2296 變壓器芯片落料沖裁模設計,變壓器,芯片,落料沖裁模,設計 第 1 頁變壓器芯片落料沖裁模設計緒論1. 冷沖壓模具設計的目的冷沖壓模具設計是為模具設計與制造專業(yè)的學生在學完基礎理論課、技術基礎課和專業(yè)課程的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是：1）綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實踐知識，進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。2）鞏固與擴充“冷沖壓模具設計”等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。3）掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 【2】2. 冷沖壓模具設計應注意的問題冷沖壓模具設計的整個過程是從分析總體方案開始到完成全部技術設計，著期間要經過設計計算、繪圖、修改等步驟。在設計過程中應注意以下問題。2.1 合理選擇模具結構根據零件圖樣及技術要求，結合生產實際情況，提出模具結構方案，分析、比較，選擇最佳方案結構。2.2 采用標準零部件應盡量采用國家標準零部件及工廠沖模標準件。使模具設計典型化及制造簡單化，縮短設計制造周期，降低制造成本。2.3 其它[1] 定位銷的用法沖模中的定位銷常選用圓柱銷，其直徑與螺釘直徑相似，不能太細，每個模具上只需兩個銷釘，其長度勿太長，其進入模具體長度是直徑的 2~2.5 倍。[2] 螺釘的用法第 2 頁固定螺釘擰入模體的深度勿太深。如擰入鑄鐵件的深度是螺釘直徑的 2~2.5倍，擰入一般鋼件深度是螺釘直徑的 1.5~2 倍。[3] 打標記鑄件模板要設計出加工、定位幾打印編號的凸臺。[4] 對導柱、導套的要求模具完全對稱時兩導柱的導向直徑不宜設計的相等，避免和模時誤裝方向而損壞模具刃口。導套長度的選取應保證開始工作時導柱進入導套 10~15mm。 【6】3. 冷沖模具的發(fā)展狀況現代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在 600 億至 650 億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持 13%的年增長率（據不完全統(tǒng)計，2004 年國內模具進口總值達到 600 多億，同時，有近 200 個億的出口） ，到 2005年模具產值預計為 600 億元，模具及模具標準件出口將從現在的每年 9000 多萬美元增長到 2005 年的 2 億美元左右。巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。1999 年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330 億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年 10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內模具市場的一半左右。1999 年，國內汽車年產量為 183 萬輛， 。保有量為 1500 萬輛，預計到 2005 年汽車年產量將達300 萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到 2005 年汽車行業(yè)將需要各種塑料件 36 萬噸，而目前的生產能力僅為 20 多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。 家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調等，在國內的市場很大。目前，我國的彩電的年產量已超過 3200 萬臺，電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過了 1000 萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展產生巨大的推動作用。 【2】目前世界上模具工業(yè)的年產值約為 680 億美元。我國 2004 年模具產值為 530億元，模具出口 4.91 億美元，同時還進口 18.13 億美元。我國已成為世界上凈出口模具最多的國家。大型多工位級進模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產，但總體技術水平不高，與國外先進國家相比，仍有很大差距，特別是模具壽命低的問題非常突出。如：國外硅鋼片沖?？偸褂脡勖?500 萬次以上，而國內一般為 50 萬-60 晚次，最高 150 萬次。國內熱鍛模第 3 頁使用壽命 50 萬次，國內只有 3-5 萬次。國外熱鍛模使用壽命 12000 次以上，國內一般為 3000-5000 次。影響模具壽命的因素較多，但模具材料是重要因素。高壽命模具離不開優(yōu)質模具材料。國內模具鋼品種少、質量差、性能低。雖然國內也研制出許多高性能模具鋼，但大多數是上世紀 70-80 年代研制的，因種種原因，真正使用的量較少，鋼種也不多。每年使用量不足 1 萬噸。故在生產上使用的仍然是老鋼種為主，如冷模用 CrWMn、Crl2、Crl2MoV 等，熱模用 3CrW8V、6542等，另外，由于模具鋼的改鍛效果差、選材與熱處理不當等原因，也造成模具的壽命低。