冷沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、前言改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷增加，更新?lián)Q代的不斷加快，在現(xiàn)代制造業(yè)中，企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種、小批量和多樣式的方向發(fā)展，加快換型，采用柔性化加工，以適應(yīng)不同用戶的需要；另一方面朝著大批量，高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來(lái)創(chuàng)造更多效益，生產(chǎn)上采取專用設(shè)備生產(chǎn)的方式。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，生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒(méi)有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工

2、出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)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(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn)。1沖裁件工藝性分析工件名稱：鑰匙工件簡(jiǎn)圖：如圖1-1所示生產(chǎn)批量：大批量材料： 08F工件長(zhǎng)度：75mm工件厚度：1.5mm工件精度：IT14級(jí)圖1-1 工件簡(jiǎn)圖1.1材料選擇根據(jù)表1-1、表1-2分析，08F為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評(píng)比均適合沖裁加工。1.2工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，屬軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，除有一個(gè)12的孔,其余皆為直線，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。1.3尺寸精度零

3、件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1-3為IT14級(jí)，尺寸精度較低，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。查公差表可得各尺寸公差為：零件外形：12mm 45mm 30mm 10mm 75mm零件內(nèi)形：12 mm 表1-1 碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表材料名稱材料牌號(hào)材料狀態(tài)極限強(qiáng)度伸長(zhǎng)率屈服強(qiáng)度彈性模量E/MPa抗剪抗拉碳素結(jié)構(gòu)鋼05已退火的20023028-05F210-300260-38032-08F220-310280-3903218008260-360330-4503220019000010F220-340280-4203019010260-340300-44

4、02921019800015F250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020F280-890340-480262302000002O280-400360-5102525021000025320-440400-5502428020200030360-480450-6002230020100035400-520500-6502032020100040420-520520-6701834021350045440-560550-70016360204000表1-2 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率屈服強(qiáng)度普通碳素鋼Q195未退火

5、2603203204002833200Q235未退火3103803804702125240Q275未退火4005005006201519280優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08F已退火2203102803903218008已退火2603603304503220010已退火2603403004402921020已退火2804003604102525045已退火44056055070016360表1-3 部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.31998）公差等級(jí)IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15IT16基本尺寸/mm/m /mm36183048750.120.180.300.480.7561

6、0223658900.150.220.360.580.901018273701100.180.270.430.701.10183032841300.210.330.520.841.303050921001600.250.390.621.0016.05080641201900.300.460.741.2019.0801204871402200.350.540.871.402.20從表1-1、表1-2中查出08F抗拉強(qiáng)度：=280390Mpa抗剪強(qiáng)度： =220310Mpa伸長(zhǎng)率： =32%屈服強(qiáng)度：=180Mpa分析其力學(xué)性能較好，故選擇08F材料。2 沖裁工藝方案的確定該制件的沖裁工序包括落料

7、和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案：方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。表2-1各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模級(jí)進(jìn)模復(fù)合模無(wú)導(dǎo)向有導(dǎo)向零件公差等級(jí)低一般可達(dá)IT13IT10級(jí)可達(dá)IT10IT8級(jí)零件特點(diǎn)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0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)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(shí)得到了較平的制件，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(dòng)送料，可

8、以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手?dòng)或機(jī)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(wú)導(dǎo)向的稍高沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低適用場(chǎng)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(fù)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)方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓設(shè)備噸位不夠的問(wèn)題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二次沖孔時(shí)，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。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

9、小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)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(jiǎn)單。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(fù)雜，成本較高。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較,采用復(fù)合模是比較合理的。3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較：正裝式復(fù)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(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有

10、利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。由零件分析知：制件的精度要求較低，孔邊距較大，平直度較高為提高經(jīng)濟(jì)效益，適宜采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。根據(jù)以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。4 模具總體設(shè)計(jì)4.1模具類型的選擇經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過(guò)比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。4.2操作與定位方式零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)閷?dǎo)料銷和擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距

11、采用固定擋料銷。 4.3卸料、出件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(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.20.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)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(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)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（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的

