畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-訂書(shū)機(jī)針槽沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

PAGEPAGEI本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：訂書(shū)機(jī)針槽沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)專題題目：學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生：指導(dǎo)教師：職稱：指導(dǎo)教師：職稱：時(shí)間：年月日PAGEPAGE1目錄第一章緒論 11.1沖壓工藝的發(fā)展 11.2研究設(shè)計(jì)的理論 11.3研究設(shè)計(jì)的任務(wù)及步驟 2第二章沖裁件工藝分析及沖裁方案的確定 42.1材料分析 42.2零件結(jié)構(gòu)及毛坯尺寸圖展開(kāi) 42.3尺寸精度 52.4沖裁工藝方案的確定 62.5沖裁工藝方法的選擇 63.1模具類型的選擇 83.2送料方式的選擇 83.3定位方式的選擇 83.4卸料、出件方式的選擇 83.5導(dǎo)向方式的選擇 8第四章工藝參數(shù)計(jì)算 95.1排樣方式的選擇 94.1.1排樣及搭邊值的計(jì)算 94.1.2步距的計(jì)算 94.1.3條料寬度的確定 94.1.4材料利用率的計(jì)算 104.2沖裁力的計(jì)算 104.2.1落料力的計(jì)算 104.2.2沖孔力的計(jì)算 114.2.3彎曲力的計(jì)算 114.2.3卸料力的計(jì)算 114.2.4推件力F推的計(jì)算 124.2.5總壓力的計(jì)算 124.2.6初選壓力機(jī) 12第五章刃口尺寸計(jì)算 145.1沖裁間隙的確定 145.2刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則 155.3彎曲工作部分尺寸計(jì)算 17第六章模具零部件設(shè)計(jì) 196.1凹模設(shè)計(jì) 196.1.1凹模外形的確定 196.1.2凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 206.1.3凹模精度與材料的確定 206.2凸模的設(shè)計(jì) 216.2.1凸模結(jié)構(gòu)的確定 216.2.2凸模高度的確定 216.2.3凸模材料的確定 226.2.4凸模精度的確定 226.3卸料板的設(shè)計(jì) 246.3.1卸料板外型設(shè)計(jì) 246.3.2卸料板材料的選擇 256.3.3卸料板整體精度的確定 256.4固定板的設(shè)計(jì) 256.5墊板的設(shè)計(jì) 266.6上下模座、模柄的選用 276.6.1上下模座的選用 276.6.2模柄的選用 27第七章沖裁設(shè)備的校核與選定 297.1沖裁設(shè)備的校核 297.2沖裁設(shè)備的選定 29第八章繪制模具總裝圖及零件圖 308.1裝配圖繪制 308.2模具零件圖的繪制 30第一章緒論1.1沖壓工藝的發(fā)展隨著模具設(shè)計(jì)愈加成熟的發(fā)展，沖壓工藝之間具體的精細(xì)的分類也不再是相互不干擾，他們之間的明確的界限也在逐漸變得模糊。沖壓零件的精度越來(lái)越準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率也大幅提高。沖印工藝以高質(zhì)量改善為新的開(kāi)發(fā)水平目標(biāo)。通過(guò)對(duì)沖壓成形性能和成形極限的研究、對(duì)沖壓件成形困難程度的確定以及對(duì)預(yù)測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，都顯示了它的過(guò)程與原始經(jīng)驗(yàn)不同。從實(shí)驗(yàn)分析階段到理論為主導(dǎo)的科學(xué)階段，這些都說(shuō)明了沖壓成形在逐漸趨于工程化和智能化。為了適應(yīng)小生產(chǎn)批次的快速換代的發(fā)展趨勢(shì)，一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡(jiǎn)單的形狀(如柔軟形狀和低熔點(diǎn)合金工具)開(kāi)始產(chǎn)生并發(fā)展，另外還有適用于大量產(chǎn)和小批量生產(chǎn)的通用組合模具和數(shù)控沖壓等設(shè)備在不斷改進(jìn)，不斷改善金屬板的成型能力和使用效果[1]?？焖僭椭圃煊⑽目s寫(xiě)RPM,也可以簡(jiǎn)單說(shuō)成RP.(RPM)技術(shù)是美國(guó)首先推出的?？梢哉f(shuō)它的出現(xiàn)是當(dāng)之無(wú)愧的一次技術(shù)革命。模具制造中可以直接或間接應(yīng)用RPM技術(shù)，最先是從激光切割開(kāi)始，后來(lái)3D打印，然后出現(xiàn)了成本非常低廉的FDM打印。