[畢業(yè)設(shè)計精品]片狀墊片 沖壓模畢業(yè)設(shè)計

1、1 緒 論在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，模具在機(jī)械、電子、航空、航天、兵器、汽車、電器、儀表、輕工、農(nóng)業(yè)、機(jī)械及日常生活用品的生產(chǎn)中，已占有十分重要的地位，在產(chǎn)品競爭和產(chǎn)品不斷更新的年代，要使產(chǎn)品不斷降低成本并具有價格優(yōu)勢，采用模具成形技術(shù)來制造產(chǎn)品是非常重要的途徑之一?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)達(dá)的國家對模具工業(yè)都十分重視，模具技術(shù)水平的高低反映了一個國家制造業(yè)的能力和工業(yè)發(fā)達(dá)的程度。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。數(shù)控加工技術(shù)在模具制造的應(yīng)用，它不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，還使得一些無法加工的零件變

2、得可以加工。例如：簡單的線切割加工時間長，如果不采用數(shù)控加工技術(shù)，勞動強(qiáng)度就很大；鼠標(biāo)外殼模具形狀不規(guī)則，如果不用數(shù)控加工，就很難加工且加工精度低，這就說明模具行業(yè)已與數(shù)控加工密不可分。本設(shè)計是作為模具設(shè)計與制造專業(yè)畢業(yè)生，在畢業(yè)之前對所學(xué)專業(yè)知識的一次綜合性運(yùn)用。鞏固和擴(kuò)展自己所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識，綜合運(yùn)用所學(xué)知識培養(yǎng)自己的技能分析和解決實(shí)際問題的能力，初步形成融技術(shù)、管理于一體的大工程意識，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力；培養(yǎng)正確的設(shè)計和研究思想、理論聯(lián)系實(shí)際、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)；進(jìn)一步訓(xùn)練和提高課題方案設(shè)計、資料查閱、理論計算、計算機(jī)使用、文字表達(dá)等方面的能力和

3、技巧；通過本次設(shè)計能夠進(jìn)一步深入的掌握沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)。2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析工件名稱：片狀墊片生產(chǎn)批量：大批量材料：20鋼 工件厚度：1工件精度：it14級零件簡圖：如圖2-1所示 圖 2-1 零件圖2.1材料選擇該沖裁件的材料20鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素鋼，具有良好的塑性、焊接性，壓力加工性，適合制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等。2.2零件結(jié)構(gòu)該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，制件需要進(jìn)行沖兩個的孔和一個方形孔，屬軸對稱圖形，落料尺寸為6040，孔的中心與邊緣的距離滿足要求，可以沖裁。2.3尺寸精度根據(jù)零件圖上所標(biāo)注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用普通沖裁完全可以滿足要求。結(jié)論：經(jīng)分析該制件可

4、以進(jìn)行沖裁。由于制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證模具的復(fù)雜程度和模具的壽命。從表2-1中查出20鋼抗剪強(qiáng)度：=280400mpa抗拉強(qiáng)度：=360510mpa伸長率： =25%屈服強(qiáng)度：=250mpa分析其力學(xué)性能較好，故選擇20鋼材料。表 2-1 碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表（mpa）材料名稱材料牌號材料狀態(tài)極限強(qiáng)度伸長率屈服強(qiáng)度彈性模量e/mpa抗剪抗拉碳素結(jié)構(gòu)鋼05已退火的20023028-05f210-300260-38032-08f220-310280-3903218008260-360330-4503220019000010f220-340280-42030190102

5、60-340300-4402921019800015f250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020f280-890340-480262302000002o280-400360-5102525021000025320-440400-5502428020200030360-480450-6002230020100035400-520500-6502032020100040420-520520-6701834021350045440-560550-700163602040003 沖壓工藝方案確定及模具結(jié)構(gòu)的確定完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工

6、藝方案可分為：方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔-落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料級進(jìn)沖壓。級進(jìn)模生產(chǎn)。結(jié)合表3-1分析：方案一：方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓設(shè)備噸位不夠的問題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二次沖孔時，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。方案二：只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，模具輪廓尺寸較小板料的定位精度比方案三低，制造比方案三簡單。方案三：方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，

