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1、 本科畢業(yè)設計（論文） 蓋板沖壓成形復合模和電話機底座注塑模 燕 山 大 學 2015年 06月 本科畢業(yè)設計（論文） 蓋板沖壓成形復合模和電話機底座注塑模 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)： 材 料 成 型 學生 姓名： 學 號：

2、 指導 教師： 答辯 日期： 2015.06.26 燕山大學畢業(yè)設計(論文)任務書 學院：機械工程學院 系級教學單位：材料成型及控制工程 學 號 學生 姓名 楊釗 專 業(yè) 班 級 模具11-1 題 目 題目名稱 蓋板沖壓成形復合模和電話機底座注塑模 題目性質 1.理工類：工程設計 （ √ ）；工程技術實驗研究型（ ）；

3、 理論研究型（ ）；計算機軟件型（ ）；綜合型（ ）。 2.文管類（ ）；3.外語類（ ）；4.藝術類（ ）。 題目類型 1.畢業(yè)設計（ √ ） 2.論文（ ） 題目來源 科研課題（ ） 生產實際（ ）自選題目（ √ ） 主 要 內 容 金屬板材沖壓模具—蓋板沖壓成形復合模具和塑料成形模具—電話機底座注塑模的設計，主要包括工藝方案制定、模具結構的選擇和設計、模具尺寸計算、主要零部件強度校核。 基 本 要 求 （1）繪制工程圖折合成A0圖紙不少于3張，應包含有部件圖和零件圖。 （2）借助計算機輔

4、助設計軟件，繪制3D圖。 （3）設計計算說明書的字數不少于20000字。 （4）開題報告字數不少于3000字。 （5）翻譯與畢業(yè)設計（論文）相關的外文資料不少于3000漢字 參 考 資 料 [1].《模具制造手冊》編寫組，模具制造手冊(第二版)[M]，北京：機械工業(yè)出版社， 2003 [2].廖偉.沖模設計激發(fā)及典型實例解析〔M〕，北京：化學工業(yè)出版社.2012 [3].劉建雄,吳正宇, 陳澤民．塑料注射模成型缺陷及預測［Ｊ］．昆明理工大學學報( 理工版)，2006 周 次 1—4周 5—8周 9—12周 13—16周 17—18周 應 完 成 的 內

5、 容 查閱資料，工藝分析，結構選擇，簡單計算，開題考核 必要的工藝計算、尺寸計算，沖壓復合模具的三維圖繪制 沖壓模具的二維總裝圖的繪制，塑料模具的三維圖繪制 塑料模具的二維總裝圖的繪制，兩套模具的重要零部件繪制 編寫設計說明書，完成全部設計內容，答辯。 指導教師： 職稱： 2015年3月5日 系級教學單位審批： 年 月 日  摘要 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 本文前半部分闡述了落料、沖孔、彎曲復合模的結構設計及工作過程，通過工藝分析，采用落料沖孔

6、彎曲工序，通過沖裁力、頂件力、壓料力、卸料力、彎曲力等計算，確定模具類型。該模具采用后側導柱模架，落料凹模采用整體結構，廢料從凸凹模外部卸出。本模具結構緊湊，裝拆，修磨方便，安全可靠，生產效率比使用傳統(tǒng)模具生產提高兩倍以上。 后半部分論述了塑料注射模的基本原理和設計過程，并著重講述了電話機底座注射模的設計過程。首先，講述了模具的作用和國內外的發(fā)展狀況及其發(fā)展方向。然后論述了方案的選擇和確定。再次對于所確定的方案給出了詳細的設計過程和計算過程。此次設計中，最關鍵的是確定型芯和型腔的結構，此外還分析了模具受力，脫模機構的設計、冷卻系統(tǒng)的設計等。 關鍵詞　落料沖孔彎曲 復合模 注射模

7、抽芯 斜導柱 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） Abstract The working process and the structural design of blanking,piercing and the bending compound die are expounded, By the technics analysis, Adopting working process of the piercing,bending and blanking ,Through the calulation of punching force,kicking force,blank -

8、 holder force,discharging force and bending force, we determine the Type of Die. this mold uses the bevel pillars die set from backside,blanking die uses inlay and splice structure,waste materials is unloaded from the Slot of convex and concavedie.This Mould is compact, and it is convenience to inst

9、all , dismantle and regrind,also it is very safe,Comparing with the traditional technology which uses conventional Mould,the production efficiencyis will be improved more than 2 times . The graduation project title is the camera bracket a parts injection mold design, this text discussed primarily t