不管是大型模具，還是人機(jī)，甚至到日常家用的小物件，RPM技術(shù)都將單件制造效率提高了無(wú)數(shù)倍。和傳統(tǒng)加工方法相比，運(yùn)用RPM技術(shù)技術(shù)可以節(jié)省三分之一的時(shí)間和四分之一的成本。人們可以通過(guò)3D打印等方法得出制件圓形，并通過(guò)一些較為傳統(tǒng)的快速制模方法來(lái)獲得長(zhǎng)壽命的金屬模具。RPM設(shè)計(jì)是典型的需要設(shè)計(jì)上多下一點(diǎn)功夫，然后在制造和組裝上獲取較低難度的新技術(shù),因此具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。新技術(shù)的出現(xiàn)在質(zhì)量控制和可重復(fù)性的方面是非常有優(yōu)勢(shì)的。在PRM技術(shù)成熟之前，即使是裝個(gè)床架如果手工切割，想控制好公差和隼口的裝配精度是需要很多經(jīng)驗(yàn)并且要下很多功夫的。將新的技術(shù)和CAD相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，降低制件設(shè)計(jì)時(shí)的難度，因此新技術(shù)具有很大的發(fā)展其那里與空間。利用出現(xiàn)的新技術(shù)，結(jié)合所學(xué)到?jīng)_壓專業(yè)知識(shí)，以及在CAD基本技能的操作之下，在很大程度上可以非常便捷地做出復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)雜外形，但這在以前必須花費(fèi)大量時(shí)間才能做到。所以，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，會(huì)將傳統(tǒng)快速制模技術(shù)和模具設(shè)計(jì)帶入一個(gè)更深層次的發(fā)展方向[2]。1.2研究設(shè)計(jì)的理論1.基于沖壓工藝的基本理論本文通過(guò)分析不同沖壓方法的基本運(yùn)動(dòng)，對(duì)沖壓模的設(shè)計(jì)提出要求。首先，解釋說(shuō)明了沖壓工序中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本概念，其次分析了沖裁、彎曲、拉深過(guò)程的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理，并說(shuō)明了模具設(shè)計(jì)中靈活應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。最后，根據(jù)具體情況模具設(shè)計(jì)中靈活應(yīng)用機(jī)械操作的重要性，總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程的機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析方法，確保水平和沖壓件的質(zhì)量。彎曲過(guò)程的基本運(yùn)動(dòng)：卸料板一開(kāi)始接觸板料，之后壓緊，凸模下降到與板料相接觸的高度，然后繼續(xù)下降使其進(jìn)入凹模。凸、凹模以及板料相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使板料進(jìn)行折彎變形，之后分離開(kāi)凸、凹模，完成彎曲動(dòng)作。卸料板和頂桿在其間的運(yùn)動(dòng)起著非常重要的作用，它們直接決定了彎曲件的質(zhì)量。要特別注意，首先，卸料板與凸模相比要先接觸板料，應(yīng)保證充足的壓料力，才能保證足夠的尺寸精度，以及較好的平面度。其次，為了能夠順利地推出彎曲件，頂件力應(yīng)該足夠。否則，彎曲部分會(huì)發(fā)生變形。2.沖壓過(guò)程中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概述沖壓就是使不同的板料產(chǎn)生變形和分離,以此獲取具有特定的形狀、尺寸、性能的零件,獲取零件的工具包括模具和沖壓設(shè)備。一般來(lái)說(shuō)，立式?jīng)_床用于生產(chǎn)，在沖壓過(guò)程中主要的運(yùn)動(dòng)是上下方向的。機(jī)械式運(yùn)動(dòng)可以分為三種基本形態(tài):滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)。但是，運(yùn)動(dòng)形態(tài)不同，其特性不同，對(duì)沖壓的影響也不同。由于沖壓時(shí)的運(yùn)動(dòng)種類繁多，為了滿足沖壓設(shè)計(jì)的要求，有必要嚴(yán)格控制沖壓設(shè)計(jì)中所有種類的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，為了滿足產(chǎn)品的要求，需要根據(jù)特定的設(shè)計(jì)情況靈活地使用所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)類型。