7、精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。表 3-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較比較項目單工序模級進(jìn)模復(fù)合模工件尺寸精度較低一般it11較高一般it9工件形位公差工件不平整，同軸度、對稱度及位置度誤差大不太平整，有時要校平，同軸度、對稱度及位置度誤差大工件平整，同軸度、對稱度及位置度較小沖壓生產(chǎn)率低，沖床一次行程內(nèi)只能完成一個工序高、沖床一次行程內(nèi)完成多個工序較高、沖床一次行程可完成兩個以上工序?qū)崿F(xiàn)操作機(jī)械化自動化的可能性較易，尤其適合多共位沖床上實(shí)現(xiàn)自動化容易，尤其適合于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動化難，工作與廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械化操作對材料的要求對條料要求不嚴(yán)，可用邊角料

8、對條料或?qū)挾纫髧?yán)格對條料要求不嚴(yán)，可用邊角料生產(chǎn)安全性安全性較差比較安全安全性較差模具制造的難易程度較易，結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價格低形狀簡單件，比用復(fù)合模制造難度低形狀復(fù)雜件，比用級進(jìn)模的制造難度低應(yīng)用通用性好，使用中，小批量生產(chǎn)和大型件大批量生產(chǎn)通用性好，適合于形狀簡單，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生產(chǎn)通用性差，適合于形狀復(fù)雜，尺寸不大、精度要求較高件的大批量生產(chǎn)綜合以上分析：采用第二種沖孔、落料復(fù)合沖裁模作為沖裁工藝方案。4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，該模具采用復(fù)合沖壓模。復(fù)合模采用倒裝式復(fù)合模，因其結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件、卸

9、料可靠、便于操作、并為機(jī)械化出件提供了有利條件，所以模具類型為倒裝式復(fù)合模。4.2定位方式的選擇為保證沖裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中應(yīng)該有正確的位置，正確位置是依靠定位零件來保證的。因為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷。4.3卸料、出件方式的選擇因為工件料厚1，相對較薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的選擇可采用彈性卸料裝置卸料。4.4標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選擇模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受沖壓過程的全部載荷。上下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)。方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料

10、模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)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。因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作。但是不能使用浮動模柄。方案三：四導(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)。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個方向送料。如圖4-1(a) (b) (c) (d)圖 4-1 模架類型根據(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，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，并能滿足工件成型的要求。即方案二最佳，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。5

11、 模具設(shè)計工藝計算5.1排樣、條料寬度及步距5.1.1排樣方法排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響制件的質(zhì)量、模具的壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣又可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接

12、影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計的零件的形狀、厚度、材料等方面的全面考慮，排樣方法采用有廢料直排法，直排法可分為兩種，如圖5-1、圖5-2。圖 5-1 排樣圖5-2 排樣5.1.2搭邊值的確定排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命或影響送料工作。搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表5-1所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。表 5-1 搭邊a和a1數(shù)值（）材料厚度t手工送料自動送料圓形非

13、圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa111.51.521.532大于1221.52.523.52.532大于232.5232.543.5大于3432.53.535443大于4543546554根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表5-1，搭邊值a為2 ，a1為1.5 。5.1.3條料寬度的計算排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計出。計算條料寬度有三種情況需要考慮：（1）有側(cè)壓裝置時條料的寬度。（2）無側(cè)壓裝置時條料的寬度。（3）有定距側(cè)刃時條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。有側(cè)壓條料寬度如圖5-3 公式（5-1）式中：條料寬度上偏差為，下偏差為。-沖裁件的最大尺寸。

14、-側(cè)面搭邊值。圖 5-3 有側(cè)壓裝置 本設(shè)計采用的是無側(cè)壓裝置的模具如圖5-4圖 5-4 無側(cè)壓裝置 條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值。條料寬度公式： b=d+2(a+)+c1 0 - 公式（5-2）步距：a= l+a1 公式（5-3）導(dǎo)尺距離：s=b+ c1 公式（5-4）式中：d為沖裁件垂直于送料方向的尺寸： l零件邊長a為側(cè)搭邊， 為條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表5-2：c1為導(dǎo)尺于條料寬度之間的單面小間隙，其值見表5-3。表 5-2 條料寬度偏差（）條料/mm材料厚度t-11-22-33-5050-0.4-0.5-0.7-0.950100-0.

