T型件沖壓模設(shè)計(jì)方案

1、第一章概述1.1 沖壓成形的特點(diǎn)和應(yīng)用沖模是沖壓過(guò)程中所需的一種工藝設(shè)備，在沖壓中至關(guān)重要，一般來(lái)說(shuō)，只有沖模符合要求，才能得到合格的沖壓制品；沖模是先進(jìn)工藝能夠生產(chǎn)化的基礎(chǔ)。沖壓過(guò)程中，重要依靠壓力機(jī)提供壓力，使沖模運(yùn)動(dòng)完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，且操作簡(jiǎn)單。使用普通壓力機(jī)，每臺(tái)壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾件至幾十件沖壓件，而使用高速壓力機(jī)，每臺(tái)每分鐘能生產(chǎn)數(shù)百乃至上千件沖壓件。沖壓制品一般不需要再進(jìn)行切削加工，因此其是一種節(jié)約能源，節(jié)省材料的無(wú)屑加工方法。并且所得產(chǎn)品互換性好，并且尺寸穩(wěn)定，沖壓加工可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件。一般沖壓件的強(qiáng)度和剛度均較高，因?yàn)樵谧冃芜^(guò)程中材料發(fā)生了加工硬化效應(yīng)

2、。由于沖模制造屬于單件小批量生產(chǎn)，因此生產(chǎn)成本較高，因而，沖壓生產(chǎn)多用于大批量生產(chǎn)。1.2 沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 沖壓工藝目前研究和推廣的大方向是如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新的沖壓沖壓工藝等。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)迅速涌現(xiàn)并用于生產(chǎn)的沖壓先進(jìn)工藝有精密沖壓、超塑性成形、無(wú)模多點(diǎn)成形、柔性模成形、爆炸和電磁等高能成形、高效精密沖壓技術(shù)及冷擠壓技術(shù)等。目前，冷擠壓技術(shù)不但用于生產(chǎn)有色金屬零件，而且還用于生產(chǎn)黑色金屬零件。隨著模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，冷擠壓將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。1.2.2 沖壓用材沖壓過(guò)程中兩個(gè)重要組成部分分別為材料和工藝。沖壓加工質(zhì)量不僅與沖壓工藝文案、模具結(jié)構(gòu)及制造精度

3、有關(guān)，還受沖壓材料的直接影響而不同。為了生產(chǎn)高質(zhì)量沖壓制件，必須正確選用合適的沖壓材料。但實(shí)際上，沖壓用材往往是根據(jù)其使用性能及其生產(chǎn)綱領(lǐng)所選定的，這時(shí)，需要要求沖壓工藝方案和模具結(jié)構(gòu)必須與選定材料相適應(yīng)。因此，必須深入了解所用沖壓材料的力學(xué)性能，才能正確制定沖壓工藝方案并合理設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的沖模結(jié)構(gòu)。目前，我國(guó)高強(qiáng)度板、超寬、合金化鍍鋅板等特殊鋼材都依賴進(jìn)口。因此沖壓材料的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)使用材與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為制造業(yè)的理想材料，未來(lái)將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義沖壓相較于其他加工方法

4、具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，所以在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)沖壓生產(chǎn)的依賴性越來(lái)越大，特別是在機(jī)械制造、汽車生產(chǎn)、輕工、等行業(yè)尤為突出。由于沖壓生產(chǎn)具有一定的優(yōu)點(diǎn)，因此不少過(guò)去采用鑄造、鍛造等方法制造的零件已被沖壓件所代替。沖壓生產(chǎn)已成為生產(chǎn)制造業(yè)中不可或缺的重要組成部分。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具的設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)又涉及到力學(xué)、材料學(xué)、熱學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科的交叉。因此模具技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國(guó)家特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已取得

5、了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本課題要求對(duì)給定零件T型固定片進(jìn)行落料和沖孔成形沖壓模設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝。如：凹模、凸模、凸凹模、墊板、擋料銷、導(dǎo)料銷等。通過(guò)該課題能夠讓學(xué)生掌握簡(jiǎn)單零件沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的一般方法，對(duì)零件沖壓工藝方案的制定、工藝計(jì)算及模具設(shè)計(jì)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，并且該實(shí)踐性課題是對(duì)學(xué)生理論知識(shí)水平的實(shí)踐和檢驗(yàn)，對(duì)以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性與實(shí)踐性意義。第二章分析沖壓件的工藝性設(shè)計(jì)任務(wù)：產(chǎn)品：T型固定片生產(chǎn)批量：大批量材料：20鋼厚度：1.5m2.1 沖壓件的工藝性分析沖裁件的工藝性是指沖裁件的材料、形狀、尺寸精度等方面是否適

