訂書機針槽模具設(shè)計

摘要在我們的日常生活中，沖壓件隨處可見，如不銹鋼臉盆，USB接口，指甲刀，夾子等，它與我們生活息息相關(guān)，它們都是通過沖壓模具制造而成。隨著社會的發(fā)展，沖壓件的形狀變得越來越復(fù)雜，越來越小，對質(zhì)量要求也越來越高，一些按傳統(tǒng)沖壓工藝要多副模具分序沖制的中小型復(fù)雜零件，更多地采用多工位級進模成形。級進模具有成型質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高等特點，在沖壓成型中占有很重要的低位。本畢設(shè)設(shè)計是針對日常辦公用品的Mini訂書機上的針槽來設(shè)計其模具，由于該零件較小，包含的成型工序較多，材料厚度較薄，選擇級進模來成型該零件。在進行模具設(shè)計之前先對該零件進行工藝分析，將工件展開，進行排樣設(shè)計，排樣設(shè)計好了之后確定整個模具的結(jié)構(gòu)，對每個工位上的凸模凹模進行具體設(shè)計，再進行必要的校核，再對其它零件進行設(shè)計，最后再設(shè)計零件的加工工藝。按照這個步驟，一般計算一邊繪圖，逐步完成本次設(shè)計。關(guān)鍵字：級進模；排樣；沖裁；彎曲；凸、凹模

AbstractInourdailylife,stampingpartscanbeseeneverywhere,suchasmetalwashbasin,USBinterface,nailclippers,clamps,etc,itwithourlifeiscloselylinked,theyareallmanufacturedbystampingmould.Withthedevelopmentofsociety,theshapeofthestampingpartsisbecomingmoreandmorecomplex,moreandmoresmall,thequalityrequirementsarealsomoreandmorehigh,someinthetraditionalstampingprocesstomoldorderpunchinginsmallcomplexparts,moreofthemulti-positionprogressivedieforming.Therearemoldedintoamoldlevelofgoodquality,highproductionefficiency,playedanimportantroleinstampingforming.ThisgraduationdesignistodesignthestampingmouldofMinistaplernailgroove,asthepartissmall,materialisthinner,it'ssuitabletoselecttheprogressivedietoformingtheparts.Inthemoulddesign,atfirstdothelayoutdesign,andthendeterminethestructureofthemould,oneachstationonthepunchofconcavemodulesspecificdesign,andthenecessarycheck,tootherpartsdesign,andfinallytodesignmachiningprocessoftheparts.Accordingtothismeasure,thegeneralcalculationofsidedrawing,andgraduallycompletedthedesign.Keywords:progressivedie;layout;blanking;bending;cavityandcore本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-iii-目錄第一章緒論 11.1級進模的含義 11.2級進模的特點 11.3級進模的功能 21.4級進模的構(gòu)成 2第二章沖壓件成型工藝分析 3第三章沖壓工藝方案的選擇 43.1單工序模 43.2復(fù)合模 43.2級進模 4第四章工件的排樣 54.1工件的展開 54.1.1展開原理 54.1.2展開過程 64.2工件成型工藝設(shè)計及工位確定 74.2.1成型工藝方案設(shè)計 74.2.2確定各工位的內(nèi)容 74.3工件的排樣 74.3.1工件的排樣方法 84.3.2工件的排樣原則 84.3.3載體設(shè)計 84.3.4搭邊值的確定 94.3.5排樣的步驟 9第五章沖壓力的計算和沖壓設(shè)備的確定 135.1沖裁力的計算 135.2彎曲力的計算 135.3壓凸包力的計算 145.4卸料力、推料力、頂件力的計算 155.5沖壓設(shè)備的選取 165.5.1設(shè)備類型的選擇 165.5.2設(shè)備規(guī)格的選擇 165.6壓力中心的確定 175.6.1各工位壓力中心的計算。 175.6.2總壓力中心的計算。 19第六章沖裁間隙刃口尺寸的確定 206.1凸、凹模間隙的確定 206.2凸、凹模刃口尺寸的計算 20第七章模具總體結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計 227.1模具總體結(jié)構(gòu)的確定 227.2模具材料的選取 237.3工作零件的設(shè)計 237.3.1A、B、E、G凸模的設(shè)計 237.3.2沖孔A、B、E、G凹模的設(shè)計 257.3.3沖裁外形C區(qū)、D區(qū)及F區(qū)的凸模凹模的設(shè)計 277.3.4切斷凸、凹模的設(shè)計 287.3.5彎曲凸模和凹模的設(shè)計 287.3.6壓凸包凸、凹模的設(shè)計 307.4帶料定位部分的設(shè)計 317.4.1側(cè)刃結(jié)構(gòu)的設(shè)計 317.4.2導(dǎo)正銷的設(shè)計 327.4.3托料銷的設(shè)計 33第八章模板、模座的設(shè)計 348.1模板、模座厚度的確定 348.2模板、模座幾何尺寸的設(shè)計 348.3模具工作行程 348.4模具閉合高度 35第九章導(dǎo)向和限位部分的設(shè)計 369.1外導(dǎo)柱的設(shè)計 369.2內(nèi)導(dǎo)柱的設(shè)計 36第十章讓位孔的設(shè)計 37第十一章卸料組件設(shè)計 3811.1卸料彈簧的選用 3811.2卸料螺釘?shù)倪x用 38第十二章緊固螺釘和定位部分的設(shè)計 4012.1模板、模座之間的緊固 4012.1.1螺釘數(shù)量及大小的確定 4012.1.2螺釘長度尺寸的確定 4012.2定位銷的設(shè)計 4112.3模柄的設(shè)計 41第十三章模具的工作過程 42第十四章零件加工及數(shù)控程序的編制 4314.1零件加工工藝 4314.2數(shù)控加工設(shè)計 4414.3數(shù)控編程方法 44參考文獻 46致謝 47大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）48-第一章緒論1.1級進模的含義級進模，又稱為多工位級進模、連續(xù)模、跳步模、順?biāo)湍?，它是在一副模具?nèi)按所加工的零件分為若干個等距離的工位，在每個工位上設(shè)置一個或幾個基本沖壓工序，來完成沖壓工件某部分的加工。對沖壓材料，事先加工成一定寬度的條料，采用某種送進方式，每次送進一個步距。經(jīng)過逐個工位沖制后，便得到一個完整的沖壓工件。在一副級進模中，可以連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深、成型等一些列的工序。一般來說，無論沖壓零件形狀如何復(fù)雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副級進模沖制完成（但對于特別復(fù)雜的工件，有時需要在級進模后加單沖模，才能完成整個工件的生產(chǎn)）。