沖壓模具畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計說明書 學(xué) 校：西安工程大學(xué) 學(xué) 號：200894014092 班 級：08級機(jī)制（3）班 姓 名：888888 指導(dǎo)老師：郭 旭 俠時 間：2012-04-0105-20目 錄1.緒論.31.1 沖壓工藝的特點(diǎn)31. 1.1沖壓加工的三要素31.1.2沖壓生產(chǎn)的特點(diǎn)31.1.3沖壓工藝存在的不足之處有：41.2 沖壓工藝的分類51.3 課題的內(nèi)容安排52.零件的沖裁工藝及結(jié)構(gòu)形式52.1課程設(shè)計要求52.2零件的工藝性分析72.2.1生產(chǎn)批量7 2.2.2材料7 2.2.3技術(shù)要求72.2.4形狀、尺寸7 2.2.5尺寸精度及粗糙度要求72.3沖裁工藝方案的確定82.3.1沖裁工序的

2、組合82.3.2零件工藝方案及模具的類型的確定93.結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算93.1排樣圖設(shè)計93.1.1排樣及送料方式93.1.2排樣圖113.1.3搭邊123.2 沖裁力的計算123.3 推件力和卸料力的計算133.4 壓力機(jī)公稱壓力的確定143.5沖模壓力中心的確定153.6工作零件的設(shè)計與計算173.6.1落料凹模刃口尺寸計算173.6.2 凸模刃口尺寸的計算193.7凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計203.7.1確定凹模孔口的結(jié)構(gòu)形式203.7.2凹模厚度的確定223.7.3凹模壁厚223.7.4 凹模周邊尺寸的確定233.8凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計233.8.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計、長度計算及固定方法233.8.2凸模強(qiáng)度校

3、核243.9其它零件的設(shè)計243.9.1墊板的采用與厚度243.9.2彈性卸料板253.9.3彈簧的選用與計算253.9.4定位零件設(shè)計263.10模架及其零件設(shè)計283.11.模具材料的選用293.12.校核模具閉合高度303.12.模具的裝配與檢測313.12.1模具的裝配313.12 .2模具的檢測324.總結(jié)與展望32致謝34參考文獻(xiàn)351.緒論 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家 電和通訊等產(chǎn)品中，60-80%的零部件，都要依靠模具成形，來生產(chǎn)山具有高精度、高復(fù)雜程度、髙一致性的制件。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要

4、標(biāo)志,在很大程度上決定著國民生產(chǎn)的命脈。近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表而粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300)精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1.1 沖壓工藝的特點(diǎn) 沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫（冷態(tài)下進(jìn)行的，所以又稱為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。日常

5、生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的，比如不銹鋼面盆，它是用一塊圓形不銹鋼板料，在壓力機(jī)上利用模具對板料加壓力而沖出來的。 1. 1.1沖壓加工的三要素 1).沖床 供給變形所需的力。 2).模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模，沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變形所需的零件。 3).原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。1.1.2沖壓生產(chǎn)的特點(diǎn) 沖壓是一種先進(jìn)的板料加工方法，與其他加工方法（切削）比較，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上有如下優(yōu)點(diǎn)。 1)它是無屑加工，被加工的金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形，不產(chǎn)生切屑,變形中金屬產(chǎn)生加工硬化。 2)在壓力機(jī)的簡單沖壓下，能得到形狀復(fù)雜的零

6、件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。 3)制得的零件一般不進(jìn)一步加工，可直接用來裝配，而且有一定的精度，具有互換性。 4)在耗料不大的情況下，能得到強(qiáng)度高、足夠剛性而質(zhì)量輕的零件，由于加工過程中不損壞原材料的表面質(zhì)量，制得的零件外表光滑美觀。5)生產(chǎn)效率高，沖床一次一般可得一個零件，而沖床一分鐘的行程少則幾十次， 多則幾百次、千次以上。同時，毛坯和零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)。6) 沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證，所以操作簡單，便于組織生產(chǎn)。 7) 在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低。 1.1.3沖壓工藝存在的不足之處有： 對于批量較小的制件，模具費(fèi)用使得成本明顯增高,所

7、以一般要有經(jīng)濟(jì)批量，同時，模具需要一個生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；沖壓生產(chǎn)會產(chǎn)生噪聲和振動，勞動保護(hù)不到位時，還存在安全隱患；沖壓件的精度取定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產(chǎn)就難以達(dá)到。 總體上看，沖壓是一種制件質(zhì)量較好、生產(chǎn)效率高、成本低，其他加工方法無法 替代的加丁工藝，在機(jī)械、車輛、電機(jī)、電器、儀器儀表、農(nóng)機(jī)、輕工業(yè)、日用品、航空航天、電子、通信、船舶、鐵道、兵器等制造業(yè)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。參照參考文獻(xiàn)4可知比例如下表所示。表1.1各類產(chǎn)品中沖壓加工零件所占比例產(chǎn)品汽車儀器儀表電子電機(jī)電器家用電器自行車、手表比例%60-7070-75>85 70-80 90 80 工業(yè)發(fā)達(dá)國家