6、宜沖裁加工的工藝要求。因此，我們需對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析，判斷該零件是否滿足沖壓工藝的要求。2.1.1 公差等級(jí)和斷面粗糙度的選取該T型固定片無(wú)特殊公差等級(jí)要求，因此可以選取普通公差等級(jí)IT14,孔心距公差等級(jí)為IT10,根據(jù)表1-1可知，普通沖裁即可達(dá)到該公差等級(jí)。表1-1沖裁件的合理精度范圍(單位：mm)模具精度板料厚度t精度等級(jí)IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15IT16精密沖裁普通沖裁<0.5>0.51>13>3,1孔中心距<3孔邊距<3斷面粗糙度的選取該T型固定片的沖壓斷面為不接觸及不重要的接觸面，因此其斷面粗糙度達(dá)到

7、12.5建即可。該固定片厚度為1.5mm,進(jìn)行沖裁加工時(shí)，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.53.22,因此符合沖壓加工的工藝要求。2.1.2 沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸的工藝性分析該T型固定片形狀簡(jiǎn)單、規(guī)則，可選用直對(duì)排、斜排等排樣方式；其內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處無(wú)尖角，其過(guò)度圓角半徑R=3mm>0.25t=0.375mm,減少了熱處理過(guò)程中的開裂以及沖裁過(guò)程尖角處的崩刃和過(guò)快磨損；其材料為20鋼，其凸出懸臂部分寬度b=20mm>2t=3mm,長(zhǎng)度l=50mm<5b=100mm,符合沖壓工藝要求；同時(shí)，為了避免沖裁時(shí)的工件變形，其孔邊距不能過(guò)小，對(duì)于圓形孔，邊距c>(1-1.5)t,如圖

8、1-1所示，c1=4>1.5t=2.25,c2=5>2.25;沖孔時(shí)，因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)過(guò)小，對(duì)于有導(dǎo)向和無(wú)導(dǎo)向凸模沖裁時(shí)，其最小孔徑應(yīng)大于等于1.3t和1.5t,該工件最小孔徑d=10mm,厚度為1.5mm,其最小孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沖裁可達(dá)到的最小孔徑。2.1.3 沖裁件材料的工藝性分析該沖壓件所使用的20鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼,其抗剪強(qiáng)度仃b為246-328MPa,其抗拉強(qiáng)度。b為355500MPa,屈服弓®度仃S)245MP,伸長(zhǎng)率)24%,因此該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性好，適應(yīng)于沖壓工藝。綜上所述，該工件完全滿足沖裁加工的工藝要求。2.2 沖壓工藝方案的確定分析

9、產(chǎn)品圖1-1可知，該工件的沖裁包含的工序?yàn)闆_孔和落料，因此可設(shè)計(jì)以下三種方案供選擇：方案一：采用先落料后沖孔的單工序生產(chǎn)；方案二：采用落料，沖孔復(fù)合模生產(chǎn)；方案三：采用先沖孔，后落料的級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。對(duì)于方案一，由于要采用兩套獨(dú)立的模具進(jìn)行加工，從而導(dǎo)致其生產(chǎn)效率較低，不適用于本產(chǎn)品大批量的生產(chǎn)要求；對(duì)于方案二，雖然單套模具加工成本相對(duì)于單工序模較高，但其只需一套模具，同時(shí)，復(fù)合模生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品尺寸精度高；對(duì)于方案三，也只需一套模具，生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)，沖壓件能達(dá)到較高的沖壓精度等級(jí)，但沖壓件不平直，并且需要采用固定擋料銷和導(dǎo)正銷或側(cè)刃定距解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問(wèn)題