主要從冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三個方面來進行扼要分析國內模具鋼的研究開發(fā)情況?，F具體介紹冷作模具鋼的開發(fā)概況：對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐模性，足夠的強度和韌性，高的疲勞壽命，良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。九十年代以前，國內常用的冷作模具鋼有：碳素工具鋼 T1OA，合金工具鋼9SiCr、9Mn2V 、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si，高速工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，軸承鋼 GCrl5、彈簧鋼 60Si2WMna，參碳鋼20Cr、12CrNi3A、不銹鋼 3Cr13 等。其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、TIOA、CrWMn、9SiCr、9Mn2V 、GCr15、60Si2Mn 和W18Cr4V。為滿足生產要求，國內先后研究開發(fā)了一系列新型冷作模具鋼。如：高強韌耐磨鋼（7Cr7Mo2V2Si（代號 L） 、Cr8MoV3Si（代號 ER5） 、9Cr6W3Mo2V2（代號 GM）等） 、高速鋼基體鋼（65Cr4W3Mo2VNb、60Cr4Mo3Ni2WV、5Cr4Mo3SiMnVAI ） 、低合金冷作模具鋼等。 【8】4．結論總的來說現在國內模具設計制造技術比國外已有了突飛猛進的發(fā)展，在本課題中的模具設計與制造概況，國外的技術要比國內有較高的發(fā)展，無論從設計方面或制造方面國外的技術要領先于中國，如本課題中的硅鋼片沖裁模：國外硅鋼片沖?？偸褂脡勖?500 萬次以上，而國內一般為 50 萬-60 晚次，最高 150 萬次。之所以國內模具壽命低，不光是我國模具鋼材料不及國外的，更根本的原因還是由于國內模具制造技術方面，因此國內應從根本上考慮，模具制造技術方面與裝配方面。本課題中的變壓器芯片落料沖裁模從設計技術方面與制造方面和前人的設計無太大變化，本課題中的變壓器芯片只有主體“山”字形結構，并無墊片，因此，在工序上就省略了一道工序，從先前的級進模變?yōu)閱喂ば蚵淞夏?，模具結構就比級進模要簡化的多，制造工序也不同先前的模具制造工序。在本課題中設計的模第 4 頁具，由于其沖件體積小，沖出的工件主要用于小功率的變壓器，因此，在模具結構方面，該模具要比先前模具有所不同。其具體設計與模具結構將以以下幾章具體說明。第 1 章 零件的工藝性分析1.1 零件的總體工藝性沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。 良好的沖裁工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產品質量穩(wěn)定等要求。此工件是標準的小容量變壓器的鐵心片，生產批量大，材料是軟磁合金材料1J50，厚度是 0.2mm, =658M 使用時由“山 ”字片一層層疊加而至變壓器鐵b?a?心所需的厚度，其零件尺寸公差無特殊要求，可按 IT14 選取，利用普通沖裁方式達到圖樣要求。由于該工件的外行簡單、形狀規(guī)則，使用與沖裁加工。1. 2 沖裁件的結構工藝性1.2.1 沖裁件內形及外形的轉角圖 1-1 工件圖第 5 頁沖裁件內形及外形的轉角處要盡量避免尖角，應以圓弧過度，以便于模具的加工，減少熱處理面積的開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過度磨損。圓角半徑R 的最小值，見表 1-1 所示：表 1-1 沖裁件最小圓角半徑工序 連接角度 黃銅、純銅、鋁 軟鋼 合金鋼90?00.18t 0.25t 0.35t落料2t；沖裁件材料為黃銅、純銅、軟鋼時，b>1.5t（t 為材料厚度，b 為懸臂或凹槽的寬度，t2~20>5~50>10~100>20~30>50~100>100~500>300>1000>5000模具類型單工序模組合模簡易模單工序模組合模、簡易模單工序模級進模復合模單工序模級進模自動模硬質合金級進模、復合模、自動模注：表內數字為每年班產量數值，單位：千件 [2] 根據沖裁件尺寸和精度等級來確定 復合沖裁得到的沖裁件尺寸精度等級高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進行壓料，沖裁件較平整。進級沖裁比復合沖裁精度等級低。[3] 根據對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定 沖裁件的尺寸較小時，考慮到單工序模送料不方便和生產效率低，常采用復合模沖裁和級進沖裁。由于該沖裁件的尺寸較小且精度無太大要求，若采用級進模加工不但模具結構復雜且加工過程麻煩，采用單工序模加工就比較簡單。[4] 根據模具制造安裝調整的難易和成本的高低來確定 對復雜形狀的沖裁件來說，用復合沖裁比采用級進沖裁較為適宜，應為模具制造安裝調整比較容易，且成本較低。[5] 根據操作是否方便與安全來確定 【5】綜上所述，對于一個沖裁件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進行比較，選取在滿足沖裁件質量與生產率的前提下，模具制造成本較低、模具壽命較高、操作較方便及安全的工藝方案。應此，對于該沖裁件應以選擇更合理的工序組合，從該沖裁件的生產批量、形狀精度及模具的安裝調試精度來考慮，并且只須一次落料即可，因此該沖裁件更適合于單工序模加工。