沖孔落料設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 XXXX學(xué)校課程設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)： 題目： 姓名： 指導(dǎo)老師： 日期： 摘 要本次設(shè)計(jì)了一套沖孔落料的模具。經(jīng)過(guò)查閱資料，首先要對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過(guò)工藝分析和對(duì)比，采用沖孔落料工序，通過(guò)沖裁力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定模具的類(lèi)型。得出將設(shè)計(jì)的模具類(lèi)型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過(guò)程表達(dá)出來(lái)。在論文中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說(shuō)明了沖壓模具的重要性，接著是對(duì)沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對(duì)零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和

2、模具的成形提供依據(jù)。通過(guò)前面的設(shè)計(jì)方案畫(huà)出模具各零件圖和裝配圖。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：沖壓；落料沖孔模；模具結(jié)構(gòu)目 錄摘 要I1 緒論12 沖壓件工藝分析22.1 材料分析22.2 零件結(jié)構(gòu)22.3 尺寸精度23 沖裁方案的確定43.1 沖裁工藝方案的確定43.2 沖裁工藝方法的選擇43.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取54 模具總體結(jié)構(gòu)的確定64.1 模具類(lèi)型的選擇64.2 送料方式的選擇64.3 定位方式的選擇64.4 卸料、出件方式的選擇64.5 導(dǎo)向方式的選擇65 工藝參數(shù)計(jì)算85.1 排樣方式的選擇85.2 沖壓

3、力的計(jì)算106 刃口尺寸計(jì)算166.1 沖裁間隙的確定166.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則177 主要零部件設(shè)計(jì)217.1 凹模設(shè)計(jì)217.2 凸模的設(shè)計(jì)227.3 凸凹模設(shè)計(jì)237.4 卸料板的設(shè)計(jì)247.5 上下模座、模柄的選用258 沖壓設(shè)備的校核與選定278.1 沖壓設(shè)備的校核278.2 沖壓設(shè)備的選用279 繪制模具總裝圖及零件圖289.1裝配圖繪制28致謝29參考文獻(xiàn)301 緒論近年來(lái)，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)

4、的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對(duì)平板零件進(jìn)行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進(jìn)行復(fù)雜零件的立體精密成形。過(guò)去的精密沖裁只能對(duì)厚度為58mm以下的中板或薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以對(duì)厚度達(dá)25mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁，并可對(duì)b>900MPa的高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精沖。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來(lái)的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開(kāi)展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以對(duì)排樣或壓延毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，對(duì)沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等

5、技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開(kāi)始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了滿(mǎn)足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡(jiǎn)易模具（如軟模和低熔點(diǎn)合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強(qiáng)度鋼板，用來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。底板零件是沖壓生產(chǎn)的一個(gè)典型零件，在生產(chǎn)中有很強(qiáng)的作用，其模具設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用價(jià)值。對(duì)于該制件我們利用先進(jìn)的模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)效益

6、、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。2 沖壓件工藝分析圖2-1 零件簡(jiǎn)圖生產(chǎn)批量：大批量；材料：45；材料厚度：1.0mm.2.1 材料分析表2-1 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱(chēng)牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）屈服點(diǎn)（Mpa）伸長(zhǎng)率（%）銅合金H62合金2603404106306010碳素結(jié)構(gòu)鋼45已退火30040037550023526102603402904302102608F22031028039018032由上表2-1可知：45鋼是碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評(píng)比均適合沖裁加工。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，

7、對(duì)沖裁加工較為有利。零件中有三個(gè)圓孔，最小孔的直徑為4mm，孔離工件邊緣的距離最小為6mm。根據(jù)該零件形狀來(lái)分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足沖裁要求。2.3 尺寸精度零件圖的技術(shù)要求中，未注明尺寸公差，所以公差等級(jí)取IT12，經(jīng)查參考文獻(xiàn)2公差表，各尺寸公差為：、。又因該沖件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、基本對(duì)稱(chēng)、尺寸不大。從零件的形狀、尺寸標(biāo)注及生產(chǎn)批量等分析均符合沖裁的工藝要求。注解：（1）包容表面取+（2）被包容表面取-（3）暴露表面及孔中心距取±包容尺寸：測(cè)量時(shí)包容量具的表面尺寸。如：孔徑、槽寬。被包容尺寸：測(cè)量時(shí)被量具包容的表面尺寸。如：圓柱體直徑、板厚。暴露表面尺寸：不屬于包容尺寸和被包容尺寸的表面尺

8、寸稱(chēng)為暴露尺寸。如：凸臺(tái)高度、不通孔深度、孔中心距。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

9、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?qū)崿F(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)沖模制造的復(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

10、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，而且生產(chǎn)要求大批量生產(chǎn)。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。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

11、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

12、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。4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1 模具類(lèi)型的選擇由以上沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，模具類(lèi)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(lèi)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(xiāo)，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)布局采用擋料銷(xiāo)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。彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要