沖壓過(guò)程的主要運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)。而楔形結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)、輥結(jié)構(gòu)和滾軸結(jié)構(gòu)和旋切結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)，可以將主要運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換為水平運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)。在形狀設(shè)計(jì)中，這些特殊結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、更困難，成本也更高，但為了滿足產(chǎn)品形狀和尺寸的要求，這是一個(gè)有效的解決方案。3.沖裁模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用沖壓工序的基本動(dòng)作是卸貨板最初與板料相接觸，用力擠壓牢固，然后繼續(xù)下降以進(jìn)入凹模。凸、凹模及板料進(jìn)行相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，致使凸、凹模被分離。廢料被卸料板從凸模中壓出，完成沖裁動(dòng)作。一些沖孔模具的沖孔數(shù)量較多時(shí)，如果沖孔力不大，可能會(huì)對(duì)沖壓生產(chǎn)不利。為避免這種情況，可以使用兩個(gè)或四個(gè)不同長(zhǎng)度的批沖頭，以便在沖壓時(shí)讓沖孔運(yùn)動(dòng)分時(shí)間進(jìn)行，從而有效地減少?zèng)_裁力。1.3研究設(shè)計(jì)的任務(wù)及步驟設(shè)計(jì)步驟：沖壓模具課程設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。(1)制定好沖壓工序安排方案、畫(huà)出工件圖、畫(huà)出排樣圖(2)計(jì)算相關(guān)的工藝參數(shù)。計(jì)算沖裁力、卸料力、計(jì)算凹模尺寸、選用模具組合等，初選壓力機(jī)噸位；(3)確定壓力機(jī)噸位；(4)設(shè)計(jì)及繪制模具裝配圖；(5)設(shè)計(jì)及繪制模具零件圖；(6)按規(guī)定格式編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；(7)課程設(shè)計(jì)面批后或答辯。第二章沖裁件工藝分析及沖裁方案的確定圖2-1訂書(shū)機(jī)針槽生產(chǎn)批量：大批量；材料：Q235；材料厚度：1mm；未注公差：IT14。2.1材料分析表2-1抗剪性能材料名稱牌號(hào)抗剪強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服點(diǎn)（MPa）伸長(zhǎng)率（%）碳素結(jié)構(gòu)鋼Q23536045031029由上表2-1可知：Q235是碳素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)用最為廣泛的一個(gè)品種?？傮w來(lái)說(shuō)Q235沖裁成形性性能較好，作為一般的工件材料沖裁符合要求。綜合考量之下，Q235可以用于沖裁加工。2.2零件結(jié)構(gòu)及毛坯尺寸圖展開(kāi)此工件有沖孔、落料和彎曲、切斷四個(gè)工序。工件所選用材料為Q235，具有良好的耐蝕性、壓力加工性，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，形狀屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，適合沖裁。孔與邊之間最小壁厚為2.0mm。工件的尺寸精度IT14級(jí)，普通沖裁完全能滿足要求。圖2-2毛坯展開(kāi)圖2.3尺寸精度一般而言，在處理加工后，調(diào)整實(shí)際和理想的幾何參數(shù)，可以提升它的加工準(zhǔn)確性。此部分給出的精度為IT14。見(jiàn)表2-2通過(guò)查公差等級(jí)表，發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求[4]。表2-2常見(jiàn)零件的公差等級(jí)表公差等級(jí)IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3＞3~6＞6~10＞10~18＞18~30＞30~50＞50~80＞80~120＞120~180＞180~250＞250~315＞315~400＞400~500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.552.4沖裁工藝方案的確定基于工藝和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析，制定了一套基于沖裁件的特性的工藝方案。