12、配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。 工件平直度較高，料厚為1.5mm相對(duì)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(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。4.4確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)，采用橫向送料方式，即由右向左送料。4.5確定導(dǎo)向方式方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。

13、因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。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(dòng)沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個(gè)方向送料。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二最佳。5模具工藝參數(shù)確定5.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利

14、用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三種方案：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(lái)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?gòu)U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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案三：無(wú)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(guò)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

15、案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳（如圖5-1所示）。5.2搭邊值的確定排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)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(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還會(huì)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?。搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損。表5-1給出了鋼（=0.050.25%）的搭邊值。對(duì)于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：鋼（0.3%0.45%） 0.9鋼（0.5%0.65%）

16、 0.8硬黃銅 11.1 硬鋁 11.2軟黃銅，純銅 1.2搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表5-1列出的搭邊普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表5-1得：兩制件之間搭邊值=1.9mm.側(cè)搭邊值a=2.0mm.表5-1搭邊值和側(cè)邊值材料厚度t圓件及r2t圓角矩形邊長(zhǎng)l50矩形邊長(zhǎng)l50或圓角 r2工件間側(cè)邊a 工件間a側(cè)邊工件間側(cè)邊a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.92.01.62.0

17、1.21.52.02.22.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t5.3進(jìn)距與條料寬度計(jì)算條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料進(jìn)距，每個(gè)進(jìn)距可沖出一個(gè)或多個(gè)零件。A=D+ (5-1式中 D平行于送料方向的沖裁件寬度沖裁件之間搭邊值根據(jù)公式(5-1： A= D+=31.9mm模具相對(duì)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

18、的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如：LB時(shí)，采用縱向送料方式；LB時(shí)，則采用橫向送料方式；L=B時(shí)，縱向或橫向均可。就本模具而言，采用縱向送料方式。（注：L為送料方向的凹模長(zhǎng)度；B為垂直于送料方向的凹模寬度）。圖5-1 排樣圖排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計(jì)出。計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮：（1）有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。（2）無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。（3）有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。圖5-2 有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度確定本設(shè)計(jì)采用的是有側(cè)壓裝置的模具。所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得

19、，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值。其計(jì)算公式如下：B=D+2a （5-2）式中 B條料寬度基本尺寸；D條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸；A側(cè)搭邊值，查表5-1；條料下料剪切公差；表5-2剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙（mm）條料厚度(mm條料寬度(mm50501001002002000.50.50.71.00.51.01.01.031.01.01.01.541.01.01.02.0根據(jù)零件圖查表5-2確定剪料公差及條料與導(dǎo)板之間的間隙=1.0。根據(jù)公式(5-2： B= D+2a+c =(106.9+2×2.0 =110.95.4材料利用率的計(jì)算計(jì)算沖壓件面積、周長(zhǎng)因?yàn)樵摴?/p>

20、件圖由多段圓弧組成，計(jì)算周長(zhǎng)需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長(zhǎng)度，計(jì)算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點(diǎn)，諸多因素采用人工計(jì)算時(shí)計(jì)算量較大，因此采用UG4.0輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計(jì)算出面積、周長(zhǎng)（如圖5-4）。取 F=2647.6mm2L=409.68mm計(jì)算材料利用率在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)是材料的利用率。沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率表示：=(nF/AB×100% （5-3）式中 材料利用率（%）；n 沖裁件的數(shù)目；F 沖裁件的實(shí)

21、際面積(mm2，包括工件面積與廢料面積；B 板料寬度(mm；A送料進(jìn)距。根據(jù)公式(5-3： =(1×2647.6/31.9×110.9×100%74.84%由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少?zèng)Q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。6計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計(jì)算：=tL （6-1）式中 材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)附表（MPa）；L

22、沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；t材料厚度（mm）;系數(shù)是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取13。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度代替，而取=1的近似計(jì)算法計(jì)算。查表可知材料08F鋼的抗剪強(qiáng)度=220310Mpa，故取其抗剪強(qiáng)度=260(MPa。6.1沖裁力的計(jì)算據(jù)圖5-4可得一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=204.84mm。查普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表（摘自GB 7001988、GB/T 133041991）知：Q235的抗剪強(qiáng)度=220Mpa310 Mpa.取260 Mpa而制件厚度t=1.5mm，取

