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題　　目　 房門鎖扣板套件沖壓模具設計 姓　　名　 　　 學　　號　 　　　 年級與專業(yè)　 指導教師　　　　　 　　　 目 錄 引言…………………………………………………………………………………….........1 1 沖裁件工藝性分析…………………………………………………………….....................2 1.1材料……………………………………………………………………….......................3 1.2工件結構形狀…………………………………………………………………...............3 1.3尺寸精度………………………………………………………………….......................3 2 沖裁工藝方案的確定……………………………………………………….........................5 3 模具結構形式的確定……………………………………………………………….............7 4 模具總體設計……………………………………………………………….........................7 4.1模具類型的選擇………………………………………………………………...............7 4.2操作與定位方式…………………………………………………...............……………7 4.2.1操作方式…………………………………………...........…………………………......7 4.2.2定位方式………………………………...................…………………………...……...7 4.3卸料與出件方式……………………...................……………………………………....8 4.3.1卸料方式………………...............………....…………………………………………..8 4.3.2出件方式……………………..............................……………………………………...9 4.4送料方式…………………………...........................……………………………………9 4.5導向方式……………………………...........................…………………………………9 5 模具設計計算………………………………...........................……………………………..9 5.1排樣、計算條料寬度、確定步距、計算材料利用率……………...............................10 5.1.1排樣方式的選擇……………..............................................…...............…..............…..10 5.1.2計算條料寬度……………........................................……………………...…………..10 5.1.3確定步距……………………….......................................…………………………….12 5.1.4計算材料…………………………………...............................……………………….13 5.2沖壓力的計算…………………………………................................………………….14 5.2.1沖裁力的計算………………………………………………............................……….15 5.2.2卸料力、頂件力的計算……………………………………................................……...15 5.3模具壓力中心的確定…………………….....................…………………………….....17 5.4模具刃口尺寸的計算……….........................……………………………………..…...19 5.4.1沖裁間隙的分析…..........................…………………………………………………...19 5.4.2落料刃口尺寸計算…………………..............................……………………………....21 5.4.3沖孔刃口尺寸計算……………..............................…………………………………....22 5.5卸料橡膠的設計與選用………………………….................………………………….23 5.5.1卸料板工作行程………………......................................……………………………...23 5.5.2卸料橡膠工作行程………………..........................……………………………….…...24 5.5.3卸料橡膠自由高度………...............................………………………………………...24 5.5.4卸料橡膠的預壓縮量…………………………............................……………………..24 5.5.5每個橡膠所承受的載荷…………………………………………..….............................24 5.5.6卸料橡膠的外徑……………………………………………………….........................25 5.5.7較核橡膠的自由高度………………………………....................................…………..25 5.5.5卸料橡膠安裝高度……………………………...............................…………………..25 6 主要零部件設計………………………………..........................……………………….…25 6.1工作零件的結構設計………………………………………......................…………...25 6.1.1凸凹模設計……………………………………......................…………….………….25 6.1.2落料凹模設計………………………………......................……………………….….26 6.1.3沖孔凸模設計…………………………..............................…………………………..28 6.2卸料部件的設計……………………………………………..............………………...28 6.2.1卸料板的設計……………………………………………………….......................…..28 6.2.2卸料螺釘?shù)倪x用…………………………………………………………….................28 6.3模架及其他零部件的選用.............................................................................................29 7 較核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù)…………………………………………...............29 7.1校核模具閉合高度.........................................................................................................29 7.2沖壓設備的選定.............................................................................................................30 8 設計并繪制模具裝配圖、選取標準件……………………………………….