共有方案有沖裁工藝的組合以及順序的安排。2.5沖裁工藝方法的選擇模具工藝方案的確定對(duì)于模具設(shè)計(jì)開(kāi)始之前是一個(gè)重要的分析準(zhǔn)備工作，可以說(shuō),只有在進(jìn)行工藝方案的確定情況下,才能確定模具后期的工序數(shù)目，工序順序，以及沖裁方案。因此在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前我們通過(guò)對(duì)于本次設(shè)計(jì)的工藝分析，要制定幾個(gè)方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)各方面的考量選擇一種比較合適的沖裁方案，用于我的此次設(shè)計(jì)。依據(jù)上面對(duì)制件的分析可知，可以明確本次制件屬于標(biāo)準(zhǔn)的落料、沖孔、彎曲經(jīng)三步工序使制件成形的，對(duì)于本次設(shè)計(jì)安排了三種常用的模具組合，如下所示：第一種工藝方案是：通過(guò)對(duì)制件的外形分析，確認(rèn)可以使用落料模具進(jìn)行生產(chǎn)，沖孔也使用單工序沖孔模來(lái)完成，彎曲也使用單工序彎曲模來(lái)完成。第二種工藝方案是：觀察分析可以用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)。第三種工藝方案是：本次的制件還可以使用一副級(jí)進(jìn)模的模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，需要使用多個(gè)工位生產(chǎn)。工藝方案1：如果有三副模具用于生產(chǎn)，為了完成成型，模具必須前后更換，生產(chǎn)效率低下。因?yàn)榱慵枰罅可a(chǎn)，所以不能用方案1生產(chǎn)。工藝方案2：復(fù)合模的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是可以對(duì)產(chǎn)品一次加工成型，加工誤差較小且效率極高，但是設(shè)計(jì)、制造難度較高且一旦零件損壞，維修較為復(fù)雜，因此也不適合由于生產(chǎn)該產(chǎn)品。工藝方案3：該方案使用一副模具完成多道工序，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)高于單工序級(jí)進(jìn)模且制造、維修成本低于復(fù)合模，且可以加工形狀較為復(fù)雜的產(chǎn)品，來(lái)實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率。在比較上述三種方案的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)之后，此時(shí)訂書(shū)機(jī)針槽最適合于方案3的生產(chǎn)，比較后采用級(jí)進(jìn)模制造訂書(shū)機(jī)針槽的方案。實(shí)現(xiàn)批量的生產(chǎn)，以此來(lái)確保精度[5]。。 第三章模具總體結(jié)構(gòu)的確定3.1模具類型的選擇經(jīng)由以上沖裁工藝性分析可知，采用級(jí)進(jìn)模沖裁。3.2送料方式的選擇由于訂書(shū)機(jī)針槽的生產(chǎn)批次是大批次，所以出于生產(chǎn)的合理配置的考慮，可以采用左右手工送料。3.3定位方式的選擇由于訂書(shū)機(jī)針槽采用條料生產(chǎn)，在條料的前進(jìn)方向由無(wú)側(cè)面推動(dòng)裝置，采用的是導(dǎo)料板在與送料方向的垂直方向上定位。為控制條料的送進(jìn)步距，采用側(cè)刃定距。3.4卸料、出件方式的選擇剛性卸料采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，如果工件較硬的或者較厚，還有低精密度工件沖裁后卸料，一般采用剛性卸料板。彈性卸料不僅具有卸載功用，還有壓料的功能。主要用于壓住和卸下厚度2mm以下的板料。由于有壓料的功能，沖裁件比較平坦。彈性卸料板、彈性元件及卸料螺釘組成彈壓裝置。由于本次加工的訂書(shū)機(jī)針槽的厚度為1mm，且對(duì)表面精度的要求不太高，所以選擇彈性卸料板，且為帶臺(tái)階結(jié)構(gòu)的卸料板，以配合所選用的導(dǎo)料板導(dǎo)料的模具[6]。3.5導(dǎo)向方式的選擇（a）（b）（c）（d）圖4-1導(dǎo)柱模架（a）中間導(dǎo)柱（b）后側(cè)導(dǎo)柱（c）對(duì)角（d）四角通過(guò)對(duì)上述方案的模具結(jié)構(gòu)和送料方式的比較，為了結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高,而采用四角導(dǎo)柱模架，即:由于前面和左、右不受限制，所以工件成形的條件能滿足。第四章工藝參數(shù)計(jì)算5.1排樣方式的選擇4.1.1排樣及搭邊值的計(jì)算在級(jí)進(jìn)模具的排樣設(shè)計(jì)里，要設(shè)計(jì)三個(gè)部分，先是毛坯的排樣方式、其次是沖切刃口的分解圖、最后是工序的具體排樣。