用于級進模加工的材料，都是長條狀的板料。材料較厚、生產(chǎn)批量較小時，可以剪成條料；生產(chǎn)批量大時應(yīng)該選擇卷料，卷料可以自動送料，在需要時可以自動收料，可以使用高速沖床自動沖壓。級進模對于材料的厚度和寬度都有嚴(yán)格的要求。寬度過大條料不能送進模具的導(dǎo)料板或通行不暢；寬度過小則影響定位精度，還容易損壞模具等零件。材料的厚度公差可以查詢材料手冊或供應(yīng)商提供的資料，材料寬度公差、材料個導(dǎo)料板間的間隙均可查有關(guān)模具設(shè)計表格。材料的寬度是由工件展開料和排樣方式?jīng)Q定的。級進模在沖壓過程中，壓力機每次行程完成一個或幾個工件的沖壓。條料要及時向前送進一個步距，稱為送料。送料的方法可分為三種：手工送料。常用于生產(chǎn)批量不大、材料較厚、工件較大時的送進自動送料器送料，所用的材料一般是成卷的條料。自動送料裝置由放料架（放在距沖床（1~3）m的地方，裝有電動機，按照材料消耗的速度，自動間斷地向外送料）、氣動送料器有標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品可供選用，其送料精度相當(dāng)高，在模具中一般只需要加導(dǎo)正銷導(dǎo)正，不必再設(shè)定距裝置、收料架（或卷料架，如果沖壓的工件不脫離條料，則可以用其收卷起來供進一步加工使用。一般經(jīng)沖床沖壓后，條料已分為工件和廢料，就不用收料架了）等三部分組成。在模具上附設(shè)自制的送料裝置，常采用斜楔、小滑塊驅(qū)動，在級進模中應(yīng)用較少。1.2級進模的特點由于級進模通常是連續(xù)沖壓，故要求沖床應(yīng)有足夠的剛性及與模具相適應(yīng)的精度。級進模有一些特點：沖壓生產(chǎn)效率高。在一副級進模內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成型、拉深等多道工序，故用一臺沖床可完成從板料到成品的各種沖壓工序，從而免去了用單工序模具的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位工作，提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。操作安全簡單。級進模具沖壓時操作者不必將手伸入模具的危險區(qū)域。對大量生產(chǎn)還采用自動送料機構(gòu)，模具內(nèi)有安全監(jiān)測裝置，便于實現(xiàn)機械化和自動化。模具壽命長。復(fù)雜內(nèi)形、外形和分解為簡單的凸模和凹模外形，分段逐次沖壓，工序可分散到若干個工位，同時還可設(shè)置空工位，從而改變了凸、凹模受力狀態(tài)，提高模具強度，延長模具壽命。產(chǎn)品質(zhì)量高。生產(chǎn)成本低。設(shè)計和制造難度大，對經(jīng)驗的依賴性強。1.3級進模的功能級進模的基本功能是利用一定形狀的凸模和凹模在模板上施加一定的作用力，使材料產(chǎn)生分離或塑性變形，從而使毛坯材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品零件的能力，即“譽”寫出產(chǎn)品外形的能力。例如沖裁是沖裁模的基本功能，而使毛坯凸緣材料收縮為杯形件是拉深模的基本功能。實現(xiàn)基本功能的零件稱為模具的工作零件。級進模的輔助功能是為支持完成基本功能所必備的功能，主要包括模具零件安裝緊固和定位功能；模具導(dǎo)向功能；上料、出件和卸料功能；板料、工序件定位功能；模具剛性和安全保障。1.4級進模的構(gòu)成級進模的功能與結(jié)構(gòu)式統(tǒng)一的，功能只有通過一定的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，而模具的基本結(jié)構(gòu)必須滿足功能需要為前提，根據(jù)級進模的功能，其基本構(gòu)成要素和劃分為工作單元、卸料單元、導(dǎo)向單元、定位單元和緊固單元。如表1.1所列。表1.1級進模的構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元典型零件工作單元凸模、凹模卸料單元卸料板、卸料螺釘、卸料彈簧（聚氨酯橡膠）導(dǎo)向單元外導(dǎo)向模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板內(nèi)導(dǎo)向小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套定位單元X向：擋料銷、側(cè)刃、導(dǎo)正銷；Y向：導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置；Z向：浮料銷安裝鎖固單元上下模座、模柄、凸/凹模固定板、螺釘、圓柱銷其他單元承料板、限位板、安全檢測裝置等

第二章沖壓件成型工藝分析本設(shè)計中的沖壓零件是Mini訂書機上的針槽零件，如圖2.1所示。零件外形尺寸：長×寬×高＝53mm×14.5mm×13.5mm。材料：10號鋼。材料厚度：1.0mm，鋼板厚度極限偏差為±0.10mm。生產(chǎn)批量：1萬件/月。由產(chǎn)品零件圖可知，該零件的外形比較規(guī)則，左右對稱，結(jié)構(gòu)相對簡單，需要經(jīng)過多次沖壓才能完成加工，其中包含沖孔，切舌，彎曲，脹形等工序。該零件有兩處向內(nèi)的切舌，兩處向外的凸包，四處直角彎曲，彎曲內(nèi)半徑為零，因為材料為塑性很好的10號鋼，且板材又不太厚，所以經(jīng)分析能滿足成型工藝的要求（折彎處不會開裂）。圖2.1訂書機針槽零件圖

第三章沖壓工藝方案的選擇3.1單工序模經(jīng)過分析，此工件要經(jīng)過落料、沖孔、切舌、壓凸包和多次不同方向的彎折等工序，前后需要7~8副模具，工件需多次定位，定位誤差大、精度差，產(chǎn)品質(zhì)量低，占用設(shè)備多，生產(chǎn)效率低。3.2復(fù)合模該工件比較小，孔間間距有的很小，對模具造成很大影響，況且復(fù)合模也只能沖裁工件展開料的外形和部分孔，仍然需要大量的單工序模來完成后續(xù)工序，沒有發(fā)揮出復(fù)合模的優(yōu)勢。3.2級進模此零件須采用切廢料的排樣方法。通過對零件的初步分析可知，要完成該零件的生產(chǎn)，需要經(jīng)過沖孔、切舌、壓凸包、彎曲和最終切斷等工序。材料的厚度為1.0mm，由于生產(chǎn)批量不大，選用條料手動送料。由沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸可以知道：工件在沖裁外形時要求兩個相交邊盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角，圓角半徑r≥0.25t，沖裁件的凸出或凹入不宜太小，應(yīng)避免長懸臂和過窄的凹槽，要求懸臂和槽長L于寬度b有一定的比例。當(dāng)材料為高碳鋼、合金鋼板材時b≥2t，當(dāng)材料為軟鋼、黃銅等軟材料時b≥1.5t，板料厚度小于1mm時按1mm考慮。懸臂與凹槽的長度最大為L≤5b。沖裁孔與孔之見、孔與沖裁邊緣之見的壁厚不應(yīng)太小，否則會影響凹模強度、壽命和沖件質(zhì)量。通過對工件零件圖分析可知，均滿足以上要求。由于工件材料是低碳鋼，具有良好的彎曲工藝性，在設(shè)計中應(yīng)該考慮到纖維方向，多方向折彎時折彎線與纖維方向角度最好成45°；彎曲件的彎曲半徑不宜過小或過大，如果彎曲半徑過小，則容易彎裂；若彎曲半徑過大，因受到回彈影響，彎曲成形角度和圓角半徑的精度不容易得到保證；同時，在設(shè)計中還應(yīng)該考慮到彎曲件直邊高度不宜過短，即使彎曲半徑r=0時，也要使最小直邊長度大于1.3t，一般彎曲件直邊高度h大于2t。由工件零件圖可以知，彎曲工藝滿足以上要求。沖壓工件的產(chǎn)量為1萬件/月，屬于中小批量生產(chǎn)；工件外觀的最大長度為53mm，寬度為14.5mm，屬于小型工件，由于其工序較多，生產(chǎn)效率要求高，因此采用生產(chǎn)效率高的級進模來完成此工件的加工是符合沖壓生產(chǎn)要求的。

