178 固定墊板沖裁模具設計,固定,墊板,模具設計 固定墊板沖裁模具設計1固定墊板沖裁模具設計1.緒論1.1 沖壓的概念、特點及應用沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程技術。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的一種工藝裝備。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、高效的沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工等其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下：(1).沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）.沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）.沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高，冷沖壓產品壁薄、質量輕、剛度好。（4）.沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的無切削加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品，制造成本高。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。固定墊板沖裁模具設計2沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如機械制造、車輛生產、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇螅賱t 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)已經(jīng)被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工，大大提高了生產效率，降低了成本。因此可以說，如果生產中不采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產品提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。1.2 沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸、精度要求及生產批量又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質量的沖壓件（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制五種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少，而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用組合工序，即把兩個以上的單獨工序組成的一道工序，構成所謂復合、級進、復合-級進的組合工序。復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在一副模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為落料模、沖孔模、切斷模、切邊模、切舌模、剖切模、整修模、精沖模等；按工序的組合方式可分為單工序模（俗稱簡單模） 、復合模和級進模（俗稱連續(xù)模）等。盡管有的沖裁俗稱簡單模很復雜，但總是分為上模和下模。上模一般固定在壓力機的滑塊上，下模固定在壓力機的工作臺上。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模等）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次固定墊板沖裁模具設計3沖壓循環(huán)。1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下：(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究和推廣應用旨在提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展重要趨勢。目前，國內外相繼涌現(xiàn)并迅速用于生產的沖壓先進工藝有精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。這些沖壓先進技術在實際生產中已經(jīng)取得并將進一步取得良好的技術經(jīng)濟效果。(2).沖模設計與制造方面沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前有兩種趨向應給予足夠的重視:一是模具結構與精度正朝著兩方面發(fā)展。