8、（如美國、日本等）模具工業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從這些國家鋼材品種的構(gòu)成可著出冷沖壓的發(fā)展趨勢，如參考文獻(xiàn)4表1.2所示，其中鋼帶和鋼板占全部品種的67，說明沖壓加工方法已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。表1.2工業(yè)發(fā)達(dá)國家鋼材品種構(gòu)成鋼材品種鋼帶鋼板棒材型材線材管材其它比例50171397221.2 沖壓工藝的分類 生產(chǎn)中為滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求，沖壓 加工方法是多種多樣的。但是，概括起來可分為分離工序和成形工序兩類。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等，目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、縮

9、口等，目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性，并轉(zhuǎn)化成所需制件形狀。在實際生產(chǎn)中，為生產(chǎn)批量大時，如果僅以基本工序組成沖壓工藝過程，生產(chǎn)率可能很低，不可能滿足生產(chǎn)需要。因此，一般釆用組合工序，即把兩個以上的單獨(dú)工序組成一道工序，構(gòu)成所謂的復(fù)合、級進(jìn)、復(fù)合一級進(jìn)的組合工序。 1.3 課題的內(nèi)容安排 第一章：介紹了沖壓工藝的特點(diǎn)、分類及本論文的內(nèi)容安排。 第二章：介紹了零件的沖裁工藝及結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)任務(wù)要求，提出了不同的設(shè)計 方案，選擇最佳。 第三章：對結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺、計算進(jìn)行分析。包括沖壓工藝設(shè)計、排樣圖與定位設(shè)計、沖裁力的計算、壓力中心的計算和級進(jìn)模主要零部件的設(shè)計要點(diǎn)等。 第四章：對本設(shè)計的

10、工作做了一個總結(jié)并提出了進(jìn)一步工作的展望。2.零件的沖裁工藝及結(jié)構(gòu)形式2.1課程設(shè)計要求此次課程設(shè)計任務(wù)要求如下:工件名稱：E型硅鋼墊片工件簡圖：如下圖所示圖1零件圖 產(chǎn)品工藝性的分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析沖壓件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否合適沖壓件的沖壓工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明沖壓生產(chǎn)可以取得經(jīng)濟(jì)效益。因此，沖壓件的工藝分析，主要討論在不影響零件使用的前提下，能否以最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來，能夠做到的，表示該沖壓件的工藝性好，反之，工藝性差。 影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點(diǎn)，尺寸大

11、小，設(shè)計基準(zhǔn)，公差等級和形狀位置誤差要求，材料的厚度及成形后允許的變薄量，材料的機(jī)械性能和沖壓性能，在沖壓過程中產(chǎn)生的回彈，翹曲的可能性，毛刺大小和方向要求等。這些因素對確定沖壓工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序，對模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精度要求等都有很大的關(guān)系，因此，在制定沖壓工藝過程中必須根據(jù)零件圖認(rèn)真加以分析，尤其應(yīng)該注意分析零件在沖壓加工過程中的難點(diǎn)所在。良好的沖壓工藝性表現(xiàn)在材料的消耗少，沖壓成形時不必采用特殊的控制措施，工藝過程穩(wěn)定簡單而且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便等，如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性差，則應(yīng)該在不影響使用要求的前提下，對零件的形狀，尺寸及其他要求做必要的修改。2.2零件的工藝性分析 2

12、.2.1生產(chǎn)批量 工件要求大批量生產(chǎn)。 2.2.2材料 硅鋼片沖壓性能良好，適合沖裁。 2.2.3技術(shù)要求 工件除了要求平直度，并且不允許沖裂外，其他的都沒有嚴(yán)格要求。2.2.4形狀、尺寸材料：硅鋼片，零件厚度t=0.35mm 圖2 零件尺寸圖 2.2.5尺寸精度及粗糙度要求 該零件精度要求不是很高，參照文獻(xiàn)1可按IT11IT14級精度計算，且該零件無粗糙度要求。因此采用一般沖壓模具即可。不需采用精密沖裁。 2.2.6沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析 該零件外形簡單，全部由直線組成，形狀簡單。該零件是中批量生產(chǎn)，故采用沖壓模具進(jìn)行生產(chǎn)可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，可以降低零件的生產(chǎn)成本。根據(jù)以上工件的特性，可知