由于此沖裁件只需一次落料加工，故只需一個工序即可。2.3 沖裁件工藝方案的確定零件屬于大批量生產，生產工藝性較好，從零件的形狀﹑尺寸標注等情況來看均符合沖裁的工藝要求,該工件只須一次落料既可,故采用單工序落料模進行加工。第 3 章 排樣方案的確定第 8 頁在沖壓生產中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好的確定沖件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。3.1 材料的合理利用3.1.1 材料的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經濟性指標。一個步距內的材料利用率 η（式 3.1.1）可用下式表示：η= ×100% （3.1）BhnA式中：A——一個不距內沖裁件的實際面積；B——條料寬度；h——步距。η 值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費用一般占 60%以上，可見材料利用率是一項很重要的經濟指標。 【1】3.1.2 提高材料利用率的方法要提高材料的利用率，主要應從減少工藝廢料著手。減少工藝廢料的有力措施是：設計合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料） ，或利用廢料作小零件等。對于一定形狀的沖裁件，結構廢料是不可避免的，但充分利用結構廢料是可能的。該零件是變壓器芯片的沖裁件，對于提高材料的利用率無特別的要求，若要提高材料的利用率，就必須充分利用結構廢料。但對于此零件其結構廢料是必不可免的，因此可從改變零件的結構形狀入手來提高材料的利用率。3.2 排樣方法根據材料的合理利用情況，條料的排樣方法可分為三種：即有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料。從零件的結構形狀和工藝特點來看，該零件的排樣方法只有少廢料排樣和有廢料排樣兩種排樣方法。 【3】根據工件外形尺寸，生產工藝特點，零件的工藝方案采用單工序模具進行加第 9 頁工。根據單工序落料模具的特點、工件的外形尺寸及形狀等綜合方面因素進行考慮，工件的排樣可有如下兩種方案： 方案（一） 直排有廢料排樣，如圖 3-1 所示：方案（二） 直排少廢料排樣，如圖 3-2 所示：圖 3-1 直排有廢料排樣圖 圖 3-2 直排少廢料排樣圖根據兩種排樣方案圖，考慮模具結構形狀，方案（二）的排樣使模具的結構復雜化不及方案（一）用直排有廢料排樣，因此該零件的排樣應采用直排有廢料排樣的排樣方法。3.3 塔邊排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫塔邊。塔邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料的剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；同時，塔邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。第 10 頁塔邊值對沖裁過程及沖裁件有很大的影響；因此一定要合理確定搭邊數什。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據生產的統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50%以上。 【6】3.3.1 影響搭邊值的因素3.3.1.1 材料的力學性能 硬材料的搭邊值可小些；軟材料，脆材料的搭邊值要大一些。3.3.1.2 材料的厚度 材料越厚，塔邊值越大。3.3.2.3 送料及擋料方式 用手工送料，有側壓裝置的塔邊值可以小些；用側刃定距比用擋料銷定距的塔邊小一些。 【9】3.3.2 塔邊值的確定由于塔邊值對沖裁過程及沖裁質量影響很大，因此，在確定塔邊值時應合理選用。塔邊值一般是由經驗確定的，目前常用的有數種。表 3.1 為最小值的經驗數表之一，可供查閱：表 3.1 最小塔邊值圓形或圓角 r>2t 的工件 矩形件邊長 L0.5~1 >1~2~20>20~30>30~500.050.080.100.080.100.150.100.150.20查表 3.1 可得工件間 a =2.2mm、沿邊值 a=2.5mm 代入式 3.2 和 3.3 可得：1B =（D +2a） =27 mm；0??max0??08.A= D +2a+C =32mm。ax3.5 計算材料利用率由以上計算的結果 B 和 A 值，將其代入式 3.1 得一個進距的材料利用率：η= ×100%= ×100%=54%hn?2.1753　?式中沖裁件的面積 A 為：A=（5×11×2+2×11+4×22）=253mm 2第 4 章 沖裁工藝的計算4.1 計算沖裁工藝力由于該模具采用彈性卸料和下出料方式，落料方式是靠凸模推件力使得沖裁件下落，故在計算沖裁力時只考慮卸料力和推件力的作用。在計算卸料力和推件力時一般是按經驗公式進行計算。4.1.1 沖裁力沖裁模設計時，為了合理地設計模具及選用設備，必須計算沖裁力。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適用沖裁的要求。平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力（N）可按下式計算：第 13 頁F=Lt （4-1）b?