第四章工件的排樣排樣是模具設(shè)計的核心部分，是級進模設(shè)計的重要依據(jù)。工件排樣圖的設(shè)計可以確定：模具的工位數(shù)和各工位的工序內(nèi)容；被沖制工件各工序的安排及先后順序；工件的排列方式；模具的步距、條料的寬度和材料利用率；導(dǎo)料的方式、彈頂器的設(shè)置和導(dǎo)正銷的安排；（基本確定）模具結(jié)構(gòu)。排樣圖設(shè)計的好壞，對模具設(shè)計影響很大，因此要設(shè)計出多種方案進行比較，選出最合理的方案。在進行排樣設(shè)計之前，首先需要對工件圖進行展開，其過程如下。4.1工件的展開4.1.1展開原理材料在彎曲時，一邊壓縮變形，另外一邊會拉伸變形，但在材料彎曲過程中，有一層不發(fā)生壓縮或拉伸變形，其長度在整個彎曲過程中不發(fā)生變化，叫做中性層。工件展開尺寸的準(zhǔn)確性決定于中性層計算得準(zhǔn)確性。彎曲展開應(yīng)注意如下幾點：折彎的形式不同，彎曲的系數(shù)也就不同。同樣的彎曲形式，材料不同，彎曲系數(shù)也不同。折彎角度和r值變化，則計算方法也發(fā)生變化。在此工件圖中，設(shè)計要求的彎曲內(nèi)半徑為r=0，即直角折彎，根據(jù)參考文獻[2]中式（4-37），彎角部分的補償長度l0=π(r+Kt)/2，當(dāng)r=0時，l0=πKt/2。根據(jù)生產(chǎn)實際經(jīng)驗當(dāng)料厚t≤1.5mm時中性層位置系數(shù)K=0.28，料厚1.5mm≤t≤3mm時K取0.3。在此設(shè)計中t=1.0mm，故中性層位移系數(shù)K=0.28，中性層位置Kt=0.28×1.0=0.28（mm），如圖4.1所示。以折彎內(nèi)側(cè)線為基準(zhǔn)，計算折彎部分的補償尺寸，補償尺寸l0=3.14×0.28/2≈0.44（mm），l0在參考文獻[2]中式（4-38）（0.4~0.6）t的范圍內(nèi)。當(dāng)然對于形狀復(fù)雜的工件，又無經(jīng)驗可借鑒的情況下，在初步確定毛坯長度后，還需反復(fù)試彎，不斷修正，才能最后確定合適的毛坯長度。圖4.1中性層位置4.1.2展開過程（1）確定展開基準(zhǔn)面，設(shè)計中以俯視圖為其基準(zhǔn)面（圖2.1）。（2）以折彎線內(nèi)側(cè)線為基準(zhǔn)，計算折彎部分的補償尺寸。如圖4.2所示，工件有四處折彎，且都為直角折彎，其補償尺寸計算得Δl=0.44mm。圖4.2折彎位置示意圖（3）將工件按長度方向和寬度方向?qū)澢孢M行拉直，加上上面計算得到的補償量，分別得到長度L和寬度B方向的總尺寸為L＝(53－1)＋6.2=58.2(mm)B＝(10－1)＋0.44＋(14.5－2)＋0.44＋(10－1)＋3.5×2＝38.38(mm)展開圖尺寸詳圖如圖4.3所示。圖4.3工件展開圖4.2工件成型工藝設(shè)計及工位確定由工件的結(jié)構(gòu)形狀可以知道，要沖壓出該工件需要經(jīng)過的基本工序為沖孔、切舌、壓凸包、彎曲、最終切斷（載體與工件分離）等工藝過程。為了方便敘述和在設(shè)計中思路清晰，首先將工件各部分的沖裁與彎曲各處按A、B、C……進行分區(qū)，沖壓件分區(qū)圖如圖4.4所示。圖4.4工件沖壓部位4.2.1成型工藝方案設(shè)計該工件內(nèi)外形狀較復(fù)雜，經(jīng)過分析，得出最佳成型工藝方案：沖裁轉(zhuǎn)軸孔及導(dǎo)正孔→沖裁工件外形C區(qū)和D區(qū)→沖裁E區(qū)長條孔，沖裁工件外形F區(qū)，G處切舌→I處壓兩凸包，工件前端J處彎曲→K處彎曲→H處切斷分離、出件。經(jīng)過分析可知，該方案具有模具結(jié)構(gòu)簡單，易加工，制造周期短，工件的彎曲精度、平面度、尺寸、外觀形狀容易得到保證，在設(shè)計中設(shè)置空工位（有必要時）既有利于調(diào)節(jié)有效工位數(shù)又有利于產(chǎn)品變更時模具的改進設(shè)計等優(yōu)點。4.2.2確定各工位的內(nèi)容由上面工藝過程分析可以設(shè)計出級進模各有效工位的工序內(nèi)容。1工位：沖裁轉(zhuǎn)軸孔A及導(dǎo)正孔B。2工位：沖裁外形C區(qū)、D區(qū)。3工位：沖裁E區(qū)兩長條孔，沖裁外形F區(qū)，G處切舌。4工位：壓制I處兩個凸包，彎曲工件前端J處。5工位：彎曲工件兩側(cè)K處。6工位：載體切斷H處取件。4.3工件的排樣在沖壓件的成本中，材料的費用占用60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用有非常重要的意義。沖壓件在材料上的布置方法稱為排樣。衡量排樣經(jīng)濟型的指標(biāo)是材料的利用率。不合理的排樣方法會浪費材料，并且還可能影響到工件的質(zhì)量，影響模具結(jié)構(gòu)的合理性，影響模具的使用壽命、工件的生產(chǎn)效率和模具的成本等技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)等。排樣的常用方法：有廢料排樣法；少廢料排樣法；無廢料排樣法。設(shè)計中由于工件的外形較為復(fù)雜，采用切余料（裁搭邊）法，將工件的加工通過分次裁切來完成。通過分次裁切排樣法設(shè)計加工出來的工件具有精度高，有利于凹模、凸模外形的簡化、制造和排布等優(yōu)點。對于該工件，需采用有廢料排樣，工件的排樣的具體過程如下。4.3.1工件的排樣方法工件的排樣方法為：可制作沖壓件展開毛坯樣板（3至5個），在圖面上反復(fù)試排，綜合考慮材料利用率、條料纖維方向等因素，確定初步方案，再在AutoCAD軟件中對工件展開圖進行排布，在初步排樣圖中按照沖壓工序設(shè)計的基本原則，進行沖壓工位設(shè)計。在排樣圖的開始端一般安排沖孔、切廢料等分離工位，再向另外一端依次安排成型工位，最后安排工件和載體的分離工位。在安排工位時，要盡量避免沖小半孔，以防凸模因受力不均而折斷。在模具上可設(shè)計初始擋料針來防止。4.3.2工件的排樣原則（1）第一工位一般安排沖孔和沖工藝導(dǎo)正孔，第二工位設(shè)置導(dǎo)正銷對帶料導(dǎo)正，在以后的工位中，視其工位數(shù)和易發(fā)生竄動的工位設(shè)置導(dǎo)正銷，也可以在以后工位中每隔2至3個工位設(shè)置導(dǎo)正銷，本設(shè)計工件的精度要求比較高，為了保證工件的精度，每一個工位均設(shè)計導(dǎo)正銷。在第一工位和最后工位設(shè)置兩個側(cè)刃用來定距。（2）沖壓件上孔數(shù)較多，且孔的位置相隔太近時可以分布在不同工位上沖出，但孔的位置不能因后續(xù)成型工序而影響變形。對位置要求高的一組孔，應(yīng)考慮同一工位沖出。（3）為提高凹模鑲塊、卸料板和固定板的強度，便于產(chǎn)品的變更和保證各成型零件安裝位置不發(fā)生干涉，可在排樣中設(shè)置空工位。數(shù)量根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)要求設(shè)定。（4）為了提高材料利用率，在不影響工件使用性能指標(biāo)的前提下，可以適當(dāng)?shù)馗淖児ぜ男螤睢＃?）排樣時應(yīng)考慮使設(shè)計出來的模具使用方便，易維修且安全。（6）模具結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量簡單。（7）保證工件質(zhì)量和工件對條料纖維方向的要求。4.3.3載體設(shè)計載體是指連續(xù)模沖壓時，條料內(nèi)連接工序件并運載其穩(wěn)定前進的部分材料。從保證載體強度出發(fā)，載體寬度遠(yuǎn)大于搭邊寬度。但條料載體強度的強弱，并不能單純靠增加載體寬度來保證，重要的是要合理選擇載體形式。由于被加工件的形狀和工序的要求不同，其載體的形式是各不相同的。