10、，才能保證沖壓件的精度，模具較復(fù)雜。比較以上三種方案可知，方案二最優(yōu)，因此該T型固定片采用復(fù)合模加工。2.3 沖模類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇2.3.1 復(fù)合模結(jié)構(gòu)及其操作方式的確定正裝式復(fù)合模沖出的沖件是在板料亞金狀態(tài)下分離的，因此平直度較高，適用于沖裁材料較軟或者板料較薄的平面度要求比較高的沖件。倒裝式復(fù)合模不易沖裁孔邊距較小的沖裁件，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，操作方便。適用語(yǔ)厚度大于0.3mm的板料。對(duì)于本沖壓件，沒有較小的孔邊距，厚度為1.5mm,板料本身的硬度可以保證一定的平直度，因此選用倒裝式復(fù)合模進(jìn)行沖裁。為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，采用半自動(dòng)化操作，即采用人工翻

11、轉(zhuǎn)板料進(jìn)行多次沖壓。2.3.2 定位方式及模具導(dǎo)向的選擇導(dǎo)料銷一般用于復(fù)合沖裁模上，而固定式導(dǎo)料銷多用于順裝式復(fù)合模，彈頂式導(dǎo)料銷多用于倒裝式復(fù)合模，因此對(duì)于本套模具，橫向上采用彈頂式導(dǎo)料銷導(dǎo)料，縱向上活動(dòng)擋料銷定位。用銷保證沖模導(dǎo)向。采用自動(dòng)送料、手動(dòng)翻料、手動(dòng)取出。2.3.3 壓料和卸料方式的選擇由于本沖壓件厚度不大，卸料力較小因此可選用彈性卸料方式卸料。對(duì)于倒裝式復(fù)合模，因彈性卸料板與安裝在凹模型孔內(nèi)的推件板分別高出凹凸模和落料凹模的工作面一定距離，故首選需采用壓料板將條料壓緊。沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹?？變?nèi)推出。對(duì)于卡在凹模內(nèi)的沖壓件，直接由用推桿連接壓力機(jī)的推件塊推出凹模。2.3

12、.4 模架及模座導(dǎo)向方式的選擇該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架導(dǎo)柱分布在模座后部，且直徑相同。其工作面敞開，有利于送料。模座采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。第三章沖壓工藝計(jì)算3.1 排樣設(shè)計(jì)“形狀材料厚心飛、,圓形或圓角r>2t的工件矩形件邊長(zhǎng)L<50的工件矩形件邊長(zhǎng)L>50或圓角r<2t工件問(wèn)a1側(cè)面a工件問(wèn)a1側(cè)面a工件問(wèn)a1側(cè)面a0.25以下1.822.22.52.83.03.1.1 排樣方案的確定為了保證沖壓產(chǎn)品的精度和沖壓模的使用壽命，考慮采用有廢料排樣方式，圖4-1為三種排樣方案，對(duì)其進(jìn)行比較：方案I與方案n都為直排，方案出為斜排。三種方案從制件精度、沖模結(jié)構(gòu)及沖模壽命相

13、比都差不多，但在一個(gè)步距方案I、n、出的條料面積分別為9638mm2、9816mm2、9744mm2,因此，方案I的材料利用率相比其他兩種方案最高，因此選擇方案I為最合理的排樣方案。1n-；11m圖3-1排樣方案3.1.2 條料搭邊值的確定為了保證沖裁件的質(zhì)量精度和增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高生產(chǎn)率，因此，在沖裁時(shí)需要一定搭邊值。參考表3-1可確定該沖壓件各個(gè)部分的搭邊值如圖3-2。0.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.811.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21

14、.51.82.52.02.22.02.51.51.82.22.22.22.52.53.01.82.22.02.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t3.1.3 條料寬度的確定根據(jù)模具結(jié)構(gòu)采用無(wú)測(cè)壓裝置，對(duì)于無(wú)測(cè)壓裝置，應(yīng)該考慮在送料過(guò)程中因條料的擺動(dòng)而使搭邊值減少的問(wèn)題。為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊的減少，因此需要增加一個(gè)可能的擺動(dòng)量，故其計(jì)算公式如下：條料寬度：B0”（Dmax2aZ）mm式中Dmax料寬度方向上沖裁件的最大尺寸