在板料上進(jìn)行沖裁時(shí)，所沖裁出來(lái)的工件的邊緣部分，也就是在工件之間以及工件與條料的側(cè)面部分的距離,即搭邊值。它的作用是：使得產(chǎn)品是合格的，保證材料的剛性適合送料，以防止廢料絲穿過(guò)模具的間隙損壞模具。要使得材料盡可能的節(jié)省，邊緣值越小就越好。但是，當(dāng)邊緣值小于特定值時(shí)，模具的壽命和剪切面的質(zhì)量是不理想的，因此搭邊值要合理確定?？紤]到工作質(zhì)量和成本，根據(jù)零件的形狀、尺寸、材料的厚度、材料的機(jī)械特性、送料、擋料的種類，從而使得搭邊值的選取是合理的值[7]。本次設(shè)計(jì)采用了彈性的卸料裝置，為了高效地利用材料，采用了有廢料排樣方式，采用直排。根據(jù)表確定工件邊緣值為3.0mm和3.0mm。4.1.2步距的計(jì)算步距又叫做進(jìn)距，指的是在壓力機(jī)的作用下對(duì)板料施加壓力，沖下回程一次的板料向前走的距離，其值是沿著布局供給方向的兩個(gè)相鄰的毛坯之間的最小距離。步距可定義為：S=L+b(5-1)式中S—沖裁步距；L—沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值；b—沿送進(jìn)方向的搭邊值在該設(shè)計(jì)中，采用少?gòu)U料的方式，邊緣值b＝3.0mm，沿著條料送進(jìn)方向方向，與步距：S=L+b=43.7mm4.1.3條料寬度的確定條料寬度是指根據(jù)布局結(jié)果需要毛坯的條寬方向的最小尺寸。理論上，條料寬度可以按以下公式計(jì)算=（116.8+3×1.5+1.5）=mm(5-2)式中B—條料寬度的基本尺寸；D—工件在寬度方向的尺寸；a—側(cè)搭邊值。b—側(cè)刃切除的寬度?！鳌獥l料寬度偏差（查表得本設(shè)計(jì)△=0.5）4.1.4材料利用率的計(jì)算材料利用率定義為：η=A/BS×100%(5-3)式中η—材料利用率A—產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積B—條料寬度S—沖裁步距A=3162.8mm2（利用cad面積測(cè)量工具測(cè)量）所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率：η＝A/BS×100%=（3162.8/43.7×122.8）×100%≈58.93%η越越小，廢料越浪費(fèi)更多的空間。因此，η作為衡量毛坯排樣方案是否成功的指標(biāo)。計(jì)算材料使用率，可能會(huì)基于一個(gè)進(jìn)距，也可以整個(gè)條料為基礎(chǔ)計(jì)算。圖5-2零件排樣圖4.2沖裁力的計(jì)算4.2.1落料力的計(jì)算沖裁力是指在沖裁力時(shí)凸模對(duì)板料施加的壓力，根據(jù)凸模進(jìn)入材料的深度而變化。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算沖裁力最大值目的是選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具，檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。為了滿足沖裁的要求，沖壓機(jī)的噸數(shù)必須大于計(jì)算的沖裁力[8]。普通平刃沖裁模，其沖裁力F按公式（5-1）計(jì)算：F=KLt（5-1）式中：F-沖裁力L-沖裁周邊長(zhǎng)度t-材料厚度-材料抗剪強(qiáng)度K-系數(shù)系數(shù)K是考慮模具間隙值的變動(dòng)或不均勻性的影響而提供的修正系數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中的變動(dòng)一般取K＝1.3。的值根據(jù)材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在表中查找，本次的值取360Mpa。材料厚度：t=1mm沖裁周邊長(zhǎng)度：L=126.8mm+115.5mm+42.7mm+203.7mm+36.8mm=525.5mm（包含切邊和切斷工序）=KLt(5-2)=1.3×525.5×1×360N=246KN4.2.2沖孔力的計(jì)算L1=15.7*4mm+11.3*2mm=85.4mm所以:=1.3×85.4×1×360=40KN4.2.3彎曲力的計(jì)算由于零件的彎曲部位為兩次彎曲，分別按一次L形彎曲和一次U形彎曲計(jì)算，彎曲倒角按工藝倒角R0.5計(jì)算。L形工件計(jì)算如下，帶入數(shù)據(jù)得出：(5-3)U形彎曲計(jì)算如下，帶入數(shù)據(jù)得出：(5-3)總的彎曲力：F總彎=8KN+27KN=35KN4.2.3卸料力的計(jì)算在沖裁的結(jié)尾，由于材料彈性回程和摩擦的存在，材料的沖下的部分留在了凹模中，剩余的沖裁材料則緊緊地箍在凸模上。為了后續(xù)工作，必須要去除凸模上的材料，推出遺留在凹模中的材料。為了從凸模除去材料而所需要的力被稱作卸料力，為了推出壓入凹模內(nèi)的材料所需要的力，則被稱作推件力。