載體形式主要有雙側(cè)載體、單側(cè)載體和中間載體三種。雙側(cè)載體是在條料的兩側(cè)設(shè)計載體，被加工的零件連接在兩側(cè)載體的中間。支架工件富惡化選用雙側(cè)載體的條件，因此選擇等寬雙側(cè)載體。該模具屬于沖裁彎曲級進模，根據(jù)精度要求應(yīng)先沖裁部分孔和彎曲部分的外形余料再進行彎曲，然后再沖靠近彎曲部分的孔，最后分離沖下工件。4.3.4搭邊值的確定排樣時工件與工件之間以及工件與側(cè)邊之間留下的工藝材料，叫做搭邊。其作用是補償定位誤差，保證條料強度，以保證在沖裁過程中條料的送料順暢。搭邊應(yīng)選擇適當(dāng)，過大會造成材料的浪費，過小不利于工件的成型，或者沖裁不出合格的工件。搭邊值的大小通常是由經(jīng)驗所確定。查參考文獻[1]表19.1-18得材料厚度t≤1mm，手工送料，對于非圓形，側(cè)搭邊值a=2mm，間隙搭邊值b=1.5mm，在級進模設(shè)計中料帶要設(shè)計載體，并且載體的寬度要遠(yuǎn)大于搭邊值的寬度。由于載體的存在，以及考慮到模具制造、凸模強度等多種因數(shù)，搭邊值將大大增加。搭邊值的確定如下：（1）間隙搭邊值：間隙搭邊是指相鄰兩個工件之間的間隙，因材料厚度t=1.0mm，按理間隙搭邊值b=1.5mm，但由于要設(shè)計作為載體，搭邊值將增加，為保證工件送進的平穩(wěn)性，中間載體寬度為5mm，同時為保證沖裁工件外形的凸模的強度，將兩工件之間的搭邊值定為8.8mm。（2）側(cè)搭邊值的確定：側(cè)搭邊是指在級進模中將每個產(chǎn)品沿料寬方向連接起來的部分。按理論料厚t=1.0，側(cè)搭邊值a=2mm。為了使料帶在送進過程中具有較好的強度，保證帶料在沖壓過程中送料的順暢性，同時確保沖裁工件外形的凸模的強度，此外在料寬方向還需要沖裁側(cè)刃，查得側(cè)刃沖掉的料寬為1.5mm，綜合以上分析，確定側(cè)搭邊值為7.81mm。4.3.5排樣的步驟由工件的外觀形狀和展開的平面形狀可知，排樣方式如果將工件設(shè)計成直排，材料利用率會比較高，但由于工件在兩個相互垂直的方向上都有彎曲，這樣必然會有一個彎曲線與板料纖維方向平行。但如果設(shè)計成斜排則材料利用率會大大降低，并不利于模具設(shè)計。由于該工件時訂書機上的一個零件，強度要求不高，而材料的塑性又比較好，即使彎曲線與纖維方向平行也不會發(fā)生破壞。因此設(shè)計成直排排樣。在AutoCAD軟件中對工件的展開圖進行試排，可以有如圖4.5所示兩種排列方式。a）b）圖4.5工件的排列方式采用AutoCAD計算出工件展開后實際所需的板料面積為1498.5mm2，經(jīng)比較，a種排列的材料利用率為53.5%，b種排列的材料利用率為41.4%，顯然a中排列的材料利用率高，但a為單側(cè)載體，b為雙側(cè)載體，設(shè)計好各工位的工序后，得到a、b兩排樣圖如圖4.6。a）b）圖4.6排樣圖對比分析，雖然排樣a的材料利用率高，但為單側(cè)載體，而浮頂銷只能設(shè)在載體一側(cè)，整個條料送進的剛度不夠，送進不順暢，將影響工件的制造精度。而排樣b為雙側(cè)載體，連接到工件的尾部，條料的剛性好，送進順暢，同時采用雙側(cè)刃定距，條料的送進步距精度高，有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，保證模具使用壽命。（1）條料寬度。零件展開寬度Bmax=38.38mm，載體寬度5.5mm，工件寬度方向輪廓最大處廢料切除寬度為2.31mm，得到條料的寬度B＝38.38＋(5.5＋2.31)×2＝54mm。（2）步距的確定。間隙搭邊值通常是根據(jù)經(jīng)驗確定的，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量情況下盡量取小些。本設(shè)計中，考慮到模具制造和強度方面因素，工件之間的搭邊距離按以上分析，載體寬度5mm，外形沖裁最窄處2mm，取工件間搭邊值8.8mm，則步距S=工件排樣同一水平寬度+8.8=58.2+8.8=67（mm），工件在條料上的布置如圖4.5b）所示。（3）步距精度的計算。參照參考文獻[1]第336頁，多工位級進模步距精度一般按如下經(jīng)驗公式進行估算：（mm）式中——多工位級進模步距對稱極限偏差值（mm）；——沿送料方向毛坯輪廓展開尺寸的精度提高三級后的公差值，零件未標(biāo)注公差尺寸為一般尺寸，通常取IT12級，按工件長度為58.2mm，查標(biāo)準(zhǔn)公差值為0.3mm，提高三級后公差值為0.074mm；——級進模工位數(shù)，設(shè)計中工位數(shù)為6；——修正系數(shù)根據(jù)參考文獻[1]表19.6-1取。其中雙面間隙查參考文獻[2]表3-4得Zmin=0.100mm。見后面沖裁間隙的確定。通過上述一些列的工作，最后得到工件沖壓排樣圖4.7所示。圖4.7排樣圖（4）接刀點的確定。工件完整外形的成形需要經(jīng)過多次分段切除才能完成，各分段點即為工件的接刀點。由沖壓工位可知，設(shè)計中共有4處接刀點，其中都為圓角接刀，各接刀點的為位置如圖4.8所示。為了避免工件在沖裁過程中產(chǎn)生毛刺、帶料等不良現(xiàn)象，將接刀點設(shè)計為如圖4.9所示的形狀。圖4.8工件接刀點位置圖4.9接刀示意圖（5）凹模凸模刃口形狀的確定。由工件展開圖可以知道，要完成工件的加工，需要將帶料上的余（廢）料沖裁掉，各工位沖裁掉余料的外部形狀即為凹模、凸模的刃口形狀；對于沖孔凸模，展開圖中所取得計算值即為凸模刃口的形狀尺寸。對于工件內(nèi)外形狀不規(guī)則部分的沖裁，其中沖裁凸模。凹模叫做異形凸?；蛘弋愋伟寄！．愋伟寄；蛲鼓５娜锌谛螤顩]有固定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在滿足工件外形的情況下刃口形狀可以自己確定，但必須考慮形狀應(yīng)力求簡單，以利于材料的合理利用，同時要避免細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，尖角處應(yīng)該用圓弧連接，以避免尖角處因應(yīng)力集中而使沖模裂開的危險。對于此設(shè)計中的材料，其最小圓角半徑的選取標(biāo)準(zhǔn)為：①落料部分：當(dāng)圓弧角大于或等于90°時，最小圓角半徑等于0.25t；當(dāng)圓弧角小于90°時，最小圓角半徑等于0.5t。②沖孔部分：當(dāng)圓弧角大于或等于90°時，最小圓角半徑等于0.3t；當(dāng)圓弧角小于90°時，最小圓角半徑等于0.6t。各凹模和凸模的刃口形狀如AutoCAD中的排樣圖檔所示。（6）帶料的定位方式。對于條料采用手工送料，選用雙側(cè)刃進行粗定位，導(dǎo)正銷精確定位相結(jié)合的定位方式。（7）浮頂銷的布置。托料（浮頂）銷在排樣圖中分布在不與其他零件發(fā)生干涉的情況下，托料銷的分布應(yīng)該盡量均勻，以利于保證條料在沖壓時送進順暢。在本設(shè)計中，工件的制造精度要求比較嚴(yán)格，同時工件在料帶的縱向尺寸比較大，且料帶比較長、送進步距較大，為了使送料順暢，不發(fā)生阻滯現(xiàn)象和在送進過程中料帶浮起以及在初次送料時方便，料帶雙邊的第一個托料銷設(shè)計成長方形，在長度方向的尺寸為20mm，可使料帶在此導(dǎo)滑槽內(nèi)得到更好的導(dǎo)向和方便操作人運送料，第一個托料銷與模具邊緣之間的距離一般為（5~20）mm，本設(shè)計中取18mm。在方形浮料銷后布置若干個圓形浮動導(dǎo)料銷，以使沖壓過程中條料能過平穩(wěn)地送進。

