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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
石英表墊片的冷沖模具設(shè)計(jì)
緒論
一. 冷沖的概念
冷沖是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖。又因?yàn)樗饕怯冒辶霞庸こ闪慵?，所以又稱為板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料。
二. 冷沖的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向
隨著近代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)冷沖壓提出了越來越高的要求，因而也促進(jìn)了冷沖技術(shù)的迅速發(fā)展。
1. 沖壓工藝方面
提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝，是研究的推廣的大的方向。
冷擠壓是一種生產(chǎn)率高和產(chǎn)品大都是好的先進(jìn)加工工藝。用冷擠壓方法的零件一般不需要或只需要進(jìn)行少量切削加工。目前，冷擠不但應(yīng)用于生產(chǎn)有色金屬零件，還應(yīng)用于黑色金屬零件的生產(chǎn)。隨著模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)及模具材料的發(fā)展，冷擠壓的應(yīng)用范圍也將越來越廣泛。
用液體，橡膠，聚氨酯等柔軟性凸?；虬寄泶鎰傂酝鼓；虬寄?，對(duì)板料料進(jìn)行沖壓加工，在選定的生產(chǎn)條件下，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。用此方法能加工出普通沖壓方法難以加材料和復(fù)雜形狀零件，因而在生產(chǎn)中受到人民的重視。
2.沖模方面
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)和制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展。一方面，為了適應(yīng)高速，自動(dòng)，精密，安全等大批量現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率，高精度，高壽命，自動(dòng)化方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達(dá)到37甚至更多的級(jí)進(jìn)模，壽命達(dá)千萬次以上的硬質(zhì)合金模，精度和自動(dòng)化程度相當(dāng)高的沖模都已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)中。同時(shí)，由于這樣的沖壓對(duì)加工，裝配，調(diào)整，維修要求很高，因此各種高效，精度，數(shù)控，自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備也正在迅速發(fā)展，如我國的數(shù)控銑床和坐標(biāo)磨床等先進(jìn)模具加工設(shè)備已達(dá)到一定的水平。一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量的生產(chǎn)的需要，鋅合金模，聚氨酯橡膠模，薄板沖模，鋼帶沖模，組合沖模等各種簡易沖模及模具及其制造工藝也得到迅速發(fā)展。
在模具材料及熱處理等方面，國內(nèi)外都進(jìn)行了不少研制工作，并取了很好的實(shí)際效果，如65Nb.LD1.012Al.CG2等就是我國研制的性能優(yōu)良的沖模材料。
模具標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。這是由于模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，降低成本的關(guān)鍵。我國已經(jīng)頒布了冷沖壓術(shù)語，冷沖模部件的國家標(biāo)準(zhǔn)。沖模的專業(yè)化生產(chǎn)正處于積極組織的實(shí)施之中。但總的來說，我國的模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)水平還是比較低的。
模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與模具的輔助制造（CAM）也已引起了國內(nèi)外模具行業(yè)的極大重視?？梢哉f，計(jì)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造是沖壓工藝編制及沖模設(shè)計(jì)與制造走向全盤自動(dòng)化的重大措施。由于采用了CAD/CAM技術(shù)，不僅使沖模設(shè)計(jì)與制造周期在為縮短，而且提高了質(zhì)量，因而它的開發(fā)和應(yīng)用已成為當(dāng)前沖模乃至其它技術(shù)發(fā)展中引人注目的課題。
3. 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)方面
性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)的基本條件。高精度，高壽命，高效率的沖模需要精度，高自動(dòng)化的壓力機(jī)與之相配。目前，這方面主要是從兩個(gè)方面予以研究和發(fā)展：一是對(duì)目前我國大量使用的普通沖壓設(shè)備加以改進(jìn)，即在普通壓力機(jī)的基礎(chǔ)上，加上送料裝置和檢測裝置，以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或全自動(dòng)化生產(chǎn)，改進(jìn)沖壓設(shè)備結(jié)構(gòu)，保證必要的剛度和精度，提高其工藝性能，以提高沖壓件精度，延長沖模使用壽命；二是積極發(fā)展高速壓力機(jī)和多工位自動(dòng)壓力，開發(fā)數(shù)控壓力機(jī)，沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）及各種專用壓力機(jī)，以滿足大批量生產(chǎn)的需要。
沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化是提高勞動(dòng)生產(chǎn)和改善勞動(dòng)條件的有效措施。由于冷沖操作簡單，坯料和工序件形狀比較規(guī)則，一致性好，所以容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化包括原材料的輸送，沖壓工藝過程及檢測，沖模的更換的安裝，廢料處理各個(gè)環(huán)節(jié)，但基本的是壓力機(jī)自動(dòng)化和沖模自動(dòng)化。除了上述自動(dòng)壓力機(jī)和數(shù)控壓力機(jī)之外，適用各種條件下自動(dòng)操作的通用裝置和檢測裝置，如帶料，條料或工序件的自動(dòng)送料裝置，自動(dòng)出件與理件裝置，送料位置和加工結(jié)果檢測裝置等都是實(shí)現(xiàn)普通壓力機(jī)和沖模自動(dòng)化的基本裝置。國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用情況表明，這方面的水平正在不斷提高。
4. 冷沖壓基本原理的研究
冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造方面的發(fā)展與沖壓變形基本原理的研究取得進(jìn)展是分不開的，例如，板料沖壓工藝性能的研究，沖壓成形過程應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，板料變形規(guī)律的研究，從坯料變形規(guī)律出發(fā)進(jìn)行坯料與沖模之間相互作用的研究，在沖壓變形條件下的摩擦，潤滑機(jī)理方面的研究，為逐步建立起緊密結(jié)合生產(chǎn)的先進(jìn)的沖壓工藝及模具方面打下了基礎(chǔ)。
石英表墊片的冷沖模具設(shè)計(jì)
工件名稱：石英表墊片
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：H62軟黃銅
厚 度：0.5mm
工件簡圖：
石英表墊片
第一章 沖壓零件的工藝性分析
圖示零件材料為0.5mm厚H62軟黃銅板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
外形落料的工藝性：石英表墊片屬于小尺寸零件，料厚0.5mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
彎曲的工藝性：U彎曲R1.6 mm，高度4 mm，要求一般可以用彎曲工藝來獲得
沖孔的工藝性：φ2.6mm的孔，尺寸精度要求較高，可采用沖孔。
此工件只有外形落料、彎曲和沖孔三個(gè)工序。圖示零件尺寸除φ2.6mm的孔均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取IT9級(jí)即可。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓彎曲工藝性，適合沖壓彎曲生產(chǎn)。
第二章 沖壓工藝方案的確定
石英表墊片零件所需的基本沖壓工序?yàn)閺澢?、落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。（本次設(shè)計(jì)不包含彎曲模設(shè)計(jì)）
方案一：用簡單模分兩次加工，即落料——沖孔。
方案二：沖孔落料彎曲復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。
方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，占用兩套模具生產(chǎn)設(shè)備成本比較高，操作不方便，難于滿足大批量生產(chǎn)要求，。
方案二：沖孔落料兩個(gè)工序都在同一個(gè)工位上完成，生產(chǎn)率較方案一和方案三都高，生產(chǎn)出的制品的精度也較高，占用設(shè)備數(shù)量少，但從表2.9.6可知工件最小壁厚最大才1.95mm接近工件最小壁厚1.6mm，模具壽命較低，模具制造成本較方案一和方案二都高。
方案三：沖孔在一個(gè)工位，落料在一個(gè)工位。其生產(chǎn)效率較方案一高較方案二低，其模具制造難度較方案二小，成本也較低，操作還方便，模具壽命較方案二高。
石英表墊片零件為大批量生產(chǎn)，沖2.6的孔有公差要求，落料精度要求不太高，且為大批量生產(chǎn)，使用方案三角方案一和方案二更適合零件的生產(chǎn)要求。故選方案三，即采用沖孔、落料級(jí)進(jìn)模。
第三章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 排樣方法的確定及其計(jì)算
3.1.1 毛坯的尺寸計(jì)算
該制件彎曲端展開后的長度L和寬度B計(jì)算：
L=10+=13.25mm
U形件的計(jì)算毛坯展開長度的公式查表5—12[3]得
B=
查表5—8[3] 中性層位移系數(shù)x=0.52
B=(4-1.165)+(4-1.165)+3.14×(1.6-0.5+0.5×0.53)=9.6mm
該毛坯的攻堅(jiān)展開圖如圖3.1.1所示:
圖3.1.1 毛坯展開圖
一個(gè)工件平展后的面積：S76.32mm2
3.1.2 確定零件的排樣方案
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。石英表墊片零件具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，有兩種排列方案；對(duì)排調(diào)頭沖和單向排列。
方案一：對(duì)排調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖，條料完成一個(gè)方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分。
方案二：采用單向排列的送料方式，如圖3.1.3所示：
圖3.1.2 直對(duì)排 圖3.1.3 直排
方案比較：條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表2.5.2[1]取得工件間和側(cè)面的搭邊值為1.8mm和2.0mm
方案一：步距B=4.8+4.8+5.9=15.5mm
方案二：步距B=4.8+1.8+4.8=11.4mm
條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由b-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的最小間隙。查表2.5.5[1]取Cmin=0.5mm
方案一：取得條料寬度為 b=13.25+2+2+4.5+0.5=22.25mm
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為23.25mm。
方案二：取得條料寬度為 b=13.25+2×2+0.5=17.75mm。
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為18.75 mm。