式中：L——沖裁件的外形周長；t——沖裁件厚度；——沖裁件材料的屈服強度值。b?其中：L= =138mm；? ?2)4(2)15(4).2( ????t=0.2mm；=658MPba將 L、t、 帶入式 4-1 中可算得：b?F=Lt =138 b N1890652.0??4.1.2 卸料力 卸料力采用的經驗公式為：（4-FK卸卸 ?2）式中： ——卸料力（N） ；卸F——卸料力系數（見表 4-1） ；卸KF——沖裁力（N） 。表 4-1 卸料力、推件力系數沖裁材料 卸K推K純銅、黃銅 0.02~0.06 0.03~0.09鋁、鋁合金 0.025~0.08 0.03~0.07鋼 材料厚度 >0.1~0.5 0.045~0.055 0.1從表 4-1 中可查的 =0.05，將 、F 帶入式 4-2 可得卸K卸 N3.94518065.???卸卸第 14 頁4.1.3 推件力（4-3）FnK推推 ?式中： n——硬塞在凹模內料的個數，n=h/t，h 為凹模刃壁垂直部分高度（mm） ，t 為料厚（mm） ；——卸料力（N） ；推F——卸料力系數（見表 4-1） ；推KF——沖裁力（N） 。從表 4-1 中可查的 =0.05；推152.03?thn將 、F、n 帶入式 4-3 可得：推K NFnK3.1985067.15???推推沖裁時總的沖裁力為：（4-推卸總 ?4）將 、 、F 帶入式 4-4 中，可計算出沖裁時總的沖裁力 。推 卸 總FN6.39702.1853.941806?????推卸總4.2 凸凹模間隙值的確定凸凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大的影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數值主要按制件質量要求，根據經驗數值來選用。其間隙值可查表 4-2 可得 =0.012mm， =0.018mm。 【1】 min?max?表 4-2 沖裁模初始雙邊間隙 Z (mm)第 15 頁軟鋁純銅、黃銅、軟鋼（wc=0.08%~0.2%）杜拉鋁、中等硬鋼（wc=0.3%~0.6%）硬鋼（wc=0.5%~0.6%)材料厚度/mm minzaxminzaxzminzaxminzax0.2 0.008 0.012 0.010 0.014 0.012 0.016 0.014 0.0180.3 0.012 0.018 0.015 0.021 0.018 0.024 0.021 0.0270.4 0.016 0.024 0.020 0.028 0.024 0.032 0.028 0.0364.3 凸凹模刃口尺寸的確定對零件圖中未注公差的尺寸，可按 IT14 來進行選取，從而查表得出其極限偏差為 、17 、 、 、 。 【10】 043.15?43.0?03.5?052.?03.4?本例零件因形狀比較復雜，且為零件材料為了保證凸凹模之間的間隙值，必須采用凸凹模配合加工的方法?，F以凹模為基準件，根據凹模磨損后的尺寸變化情況，將零件圖中各尺寸進行分類：A 類尺寸： 、 、 、 ；052.?043.1?0.503.?B 類尺寸： 17 ；43.0?查表 4-3 可得 A 類與 B 類尺寸的計算公式為：； （4-???A?25.0)x（凸5）； （4-025.)???x（凸6）式中： 、 ——凸模刃口尺寸（mm） ；凸A凸?A、B——工件基本尺寸（mm） ；Δ——工件的公差（ mm） ；Δ`——工件的偏差（mm） ，對稱偏差時， ； ??21'x——磨擦系數，一般取 x=0.5；由公式 4-5、4-6 可計算出凸模的刃口尺寸：第 16 頁13.052.01 74.502??????A）（凸 ）（ 018.0)43.25(2 9. ???）（凸 08.0)3.25(3.5??）（凸 08.0)3.25(4.???A）（凸 01.0)43.25(1 7.7???）（凸凹模的刃口尺寸可按凸模的實際尺寸配制，并保證雙面間隙0.012~0.016mm。表 4-3 配合加工時，凸、凹模尺寸的計算公式工序性質制件尺寸（圖 2-15）（圖 2-16）凸模尺寸 凹模尺寸0??A???A?25.0)(xd??0 025.???d?0C???1.).(Cd? 250?落料C '?按凹模尺寸配制，其雙面間隙為： maxin~??.d4.4 凸凹模外形尺寸的確定4.4.1 凹模外形尺寸的確定凹模的外形尺寸常用下列經驗公式確定凹模厚度的確定：（ 15mm） （4-7）KbH??凹模壁厚的確定：（ 30mm） （4-C)2~5.1(第 17 頁8）式中：b——凹模孔的最大高度。K——因數，取 K=0.3H——凹模厚度； 【6】C——凹模壁厚將以上數據代入公式 4-7 與 4-8 中可得：=0.3×22=6.6mmKbH?考慮凹模板的強度問題，其厚度應圓整為 15mm，使凹模板有足夠的強度。凹模壁厚 C 可取 30mm，凹模的零件圖如圖示所示：（見零件圖） 根據以上尺寸及工件尺寸即可估算出凹模的外形尺寸，既：L×B=82×72mm。4.4.2 凸模外形尺寸的確定凸模的外形尺寸祥見第 3 節(jié)，其中凸模固定板厚為 ；H8.01?H 為凹模的厚度。即 。mH128.01?4.5 確定模具的壓力中心沖模的壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，減少導向件的磨損，提高模具及壓力機的壽命。沖模壓力中心的求法，一般采用求平行力系合力作用點的方法。如圖所示，按比例畫出工件形狀，將工件輪廓分成 、 ~~ 的基本線段，并選定坐標系1L25xoy，如圖 4-1 所示：因工件左右對稱，其壓力中心一定在對稱軸 y 上，即 ，故只計算0?x。