畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-T型圓孔連接片倒裝復(fù)合模設(shè)計(jì)

T 型圓孔連接片復(fù)合模具設(shè)計(jì) 摘 要 本文是對(duì)連接片的沖孔及其落料模具的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)零件圖形的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝性的分析，決定采取沖孔和落料在同一道工序完成的復(fù)合模，同時(shí)考慮到倒裝式復(fù)合模的沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，無(wú)頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，故選用倒裝式復(fù)合模具。 關(guān)鍵詞： 沖孔；落料 ； 倒裝式；復(fù)合模 I 目 錄 1 緒論 . 1 2 沖壓件工藝分析 . 3 2.1 材料分析 . 2 2.2 零件結(jié)構(gòu) . 2 2.3 尺寸精度 . 2 3 沖裁方案的確定 . 4 3.1 沖裁工藝方案的確定 . 4 3.2 沖裁工藝方法的選擇 . 4 3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取 . 5 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 . 6 4.1 模具類型的選擇 . 6 4.2 送料方式的選擇 . 6 4.3 定位方式的選擇 . 6 4.4 卸料、出件方式的選擇 . 6 4.5 導(dǎo)向方式的選擇 . 7 5 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 . 9 5.1 排樣設(shè)計(jì) . 9 5.1.1 確定搭邊值 . 9 5.1.2 送料步距與條料寬度的計(jì)算 . 9 5.1.3 材料利用率的計(jì)算 . 10 5.2 沖裁力的計(jì)算 . 10 5.3 沖壓設(shè)備的選擇 . 12 5.4 壓力中心的確定 . 13 6 刃口尺寸的計(jì)算 . 15 6.1 沖裁間隙 . 16 6.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù) . 17 7 主要零部件設(shè)計(jì) . 20 II 7.1 凹模的設(shè)計(jì) . 20 7.1.1 凹模外形的確定 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 7.1.2 凹模外形尺寸計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 7.2 凸模的設(shè)計(jì) . 22 7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 . 22 7.2.2 凸模材料的確定 . 22 7.2.3 凸模精度的確定 . 22 7.2.4 凸模高度的確定 . 22 7.3 凸凹模的設(shè)計(jì) . 23 7.3.1 凸凹模外形的確定 . 24 7.3.2 凸凹模材料的選取 . 24 7.3.3 凸凹模精度的確定 . 24 7.3.4 凸凹模壁厚的確定 . 24 7.3.5 凸凹模洞口類型的選取 . 25 7.4 卸料裝置的選用 . 25 7.4.1 卸料裝置的選用 . 25 7.4.2 卸料板外型的設(shè)計(jì) . 25 7.4.3 卸料板材料的選擇 . 26 7.4.4 卸料板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 27 7.4.5 卸料板整體精度的確定 . 27 7.5 卸料橡膠的選用 . 27 7.6 固定板的設(shè)計(jì) . 28 7.6.1 凸模固定板的設(shè)計(jì) . 28 7.6.2 凸凹模固定板的設(shè)計(jì) . 29 7.7 墊板的設(shè)計(jì) . 30 7.8 擋料銷、導(dǎo)料銷、卸料螺釘?shù)倪x用 . 31 7.8.1 擋料銷、導(dǎo)料銷的選用 . 31 7.8.2 卸料螺釘?shù)倪x用 . 31 7.9 上下模座、模柄、打桿的選用 . 31 7.9.1 上下模座的選用 . 31 III 7.9.2 模柄的選用 . 31 7.9.3 螺釘、銷釘?shù)倪x用 . 32 8 沖壓設(shè)備的校核 . 33 8.1 沖壓設(shè)備的校核 . 33 8.2 沖壓設(shè)備的選用 . 33 結(jié)論 . 35 致謝 . 34 參考文獻(xiàn) . 36 1 1 緒論 當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種情況下， 用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔 (塑封模已達(dá)到一模幾百腔 )使模具日趨大型化。 隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求 (如多工位復(fù)合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高 )精密模具精度已由原來(lái)的 5m提高到 2 3m，今后有些模具加工精度公差要求在 1m以下，這就要求發(fā)展超精加工。 新型多功能復(fù)合具是在多工位復(fù)合?；A(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過(guò)這種多勸能模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在 20% 30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來(lái)說(shuō)，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來(lái)高速鋼冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問(wèn)題。其碳化 物微細(xì)，組織均勻，沒(méi)有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長(zhǎng)年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要方向。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積 (TiN、 TiC 等 )、等離子噴涂等技術(shù)。 2 2 沖壓件工藝分析 T 型圓孔連接片 年產(chǎn)量為 20 萬(wàn)件，采用大批生產(chǎn) ，材料為 Q235，厚度為 1mm，未注公差為 IT14，未注倒角 R2。 零件如圖 2-1 所示： 圖 2-1 T 型圓孔連接片零件簡(jiǎn)圖 2.1 材料分析 表 2-1 部分碳素鋼抗剪性能 材料名稱 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度/MPa Q235 已退火 310 380 Q195 未退火 303 372 由上表 2-1 可知： Q235 具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。適合沖裁加工。 2.2 零件結(jié)構(gòu) 零件結(jié)構(gòu)形 狀相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)尖角，對(duì)沖裁加工較為有利。凸、凹模允許的最小壁厚4.5mm，小于最小孔邊距 5mm。所以，用倒裝式復(fù)合模沖壓這個(gè)零件。 2.3 尺寸精度 由于本零件給定的精度都按生產(chǎn)所需經(jīng)濟(jì)精度要求 IT14 查表 2-2 得： 屬于 落料 尺寸的有： 00.6250 、 00.5220 、 36.0010 3 屬于中心尺寸的有： 62.031 屬于 沖孔 尺寸的有： 0.2008 通過(guò)查公差等級(jí)表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。 