15、；a側(cè)搭邊值；:條料寬度的單向偏差；Z導(dǎo)料板與最寬條料的間距，查表3-2及3-3可知為0.6mm,Z為5mm。將上述數(shù)據(jù)帶入式（3-1）得B=（1_+2a+Z）L=（70+2M2+5）0o.6=79，mm3.1.4 計(jì)算材料利用率沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比稱為材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一個(gè)步距的材料利用率“可用下式計(jì)算：式中A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積（mm2）,A=5349mm2；B條料寬度（mm）,B=79mm；S為步距（mm）,S=122mm。將上述數(shù)據(jù)帶入式（3-2）可得設(shè)計(jì)一塊條料可以加工沖裁件50個(gè)，其利用率計(jì)算公式如下：式中A工件所有沖裁件面積，A*

16、=（25>5349）mm2=133725mm2；B料條料寬度，B料二79mm；L條料長(zhǎng)度，L=（50>61+104）mm=3154mm。將上述數(shù)據(jù)代入式（3-3）可得表3-2條料寬度偏差（單位：mm）條料寬度B材料厚度t1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表3-3導(dǎo)料板與最寬條料之間間隙單位：（mm）材料厚度t無(wú)測(cè)壓裝置有測(cè)壓裝置條料寬度B條料寬度B01001002002003000100100以上00.50.50.51580.510.

17、50.5158120.51158230.51158340.51158450.511583.2沖壓工藝力計(jì)算和壓力機(jī)的選擇3.2.1沖裁力的計(jì)算一般說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。平刃口沖裁模的沖裁力一般按如下公式計(jì)算：式中F沖裁力（N）;L沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）;t材料厚度（mm）;bb一材料抗剪強(qiáng)度（MPa）;K系數(shù)。系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具刃口的磨損、間隙值和板料力學(xué)性能的波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=1.3o該沖壓產(chǎn)品外形如圖1-1所示，厚度t=1.5mm,材料為20鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其抗剪強(qiáng)度7為246-328MPa。其周界長(zhǎng)度計(jì)算

18、如下：全部輪廓長(zhǎng)度L=8054743二1032二62二5=380.79mm沖孔輪廓長(zhǎng)度L孔=2冗,6+2兀M5=69.12mm落料輪廓長(zhǎng)度L落二（380.7969.12）mm=311.67mm將上述數(shù)據(jù)代入式（3-4）可得最大沖裁力F=KLtb=1.3380.791.5328=243.55KN沖孔沖裁力F孔=KL孔tb=1.3父69.12父1.5M328=44.21KN落料沖裁力F落=KL落t£b=1.3父311.67父1.5M328=199.34KN3.2.2卸料力、推件力的計(jì)算板料沖裁過(guò)后，由于彈性變形的回復(fù)，會(huì)使沖落部分卡在凹模內(nèi)，而剩下部分的材料卡在凸模上。因此，必須將卡在凹

19、模內(nèi)的材料推出，卡在凸模上的材料卸下才能保證工作繼續(xù)進(jìn)行。我們將從凹模內(nèi)推出材料所需的力稱為推件力；將從凸模上卸下卡著的料所需的力稱為卸料力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力稱為頂件力，該套模具沒有頂件裝置，無(wú)頂件力。卸料力、推件力是由壓力機(jī)、卸料裝置提供的，因此在選擇設(shè)備的公稱壓力時(shí)需將其考慮在內(nèi)。一般常用下列公式計(jì)算：料后t/mm鋼<0.10.0650.0750.10.14>0.10.50.0450.0550.0630.08>0.52.50.040.050.0550.06>2.56.50.030.040.0450.05>6.50.020.030.0250.0

20、3鋁、鋁合金0.0250.080.030.07純銅、黃銅0.020.060.030.09卸料力Fx=KxF落推件力Ft=nGF孔式中F落、F孔沖裁力（N）；n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢料）；h材料厚度<0.50.511.02.52.56.0刃口高度>4>5>6>8一凹模洞口的直壁高度（mm）,查表3-4取9mm；t材料厚度（mm）;Kx、Kt卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)。查表3-5可知Kx=0.04、Kt=0.055。將上述數(shù)據(jù)分別帶入式3-5、3-6、3-7可得h9.n-=6mmt1.5Fx=KxF=0.04199.34=7.97KNFt=nKrF=6父0.055M