因此需要計(jì)算卸料力，卸料力的計(jì)算式如下[9]。卸料力：=KF(5-3)式中：K-卸料力系數(shù)，其值為0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）F-沖裁力F=+由公式（4-3）得卸料力=KF=0.045×﹙246+40）KN≈12.9KN4.2.4推件力F推的計(jì)算=nKTF（5-4）式中：K-卸料力系數(shù)，其值為0.03～0.09F-沖裁力由公式（5-4）得=0.055×﹙246+40）KN=15.7KN4.2.5總壓力的計(jì)算總壓力等于該模具中所有壓力之和。即=＋＋＋+（5-5）=246KN+40KN+35KN+12.9KN+15.7KN=349.6KN故模具的總壓力取為349.6KN。4.2.6初選壓力機(jī)壓力機(jī)可以選用機(jī)械式和液壓式兩種，在實(shí)際生產(chǎn)中一般選用機(jī)械式中的曲柄壓力機(jī)，它分為開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式機(jī)形狀是因?yàn)橄裼⒄Z(yǔ)的文字「C」，操作可見(jiàn)度大，但機(jī)身的剛性差，工作負(fù)荷下沖壓容易生成變形，一般噸位不能太大。然機(jī)械式的封閉式，操作不方便，但是機(jī)身的剛性良好，沖壓的工件屬于高精度?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益、處理要求，操作起來(lái)很方便，所以可以選用這種開(kāi)式壓力機(jī)。根據(jù)上述計(jì)算值，表4-2的為J23-63型壓力機(jī)[10]。表4-2開(kāi)式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù)型號(hào)J23-10J23-16J23-25J23-35J23-63公稱壓力/KN100160250350630滑塊行程/mm455565100120最大閉合高度/mm180220270290360閉合高度調(diào)節(jié)/mm3545556070滑塊中心線至身距離/mm130160200200300滑塊底面尺寸/mm前后150180220220300左右170200250250260模柄孔尺寸/mm直徑3040404050深度5560606080第五章刃口尺寸計(jì)算模具的刃口的精度在很大程度上決定了沖裁件的大小精度，刃口尺寸的大小和可靠的制造精度還能保證間隙值的合理性。因此，沖裁的主要任務(wù)之一就是確定刃口尺寸和及其制造公差。5.1沖裁間隙的確定圖6-1沖裁間隙圖因?yàn)闆_裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響不是完全一樣的。沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)意義上合理的間隙值，可以滿足最佳斷面質(zhì)量，尺寸精度，沖裁的最小值和其他方面的要求。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，沖裁間隙一般原則上能使模具壽命達(dá)到最大即可，但應(yīng)確保保證滿足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度要求。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)法和查表法，以確定合理的間隙值。該模具集合中使用查表法來(lái)確定間隙值[11]。表6-1沖裁模初始雙邊間隙值mm材料厚度08、10、20、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙（或無(wú)間隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126查得：=0.1 =0.145.2刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則沖裁件的尺寸精度是由凸模和凹模的刃口尺寸和公差決定。模具的合理間隙值也靠凸模、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸模和凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸（凸、凹模刃口尺寸）的計(jì)算，有兩種計(jì)算方法，第一種計(jì)算方式是凸模與凹模圖樣分開(kāi)加工法計(jì)算；第二種計(jì)算方法是凸模與凹模配作法。該沖件尺寸較多，若采用分開(kāi)加工法計(jì)算，計(jì)算量較大，不宜采用，而且考慮到本件是薄材料，加上形狀較為復(fù)雜，故采用第二種計(jì)算方法：凸模與凹模配作法來(lái)計(jì)算凸、凹模刃口尺寸。配作法的主要原理就是一個(gè)加工基準(zhǔn)件先按設(shè)計(jì)尺寸制出(凸?；虬寄?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再以最小合理間隙配制另一件非基準(zhǔn)件[12]。