15、5-0.6-0.8-1.0表 5-3 送料最小間隙c1 （） 方式 無側(cè)壓裝置時c1有側(cè)壓裝置時c1條料寬度b100以下100200200300100以下100以上材料厚度t0.510.50.5158120.51158230.51158340.51158查表5-2可得條料寬度偏差的下偏差（）為查表5-3送料最小間隙可知：c1=0.5根據(jù)（5-2）得：b=60+2(2-0.5)+0.50 -0.5 =63.50 -0.5根據(jù)（5-3）得：a=40+1.5 =41.5根據(jù)（5-4）得：s=43.5+1.5 =455.1.4材料利用率在沖壓生產(chǎn)中，排樣是否合理直接影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用。沖壓生產(chǎn)的成本

16、中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就是合理利用材料。評價排樣經(jīng)濟(jì)性，合理性的指標(biāo)是材料的利用率。材料利用率通常以一個步距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率表示：1=（na1/ba） 100% 公式（5-5）式中：a1沖裁面積（） b條料寬度（） a送料步距（）n一個步距內(nèi)沖件數(shù)根據(jù)圖5-1，式5-5計算得： 1=（11882.32/63.541.5）100%=71.43%根據(jù)圖5-2，式5-5計算得： 1=（11882.32/43.561.5）100%=70.36%由上述計算可知：排樣5-1的材料利用率大于排樣5-2的材料利用率，能有效降低成本。故排樣5-1最優(yōu)。6 計算沖壓力與壓力

17、機(jī)的初選6.1計算沖裁力的公式計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計算： 公式（6-1）式中：-材料抗剪強(qiáng)度；-沖裁周邊總長（）；-材料厚度（）；系數(shù)是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，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)，一般取=1.3。根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學(xué)性能查表6-1， 20鋼抗剪強(qiáng)度為280400,取=350。表 6-1 部分常用沖壓材料的力學(xué)性能（mpa）材料名稱牌號材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長率屈服強(qiáng)度

18、普通碳素鋼q195未退火2603203204002833200q235未退火3103803804702125240q275未退火4005005006201519280優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08f已退火2203102803903218008已退火2603603304503220010已退火2603403004402921020已退火2804003604102525045已退火4405605507001636065mn已退火600750124006.2總沖裁力、推件力、卸料力和總沖壓力由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式?？偟臎_裁力包括：（1）總沖壓力 （2）總沖裁力（3）卸料力（4）推件力6.2.

19、1總沖裁力沖裁總周長為：= 260+240+232+215+23.146 根據(jù)（6-1）得： 表 6-2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅、黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09注：對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值。6.2.2卸料力 公式（6-2）查表6-2得： 根據(jù)（6-2）得：6.2.3推件力 公式（6-3）查

20、表6-1得： =根據(jù)（6-3）得： 6.2.4頂件力fd 公式（6-4）查表6-1得： 根據(jù)（6-4）得：6.2.5總沖壓力f 公式（6-5） 150.914+7.546+8.300+9.055 175.8156.2.6 壓力機(jī)的初選根據(jù)總的沖壓力表6-3，初選壓力機(jī)為：開式可傾壓力機(jī)j23-25.表 6-3 j23系列開式雙柱可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)代號單位型號j23-3.15j23-6.3j23-10j23-16j23-25j23-35j23-40滑塊公稱壓力pekn31.563100160250350400滑塊行程s2535455565100100封閉高度h212015018022

21、0270290330連桿調(diào)節(jié)量m125303545556065滑塊中心線至機(jī)身距離c190110130160200200250滑塊地面尺寸左右a100140170200250250300前后b90120150180220220260模柄孔尺寸直徑d25303040404050深度l40555560606070墊塊厚度h130303540506565最大傾斜角a4545453535303030工作臺尺寸左右a250310370450560610700前后b1602002403003703804607 模具壓力中心與計算模具壓力中心是指沖壓時諸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，

22、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)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來確定：（1）對稱零件的單個沖裁件，沖裁的壓力中心為沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布對稱時，沖裁的壓力中心與零件的對稱中心重合。（3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。 公式（7-1） 公式（7-2）零件屬于多形孔沖裁、沖壓模壓力中心可以用解析計算法求沖模壓力中心。下面用解析法確定與計算模具的壓力中心如圖7-1： 圖 7-1 壓力中心圖由于圖形關(guān)于y軸對

