為凸模端面的壓應力，MPay為模座材料的許用應力；墊板的形狀與凸模固定板和凹模板相同，一般為圓形或矩形，墊板厚度一般為。墊板材料常用 45 號鋼（熱處理硬度為 ）或 T8A(熱處理硬度m103 HRC483為 )。HRC562MPaAPy 74.192.730式中：P 為沖載力A 為凸模最大端面積。而模板材料選用鑄鐵 HT250， ，則MPaY1409，所以需要加墊板。墊板厚度可以取 ，取 H=8模具墊板。孔與y m124孔之間的距離為根據表 2.9.3 知道銷孔與螺紋孔之間的距離不應小于 5，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值，孔與孔之間的距離不能太近，這樣會影響模具的壽命，并影響其剛度和強度。安裝墊板的時候要考慮孔與孔之間的刃口配合。5.2.3 固定板設計固定板的作用是將凸模（凸凹模）固定在下模座正確位置上,固定板為矩形或圓形板件，固定板與凸模（凸凹模）為 H7/h6 配合，安裝后應將凸模（凸凹模）端面 與固定板一起磨平，裝配可通過 2 個銷釘定位,4 個螺釘與上模座連接固定,各形孔的四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁位置尺寸與凹模的保持一致,其厚度為凹模的 倍取 （凸凹模8.0624308.H取 0.6，即 ） ，一般開的孔與孔之間的距離根據表 2.9.3 知道銷mH18306.孔與螺紋孔之間的距離不應小于 5，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值。材料選用 45 鋼5.3 模架的選用5.3.1 上、下模座的設計模座一般分為上、下模座，其形狀基本相似。上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。因此，必須十分重視上、下模座的強度和剛度。模座因強度不足會產生破壞；如果剛度不足，工作時會產生較大的彈性變形，導致模具工作零件和導向零件迅速磨損。在選用和設計時應該注意如下幾點：（1）盡量選用標準模架，對于圓形的模座，其直徑比凹模板的直徑大對于矩形模座，其長度應比凹模長度大 ，而寬度可以等于或m703 40m3大于凹模板的寬度，但應考慮有足夠的安裝導柱、導套的位置。模座的厚度取凹模的 倍，考慮受力情況，上模座厚度可以比下模座的厚度小 。1.5 105（2）所選用或者設計的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應，并進行必要的校核，下模座的最小輪廓尺寸應比壓力機工作臺上漏料孔的尺寸每邊至少要大 。m504（3）模座材料一般選用 HT200、HT250，也可以選用 Q235、Q255 結構鋼，對于大型精密模具的模座選用鑄鋼 ZG35、ZG45.（4）模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為 4 級。（5）上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在以下；模座的導柱，導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平面垂直，安裝m02.滑動式導柱和導套時，垂直度公差一般為 4 級。四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 22 頁（ 6）模座的上、下模表面粗糙度 Ra 值為 ，在保證平行度的前提下，可m8.06允許 Ra 值降低為 ?？拙喙钜笤?模座的材料選用 HT250。m6.12315.3.2 導柱、導套及模架的選用導柱的標準號為 A 型（GB2861.1-81） ，其尺寸為，導套的準號為 A 型（GB2861.6-81） ，其尺寸為m16028,1025。兩者的材料選用：T10A。42,395.4 其它標準零件的選用5.4.1 模柄的選用由壓力機的型號 J23-40.可查得模柄孔的直徑為 50,深度為 70,由裝配要求,選擇旋入式模柄，通過螺紋與上模座連接，并加螺絲防止松動，這種模具拆裝方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于由導柱的中、小型沖模。5.4.2 導料銷兩個導料銷設在同側，條料沿著兩個導料銷確定的直線送進，從右向左送料時，導料銷裝在后側；從前向后送料時，導料銷裝在左側。由擋料銷控制送料步距，在上模設置對應的導正孔，固定在凹模板中。5.4.3 卸料螺釘的選用卸料板上設置 4 個卸料螺釘，公稱直徑為 10mm，螺紋部分為 。卸料螺mM8釘尾部應留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面 1mm，有誤差時通過螺釘與卸料板之間的安裝墊片來調整。5.4.4 定位零件5.4.4.1 擋料銷的選用采用一顆擋料銷安裝在凹模上。查標準 JB/T7649.10-1994，選取直徑為 4mm 的固定擋料銷，這種擋料銷的固定部分和工作部分的直徑差別很大，不至于削弱凹模的強度，并且制造簡單，使用方便。5.4.4.2 銷釘的選取由凹模周界 選用 的圓柱銷，根據模具的實際情況，上模座m125608選用兩顆 的圓柱銷釘定位，下模座選用兩顆 的圓柱銷釘定位。58 m805.4.4.3 由凹模周界 選用 M8 的內六角螺釘，根據模具各零件的具體情況，上模座選用四顆 的內六角螺釘固定。下模座選用四顆 的內六角螺釘固定。4M7M5.4.5 推件裝置四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁剛性推件裝置推件力大，而且工作可靠，應用十分廣泛。5.4.5.1 推桿查標準 GB 2867.1-81，選取 A 型標準帶肩推桿三件，見圖 4-19、4-20、4-21.標記 推桿 GB2867.1-81764A推桿 GB2867.1-8120推桿 GB2867.1-819第六章 壓力機的校核6.1 公稱壓力根據公稱壓力的選取壓力機型號為 J23-16,它的壓力為 160KN144.28KN,所以壓力得以校核。6.2 滑塊行程次數 滑塊的行程次數為 115/min.因為零件的生產批量為大批量,又是手工操作送料,速度不能太快。因此，滑塊行程次數得以校核。6.3 工作臺面的尺寸 根據下模座 ,且每邊留出 ,即mBL1028m106,而壓力機的工作臺面 ,沖壓件和mBL0381 BL352廢料從下模漏出, 查表附表 1 知：漏料尺寸小于壓力機的孔尺寸,故符合要求，得以校核；6.4 滑塊模柄孔尺寸滑塊上模柄孔的直徑為 30mm,模柄孔深度為 50mm,而所選的模柄符合要求,則得以校核。6.5閉合高度四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁由壓力機型號可知道模具的最小閉合高度 ，最大閉合高度mH160inmH20ax由壓力機型號可知道 M=80mm ， =50mm， (M 為閉合高度調節(jié)13ax量/mm, 為墊板厚度/mm)1模具的閉高度為：mmH4.196)84.7530(532即 ,所選壓力機合適,則壓力機得以校核。160.第 7章 沖壓設備的工藝參數根據總沖壓力 F=136KN,模具閉合高度，沖床工作臺面尺寸等，通過校核，查附錄表 1，選擇開式壓力機 J2316.其工藝參數如下：公稱壓力：160KN滑塊行程：70mm滑塊行程次數：115 次/min最大閉合高度：220mm最小閉合高度：160mm閉合高度調節(jié)量：60mm滑塊中心到床身距離：160mm工作臺尺寸（左右）：450mm（前后）：300mm立柱間距離：220mm模柄孔尺寸： m503