21、44.21=14.59KN表3-4刃口尺寸高度表（單位：mm）表3-5卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)和頂件力系數(shù)3.2.3 壓力機(jī)公稱壓力的確定壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。由于本套模具采用彈性卸料裝置和下出料沖裁模，因此其總沖壓力Fz的計(jì)算公式如下：式中F最大沖裁力（KN）;fx卸料力（KN）;ft推彳力（KN）。將數(shù)據(jù)帶入式3-8可得FZ=F+Fx+Ft=243.55+7.97+14.59=265.93KN3.2.4 壓力機(jī)的選擇由于本產(chǎn)品屬于中小型沖壓件，一般可選用開式機(jī)械壓力機(jī)。通過(guò)校核可知開式壓力機(jī)JH23#40可滿足沖壓要求，其主要技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)稱壓力：400KN滑塊行程：80m

22、m滑塊行程次數(shù)：55次/min最大封閉高度：330mm封閉高度調(diào)節(jié)量：65mm立柱間距：340mm工作臺(tái)尺寸（前后沈右）：460mrK700mm墊板尺寸（厚度><徑）：65mrK3320mm模柄孔尺寸：50mrK70mm最大傾斜角：30°電動(dòng)機(jī)功率：5.5kW3.3模具壓力中心的計(jì)算沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心，因此，能否保證模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合至關(guān)重要。當(dāng)壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心偏離時(shí)，會(huì)導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，從而影響沖壓件質(zhì)量，降低模具壽命。因此在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，壓力中心的確定至關(guān)重要。對(duì)于本沖壓產(chǎn)品，建立如圖3-3所示坐標(biāo)系，

23、將其外形輪廓分為11個(gè)部分，設(shè)各線段對(duì)應(yīng)的壓力中心y值分別為yi、2、丫3、丫4、丫5、丫6、4、丫8、丫9、丫10、丫11。由于該沖壓件沿Y軸成軸對(duì)稱，因此其壓力中n心必在Y軸上，所LLixi以x0=0。對(duì)于各線段周Lx-Lx-,-Lxii長(zhǎng)及壓力中心的y%=，1-=告一值計(jì)算如下：LLL,LL2Ln'、Li對(duì)于多凸模沖y裁時(shí)，根據(jù)理論力學(xué)，對(duì)于平衡力系，合力對(duì)某軸之力矩等于個(gè)分力對(duì)同軸力矩之和，而沖裁力與沖裁周邊長(zhǎng)度L成正比，由此可得到壓力中心坐標(biāo)（x°,y°）計(jì)算如下：將上述數(shù)值代入式3-9、3-10,可得x0=0,y°=26.23mm。所以該沖壓件

24、的壓力中心為（圖3-3沖壓件個(gè)部分壓力中心坐標(biāo)尺寸3.4凸、凹模、凸凹模刃口尺寸計(jì)算3.4.2 刃口尺寸加工方法刃口尺寸的加工方法主要有分別加工法和配合加工法兩種。對(duì)于該沖壓件，由于沖孔形狀簡(jiǎn)單，因此采用分別加工法求其刃口尺寸，而落料形狀相對(duì)復(fù)雜，因此采用配做法求其凸、凹模尺寸。3.4.3 刃口尺寸間隙的選擇3.4.4 刃口尺寸計(jì)算由于沖孔形狀簡(jiǎn)單，因此采用分別加工法求其凸、凹模刃口尺寸。式中dp、dd沖孔凸、凹模尺寸；Lmm工件孔心距白下極限尺寸；dm.沖孔件孔的下極限尺寸；沖裁件制造公差；Zmin最小初始雙面間隙；"、6d凹、凸模的制造公差；x系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸

25、，應(yīng)該使沖裁件的實(shí)!.際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。本沖壓件公差為普通公差等級(jí)IT14,模具的公差需大于產(chǎn)品78個(gè)公差等級(jí)，因此選取模具公差等級(jí)為IT7。查表3-7可知孔公差A(yù)=+0.43mm,凹模公差6p=+0.0l8mm,凸模公差6d=+0.018mm。查表3-6得系數(shù)x=0.5。20鋼屬于中等硬度鋼，查表3-8可知Zmm=0.105mm,Zmax=0.135mm。校核間隙6p|+|*|=(0.018+0.018)=0.036mm>ZmaxZmin=(0.1350.105)=0.030mm說(shuō)明所取凹凸模公差不能涉足|加|十回WZmax-Zmin的條件，但相差不大，可做如下調(diào)整