…..............31 9 繪制非標準件零件圖……………………………………………………….…..................31 結束語…………………………………………………………………………...................31 參考文獻………………………………………………………………...............................33 摘要 通過對房門鎖扣板套件沖裁工藝性的正確分析，設計了一副正裝式復合沖裁模。詳細的敘述了模具的整個設計過程包括零件工藝性分析、沖裁工藝方案的確定、模具結構形式的確定、模具總體結構的設計、主要參數(shù)設計計算等，并繪制出模具裝配圖和非標準件零件圖。 關鍵詞：零件分析 ；裝配圖；模具設計 - 34 - 引言 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展，?工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經(jīng)濟價值。 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，可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實現(xiàn)無切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員沒有很高的技術要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復雜的零件制品；容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化的特點。 研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造技術的重要標志之一，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位日益提高，并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。 設計出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、具使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟效益。在進行模具設計時，必須清楚零件的加工工藝，設計出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是設計者進行模具設計的前提，新的設計思路必然帶來新的模具結構。 1 沖材件工藝性分析 工件名稱：房門鎖扣板套件 工件簡圖：如下圖1所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235-A鋼 材料厚度：2mm 圖1 1.1材料 由表1、表2分析知：Q235-A鋼為普通碳素結構鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結構和受力較小的機械零件。綜合評比均適合沖裁加工。 1.2工件結構形狀 工件結構形狀相對簡單，有兩個矩形孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為5mm滿足許用壁厚要求（兩矩形孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁。 1.3尺寸精度 根據(jù)零件圖上所注尺寸公差，經(jīng)查公差表，內(nèi)孔和外形都為IT12級，尺寸精度均較低，普通沖裁完全可以滿足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。 表1 碳素結構鋼的化學成分、性能及用途 牌號 等級 化學成分 σS/MPa δ5/% σb/MPa 用途舉例 鋼材厚度和型材直徑≤16mm ωc／% 不小于 Q195 — 0.06～0.12 195 33 315～390 用來制造薄鋼板、鋼絲、管鋼、鋼釘、螺釘、地腳螺栓等 Q215 A 0.09～0.15 215 31 335～410 B Q235 A 0.14～0.22 235 26 375～460 用來制造拉釘、螺栓、螺母、軸、銷子、螺紋鋼、角鋼、槽鋼、鋼板等 B 0.12～0.20 C ≤0.18 D ≤0.17 Q255 A 0.18～0.28 255 24 410～510 用來 制造各種型條鋼和鋼板 B Q275 — 0.28～0.38 275 20 490～610 ?相當于35～40鋼 表2 部分碳素鋼抗剪性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度（Mpa） 普通碳素鋼 Q195 未退火 260---320 Q235 310---380 Q275 400---500 2 沖裁工藝方案的確定 方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔—落料復合沖壓。復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。 表3 各類模具結構及特點比較 模具種類比較項目 單工序模 （無導向）（有導向） 級進模 復合模 零件公差等級 低 一般 可達IT13～IT10級 可達IT10～IT8級 零件特點 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度較厚 小零件厚度0.2～6mm可加工復雜零件，如寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結構與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔希仨毷謩踊驒C械排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比無導向的稍高 沖裁簡單的零件時，比復合模低 沖裁較復雜零件時，比級進模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的生產(chǎn) 形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結合表3分析： 方案一模具結構簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。 方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高。 方案二也只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡單。 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 3 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(zhì)較軟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。 倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，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利條件，所以應用十分廣泛。 制件的平直度要求較高，孔邊距較小，工件最小壁厚為5mm接近倒裝式復合模最小許用壁厚4.9mm,不能使用倒裝是復合模生產(chǎn)。由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復合模具生產(chǎn)。 4 模具總體設計 4.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，所以模具類型為正裝式復合模。 4.2操作與定位方式 4.2.1操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，也能滿足生產(chǎn)要求，這樣就可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 4.2.2定位方式 因為導料銷和固定擋料銷結構簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結構兼顧經(jīng)濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定擋料銷。 4.3卸料、出件方式 4.3.1卸料方式 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。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。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?。?.2～0.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結構為倒裝的場合。 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（0.1～0.2）t,若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裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復合模的卸料裝置。 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，故可采用彈性卸料。 4.3.2出件方式 因采用正裝式復合模生產(chǎn)，故采用上出件為佳。 4.4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大于送料方向的凹模長度L故采用縱向送料方式，即由前向后送料。 4.5確定導向方式 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)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、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(chǎn)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，導向平穩(wěn)、準確。單只能一個方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該復合模采用中間導柱的導向方式，即方案四最佳。 5 模具設計計算 5.1排樣 計算條料寬度、確定步距、計算材料利用率 5.1.1排樣方式的選擇 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 5.1.2計算條料寬度 搭邊的作用是補償定位誤差，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，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌? 搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表4所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。 根據(jù)零件形狀，查表4工件之間搭邊值a=2.0mm, 工件與側邊之間搭邊值a1=2.2mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，小偏差為負值—△ B=（Dmax＋2a）0△ （公式1） 式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a— 沖裁件之間的搭邊值； 　　 △—板料剪裁下的偏差；（其值查表5） B=120＋2×2.2 =124.40-0.7mm 故條料寬度在123.～124.4mm之間 表4 搭邊值和側邊值的數(shù)值 材料厚度t（mm) 圓件及r＞2t圓角 矩形邊長l≤50 矩形邊長l＞50或圓角 r≤2 工件間a1 側邊a 工件間a 側邊a1 工件間a1 側邊a 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2 表5 剪裁下的下偏差△（mm） 條料厚度t(mm) 條料寬度b(mm) ≤50 ＞50～100 ＞100～200 ＞200 ≤１ 0.5 0.5 0.7 1.0 ＞１～３ 0.5 1.0 1.0 1.0 ＞3～４ 1.0 1.0 1.0 1.5 ＞４～６　 1.0 1.0 1.0 2.0 5.1.3確定步距 送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結構有關。 進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。 復合模送料步距S S＝12＋26＋2 ＝40mm 排樣圖如圖2所示。 圖2 5.1.4計算材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。 一個步距內(nèi)的材料利用率 η＝Ａ/BS×100% (公式2) 式中　 A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B—條了寬度； S—步距； 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結構廢料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結構和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術、經(jīng)濟指標。因此，排樣時應考慮如下原則： 1、 提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的形狀）。 2、 排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 3、 模具結構簡單、壽命高。 4、 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 A=20×24＋(40＋50)×7 =3510mm2 所以一個步距內(nèi)的材料利用率 η＝Ａ／BS×100% =3510／4984.8×124×40.2×100% =70.4% 考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率η總為 η總= nA1／LB×100% (公式3) 式中 n—一張板料上沖裁件的總數(shù)目； A1—一個沖裁件的實際面積； L—板料長度； B—板料寬度。 