表 2-2 常見(jiàn)零件公差等級(jí)表 公差等級(jí) IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸 /mm /m /mm 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 結(jié)論：該沖裁件的材料 Q235，具有較好的沖壓性能，具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。適合沖裁加工。 4 3 沖裁方案的確定 3.1 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)沖裁件的特點(diǎn)確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。 3.2 沖裁工藝方法的選擇 沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種。 單工序沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。 復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。 級(jí)進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機(jī)的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。 其三種工序的性能見(jiàn)表 3-1： 表 3-1 單工序沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能 比較項(xiàng)目 單工序模 復(fù)合模 級(jí)進(jìn)模 生產(chǎn)批量 小批量 中批量和大批量 中批量和大批量 沖壓精度 較低 較高 較高 沖壓生產(chǎn)率 低，壓力機(jī)一次行程內(nèi) 只能完成一個(gè)工序 較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成二個(gè)以上工序 高，壓力機(jī)在一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序 實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化的可能性 較易，尤其適合于多工位壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作 容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 生產(chǎn)通用性 通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn) 沖模制造復(fù)雜性和價(jià)格 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，價(jià)格低 沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低 沖裁較簡(jiǎn)單零件時(shí)低于復(fù)合模 復(fù)合模的特點(diǎn)是生 產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸較小。由于零件的生產(chǎn)要求的是大批量生產(chǎn)、零件的尺寸較小，制造相對(duì)比較難，為提高生產(chǎn)率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復(fù)合模沖裁。 5 3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取 按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表 3-2： 表 3-2 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍 比較項(xiàng)目 正裝（順裝）式復(fù)合模 倒裝式復(fù)合模 結(jié)構(gòu) 凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔 凸模裝在下模 凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔 凸模裝在上模 優(yōu)點(diǎn) 沖出的沖件平直度較高 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中 影響操作 不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件 適用范圍 沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件 不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，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，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛 通過(guò)對(duì)正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍的分析比較，正裝式復(fù)合模適合于 沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以直接利用壓力機(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。 6 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 4.1 模具類型的選擇 按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表 3-2。 正裝式復(fù)合模適合于 沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。倒裝式冷沖模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以直接利用壓力機(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。 綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。 由以上沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，模具類型為倒裝式復(fù)合模。 4.2 送料方式的選擇 由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動(dòng)送料方式。 4.3 定位 方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。 4.4 卸料、出件方式的選擇 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)卸料版只起卸料作用時(shí)與凸模間隙隨材料厚度的增大而增加，單邊間隙取（ 0.2 0.5） 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的材料。 7 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在 2mm 及以下厚度的板料，卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（ 0.1 0.2） t，若彈性卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙性小于沖裁間隙，常用作落料模、沖孔模、癥狀復(fù)合模的卸料裝置。 由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。 