材料利用率的計(jì)算：
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率
=
式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2
B—條料寬度，mm
s—步距， mm
方案一 ： ==44.26%
方案二： ==38.81%
所以，選用方案一，即采用對(duì)排調(diào)頭沖的排樣方式。
3.2 沖裁工序總力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，這是隨著實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：F=KLtτ
式中 F—沖裁力（kN）
L—沖裁件剪切周邊長度（mm ）
t—沖裁件材料厚度（mm）
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MFa)
K—系數(shù)，一般取1.3
上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：F＝=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 ：σb——被沖材料抗拉強(qiáng)度(MFa)。表8—9[2]得H62軟黃銅的σb=294MFa
L=9.6+4×2+（4.8-3.4）×2+=46.1mm
F=46.1×0.5×294=6776.7N
卸料力 F＝KF
式中： F——卸料力系數(shù)；
K——卸料力系數(shù)，表2.6.1，取K＝0.06
F＝406.602N
推件力 FT =nKTF
KT—推件力系數(shù), 表2.6.1, 取KT=0.06
n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/t
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
表3—63[3]可得和h=4mm,故n=8
F=8×0.06×6776.7=3252.9N
沖壓工序總力 FZ=F+ F+ FT
=+6776.7+406.602+3252.9
=10436.202N
取F＝10.5KN
3.3 壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
計(jì)算其壓力中心的步驟如下：
〔1〕、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖3.3.1）
〔2〕、在任意距離處作x-x軸y-y軸
〔3〕、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
〔4〕、落料凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定： 圖3.3.1 落料凸模壓力中心圖
到y(tǒng)-y軸的距離
X===4.94mm
到x-x軸的距離
y0=
==0mm
〔5〕、沖孔凸模為規(guī)則的圓凸模 ，則總的壓力中心為
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
==5.7mm
到x-x軸的距離
y0=
=
=1.55m 圖3.3.1 沖孔凸模壓力中心圖
3.4 工作零件刃口尺寸的計(jì)算
工作零件的形狀比較簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算。
沖孔時(shí)，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尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值得到凸模尺寸。
dT =（d+x△）
d=( d+x△+ Z)
落料時(shí)，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尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值得到凸模尺寸。
D= (D-x△)
D=(D-x△- Z）
式中 D D——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm
dT d——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm
d——沖孔件的最小極
x——磨損系數(shù)，查表2-30[2]得： x=0.5
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
查GB/T1673－1997得到Z=0.025mm, Zmax=0.035mm
3.4.1 沖裁孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸
查表2-29[2]查得δ凸=-0.004，δ凹=+0.006
daF=（d+x△）-δF0 =(2.6+0.5×0.15)0-0.004 =2.6750-0.004
凹模尺寸
由表2-23[2]得Zmin=0.025
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(2.675+0.025)0+0.006 =2.70+0.006
3.4.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。
采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
[1] 凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△
[2] 凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
[3] 凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸-------第三類尺寸C
第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△
只需要計(jì)算出凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作。
落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸
查表2—34[2]得x△=0.180 △=0.360
A1=(Amax-x△) 0+0.25△=(10-0.180) 0+0.25×0.360=9.8200+0.090
A2=(Amax-x△) 0+0.25△=(9.6-0.180) 0+0.25×0.360=9..4200+0.090