13、該工件沖裁性能良好，且一般沖裁即可滿足要求。2.3沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)變壓器硅鋼片的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。 2.3.1沖裁工序的組合 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序；級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機(jī)一次行程中條料在沖模的不同工序位置上，分別完成工件所耍求的工序。除最初幾次沖程外， 以后每次沖程都可以完成一個沖裁件。組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高，獲得的制件精度等級高。沖裁組合方式的確定應(yīng)根據(jù)下列因素決定： 1）生產(chǎn)批量一般來說，小批

14、量與試制采用單工序沖裁，中批和大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁。 2）工件尺寸公差等級復(fù)合沖裁所得到的丁工件尺、公差等級高，因為它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整。級進(jìn)沖裁所得到 的工件尺、差等級較復(fù)合沖裁低，在級進(jìn)沖裁中采用導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)，可提裁件精度。 3）對工件尺、形狀的適應(yīng)性工件的尺、較小吋，考慮到單工序上料不方便和生產(chǎn)率低，常釆用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁。對于尺寸中等的工件，由于制造多副單工序模的費(fèi)用比復(fù)合模昂貴，也宜采用復(fù)合沖裁。但工件上孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離過小時，不宜采用復(fù)合沖裁和單工序沖裁，宜采用級進(jìn)沖裁。所以級進(jìn) 沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很

15、小等異形丁件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁時要 大，但級進(jìn)沖裁受壓機(jī)臺面尺汴與丁序數(shù)的限制，沖裁丁件尺、不宜太大。 4）模具制造、安裝調(diào)整和成本對復(fù)雜形狀的工件，采用復(fù)合沖裁比采用級進(jìn)沖 裁為宜。因模具制造、安裝調(diào)整較易，成本較低。 5）操作方便與安全復(fù)合沖裁出件或清除廢料較閑難，工作安全性較差，級進(jìn)沖裁較安全。 綜合上述分析，對于一個工件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進(jìn)行比較，選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下,模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。2.3.2零件工藝方案及模具的類型的確定 經(jīng)分析，此工件結(jié)構(gòu)簡單，工件的尺寸精度要求不高，形狀不復(fù)雜，但工件的產(chǎn)量較大，且該

16、零件為單純落料件，因此不許復(fù)雜工序，單工序沖裁即可以完成。為保證較高的生產(chǎn)率，采用彈性固定卸料，活動擋料銷定位，使用帶料和漏料的沖裁模具結(jié)構(gòu)形式為好。3.結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算3.1排樣圖設(shè)計3.1.1排樣及送料方式排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置的方法。工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用）與零件的形狀有密切關(guān)系。排樣的合理與否不但影響材料的利用率，而且影響模具的壽命與生產(chǎn)率。 排樣時應(yīng)考慮下面兩個問題：1. 材料利用率力求在相同的材料面積上得到最多的工件，以提高材料的利用率。 一個進(jìn)距的材料利用率的計算式：2-1式中：-材料利用率 n-個進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目 b-條料的寬度（mm） h-進(jìn)距(mm)

17、2.生產(chǎn)批量排樣時必須考慮生產(chǎn)批量的大小。決記排樣方案時應(yīng)遵循的原則；保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)情況等，從各方面權(quán)衡利弊，以選擇出較為合理的排樣方案。方案一：釆用直對排根據(jù)材料厚度t=0.35mm，參考文獻(xiàn)2表3-9可得最小搭邊值a=2.0mm,工件間搭邊值a1=1.8mm。查參考文獻(xiàn)2表3-11得條料寬度公差=0.05mm。 (1)計算沖壓件毛坯面積： (2)條料的寬度： (3)進(jìn)距： (4)一個進(jìn)距的材料利用率： 方案二：采用直排條料寬度:進(jìn)距:一個進(jìn)距的材料利用率： 從材料

18、的利用率和經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮，應(yīng)該選用方案一。但是綜合零件尺寸形狀，中間有更大的空隙用于纏繞線圈，必定導(dǎo)致整體材料利用率較低。以及利用率數(shù)值相差不大和送料定位更加方便快捷的需要，最終選擇方案二作為本設(shè)計的排樣方式。條料采用手工送料，彈性擋銷來確定步距的大小。3.1.2排樣圖按零件的不同幾何形狀，可得出其相適合的排樣類型，而根據(jù)排樣類型又可分為有搭邊與無搭邊兩種。根據(jù)零件的形狀分析和考慮到?jīng)_裁吋的工藝合理性與經(jīng)濟(jì)合理性，釆用有搭邊的排樣方案較合理。 方案一的排樣圖，見圖3所示：圖3排樣圖一方案二的排樣圖，見圖4所示： 圖4排樣圖二3.1.3搭邊排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊

19、。搭邊雖然是廢料，但在工藝上卻有很大的作用，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的零件，搭邊還可以保證條料有一定的剛度，利于送進(jìn)。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，在沖裁中有可能被拉斷，使零件產(chǎn)生毛刺，嚴(yán)重時會拉入凸模與凹模間隙之中，損壞模具刃口。搭邊值的大小通常與材料的機(jī)械性能、工件的形狀和尺寸、材料的厚度以及送料和擋料方式等因素有關(guān)。硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的復(fù)雜形狀時，搭邊值取大些，厚材料的搭邊值應(yīng)収大些；用手工送料，有側(cè)壓裝置時，搭邊值可取小一些。搭邊值大小的確記，目前足由經(jīng)驗確定的，實際生產(chǎn)中，考慮材料的利用率，可根據(jù)條料的

20、長度作適當(dāng)?shù)脑鰷p。參照文獻(xiàn)1根據(jù)要求取側(cè)邊值取a=2.0mm，零件之間搭邊值取a1=1.8mm 。 3.2 沖裁力的計算 在沖裁過程中，沖裁力是隨著凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的。 用平刃口模具沖裁時，其落料力F1一般按下式計算：3-1式中F1-落料力（N） L-沖裁周邊長度（mm） t-材料厚度(mm) -材料抗剪強(qiáng)度(Mpa） K-系數(shù)由于K是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=1.3.為方便計算，也可按下式：3-2 式中b-材料的抗拉強(qiáng)度該工件材料是硅鋼片，它的抗剪強(qiáng)度b=560Mpa，經(jīng)計算，該工件沖裁周

21、邊長度：計算落料力：3.3 推件力和卸料力的計算 沖裁過程中，材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊在凸模上，而沖落部分的板料緊卡在凹模洞門內(nèi)，為繼續(xù)下一步的沖裁工作，必須將在凸模上的板料卸下，將卡在凹模洞口的板枓推出，從凸模上卸下緊著的板料叫卸料，所需的力叫卸料力；順著沖裁方向?qū)⒖ㄔ诎寄６纯趦?nèi)的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；有時需將卡 在凹模洞口內(nèi)的板料逆著沖裁方向頂出，這就叫頂件，頂件所需的力叫頂件力。 椎件力、頂件力和卸料力是從沖床、卸料裝置或頂件器獲得的，所以，選擇設(shè)備噸位或設(shè)計沖模的卸料裝置以及頂件器時，都需要對卸料力、推件力及頂件力進(jìn)行計算。 影響椎件力、頂件力和卸料力的因素

22、很多，主要有材料的機(jī)械性能、材料厚度、模具間隙、零件的形狀和尺寸以及潤滑條件等。大間隙沖裁時，由于板料所受拉伸變形大，故沖裁后的彈性回復(fù)使落料件比凹模尺寸小，而沖下的孔比凸模尺大，因此計算：卸料力、推件力都有顯著下降，要準(zhǔn)確地計算這些力是困難的，生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗 公式進(jìn)行計算。推件力：3-3卸料力：3-4式中 F- 沖裁力 Kt、Kx-推件力和卸料力系數(shù) n -同時卡在凹模洞口的零件數(shù)，可以用求得。式中h-凹模洞口的直刃壁高度查參考文獻(xiàn)2表3-8取凹模刃口直壁高度h = 5mm，則n = 5/0.35=14 .由文獻(xiàn)2表3-14，當(dāng)t=0.35mm時,Kx=0.05,Kt=0.063 推件力

23、 卸料力 由于該模具設(shè)計釆用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，根據(jù)上式計算則有：3.4 壓力機(jī)公稱壓力的確定 壓力機(jī)公稱壓力必須大于或等于沖壓力。由于確定模具結(jié)構(gòu)為單工序落料模，卸料裝置為彈性卸料裝置，出料方式是下出料。則計算沖壓力為： 因計算出沖壓力為：50×103N 參考材料3 附錄3 幾種壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表,選擇開式雙柱可傾式J2310壓力機(jī)，所選壓力機(jī)的基本參數(shù)是：工稱壓力/KN160滑塊行程/mm50滑塊行程次數(shù)/(次/min)170最大封閉高度/mm255最大模裝高度/mm215閉合高度調(diào)節(jié)量/mm45立柱間距離/mm225導(dǎo)軌間距離/mm墊板尺寸/mm厚度 30孔徑

24、 140工作臺尺寸/mm前后 200左右 310模柄孔尺寸/mm直徑 45深度 65電動機(jī)功率/KW1.53.5沖模壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為保證沖模正確和平衡地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合，以免滑塊受偏心載荷，從而減少沖模和壓力機(jī)導(dǎo)軌的不正常磨損，提高模具壽命，避免沖壓事故。確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用下面幾種方法: a.按比例畫出沖壓件形狀b.選定坐標(biāo)XOYc.將工件沖裁周邊分成若干基本線段，求出各段長度，并同時求出各段重心。 按比例畫出零件行狀，選定坐標(biāo)系XOY，如圖所示，因零件左右對稱，即Xc=0