10、he plastics injects the basic principle of the mold with design the process, combining to emphasize to relate the Chargers shell inject the design process of the mold. First, related the function of the molding tool with domestic and international development condition and its development directions

11、. Then discussed the choice of the project with certain. Returns a project for making sure give a detailed design process with compute process; very much again the molding tool to design to preceded the economic viability assessment. Keywords The piercing ,bending and blanking Composite mold

12、 Inject the mold Take out core Inclined slippery piece 目 錄 摘要……………………………………………………………………………Ⅰ Abstract………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論…………………………………………………………………1 1.1課題背景……………………………………………………………1 1.1.1冷沖壓模具……………………………………………………1 1.1.2塑料工業(yè)………………………………………………………2 1.2 技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢……………………………

13、…………………3 1.2.1冷沖壓技術……………………………………………………3 1.2.2塑料模具技術…………………………………………………4 第2章 工件工藝性分析及方案的確定……………………………………5 2.1材料分析……………………………………………………………5 2.2沖裁件結構工藝性…………………………………………………5 2.3工藝方案的分析及確定……………………………………………6 2.4工藝設計及計算……………………………………………………6 2.4.1毛坯尺寸的計算………………………………………………6 2.4.2排樣圖的設計及計算……………………………

14、……………7 2.4.3沖壓壓力中心計算……………………………………………9 2.4.4各部分工藝力計算……………………………………………9 2.4.5沖壓設備的選擇………………………………………………11 第3章 模具工作部分設計計算……………………………………………13 3.1 沖裁間隙…………………………………………………………13 3.1.1對沖裁件質量的影響…………………………………………13 3.1.2對模具壽命的影響……………………………………………13 3.1.3合理間隙的選用………………………………………………14 3.2模具刃口尺寸的計算………………………

15、………………………15 3.2.1計算方法………………………………………………………15 3.2.2落料刃口尺寸計算……………………………………………15 3.2.3沖孔部分刃口設計計算………………………………………16 3.3 彎曲部分尺寸計算………………………………………………17 第4章 模具結構總體設計……………………………………………………18 4.1確定送料方式………………………………………………………18 4.2定位方式的選擇……………………………………………………18 4.3卸料、出件方式的選擇………………………………………………18 4.4導向方式的選擇……

16、………………………………………………18 4.5模具主要零件結構設計……………………………………………19 4.5.1卸料零件的計算………………………………………………19 4.5.2落料凹模的設計………………………………………………20 4.5.3凸、凹模設計……………………………………………………20 4.5.4沖孔凸模………………………………………………………21 4.5.5彎曲模的設計…………………………………………………21 4.5.6模架及模柄的選擇……………………………………………21 4.5.7凸模固定板及墊板的選擇……………………………………22 4.5.8

17、滑塊的設計……………………………………………………23 4.5.9轉動板的設計…………………………………………………23 第5章 繪制模具裝配圖及三維建?！?4 5.1復合?？傃b圖………………………………………………………24 5.2復合模三維圖………………………………………………………25 第6章 塑件成型工藝分析……………………………………………………26 6.1塑件的分析…………………………………………………………26 6.2ABS的性能分析………………………………………………………26 6.3ABS的注射成型過程及工藝參數………………………

18、……………27 第7章注塑模結構的總體方案確定…………………………………………28 7.1確定分型面…………………………………………………………28 7.2確定型腔數及其排列………………………………………………29 7.3注射機型號的確定和相關參數的校核……………………………29 7.3.1注射機型號的確定……………………………………………29 7.3.2注塑機的校核…………………………………………………31 第8章 注塑模結構的設計及計算……………………………………………32 8.1澆注系統(tǒng)的設計……………………………………………………32 8.1.1澆注系統(tǒng)設計原則………

19、……………………………………32 8.1.2主流道的設計…………………………………………………32 8.1.3澆口套的設計…………………………………………………33 8.1.4冷料穴的設計…………………………………………………33 8.1.5澆口的設計……………………………………………………34 8.1.6澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構……………………………………35 8.2.脫模機構的確定……………………………………………………35 8.2.1脫模推出機構的設計原則……………………………………36 8.2.2制品推出的基本方式…………………………………………36 8.3成型零部件的

