半圓矩形墊片的沖壓模具設(shè)計(jì)-落料沖孔復(fù)合模含8張CAD圖.zip,半圓,矩形,墊片,沖壓,模具設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合,CAD 摘要 本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高了我的獨(dú)立工作能力。本設(shè)計(jì)通過對墊片的復(fù)合模設(shè)計(jì)的工藝性分析，確定了正確的工藝方案。從而對模具設(shè)計(jì)方案，以及沖壓設(shè)備作出了分析與選擇。通過分析決定采用復(fù)合模形式，然后參考其他模具結(jié)構(gòu)以及查手冊和計(jì)算設(shè)計(jì)。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后，對模具的裝配方案，對主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過程中除了設(shè)計(jì)說明書外，還包括模具的裝配圖，非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖等。 關(guān)鍵詞：沖壓模具;墊片;復(fù)合模;工藝方案; Abstract In this paper, the theory and practical production knowledge of the course are applied to conduct a practical training of cold stamping die design, so as to cultivate and improve my independent working ability. Through the analysis of the technological design of the compound die of the gasket, the design determines the correct process plan. Thus, the analysis and selection of mold design and stamping equipment are made. Through analysis, it is decided to adopt the compound die form, and then refer to other die structures, as well as consulting manuals and calculating designs. After calculating all the parameters, the assembly plan of the die and the technical requirements for the design and assembly of the main parts are analyzed. In the design process, besides the design instructions, it also includes assembly drawings of dies and parts drawings of non-standard parts. Keywords: stamping die; gasket; compound die; process plan; 目 錄 摘要 1 Abstract 2 第一章、緒 論 4 第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定 6 2.1.沖壓件的工藝分析 6 2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 7 2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 8 2.3.1.搭邊值的確定 8 2.3.2條料寬度的確定 9 2.3.3.送料步距的確定 9 2.3.4.排樣 10 2.3.5.材料利用率的計(jì)算： 11 第三章、沖裁力的計(jì)算 13 3.1.計(jì)算沖裁力的公式 13 3.2.總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力和總沖壓力 13 3.2.1.總沖裁力 13 3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算 14 3.2.3.推料力Ft的計(jì)算 14 3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算 15 第四章、模具壓力中心與計(jì)算 16 第五章、沖裁模間隙的確定 18 第六章、刃口尺寸的計(jì)算 20 6.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則 20 6.2.刃口尺寸的計(jì)算 20 6.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 20 6.4.沖裁刃口高度 23 第七章、主要零部件的設(shè)計(jì) 24 7.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 7.1.1.凹模的設(shè)計(jì) 24 7.1.2.凸凹模的設(shè)計(jì) 26 7.1.3.外形凸模的設(shè)計(jì) 27 7.1.4.內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 28 7.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì) 29 7.2.1.上下模座 29 7.2.2.模柄 29 7.2.3.模具的閉合高度 30 第八章、壓力機(jī)的選擇 31 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 第一章、緒 論 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。 因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量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(diǎn)。 沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(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?，F(xiàn)代各種先進(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。 沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類： 1．根據(jù)工藝性質(zhì)分類 （1）沖裁模 是利用模具將材料沿著一定輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工件，角沖裁模，比如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、剖切模等。 （2）彎曲模 用模具使板料彎成一定角度和或者一定的形狀，這叫彎曲模。 （3）拉抻模 是用模具把平板坯料制成開口空心件，這樣模具叫拉伸模。 （4）成形模 成型模范圍比較廣，其宗旨就是將坯料或者是工序件按凸、凹模的表面的形狀直接壓制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部的塑性變形，這樣的模具，比如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 2．根據(jù)工序組合程度分類 （1）單工序模 一般只有完成一種工序的模具。 （2）復(fù)合模 這類模具只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。 （3）連續(xù)模 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道以上工序的模具。連續(xù)模又稱級(jí)進(jìn)模。 