查表2—34[2]得x△=0.150 △=0.300
A3=(Amax-x△) 0+0.25△=(4-0.150) 0+0.25×0.300=3.85 0+0.075
查表2—34[2]得x△=0.150 △=0.300
A4=(Amax-x△) 0+0.25△=(3.25-0.150) 0+0.25×0.300=3.100+0.075
查表2—34[2]得x△=0.250 △=0.130 δ=+0.06
A5=(Amax-x△) 0+0.25△=(2-0.250) 0+δ=1.750+0.06
落料凹模的基本尺寸，分別是9.82mm、9.42mm、3.85mm、3.10mm、1.75mm不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.025mm。落料凹模和落料凸模的尺寸如圖3.4.1：
圖3.4.1落料凹模尺寸圖
圖3.4.2落料凸模尺寸
3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量5mm；凸模凹進(jìn)卸料板1mm；公件厚度0.5mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模1mm；以上四項(xiàng)長度之和就是橡膠板的工作行程S工作；即
H工=（5+1+1+0.5）mm=7.5mm
取自由高度為工作行程的25%,則橡膠的自由高度為:
H自由=4 H工=30mm
取預(yù)壓縮量為自由高度的15%，則橡膠的預(yù)壓縮量為：
H＝15％H自由＝0.15×30＝4.5mm
選用兩個(gè)橡膠。則每個(gè)橡膠承受的載荷為：
F＝F卸/4=406.602/4=101.65N
取圓筒形橡膠的內(nèi)徑d=10mm, 由圖1-17可查出P=0.5MFa,橡膠的外徑為:
D＝= =18mm, 取D＝20mm
校核橡膠自高度H自由：0.5≤H自由/D=1.5≤1.5,滿足要求。
橡膠的安裝高度：H＝H自由－H＝25.5mm
每個(gè)橡膠用螺釘安裝在一塊，，中間鉆孔。兩塊橡膠板的厚度務(wù)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
第四章 模具總體設(shè)計(jì)
4.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)：即沖孔凸模和落料凸模都安排在上模；落料凹模安排在下模。
4.2 定位方式的選擇
本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料裝置定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時(shí)第一個(gè)工位設(shè)置一個(gè)始用擋料裝置定位（和順沖時(shí)的始用擋料銷定位不在同一個(gè)位置），第二工位靠固定擋料銷定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上φ2.6m的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。
4.3 卸料，出件方式的選擇
本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料留在凹?？锥粗?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料從孔洞中落下；工件厚度為0.5mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈性卸料裝置。采用手工送料方式。
4.4 導(dǎo)向方式的選擇
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用中間導(dǎo)柱模架。
第五章 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 工件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M6螺釘固定在墊板上，與凸模固定板配合按H6/m5。其總長度L為：
L=h1+h2+t+h
式中 L—凸模長度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
t—材料厚度 ，mm
h—增加長度。它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）,凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm。
L＝0.4L+14+0.5+15.5mm 得到L＝50mm
5.1.2 沖孔凸模
因?yàn)樗鶝_孔為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用階梯式，采用和落料凹模一樣的尺寸就行，一方面加工簡單，另一方面又便天安裝與更換。沖孔凸模強(qiáng)度校核，要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對(duì)于圓形凸模 ：dmin≥
式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm
t—沖裁材料厚度，mm
—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MFa
—凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0～1.6）×103MFa
dmin≥==0.52mm 所以承壓能力足夠。
凸模固定端面的壓力：
q =<
式中 q—凸模固定端面的壓力，MFa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模座材料許用壓應(yīng)力，MFa
q ==71.4MFa< 滿足壓力要求。
沖2.6的圓形凸模結(jié)構(gòu),文獻(xiàn)查得D＝8mm，D＝5mm，l＝8mm，h=3mm如圖:
圖5.1.1 沖孔凸模圖
5.1.3 凹模
5.1.3.1 凹模尺寸的計(jì)算 整體式凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度c不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
凹模的長度選取要考慮以下因素：
〔1〕保證有足夠的安裝彈性卸料板的位置。
〔2〕便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即
凹模高度H=kb （≥15mm）
凹模壁厚c=(1.5～2)H (≥30～40mm)
式中k=系數(shù)，查表8—1[3]得K=0.30
b----凹模刃口的最大尺寸（mm）;
c-----凹模壁厚，指刃口至凹模外形邊緣的距離；