25、， 故只需計算Yc，將零件沖裁周邊分成L1、L2L6基本線段，求出各段長度及各段的中心位置。參照文獻(xiàn)2按照以下方法求得壓力中心。圖5壓力中心計算示意圖 L1=18 mm Y1=0 mm L2=24 mm Y2=6 mm L3=4 mm Y3=28 mm L4=20 mm Y4=7 mm L5=10 mm Y5=2 mm L6=4 mm Y6=12 mm3-5計算出的壓力中心為（0, 5.8）。3.6工作零件的設(shè)計與計算3.6.1落料凹模刃口尺寸計算1）確定凸、凹模刃口尺寸的原則：a、落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合

26、格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凹模小一個最小合理間隙。b、沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個最小合理間隙。 c、選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高23級。參照文獻(xiàn)13可知工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實體方向單向標(biāo)注，即：落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為零，下偏差為負(fù). d、由參考資料2知計算公式分為三類，如下所示

27、：第一類尺寸：（磨損后會增大的尺寸） 3-6第二類尺寸：（磨損后會減小的尺寸） 3-7第三類尺寸： （磨損后不變的尺寸）3-82） 由圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般落料件.為了便于計算，將尺寸代號表示如下圖所示：圖6尺寸標(biāo)示圖3） 由IT=12，查參考文獻(xiàn)13表3-2 常用尺寸公差表可得各尺寸的公差,和參照資料2表3-7查得磨損系數(shù)如下所示： x= 0.75 x= 0.75 x= 1 x= 1 x= 14) 凹模磨損后，變大尺寸為 .根據(jù)公式求得：5) 凹模磨損后，變小的尺寸 ,求得：6) 磨損后幾乎不變的尺寸C1,求得：7) 凹模尺寸圖示如下： 圖7凹模尺寸示意圖3.6.2 凸模刃口尺寸

28、的計算 以上是落料凹模尺寸的計算方法，相應(yīng)的凸模尺寸按照凹模尺寸配作即可，需要保證最小間隙數(shù)值Zmin .故在凸模上只標(biāo)基本尺寸，不標(biāo)注偏差，同時在圖樣技術(shù)要求上注明：“凸模刃口尺寸按凹模尺寸配置，保證雙面間隙值為Zmin-Zmax ”。 查參考資料3表3-4 沖裁模具初始間隙值 得： Zmin=0.024mm, Zmax=0.032mm .凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證雙面間隙在0.024mm0.032mm之間即可。 經(jīng)計算，凸模刃口尺寸確定如下圖所示：圖8凸模尺寸示意圖3.7凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計3.7.1確定凹模孔口的結(jié)構(gòu)形式 凹?？卓谛问接兄比斜谛问胶托比斜谛问?。直刃壁凹模特點(diǎn)是刃口強(qiáng)度高

29、，修模后刃口尺寸不變，制造較方便簡單，但是在廢料或沖件向下推出的模具結(jié)構(gòu)中，廢料或沖件會積存在孔口內(nèi)凹模脹力大，增加沖裁力和刃壁的磨損，磨損后毎次修模量較大。斜刃壁凹?？變?nèi)不易積存廢料，磨損后修模量較小，刃口強(qiáng)度較低，修模后孔口尺寸會變大。下圖為凹模刃口的幾種形式： a. b.c. d. e. 圖9凹模刃口結(jié)構(gòu)形式 其中圖a、b、c為直筒式刃的凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)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（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸、凹模的強(qiáng)度都帶來了不利的影響。一般復(fù)合模上出件的沖裁模用圖a、c型，下出件的沖裁模用圖b或

30、圖a型，圖d、e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（如300時，刃磨0.1mm時，其尺寸增大0.0017mm,凹模錐角，后角和洞高度h，均隨制件材料厚度增加而增大，一般取1530,2030, h=4-10mm 。綜上所述及其對工件孔分析，選擇a型凹模洞口，取h=5mm，周邊為1mm。最終確定方案如下圖所示： 圖10凹模刃口示意圖3.7.2凹模厚度的確定可按下式計算：凹模厚度:3-10式中：K-修正系數(shù)，考慮坯料厚度影響的系數(shù)，其值可查參照2表3-24 b-沖裁件最大外形尺(mm） 查參考文獻(xiàn)2表3-24查得K=0.35 ，算得：小于最小規(guī)定