23、稱，其壓力中心一定在y軸上故: y0=0 =（12.594+20200+3418.84+3418.84）（94+200+18.84+18.84） =19.46故求得模具壓力中心的坐標(biāo)值，在模柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計合理。8 沖裁間隙8.1沖裁間隙z沖裁間隙時指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸與凸模刃口橫向尺寸的差值如圖8-1，是設(shè)計模具的重要工藝參數(shù)。 圖 8-1 沖裁間隙8.2 沖裁間隙分析 （1）間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。（2）間隙對模具壽命的影

24、響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。（3）間隙對沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的520%左右時，沖裁力的降低不超過510%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力

25、迅速增大。（4）間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計模具時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，考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，在制造新模具時要采用最小合理間隙值，根據(jù)間隙表8-1查得：材料20鋼的最小雙面間隙值為0.10；最大雙面間隙值為0.14。 表 8-1 沖裁模初始用間隙2（）材料厚度08、10、20、35、09mn、q23516mn40、5065mn 小于0.5極小間隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.5

26、6.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401

27、.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000

28、.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1269 刃口尺寸的計算9.1刃口尺寸計算的基本原則由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件的斷面都帶有錐度，而在測量和裝配中，都以光面的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光面，是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的；而孔的光面，是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的。且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大，因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時必須遵循下述原則：（1）設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹

29、模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙過減小凸模刃口尺寸來取得；設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。（2）據(jù)沖裁模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取近于或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。這樣，凸、凹模在磨損到一定程度時，仍能沖出合格零件。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.50.1之間。高精度的零件其公差小，故模具磨損留量應(yīng)盡量用全部公差值。磨損量用表示，其中為沖件的公差，x為磨損系數(shù)，其值在0.51之間，與沖裁制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)

30、系選?。毫慵萯t10以上 =1零件精度it11it13 =0.75零件精度it14 =0.5（3）不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（）。（4）選擇模具刃口制造公差時，要考慮零件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證零件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較零件精度高34級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按it6it7級來選取，對于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（正負(fù)號）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按it14級取值。（5）零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原

31、則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注零件尺寸公差時應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；孔零件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸例外。凹模（內(nèi)表面）刃口尺寸制造偏差取正值，凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取負(fù)值，但刃口尺寸磨損后不變化的尺寸，制造偏差可取雙向偏差。表 9-1 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時凸、凹模的制造公差（）基本尺寸凸模公差凹模公差基本尺寸凸模公差凹模公差 180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.0503

32、0800.0200.0303605000.0400.060 801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040表 9-2 磨損系數(shù)（）料厚()非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.309.2刃口尺寸的計算方法由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計算方法可以分為兩種情況。凸模與凹模分開加工和凸模與

33、凹模配合加工。對與該制件應(yīng)該選用凸模與凹模配合加工方法。對于該工件的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸來配合加工另一件，使它們之間保留一定的間隙值，因此，只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸制造公差，另一件只標(biāo)注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。根據(jù)經(jīng)驗，普通模具的制造公差一般可?。ň苣＞叩闹圃旃羁蛇x（46）。這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙值很小。而且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。在計算復(fù)雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時，可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后，在一個凸?；虬寄Ｉ蠒瑫r存在三種不同磨損性質(zhì)的尺寸，

34、這時需要區(qū)別對待。（1）第一類：凸模或凹模磨損會增大的尺寸；（2）第二類：凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸；（3）第三類：凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸；9.3計算凸凹模刃口的尺寸凸模與凹模配合加工的方法計算落料凸凹模的刃口尺寸。（1）凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計算，即 公式（9-1） （2）凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模公式計算，因它在凹模上相當(dāng)于沖孔凸模尺寸，即 公式（9-2）（3）凹模磨損后無變化的尺寸，其基本計算公式為： 公式（9-3）計算刃口尺寸的過程及結(jié)果見表9-3：表 9-3 刃口尺寸的計算 基本尺寸及分類沖裁間隙磨損系數(shù)計算公式制造公差計算結(jié)果落料540 -0.