凹模高度H=0.30×13.3mm=6mm 按經(jīng)驗(yàn)要求取標(biāo)準(zhǔn)值15mm
凹模壁厚c=2H = 2×15=30mm
凹模寬度 B＝b+2c=(15+2×30)=75mm
凹模長度 L＝（9.6＋5.9＋4.8＋1.3）＋2×30＝81.6，取85mm
凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。圖5.1.2凹模刃口圖
5.1.3.2 凹模刃口的形式 根據(jù)沖裁件的形狀，厚度，尺寸以及精度的具體結(jié)構(gòu)確定了刃口的形式，表2.9.4可查知用直筒形刃口，h=5mm ，如圖5.1.3
5.2 定位零件的設(shè)計(jì)
導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照手冊(cè)[2]JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。借用工件上2.6的孔作導(dǎo)正孔，導(dǎo)正應(yīng)在板料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。起粗定距的活動(dòng)擋銷和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為8×16。如圖5.2.1：
圖5.1.3 凹模刃口形式圖 圖5.2.1 導(dǎo)正銷
D=d-a
D——導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
a——導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值
沖裁φ2.6mm孔的導(dǎo)正銷 查表2.9.9得h=t a=0.04mm
D=d-a=2.68-0.04=2.64mm
h=1×0.5=0.5mm
5.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度為75mm，導(dǎo)料板的厚度按表2.9.7取7mm。導(dǎo)料板采45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。見圖5.3.1
5.4 卸料部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
5.4.1 卸料板的設(shè)計(jì)
在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有外形凸模的導(dǎo)向作用，并能對(duì)沖孔凸模起保護(hù)作用。卸料板周界尺寸與凹模尺寸相同，長度L =85mm,寬度B=75mm，厚度取h0=14mm
此模具中，卸料板對(duì)沖孔落料凸模起導(dǎo)向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40---45HRC。
5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用
本模具采用螺釘固定，銷釘定位，卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘。卸料釘尾應(yīng)留有足夠的空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm。有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：GB70—85 35鋼M12365
螺釘標(biāo)記：GB68—76 35鋼M8330
圓柱銷釘標(biāo)記：GB 119—86 35鋼6365
止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：GB119—86 35鋼436
5.5 固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖選用JB/T7649.10—94即直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖5.5.1
根據(jù)計(jì)算固定擋料銷的位置距壓力中心為x=0,y=17.5
圖5.3.1 導(dǎo)料板 圖5.5.1 固定擋料銷
5.6 凸模固定板的設(shè)計(jì)
凸模固定板的外形跟凹模邊界一樣，即為75mm385mm，其厚度應(yīng)取凸模長度L的40％凸模與固定板選用H7/n6配合，即高度為20mm。壓入固定后應(yīng)將底面與固定板一起磨平。固定板選用A3鋼制造，壓裝配合面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到R1.6～0.8m.
5.7 螺孔距離的設(shè)計(jì)
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d,
d為螺孔的距離，由于凹模厚度為15mm，所以根據(jù)表2.46查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖14：
螺孔到凹模外緣的最小距離：a=1.5d=1.5×8=12mm
螺孔到凹模內(nèi)緣的最小距離：a=1.13d≈9mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為40mm，最大間距為90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于16mm。
5.8 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)柱，導(dǎo)套的選用
該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸為依據(jù)選擇模具規(guī)格。
材料為ZG45(ZG310-570),0I級(jí)精度的中間導(dǎo)柱模架。
導(dǎo)柱標(biāo)記：GB2861.2—81 B20h63120； GB2861.2—81 B22h63120
導(dǎo)套標(biāo)記：GB2861.7—81 B32H6365315； GB2861.7—81 B35H6365315
上模座標(biāo)記：GB/T2855.10—81 100380330
下模座標(biāo)記：GB/T2855.10—81 100380340
模柄標(biāo)記：JB7646.1—1994 A20340
模具的閉合高度：H＝H＋H＋L＋H+H－h(huán)=(30+10+50+15+40-2)mm=143mm
式中： L――凸模長度，L＝50mm；
H――凹模厚度，H＝15mm；
h――凸模沖栽后進(jìn)入凹模的深度，取h＝2mm.