31、值，故選擇H凹=20 mm .3.7.3凹模壁厚凹模壁厚 即刃口到邊緣的距離。凹模厚度： 3-11 取C=45 mm3.7.4 凹模周邊尺寸的確定3-123-13式中： L凹-凹模的長度 B寬-凹模的寬度 b-沖裁件最大外形尺寸 bl-沖裁件最大寬度尺寸則有： 取L凹=110mm 取B凹=100mm 考慮到尺寸有所增大，參照參考文獻(xiàn)3最終確定凹模尺寸為：130mm×100mm×20mm3.8凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計3.8.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計、長度計算及固定方法凸模的結(jié)構(gòu)總的來說包括兩大部分，即凸模的工作部分與安裝部分。用凸模固定板將凸模連接固定在模板的正確位置上，其平面尺寸除保證能安裝凸

32、模外，還應(yīng)該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘。凸模和固定板之間采用過渡配合，凸模裝入固定板后，端面進(jìn)行磨平。凸模長度L應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，公式如下： 3-13式中：H1-凸模固定板的厚度（mm） H2-卸料板的厚度（mm） H3-材料的厚度（mm） h-附加長度（10mm20mm）凸模固定板厚度: 取H1=15mm卸料板厚度: 取H2=20mm材料的厚度：取L凸 =50mm3.8.2凸模強(qiáng)度校核一般情況下，凸模的強(qiáng)度足足夠的，沒有必耍作強(qiáng)度校核，但是對于特別細(xì)長的凸模則必須進(jìn)行凸模承載能力和抗縱向彎曲能力的校核。 (1)承載能力校核沖裁時，凸模承受的壓應(yīng)力c必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力c,

33、即： 3-14對于非圓型凸模而言， 3-15式中：c-凸模材料的許用壓應(yīng)力，Mpa; F-凸?？v向總壓力，N; Amin-凸模最小斷面積，mm2;由前面計算：F=5.0×104 N Amin=100 mm2故 F/Amin=5.0×103 Mpa凸模材料選用 Cr12,參照文獻(xiàn)19查得該種模具鋼的許用壓應(yīng)力為c= 7350 Mpa ，因為c =5.0×103 Mpac，所以強(qiáng)度條件符合要求。3.9其它零件的設(shè)計3.9.1墊板的采用與厚度是否采用墊板，取決于模座所承受的應(yīng)力是否超過模座材料的許用應(yīng)力而定，當(dāng)壓應(yīng)力，則應(yīng)釆用墊板，反之可以不加墊板。3-16式中：F-凸

34、模所承受的壓(N) A-凸模與上下模板的接觸面積(mm2) -模板的允許抗壓強(qiáng)度(Mpa)則 =F/A =5.0×104N/100mm2 =5.0×103 Mpa，查參考文獻(xiàn)7表7-11， =0.9×1031.4×103 Mpa ,即有：，故應(yīng)當(dāng)采用墊板。查表可得厚度為8 mm 。3.9.2彈性卸料板常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板。前者式剛性結(jié)構(gòu)主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性結(jié)構(gòu)，兼有壓料和卸料兩個作用。其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件。主要用于沖制薄料和要求制件平整的沖模中，因此選取彈壓卸料板。彈性卸

35、料裝置一般由卸料板、彈簧(橡膠)、卸料螺釘組成。卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致，卸料板的厚度與制件尺寸和卸料力有關(guān)， 一般為：H卸=（0.81）H凹=1220 mm ,取15mm.3.9.3彈簧的選用與計算 卸料采用彈簧作為彈性單元，彈簧的自由高度為： 3-173-18式中彈簧的自由高度（mm）; S工作工作行程與模具修磨量和調(diào)整量（46mm）之和。 則 取=39mm。彈簧的裝配高度為：（0.850.9）=33.1535.1mm3.9.4定位零件設(shè)計 1）模柄 中小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄的結(jié)構(gòu)形式很多， 主要有：旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄和浮動式模柄。據(jù)實際

36、情況，釆用壓入式模柄，它與模座孔采用過度配合H7/m6、H7/h6,并且加上銷釘以防止轉(zhuǎn)動。該種模柄可以較好保證軸線和上模座的垂直度，適用于各種中小型沖模，生產(chǎn)中最常見。壓入式模柄規(guī)格：查沖壓模具設(shè)計實用手冊表5-87，表5-88.為滿足模柄與壓力機(jī)的配合，故采用D=50mm，45鋼，熱處理4348。所選壓入式模柄的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：圖11模柄結(jié)構(gòu)示意圖2）螺釘與銷釘 螺釘是用于緊固模具的傳統(tǒng)零件，主要承受拉應(yīng)力。一般按經(jīng)驗選用。對于中、小型模具螺釘?shù)某叽缈筛鶕?jù)凹模厚度選用。螺釘?shù)臄?shù)量視被緊叫零件的外型尺寸及其受力大小而定，一般采用6個，也可采用4個。螺釘?shù)牟贾脩?yīng)對稱，使緊固的零件受力均衡。