一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM 技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。二是模具設計與制造的現(xiàn)代化。模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術在模具技術中得到廣泛的應用，使模具設計與制造水平發(fā)生了深刻的革命性的變化。目前最為突出的是模具CAD/CAM/CAE。在這方面，國際上有許多應用成熟的計算機軟件，我國不但能消固定墊板沖裁模具設計4化、應用國外的有關軟件，少數(shù)單位還能自行開發(fā)或正在開發(fā)模具CAD/CAM/CAE 軟件。在一些行業(yè)，如汽車行業(yè)的主要模具企業(yè)，實現(xiàn)了模具CAD/CAM/CAE 一體化。盡管其總體水平與國際上的還有差距，但它代表了我國模具技術的發(fā)展成果與發(fā)展方向。(3).沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了適應沖壓新工藝的需要，研制了許多新型結構的沖壓設備，為了滿足新產品少批量生產的需要。目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，為了提高生產效率和安全保障，應用各種自動化裝置、機械手乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達 97%；公稱壓力為 250KN 的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達 2000 次/min 以上。在多功能壓力機方面，日本豐田公司生產的 2000KN“沖壓中心”采用 CNC 控制，只需 5min 時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產的 CNC 金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的 4～10 倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。(4).沖壓標準化及專業(yè)化生產方面模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達 70%～80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在 40%以下） ，標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件固定墊板沖裁模具設計5生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。設計要求:設計該零件的沖裁模沖壓件圖如下圖所示:圖 1-1沖壓技術要求:1. 材料: Q235；2. 材料厚度: 2.5 mm；3. 生產批量：大批量生產，月產 470000 件；4. 精度要求：保證中心孔與外形輪廓一般相對位置精度。2.沖裁件工藝性分析和方案確定2.1 零件的工藝性分析圖樣所示零件均未標注公差的一般尺寸,按慣例取公差等級IT12 級,符合一般沖壓的精度要求,模具精度取IT9即可。圖樣零件材為 Q235 鋼板,能夠進行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,價格適中。外形落料的工藝性: 零件屬于中小零件,材料厚 t= 2.5 mm,外形簡單,結構對稱，是由圓弧和直線組成，尺寸精度要求一般,因此可用沖裁落料工藝。沖孔工藝: 沖中心孔孔徑為 20 mm,兩小孔孔徑為 10 mm,中心孔與兩個小固定墊板沖裁模具設計6孔之間距離為5mm。材料Q235的抗剪強度 =310～380Mpa，一般沖孔模可沖壓的b?最小孔徑為d≥t=2.5 mm，故個孔均符合沖壓工藝要求。孔尺寸精度要求一般可采用沖孔工藝。綜合以上幾個方面的情況可認為圖樣所示主要沖壓工序的工藝性良好。2.2 確定合理沖壓工藝方案圖樣所示零件所需的基本工序為沖孔、落料。可擬定出如下工藝方案:方案1.用單工序模分四次加工，即:沖孔(中心孔)—沖孔(小孔)--沖孔(小孔)—落料。方案2.用單工序模和復合模分兩次加工，即:落料---沖孔(中心孔和小孔)。方案3.用復合模一次加工。方案4.用級進模沖制。采用方案1,2會使工件尺寸的積累誤差加大,生產率低,操作不方便也不安全,但模具簡單,制造周期短,不過工序分散,模具和設備數(shù)量要求多.采用方案3零件生產率提高,尺寸精度較好,使用的設備較少,產品質量高,但復合模具結構復雜,制造精度要求高，成本高，且模具壽命較低；采用方案4生產率提高,尺寸精度可以保證,模具壽命長,但設計制造也復雜；比較各個方案,方案4適合在大批量生產用任意幾何形狀板類零件，而且形狀比較簡單，內孔數(shù)量不太多,能夠保證產品的質量,生產效率也高,使用壽命長,減少了模具和設備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)自動化生產，綜合的生產成本方案4更經(jīng)濟,現(xiàn)確定用此方案進行生產。