（1）凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸第一類尺寸AAj=(Amax-x△)凸?；虬寄Ｄp后會(huì)減小的尺寸第一類尺寸B（3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸第一類尺寸CCj=(Cmin+)，x磨損系數(shù),工件公差。由于工件的內(nèi)形尺寸相當(dāng)于是沖孔件尺寸，選凸模為設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)件，凸?；鶞?zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差需先設(shè)計(jì)出，凹模刃口尺寸再由凸模實(shí)際尺寸按間隙要求配作即可；同理，工件的外形尺寸相當(dāng)于落料件尺寸，選凹模為設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)件，剩下的凸模非基準(zhǔn)件按上面相同原理計(jì)算。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝簡(jiǎn)單，不需要校核[13]。由公差表查得工件各尺寸的公差等級(jí)，然后確定磨損系數(shù)x得：工件精度IT10級(jí)以上x(chóng)=1工件精度IT11-IT13x=0.75工件精度IT14x=0.5因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故按IT14級(jí)精度，x=0.5。在所有的尺寸中，零件外形尺寸：，mm,mm,mm，mm，mm,mm,mm、mm零件內(nèi)形尺寸：mm，mm零件距離尺寸：mm，mm，mm注：其中，x為磨損系數(shù)。具體計(jì)算如表6.2。表6-2工作零件刃口尺寸計(jì)算尺寸類型公稱尺寸公式計(jì)算后尺寸備注A類保證雙邊間隙為0.1-0.14。B類C類Cj=(Cmin+)5.3彎曲工作部分尺寸計(jì)算彎曲時(shí)，L形件的彎曲，必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙，間隙的大小對(duì)于工件質(zhì)量和彎曲力的大小有很大的影響[10]。間隙越小，彎曲力越大。間隙過(guò)小，會(huì)使工件壁變薄，并降低凸模壽命。若間隙過(guò)大，則回彈較大，還會(huì)降低工件精度。彎曲時(shí)，間隙值利用公式計(jì)算。式中——彎曲凸、凹模的單面間隙；t——材料的公稱厚度；代入公式可得：取彎曲凸、凹模的制造公差為IT17、IT18,查表得：彎曲凸模的尺寸計(jì)算：16mmmm為彎曲件的外形尺寸13mmmm為彎曲件的外形尺寸彎曲件標(biāo)注的為外形公差，應(yīng)計(jì)算模具的凹模尺寸，凸模根據(jù)單面間隙配作。（6-2）代入數(shù)據(jù)：第六章模具零部件設(shè)計(jì)每一種沖裁模模具的結(jié)構(gòu)形式都不相同,根據(jù)模具內(nèi)的功能和特性，模具的零部件能分成工藝零件和結(jié)構(gòu)零件2種。在設(shè)計(jì)主要零件時(shí)，首先要考慮主要零件的定位、固定和整體裝配方法。本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起到定位零件的作用，采用擋料銷送進(jìn)定距和導(dǎo)料銷送進(jìn)定位，導(dǎo)料板導(dǎo)向，無(wú)側(cè)壓力裝置。下面分別介紹各部分的設(shè)計(jì)方法[14]。6.1凹模設(shè)計(jì)6.1.1凹模外形的確定首先進(jìn)行凹模的設(shè)計(jì)，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式和尺寸設(shè)計(jì)選用模具的多個(gè)零件，因此凹模的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。凹模的2種形狀一般為矩形和圓形。凹模的外形尺寸要保證足夠的強(qiáng)度、剛度。如圖7-1所示，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸確定凹模的外形尺寸。凹模各尺寸計(jì)算公式如下：凹模的高度H=Kb1（7-1）凹模邊壁厚c=（1.5~2）H（7-2）凹模板邊長(zhǎng)L=b1+2c（7-3）凹模板邊寬B=b2+2c（7-4）查表7-1。表7-1凹模厚度修正系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表7-1得：K=0.2。根據(jù)公式（7-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸：凹模的厚度或高度：H=Kb2=0.2×113.8=22.76（mm）根據(jù)公式（7-2）可計(jì)算凹模邊壁厚：c=（1.5~2）H=1.5×22.76=34.14（mm）取凹模邊壁厚為35mm。 根據(jù)凹模厚度和凹模邊邊壁厚可確定凹模板的長(zhǎng)、寬的尺寸。