查板材標準（見附錄1），宜選用650mm×1300mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為5張條料（124.4mm×1300mm）,每張條料可以沖32個工件，所以每張鋼板的材料利用率 η總 = nA1/LB×100% =32×(3510-664)/124.4×1300×100% =62.4% 根據(jù)計算結果知道選用直排材料利用率可達62.4%，滿足要求。 5.2沖壓力的計算 5.2.1沖裁力的計算 在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常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重要依據(jù)之一。 用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算： F=KLtτb( 公式4) 式中　　F—沖裁力； L—沖裁周邊長度； 　　　　t—材料厚度； 　　　　τb—材料抗剪強度； 　　　　Ｋ—系數(shù)； L=120＋2×24＋50＋20＋40＋2×15＋2×26＋2×14＋2×10＋2×30 =468mm 系數(shù)Ｋ是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。 τb的值查表2為310~380Ｍpa,取τb=380Mpa 所以 F=KLtτb =1.3×468×2×380 =462384N 5.2.2卸料力、頂件力的計算 在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向回復和彈性翹曲回復）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下公式計算： 卸料力　　　 F X=KXF （公式5） 頂件力　　　 FD=KDF （公式6） FX=KXF =0.05×462384N=23119.2N （KX為卸料力系數(shù)，其值查表6可得） FD=KDF =0.06×462384N=27743.88N 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FD =462384N+23119.2N+27743.88N =513247.08N 壓力機公稱壓力應大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計算結果擬選壓力機為J23—63。 表6 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 ＞0.5~0.25 ＞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 5.3模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn) 生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定： 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以用解析計算法求出沖模壓力中心。 X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln) （公式7） Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln） （公式8） 用解析法計算壓力中心時，先畫出凹模形口圖，如圖3所示。在圖中將XOY坐標系建立在建立在圖示對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L10共10組基本線段，用解析法求得該模具壓力中心的坐標。有關計算如表7所示。 由以上計算結果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依然選在坐標原點。 表7 壓力中心的計算 基本要素長度L/mm 基本要素壓力中心的坐標值（mm) X Y L1=40 15 26 L2=15 7.5 19 L3=50 35 12 L4=24 60 0 L5=120 0 -12 L6=20 -50 12 L7=80 -15 0 L8=80 30 0 L9=15 -37.5 19 L10=24 -60 0 合計468 4.5 0.84 5.4模具刃口尺寸的計算 5.4.1沖裁間隙分析 根據(jù)JB/Z271——86規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號C表示，其值可為正也可為負，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 1、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。 2、間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。 3、間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當當單邊間隙達到材料厚度的15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。 4、間隙值的確定 由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、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，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)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(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，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Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cmax。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。 根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。 經(jīng)驗公式； 軟材料： t＜1mm，C=(3%~4%)t t=1~3mm，C=(5%~8%)t t=3~5mm，C=(8%~1%)t 硬材料： t＜1mm，C=(4%~5%)t t=1~3mm，C=(6%~8%)t t=3~8mm，C=(8%~13%)t 根據(jù)分析沖裁模間隙采用查表法確定，查沖裁模初使用間隙（見附錄2）得Zmax=0.360mm,Zmin=0.246mm。 工件形狀較復雜，采用配作法加工凹、凸模。配作法加工的特點是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡單，無需較核[δT＋δA]≤Zmax—Zmin的條件，并且還可以放大基準件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。 5.4.2落料 落料時應以凹模為基準件來配作凸模。