根據(jù)給定的產量的要求,按每月22天/每天8小時計,實行單班生產,則每分鐘的產量是45件,因此采用普通板人工送料,即可滿足生產的需要，根據(jù)市場的供應情況原材料選1000mm 2000mm 2.5 mm熱軋鋼板。?3.毛坯排樣類型選擇由所示零件,依據(jù)條料的供應形式、被沖壓零件形狀及尺寸變形關系，典型的排樣方案有兩種如下圖:固定墊板沖裁模具設計7圖3-1采用第一種方案要求條料寬度小,模具寬度小,但模具會較長,而且送進步距長,不便實現(xiàn)快速生產。采用第二種方案模具寬度增加,但模具長度會縮短,送進步距小,便于提高生產效率。兩種方案的材料的利用率相當,在同樣保證產品質量的情況下,根據(jù)少（無）廢料及最佳經(jīng)濟原則，方案二的生產效率較高,所以考慮擬用第二種排樣方案。4.零件排樣分析4.1工序排樣類型根據(jù)零件的沖壓要求,所以該零件的沖壓適于落料型工序排樣。設定工序排樣為：（1）沖中心孔φ20， （2）沖兩個小孔R5， （3）落料。4.2確定沖裁位置沖裁位置的確定既是確定凹模形孔的分布位置，工位數(shù)及各工位的作業(yè)內容，明確零件在模具的沖制順序。如下圖所示： 固定墊板沖裁模具設計8圖4-14.3零件排樣樣圖根據(jù)以上幾個方向的設計,經(jīng)綜合分析比較,可確定圖樣所示零件的沖壓工序排樣圖如圖所示，采用直排的排樣方式，零件的沖制用三工位級進模。第一工位：沖中心孔；第二工位: 沖小孔 (兩個小孔一個工位完成)；第三工位: 落料。沖缺口 外形落料 沖小孔 沖中心孔 圖 4-24.4確定步距大小固定墊板沖裁模具設計9表4-1沖裁金屬材料的搭邊值（mm）手送料圓形 非圓形 往復送料 自動送料料厚 a1a1a1a1～1 1.5 1.5 2 1.5 3 2＞1～2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2＞2～3 2.5 2 3 2.5 4 3.5＞3～4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3＞4～5 4 3 5 4 6 5 5 4＞5～6 5 4 6 5 7 6 6 5＞6～8 6 5 7 6 8 7 7 68以上 7 6 8 7 9 8 8 7注：沖非金屬材料（皮革、紙板、石棉等）時，搭邊值應乘1.5～2。查表4-1可知,搭邊值為:沿送進方向搭邊為 =2 mm1a側向搭邊為 =2.5 mm由此可算出步距初定為：S=c+ =2×（5+15）+2=42 mm1式中：c---制品最大寬度（mm） ；---零件間側向搭邊值（mm） 。1a由此可以算出一個步距內材料的利用率為：η= ×100%= ×100%=58.3%BSA3150.8式中：A---一個步距內沖裁件的實際面積（mm ） ；2B---條料寬度（mm） ；S---步距（mm） 。由利用率可知，排樣合理。4.5計算條料寬度模具結構采用初始擋料銷和擋料桿定距裝置，并在條料的送進過程中安有側壓裝置，這樣能使條料始終緊靠同一側導料板送進，因此只須在條料與另一側導料板間留有間隙，故按下式計算，查表4-2、4-3得： =0.8,Z=5。?表4-2條料寬度偏差 （mm）[部分]材料厚度t/mm條料寬度B/mm～1 1～2 2～3 3～5～50 0.4 0.5 0.7 0.9固定墊板沖裁模具設計1050～100 0.5 0.6 0.8 1.0表4-3導料板與最寬條料之間的間隙Z（mm）[部分]無側壓裝置 有側壓裝置條料寬度B/mm 條料寬度B/mm材料厚度t/mm100以下 100～200 100～200 100以下 100以上1～2 0.5 1 1 5 82～3 0.5 1 1 5 83～4 0.5 1 1 5 8條料寬度：B =（ ）0??aD2mx?0??=（70+2×2.5） 8.=75 mm08.導料板之間的距離：A=B+Z= +Za2mx?=70+2×2.5+5=80 mm式中：B---條料寬度（mm） ；A---導料板之間的距離（mm） ；---條料寬度的單向（負向）偏差（mm） ；?Z---導料板與最寬條料之間的間隙（mm） ；---側搭邊值（mm） ；a---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸（mm） 。mxD4.6條料尺寸及步距精度條料寬度定為 B=75 mm， 步距為 S=42 mm。步距精度: 工位數(shù)為 n=3 ； 由輪廓尺寸精度查得 =0.1；‘T根據(jù)沖裁的間隙從修正系數(shù)表中查得 K=1.00；根據(jù)經(jīng)驗公式: 取 =0.04 '30.142TK???2?---步距對稱偏差值；2T?---沖件沿送料方向最大輪廓尺寸精度提高三級后實際公差值；‘n---工位數(shù)；k---修正系數(shù)。4.7零件產品材料成本計算由鋼板尺寸規(guī)格1000mm 2000mm考慮到材料的利用率和可保持連續(xù)沖裁狀?固定墊板沖裁模具設計11態(tài)的送料穩(wěn)定,可將板料按下圖所示裁成條料進行沖壓,這樣每塊板裁成13條長度為1972mm、寬度為75mm的條料。