當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化 （2）模具設(shè)計(jì)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(dòng)化 （4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn) （5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。 第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定 2.1.沖壓件的工藝分析 圖2—1 零件圖 如圖2—1所示零件圖。 生產(chǎn)批量：大批量; 材料：08F鋼； 厚度：2.5mm 該材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗剪強(qiáng)度為220-310MPa，抗拉強(qiáng)度為280-390MPa，延伸率32%，屈服強(qiáng)度為200MPa。 從產(chǎn)品形狀看,產(chǎn)品四周為尖角，為方便加工模具，不會(huì)因?yàn)闊崽幚響?yīng)力集中而導(dǎo)致凹模開裂，產(chǎn)品四周應(yīng)需要增加R角，結(jié)合產(chǎn)品材料厚度2.5，本次設(shè)計(jì)四周增加R1，如下圖所示： 2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔兩道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案; (1) 落料——沖孔；單工序模沖壓 (2) 沖孔——落料；單工序模沖壓。 (3) 沖孔——落料；連續(xù)模沖壓。 (4) 落料沖孔；復(fù)合模沖壓。 方案（1）（2）屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。 方案（3）屬于連續(xù)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。于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不方便，因此，不宜采用該方案。 方案（4）屬于復(fù)合沖裁模，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。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以此方案最為合適。 由于本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，所以采用方案（4）復(fù)合沖裁。 2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 2.3.1.搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。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。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，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。 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2—2 搭邊a和a1數(shù)值 材料厚度 圓件或類似圓件的工件 矩形工件邊長L≤50mm 矩形工件邊長L＞50mm 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 0.5~1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0~2.5 2.5~3.0 3.0~3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 5.0~12 1.0 0.8 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 1.2 1.0 1.0 1.3 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 3.5 0.7t 1.2 1.8 1.5 1.2 1.5 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 1.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 1.5~2.5 2.2 1.8 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 1.8~2.6 2.5 2.0 1.8 2.0 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表2—2給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。 該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表2—2中查出：兩制件之間的搭邊值a1=2.2（mm），側(cè)搭邊值a=2.5(mm)，又該類似矩形，所以可以采用直排法排樣。 2.3.2條料寬度的確定 計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮； 有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。 條料寬度公式： B0-△=（Dmax+2a） 公式（2—1） 其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見表2—3條料寬度偏差。 D——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。 a——側(cè)搭邊值。 查表2—3條料寬度偏差為0.2 根據(jù)公式2 —3 B0-△=（Dmax+2a） =（65+2×2.5）0-0.20 =700-0.20 表2—3 條料寬度公差(mm) 條料寬度 B/mm 材料厚度t/mm ～0.5 >0.5～1 >1～2 ～20 0.05 0.08 0.10 >20～30 0.08 0.10 0.15 >30～50 0.10 0.15 0.20 2.3.3.送料步距的確定 導(dǎo)料板間距離公式： A=B+Z 公式（2—4） Z——導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）； 查表2—4得Z=12.2mm 根據(jù)公式2—4 A= B+Z =40+2.2=42.2（mm） 表2—4 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin（mm） 材料厚度t/mm 有 側(cè) 壓 裝 置 條 料 寬 度B/mm 100以下 100以上 ~0.5 0.5~1 1~2 2~3 3~4 4~5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 1.8 1.8 1.8 8 8 8 2.3.4.排樣 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。 由于設(shè)計(jì)的零件是矩形零件，且孔在中心，所以采用有廢料直排樣法，如下圖所示： 圖2—2 排樣圖 2.3.5.材料利用率的計(jì)算： 沖裁零件的面積為，可以借用CAD計(jì)算： F=2427.89(mm2) 毛坯規(guī)格為：800×1000（mm）。 送料步距為：h=42.2mm 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為： η=(nF/Bh)×100% n為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)。 