工件平直度較高，料厚為 1mm 相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈性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)狀態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的柔性力，不會(huì)損傷工 件表面，故可采用彈性卸料。 4.5 導(dǎo)向方式的選擇 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)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)式導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較 方便。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)柱單邊磨損對(duì)模具使用壽命有一定影響。 方案三：采用四導(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及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。 方案四：采用中間 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。 （ a） 下模座 （ b） 導(dǎo)柱 （ c） 導(dǎo)套 （ d） 上模座 1-下模座 ； 2-導(dǎo)柱 ； 3-導(dǎo)套 ； 4-上模座 圖 4-1 導(dǎo)柱模架 8 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)柱模架，操作者可以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案二最佳。 9 5 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 5.1 排樣 設(shè)計(jì) 由于產(chǎn)量 大，材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過(guò)程中翻動(dòng)要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無(wú)論是采用有廢料或少、無(wú)廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對(duì)排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。 5.1.1 確定搭邊值 搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口 雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對(duì)于利用搭邊自動(dòng)送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。由查表得工件間搭邊值 a1 =1.5mm、側(cè)面 a=1.8mm。 5.1.2 送料步距與條料寬度的計(jì)算 采用直對(duì)排的排樣方案，如圖 3-1 所示： 送料步距 A：送料步距 的大小應(yīng)為條料上沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，每次沖 1 個(gè)零件的步距按式： 1aWA ， A 40+1.5 41.5mm 條料寬度 B： aLB 2 =（ 50+21.8） mm=53.6mm 圖 5-1 排樣圖 10 沖壓件的毛坯面積 的計(jì)算，利用 cad 測(cè)量得面積為 1400mm2。 5.1.3 材料利用率的計(jì)算 材料利用率 %100 BA S(5-1) 由 S=1400， A=53.6， B=41.5，代入公式得： %100 BA S %1 0 05.416.53 14 00 %9.62 5.2 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的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： tLKFPp (5-2) 式中： -材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）； L-沖裁周邊總長(zhǎng)（ mm）； T-材料厚度（ mm）； Kp-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) Kp，一般取 1 3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度 時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度 b代替 ，而取Kp=1.3的近似計(jì)算法計(jì)算。 -取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設(shè)計(jì)資料及有關(guān)手冊(cè)中查找，本設(shè)計(jì)取值 的通過(guò)查下表確定，材料厚度 t 1mm，取 360Mpa。 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì) 模具以及檢驗(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，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算： LtFP (5-3) 式中 ： FP-沖裁力（ N）； 11 L-沖裁周邊長(zhǎng)度（ mm）； t-沖裁料厚 (mm)； b- 抗剪強(qiáng)度（ MPa）； （ 1）落料力計(jì)算 LtF 落(5-4) 式中 ： F 落 -落料力（ N）； L-工件外輪廓周長(zhǎng)（ mm）； t-材料厚度（ mm） ； -材料抗剪強(qiáng)度（ MPa） ; 由 L=144.5mm， t=1mm， =360MPa，代入公式（ 5-4）得： LtF 落 =144.5 1 360 52KN （ 2）沖孔力 LtF 沖孔式中 ： 沖孔F-沖孔力 （ N）； L-工件外輪廓周長(zhǎng)（ mm）； T-材料厚度（ mm）， t=1mm； -材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）。由查表， 360MPa 。 根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓 長(zhǎng)度 L=66(mm) 則 6 6 1 3 6 0 2 3 . 8F m m m m M P a k N 沖 孔（ 3） 落料時(shí)的卸料力的計(jì)算 落卸 FKF X 式 中 ： 卸F -卸料力（ N）； 落F-落料力（ N） KX -卸料系數(shù)，查沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表 3-11， P57 其值為 0.03 12 0.04，取 K=0.04。 則 落卸 FKF X=0.0452 =2.1KN （ 4） 沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 沖推 FnKF T式中 ： 推F-推料力（ N）； K1-推料系數(shù)，查沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表 3-11，其值為 0.05； n-梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量， n=h/t， h 為刃口部分的高（ mm），t 為材料厚度（ mm），其中， h=6mm， t=1mm，取 n=6， 則 沖推 FnKF T=60.0523.8 =7.14KN 沖裁時(shí)，壓 力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 推卸沖孔落總 FFFFF 式中： 沖裁力落F=52KN，沖孔F=23.8KN，卸料力 卸F =2.1KN，推料力 推F =7.14KN 則 推卸沖孔落總 FFFFF =85.04kN 5.3 沖壓設(shè)備的選擇 計(jì)算得總沖壓力是 85.04KN，所選壓力機(jī) 的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力 的 1.3 倍 。