20、設計…………………………………………………37 8.3.1成型零件的結構設計……………………………………………………37 8.3.2成型零件工作尺寸計算…………………………………………………38 8.4導向機構的設計……………………………………………………40 8.4.1導向機構的作用………………………………………………40 8.4.2導柱的設計……………………………………………………41 8.4.3導套的設計……………………………………………………42 8.5側抽芯機構的設計…………………………………………………42 8.5.1側向分型與抽芯機構的分類………………………………

21、…42 8.5.2斜導柱側向分型與抽芯機構設計……………………………43 8.6冷卻系統(tǒng)的設計……………………………………………………45 8.6.1模具冷卻系統(tǒng)的設計原則……………………………………45 8.6.2模具冷卻系統(tǒng)的結構…………………………………………45 第9章 繪制模具裝配圖及三維建模………………………………………46 9.1復合?？傃b圖………………………………………………………46 9.2復合模三維圖………………………………………………………47 結論……………………………………………………………………………48 參考文獻……………………………………………

22、………………………50 致謝…………………………………………………………………………52 附錄1…………………………………………………………………………53 附錄2………………………………………………………………………59 V 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1 課題背景 1 1.1.1冷沖壓模具 沖壓是通過模具對板材施加壓力或拉力,使板材塑性成型,有時對板材施加剪切力而使板材分離,從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經常在材料冷狀態(tài)下進行，因此也稱冷沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。沖壓加工需要研究沖壓工藝與模具兩個方面的

23、問題。沖壓工藝可以分為分離工序和成形工序。而分離工序又有落料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序；成型工序又包括卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴口、縮口、旋壓、校形等。 沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經濟的加工業(yè)中占有重要的地位。根據統(tǒng)計，沖壓件在各個行業(yè)中均占相當大的比重，尤其在汽車、電機、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重更大。沖壓加工的應用范圍極廣，從精細的電子元件、儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭以及航天器的蒙皮、機身等均需沖壓加工。 沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。此外，在沖壓過程中由于材料經過塑

24、性變形，金屬內部組織得到改善，機械強度有所提高，所以，沖壓件具有質量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點。 沖壓加工是一種套高生產率的加工方法，如汽車等大型零件每分鐘可生產幾件，而小零件的高速沖壓則每分鐘可生產千件以上。由于沖壓加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷狀態(tài)下加工，因此輕易實現(xiàn)機械化和自動化，比較適宜配置機械人而實現(xiàn)無人化生產。特別是適用于定型產品的中大批生產。“沖壓要發(fā)展，模具是關鍵”，提高模具的效率需從沖模設計和制造開始。 當然，沖壓加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結構比較復雜，模具價格偏高。因此，對小批量、多品種生產時采用昂貴的沖模，經濟上不合算，

25、目前為了解決這方面的問題，正在努力發(fā)展某些簡易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時也在進行沖壓加工中心等新型設備與工藝的研究。 1.1.2塑料工業(yè) 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。通常情況下，塑件質量的優(yōu)劣及生產效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的質量的好壞又直接與模具的設計與制造有很大關系。隨著國民經濟領域的各個部門對塑件的品種和產量需求越來越大、產品更新?lián)Q代周期越來越短、用戶對塑件的質量要求也越高，因而模具制造與設計的周期和質量要求也相應提高，同時也正是這樣促進了塑料模具具設計于制造技術不

26、斷向前發(fā)展。就目前的形式看，可以說，模具技術，特別是設計與制造大型、精密、長壽命的模具技術，便成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。 在高分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模具。塑料模具具的設計是模具制造中的關鍵工作。通過合理設計制造出來的模具不僅能順利地成型高質量的塑件，還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產，從而達到降低生產成本和提高附加價值的目的，塑料模具的優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。 塑料制品已在工業(yè)、農業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產這些塑料制品必須設計相應的塑料模具。在塑料材料、制品設計及加工

27、工藝確定以后，塑料模具設計對制品質量與產量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內應力大小、表觀質量與內在質量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模具結構的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模具對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模具更是如此。 1.2 技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1冷沖壓模具技術 近十多年來，隨著對發(fā)展先進制造技術的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術無論在深度和廣

28、度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高新技術結合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術、信息技術、現(xiàn)代測控技術等沖壓領域的滲透與交叉融合，推動了先進沖壓成形技術的形成和發(fā)展。本文著重結合汽車工業(yè)的發(fā)展需求，討論沖壓技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 沖壓技術的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產。20世紀初，美國福特汽車的工業(yè)化生產大大推動了沖術的研究和發(fā)展。研究工作基本上在板料成形技術和成形性兩方面同時展開，關鍵問題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預估、成形方法的創(chuàng)新，以及成形過程的分析與控制。但在20世紀的大部分時間里，對沖壓技術的掌握基本上是經驗型的。分析工具是經典的成形力學理論，能求解的問題十