0， ；121??L1Y，??452?；5.Y， 163?L；45?第 18 頁，302154??L；.7Y， ；515 23014015.75.1543210 ?????????LLY87.第 5 章 沖裁模主要零部件的設計5.1 凸模結構的設計該模具屬單工序落料模，其“山”字鐵落料凸模可采用直壁形結構，材料選用 Cr12，刃口部分須熱處理，其硬度為 58—62HRC，尾部回火至 40—52HRC。凸模的加工可采用線切割一次加工完成，簡化了工藝過程，提高了精度。由于凸模不太大，其固定方式可采用 H7/m6 的過渡配合，并用低熔點合金澆注法固定。凸模的長度應根據沖模的具體結構確定，應留有足夠的修磨余量 1mm，并且模具在閉合狀態(tài)下卸料板至凸模固定板之間應留有避免壓手的安全距離。在模具沖裁過程時卸料板將工件壓緊，凸模穿過卸料板與卸料板配合選用H7/h6 的配合間隙，則卸料板對凸?？善饘蚣爸С凶饔?，提高凸模的強度。5.1.1 沖裁凸模長度的確定普通沖裁凸模的長度是根據沖裁模的結構來確定的。如圖 5-1 所示的模具結構，凸模的長度應為：HHL???4321（5-1） 式中： —— 凸模固定板的厚度1（mm） ；—— 卸料板厚度（mm） ；2—— 導尺（導板）或坯料厚3H度（mm） ； —— 凸模進入凹模的深度4圖 4-1 壓力中心分析圖第 19 頁（mm） ；——附加長度（mm） ；主要考H慮凸模總修磨余量（10~15mm）及模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板之間的安全距離15~25mm）等因素確定。因此可由公式 5-1 算出凸模的總長 L，即：HL???4321m05?5.1.2 凸模強度校驗普通沖裁模的凸模，在一般情況下，其強度是足夠的，沒有必要進行強度校驗。但是，當凸模特別細長狹小時，或凸模的端面尺寸很小而坯料的厚度較大或材料特別硬時，就必須進行凸模的強度校驗。5.1.2.1 承壓能力校驗 異形斷面沖裁凸模的承壓能力計算校驗原則是，沖裁力必須小于或等于凸模強度所允許的最大壓力，則有：（5-??csbltp??2??2）式中：b——凸模的寬度（mm） ；L——凸模截面長度（mm） ；——毛坯材料的抗剪強度（N/mm ） ；?2T——毛坯料的厚度（mm） ；——凸模材料許用壓力（N/mm ） 。 【8】??c?2凸模材料的許用壓力取決于凸模選用的材料種類、凸模的熱處理及沖模的結構與模具的工作條件等。其許用壓力 可根據《模具設計手冊》查閱，即 =1000 ??c???c?N/mm 。25.1.2.2 失穩(wěn)彎曲極限長度 凸模在軸向壓力（沖裁力）的作用下，不產生失穩(wěn)彎曲的極限長度 與導向方式有關。maxL由于該模具凸模較小因此其凸?？刹捎脤蜓b置，在該模具中其卸料板可起導向作用。故在計算凸模失穩(wěn)極限長度時應用有導向裝置的凸模公式計算：（ 5-3 PJL380max?） 式中：J——凸模最小的橫截面的軸慣性矩，查表可選取 J=520MPa；圖 5-1 凸模長度尺寸第 20 頁P——沖裁力；將數值帶入式 5-3 中可算出 的值，即：maxLJL426.39705830max ???5.2 凹模的結構設計凹?？刹捎谜w結構或鑲拼結構，但近年來由于線切割機床的普及，采用整體凹模結構具有制造簡單、制作周期短的特點，并且由于凸模固定板、卸料板、凹?？刹捎猛怀绦蚨ㄎ?、切割；因而可以保證相對位置的精度，便于裝配。另一個原因，該模具是純沖裁模，凹模是一個平面，磨損后便于刃磨，考慮以上應素，將凹模設計為整體凹模，選用 Cr12 鋼作為模具材料，這種材料淬透性較好，利于刃磨。凹模各區(qū)均有廢料漏出，漏料孔外的刃口厚度均為 3mm。如圖所示，凹模內部的兩個矩形區(qū)，沖裁時處于懸臂狀態(tài)，因而凹模應用足夠的厚度，否則由于受彎截面過小，會使此處凹模臂折斷，故此處應進行強度計算。由于材料力學可知，將簡化為圖 5-2 示的懸臂梁。圖中載荷 是作用在頭部寬度為 6mm 的沖裁力；1F載荷 是作用在長邊沖裁力的總和。其作用點位于中部。由式（4-1）F=Lt2可計算出懸臂力 、 的值。?12式中： ——為剪切強度極限，選用 =400MPa；?t——為板料厚度，t=0.2mm； ????4802.061tLF2?圖 5-2 凹模簡圖 圖 5-3 凹模力臂分析圖第 21 頁跟部的彎矩為： mLF????????? 10281402121max矩形截面的抗彎截面模量是由材料力學可知：（5-62bHW4）式中：b、h 是圖中所注的幾何尺寸，其中橫板厚度尺寸 H 是所求的數值。由材料力學可知彎曲強度條件是：（5-????Mmax5）式中： ——材料許用強度極限（MPa） ，Cr12 材料取 =250MPa。??? ??則抗彎截面模量為：（5-????62maxbH6） 由式 5-6 可得：??mbMH36.25061max????由計算可知，凹模板厚度不容忽視，板厚應大于 6.36mm,再考慮安全因數，凹模板厚度取為 15mm。5.3 定位零件的結構設計5.3.1 導尺的設計導尺的作用是對條料進行導向的。安裝在凹模工作部位的一側，并與模具的中心平行。本模具其工序均為沖裁，沖壓過程中材料沒有上、下運動，故導尺工作側面制成直線型，導尺與條料之間也無須留間隙，在送料的過程中，條料可沿導尺并緊挨導尺向前送進完成沖壓過程。導尺的厚度可取 5mm，導尺用 45 鋼制成，其硬度為 50—55HRC。導尺用螺釘和銷釘固定在凹模板上。5.3.2 擋料銷的設計第 22 頁擋料銷是用來控制送料的布距，可做成自動擋料銷和固定擋料銷兩種形式，但為簡化模具結構，擋料銷可作成固定型，安裝在凹模模塊上的正后方，均用 H7/m6 配合形式。