26、：、p=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.030=0.012mm、d=0.6(Zmax-Zmin)=0.60.030-0.018mm此時(shí)，16Pl"&=(0.020+0.018)mm=0.030mm=ZmaxZmin,故符合條件。將上述數(shù)據(jù)分別帶入式3-11、3-12可得4=12743mm的沖孔凸、凹模尺寸如下：Idp1=(dmin1x)0_p=(120.50.43)00.012mm=12.22(00.012mmII."dd1=(dp1+Zmin)5=(12.215+0.105)00.°18mm=12.3201a018mm4=10>3mm的沖孔

27、凸、凹模尺寸如下：dp2=(dmin2+xA)%=(10+0.5父0.43)1012mm=10.221012mmdd2=(dp2Zmin)0d=(10.2150.105)00.018mm=10.320018mm由于沖孔凹模和凸模采用分別加工法，其孔心距502mm可按下式計(jì)算：式中Ld凹?？仔木喟壮叽纾?d取工件公差的1/4,即M=A/4;=沖裁件制造公差。該工件孔心距公差等級(jí)為IT10,查表3-7可知孔心距公差為±0.120mm,孔公差0oW.43mm。將上述數(shù)據(jù)代入式（3-13）得孔心距尺寸為&Ldn2）謁=（50一0.03）mm表3-6系數(shù)X料厚t/mm非圓形圓形10

28、.750.50.750.5工件公差A(yù)/mm1<0.160.170.3520.36<0.1620.1612<0.200.210.4120.42<0.2020.2024<0.240.250.4920.50<0.2420.24>4<0.300.310.5920.60<0.3020.30表3-7標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值公稱尺寸/mm標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值IT6IT7IT8IT9IT10iTIT12IT13IT14IT15IT16IT17大于至ammm-3610142540600.100.140.250.400.601.036812183048750.120.180.30

29、0.480.751.2610915223658900.150.220.360.580.901.5101811182743701100.180.270.430.71.11.8183013213352841300.210.330.520.841.32.13050162539621001600.250.390.6211.62.55080193046741201900.30.460.741.21.9380120223554871402200.350.540.871.42.23.51201802540631001602500.40.6311.62.541802502946721151852900.460

30、.721.151.852.94.6表3-8沖裁模初始雙面間隙Z（單位：mm）材料厚度軟鋁純銅、黃銅、軟鐵杜拉鋁、中等硬鋼硬鋼0.20.0080.0120.0100.0140.0120.0160.0140.0180.30.012r0.0180.0150.0210.0180.0240.0210.0270.40.0160.0240.0200.0280.0240.0320.0280.0360.50.0200.0300.0250.0350.0300.0400.0350.0450.6P0.024P0.0360.0300.0420.0360.0480.04210.0540.7P0.028P0.0420.03

31、50.0490.0420.0560.04910.0630.80.0320.0480.0400.0560.0480.0640.0560.0720.90.0360.0540.0450.0630.0540.0720.0630.0811.0P0.040P0.0600.0500.0700.0600.0800.07010.0901.20.05010.0840.0720.0960.0840.1080.0960.1201.50.0750.1050.0900.1200.1050.1350.1200.1501.8P0.090:0.1260.1080.1440.1260.1620.1440.1802.00.1000

32、.1400.1200.1600.1400.1800.1600.2002.20.1320.1760.1540.1980.1760.2200.1980.2422.50.1500.2000.1750.2250.2000.2590.2250.2752.8P0.168P0.2240.1960.2520.2240.2800.25210.3083.00.1800.2400.2100.2700.2400.3000.2700.3303.502450.3150.2800.3500.3150.3850.3500.4204.0P0.280P0.3600.3200.4000.3600.4400.40010.4804.5

33、0.3150.4050.3600.4500.4050.4900.4500.5405.00.3500.4500.4000.500.0.4500.5500.5000.6006.00.4800.6000.5400.6600.6000.7200.6600.780配作法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制造出一個(gè)基準(zhǔn)件（凹?；蛲鼓＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙配作另一件。圖5-5a為工件圖，圖5-5b為沖裁該工件所用落料凹模刃口的輪廓圖，圖中虛線表示凹模刃口磨損后尺寸的變化情況。凹模磨損后變大的尺寸（圖中凹模磨損后不變的尺寸（圖中算刃口尺寸：a）b）圖3-4工件及落料凸模刃口輪廓凹模磨損后變小的尺寸（圖中一般沖孔凸模