第五章沖壓力的計算和沖壓設(shè)備的確定5.1沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計和檢驗?zāi)＞叩膹姸?。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。沖裁力的計算公式為式中——沖裁力（N）；——材料的抗剪強度（MPa）；——沖裁周邊的總長（mm）；——材料的厚度（mm）；——安全系數(shù)，是考慮到?jīng)_裁模模具刃口的磨損，凸模、凹模之間間隙的波動，、潤滑情況、材料力學(xué)性能與公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取1.3。查閱相關(guān)手冊可以知道，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼10號鋼的抗剪強度τb＝340MPa。在AutoCAD軟件中打開排樣圖，異形孔輸入“area”命令，分別點選封閉圖形中各線段相接點（即沖裁刃口外形各點），即可計算出沖裁件的周邊長度和切廢料部分的周邊長度，圓孔應(yīng)輸入“l(fā)ist”命令來計算周長。沖裁力計算數(shù)據(jù)如表5.1所列。表5.1沖裁力沖壓部位沖裁周邊長度L/mm所需沖壓力F/NA處2個轉(zhuǎn)軸孔φ3.5mm229724B處2個導(dǎo)正孔φ4mm25.111094兩處側(cè)刃沖裁14059080C區(qū)外形沖裁307.3135827D區(qū)外形沖裁50.322233E處2個長條形孔15970278F區(qū)外形沖裁8838896G處切舌12.85658H處切斷分離52210表2中總沖裁力。5.2彎曲力的計算影響彎曲力的因素很多，如材料的性能零件外形、彎曲外形、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等。用理論公式計算不但復(fù)雜，而且不一定正確，因此，通常選用經(jīng)驗公式對其進行計算。設(shè)計中有6個90°的L形彎曲，均屬于自由彎曲中的V形彎曲，設(shè)計中彎曲力的計算公式為式中——彎曲力（N）；——安全系數(shù)，取1.3；——彎曲部分的寬度（mm）；——彎曲件內(nèi)彎曲半徑（mm），在此設(shè)計中6處彎曲的內(nèi)半徑都為零；——材料的抗拉強度，工件的材料時普通碳素結(jié)構(gòu)鋼10號鋼，查有關(guān)手冊可知道其抗拉強度為400MPa。設(shè)計中彎曲力的計算數(shù)據(jù)如表5.2所列。表5.2彎曲力彎曲部位彎曲寬度b/mm內(nèi)彎曲半徑r/mm所需彎曲力F/NI處彎曲1805616J處彎曲92028704G切舌處彎曲5.601747表3中總彎曲力。5.3壓凸包力的計算和沖裁力的影響因素一樣，影響壓凸包力的因素很多，如材料的性能、零件外形、凸包深度、模具結(jié)構(gòu)等，設(shè)計中壓凸包力的計算公式為式中——壓凸包力（N）；——凸包周長（mm）；——材料的屈服強度（220MPa）；——材料的厚度（mm）；——安全系數(shù)，一般取1.3。通過計算得力是沿周長將板料沖達(dá)屈服點所需的力。由上式計算得到的壓凸包力為在此設(shè)計中需要同時完成兩個凸包的沖壓成型，因此，所需要的沖壓力為以上結(jié)果的兩倍，即總沖凸包力為5.4卸料力、推料力、頂件力的計算影響卸料力、推料力和頂件力的因素很多，要精確計算是很困難的，實際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式進行計算：卸料力推料力頂件力式中——沖裁力（N）；——同時梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢料）數(shù)，；——凹模洞口的直壁高度（mm）；——材料厚度（mm）；——卸料力、推料力、頂件力系數(shù)，料厚為1.0mm的鋼板材料，各系數(shù)見表5.3。表5.3卸料力、推料力、頂件力系數(shù)料厚t/mm1.00.050.0550.06因為本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，所以不存在頂件力，卸料力和推料力兩項分別計算得：卸料力推料力因此，此設(shè)計中所需要的總的沖壓力為以上五項數(shù)據(jù)的總和：5.5沖壓設(shè)備的選取5.5.1設(shè)備類型的選擇設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、工藝方法和性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀與精度等要求來進行。（1）根據(jù)沖壓件的大小進行選擇。該工件屬于小型件，有一定的精度和剛度，工序有分離和彎曲成型，適合于選用普通開式機械壓力機（不宜選用高速壓力機）。（2）根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量選擇。該工件屬于中小批量生產(chǎn)，選用開式機械壓力機也合適。（3）考慮精度和剛度。在選用設(shè)備類型時，還應(yīng)充分注意到設(shè)備的精度與剛度。壓力機的剛度是由床身剛度、傳動剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成，如果剛度較差，則負(fù)載終了和卸載時模具間隙會發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。模具的精度也有類似的問題。尤其是在進行校正彎曲、校形及整修這類工藝時更應(yīng)該選擇剛度與精度較高的壓力機。在這種情況下，板料的規(guī)格（如料厚波動）應(yīng)該控制更嚴(yán)，否則，因設(shè)備過大的剛度和過高的精度反而容易造成模具和設(shè)備的超負(fù)荷損壞?？紤]生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)有設(shè)備?？紤]技術(shù)上的先進性。5.5.2設(shè)備規(guī)格的選擇設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀大小、模具尺寸及工藝變形力等進行。從模具往設(shè)備上安裝并能開始工作的順序來考慮，其設(shè)備規(guī)格的主要參數(shù)有一下幾個：（1）行程。壓力機行程的大小，應(yīng)該保證坯料的方便放進與零件的方便取出。（2）裝配模具的相關(guān)尺寸。壓力機的中作臺面尺寸應(yīng)大于模具的平面尺寸（一般是模具底板），還應(yīng)有模具安裝與固定的余地，但過大的余地對工作臺的受力不利；工作臺面中間孔的尺寸要保證漏料或順利安放模具頂出料裝置；大噸位壓力機滑塊上應(yīng)加工出T形槽（與壓力機工作臺板一樣），用于固定模具，而一般開式壓力機滑塊上有模柄孔尺寸（直徑×高度），為兩件哈夫式加緊模柄用。（3）閉合高度。沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點時，滑塊下平面至工作臺上平面間的開檔空間尺寸。這個高度即為沖壓操作（主要是裝卸模具）的空間高度尺寸。顯然沖床的閉合高度要與模具的閉合高度相適應(yīng)。沖床的最大閉合高度要大于模具的閉合高于，最小閉合高度又要小于模具的閉合高度。（4）設(shè)備噸位。設(shè)備噸位代銷的選擇，首先要以沖壓加工工藝所需要的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且，還要有一定的力量儲備，以防萬一。例如，某道沖壓工序的工藝變形力為Fmax，那么，選擇的設(shè)備噸位一般大于等于1.3Fmax。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。上述設(shè)備噸位的選擇原則，對于沖裁、彎曲等工序的實現(xiàn)已經(jīng)不存在什么問題了。本設(shè)計中的針槽沖壓件沒有拉深，因此不用再考慮壓力機的許用力——行程曲線。初選壓力機：選公稱壓力為630KN（JB23-63）的標(biāo)準(zhǔn)型開式壓力機，壓力機的技術(shù)參數(shù)如表5.4所列。