29、分有限。研究的重點是板材沖壓性能及成形力學，遠不能滿足汽車工業(yè)的需求。60年代是沖壓技術發(fā)展的重要時期，各種新的成形技術相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖（FLD）的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質量控制的協(xié)調發(fā)展，成為沖壓技術發(fā)展史上的一個里程碑。 由于80年代有限元方法及CAD技術的先期發(fā)展，使90年代以數值模擬仿真為中心的和計算機應用技術在沖壓領域得以迅速發(fā)展并走向實用化，成為材料變形行為研究和工藝過程設計的有力工具。汽車沖壓技術真正進入了分析階段，傳統(tǒng)的板成形技術開始從經驗走向科學化。 縱觀上世紀的發(fā)展歷程可見： （1） 沖壓性能的研究和改進是與沖壓技術的發(fā)展相輔相承的。

30、（2） 汽車、飛機等工業(yè)的飛速發(fā)展，以及能源因素都是沖壓技術發(fā)展的主要推動力。進入新世紀，環(huán)境因素及相關的法律約束日益突出，汽車輕量化設計和制造成為當前的重要課題。 （3） 成形過程數字化仿真技術的發(fā)展，推動傳統(tǒng)沖壓技術走向科學化，進入先進制造技術行列。 （4） 沖壓技術的發(fā)展涉及材料、能源、模具、設備等各方面。工藝方法的創(chuàng)新及其過程的科學分析與控制是技術發(fā)展的核心；模具技術是沖壓技術發(fā)展的體現(xiàn)，是決定產品制造周期、成本、質量的重要因素。 1.2.2塑料模具技術 塑料模具是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產中的重要工藝裝備，塑料模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。用塑料模具生產成型零件的主要優(yōu)點是制造簡、材料

31、利用率高、生產率高、產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。 在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。 a. 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例 b. 在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。 c. 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量

32、，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 d. 新的塑料成型工藝和快速經濟模具。 e. 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產、提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。 f. 應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 g. 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實

33、現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。 81 第2章 工件工藝性分析及方案的確定 第2章 工件工藝性分析及方案的確定 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀，尺寸，精度，表面粗糙度及毛刺。沖壓件工藝性對沖壓件質量，材料利用率，生產率，模具制造難易，模具壽命，操作方式及設備選用等都有很大的影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本。 2.1 材料分析 沖裁材料為Q235-A，該鋼種是普通碳素結構鋼，碳的質量百分數是0.14%～0.22％，屬于沸騰鋼，屈服點σs=235MPa，抗拉強度σb=375～460MPa

34、，延伸率不小于26％，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。 2.2 沖裁件結構工藝性 （1）彎曲件形狀和尺寸的對稱性 彎曲件的形狀和尺寸應盡可能對稱，彎曲件左右的高度不能相差太大，彎曲半徑應一致，保證彎曲過程中受力平衡，防止產生滑動。 （2）沖裁件的圓角 沖裁件各直線或曲線的連接處，宜有適當的圓角，在用一道工序沖裁時，拐角處應盡量設計成較大的圓角。如果沖裁件有尖角，不僅給沖裁模的制造帶來困難，而且模具也容易損壞。只有在采用少無廢料排樣或鑲拼模具結構時，才允許沖壓件有尖銳的清角。 （3）沖裁件的懸臂或窄槽 沖裁件凸出的懸臂或凹入的窄槽不宜太長或太窄，否則會降低模具壽命。一般情況下

35、,B應不小于1.5。當工件材料為黃銅、鋁、軟鋼時,B1.3；當工件材料為高碳鋼時，B1.9。當材料厚度＜1mm時，按=1mm計算。槽寬與槽長的關系為L≦5B。 （4）彎曲件的寬度 窄板彎曲時，變形區(qū)的截向形狀發(fā)生畸變，內表面的寬度b＞b1，外表面的寬度b2＞b。當b3＜ 時，尤為明顯，如果彎曲件的寬度b要求較高，不允許鼓起現(xiàn)象時，應在彎曲線上預先做出工藝切口。 （5）沖孔極限尺寸 因受凸模強度和穩(wěn)定性的限制，沖孔的尺寸不宜 過小，其數值與孔的形狀，材料的力學性能，材料的厚度等有關。 （6）沖裁件的幾何形狀 沖裁件的形狀應盡可能符合材料合理排樣，減少廢料。在許可情況下，把沖裁件設