圖4-3 每整塊鋼板可沖的零件數(shù)為 47個×13=611個,正常情況下每月使用770張鋼板，每張鋼板的重量約為 13 kg,所以每月需要 10010kg的鋼板,設每噸鋼材2725元,則算出每個零件的材料成本約為0.058元。5.沖裁力的計算5.1沖裁力的分類及計算步驟按工序排樣圖所示,該零件沖壓力由多個部分組成。沖孔力 F : 由三個部分組成,即 、 、 ，其中 為沖中心孔的力，1F241F為沖兩小孔的力， 為沖缺口的力。24落料力 F ：F 為沖外形輪廓的落料力。3推件力 : 有三個部分組成,沖中心孔和兩個小孔及沖外形輪廓還有沖缺T產生的力。(1).計算沖裁力公式為: bkLt??F---沖裁力（N） ；L---沖裁周邊長度（mm） ；t---材料厚度（mm） ；---材料抗剪強度（MPa） ；b?k---修正系數(shù)，一般k取1.3。由設計手冊查得 =310～380 Mpa ,取 =343 Mpa ,修正系數(shù)k取1.3,t=2.5 b?b?固定墊板沖裁模具設計12mm。=70006.3 N =70006.3 N =33442.5 btKLF?1?btKLF?2?btKLF?4?N (2).計算落料力=1.3×[2（5+5+40）+3.14×30] ×2.5×343=216484.45 N btk?3(3).計算推件力公式： FnT?---推件力（N） ；TF---同時卡在凹模內的工件（或廢料）數(shù)；n---推件力系數(shù)。K表5-1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mm XKTKD≤0.1 0.065～0.075 0.1 0.14＞0.1～0.5 0.045～0.055 0.063 0.08＞0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06＞2.5～6.5 0.03～0.04 0.045 0.05鋼＞6.5 0.02～0.03 0.025 0.03鋁、鋁合金純銅、黃銅0.025～0.080.02～0.060.03～0.070.03～0.09注：卸料力系數(shù) ，在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜制件時取上限值。XK由表5-1查出推件力系數(shù) =0.055 。TKh為凹模型口直壁高度，t為板料厚度。n=表5-2凹模型口直壁高度（mm）材料厚度t/mm 高度h/mm＜0.5 3～50.5～5 5～105～10 10～15由表5-2查得：h=5 mm， 個。h5n=2t.?推件力： =2×0.055×70006.3=7700.693 N11FKT?= =7700.693 N22n=2×0.055×216484.45=23813.3 N33=2×0.055×33442.5=3678.67 N44T固定墊板沖裁模具設計13則有：=7700.693 N+7700.693 4321TTTFF??N+23813.30N+3678.67 N=42893.356 N(4).總沖壓力近似為：=216484.45+70006.3+23813.3+7700.69313213)(T總=318004.743 N≈318 KN5.2模具壓力中心的確定用解析法作法如下:任意選取一點為原點，送料的反方向為x軸。如下圖所示：圖5-1由壓力中心計算公式: =0X4321FXF?YY?取 =157, =115 , =73 , =10 ;1X23440?432Y將 代入上面方程，可求得：bPkLt?=90.220=40即可壓力中心在落料中心偏右距離為 17.22 的位置。6.沖裁模刃口尺寸計算固定墊板沖裁模具設計146.1落料凸、凹模刃口尺寸計算落料凹模的刃口尺寸由于零件的外形比較復雜，為了保證零件沖壓精度，采用凸、凹模配合加工法加工。落料時應以凹模為基準來配作凸模。根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化情況將零件各尺寸分為： 、 、C，如下圖所示：1A2圖6-1圖6-2根據(jù)零件的形狀，凹模磨損后其尺寸變化有兩種情況：1. 凹模磨損后變大的尺寸（圖中 、 ） ，即按一般落料凹模尺寸公式計1A2固定墊板沖裁模具設計15算。沖裁模初始雙面間隙表如下表所示：表6-1沖裁模初始雙面間隙Z（mm）[部分]08、10、35、09Mn2、Q235 16Mn 40、50材料厚 度 minmaxminZaxminZmax小于0.5極小間隙2.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.4002.5 0.360 0.500 0.380 0.540 0.380 0.5402.75 0.400 0.560 0.420 0.600 0.420 0.600注：沖裁皮革、石棉和紙板時，間隙取08鋼的25﹪。