37、沖模上的螺釘常用圓柱內(nèi)六角螺釘。這種螺釘緊固牢靠，且螺釘埋在凹模內(nèi)，使模具結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。螺釘擰入最小深度：釆用鋼時與螺紋直徑相等；采用鑄鐵時為螺紋直徑的1.5倍。銷釘起定位作用，防止零件之間發(fā)生錯移，銷釘本身承受切應(yīng)力。銷釘一般用兩個，多用圓柱銷，與零件上的銷孔釆用過渡配合，其直徑與螺釘?shù)闹睆较嗤?。若零件受到的錯移力較大時，可選用較大的銷釘。銷釘?shù)淖钚∨浜祥L度是銷釘直徑的2倍。 上模座和下模座所用的螺釘，査14表9-7得： 上模：型號M8×55mm下模：型號M8×70mm 圓柱銷【14】表9-27得: 上模座: ：D型銷6×40mm 下模座： D型銷6

38、15;50mm3）擋料銷 定位零件采用擋料銷，擋料銷的形式較多，它與條料的進(jìn)料邊一端或與條料上搭邊相接觸，限定條料在送進(jìn)方尚的移動距離，主要起定位的作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，由于卸料板釆用的是彈性卸料板，所以擋料銷釆用活動擋料銷，活動擋料銷能根據(jù)外界條件自由伸縮，比較方便，不用在凹模上鉆相應(yīng)的讓位孔。 4）導(dǎo)料銷 導(dǎo)料銷是對條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向作用，以免送料偏向的銷釘。其結(jié)構(gòu)和擋料銷類似可以選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)料銷一般設(shè)兩個，并在位于條料的同側(cè)導(dǎo)料銷可以設(shè)在凹模面上，本設(shè)計由于選用彈性卸料板，故最終選用彈性導(dǎo)料銷?？梢栽谛读习褰Y(jié)合時不產(chǎn)生阻礙作用。3.10模架及其零

39、件設(shè)計對于生產(chǎn)批量大，要求模具壽命長，便于安裝、精度高的沖壓模具，都應(yīng)釆用導(dǎo)向裝置，常采用的導(dǎo)向裝置有：導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式和滾珠導(dǎo)套式。本設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置方式常見的有后側(cè)布置、中間兩側(cè)布置、對角布置和四角布置等幾種?？紤]到零件的偏心問題以及大規(guī)模生產(chǎn)的需要，再結(jié)合送料操作方便的原則，最終選擇四角布置的模架布置。容易實現(xiàn)機(jī)械化、自動化生產(chǎn)，而且使得凸凹模具有較好的導(dǎo)向作用，減少磨損，增長模具使用壽命。根據(jù)沖汛壓工序性質(zhì)工件精度及模具壽命等要求，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合精度可分為H6/h5 和 H7/h6兩種。對于沖裁模，導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙應(yīng)小于凸、凹模間隙。凸、凹模 間隙小于0.03mm時

40、，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合取H6/h5，大于0.03mm時,取H7/h6。對于本設(shè)計中的硬質(zhì)合金模具，應(yīng)取H6/h5的配合，一般模具選取H7/h6即可。導(dǎo)柱、導(dǎo)套既要耐磨，又要具有足夠的韌度，一般選用20號鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬度為HRC 5862，滲碳層深度0.81.2 mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)12表4-30可知： 上模座： L×B×H=280mm×260mm×40mm 下模座： L×B×H=280mm×260mm×45mm導(dǎo)柱： d×L=18mm×170mm導(dǎo)套： d×L×D=18mm&

41、#215;100mm×25mm3.11.模具材料的選用利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設(shè)計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。冷沖模材料應(yīng)具有的性能：冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機(jī)械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應(yīng)具有的

42、以下幾點(diǎn)性能。1）應(yīng)具有較高的變形抗力：主要抗力指標(biāo)包括淬火、回火抗壓強(qiáng)度、彎強(qiáng)度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標(biāo)，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作零件熱處理后的硬度在60HRC強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度才能保證模具具有較高的變形能力。2）應(yīng)具有較高的斷裂抗主要抗力指標(biāo)有材料的抗沖擊性能抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個特性，也是作為防止斷裂的一個重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應(yīng)依據(jù)載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細(xì)長凸?；蛴袘?yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。3）應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高

43、耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細(xì)小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等4）應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。總上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火材料也用淬火變形小的模具鋼。3.12.校核模具閉合高度模具閉合高度H應(yīng)該滿足： 3-19式中 Hmax壓力機(jī)最大閉合高度； Hmin壓力機(jī)最小閉合高度； H1墊板厚度。根據(jù)擬選壓力機(jī)J2310，查開式壓力機(jī)參數(shù)表得： Hmax225mm, Hmin1