擋料銷距凹模邊緣距離為 a 值，即 a=2.5mm。擋料銷的結構形式選用圓柱形，如圖 5-4 示：5.4 卸料部件的設計5.4.1 卸料裝置的選用 卸料裝置的形式有很多，根據沖裁件的結構要求，卸料裝置可選用彈性卸料板，其彈性元件一般多選用彈簧或橡皮。但由于此模具體積較小，沖裁件形位公差及精度要求需要保證，選用橡皮比選用彈簧要好，故應選用橡皮做為彈性元件。橡皮選用的原則是：[1] 為保證橡膠的正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求：（5-xF?07）式中： ——橡膠在預壓縮狀態(tài)下的壓力（N） ；0F——卸料力（N） 。x[2] 為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的45%，一般?。?-自 由H)45.0~3.(2??8）橡膠的預壓縮量 一般取自由高度的 10%~15%。預H即 （5-自 由預 )15.0~.(??9）[3] 橡膠高度與直徑之比應按下式校核：（5-5.15.0?DH自 由圖 5-4 固定檔料銷第 23 頁10）式中：D 為橡膠的外徑（mm） 。 【1】5.4.2 卸料橡皮自由高度的確定根據材料厚度為 0.2mm，沖裁時凸?？缮僭S壓入凹模，但其深度較微小，可不記。考慮到模具在修磨時刃磨余量 1mm；開啟時高出凸模 1mm，則總的工作行程 mm。將數據代入公式 5-8 中可得：2.?自 由h橡皮的自由高度 為：自 由hmh10~83.25.0??）（ 工 件自 由應選取 。mh10?自 由模具在組裝時橡皮的預壓量為： hh2.1~%)150(????自 由預應選取 。h1?預由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為 9mm。5.4.3 卸料板外形尺寸的確定為了使沖裁件表面平整，在沖裁過程中，卸料板是穿過凹模，在橡皮的彈性作用下緊壓這毛坯料，但因導尺的作用，卸料板在凸模部分應設計成凸臺。凸臺部分的高度為： mtHh6.520.6)1.03(?????本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有對凸模的導向作用、保護作用。卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，卸料板的厚度為 10mm，卸料板與各凸模的間隙已在凸模設計中確定。卸料板上應設計四個卸料螺釘，公稱直徑為8mm，螺紋部分為 4mm 長 12mm，卸料螺釘的尾部在上模座的臺階孔中定位。卸料螺釘工作時的行程為 10mm，上模座在螺釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模 1mm，有誤差時可通過螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。卸料板工作時進入導尺壓緊條料，卸料板在導尺的位置留出臺階，在凹模上沒有條料的情況下，卸料板的下平面與導尺的上表面之間應保留 0.5mm 的間隙，第 24 頁卸料板水平方向與兩導尺之間的間隙為 0.5mm。橡皮的自由高度為 10mm 厚度不可低于要求尺寸，超出這個厚度時應考慮到每加厚 1mm 時就將增加工作載荷約100N，橡皮的總面積為 34.5mm2，分為兩塊，每邊卸料螺釘上安裝一塊，中間鉆孔為 Φ13mm，四邊橡皮的厚度務必一致，不然就會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具的正常工作。卸料板采用 45 鋼制作，淬火硬度為 40~45HRC。5.5 導向零件的設計由于該模具屬于中小型模具結構，其導向零件常采用導柱、導套結構形式。導柱安裝在下模座上，導套安裝在上模座，并分別采用 H7/s6 的過盈配合，其結構形式可采用滑動式。由于導柱、導套已經標準化。因此，導柱、導套的結構尺寸，可選用標準結構形式。查 GB/T2861.1 可得導柱的規(guī)格為 ； 。查 GB/T2861.6 可120?3得導套的規(guī)格為 ； 。23650?3655.6 模柄的選用根據設計計算，該模具結構尺寸不大，其上模部分可通過模柄固定在壓力機的滑塊上。模柄的形式可選用壓入式（如圖 5-4） ，與上?？椎呐浜喜捎?H7/m6 的過渡配合，并采用銷釘防轉，模柄的結構尺寸可查表確定。其中，模柄尺寸 md065.192???D.831模柄總高 H=78mm； 壓入上模板高度h=30mm。5.7 模架及模座的選用5.7.1 模架圖 5-5 壓入式模柄第 25 頁根據國家標準規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模架；另一類是由彈性模板、下模座、導柱、導套組成的導板模架。導柱模架的結構形式大體可分為四角導柱模架、中間導柱模架、后置導柱模架和對角導柱模架等四種類型，在選取模架型號時，應考慮沖裁件的沖裁結構形式、沖裁力的大小等方面因素考慮，根據該沖裁件的結構形式來選取，由于該模具較小，模架可選用對角式導柱、導套模架，其模架的型號可直接按國家標準GB/T2854 的規(guī)定當中選用。 【5】5.7.2 模座模座一般分為上、下模座，其形狀基本相似。上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。因此，必須十分重視上、下模座的強度和剛度。模具因強度不足會產生破壞；如果剛度不足，工作時會產生較大的彈性變形，導致模具的工作零件和導向零件迅速磨損。