36、計成對稱或少無廢料的形狀。 （7）端頭圓弧尺寸 對于腰圓弧沖裁件，若允許圓弧半徑R大于料寬的一半，則能采用少廢料排養(yǎng)，否則會有臺肩產生。 2.3 工藝方案的分析及確定 一般對于這樣的工件，通常采用先落料、 沖孔、再彎曲的加工方法。由于該工件的生 產批量較大，如果把三道工序放在一起，可 以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約 能源，降低成本，而且可以避免原有的加工 方法中須將手伸入模具的問題，對保護操作 者安全也很有利。 圖2-

37、1 將三道工序復合在一起，可以有以下兩種不同的工藝方案： ① 先落料。然后沖孔和彎曲在同一道工步； ② 落料、沖孔為同一工步首先完成，然后進行彎曲。 方案的分析比較： 如果采用方案①加工工件，不易保證長度尺寸430+0.15mm的精度，而且易使內孔沖頭磨損，降低模具壽命。經分析、比較最后確定方案②，對于彎曲的回彈問題，可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。 該沖壓工件的形狀較為簡單對稱，彎曲部分有R=2.5mm的圓角過渡。除孔180+0.021mm和430+0.15mm有精度要求外，其余尺寸精度要求不高。材料為Q235-A鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，根據文獻知復合模中的

38、凸凹模壁厚部分有足夠的強度。因此該沖裁件可選用落料、沖孔及彎曲的復合模。 2.4 工藝設計及計算 第2章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.4.1 毛坯尺寸的計算 該毛坯的工件展開圖如圖2-2所示。 按彎曲件展開來計算，中性層半徑為： r=R+Kt 式中 r—中性層半徑（mm） R—彎曲內半徑，R=2.5mm K—中性層位置因數， t—材料厚度，t=3mm 則中性層半徑 r=2.5mm+0.3mm×3mm=3.4mm

39、中性層長度 l=πrα180°=3.14×3.4mm×90°180°=5.34mm 圖2-2 工件展開圖 直線部分長度為： a=15mm-2.5mm-3mm=9.5mm b=86mm-2.5mm-3mm=80.5mmL=a+b+l=9.5mm+80.5mm+5.34mm=95.34mm 則毛坯的外形尺寸為： l1=95.34mm-80.5mm=14.84mm ??l2=40-2622+80.52mm=80.8mm l3=26mm l4=40mm 查表可得沖裁時的搭邊值 a = 3mm、a1=2.5mm??則條料寬度為： b=40mm+2×3mm=46mm

40、 送進布距為： h=40mm+3.5mm=43.5mm 2.4.2 排樣圖的設計及計算 2.4.2.1 排樣的設計 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經濟利用率，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。 沖壓件大批量生產成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積。沖裁過程中所產生的廢料，可分為兩種情況。 ①結構廢料 由于工件結構形狀的需要，如工件內孔的存在而產生的廢料

41、稱為結構廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。 ②工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。 圖2-3 排樣的方法 a）有廢料排樣 b) 少廢料排樣 c)無廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低， 但制件的質量和沖模壽命較高，常用 于工件形狀復雜、尺寸精度要求較高 的排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率 較高，在無廢料排樣時只有料頭、料 尾損失。 本模具采用有廢料的排樣方式， 其排樣圖如圖2-4所示。

42、 圖2-4 排樣圖 2.4.2.2 材料利用率的計算 沖裁件的面積A=3250.1mm2 步距S=B+a=40+3.5=43.5mm 一個步距的材料利用率為： h==3250.1/（43.5×99.34）=75.21% 2.4.3 沖壓壓力中心計算 沖裁時的合力作用或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與滑塊的壓力中心不一致，沖壓時會產生偏載，導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具壽命和壓力機的使用壽命。 計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖2-5所示。為了減少計算，坐標設在和、上，此時=0， =0，=0;可少算三個數。如圖所

43、示，將xoy坐標系建立在圖示的對稱中心上，將沖裁輪廓線按集合圖形分解為L1～L7共7段基本線段。 因為該工件是軸對稱零件， 所以其重心在對稱中心線上。計算 壓力中心時，僅考慮如圖所示x方 向的值。 設模具的壓力中心坐標為 ，， 則=0，其計算公式如下： 圖2-5 = =51mm 式中 x1、x2……xn—各圖形沖裁力的x軸坐標（mm）； y1、y2……yn—各圖形沖裁力的y軸坐標（mm）； 2.4.4 各部分工藝力計算 當沖裁完成后，由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，在板材上沖裁出的廢料（或工件）孔徑沿徑向發(fā)