表6-2系數(shù) x非圓形 圓形1 0.75 0.5 0.75 0.5料厚t/mm工件公差△/mm1 ＜0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.161～2 ＜0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.202～4 ＜0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24＞4 ＜0.30 0.31～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30查表6-1、6-2得 =0.360 ， =0.500 ， =0.75 。 minZmaxZ按行業(yè)標準制造精度查手冊得 =0.30 ， =0.25 。 1?2） =（70-0.75×0.30） =69.775 mmxAd??a1(1d0?? 4/30.?075.?） =（40-0.75×0.25） =39.813 mmm222 25. 63.2.凹模磨損后無變化尺寸（圖中C） ，零件尺寸標注為5。 按行業(yè)標準制造精度查手冊得 =0.12。?mm03.4/1.05????dd?查表6-1得 =0.360 ,可以保證雙邊間隙為 0.360。minZ凸模尺寸按凹模實際尺寸配做。固定墊板沖裁模具設計16， ， ---凹模刃口尺寸；dA12dC， ，C ---與 ， ， 相對應的沖裁件的基本尺寸；A1d2C---零件的制造公差；?---凹模制造公差。d?當標注為+ 或- 時取 = /4；當標注為 時取 = /8，ddd???d?d?= mm， =39.813 mm， = mmdA1075.69?A2063.?d03.5以上是落料凹模刃口尺寸的計算方法，落料凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配合，并保證最小間隙 ，而凸模的尺寸為相應的 69.775mm；39.813mm；5mm minZ。6.2沖孔凸、凹模刃口尺寸計算（1）.沖中心孔φ20凸、凹模刃口尺寸計算，沖孔時以凸模尺寸為基準，按凸模與凹模分別加工法加工。表6-3規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁凸模、凹模制造偏差（mm）[部分]基本尺寸 凸模偏差 p?凹模偏差 d?≤18 0.020 0.020＞18～30 0.020 0.025＞30～80 0.020 0.030查表6-1得： =0.360 mm =0.500 mmminZmaxZ- =0.500-0.360=0.140 mmax凸、凹模制造公差分別為：=0.020 mm =0.025 mmp?d?+ =0.020+0.025=0.045 mmd因為 + =0.045≤ - =0.140 mm 故符合條件pmaxZin查表6-2得： =0.75 ， =0.21。?=（ + ） =（20+0.75×0.21） =20.158 mmpmin0p??02.?02.?=（ + ） =（20.158+0.360） =20.518 mmdid? 5.?5.?（2）.沖兩個小孔φ10凸、凹模刃口尺寸計算查表6-1得： =0.360 mm =0.500 mmminZmaxZ- =0.500-0.360=0.140 mmaxi又查表6-3得： =0.020 mm =0.020 mmp?d?+ =0.020+0.020=0.040 mm d因為 + =0.040≤ - =0.140 故符合條件pdmaxZin查表6-2得： =0.75 =0.15?=（ + ） =（10+0.75×0.15） =10.113 mmpmin0p??02.?02.?固定墊板沖裁模具設計17=（ + ） =（10.113+0.360） =10.473 mmdpminZd??0 02.?02.?（3）.兩小孔φ10凹?？仔木喑叽缬嬎悴榈每仔木喙?=0.25?則有： =（ + ）± =（ + ）± =(40+ )dLmin2dminL2?825.± =40.125±0.031 mm。825.0（4）.沖缺口凸、凹模刃口尺寸計算因為這一工序是為了使送料連續(xù)不斷而加的一步，對凸凹模的尺寸精度要求不高，力求能順利沖斷即可。凸模選用標準件圓凸模BⅡ20×60JB/T8057.2-1995，中心鏜光孔φ8 02.?mm和鏜孔的深度為11.8 mm，鏜底部螺紋孔φ6 mm，螺紋孔的鉆盲孔深度取02.?12mm，螺紋孔的深度為10mm。7.模具工作零件設計7.1凹模外形尺寸確定（1）.凹模厚度H的確定計算公式：H=ks（不小于15）式中：k---系數(shù)，考慮板料厚度的影響；s---垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm） 。表7-1凹模厚度系數(shù)k（mm）材料厚度ts ≤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 0.20～0.30＞200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22根據(jù)零件排樣圖，取s=70 mm ，查表7-1得：k=0.35故有：H=0.35×70=24.5 mm≥15 mm取H=25 mm（2）.