第六章 壓力機(jī)的選擇與校核
模座外形尺寸250mm×120mm,閉合高度143mm,有文獻(xiàn)中，J23—6.3型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為200mm×310mm,最大閉合高度為150mm，連桿調(diào)節(jié)長度為30mm,所以在工作臺(tái)上加一10～60mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也與于本副模具所選模柄尺寸相符。
查文獻(xiàn)開式雙柱可傾壓力機(jī)參數(shù)選壓力機(jī)型號(hào)為J23－6.3。
型號(hào)
公稱壓力/kN
滑塊行程/mm
最大閉合高度/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
最大裝模高度/mm
可傾斜角/·
連桿調(diào)節(jié)長度/mm
模柄孔尺寸
mm
直徑
深度
J23-6.3
63
35
150
200×310
120
45
30
25
45
第七章 模具總裝配
7.1 模具的裝配圖說明
通過以上設(shè)計(jì)，可得到模具總裝配圖。模具上模部分主要由上模板，墊板，沖孔凸模，落料凸模，凸模固定板，卸料板及螺釘?shù)冉M成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座，凹模板導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。
條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)導(dǎo)擋料銷19作為粗定距，在落料凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上2.6孔作導(dǎo)正銷孔作導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料向前抬起移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷19上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷17再作精確定距?；顒?dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法，精度可達(dá)到0.02mm。
7.2 模具的裝配
7.2.1 主要組件的裝配
7.2.1.1 模柄的裝配 因?yàn)槟＞叩哪１?0是從上模座8的下面向上壓入，所以，在安裝凸模固定板6下面壓入的，所以，在安裝凸模固定板6和墊板7之前，得先把模柄裝好。
模柄與上模座的配合要求是H7/m6。裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將模柄壓入，再加止動(dòng)銷釘孔。然后，把模柄端面突出部分銼平。安裝好模柄后，用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。
7.2.1.2 凸模的裝配 凸模與凸模固定板的配合要求為H7/m6。裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將凸模壓入凸模固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一齊磨平。
7.2.1.3 凸凹模的預(yù)配
〔1〕裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度，形狀。
〔2〕將各凸模分別與相應(yīng)的在凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻，不適合的地方得重新修磨或更換。
7.2.1.4 下模座部分的裝配
〔1〕磨平凹模底面，放置于下模座上，采用銷釘和螺釘緊固；
〔2〕安裝活動(dòng)擋料銷上凹模上；
〔3〕把導(dǎo)料板3放置在凹模上，采用銷釘緊固。
7.2.1.5 上模座部分的裝配
〔1〕將墊板7用螺釘安裝在上模座8上；
〔2〕把沖孔凸模16裝入凸模固定板6中，磨平底面。然后放在墊板7上；
〔3〕將彈性卸料板4裝在凸模上，并檢查它是否靈活的移動(dòng)，檢查凸模端面是否縮在卸料板孔內(nèi)（0.5mm左右），并用螺釘緊固，打入銷釘15。
〔4〕放置橡膠5在凸模固定板上，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)孔；
7.2.1.6 凸凹模的裝配
把裝入凸模固定板6的沖孔凸模16和落料凸模18插入凹模內(nèi)。凸模固定板與凹模之間上墊上適當(dāng)高度的平行墊鐵，再把上模座放在固定板上，將上模座和固定板夾緊，并在上模座投卸料螺孔窩和緊固螺釘過孔窩，拆開后鉆孔。然后放入墊板，調(diào)整的預(yù)壓量，使卸料板高出凸凹模下端約1mm，擰上緊固螺釘。調(diào)整凸凹模的間隙。
全部安裝好后試沖和調(diào)整，打標(biāo)記交付生產(chǎn)使用
7.2.2 調(diào)整凸凹模的間隙
調(diào)整間隙可用透光法，即將模具翻過來，把模柄夾在虎鉗上，用手燈照射，從下模座漏料孔中觀察大小和是否均勻。