44、生彈性收縮，會箍在凸模上。而沖裁下來的工件或（廢料）徑向會擴張， 因此會卡在凹模內，為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹?？變鹊墓ぜ驈U料推出。 卸料力、推件力是由壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。在此用經驗公式計算。 2.4.4.1 落料力計算 F落=1.3Ltτ 式中 F落 ——落料力（N） L ——工件外輪廓周長（mm） t ——材料厚度（mm）t=3mm

45、 𝜏 ——材料的抗剪強度。查得𝜏 =310Mpa L=2×14.84+80.8mm+26mm+40mm=257.28mm 則 F落=1.3×257.28×310N≈311.05kN 2.4.4.2 沖孔力計算 F沖=1.3Ltτ 式中 L ——工件內輪廓周長（mm） 則 F沖=1.3×3.14×18+6×3×310N≈91.11kN 2.4.4.3 卸料力計算 從凸模上將零件或廢料卸下來的力稱卸料力

46、 F卸=K卸×F 式中 K卸——卸料力因數，其值查表2-1可得K卸=0.03 則 F卸=K卸×F落≈9.33KN F卸=K卸×F沖≈2.73KN 2.4.4.4 推件力計算 順著沖裁方向將零件或廢料從凹模腔推出的力稱推件力 F推=nK推F沖 式中 K推——推件力因數，其值查表2-1可得K推=0.045 則

47、 P推=2×0.045×91.11KN≈8.2KN 2.4.4.5 彎曲力計算 按近似壓彎力公式：F1=0.7KBt2σbR+t 式中 F1——自由彎曲力（N） B ——彎曲件的寬度 B=40mm t ——彎曲件的厚度 t=3mm R ——彎曲件的內彎曲半徑 R=2.5mm σb——材料的強度極限 查表得σb=380MPa K ——安全因數 一般取K=1.3 則 F1=0.7×1.3×40×32×380

48、2.5+3N≈22.63KN 2.4.4.6 壓料力計算 FQ=0.8×F1=0.8×22.63×103=18.11KN 壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%~80% 即 2.4.4.7 總沖壓力 F總=F落+F沖+F卸+F卸’+F推+F1+FQ=463.16KN 總沖壓力為： 表2-1 常用系數值 料厚（mm） K卸 K推 K頂 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 0.02～0.06 0.1 0.063 0

49、.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁 鋁合金 紫銅 黃銅 0.025～0.08 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 2.4.5 沖壓設備的選擇 為了安全起見，防止設備的超載，可按公稱壓力≥1.6~1.8F總的原則參照沖壓手冊可選取公稱壓力為630KN的開式雙柱可傾壓力機，該壓力機與模具設計的有關參數為： 公稱壓力：630KN 滑塊行程：130mm 最大閉合高度：360mm 封閉最高調節(jié)量：80mm 工作臺尺寸：480mm×710mm 模柄孔尺寸：?50mm×80mm 第3章

50、 模具工作部分設計計算 第3章 模具工作部分設計計算 3.1 沖裁間隙 沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。 間隙值的大小對沖裁件質量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設計中一個極其重要的工藝參數。 2 3 3.1 3.1.1 對沖裁件質量的影響 沖裁件的質量主要是指斷面質量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應平直、光滑；圓角??；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應盡可能平整。尺寸應在圖樣規(guī)定的公差范圍內。影響沖裁件質量的因素有凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結構

51、與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。 模具的制造精度與沖裁件精度之間的關系見表3-1. 表3-1 沖裁件精度 沖模制造精度 材 料 厚 度 t (mm) 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 IT6～IT7 IT7～IT9 IT9 IT8 - - IT8 IT9 - IT9 IT10 - IT10

52、 IT10 IT12 IT10 IT12 IT12 - IT12 IT12 - IT12 IT12 - - IT12 - - IT14 - - IT14 - - IT14 - - IT14 3.1.2 對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后的總壽命。沖裁過程模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種形式。 影響模具壽命的因素很多，有模具間隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度;被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等模具間隙是其中的一個主要因素。 模具刃口的磨損，帶來刃口的鈍化和間隙的