35、74z=0.100z=0.140z- z=0.100-0.14=0.04mm制件精度為：it14級，故x=0.5d凹=(dmax-x)d凸=(d凹- z)/4d凹=53.63+0.185 0d凸=53.53 0 -0.185340 -0.62d凹= 33.69+0.155 0d凸=33.59 0 -0.1553 0 -0.250同上制件精度為：it14級，故x=0.75/4d凹= 2.81+0.063 0d凸=2.71 0 -0.065沖孔6+0.300 0同上制件精度為：it14級，故x=0.75d凸=(d+x)d凹=( d凸+ z)/4d凸=6.13 0 -0.075d凹=6.23+0.0

36、75 032+0.620 0制件精度為：it14級，故x=0.5d凸=32.31 0 -0.155d凹=32.41+0.155 015+0.430 0d凸=15.22 0 -0.108d凹=15.32+0.108 0孔邊距3 0 -0.250同上x0.75/4lp=3.21 0 -0.0705 0 -0.360x0.5lp=5.18 0 -0.090孔心距48+0.1 -0.1同上x0.5ld=lmin/8/8ld=48+0.025 -0.02510 主要零部件的設(shè)計設(shè)計主要零部件時，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料

37、板、凹模及外形凸模，內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。10.1毛坯種類及材料的選擇毛坯種類主要分為型材、鍛件、鑄件和焊件、沖壓等半成品。型材：利用冶金材料廠提供的圓鋼、方鋼、管材、板材等各種形狀截面的材料，經(jīng)過下料以后直接送往加工車間進(jìn)行表面加工的毛坯。用于毛坯精度要求高的中、小零件。鍛件：經(jīng)型材下料，再通過鍛造獲得合理的幾何形狀和尺寸的零件坯料。用于零件強(qiáng)度較高、形狀較簡單的零件。鑄件：將金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄型中，待其冷凝后獲得合理的幾何形狀和尺寸的零件坯料。用于形狀復(fù)雜的中、小型零件。焊接件：有型材、鍛件、鑄

38、鋼件等焊接組合而成。沖壓件：用于形狀復(fù)雜的板料零件。該零件選用的材料為cr12，屬于合金鋼，力學(xué)性能要求高所以選用鍛件。根據(jù)零件的外形結(jié)構(gòu)確定，沖孔凸模鍛造為棒料，凹模鍛造為長方體。凸模、凹模在模具上所受壓力較大，需要高強(qiáng)度高硬度的材料，所以合金鋼滿足其要求。10.2凹模的設(shè)計凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹模均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。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 尺寸來確定的。凹模各尺寸計算公式如下：凹模厚度 公式

39、（10-1） 凹模邊壁厚 公式（10-2）凹模邊長 l=b1+2c 公式（10-3）凹模板寬 公式（10-4）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10-1。表 10-1 系數(shù)k值（）材料料寬s/材料厚度t/11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表10-1得：k=0.35根據(jù)（10-1）可計算落料凹模板的尺寸：凹模厚度： =0.3560 =

40、21查表10-2取標(biāo)準(zhǔn)厚度為25根據(jù)（10-2）凹模壁厚為： =1.521221=31.542取凹模邊壁厚為40根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長、寬的尺寸。根據(jù)（10-3）可計算凹模長： =60+240 =140根據(jù)（10-4）可計算凹模寬： =40+240 =120即：lbh=14012021查表10-2得尺寸為14012525。表 10-2 矩形和圓形凹模外形尺寸（mm）矩形凹模的長度和寬度lb矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑6350、6363 10、12、14、16、18、20638063、8080、10063、10080、100100、12580 12、14、16、18、20、228

41、0、100125100、125125、（140）80、（140）100 14、16、18、20、22、25125（140）125、（140）（140）、160100、160125、160（140）、200100、200125 16、18、20、22、25、2814010.2.1毛坯尺寸的選擇落料凹模毛坯采用鍛件形式，鍛造成長方形。為了便于裝夾和數(shù)控銑削該毛坯為15013030的板料。10.2.2凹模材料落料凹模的作用是起落料的作用，該零件在模具上所受力較大，對硬度、強(qiáng)度的要求較高。該零件選擇材料為cr12， cr12具有更高的淬透性、耐磨性和承載強(qiáng)度，且淬火變形小。它的強(qiáng)度、硬度，能夠滿足零件