垂直送料方向的凹模寬度B計算公式：B=s+（2.5～4.0）H=70+3×21=133 mm（3）.送料方向的凹模長度L固定墊板沖裁模具設計18計算公式：L= +21s2式中： ---送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm） ；1s---送料方向的凹模刃壁邊緣的最小距離（mm） 。2表7-2凹模孔壁至邊緣的距離 （mm）2s材料厚度t材料寬度B≤0.8 ＞0.8～1.5 ＞1.5～3.0 ＞3.0～5.0≤40 20 22 28 32＞3.0～5.0 22 25 30 35＞3.0～5.0 28 30 36 40＞3.0～5.0 34 36 42 46＞3.0～5.0 38 42 48 52＞3.0～5.0 40 45 52 55注： 的公差視凹模型孔復雜程度而定，一般不超過±8 mm。2s查表7-2得： =36 mm2式中 根據(jù)零件排樣圖取 =40 mm11s則有：L=40+2×36=112 mm7.2凹?？捉Y構形式由于沖裁采用剛性卸料裝置和自然落料方式進行加工，所以孔結構形式選用階梯形直刃壁形孔。7.3落料凸模長度的確定采用固定卸料板和導料板沖模，其凸模長度應按下式計算：= + + +PL1h23式中： ---凸模固定板厚度（mm） ；---固定卸料板厚度（mm） ；2---導料板厚度（mm） ；3---增加長度，它包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度h（0.5～1 mm） ，凸模固定板與卸料板之間的安全距離（一般取10～20 mm）等。其中初定； =20 mm（ =0.8H）11h=15 mm（ =0.6H）22=10 mm3=15 mm（其中凸模進入凹模的深度為4 mm）則有： = + + + =20+15+10+15=60 mmPL1h238.其他裝置設計及標準件選擇8.1工作單元結構固定墊板沖裁模具設計19由于生產批量大，沖中心孔凸模根據(jù)國家標準選用圓凸模BⅡ（JB/T8057.2 -1995）樣式加工，材料選用為Cr12，加工尺寸為設計尺寸。沖中心孔凹模根據(jù)國家標準選用圓凹模A（JB/T8057.4-1995）樣式加工，材料為Cr12，加工尺寸為設計尺寸。沖小孔凸模根據(jù)國家標準選用圓凸模BⅡ（JB/T8057.2-1995） ，材料為Cr12，加工尺寸為設計尺寸。沖小孔凹模根據(jù)國家標準選用圓凹模A（JB/T8057.5-1995）材料為Cr12，加工尺寸為設計尺寸。沖缺口凹模根據(jù)過家標準選用圓凹模A20×25 JB/T8057.4-1995Cr12。外形落料凸、凹模和沖缺口凸、凹模都采用國家標準為模型制造，刃口尺寸見尺寸計算，該模具用于大批量生產，故工作零件選用較好材料，凸模和凹模材料選用Cr12MoV。8.2卸料裝置設計該零件有沖孔、落料工序，為了保證零件的質量及生產穩(wěn)定，選用固定卸料板作為卸料裝置，并采用整體式，即卸料板和導料板制成一體。當卸料板僅起卸料作用時，凸模與卸料板的雙邊間隙取決于板料厚度，一般在0.2～0.5 mm之間，板料薄時取小值，板料厚時取大值，固定卸料板厚度應取凹模厚度的0.8倍。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，當沖裁板料較厚（大于0.5mm） 、平直度要求不很高的沖裁件時，一般采用固定卸料裝置。8.3定位定距裝置設計在工序排樣中，確定了用始用擋料銷擋料，在第一，二，三工位上的第一次加工用始用擋料銷定位，從而來確定條料進距，后面接著的工序就可以以擋料桿來確定條料進距，擋料桿裝在沖搭邊的沖缺口凸模下面較長，當上模在上死點時，擋料桿仍不離開凹模刃面，故條料往左送進即被擋料桿擋住。在沖裁的同時，沖缺口凸模將搭邊沖開一個缺口，條料可順利（不用抬料）繼續(xù)向左送料，實現(xiàn)連續(xù)沖裁。在第三工位落料時，由導正銷精確定位，這樣可以保證墊圈孔與外圓同心。始用擋料銷選用50×8JB/T7649.1-1994型擋料銷，選用直徑為8 mm，長為48 mm的桿件作為擋料桿，一端以螺紋連接固定在沖缺口凸模中。8.4導正銷裝置設計本模具工位數(shù)不多，沖壓精度要求一般，所以采用一個導正銷，根據(jù)JB/T7649.1-1994導正銷采用D型導正銷19.90×16JB/T7647.4型。8.5送料機構與出件方式固定墊板沖裁模具設計20本模具才用手工送料，由工序排樣圖可知，模具第三工位通過落料工序實現(xiàn)產品零件與條料分離。產品由落料槽中落下，所以使用中應注意在第三工位收集沖制好的零件。8.6模具零件的固定凸模一律使用凸模固定板固定安裝于上模座，用螺釘固定和銷釘定位，凹模采用整體式結構，凹模固定板用螺釘固定于下模座。凸模固定板和墊板采用4個M12螺釘固定，2個銷釘定位，由于沖孔落料凸模平面尺寸都比較小，所以用模板上的型孔配合定位，采用臺肩固定，采用H7/n6過度配合。沖小孔時導正銷安裝在凸模固定板上用臺肩固定，落料時安裝在落料凸模中。擋料桿用螺紋固定在沖缺口凸模中，始用擋料銷用間隙配合安裝在第一，二，三工位前22 mm處，側壓塊安裝在第一工位處及沖缺口處用彈簧片頂住以間隙配合安裝在導板上。