因此，在選用和設計時應注意以下幾點：[1] 盡量選用標準模架，而標準模架的型式和規(guī)格就決定了上、下模座的型式和規(guī)格。[2] 所選用或設計的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應，并進行必要的校核。[3] 模座的材料一般選用 HT200、HT250，也可選用 Q235、Q255 結構鋼，對于大型精密模具的模座選用 ZG35、ZG45。[4] 模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為 4 級。[5] 上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在以下。m02.?[6] 模座的上、下表面粗糙度 Ra 值為 1.6~0.8μm，在保證平行度的前提下，可允許 Ra 值降低為 3.2~1.6μm。 【2】由以上幾點可知應選用中間導柱模架，模架、模座按國標規(guī)定中選取。模座的材料選用 HT200 鋼，其尺寸按國家標準 GB/T2854 的規(guī)定中選取，即：上模座：L/mm B/mm H/mm = 125 80 25；??下模座：L/mm B/mm H/mm = 125 80 30；導柱：d/mm L/mm = 20 120；22 120；導套：d/mm L/mm = 20 130；22 130；模架的閉合高度為 110~150mm。第 26 頁第 6 章 模具的總體設計與沖壓設備的選用6.1 模具的總體設計有了上述幾章的設計與計算所得的數據及確定的工藝方案，便可以對模具進行總體結構設計，從而可初算出閉合高度 ，即：模?m102351025?????（模根據凹模的外形尺寸，可確定下模板的外形尺寸為 100 83mm。?從裁模的閉合高度 H 應介于壓力機的最大閉合高度與最小閉合高度之間，其關系為： 。mM105minax???如果沖模的閉合高度大于壓力機的最大裝模高度時，沖模不能在該壓力機上使用。反之，小于壓力機最小裝模高度時，可加經過磨平的墊板。沖模的其他外形結構尺寸也必須和壓力機相適應，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機墊板、滑塊底面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機墊板孔尺寸等都必須相適應，以便模具能正確安裝和使用。 【12】6.2 沖壓設備的選用在選擇沖壓設備時應考慮壓力機的噸位與沖裁力之間的關系，具體的選擇原則應考慮以下幾個方面：[1] 壓力機的噸位應大于或等于沖裁時的總力。（6-總壓 F?1）式中： ——所選壓力機的噸位；壓F——沖裁時的總力?？傆晒?4-4 得沖裁時的總力 =39402.6N?？侳[2] 根據模具結構選擇壓力機的類型和行程（沖程）次數，如單工序模工件是從模具中落料的，故應選用雙柱式壓力機；[3] 根據模具尺寸的大小、安裝和進出料等情況選擇壓力機臺面尺寸，如有推件時應考慮臺面孔的大小使沖后有關零件能自由通過；第 27 頁[4] 選擇壓力機的閉合高度與模具是否匹配；[5] 模柄直徑、長度尺寸是否與壓力機滑塊模柄孔直徑、深度尺寸相當；[6] 壓力機滑塊行程應該是拉深深度的 2~2.5 倍；[7] 壓力機的行程次數應當保證有最高的生產效率；[8] 壓力機應該使用方便和安全。 【12】從以上幾點，并根據模具的總沖壓力、模具的閉合高度，可選用單柱固定臺壓力機 J11-5。該壓力機的公稱壓力：50KN；滑塊的行程：0~40mm；最大閉合高度：170mm；閉合高度調節(jié)量：30mm；滑塊中心線至床身距離：100mm；工作臺尺寸 前后 左右：180 320mm；?墊板厚度：30mm；模柄孔尺寸：25 40mm。 【1】第 7 章 模具的安裝與調配7.1 模具的制造與安裝凹模板、導尺均是需淬硬的零件，凹模板加工后，在線切割和淬火以前，在模架的下模板上進行裝配，在凹模上劃出各形孔和回孔的線，并根據計算數據劃出壓力中心線，使壓力中心線與 下模座的中心線對正。鉆、攻螺紋孔，將下模板、凹模板、導尺進行裝配，校正導尺間距后，鉆、鉸銷釘孔，將上述三板固定。鉆孔并安裝導料銷，安裝承料板。然后將下模全部拆開，將凹模板和導尺熱處理淬硬（凹模穿絲鉆孔）后進行線切割加工，用平面磨床后重新裝配。固定在上模板的上模部分，凸模與凸模板都應淬硬，裝配前將凸模淬硬并完成部分加工，墊板裝配前不淬硬。 【9】裝配時將凸模壓入凸模固定板，在墊板上鉆孔，將外形凸模固定在墊板上，再與卸料板穿在一起。凸、凹模間隙為 0.015mm，在凹模型孔中墊 0.015mm 的紙片，以確定間隙。將已組裝成一體的凸模固定板、凸模、卸料板、墊板一同，并使凸模插入凹?？字校瑢⑸夏０逋ㄟ^導柱、導套與下模板裝在一起，透過上模板鉆、攻螺紋孔，使上模板、墊板、凸模固定板固定。檢查無誤后，鉆、鉸銷釘孔，打入銷釘，再鉆、攻螺紋孔，安裝卸料螺釘，上模全部拆開，將墊板淬硬磨平安第 28 頁裝膠板，再次裝配上模，完成模具裝配。7.2 模具的裝配與調試7.2.1 技術要求[1] 各類沖壓模具的裝配均應符合裝配圖及其技術要求；[2] 標準模架、非標準模架的裝配技術要求要符合沖模模架的技術要求（GB/T2854-90）和沖模模架精度檢查標準（GB/T12447-90） ；[3] 所有各類沖壓模具上使用的拖桿、頂桿、推桿、卸料螺釘，凡在一組內的應等長，其相對誤差不得大于 0.05mm；[4] 模具上下模座、上模柄上凡安裝彈頂裝置的螺桿孔或推桿孔，除圖樣上有標注外，一律應在模座的坐標中心；[5] 沖裁模裝配后刃口應保持銳利；[6] 凸模與固定板裝配后，其尾部與固定板安裝面必須一起磨平；[7] 裝配后的沖裁模具其卸料板、推件板、頂板、浮頂裝置均應漏出凹模面、凸模頂端，其值為 0.5~1mm，圖樣另有要求者除外；[8] 裝配后的沖踩模具或凹模凡是由多件拼塊拼合而成的，其刃口二側的平面應完全一致且無接縫感覺，刃口轉角處非工作的接縫面不允許有接縫存在。