所以選用公稱壓力為 160KN 的機(jī)械壓力機(jī)。壓力機(jī)主要參數(shù)經(jīng)查沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)、沖壓模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)、沖壓手冊(cè)得表 5-1。 13 表 5-1 J23 系列開式可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63 滑塊公稱 壓力 31.5 63 100 160 250 350 400 630 滑塊行程 25 35 45 55 65 100 100 120 封閉高度 120 150 180 220 270 290 330 360 連桿調(diào)節(jié)量 25 30 35 45 55 60 65 70 滑塊中心線至機(jī)身距離 90 110 130 160 200 200 250 300 滑塊地面尺寸 左右 100 140 170 200 250 250 300 300 前后 90 120 150 180 220 220 260 260 模柄孔尺寸 直徑 25 30 30 40 40 40 50 50 深度 40 55 55 60 60 60 70 80 墊塊厚度 30 30 35 40 50 65 65 90 最大傾斜角 45 45 35 35 30 30 30 30 工作臺(tái)尺寸 左右 250 310 370 450 560 610 700 710 前后 160 200 240 300 370 380 460 480 5.4 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)所有沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作， 應(yīng)使模具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)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦，模具導(dǎo)向零件 14 加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定： （ 1）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 ； （ 2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合 ； （ 3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì) 算 法求出沖模壓力中心 。 nnno LLLXLXLXLX 212211 / nnno LLLYLYLYLY 212211 / 下面用解析法確定與計(jì)算模具的壓力中心： 圖 5-2 壓力中心 (1)按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀，選坐標(biāo) XOY。如圖 7-1 所示。 (2)把刃口輪廓分為 7 段，并確定各段長(zhǎng)度，具體數(shù)值列于下表 5-1 中。 (3)工件關(guān)于 y 軸對(duì)稱，只需計(jì)算 y 坐標(biāo)。 15 表 5-2 落料件的壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù) 線段長(zhǎng)度（ mm） y L1=20 L2=40 L3=30 L4=40 L5=50 L6=50.26 L7=25.13 -23 -13 -3 7 17 7 -13 落料凸模的壓力中心坐標(biāo)： LnLLL nY nYLYLYn . . . ./. . . . 212211 =0.65 故得模具壓力中心的坐標(biāo)值為（ 0， 0.65）。在模柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)合理。 16 6 刃口尺寸的計(jì)算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值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其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。 6.1 沖裁間隙 沖裁間隙 是影響沖裁工序最重要的工藝參數(shù)，其定義為沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸，如圖 6-1 所示。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。沖裁過(guò)程中模具的失效形式一般有磨損、變形、崩刀和凹模刃口脹裂四種。間隙大小主要對(duì)模具磨損及脹裂產(chǎn)生影響。間隙增大可以使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減小。但當(dāng)間隙繼續(xù)增大時(shí)，卸料力增加，又影響模具壽命。一般間隙為（ 10% 15%） t 時(shí)的磨損最小，模具壽命較高。 圖 6-1 沖裁間隙圖 由于沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、 工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī)律并非一致，所以，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長(zhǎng)、沖裁力最小等各方面的要求。所以在實(shí)際生產(chǎn)中，其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長(zhǎng)。目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗(yàn)法和查表法來(lái)確定合理的間隙植。本套模具采用查表法予以確定其間隙值。 根據(jù)實(shí)用間隙表 6-1 查得材料 Q235 的最小雙面間隙 Zmin=0.1mm，最大雙面間隙 Zmax=0.14mm。 17 表 6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 mm 材料 厚度 08、 10、 35、 09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 極小間隙 (或無(wú)間隙 ) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 .3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù) 在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循以下原則 ： （ 1）根據(jù)落料和沖孔的特點(diǎn)，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來(lái)保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凹模尺寸，故沖孔以凹模為基準(zhǔn)件，用增大凹模尺寸來(lái)保證合理間隙 ； （ 2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凹模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應(yīng)使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸 ； （ 3）凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理的間隙 ； （ 4）凸模和凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng) 。 