表5.4JB23-63型開式壓力機基本參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)公稱壓力/KN630工作臺尺寸/mm前后570滑塊行程/mm100左右860滑塊行程次數(shù)/min40工作臺孔尺寸/mm前后310最大封閉高度/mm400左右450閉合高度調(diào)節(jié)量/mm80直徑400滑塊中心距床身距離/mm310模柄孔尺寸/mm直徑50立柱間距/mm420深度70墊板厚度/mm80滑塊底面尺寸/mm前后360床身最大可傾角25°左右4005.6壓力中心的確定沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機滑塊的中心線。對于有模柄的沖壓模具來說，需要使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)和模具導(dǎo)向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響工件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)沖壓模具壓力中心在沖壓過程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖壓件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)角度考慮，不宜于使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，應(yīng)該注意壓力中心的偏移不致超出壓力機允許的范圍，即長度方向≤L/6，寬度方向≤B/6。由于工件的沖裁和彎曲工序比較多，每道工序的外形復(fù)雜，因此可以考慮用解析法進行計算。先分別計算出每個工位的壓力中心，然后計算出總的壓力中心。5.6.1各工位壓力中心的計算對于多凸模沖裁時壓力中心，根據(jù)理論力學(xué)，對于平衡力系，合力對軸的力矩等于各分力對同軸力矩之和，總壓力中心的計算公式為由于該沖壓件為左右對稱結(jié)構(gòu)，為了方便計算和測量，各個沖壓部位壓力中心均以排樣圖右邊側(cè)刃端部線與板料中心線相交的點為原點，向左和向上分別為x和y的正方向其中規(guī)則幾何圖形如圓、折彎的壓力中心在其幾何中心點上，各個沖壓部位的壓力中心坐標(biāo)計算數(shù)據(jù)如表5.5、表5.6、表5.7所列。表5.5沖裁區(qū)壓力中心坐標(biāo)沖壓部位沖裁周邊長度L/mm所需沖壓力F/NA處2個轉(zhuǎn)軸孔φ3.5mm2297245.250B處2個導(dǎo)正銷φ4mm25.11109428.250兩處側(cè)刃沖60C區(qū)外形沖裁307.313582789.430D區(qū)外形沖裁50.322233124.750E處2個長條形650F區(qū)外形沖裁8838896195.470G處切舌12.85658186.80H處切斷分離52210345.50表5.6彎曲區(qū)壓力中心坐標(biāo)彎曲部位彎曲寬度b/mm所需彎曲力F/NI處彎曲185616257.10J處彎曲9228704300.80G切舌處彎曲5.61747186.80表5.7壓凸包中心坐標(biāo)沖壓部位凸包周長L/mm所需沖壓力F/NI處兩個凸包11.33232總壓力中心的計算將上述相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式得沖壓模的壓力中心如圖5.1所示。圖5.1沖裁部位與壓力中心位置

第六章沖裁間隙刃口尺寸的確定6.1凸、凹模間隙的確定理論及生產(chǎn)實踐證明，間隙值的大小，分布均勻與否，對沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具壽命有直接的影響。常用的沖裁間隙確定方法有理論確定法和經(jīng)驗確定法，在現(xiàn)場模具的設(shè)計和生產(chǎn)中通常用經(jīng)驗確定模具的沖裁間隙。經(jīng)驗計算公式為式中Z——合理沖裁間隙（mm）；t——板料厚度（mm）；m——系數(shù)，與料厚及材料性質(zhì)有關(guān)，m通常為料厚的百分之幾。沖裁間隙系數(shù)如表6.1所列。表6.1沖裁間隙系數(shù)材料抗拉強度/MPa間隙類別ⅠⅡⅢ低碳鋼08F、10F、10、20、Q235-A≥210~4006~1414~2020~25中碳鋼45、不銹鋼1Cr18Ni9Ti≥210~4007~1616~2222~30高碳鋼T8A、T10A、65Mn≥210~40016~2424~3030~36由于理論計算法在生產(chǎn)中使用不方便，常用查表法來確定間隙值，通過查參考文獻[2]表3-4得，10號鋼在厚度為1.0mm時，。6.2凸、凹模刃口尺寸的計算（1）A是φ3.5轉(zhuǎn)軸的沖孔凸模，查參考文獻[1]表19.1-9、19.1-10得δp=0.020、δd=0.020、x=0.75。（2）B是φ4.0導(dǎo)正孔的沖孔凸模，查參考文獻[1]表19.1-9、19.1-10得δp=0.020、δd=0.020、x=0.75。（3）F是長條孔的沖孔，根據(jù)其長度38.5mm，寬度1.5mm，查參考文獻[1]表19.1-9、19.1-10得長度方向δp=0.020、δd=0.030、x=0.5，寬度方向δp=0.020、δd=0.020、x=0.75。（4）G是切舌處的沖孔凸模，查參考文獻[1]表19.1-9、19.1-10得δp=0.020、δd=0.020、x=0.75。其他所有的沖裁凸、凹模刃口尺寸可按上述的計算原則進行，在此不再贅述，具體尺寸可見零件圖。

第七章模具總體結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計7.1模具總體結(jié)構(gòu)的確定級進模的模架設(shè)計為七塊模板的形式，用內(nèi)導(dǎo)柱和外導(dǎo)柱相結(jié)合的導(dǎo)向方式，模具總體結(jié)構(gòu)圖如圖7.1所示。圖7.1模具總體結(jié)構(gòu)圖級進模主要由上模座1、凸模墊板2、凸模固定板3、卸料板4、凹模板5、凹模墊板6、下模座7等骨架零件和定位零件、緊固零件、工作零件等組成。各模板的固定方式：用內(nèi)六角螺釘A固定上模座、凸模墊板、凸模固定板；用內(nèi)六角螺釘B固定下模座、凹模墊板、凹模板。模板的精確定位方式：用定位銷D對上模座、凸模固定板進行精確定位；用定位銷E對凹模板、下模座進行精確定位。凹模與凸模鑲件通常選用內(nèi)六角緊固螺釘固定，在模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)非常擁擠的時候，在實際中多采用掛鉤固定的形式，在加工中，掛鉤高度通常為3mm，厚度為（0.5~1）mm，即可滿足強度要求。為了保證導(dǎo)向精度，采用內(nèi)導(dǎo)柱和外導(dǎo)柱結(jié)合的導(dǎo)向方式，同時為了彌補外導(dǎo)柱的導(dǎo)向精度的不足和保證卸料板的導(dǎo)向精度，使上下模合模時更加精確，延長模具使用壽命，內(nèi)導(dǎo)柱可設(shè)計成對卸料板和凹模板同時導(dǎo)向的形式，如圖7.1所示的外導(dǎo)柱G和外導(dǎo)套F，內(nèi)導(dǎo)柱H及內(nèi)導(dǎo)套I、J。圖7.1反映了此模具設(shè)計的大體結(jié)構(gòu)及安裝布置方式。7.2模具材料的選取冷沖模材料的選用要根據(jù)沖模使用條件進行，若選材不當(dāng)，即使有很好的熱處理，也不能獲得優(yōu)異的性能和高的耐用度。因此選擇材料時，必須遵循下述原則：要選擇淬透性良好的材料，這是為了使其在淬火后能獲得較均勻表面硬度和應(yīng)力狀態(tài)，以避免開裂或變形，這樣能保證而成立后外硬內(nèi)韌；要選用耐回火性好的材料，由于冷沖模工作時和被加工材料發(fā)生強烈的擠壓，尤其是加工不銹鋼材料時會形成很高的溫度，這就要求沖模材料本身要具有較高的耐回火性，也就是在一定溫度下保持硬度的能力；要選擇熱處理變形小的材料；要根據(jù)產(chǎn)品批量選擇沖模材料，生產(chǎn)批量大時，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造；要根據(jù)沖裁精密程度選擇材料；要根據(jù)沖模零件作用選擇材料。