23、安全系數(shù)Kp=1，則根據(jù)公式(6-1： = tL=1×1.5×409.68×260=159775.2 (N 159.78（KN）6.2卸料力的計(jì)算 = （6-2）式中 卸料力系數(shù)。查表6-1得0.040.05，取0.05根據(jù)公式（6-2）： = =0.05×159775.2 =7988.76 (N 7.99(KN表6-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mm鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.0

24、80.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.096.3頂件力的計(jì)算= （6-3）式中 頂件力系數(shù)。查表6-1得0.06.根據(jù)公式（6-3）： = =0.06×159775.2=9586.512(N 9.59（KN）6.4總的沖壓力F的計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=+ F=+=159775.2+7988.76+9586.512=177350.472(N 177.35(KN6.5 壓力機(jī)的初選沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見(jiàn)的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)（以表示其型號(hào)）和液壓機(jī)（以

25、表示其型號(hào)）。常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)如表6-2。表6-2 常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)類型設(shè)備名稱工作原理特點(diǎn)機(jī)械式壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)利用摩擦盤(pán)與飛輪之間相互接觸傳遞動(dòng)力，皆助螺桿與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理而工作。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會(huì)引起飛輪與摩擦盤(pán)之間的滑動(dòng)，而不致?lián)p壞機(jī)件。但飛輪輪緣摩擦損壞大，生產(chǎn)率低。適用于中小件的沖壓加工，曲柄式壓力機(jī)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過(guò)皮帶輪及齒輪帶動(dòng)曲軸傳動(dòng)，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工。高速壓力機(jī)工作原理與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動(dòng)送料裝置、安全檢測(cè)裝置等輔助裝置。生產(chǎn)率很高，適

26、用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工為級(jí)進(jìn)模。液壓機(jī)油壓機(jī)水壓機(jī)利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓等成形工序。表6-3 J23系列開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)代號(hào)單位型號(hào)J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40滑塊公稱壓力PekN31.563100160250350400滑塊行程Smm2535455565100100封閉高度mm120150180220270290330連桿調(diào)節(jié)量mm25303545556065滑塊中心線至機(jī)身距離mm9011

27、0130160200200250滑塊地面尺寸左右amm100140170200250250300前后bmm90120150180220220260模柄孔尺寸直徑dmm25303040404050深度lmm40555560606070墊塊厚度mm30303540506565最大傾斜角°45453535303030工作臺(tái)尺寸左右amm250310370450560610700前后bmm160200240300370380460根據(jù)沖壓力的計(jì)算和壓力中心的計(jì)算，選擇開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)的型號(hào)為J23-257 模具壓力中心的確定模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工

28、作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來(lái)確定：（1）對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。（3）各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的 力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。其中、分別為各沖裁周邊長(zhǎng)度。 圖7-1 壓力中心按比例畫(huà)出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計(jì)算出零件壓力中心為（-7.5，0）8

29、沖裁模間隙的確定8.1沖裁間隙Z指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸與凸模刃口橫向尺寸的差值（如圖8-1），是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。 圖8-1沖裁間隙8.2沖裁間隙分析（1）間隙對(duì)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(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。（2）間隙對(duì)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(guò)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(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過(guò)小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。 （3

30、）間隙對(duì)沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)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(dāng)單邊間隙在材料厚度的520%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過(guò)510%。間隙對(duì)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(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時(shí)的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。?）間隙值的確定由以上分析可見(jiàn)，凸、凹模間隙對(duì)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(shè)計(jì)模具時(shí)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

31、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(gè)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(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)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(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)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(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值

32、。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來(lái)確定間隙值。經(jīng)驗(yàn)公式： 軟材料： t1mm， C(3%4%t t13mm，C(5%8%tt35mm，C(8%1%t硬材料： t1mm， C(4%5%tt13mm，C(6%8%tt38mm，C(8%13%t根據(jù)間隙表8-1查得材料Q235的最小雙面間隙2=0.16mm，最大雙面間隙2=0.24mm表8-1沖裁模初始用間隙(mm材料厚度T8、45Q23508F、10、15、1060、1050A、1200Z最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大0.350.030.050.020.050.010.030.500.040.080.030.070.