制造模具時(shí)常用以下兩 種方法來(lái)保證合理間隙： （ 1）分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來(lái)保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須 18 把模具的制造公差控制在間隙的變動(dòng)范圍之內(nèi)，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡(jiǎn)單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具 ； （ 2）單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來(lái)保證合理間隙。先加工基準(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常，落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模，沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)模。這種方法多用于沖裁件的形狀復(fù) 雜、間隙較小的模具。 根據(jù)上述計(jì)算法則，對(duì)于采用 配合加工的方法： （ 1）凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸 -落料 尺寸 410max xAAj （ 2） 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)減小的尺寸 -沖孔 尺寸 041max xBBj（ 3）凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸 -中心距 尺寸 811/2m i nCCj其中， x 為磨損系數(shù)。 查 表得： 工件精度 IT10 級(jí)以上 x=1 工件精度 IT1 IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故?IT14 級(jí)精度， x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于 落料 尺寸的有： 00.6250、 00.5220 屬于 沖孔 尺寸的有： 0.2008 屬于 中心距尺寸的有： 62.031 注： 凸模或凹模磨損后將會(huì)增大的尺寸 -落料 尺寸 凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)減小的尺寸 -沖孔 尺寸 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)基本不變的尺寸 -中心距尺寸 其中， x 為磨損系數(shù)。 具體計(jì)算如表 5-2。 19 表 5-2 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 落料 00.6250 )4/1(0)m a x( xAAj 0.16049.63 保證雙邊間隙為0.10 00.5220 13.0074.19 36.0010 15.0045.9 沖孔 0.2008 0 )4/1()m in( xBBj 00.058.1 中心距 62.031 811/2m i nCCj31 0.075 20 7 主要零部件設(shè)計(jì) 雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，但組成模具 的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們?cè)谀＞咧械墓τ煤吞攸c(diǎn)，可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩類。 結(jié)合模具的特點(diǎn)，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進(jìn)定距和導(dǎo)料銷送進(jìn)定位，無(wú)測(cè)壓裝置。下面分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。 7.1 凹模的設(shè)計(jì) 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定的，如圖 7-1所示。 凹模各尺寸計(jì)算公式如下： 凹模厚度 1KbH （ 7-1） 凹模邊壁厚 Hc )25.1( （ 7-2） 凹模板邊長(zhǎng) cbL 21 （ 7-3） 凹模板邊寬 cbB 22（ 7-4） 式中： b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸； b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸； K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表 7-1。 表 7-1 系數(shù) K 值 材料料寬 s/mm 材料厚度 t/mm 1 1 3 3 6 50 0.30 0.40 0.35 0.50 0.45 0.60 50 100 0.20 0.30 0.22 0.35 0.30 0.45 100 200 0.15 0.20 0.18 0.22 0.22 0.30 200 0.10 0.15 0.12 0.18 0.15 0.22 查表 7-1得： K=0.4 公式（ 7-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸： 1KbH =0.450 21 =20mm 代入 公式 （ 7-2）可計(jì)算凹模邊壁厚： C =(1.5 2)H =(1.5 2)20 =30 40mm 取凹模邊壁厚 c=40mm。 根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板長(zhǎng)、寬的尺寸。 代入 公式（ 7-3）可計(jì)算凹模長(zhǎng)： cbL 21 =50+240 =130mm 代入公式 （ 7-4）可計(jì)算凹模寬： cbL 22 =40+240 =120mm 即 ： mmmmmmHBL 20120140 查表 7-2得 選 凹模尺寸為 140mm120mm25mm 表 7-2 矩形和圓形凹模外形尺寸 mm 矩 形凹模的長(zhǎng)度和寬度 LB 矩形和圓形 凹模厚度 圓形凹模直徑 d 6350、 6363 10、 12、 14、16、 18、 20 63 8063、 8080、 10063、 10080、 100100、 12580 12、 14、 16、18、 20、 22 80、 100 125100、 125125、 14080、 140120 14、 16、 18、20、 22、 25 125 140125、 140140、 160100、 160125、 160140、200100、 200125 16、 18、 20、22、 25、 30 140 160160、 200140、 200160、 200125、 250140 16、 20、 22、25、 28、 32 160 200200、 250160、 250200、 280160 18、 22、 25、28、 32、 35 200 250250、 280200、 280250 20、 25、 28、32、 35、 40 250 22 凹模圖如圖 7-2所示： 圖 7-2 凹模簡(jiǎn)圖 7.2 凸模的設(shè)計(jì) 7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。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。因?yàn)樵撝萍螤畈粡?fù)雜，所以將落料模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模，臺(tái)階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按 H7/m6。 7.2.2 凸模材料的確定 該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力 ,所以凸模的材料應(yīng)選 Cr12，熱處理 58 62HRC。 7.2.3 凸模精度的確定