34、尺寸公式計(jì)算：A、B)R)A2、A3）,可按如下公式計(jì)算凹模尺寸：,此時(shí)工件尺寸標(biāo)注為B產(chǎn),因此可用下列公式計(jì),因它在凹模上相對(duì)于沖孔凸模尺寸，所以可按落料時(shí)應(yīng)該以凹模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凸模。由圖3-5b可看出，凹模磨損后尺寸有變大,不變和變小三種情況：式中Ad、Bd、Rd相應(yīng)凹模的刃口尺寸（mm）；Amax工件的上極限尺寸（mm）；B.(mm)工件的公差尺寸（mm）；Rmm工件的下極限尺寸（mm）；-工件公差該落料件公差等級(jí)為IT14,查表3-7可知Az=以人2=0.52mm,&A3=0.74mm,b=0.87mm,然=0.25mm,系數(shù)x=0.5。將上述數(shù)據(jù)分別帶入式3-14、3-15

35、和3-16得：Ad=A2d=(20一0.50.52)。0.13mm=19.74o0.13mmA3=(60-0.50.74)00.185mm=59.6300.185mmBd-(800.50.87)一等mm=(80.44二0.11)mmRd=(3+0.5父0,25)00.063mm=3.1300.063mm第四章沖壓模零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 工作零件設(shè)計(jì)4.1.1 落料凹模結(jié)構(gòu)形式與固定方式的選擇凹模采用整體式凹模，由于該工件落料外形尺寸非圓形，因此采用不帶倒角的階梯型直刃壁型孔。采用四個(gè)螺釘固定在凹模固定板上。凹模外形尺寸的計(jì)算各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，根據(jù)壓力中心點(diǎn)確定凹模在模架上的安

36、裝位置。要使模柄中心與壓力中心重合。具輪廓尺寸按下列公式計(jì)算：凹模厚度H=kl凹模壁厚c=（1.52）H（3040mm）凹模寬度B=b2c凹模長(zhǎng)度L=l2c式中k系數(shù)，查表4-1可知k=0,3；b沖壓件最大寬度，為70mm；l沖壓件最大長(zhǎng)度，為100mm。將上述數(shù)據(jù)分別帶入式（4-1）、（4-2）、（4-3）、（4-4）可得凹模厚度H=kl=0,3100=30mm凹模壁厚c=（1.52）H=4560mm,取c=60mm凹模寬度B=b+2c=70+2父60=190mm凹模長(zhǎng)度L=l+2c=100+2x60=220mm根據(jù)國(guó)標(biāo)JB/T7643.1-2008選取凹模外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)值為250m由200m

37、由32mm。表4-1凹模厚度系數(shù)xs材料厚度t<1>13>36<500.300.400.350.500.450.60>501000.200.300.220.350.300.45>1002000.150.200.180.220.220.30>2000.100.150.120.180.150.22對(duì)于該落料模，形狀相對(duì)復(fù)雜、淬火變形大，因此選用合金工具鋼CU2作為該模具用材,使其熱處理硬度達(dá)到6062HRC。4.1.2沖孔凸模結(jié)構(gòu)形式與固定方式的選擇因?yàn)樗鶝_的孔為圓形，且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用A型臺(tái)階式凸模，采用壓入式固定在凸模固定

38、板上，用防轉(zhuǎn)銷防止軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種凸模加工簡(jiǎn)單，而且便于裝配和更換。凸模外形尺寸計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可知，凸模長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：式中Hi凸模固定板厚度，為18mm；H凹模厚度，為32mm。將上述數(shù)據(jù)代入式4-5得L=HiH=2032=50mm根據(jù)JB/T5826-2008確定其長(zhǎng)度為50mm。由于該沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且材料厚度t小于3mm,因此模具材料可選用T8A,熱處理需達(dá)到5660HRC。4.1.3 凸凹模由于該凸凹模中的沖孔凹模外形尺寸為圓形，因此可采用帶倒角的階梯型直刃壁型孔。采用壓入式固定在凸凹模固定板上。4.1.3.2凸凹模外形尺寸計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可知，凸凹模厚度計(jì)算公式如下：式中Hi凸