42、的加工要求，因此凹模材料選用cr12，熱處理6064hrc.10.2.3凹模的固定方式凹模采用銷釘和螺釘固定。銷釘?shù)臄?shù)量為兩個，其位置按對稱分布。螺釘?shù)臄?shù)量為四個，其位置按對稱分布。這樣有利于力的均勻分布。10.2.4凹模上各零件位置的確定本模具采用了兩個導(dǎo)料銷進(jìn)行條料的導(dǎo)料。根據(jù)條料的寬度（63.5）值確定導(dǎo)料銷的位置，由于兩個導(dǎo)料銷之間的距離必須大于一個步距，所以兩個導(dǎo)料銷之間的距離為43。根據(jù)該套模具的結(jié)構(gòu)和壓力中心的位置確定了與凸凹模配合的型腔的位置。落料凹模的壓力中心與整幅模具的壓力中心相重合。10.2.5凹模精度的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求不高，但凹模要求與凸模的配合能夠

43、達(dá)到制件的要求。根據(jù)以上設(shè)計繪制出凹模零件圖，如圖10-1所示：圖 10-1 凹模簡圖10.2.6工作零件加工工藝分析工作零件加工是指凸、凹模的加工，沖裁屬于分離工序，沖裁模凸、凹模帶有鋒利刃口，凸、凹模之間的間隙較小，其加工具有如下特點(diǎn)：（1）凸、凹模材質(zhì)一般是工具鋼和合金工具鋼，熱處理后的硬度為5862hrc，凹模比凸模稍硬一些。（2）凸、凹模精度主要根據(jù)沖裁件精度的決定，一般尺寸精度在it6it9，工作表面粗糙度在ra=1.60.4；非工作表面粗糙度在ra=3.212.5。（3）凸、凹模工作端帶有鋒利刃口，刃口平直（斜刃除外），安裝固定部分要符合配合要求；（4）凸、凹模裝配后應(yīng)保證均勻的

44、最小合理間隙。（5）凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和直通凸模加工常用線切割方法。凸模、凹模的加工多屬于單件生產(chǎn)，加工順序一般遵循先粗后精，先面后孔，且工序要適當(dāng)集中的原則。凸凹模典型的加工工藝路線主要有以下幾種形式：（1）備料鍛造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）劃線刃口輪廓粗加工刃口輪廓精加工螺孔、銷孔加工淬火與回火研磨與拋光。（2）備料鍛造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）劃線刃口輪廓粗加工螺孔、銷孔加工淬火與回火磨削上、下面與基面采用成形磨削進(jìn)行刃口輪廓精加工研磨與拋光。（3）備料鍛造退火毛坯外形加工劃線螺孔、銷孔

45、、穿絲孔加工淬火與回火磨削上、下面與基準(zhǔn)面線切割刃口輪廓鉗工修整。此工藝路線主要用于以線切割加工為主要工藝的凸、凹模加工，尤其適用形狀復(fù)雜、熱處理變形大的直通式凸模、凹模零件。10.2.7凹模的加工工藝過程落料凹模采用的材料是cr12，硬度6064hrc。加工工藝過程見表10-3。表 10-3 落料凹模加工工藝過程卡工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成150130302熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.20.3銑床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線6銑銑漏料孔達(dá)要求銑床7加工螺孔、銷釘孔及穿絲孔按位置加工螺孔、銷釘孔及穿絲

46、孔鉆床8熱處理淬火,回火,保證6064hrc9平磨磨厚度及基面見光平面磨床10線切割按圖切割各型孔,留0.0050.01單邊研量線切割機(jī)床11鉗工研光各型孔達(dá)要求12檢驗檢驗是否到達(dá)要求10.3凸凹模的設(shè)計凸凹模的內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，為保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。凸凹模的尺寸是與凸模、凹模配作；凸凹模設(shè)計成臺階式凸凹模。凸凹模的高度為： 公式（10-5）式中： -增加長度，-凸凹模固定板的厚度，；-彈性卸料板的厚度由此可得出： 10.4凸模的設(shè)計10.4.1凸模毛坯形狀和尺寸沖孔圓凸模毛坯采用鍛件形式，鍛造成圓棒。為了便于裝夾和數(shù)控車削該毛坯50的材料。沖孔方凸模毛坯采用鍛件形式，鍛造成長方體。為了便于裝夾和數(shù)控銑削該毛坯尺寸為504030。10.4.2凸模材