53、增加，使制件尺寸精度降低，沖裁能量增大，斷面粗糙。刃口的鈍化會使裂紋發(fā)生點由刃口端面向側面移動，發(fā)生在刃口磨損部分終止處，從而產生大小和磨損量相當的毛刺（凸模刃口磨鈍，毛刺產生在落料件上，凹模刃口磨鈍，毛刺產生在孔上），所以必須注意盡量減小模具磨損。為提高模具壽命，一般需要增大間隙，使2/t達到15%～25%，模具壽命可提高3～5倍，若采用小間隙，就必須提高模具硬度與模具制造精度，在沖裁刃口進行充分的潤滑，以減小磨損。 3.1.3 合理間隙的選用 由以上分析可知，凸、凹模間隙是沖裁過程最重要的工藝參數，它對沖裁件質量、模具壽命、沖裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設計模具時，一定要選擇

54、一個合理的間隙，使沖裁件的斷面質量好，尺寸精度高，模具壽命長，所需沖裁力小。但嚴格來說，并不存在一個同時滿足所有理想要求的合理間隙。考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產通常是選擇一個適當的范圍，就可以基本滿足以上各項要求，沖出合格制件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 ，最大值稱為最大合理間隙 。 考慮到模具在使用過程中的逐步磨損，設計和制造新模具時應采用最小合理間隙確定合理間隙的方法主要有理論計算法和查表選取法兩種。本模具設計采用查表選取法。參考表3-2選取。 表3-2 沖裁模具初始雙面間隙Z（mm） 材料厚度 t T8、45 1Cr18Ni9 Q215Q235 35Cr

55、Mo QSnP10-1 08F、10、15 H62、T1、T2、T3 L2、L3、 L4、L5 0.35 0.03 0.04 0.09 0.11 0.14 0.19 0.23 0.28 0.37 0.48 0.05 0.08 0.12 0.15 0.18 0.23 0.27 0.32 0.43 0.54 0.02 0.03 0.06 0.08 0.10 0.13 0.17 0.20 0.25 0.33 0.05 0.07 0.10 0.12 0.14 0.17 0.22 0.

56、24 0.31 0.39 0.01 0.02 0.04 0.05 0.07 0.08 0.12 0.13 0.16 0.21 0.03 0.04 0.07 0.08 0.10 0.12 0.16 0.18 0.22 0.27 - 0.02 0.025 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.11 0.14 - 0.03 0.045 0.06 0.07 0.10 0.11 0.12 0.17 0.20 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 本模具

57、所沖裁的材料為Q235-A，材料厚度為3mm，查表得：Zmin=0.36mm?, Zmax=0.42mm。未注公差的毛坯的尺寸按照IT14級精度計算，磨損因數x的值查表。 3.2 模具刃口尺寸的計算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙的數值也必須依靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設計沖裁模的主要任務之一。 2 3 3.1 3.2 3.2.1 計算方法 凸模與凹模分開加工凸、凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙，不僅凸、凹模分別標注公差（凸模，凹模

58、），而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件： 也就是說，新制造的模具應該是。 3.2.2 落料刃口尺寸計算 應以凹模為基準件，然后配做凸模。先做凹模，凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變三種情況。因此凹模尺寸應按不同情況分別計算。 ①對于尺寸D=14.76mm X=0.75 按IT14級，=0.43 =-0.020 =0.020 === ②對于尺寸D=26mm X=0.5按IT14級，=0.52 =-0.02 =+0.025 ③對于尺寸D=40mm X=0.5 ，=0.62 =-0.02 =+0.03 ④對于尺寸D=95.5

59、6mm X=0.5，=0.87 =-0.02 =0.035 校核：=0.06mm 對于尺寸①，0.02mm+0.02mm=0.04＜0.06 對于尺寸②，0.02mm+0.025mm=0.045＜0.06 對于尺寸③，0.02mm+0.03mm=0.05＜0.06 對于尺寸④，0.02mm0.035mm=0.055＜0.06 可以證明所取的和是最合適的 3.2.3 沖孔部分刃口設計計算 由于沖出的孔形狀簡單，所以凸模與凹模分開加工。 由表查得IT10級△=0.48，沖裁凸模。 ① 對于6孔，凹模的制造公差可由表查得=0.02mm，=0.02mm，X=0.5