η=(nF/Bh)×100% =（1×2427.89/42.2×70）×100% =82.19% 橫裁時(shí)的條料數(shù)為： n1 =1000/B =1000/70 =14.2857 可沖14條， 每條件數(shù)為： n2 =(800-a)/h =(800-2.2)/42.2 =18.9052 可沖18件， 板料可沖總件數(shù)為： n=n1×n2=14×18=252(件) 板料利用率為： η=(nF/500×1000) =(252×2427.89/800×1000) ×100% =76.48% 縱裁時(shí)的條料數(shù)為： n1=800/B =800/70 =11.428 可沖11條， 每條件數(shù)為： n2=(1000-a)/h =(1000-2.2)/42.2 =23.6445 可沖23件， 板料可沖總件數(shù)為： n= n1×n2=11×23=253（件） 板料的利用率為： η=(nF/500×1000) =(253×2427.89/800×1000) ×100% =76.78% 通過比較，橫裁比縱裁的材料利用率小，所以本設(shè)計(jì)中采用縱裁法。 第三章、沖裁力的計(jì)算 3.1.計(jì)算沖裁力的公式 計(jì)算沖裁力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 公式（3—1） 式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見附表（MPa）； L——沖裁周邊總長（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τ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。 根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出08F的抗剪強(qiáng)度為220～310(MPa)，取τ=310(MPa) 3.2.總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。 總的沖裁力包括: F——總沖壓力。 Fp——總沖裁力。 FQ——卸料力 FQ1——推料力。 3.2.1.總沖裁力 Fp=F1+F2 公式(3—2) F1——落料時(shí)的沖裁力。 F2——沖孔時(shí)的沖裁力. 落料時(shí)的周邊長度為：L1=191.97（mm） 根據(jù)公式5—1 F1=KptLτ =1.3×2.5×191.97×310 =193.41(KN) 沖腰孔時(shí)的周邊長度為：L2=πd=3.14×10.5=32.97（mm） F2= KptLτ =1.3×2.5×32.97×310 =33.22(KN) 總沖裁力：Fp=F1+F2=193.41+33.22=226.63(KN) 表3—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 ＞6.5 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 對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值。 3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算 Fx=Kx Fp 公式(3—3) Kx——卸料力系數(shù)。 查表3—1得KＸ＝0.04~0.05，取KＸ＝0.05 根據(jù)公式3—3 Fx=KＸ Fp1 ＝0.05×193.41 ≈9.67(KN) 3.2.3.推料力Ft的計(jì)算 Ft=KtFp 公式(3—4) Kt——推料力系數(shù)。 查表3—1得Kt＝0.055，取Kt=0.055 根據(jù)公式3—4 Ft=KtFp2 =0.055×33.22 ≈1.827(KN) 3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力：F=Fp+Fx+Ft F=Fp+Fx+Ft+Fd =226.63+9.67+1.827 =238.127(KN) 根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機(jī)為：開式雙柱可傾壓力機(jī)J23—40。 33 - - 第四章、模具壓力中心與計(jì)算 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。 模具的壓力中心，可安以下原則來確定： 1、對稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 2、工件形狀 相同且分布對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3、各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln P1——沖圓孔力 P1=KLδτ，得P1=1.3×2.5×3.14×10.5×310=33.22(KN) P2——落料力 P2=KLδτ，得P2=1.3×2.5×40×310=40.3(KN) P3——落料力 P3=KLδτ，得P3=1.3×2.5×45×310=45.34(KN) P4——落料力 P4=KLδτ，得P4=1.3×2.5×3.14×20×310=63.27(KN) P5——落料力 P5=KLδτ，得P5=1.3×2.5×45×310=45.34(KN) Y1——P1到X軸的力臂 Y1=0 X1——P1到Y(jié)軸的力臂 X1=12.5 Y2——P2到X軸的力臂 Y2=0 X2——P2到Y(jié)軸的力臂 X2=-32.5 Y3——P3到X軸的力臂 Y3=-20 X3——P3到Y(jié)軸的力臂 X3=-10 Y4——P4到X軸的力臂 Y4=0 X4——P4到Y(jié)軸的力臂 X4=32.5 Y5——P5到X軸的力臂 Y5=20 X5——P5到Y(jié)軸的力臂 X5=-10 根據(jù)合力距定理： YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2） XG=（X1F1+X2F2）/（F1+F2） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=1.12 所以該模具壓力中心坐標(biāo)為（1.12，0），該坐標(biāo)在模柄直徑范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。 第五章、沖裁模間隙的確定 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。 通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1；零件精度IT11-IT13，X=0.75；零件精度IT14，X=0.5。 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選??；對于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。 零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。 根據(jù)實(shí)用間隙表 5—1 查得材料08F，2.5mm厚時(shí)最小雙面間隙Zmin=0.29mm，最大雙面間隙Zmax=0.35mm，考慮到?jīng)_壓一段時(shí)間后，刃口磨損，導(dǎo)致間隙加大，所以建議選擇偏小間隙值，本設(shè)計(jì)中取Zmin=0.30mm。 第六章、刃口尺寸的計(jì)算 6.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則： 1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。 2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(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)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼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。 6.2.刃口尺寸的計(jì)算 沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)注的方法，即分別加工和配作加工兩種方法。前者主要適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，后者主要適用于沖制薄材料的沖裁，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖裁，或單件生產(chǎn)的沖模。 