調(diào)整間隙也可用切紙法進(jìn)行，即以紙當(dāng)作零件，用錘敲擊模柄，在紙上切出沖件的形狀來。根據(jù)紙樣的無毛刺或毛刺是否均勻，可以判別間隙大小和均勻性。如果紙樣的輪廓上沒有毛刺或毛刺均勻。說明間隙合理均勻。如果局部有毛刺，說明間隙不均勻。調(diào)整間隙時(shí)，用手錘輕輕敲擊固定板6的側(cè)面，使凸模的位置改變，以得到均勻的間隙。
7.3 模具的調(diào)整
模具裝配好后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖，沖出的工件按沖壓零件產(chǎn)品圖或試樣進(jìn)行檢查驗(yàn)收。在檢查驗(yàn)收過程中，如發(fā)現(xiàn)各種缺陷，則要仔細(xì)分析，打出原因，并對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，然后再試沖，直到模具正常工作并得到合格的沖件為止。
圖7.1.1 沖孔級(jí)進(jìn)模
1－下模座 2－落料凹模 3－導(dǎo)料板 4－卸料板 5－卸料橡膠 6－凸模固定板
7－墊板 8－上模座 9－六角螺釘 10－模柄 11－螺釘 12－止動(dòng)銷 13－銷釘
14－導(dǎo)套 15－導(dǎo)柱 16－沖孔凸模 17－導(dǎo)正銷 18－落料凸模 19－活動(dòng)擋料銷
20－承料板
結(jié)論
沖壓是使板料分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行板料沖壓稱為沖壓。
模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)
在本次設(shè)計(jì)中，經(jīng)過一次又一次的錯(cuò)誤糾正，我再次體會(huì)到了干模具這一行不容易哪！也明白現(xiàn)代模具的快速發(fā)展需要的那么多的汗水。有付出必有收獲，自己設(shè)計(jì)水平的提高，冷沖壓知識(shí)的增加和鞏固，對(duì)書本等于說又復(fù)習(xí)了一遍。設(shè)計(jì)一次冷沖模具，利用到的知識(shí)包括冷沖工藝，擠壓工藝，金屬工藝，機(jī)械制圖，機(jī)械制造，模具制造技術(shù)，公差配合現(xiàn)技術(shù)測量。在冷沖模具方面的橫向發(fā)展，牽扯到了一門門專業(yè)課程的連接。做一次冷沖模具畢業(yè)設(shè)計(jì)，加大了我對(duì)知識(shí)的渴求，進(jìn)一步證明了自己還有許多的知識(shí)還沒學(xué)到家，需要加倍努力去掌握書本上的專業(yè)知識(shí)和到生產(chǎn)實(shí)踐中去感受。模具設(shè)計(jì)的奧妙在于自己深入地研究，在于自己耐心的細(xì)心地討論。
做一個(gè)模具設(shè)計(jì)，不但要考慮到它自身的利用價(jià)值，還要考慮到模具本身的價(jià)格和適用性，模具材料的選擇和金屬工藝的處理都存在著很深的學(xué)問和探討價(jià)值。模具設(shè)計(jì)好了，制造成產(chǎn)品上市了最大的掛勾就是經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)就是本次設(shè)計(jì)的成功與否。
我國模具CAD/CAM技術(shù)從20世紀(jì)80年代起步，長期處于低水平重復(fù)開始階段，所用軟件多為進(jìn)口的圖形軟件，數(shù)據(jù)庫軟件，NC軟件等，自主開發(fā)的軟件缺乏通用性，商品化價(jià)值不高，對(duì)許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)，經(jīng)濟(jì)效益不顯著。針對(duì)上述情況，國這有關(guān)部門制定了相關(guān)政策和措施。
我國模具工業(yè)起步晚，基礎(chǔ)差，就總量來看大型，精密，復(fù)雜，長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進(jìn)一步振興模具工業(yè)，國家有關(guān)部分進(jìn)一步部署：全面分析我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀和差距，提出發(fā)展思路和建議以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通過本行和相關(guān)行業(yè)企業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國模具工業(yè)水平必將大提高，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn)。
致謝
冷沖是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。
本設(shè)計(jì)在編寫過程中得到了翟德梅老師，楊占堯老師，原紅玲老師等老師的大力輔導(dǎo)，特別是我的輔導(dǎo)老師原老師，在此表示誠摯的感謝。同時(shí)也為那些被我引文獻(xiàn)的編者們表示感謝。
由于我的設(shè)計(jì)編寫水平有限，一次次的麻煩各位老師，讓各位老師一次次的糾正我的錯(cuò)誤，但老師們從不厭煩，在此表示真誠的道歉和謝意，同時(shí)本設(shè)計(jì)難免有不足之處，敬希不吝批評(píng)指正。
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