33、020.040.020.030.800.090.120.060.100.040.070.0250.0451.00.110.150.08 0.120.050.080.040.061.20.140.180.100.140.070.100.050.071.50.190.230.130.170.080.120.060.102.00.260.380.200.240.130.180.080.122.50.370.430.250.310.160.220.110.173.00.480.540.330.390.210.270.140.20注：08號(hào)鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，取間隙的25%。9凸、凹模刃口尺寸的計(jì)

34、算9.1刃口尺寸計(jì)算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：（1）由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。（2）在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。（3）沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來(lái)越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：（1）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺

35、寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。（2）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 （3）確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高（即制造公差過(guò)?。瑫?huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低（即制造公差過(guò)大）則生產(chǎn)出來(lái)的制件有可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)

36、于非圓形工件按國(guó)家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT17IT9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。9.2刃口尺寸的計(jì)算由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可以分為兩種情況。凸模與凹模分開(kāi)加工和凸模與凹模配合加工。對(duì)于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開(kāi)加工方法。采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2，必須滿足下列條件：或沖孔

37、凸、凹模計(jì)算：設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙 2。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下：凸模： =(dX 凹模: =(2(dX2 在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)， 凹模型孔中心距按下式確定 ： =(0.5±0.125 式中 沖孔凹?；境叽?mm；   沖孔凸?；境叽?mm；   d沖孔件孔的最小極限尺寸(mm； 同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm；   制件孔距最小極限尺寸(mm；   沖孔件孔徑公差(mm；

38、 2凸、凹模最小初始雙面間隙(mm；  凸模下偏差，可按IT6選用(mm，根據(jù)表1-3可查得；  凹模上偏差，可按IT7選用(mm, 根據(jù)表1-3可查得； X磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9-1或按下列關(guān)系取值：  當(dāng)制件公差為 IT10以上，取x=1；  當(dāng)制件公差為 IT11IT13，取x=0.75；  當(dāng)制件公差為 IT14，則取x=0.5。表9-1 磨損系數(shù)X料厚t(mm非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.17

39、0.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30根據(jù)圖1-1和表9-1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.5.由公差表(1-3查得：12 為IT14級(jí)。設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，所以 凸模：=(d+X=(12+0.5×0.43=12.215凹模：=(+2Cmin=(12.215+0.16 =12.375校核: 因?yàn)?=0.011+0.018=0.029mm22=0.24-0.16=0.08mm(2、2是凸、凹模最大許用雙面間隙，查表8.1得2=0.24、2=0.16滿

40、足 22。所以沖孔凸、凹模刃口尺寸=12.215mm，=12.375mm落料凸、凹模計(jì)算：凹模： =(DX凸模： =(2Cmin(DX2Cmin式中 落料凹?；境叽?mm；  落料凸?；境叽?mm；  D落料件最大極限尺寸(mm；落料件外徑公差(mm；2  凸模刃口尺寸制造偏差，可按IT6選用(mm；  凹模刃口尺寸制造偏差，可按IT7選用(mm；X磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)?？刹楸?-1?。篨=0.5。由公差表（1-3）查得：12mm 45mm 30mm 75mm為IT14級(jí)。設(shè)凸、凹模分別

41、按IT6和IT7級(jí)加工制造。所以凹模 12:=(D1-X =(12-0.5×0.43=11.785mm 30:=(-X= (30-0.5×0.52= 29.74mm45:=(-X =(45-0.5×0.62 =44.69mm75:=(-X=(75-0.5×0.74=74.63mm凸模 12:(-2 =(11.785-0.16=11.625mm30:= (-2 =(29.74-0.16=29.58mm75:=(-2 =(74.63-0.16=74.47mm校核因?yàn)?=0.018+0.011=0.029mm=0.013+0.021=0.034mm=0.016