對于該工件形狀比較簡單，又是大批量生產(chǎn)，故采用分別加工法加工。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸、凹模分別加工法的優(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)是為了保證初期間隙在合理范圍之內(nèi)，需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足δp+δd≤Zmax-Zmin，所以對模具制造的要求較高。 6.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 凸模與凹模采用分別加工的方法計(jì)算落料凸凹模的刃口尺寸。 1、落料模 設(shè)工件的尺寸為，根據(jù)設(shè)計(jì)原理，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，將凹模尺寸減小最小合理間隙值即得到凸模尺寸。其計(jì)算公式如下： 公式（6—1） 公式（6—2） 式中 Dd 、Dp — 落料凹模、凸模尺寸(mm)； Dmax — 落料件的最大極限尺寸（mm）； — 磨損系數(shù)； △ — 工件的公差（mm）； 、 — 凹模、凸模的制造公差（mm）； Zmin — 最小合理間隙（mm）。 2、沖孔模 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。其計(jì)算公式如下： 公式 （6—3） 公式 （6—4） 式中 、 — 沖孔凸模、凹模的尺寸（mm）； — 沖孔件孔的最小極限尺寸（mm）。 3、孔心距 孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸。若工件上沖出孔心距尺寸為L±或L± ,其凹模型孔的孔心距可按下式確定： 或 公式（6—5） 式中 — 凹?？仔木喑叽纾╩m）： — 工件孔心距尺寸（mm）。 為了保證初始間隙不超過，即，和選取必須通過校核滿足以下條件： 公式（6—6） 、值的確定，有以下方法：①查表選取，表為規(guī)則形狀沖裁時(shí)，凸、凹模的制造偏差；②按，選取；③根據(jù)工件精度按模具制造精度選取，如按IT6~IT7級(jí)來選取。 為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時(shí)偏向最小尺寸，沖孔時(shí)偏向最大尺寸），x值在0.5~1之間，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選取。 工件精度IT10以上 x=1 工件精度IT11~IT13 x=0.75 工件精度IT14 x=0.5 （一） 落料刃口尺寸計(jì)算 工件的尺寸均無公差要求，安國家標(biāo)準(zhǔn)IT14級(jí)公差要求處理。 根據(jù)墊片的落料零件圖，計(jì)算凸、凹模的刃口尺寸?？紤]到零件形狀比較簡單，采用分別加工法加工凸、凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況, 落料時(shí)應(yīng)以凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配作凸模，沖孔時(shí)應(yīng)以凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配制凹模。 模具的基本尺寸計(jì)算如下： 該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。外形由落料獲得，φ10.5孔由沖孔同時(shí)獲得。 查表5—1 的，，則 （mm） 按工件等級(jí)為IT14級(jí)確定工件的公差。 設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造， 則落料模尺寸：（根據(jù)公式6—1 和6—2 計(jì)算） ① 65±0.16 （mm） （mm） 校核: ，滿足公差條件。 ② 40±0.12 （mm） （mm） 校核: ，滿足公差條件。 ③ 1±0.04 （mm） （mm） 校核: ，滿足公差條件。 沖孔模尺寸：（根據(jù)公式6—3 和6—4 計(jì)算） ① 10.5±0.10 （mm） （mm） 校核：，滿足公差條件。 孔心距：（根據(jù)公式6—5 計(jì)算） ② 12.5±0.10 或 公式（6—5） 式中 — 凹模孔心距尺寸（mm）： — 工件孔心距尺寸（mm）。 =12.5±0.02 6.4.沖裁刃口高度 表6—1 刃口高度 料厚 ≤0.5 ＞0.5～1 ＞1～2 ＞2～4 ＞4 刃口高度h ≤6 ＞6～8 ＞8～10 ＞10～12 ≥14 查表6—1，刃口高度為h顯示＞10～12，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這樣設(shè)計(jì)，容易卡沖下的廢料，導(dǎo)致模具開裂，因此，本設(shè)計(jì)中取h=5(mm) 第七章、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)，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。 7.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1.1.凹模的設(shè)計(jì) 凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€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。 模具厚度的確定公式為： H=Kb 式中： K——系數(shù)值，考慮板料厚度的影響； b—— 沖裁件的最大外形尺寸； 按上式計(jì)算后，選取的H值不應(yīng)小于（15～20）mm; 表7—1 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7—1得：K=0.22-0.35 H=0.35×65 =22.75mm 由于凹模需要加工掛臺(tái)，因此取H=30mm 模具壁厚的確定公式為： C=(1.5~2)H =1.5×30~2×30 =45~60mm 凹模壁厚取C=50-55mm 凹模長度的確定公式為： B=b+2C =65+2×（50-55） =165-175mm 查表7—2取標(biāo)準(zhǔn)取B=160mm 凹模寬度的確定公式為： L=40+2×（50+55） =140-150mm 凹模的長度要考慮導(dǎo)料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表7—2取標(biāo)準(zhǔn)L=140mm。 （送料方向） 由于凹模方面需要加工臺(tái)階,所以凹模在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮增加其厚度,因此凹模輪廓尺寸為160mm×140mm×30mm。凹模材料選用Cr12MoV，熱處理58~60HRC。 表7—2 矩形和圓形凹模的外形尺寸 矩形凹模的寬度和長度 B×L 矩形和圓形凹模厚度 H 63×50 63×63 10、12、14、16、18、20 80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80 12、14、16、18、120、22 125×100、125×125、140×80、140×80 14、16、18、20、22、25 140×120、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×125 16、18、20、22、25、28 160×160、200×140、200×160、250×125、250×140 16、20、22、25、28、32 200×200、250×160、250×200、280×160 18、22、25、28、32、35 250× 250、280×200、280×250、315×200 20、25、28、32、35、40 315×250 20、28、32、35、40、45 7.1.2.