8.7沖床的選擇選用沖床的公稱壓力 應大于計算出來的總壓力 =318004.77 N≈318 F? 總FKN，而 =（1.2～1.3） =1.2×318=381 KN。最大閉合高度應大于沖模閉合F?總高度+5 mm，工作臺臺面尺寸應能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結合工廠實際，可選用J23-40開式雙柱可傾壓力機。并需要在工作抬面上配備墊塊，墊塊實際尺寸可配制。雙柱壓力機J23-40參數(shù)：公稱壓力：400 KN滑塊行程：100 mm滑塊行程次數(shù)：45次/min最大閉合高度：330 mm最大裝模高度：265 mm連桿調節(jié)長度：65 mm工作臺尺寸（前后mm×左右mm）：460 mm×700 mm墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）：65 mm×220 mm模柄尺寸（直徑mm×深度mm）：φ50 mm×70 mm最大傾斜角度：30 ?8.8模架的選擇按已確定的模具形式及參數(shù)，根據(jù)特點和排樣方案以及縱向送料方式，考慮到開敞性和導向精度要求，從冷沖壓模標準中選取標準模架，選用后側導柱模架。查冷沖模國家標準，選用：A250×160×200～400ⅠGB/T2851.3-1990型后側導柱模架，部分零件尺寸如下：固定墊板沖裁模具設計21上模座：（GB/T2855.5）250 mm×160 mm×45 mm下模座：（GB/T2855.6）250 mm×160 mm×50 mm導柱：（GB/T2861.1）32 mm×190 mm導套：（GB/T2861.6）32 mm×115 mm×48 mm模具開啟高度為240 mm，閉合高度為200 mm。8.9模柄的選擇根據(jù)上述計算結果，該模具為中小型模具，可采用模柄固定上模，查壓力機規(guī)格，模柄安裝孔徑的尺寸為50 mm，查冷沖模國家標準，可選螺釘固定式模柄，規(guī)格為B50JB/7643.3。8.10模板基本尺寸確定國家標準中規(guī)定：模板的規(guī)格由凹模周界L×B或D來確定。由工序排樣圖可知，凹模的工作尺寸基本在112 mm ×133 mm左右，圓整后選取矩形凹模為：250 mm×160mm×25 mmJB/T7643.1，其他模板尺寸取為凹模板平面一致。本零件沖壓的最小行程是4 mm，模具開啟狀態(tài)下，凸模下表面到凹模上表面的最小距離取16 mm。其他模板的厚度為：凹模模板厚度為：25 mm墊板厚度為：15 mm固定卸料板厚度：15 mm凸模固定板厚度為：20 mm導板厚度為：10 mm凸模長度為：60 mm8.11模具凸模的強度和剛度校核在一般情況下，凸模的強度和剛度是足夠的，沒有必要校核。但是當凸模的截面尺寸很小而沖裁板料厚度較大或根據(jù)結構需要確定的凸模特別細長時，則應進行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。（1）.承壓能力的校核，凸模承壓能力按下式校核：σ= ≤[σ]AF式中：σ---凸模最小截面的壓應力（MPa） ；F---凸?？v向所承受的壓力，包括沖裁力和推件力（或頂件力）（N） ；A---凸模最小截面面積（mm ） ；2[σ]---凸模材料的許用抗壓強度（MPa） 。查表得：[σ]=1.4×10 Mpa3①對沖中心孔凸模校核固定墊板沖裁模具設計22F= + =70006.3+7700.693≈77707 N1FTA=πr =3.14×10.275 =331.5 mm222σ= = =234.4 MPa≤[σ] 故滿足要求A5.370②對沖小孔凸模強度校核F= + =70006.3+7700.693≈77707 N2FTA=πr =3.14×5.25 =86.55 mm22σ= = =897.83 MPa≤[σ] 故滿足要求A5.8670③落料凸模強度校核F= + =216484.45+23813.3=240297.75 N3FTA=40×（5+30+5）+3.14×15 -2×3.14×25-3.14×100=1835.5 mm2 2σ= = =130.92 MPa≤[σ] 故滿足要求A5.1872409④沖缺口凸模強度校核F= + =33442.5+3678.67=37121.17 N4FTA=πr =3.14×100=314 mm22σ= = =118.22 MPa≤[σ] 故滿足要求A317.（2）.同理模具凸模的抗彎強度亦符合要求。9.模具的裝配圖及部分零件圖詳見零件圖紙。10.總結為 了 完 成 大 學 學 業(yè) 任 務 ， 總 結 四 年 來 的 學 習 經(jīng) 驗 、 生 活 經(jīng)驗 和 鞏 固 大 學 期 間 所 學 的 各 科 基 礎 知 識 ， 系 統(tǒng) 地 在 實 踐 中 回顧 所 掌 握 的 知 識 ， 按 照 院 系 畢 業(yè) 設 計 的 指 導 計 劃 ， 本 著 嚴 肅認 真 的 學 習 態(tài) 度 ， 我 按 時 順 利 地 完 成 了 大 學 最 后 一 個 關 鍵的 學 習 環(huán) 節(jié) — — 畢 業(yè) 設 計 。