60、 校核： +＜Zmax-Zmin 0.02+0.02＜0.39-0.33 所以證明所取的和是適合的 ② 對于由表查得=0.02mm，=0.025mm，由表查得X=0.75 校核： +＜Zmax-Zmin 0.02+0.025＜0.39-0.33 所以證明所取和是合適的 3.3 彎曲部分尺寸計算 由于該彎曲不易施加側向壓力，所以不能施加校正彎曲力，而側面與大孔的間距420+0.15mm又有精度要求，精度等級為IT11級。 凸模的圓角半徑與零件的彎曲半徑相同，R凸=2.5mm 凹模的圓角半徑由表查得，R凹=4

61、mm 凸、凹模單面間隙值Z/2=0.9t=2.7mm 對于工件尺寸86-0.870，取彎曲凸模、凹模的制造公差為IT7和IT8級，查表得δ凹=0.054??δ凸=0.035mm 得： B凹=B-34Δ0+δ凹=86-34×0.840+0.054mm=85.350+0.054mm B凸=B凹-Z2-δ凸0=85.35-2.7-0.0350mm=82.65-0.0350mm 第4章 模具結構總體設計 第4章 模具結構總體設計 3 4 4.1 確定送料方式 模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式，還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如L

62、（送料方向的凹模長度）＜B（垂直于送料方向的凹模寬度）時，采用縱向送料方式；L＞B時，則采用橫向送料方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本模具而言，其送料方式應采用縱向送料。 4.2 定位方式的選擇 由于該模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導料板。而第一件工件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 4.3 卸料、出件方式的選擇 模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性力，不會損傷工件表面，因此實際設計中

63、盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時，才改用固定卸料板。隨著模具用彈性元件彈力的增強（如采用矩形彈簧），彈壓卸料板的卸料力大大增強。根據目前情況，當材料料厚約在2mm以下時采用彈壓卸料板，大于2mm時采用固定卸料板較為貼近實際。 本模具所沖材料的料厚為3mm，因此可采用彈壓卸料板。 由于采用的是正裝復合模具，所以采用下出件便于操作和提高生產效率。 4.4 導向方式的選擇 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導柱導套模架（對角導柱導套模架也可）；橫向送料適宜采用對角導柱導套模架：而后側導柱導套模架有利于送料（縱橫向均可且送料較順暢），但工作時受力均衡性和對稱性比中間導柱導套模架及

64、對角導柱導套模架差一些；四角導柱導套模架則常用于大型模具；而精密模具還須采用滾珠導柱導套。 本模具采用后側導柱導套模架，是因為后側導柱導套模架工作時受力比較均衡、對稱。同時也提高模具壽命和工件質量，方便操作。 4.5 模具主要零件結構設計 2 3 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1 卸料零件的計算 該模具采用彈性卸料裝置。 下卸料裝置定9根彈簧，則每根彈簧分擔的卸料力為： F卸n=9.33kN9=1.03kN=1030N 根據預壓力F預和模具結構尺寸，查表可選取62到67號彈簧， 其中F1=

65、1120N＞1030N 檢驗是否滿足 S1≥S總 其中S工作=15mm+3mm=18mm，查表彈簧負荷行程曲線，可得下列數據： 表4-1 彈簧相關數據 彈簧序號 H H1 S1=H-H1 S預 S總=S工作+S預+S修磨 62 50 36.1 13.9 7 29 63 70 49.3 20.7 11 33 64 90 62.5 27.5 14 36 65 110 75.6 34.4 18 40 66 140 95.4 44.6 22 44 67 170 115.2 54.8 30 52 故選取66號彈

66、簧，外徑D=40mm，鋼絲直徑d=6mm，自由狀態(tài)下高度H=140mm。 彈簧的裝配高度，H2=H-S預=118mm 同理，根據模具結構尺寸，上卸料裝置由手冊可選取2個38號彈簧，外徑D=20mm，鋼絲直徑d=3mm，自由狀態(tài)下高度H=65mm。 4.5.2 落料凹模的設計 圓形凹?？捎衫錄_模國家標準或工廠標 準件中選用。非標準尺寸的凹模受力狀態(tài)比 較復雜，目前還不能用理論計算方法確定，一 般按照經驗公式概略地計算，如4-1圖所示： 凹模高度 H=Kb (≥15mm) 凹模壁厚 c=(1.5～2)H（≥30～40mm） 式中 b——沖壓件最大外形尺寸 K——系數，考慮板材厚度的影響， 其值可查表得K=0.35 凹模高度H=Kb=0.35×95.56=33.446mm 圖4-1凹模尺寸 由于大批量生產，考慮到總的修模量，凹模厚度H取33mm.