44、35mm,H145mm.將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得105H175經(jīng)計算該模具閉合高度H=160mm，在105mm175mm內(nèi)，且開式壓力機(jī)J2310最大裝模高度215mm,大于模具閉合高度160mm ,可以使用。模具組裝最終效果如下圖12所示，詳細(xì)情況見附圖A0（合金模具總裝圖）。圖12合金模具總裝效果圖3.12.模具的裝配與檢測3.12.1模具的裝配1)將凸模裝入凸模固定板，保證凸模對固定板端面垂直度要求，并同磨凸模及固定板端面平齊。把凸模放進(jìn)凹模型孔內(nèi)，兩邊墊以等高墊塊，并放入后導(dǎo)柱模座內(nèi)，用劃針把凹模外形畫在下模座上面，將凸模固定板外形畫在上模座下平面，初步確定了凸模固定板和凹模在模座

45、中的位置。然后分別用平行夾板夾緊上、下模兩部分，作上、下模座的螺釘固定孔，并將上模座翻過來，使模柄朝上，按已畫出的位置線將凸模固定板的位置對正，作好固定板的螺孔，按凹模型孔劃下模座上的漏料孔線。 2)加工上模座聯(lián)接彈壓卸料板的螺釘過孔；加工下模座上的漏料孔，并按線每邊均勻加大約1mm。 3)用螺釘將凸模固定板和墊板固緊在上模座并用螺釘將凹模固緊在下模座。注意不要過緊，以便調(diào)整。 4)試裝合模，使下模座的導(dǎo)柱進(jìn)入上模座的導(dǎo)套內(nèi)，緩慢放下，使凸模進(jìn)入凹模型孔內(nèi)。如果凸模未進(jìn)入凹?？變?nèi)，可輕輕敲擊凸模固定板，利用螺釘與螺釘過孔的間隙、進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，直至凸模進(jìn)入凹模型孔內(nèi)。同時觀察凸模與凹模的間隙，用

46、同樣的方法予以調(diào)整，并通過沖紙法試沖，直到間隙均勻，合格為止。5)沖裁間隙調(diào)整均勾后，把上模組件取下，鉆、鉸定位銷孔，配入定位銷（銷與孔應(yīng)保持適當(dāng)?shù)倪^盈）。下模座的定位銷孔按凹模銷孔引做，同樣配入定位銷，保持銷與孔有適當(dāng)?shù)倪^盈。 6)按裝配圖裝配其他零件，達(dá)到技術(shù)要求，最后打標(biāo)記。3.12 .2模具的檢測沖模裝配前，應(yīng)該對零、組件進(jìn)行檢查、復(fù)查的內(nèi)容有:1） 沖裁模的刃口部分應(yīng)鋒利,拉伸模的彎曲的工作型面應(yīng)過度圓滑,表面粗糟度應(yīng)符合要求;2） 工作熱處理后的實際硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析要求應(yīng)技術(shù)要求的規(guī)定;3） 外行的非工作銳邊是否已經(jīng)倒角或?qū)A;4） 零件不應(yīng)有沙眼、縮空、裂紋、

47、磨削退火或機(jī)械損傷;5） 可卸導(dǎo)柱的椎面與趁套上椎孔的吻合長度面積應(yīng)不小于80%。4.總結(jié)與展望這次的畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年中的最后一個環(huán)節(jié)，是對四年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)的知識一個匯總和概括，使我們每個人都能總合運(yùn)用所學(xué)的知識進(jìn)行設(shè)計。就我個人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)習(xí)到了許多知識，對模具的設(shè)計與制造有了極為深刻的認(rèn)識，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點(diǎn)：1）扎實的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計的基礎(chǔ)。由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計又或多或少的用到了這些知識，從而迫使我再次回顧以前的課程，并加深了對這些課程的理解，如機(jī)械制圖中的各種線型的特點(diǎn)應(yīng)用，材料力

48、學(xué)中的應(yīng)力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測量技術(shù)中公差的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計與制造步驟，模具材料的正確選用等。2）理論與實踐相結(jié)合的重要性以前的學(xué)習(xí)中，基本上是純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計，從而使理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)，在作設(shè)計的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時也“窺一斑而知全豹”，自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺，但是在老師們的幫助下以及自己的努力下，我終于克服了重重困難，使設(shè)計得以順利的進(jìn)行。通過向老師們請教，我了解到設(shè)計要面向企業(yè)，面向市場的原則，畢業(yè)設(shè)計正是對實踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練，是我們獨(dú)立工作的前湊，將對我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。3）對模具設(shè)計中的安全性，經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識在設(shè)計工作中，要不斷對安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計中，需要考慮到模具的成本問題，經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提，成本的高直接決定了產(chǎn)品的競爭力，故在設(shè)計中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。4）電腦成為設(shè)計中重要的輔助工具。由于工件形狀復(fù)雜，在設(shè)計中計算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，通過計算機(jī)輔助繪圖和計算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在