根 據(jù) 院 校 的 要 求 和 安 排 ， 在 指 導 老 師 樊 十 全 的 悉 心 指 導與 幫 助 下 ， 我 全 心 全 意 地 投 入 到 此 次 畢 業(yè) 設 計 中 ， 認 真 地查 閱 各 種 有 關 模 具 設 計 方 面 的 資 料 ， 發(fā) 揚 求 真 務 實 的 工作 作 風 ， 以 嚴 謹 篤 學 的 態(tài) 度 ， 獨 立 思 考 ， 保 質 保 量 地 完 成 了這 次 畢 業(yè) 設 計 的 任 務 。這 次 我 設 計 的 課 題 雖 不 是 一 個 新 的 課 題 ， 但 其 設 計難 度 大 ， 工 作 量 大 。 這 個 課 題 的 設 計 歷 時 近 40 天 ， 其 主要 內 容 包 括 工 藝 性 分 析 ， 排 樣 方 案 設 計 、 零 件 的 選 材 和 模 具零 件 的 設 計 。 它 涉 及 到 多 學 科 知 識 的 綜 合 運 用 ， 它 要 應 用固定墊板沖裁模具設計23到 ： 模 具 設 計 、 工 程 材 料 、 材 料 力 學 、 機 械 設 計 制 造 基 礎 、計 算 機 輔 助 與 制 造 （ CAD/CAM） 等 現(xiàn) 代 多 學 科 知 識 。本 課 題 設 計 主 要 參 考 了 《 沖 壓 工 藝 與 沖 模 設 計 》 和《 模 具 設 計 應 用 實 例 》 的 基 本 原 理 ， 把 基 本 知 識 與 實 際 應 用緊 密 結 合 起 來 。 為 了 表 達 我 的 設 計 思 路 和 想 法 ， 我 非 常 注重 用 圖 、 表 來 表 示 。 敬 請 各 位 老 師 審 閱 指 導 。 由 于 這 是 我第 一 次 在 實 踐 中 搞 的 設 計 ， 設 計 過 程 中 難 免 有 許 多 疏 漏 或 錯 誤 ，懇 求 各 位 評 委 老 師 多 多 批 評 指 點 并 斧 正 。 學 生 ： 劉 禮2009 年 5 月參 考 文 獻[1] 馬正元. 沖壓工藝與模具設計. 機械工業(yè)出版社，2006[2] 彭建聲. 簡明模具工實用技術手冊. 機械工業(yè)出版社，1993[3] 林慧國，火樹鵬，馬超彌. 模具材料應用手冊. 機械工業(yè)出版社，2004[4] 黃毅宏. 模具制造工藝. 機械工業(yè)出版社，1999[5] 模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機械工業(yè)出版社，1996[6] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文生. 模具設計與制造簡明手冊. 上?？茖W技術出版社，1998[7] 任嘉卉. 公差與配合手冊. 機械工業(yè)出版社，2000[8] 徐灝. 機械設計手冊. 機械工業(yè)出版社，1991[9] 陳錫棟，周小玉. 實用模具技術手冊. 機械工業(yè)出版社，2001[10] 彭建生. 模具設計與加工速查手冊.機械工業(yè)出版社，2005[11] 涂光祺. 沖模技術.機械工業(yè)出版社，2002[12] 模具實用技術叢書編委會編.模具設計應用實例. 機械工業(yè)出版社，1999[13] 翁其金，徐新成. 沖壓工藝及沖模設計.機械工業(yè)出版社 2004[14] 夏巨諶，李志剛.中國模具設計大典.中國模具設計大典編委會，2002[15] 朱景梓. ENGLISH-CHINESE DICTIONARY OF MACHINE TECHNOLOGY.科學技術出版社，1987[16] 《新英漢機械工程詞匯》編寫組.NEW ENGLISH-CHINESE DICTIONARY OF MACHINICAL ENGINEERING.科學技術出版社，2002固定墊板沖裁模具設計24致 謝根 據(jù) 院 校 的 要 求 和 安 排 ， 在 樊 十 全 老 師 的 悉 心 指 導 與 幫 助下 我 全 身 心 地 投 入 到 此 次 課 題 設 計 中 ， 認 真 地 查 閱 各 種 有 關 模具 設 計 方 面 的 資 料 ， 發(fā) 揚 求 真 務 實 的 學 習 作 風 ， 以 嚴 謹 篤 學 的態(tài) 度 ， 獨 立 思 考 ， 保 質 保 量 地 完 成 了 這 次 畢 業(yè) 設 計 的 任 務 。在 本 次 設 計 中 ， 我 查 閱 了 很 多 有 關 模 具 設 計 參 考 文 獻 ，并 在 不 懂 之 處 請 教 老 師 和 同 學 ， 指 導 老 師 樊 十 全 積 極 關 心 我 的設 計 ， 在 我 不 懂 之 處 認 真 教 導 ， 大 意 之 處 指 出 缺 陷 ， 錯 誤 之 處提 出 修 改 ， 本 次 畢 業(yè) 設 計 可 以 順 利 地 完 成 ， 離 不 開 老 師 和同 學 的 支 持 和 幫 助 ， 在 此 ， 真 心 的 謝 謝 在 設 計 過 程 中 給 予 教 導和 幫 助 的 老 師 和 同 學 。由 于 這 是 我 第 一 次 在 實 踐 中 搞 的 畢 業(yè) 設 計 ， 在 設 計 的過 程 中 難 免 有 許 多 疏 漏 和 錯 誤 ，懇請各位老師多多指點斧正。學 生 ： 劉 禮2009 年 5 月