42、+0.025=0.041mm=0.019+0.030=0.049mm22=0.24-0.16=0.08mm(2、2是凸、凹模最大許用雙面間隙，查表8.1得2=0.24、2=0.16滿足22。所以落料凸、凹模刃口尺寸11.785mm、29.74mm、44.69mm、74.63mm、11.625mm、29.58mm、44.53mm、74.47mm。10主要零部件的設(shè)計(jì)10.1工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模：在沖壓過(guò)程中與凸模配合直接對(duì)沖壓制件進(jìn)行分離或成形的工作零件。凹模洞口的類型如圖10-1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)

43、度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強(qiáng)度都帶來(lái)了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。綜上，本設(shè)計(jì)選用c型筒口。圖10-1凹模類型（2）外形尺寸計(jì)算凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類，本設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。它的具體凹模輪廓尺寸確定如下：將壓力中心與模柄中心重合。它的

44、具體凹模輪廓尺寸確定如下：凹模厚度： H=Kb(15mm (10-1 凹模壁厚： C=(1.52H(3040mm (10-2 凹模外形尺寸： B=b+2C (10-3 式中 b沖裁件的最大外形尺寸；（mm）； K系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見(jiàn)表10-1）；H凹模厚度；C凹模壁厚；B凹模外形最大尺寸。表10-1系數(shù)K的數(shù)值b/mm 料厚t/mm0.51233500.30.350.420.500.6050-1000.200.220.280.350.42100-2000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22根據(jù)圖1-1查表10-1，取K=0.25，又b=7

45、5mm，則由公式10-1和公式10-2得：凹模厚度： H=Kb=0.25×106.9=26.725mm27mm；凹模壁厚： C=(1.52H=(1.52×27=40.554mm；根據(jù)表10-2取凹模厚度：H=40mm；取凹模壁厚C=50mm。 根據(jù)公式（10-2）： B=b+2C=106.9+ 2×50=206.9mmL=l+2C=79.9+2×50=179.9mm查表10-2，選取凹模外形尺寸B×L=250mm×200mm。表10-2 矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度L×B矩形

46、和圓形凹模厚度H63×50 63×6310、12、14、16、18、2080×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×8012、14、16、18、20、22125×100、125×125、140×80、140×8014、16、18、20、22、25140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×12516、18、20、22

47、、25、28160×160、200×140、200×160、250×125、250×14016、20、22、25、28、32凹模輪廓尺寸為250mm×200mm×40mm。（1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類，整體式中根據(jù)加工方法的不同又分為直通式和臺(tái)階式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工，臺(tái)階式凸模一般采用機(jī)械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，成型部分常采用成型磨削。對(duì)于圓形凸模，GB283681的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)已制定出其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中凸模是圓形結(jié)構(gòu)

48、，所以綜合考慮采用整體式中的臺(tái)階式（如圖10-3），與凸模固定板采用H7/m6配合，并按凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。（2）凸模外形尺寸計(jì)算凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)考慮凸模的修模量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖堑寡b式復(fù)合模，采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算：L=+式中 凸模固定板厚度；得=0.8×H凹=0.8×40=32mm(標(biāo)準(zhǔn)為32mm， JB/T-6743.1-94。凹模厚度； 沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模經(jīng)驗(yàn)值。則L=40+32+2=74mm凸模強(qiáng)度校核： 該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠。圖10-3沖孔凸模

49、尺寸（3）凹模材料的選用模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀簡(jiǎn)單壽命要求不高的凸模選用T8A、T10A等材料；形狀復(fù)雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造；對(duì)于高壽命、高耐磨性的凸模選用硬質(zhì)合金。該凸模材料應(yīng)選Cr12MoV，熱處理5860HRC，凸模與推件塊之間的間隙見(jiàn)表10-3查得凸模與推件塊的間隙選為0.035mm。表10-3 凸模與推件塊、導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙序號(hào)模具沖裁間隙Z推件塊與凸模間隙Z1輔助小導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙Z21>0.0150.025>0.0050.007約為0.0032>0.0250.05&g

50、t;0.0070.015約為0.0063>0.050.10>0.0150.025約為0.014>0.10.15>0.0250.035約為0.02凸凹模的設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 （1）凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。凸凹模的最小壁厚與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見(jiàn)表10-4。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小些。8表10-4凸凹模的最小壁厚表材料厚度1.01.21.41.61.82.02