總之，在選用沖模用鋼材時，既要考慮材料的性能，又要考慮沖模的成本，兩者要綜合分析，進行選用。查《沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)書》，結(jié)合經(jīng)濟和用戶要求：在此設(shè)計中凸模材料選用CrWMn，熱處理硬度（58~62）HRC；凹模鑲件材料選用Cr12MoV，熱處理后硬度（58~62）HRC。其他工藝輔助零件材料的選用及熱處理要求見后面模具設(shè)計的內(nèi)容。7.3工作零件的設(shè)計7.3.1A、B、E、G凸模的設(shè)計A、B、E、G都是沖孔小凸模，通常采用加大固定部分直徑、縮短刃口部分的軸向長度的措施來保證小凸模的強度和剛度。當(dāng)工作部分和固定部分直徑相差太大時，可以設(shè)計多臺階結(jié)構(gòu)。各臺階過度部分必須用圓弧光滑連接，不允許有刀痕（防止產(chǎn)生刮傷或毛刺）。對于特小的凸模可以采用保護結(jié)構(gòu)。卸料板還必須起到導(dǎo)向作用，以消除側(cè)壓力對凸模的影響。（1）A凸模的結(jié)構(gòu)。A為沖制轉(zhuǎn)軸孔的沖孔凸模，沖孔直徑3.5mm，沖壓原材料的厚度是1.0mm的薄板料，屬于中型凸模，由于本設(shè)計中的凸模比較長，為提高凸模剛度，延長模具使用壽命，將此凸模設(shè)計成加強形式，其刃口尺寸由計算確定。光滑過渡部分圓弧半徑取R=5mm，其固定端臺階的高度取5mm，導(dǎo)向部分與模板的配合為H7/h6，材料選用CrWMn，熱處理至（58~62）HRC。（2）A凸模長度的確定。冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)對凸模的長度已經(jīng)系列化，長度L（mm）30、32、36、38、40、42、45、48、50、58、60、65、70、80、90、100，其中40~65是最常用的，但實際設(shè)計匯總不能完全顧慮系列化尺寸，很多時候還需要進行自行設(shè)計。凸模長度主要根據(jù)凸模結(jié)構(gòu)，并考慮修模量、入模深度、安全距離和裝配要求來確定。當(dāng)按照沖壓模具典型組合標(biāo)準(zhǔn)來選用時，可以選取標(biāo)準(zhǔn)長度，否則必須自行計算。凸模高度計算公式為式中——凸模的高度（mm）；——固定板的厚度（mm）；——卸料板厚度（mm）；——材料厚度（mm）；——沖裁中凸模進入凹模的深度（mm）；——沖裁時固定板和卸料板之間的最小安全距離（mm）。ΔH1值根據(jù)料厚來確定，設(shè)計中料厚為1.0mm，參考文獻[1]表20.1-8得ΔH1=（0.5~2）mm，設(shè)計中將其定為1mm，即可滿足設(shè)計要求。ΔH2通常?。?5~20）mm?？紤]凸模的剛度問題所以不宜做得太長，根據(jù)實際情況安全距離取10mm（今后刃磨長度也足夠了）。則凸模的高度為凸模結(jié)構(gòu)形狀如圖7.2所示。圖7.2A凸模結(jié)構(gòu)形狀A(yù)凸模強度和剛度校核。由于凸模頭部直徑為3.5mm，板料厚度為1mm，而且已做成加強形式，不屬于小凸模范疇，凸模的強度和剛度是足夠的，沒有必要進行校核。B凸模的結(jié)構(gòu)形狀與A凸模相似，只是刃口部分尺寸不同，通過計算確定，B凸模的刃口尺寸為。E凸模是沖制長條形孔的，由于孔的寬度較窄，而凸模長度又較長，為保證其強度和剛度，采用加強形式，為便于加工，凸模采用穿插的銷釘掛住，其結(jié)構(gòu)形狀如圖7.3所示。圖7.3E凸模結(jié)構(gòu)形狀G凸模是切舌凸模，其頭部為D字形，由于頭部尺寸較小，為保證其強度和剛度，設(shè)計成加強形式。由于切舌是包含沖裁和彎曲的工序，因彎曲凸模要深入凹模一定深度，且彎曲凸模要有圓角，因此該凸模的長度要比沖孔凸模的長，此處設(shè)計為67mm，其具體結(jié)構(gòu)形狀如圖7.4所示。圖7.4切舌凸模J結(jié)構(gòu)形狀7.3.2沖孔A、B、E、G凹模的設(shè)計A、B、E、G都是沖孔小凹模，為了便于維修，這些小凹模全部設(shè)計成鑲件的形式，凹模鑲件的材料選用Cr12MoV，熱處理后硬度為（58~62）HRC。凹模刃口尺寸也按相應(yīng)凸模刃口尺寸放大一個雙邊間隙。鑲件為了便于制造，異形凹模內(nèi)外形狀全部采用線切割一次切割成型（先切刃口尺寸，后切外形固定尺寸），線切割的穿絲孔采用電火花穿孔機打孔。凹模鑲件的外形。凹模鑲件的形狀可根據(jù)強度及安裝要求來確定，但需要考慮以下方面：①凹模鑲件的邊緣和凹模刃口邊緣的距離不小于3mm。②鑲件的外形各邊的交接處要設(shè)置R圓角，通常取R=2mm，以方便修模和安裝，鑲件的四個R角的大小至少有一個和其他三個不一樣（或有一處為倒角），以防止鑲件裝反，的作用。③各鑲件的外形最好設(shè)計成不同的形狀，以防止在裝配時裝錯的作用，即設(shè)計為具有防錯性。④鑲件的外形尺寸盡量設(shè)計為整數(shù)，有利于在加工中保證尺寸精度，在空間不允許的情況下，同時為了保證刃口的強度，可以在凹模刃口尺寸的基礎(chǔ)上放大單邊厚度值得到鑲件外形尺寸。為減小模板尺寸，凹模鑲件可適當(dāng)集成。（2）鑲件與凹模板的固定形式。為了節(jié)省材料、減少機加工量和縮小占用模板的空間，采用掛鉤固定，具體可見凹模鑲件零件圖。由于A、B孔尺寸不大，選用標(biāo)準(zhǔn)的圓凹模，選用B型的圓凹模，凹模安裝固定部分直徑為10mm，如圖7.5所示。圖7.5圓凹模A、B形狀由于切舌處與長條孔之間的距離較近，為方便設(shè)計，將切舌凹模與沖長條孔凹模集成到一起，如下圖7.6所示。圖7.6切舌與沖孔集成凹模7.3.3沖裁外形C區(qū)、D區(qū)及F區(qū)的凸模凹模的設(shè)計由工件的排樣圖可知，C、D、F區(qū)都是沖裁工件的外形，此工件有四處需要折彎，因此在折彎之前必須預(yù)先沖裁出工件的外形，設(shè)計時按照以凸模為基準(zhǔn)，凹模根據(jù)凸模配作的方式進行設(shè)計。由模具的整體結(jié)構(gòu)圖可知，凸模固定在凸模固定板上，凸模長度與前面沖孔凸模A、B、E相同，均為66mm。凸模的固定方式。凸模的固定方式有很多，常用的有：①采用M5以上的內(nèi)六角螺釘固定；②異形凸模用掛鉤（圓凸模用臺肩）固定；③用帶墊圈的緊固螺釘固定；④用銷釘固定；⑤用楔塊和螺釘固定。若凸模的尺寸大小允許，則優(yōu)先選用內(nèi)六角螺釘固定，否則用其它方式固定。C、D、F都是異形凸模，其中D凸模的尺寸稍微大點，比較適合用螺釘固定，經(jīng)過畫圖比較確定用M5的螺釘剛好合適，所以此凸模采用內(nèi)六角螺釘固定，而凸模C和F都是狹長型的，不宜采用螺釘固定，為方便加工，凸模都做成直通式的，采用銷釘固定固定。在設(shè)計中，凸模與固定板是采用H7/m6的配合形式，為節(jié)省材料，在一塊厚為66mm的淬火模具鋼板上用線切割切出所有異形沖裁凸模，然后在端部打φ4mm的銷釘孔，插入銷釘掛在凸模固定板上。凸模外形如圖7.7所示。圖7.7凸模C、D、E外形凹模鑲件C及F的設(shè)計。凹模的刃口形狀與凸模的刃口形狀相似，凹模刃口比凸模刃口大了一個雙邊間隙0.1mm。由于C區(qū)于D區(qū)沖裁布置在一個工位上，且相距比較近，為保證凹模強度，將C、D沖裁凹模鑲件做成一個整體叫凹模鑲件C。在設(shè)計中為了便于加工和節(jié)省貴重模具材料，凹模設(shè)計為鑲件結(jié)構(gòu)，凹模鑲件采用掛鉤固定，根據(jù)排樣圖的刃口形狀，在厚度為32.5mm的淬火模具鋼板上用線切割加工出相應(yīng)的刃口尺寸和鑲件的外形，同時留出掛鉤長度和厚度方向尺寸，掛鉤高度方向剩余量經(jīng)過線切割后利用磨削加工去除。凹模鑲件如圖7.8所示。