[9] 硅鋼片沖裁模中拼塊凹模的模套內壁必須進行鏟刮，并保證與安全基面垂直以及相對應內壁之間的平行，其平行度和垂直度均不得大于 0.01：100；[10] 所有圓柱銷在壓入時必須正常，不得有用重錘猛擊壓入或咬壞銷孔的想象；[11] 裝配后的模具外觀應整齊；[12] 除技術要求中所說明的之外，不允許用敲打方法來達到本裝配技術要求。7.2.2 模具在裝配的一般順序和裝配要點沖模裝配是沖模制造中的關鍵工序。其裝配質量的好壞， 將直接影響沖裁件的質量、沖模的技術狀態(tài)和使用壽命。在裝配沖模前應全面了解其工作性能、結構以及制件要求，并按技術要求、模具零件的精度要求等確定裝配工藝，提出實現設計要求的具體措施。模具裝配完畢，必須滿足規(guī)定的裝配精度。其中包括各零、組件的相互位置精度，如模架各工作面的平行度或垂直度等；運動部件的相對運動精度，如卸料件的工作準確性，導向件的導向正確性，傳動件的傳動精度；第 29 頁配合精度和接觸精度，如工作件間的間隙大小和均勻性，導向機構的實際配合間隙或過盈，配合面間的接觸面積大小和分布情況。 【1】模具在裝配時的裝配順序如下：[1] 一般情況下，先裝下模及其工作零件。但若上模的工作零件是配入上模板窩座內的，或者是由拼塊組成的，則應先裝上模。[2] 裝配導柱、導套。[3] 根據下模校裝上模，找正上、下模之間的間隙。[4] 上、下模找正間隙后，擰緊螺釘并鉆、絞定位銷孔，打入銷釘。[5] 裝配其他零件。 【15】結論畢業(yè)設計是我學完大學全部課程之后，進行的一次系統(tǒng)的、綜合性的總復習，也是參加工作前的一次綜合性訓練，它直接關系到我今后的模具設計能力。在這次設計中模具的結構與以往所設計的模具結構有所不同，主要體現在：該模具由于沖裁的是小變壓器“山”字形芯片，其工件較小，所設計的模具體積也較小。在上模部分，其凸模固定板上面的墊板可省略。模具設計計算的要點是凸模與凹模徑向尺寸及深度方向尺寸的計算，凸模與凹模的計算在整個設計過程中顯得尤為重要，因為它們直接關系到制品的尺寸精度；模具總裝圖和非標準零件圖用 AutoCAD 畫出，圖中需標注的各項參數如尺寸，公差，技術要求，圖紙布局等均應按國家標準設計。設計中出現的標準件如推板，螺釘等的零件圖無需一一畫出，但應參照文獻查出其具體結構尺寸。 【8】在本模具中比較突出的是，該模具凹模板采用的是整體式凹模結構，在加工工藝上可省略一系列工序，加工時可直接在線切割機床上一次加工成型，又應為該模具沖出的工件并不須較高的精度，所以在線切割機床上直接加工出來便可使用。在加工工藝上該模具的加工設備較為精確，現在由于我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具及模具加工設備市場需求量大，發(fā)展前景廣闊，近幾年來，我國國民經濟增長質量提高，國有企業(yè)改革和脫困取得重大進展，經濟結構、技術結構、產品結構的調整在加緊進行，對模具和模具加工設備的需求增加。在加工精度上也大大的提高了許多，如今隨著我國的模具工業(yè)迅速發(fā)展，模具的加工設備也不斷的提高，并帶動著模具的加工自動化水平的不斷發(fā)展。由于水平有限和時間倉促，本設計中難免存在疏漏和不妥之處，懇請楊老師以及模具教研室的各位老師給予批評指正。在以后的工作或是學習中，我會完善自我，逐步提高我的模具設計能力，爭取在模具設計方面有更大的突破，為中國第 30 頁的模具技術發(fā)展做出貢獻。致謝經過這一個多月的辛勤努力，我的畢業(yè)設計已接近尾聲，在此期間，特別感謝教我們專業(yè)課的老師，我的畢業(yè)設計之所以能順利完成，是由于在他們的精心教導下使我對模具設計與制造方面有了初步的了解，以及我的指導教師杜偉老師的辛勤指導下使我學會了查閱有關模具設計資料完成這次畢業(yè)設計。通過這次設計使我對冷沖模具設計有了完善的了解，在這次畢業(yè)設計中也體現到了我們同學之間的團隊精神以及同學之間相互協(xié)助精神，也特別感謝在這次畢業(yè)設計中幫助我的同學。第 31 頁參考文獻1. 王孝培主編. 沖壓手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.101. 楊玉英主編． 使用沖壓工藝及模具設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2004．73．王孝培主編. 實用沖壓技術手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.34. 《沖模設計手冊》編寫組. 沖模設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.65. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設計實用技術. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.16. 許發(fā)樾主編. 模具標準應用手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1994.107. 許發(fā)樾主編. 實用模具設計與制造手冊. 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