結(jié)合排樣圖的外形，取整后：L×B×H=400mm×200mm×40mm6.1.2凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇凹模的選用主要是由沖件的形狀、厚度、尺寸精度、模具結(jié)構(gòu)決定的。直筒式和錐形是沖裁凹模刃口的兩種形式。因?yàn)楸敬尾考某叽绱螅捎萌锌跒橹蓖ㄊ?，所以這個(gè)類型的刃口強(qiáng)度高，修磨后的刀尖的大小不變。6.1.3凹模精度與材料的確定因?yàn)榘寄Ｗ鳛槟＞叩闹饕ぷ髁慵木纫筝^高，外形精度為IT11級(jí)，內(nèi)型腔精度為IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選用Cr12。圖7-1凹模6.2凸模的設(shè)計(jì)6.2.1凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模結(jié)構(gòu)有兩個(gè)：鑲拼式結(jié)構(gòu)和整體式結(jié)構(gòu)。在整體式結(jié)構(gòu)中，根據(jù)不同的加工方法，又凸模結(jié)構(gòu)可以細(xì)分為直通式和臺(tái)階式。由于落料模本身的工作形狀并不復(fù)雜，因此可以將落料模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模。它的工作部是以固定部相同的形狀制作的。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。6.2.2凸模高度的確定因?yàn)楣ぜ男螤畈惶珡?fù)雜，所以沖頭模被設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度如圖7-3所示，凸模的厚度，落料凹模，和附加長(zhǎng)度的總和[13]。

圖7-2凸模高度尺寸凸模高度為：L=h1+h2+（1～2）(7-5)式中:h1-凸模固定板厚度，可得：h1=26mm；h2-卸料板厚度(包含模具閉合時(shí)固定板與卸料板的距離等自由高度)，可得：h2=68mm；1～2-附加長(zhǎng)度。附加長(zhǎng)度包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凸凹模的深度。（附加長(zhǎng)度取3mm）由公式(7-5)得：L=26+68+3=97(mm)6.2.3凸模材料的確定該模具需要更高的壽命和耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此材料可以選擇Cr12、熱處理58-62HRC。6.2.4凸模精度的確定作為凸模的工作零件，因精度需要高，因此選擇IT7水平精度，表面粗糙度Ra1.6um。圖7-2.1沖孔凸模圖7-2.2彎曲凸模圖7-2.3彎曲凹模6.3卸料板的設(shè)計(jì)6.3.1卸料板外型設(shè)計(jì)在本次的沖裁工藝分析中，選擇了彈性卸料裝置，并使用了卸料板。卸料板不僅具有卸料功能，還具有凸凹模導(dǎo)向功能，可保護(hù)凸凹模。卸料板的整個(gè)外形邊界大小與凹模的邊界大小相同。卸料板與凸凹模之間的間隙值為0.1mm。卸料板與凹模的外形尺寸相同，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)得厚度值為16mm。材料選用45鋼。根據(jù)凹模的尺寸，從而可以確定卸料板的尺寸400mm×200mm×16mm。圖7-4卸料板6.3.2卸料板材料的選擇由于卸料板主要起卸料的作用，其強(qiáng)度和硬度要求高，因此材料的選擇為45鋼。45鋼是高品質(zhì)的碳結(jié)構(gòu)用鋼，其質(zhì)量好，碳含量（0.45%）變動(dòng)小，性能較穩(wěn)定。熱處理后，具有良好的綜合機(jī)械特性。6.3.3卸料板整體精度的確定由于卸料板的外輪廓精度不高，所以選擇IT11的精度，粗糙度為Ra3.2。內(nèi)輪廓的精度比外側(cè)的輪廓的精度稍微高，選擇IT11的精度水平，粗糙度是Ra1.6，2個(gè)螺紋，和擋料銷、導(dǎo)料銷因有定位的功能，水平需要提高精度選擇IT7，粗糙度是Ra3.2[15]。6.4固定板的設(shè)計(jì)沖頭固定板主要用來(lái)固定沖頭，以確保沖頭有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)也能對(duì)凸模和凹模、上模座、墊板進(jìn)行更好的定位。沖頭和固定板之間的配合是H7/m6。凸模固定板的厚度通常是0.6～0.8倍的凹模厚度。則凸模固定板的厚度：H凸固=（0.6～0.8）H凹（7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根據(jù)公式（7-6）得凸模固定板厚度為：H凸固=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）×40=24～32（mm）凸模固定板厚度取26mm。圖7-5凸模固定板6.5墊板的設(shè)計(jì)由于墊板功能直接承擔(dān)了凸模傳遞來(lái)的壓力，在凸模端部對(duì)材料施加的壓力大的情況下，需在凸模端部與上模座之