圖7.8凹模鑲件C、F外形以上各字母編號與第3章對工件沖裁區(qū)劃分的編號相一致，各凸模、凹模與各沖壓區(qū)一一對應(yīng)。7.3.4切斷凸、凹模的設(shè)計凸模H是切斷凸模，此凸模裁剪區(qū)為以直線，只需剪斷工件尾部的載體即可，為保證工件質(zhì)量，最后切斷處設(shè)計成先用卸料板將工件壓緊，然后剪斷尾部連接處的形式（如圖7.9所示），當(dāng)卸料板離開后，工件就會翻轉(zhuǎn)落下，一個完整的工件即被沖制出來。為使沖裁刃口更鋒利，降低沖裁力，同時可以減少沖裁時對載體的彎曲作用，將切斷凸模的刃口設(shè)計成斜刃形式。由于切斷處凹模為懸臂形式，伸入工件內(nèi)側(cè)，空間有限，為保證凹模強度，此處的凹模不采用鑲件，直接在凹模板上加工刃口，切斷處的要求不高，沖裁力比較小，對模具使用壽命不會產(chǎn)生影響。此凸模較小，采用臺階固定，凸模材料選用CrWMn，熱處理硬度58~62HRC。凸、凹模間的間隙應(yīng)取小些，在設(shè)計中取料厚的5%為0.05mm。凸模形狀如圖7.10所示。圖7.9切斷凸、凹模形式圖圖7.10切斷凸模外形7.3.5彎曲凸模和凹模的設(shè)計將金屬板料毛坯、型材或管材按照一定的曲率或角度進行變形從而得到一定角度和形狀零件的沖壓工序叫彎曲。通過工件的工藝性分析可知：工件有四處彎曲，都屬于自由彎曲。工件的彎曲屬于薄板料彎曲，將彎曲凸模設(shè)計為如零件圖所示的形狀。彎曲凸模、凹模J的設(shè)計。J處為向下的自由彎曲，彎曲在前工序中已沖裁出工件的外形。由于在彎曲時凸模是單側(cè)受力，為保證凸模的剛度，將凸模設(shè)計成帶靠山的形式，在彎曲之前，靠山先入模，在此設(shè)計中靠山高度取1.5mm。由于彎曲凸模尺寸較小，形狀簡單，都是方形結(jié)構(gòu)，因此采用臺肩固定形式，臺肩高度為5mm。彎曲邊的寬度為9mm，在彎曲邊高度比較小的沖模設(shè)計中，凸模的入模深度一般與彎曲邊高度相等。圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度t選?。寒?dāng)t<2mm時r=(3~6)t當(dāng)t=(2~4)mm時r=(2~3)t當(dāng)t>4mm時r=2t在此設(shè)計中材料厚度為t=1.0mm，取凸模圓角半徑為r=3t=3mm。①彎曲凸模高度計算?？蓞⒄蘸夏顟B(tài)下凹模平面到凸模固定板上平面的長度加彎曲時入模深度，即可得凸模高度：H=合模時下凹模平面至凸模固定板上平面之間的距離+彎曲模入模深度+彎曲模圓角半徑=65+3+3=71mm。凹模和凸模之間間隙的確定，查參考文獻[1]，凸、凹模單邊間隙c一般按一下公式進行計算：式中c——彎曲凸、凹模單邊間隙（mm）；t——工件材料厚度；Δ——工件材料厚度正偏差；x——間隙系數(shù)，當(dāng)材料厚度為1.0mm時，x取0.05，但是當(dāng)工件精度要求較高時，其間隙可以適當(dāng)縮小，取c=t=1.0mm。凸模形狀如圖7.11所示。圖7.11彎曲凸模J外形②彎曲凹模的設(shè)計。由于工件材料為10號鋼，塑性較好，彎曲力比較小，能滿足內(nèi)彎曲半徑為零的要求，此外彎曲凹模的磨損比沖裁的磨損要小得多，因此彎曲凹模直接在凹模板上進行加工。凹模加工成通孔，以便于線切割。具體的凹模形狀見零件圖。彎曲凸模、凹模K的設(shè)計。與J處彎曲類似，K處也是直角彎曲，K是彎曲工件的兩側(cè)，此處彎曲寬度邊寬度為46mm，彎曲邊高度為9mm，由于兩邊同時彎曲，為使彎曲時工件不發(fā)生滑移，在彎曲之前先插入導(dǎo)正銷進行導(dǎo)正。由于彎曲凸模K也是受側(cè)向力，為保證其剛性，凸模也設(shè)計成靠山形式，其中靠山高度2mm，該凸模的長度與凸模J的長度一樣，圓角半徑也一樣。其結(jié)構(gòu)形式如圖7.12所示。凹模的設(shè)計與彎曲凹模J類似。圖7.12K處彎曲凸、凹模結(jié)構(gòu)示意圖7.3.6壓凸包凸、凹模的設(shè)計該工件上有兩個一樣的凸包，凸包較小，凸出高度也不大，只有0.6mm，材料的塑性較好，容易成型，由于該凸包外形要求不高，為便于加工，凸包凹模不采用與凸包一樣的外形，為便于加工只是在上面打一小孔。其結(jié)構(gòu)如圖7.13所示。圖7.13壓凸包結(jié)構(gòu)示意圖由于凸模頭部較小，直徑只有1mm，為保證其強度和剛度，采用加強形式，頭部采用臺肩固定，凸模高出凹模板0.6mm，凹模板厚度為32mm，因此凸模長度為32.6mm。凹模外形設(shè)計為圓柱形，用凸模固定板固定，其長度為模具閉合時卸料板下表面到凸模固定板上表面的距離，因此為64mm。凸模、凹模如圖7.14所示。圖7.14壓凸包凸模、凹模形狀7.4帶料定位部分的設(shè)計7.4.1側(cè)刃結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于本模具設(shè)計為手工送料，為控制每一步的送進步距，需采用側(cè)刃對條料進行粗定位。由于本設(shè)計的步距為67mm，比較長，沒有可選的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃，因此需要自行設(shè)計側(cè)刃，側(cè)刃設(shè)計為與標(biāo)準(zhǔn)ⅡB型的側(cè)刃的加長形式，材料選用T10A，側(cè)刃寬度設(shè)計為8mm，由于側(cè)刃也是單側(cè)受力，為保證其沖裁間隙，也設(shè)計成帶靠山的形式。側(cè)刃的固定形式與異形凸模一樣，也采用銷釘固定，其的形狀結(jié)構(gòu)如圖7.15所示。圖7.15側(cè)刃外形側(cè)刃也是屬于沖裁，為保證沖裁質(zhì)量，節(jié)省貴重模具鋼，便于以后的修模，側(cè)刃凹模也采用鑲件，凹模厚度取3mm即可保證強度要求。由于側(cè)刃只是單側(cè)沖裁，其寬度方向的孔比較大，因此側(cè)刃凹模的寬度方向不需要加寬漏料孔，只需在長度方向加寬即可，其結(jié)構(gòu)形式如圖7.16所示。圖7.16側(cè)刃凹模形狀圖圖7.17側(cè)刃擋塊結(jié)構(gòu)形式由于結(jié)構(gòu)限制，側(cè)刃擋塊也不能選用標(biāo)準(zhǔn)件。為使條料浮起后擋塊要高出凹模板一定距離，本設(shè)計中擋塊高度取50。擋塊選用T10A材料，與凹模的固定方式一樣，采用掛鉤固定，如圖7.17所示。7.4.2導(dǎo)正銷的設(shè)計在級進模的沖壓過程中，導(dǎo)正銷在其它定位機構(gòu)的配合下，先于凸模插入帶料已沖制的導(dǎo)正孔中，對帶料進行精確定位，一般緊挨沖孔（導(dǎo)正孔）工位后就應(yīng)進行導(dǎo)正。該工件上已設(shè)計出兩個φ4的工藝孔，該孔在整個成型過程中都保持與帶料在一個平面上，因此可以用該孔來作為導(dǎo)正孔。這兩個φ4的孔在第一工位已沖制出，由于該工件只有尾部留有載體，為保證沖壓過程中的平穩(wěn)性，保證制件的精度，在之后的每一工位（切斷工位除外）都設(shè)置兩個導(dǎo)正銷。導(dǎo)正銷固定在凸模固定板上，頭部直徑為4mm，由于導(dǎo)正銷較長，中間部分起加強作用直徑設(shè)計為6mm，導(dǎo)正銷高度設(shè)計為75mm，其結(jié)構(gòu)形式如圖7.18所示。圖7.18導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)形式7.4.3托料銷的設(shè)計托料銷的主要作用是托舉帶料，保持送料的順暢，對帶料進行粗定位，同時還能起到一定的卸料作用。托料銷在自由狀態(tài)下高度應(yīng)盡量小些，以提高定位精度和送料的穩(wěn)定性。但在設(shè)計其高度時必須考慮到：托舉帶料的高度必須大于工件最低點到凹模板最高點的高度。根據(jù)參考文獻[2]，托料銷設(shè)計的相關(guān)計算如下：導(dǎo)向槽高h(yuǎn)=t+（0.6~1.0）h=1.0+0.6=2mm托料銷頭部高度C=1.5~3.0本設(shè)計取C=3.0mm卸料板讓位孔深度A=C+