凹模磨損后變的尺寸有：1200-0.21、240-0.25、380-0.25、400-0.25、5000.25、120-0.15、300-0.21，各刃口尺寸具體計算見表8。 表8 落料凹模刃口尺寸計算 尺寸 公式 結果 備注 1200-0.21 A=（Amax＋x△）0+δA A1=119.740+0.08 查表8： x1=x2=x3=x4=x5=x6=0.75,x7=1,取δA=△/4 240-0.25 A2=23.840+0.05 380-0.25 A3=37.810+0.06 400-0.25 A4=39.810+0.06 5000.25 A5=49.810+0.06 120-0.15 A6=29.810+0.06 300-0.21 A7=11.850+0.04 凸模刃口尺寸按凹模實際刃口尺寸配制，保證雙面間隙值（0.246~0.360）mm。 5.4.3沖孔 沖孔時應以凸模為基準件來配作凹模。凹模磨損后變小的尺寸有：260+0.21、140+0.18、300+0.21、100+0.15。凹模磨損后不變的尺寸有：45±0.12各刃口尺寸具體計算見表9。 表9 落料凸模刃口尺寸計算 尺寸 公式 結果 備注 260+0.21 b=(bmin+x△)0δT b1=21.160-0.05 查表8：X1=X3=0.75，X2=X4=1，δT=△/4 140+0.18 b2=14.180-0.04 300+0.21 b3=30.160-0.05 100+0.15 b4=10.150-0.03 45±0.1 C=c±δT C=45±0.03 凹模刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配制，保證雙面間隙值（0.246~0.360）mm 表10 系數(shù)X 料厚t(mm) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 1~2 2~4 ＞4 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 0.17~0.35 0.21~0.41 0.25~0.49 0.31~0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 5.5卸料橡膠的設計 5.5.1卸料板工作行程h h＝h1＋h2＋t ＝1＋3＋2 ＝6mm h1為凸凹模凹進卸料板的深度1mm，h2為凸凹模沖裁后進入凹模的深度3mm,t為材料厚度2mm。 5.5.2卸料橡膠工作行程H H＝h1＋h0 ＝6＋5＝11mm h0為凸凹模修磨量，取5mm 5.5.3卸料橡膠自由高度H0 H0＝4H ＝4×11＝44mm 取H為H0的25% 5.5.4卸料橡膠的預壓縮量H1 H1＝15%H0 ＝0.15×44 ＝6.6mm （一般取H1=10%～15%H0） 5.5.5每個橡膠所承受的載荷F1 根據(jù)模具安裝位置和模具結構，選取4個卸料橡膠。 F1＝Fx/4 ＝3960/4 ＝990N 5.5.6卸料橡膠的外徑D D2＝d2＋1.27F1/P =1444mm 所以 D=38mm （取P＝1，d＝13） 5.5.7較核卸料橡膠自由高度H0 X＝H0/D ＝44/3 ＝1.16 0.5＜H0＜1.5 ，滿足要求。 5.5.8卸料橡膠安裝高度H2 H2＝H0－H1 ＝44－6.6 ＝37.4mm 6 主要部零件設計 6.1工作零件的結構設計 6.1.1凸凹模 零件外形相對復雜，根據(jù)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?？傞LL： L＝H1＋H2＋H3－H4 ＝20＋37.4＋15－1 ＝71.4mm H1為凸凹模固定板厚度，H2為橡膠安裝高度，H3為彈壓卸料板厚度，H4為凸凹模凹進彈壓卸料板的深度。 6.1.2落料凹模 落料凹模采用整體凹模，采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關公式計算： 凹模厚度 H＝KS （公式9） ＝0.2×120 ＝24mm (查表11取K＝0.2) 取凹模厚度H＝30mm 凹模寬度 B＝S＋(2.5～4.0)H （公式10） =120＋（2.5～4.0）×30 =195～240mm 取凹模寬度B=220mm 凹模長度 L＝S1＋2S2 （公式11） ＝38＋2×52＝142mm （其中S為垂直于送料凹模刃壁間最大距離，S1為送料方向刃壁間最大距離，S2為凹模刃壁至邊緣的最小距離，K為系數(shù)查相關圖表可得。） 凹模整體輪廓尺寸L×B×H=142mm×220mm×30mm 表11 凹模厚度系數(shù)K S/mm 材料厚度t/mm ≤1 ＞1～3 ＞3～6 ≤50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 ＞50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 ＞100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 ＞200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 表12 凹模孔壁至邊緣的距離S2 材料寬度B/mm 材料厚度t/mm ≤0.8 ＞0.80～0.15 ＞1.5～3.0 ＞3.0～5.0 ≤40 20 22 28 32 ＞40～50 22 25 30 35 ＞50～70 28 30 36 40 ＞70～90 34 36 42 46 ＞90～120 38 42 48 52 ＞120～150 40 45 25 55 6.1.3沖孔凸模 所沖孔為矩形孔，為方便裝配和滿足凸模強度將沖孔凸孔凸模設計成階梯式，采用數(shù)控銑削床加工。其總長按相關公式計算： L＝h1＋h2＋h3 ＝20＋20＋30 ＝70mm （其中h1為凸模固定板厚度，h2為凹模墊板厚度，h3為凹模厚度。） 6.2卸料部件的設計 6.2.1卸料板的設計 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度40～45HRC，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度為15mm。 6.2.2卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm,螺紋部分為M8×10mm,卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。卸料螺釘擰緊后，應使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 6.3模架及其他零部件的選用 該模具采用中間導柱模架，這種模架的導柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心力矩引起的模具歪斜，以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。導柱d/mm×L/mm分別為Φ30mm×220mm,Φ32mm×220mm；導套d/mm×L/mm×D/mm分別為Φ30mm×120mm ×40mm, Φ32mm×120mm×42mm。 上模座厚度H1取45mm,凸凹模墊板厚度H2取10mm,凸凹模固定板厚度H3取20mm,卸料板厚度H4取15mm。 下模坐厚度H5取50mm,凸模墊板厚度H6取10mm,凸模固定板厚度H7取20mm,凹模墊塊厚度H8取20mm。 模具閉合高度H H＝H1＋H2＋H5＋H6＋H凸＋H凸凹－h(huán) ＝45mm＋10mm＋50mm＋10mm＋