凸凹模的設(shè)計(jì) 凸凹模的內(nèi)、外緣均為刃口，內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，為保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。 7.1.3.外形凸模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樵撝萍螤畈皇菑?fù)雜，所以將落料模設(shè)計(jì)成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機(jī)床加工?？梢灾苯佑肕6的螺釘固定在墊板上，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導(dǎo)料板的厚度的總和。外形凸模長度為： L=H1 +H3+（15~20）mm H1——凸模固定板厚度；得H1=0.6×H凹=0.6×30=18mm(標(biāo)準(zhǔn)為15mm) H3——卸料板厚度；查表7—5得H3=18mm (15~20)——附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（附加長度取18） L=18+15+18 =51mm，取整數(shù)50mm。 導(dǎo)正銷的直線部分應(yīng)為(0.5~0.8）t ，導(dǎo)正銷伸入定位孔時(shí)，板料應(yīng)處于自由狀態(tài)。在手工送料時(shí)，板料以由擋料銷定位，導(dǎo)正銷將工件導(dǎo)正的過程的將板料向后拉回約0.2mm。必須在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正。所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為： L導(dǎo)=0.8×2.5=2.0mm 7.1.4.內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 因?yàn)閮?nèi)孔凸模是圓凸摸，仍然選用直通式凸模，與凸模固定板采用H7/r6配合。凸模材料應(yīng)選Cr12MoV,熱處理56~60HRC，凸模與卸料板之間的間隙見表7—3查得凸模與卸料板的間隙選為0.025mm。 表7—3 凸模與卸料板、導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙 序號(hào) 模具沖裁間隙 Z 卸料板與凸模間隙Z1 輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙Z2 1 >0.015~0.025 >0.005~0.007 約為0.003 2 >0.025~0.05 >0.007~0.015 約為0.006 3 >0.05~0.10 >0.015~0.025 約為0.01 4 >0.10~0.15 >0.025~0.035 約為0.02 7.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì) 7.2.1.上下模座 模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。本次設(shè)計(jì)中,根據(jù)模具凹模周界,模具總高度,選用20#后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。 本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、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，可采用車床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(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的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過盈配合。導(dǎo)套的長度，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、長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。 導(dǎo)柱：d/mm×L/mm分別為φ25×180； 導(dǎo)套：d/mm×L/mm×Dmm分別為φ38×60 模座的的尺寸L/mm×B/mm為250mm×205mm。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，固定板厚度取15mm，下模座的厚度為45mm。 7.2.2.模柄 模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺(tái)階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動(dòng)，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。（5）浮動(dòng)式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對對沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。 本模具采用帶臺(tái)階的壓入式模柄。 在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。 7.2.3.模具的閉合高度 該模具的閉合高度為 H閉=H上模+H墊+L+H+H下模-h2 =(35+20+8+15+30+50+8+45-2)mm =209（mm） 式中： L——凹模厚度，L=30 H——凸凹模厚度，H=50 h2——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2.0 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—40的最大裝模高度（300）可以使用。 第八章、壓力機(jī)的選擇 通過校核，該沖裁件所需的沖裁力為238.127KN，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23—40能夠滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 最大閉合高度：300mm 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：420mm×630mm 墊板尺寸（厚度）：80mm 模柄孔尺寸：Ф50mm×70mm 最大傾角高度：30° 結(jié) 論 四年的學(xué)習(xí)，我對模具設(shè)計(jì)與制造有了深刻的認(rèn)識(shí)。面臨畢業(yè)期間，此次單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)模具，讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu)、模具加工工藝、模具的用途。并且學(xué)到不少的書本上沒有的知識(shí)，就拿沖壓模來說，對于影響模具壽命的因素，主要是模具的加工精度和材料的剛度，還有模具的材料，模具生產(chǎn)批量，模具結(jié)構(gòu)等。影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的制造精度。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我從理論和實(shí)踐上又更進(jìn)一步的加深。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)。中國面臨世界的挑戰(zhàn)，在模具行業(yè)這方面，我希望日后能在模具這一行有所貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [1]王海明主編.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2004. 7 [2]張鼎承主編.沖模設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.5 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