39、凹模固定板厚度，為20mm；H2卸料橡月交高度，為32mm；H3卸料板厚度，為14mm；H4凹凸模凹進(jìn)卸料板的高度，為1mm。將上述數(shù)據(jù)帶入式(4-6)得H凸凹=乩+H2+H3H4=20+32+141=65mm對(duì)于該凸凹模，形狀相對(duì)復(fù)雜、淬火變形大，因此選用合金工具鋼CU2作為該模具用材，使其熱處理硬度達(dá)到5860HRC。4.2 卸、出料零件的設(shè)計(jì)4.2.1 卸料橡膠的選用因?yàn)橄鹉z允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調(diào)整方便，因此選取橡膠作為卸料彈性元件。為了保證卸料板穩(wěn)定性，選取圓筒形橡膠作為彈性元件，數(shù)目為4個(gè)。其相關(guān)參數(shù)的計(jì)算公式如下：式中卸料板工作行程；幾一一凸凹模凹進(jìn)卸料板的高度，為1m

40、m；h2凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，為2mm；t工件厚度，為1.5mm；H工橡膠工作行程；h修凸凹模修模量，取5mm；H自由橡膠自由高度；H預(yù)橡膠的預(yù)壓縮量，取其為15%H自由；巳每個(gè)橡膠承受的載荷；Fx卸料力，為7970N;D橡膠白外徑；d圓筒形橡膠內(nèi)徑，取d=20mm；p橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，由圖4-1可得p=0.7MPa；H按為橡膠的安裝高度。將上述數(shù)據(jù)分別帶入式4-7、4-8、4-9、4-10、4-11、4-12、4-13可得卸料板工作行程hz=h1th2=(11.52)mm=4.5mm橡膠工彳乍行程H工=hx十%=(4.5+5)mm=9.5mm橡膠自由高度H自由=4H工=4x9.

41、5mm=38mm橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù)=15%H自由=15%父38=5.7mm每個(gè)橡膠承受的載荷Fi=Fx/4u(7970/4)N=1992.5N橡膠的外徑D=(d21.27(F1/p)0.5=(2021.27(1992.5/0.7)0.5mm=63mm橡膠的安裝高度H安=H自由-H預(yù)=(385.7)mm=32.3mm,取H安=32mm4.2.2 卸料板及其緊固件的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模尺寸相同，厚度為14mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045HRC。卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm,螺紋部分為M1CK10mm。為了保證條料的送入順暢，應(yīng)使卸料板高出凸凹模端面1mm,當(dāng)有誤

42、差存在時(shí)，可用墊片調(diào)節(jié)。卸料板采用45鋼制造，熱處理硬度達(dá)4348HRC。4.2.3 推件裝置的設(shè)計(jì)對(duì)于本模具結(jié)構(gòu)，在模柄中心位置沒有凸模，因此可以選擇剛性推件裝置，由打桿直接與推件塊相連接，其推件力較大，工作可靠。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定其尺寸為直徑d=10mm,長(zhǎng)度L=186mm。止轉(zhuǎn)螺釘尺寸為M8X10mm。推桿及推薦快均采用Q235制造，熱處理硬度達(dá)4348HRC。4.3 定位零件的設(shè)計(jì)4.3.1 導(dǎo)料銷和擋料銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，橫向上選取導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料，縱向上選取擋料銷定位。由于該沖壓模為倒裝式復(fù)合模，所以選用導(dǎo)料銷為彈頂式導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料。擋料銷選用橡膠彈頂式活動(dòng)擋料銷，根據(jù)國(guó)標(biāo)JB/T7649.9-2008選取其尺寸為d=8mm,L=18mm。所選導(dǎo)料銷和擋料銷結(jié)構(gòu)尺寸相同，其結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。導(dǎo)料銷和擋料銷均采用45鋼制造，淬火硬度達(dá)4348HRC。4.4 模架及其他零件設(shè)計(jì)4.4.1 模架的選用該模具采用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架導(dǎo)柱直徑相同。其工作面敞開，有利于送料，下面以凹模周界尺寸為依據(jù)，根據(jù)GB/T2851-2008選取模架規(guī)格如下：上模座LMBMH為315mrK200mrK50mm；L><B>