13、用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，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。因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。又因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。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(chēng)的對(duì)角線(xiàn)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)?；蚩v向送料的落料模、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?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作。但是不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：采用四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)

14、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(chēng)線(xiàn)上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個(gè)方向送料。 （a） （b） （c） （d）圖4-1 導(dǎo)柱模架（a）下模座 （b）導(dǎo)柱 （c）導(dǎo)套 （d）上模座根據(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(mǎn)足工件成型的要求。即方案二最佳。5 工藝參數(shù)計(jì)算5.1 排樣方式的選擇沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱(chēng)為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模

15、具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。排樣的方法有：直排、斜排、對(duì)直排、混合排 ，根據(jù)設(shè)計(jì)模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案：方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁

16、力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，分析零件形狀，應(yīng)采用單直排的排樣方式，排樣圖如圖5-1所示。圖5-1 排樣圖示意圖搭邊值的確定排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱(chēng)為搭邊。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)和查表來(lái)確定的，該制件的搭邊值采用查表取得。如表5-1所示：根據(jù)此表和工件外形可知L50mm，可確定搭邊值a和a1，a取1.3mm，a1取1.5mm，較為合理。表5-1 搭邊a和a1數(shù)值（低碳鋼） mm材料厚度t矩形件邊長(zhǎng)

17、L50mm或圓角r2t的工件工件間a1沿邊a0.25以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.31.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.8送料步距A：送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，每次只沖一個(gè)零件的步距按式：SDa1，S281.529.5mm條料寬度B：B（40+2×1.3）mm=42.6mm材料利用率的計(jì)算沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比就叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。關(guān)于材料利用率，可用下式表示： =A/BS×100%

18、(5-2)式中: A-一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面； B-條料寬度； S-步距。由cad測(cè)量工具求得面積： A63.44(mm2)縱排 ： =A/BS×100% =（28×40-3.14×2×2）÷(42.6×29.5)×100% 88.1()最終的排樣圖如圖5-2所示：圖5-2 最終排樣圖5.2 沖壓力的計(jì)算計(jì)算沖裁力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：Fp=KptL (5-3)式中:-材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)表5-3(

19、MPa)； L-沖裁周邊總長(zhǎng)(mm)； t-材料厚度(mm);系數(shù)Kp是考慮到?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13。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。由于45鋼的力學(xué)性能查表可得：抗剪強(qiáng)度取350MPa。的數(shù)值取決于材料的種類(lèi)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2-1確定，材料厚度t=1.0mm，取=350MPa。 總沖裁力的計(jì)算由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。F沖= F1+F2 (5-4)式中: F沖-總

20、沖裁力； F1-落料時(shí)的沖裁力； F2-沖孔時(shí)的沖裁力。沖裁周邊的總長(zhǎng)(mm)，落料周長(zhǎng)為：L1116.52(mm)(利用CAD測(cè)量工具)沖孔周長(zhǎng)為： L288 (mm) (利用CAD測(cè)量工具)落料沖裁力由公式(5-3)得： F1=KptL1 =1.3×1.0×116.52×350 =53(KN)沖孔沖裁力由公式(5-3)得： F2=KptL2 =1.3×1.0×88×350 =40(KN) 卸料力、推件力的計(jì)算當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而會(huì)緊箍在凸模上。為了使沖裁工作

21、連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱(chēng)為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱(chēng)為推料力。 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，凹模型口直壁高度h=5mm，所需卸料力F卸和推件力F推分別為：推件力、卸料力計(jì)算公式如下：F推=nK推F沖 (5-5)F卸= K卸 F落 (5-6)式中：F推-推件力； F卸-卸料力； F沖-沖裁力； K卸-卸料力系數(shù)，見(jiàn)表5-5； K推-推件力系數(shù)，見(jiàn)表5-5； n-卡在凹模里的工件個(gè)數(shù)，n=h/t。表5-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) mm料厚/mmK卸K推K頂鋼0.10.10.50

22、.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁及鋁合金紫銅、黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。K推-推件力系數(shù)通過(guò)查表5-4確定，推件力系數(shù)取K推0.055；由公式(5-5)得： 推件力 F推=nK推F沖 =4/1.0（取整5）×0.055×40 =8.8（KN）K卸卸料力系數(shù)通過(guò)查表5-4確定，卸料力系數(shù)取K卸0.045；由公

23、式(5-6)得： 卸料力 F卸= K卸 F落 =0.045×53 =2.4（KN） 總沖壓力的計(jì)算 F= F沖+F落+F卸+F推=53+40+8.8+2.4 104.2KN 初選壓力機(jī)壓力機(jī)可分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式分為摩擦壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)、高速?zèng)_床，液壓式分為油壓機(jī)、水壓機(jī)，而在生產(chǎn)中一般常選用曲柄壓力機(jī)，曲柄壓力機(jī)分有開(kāi)式和閉式兩種，開(kāi)式機(jī)身形狀似英文字母C，其機(jī)身前端及左右均敞開(kāi)，操作可見(jiàn)大，但機(jī)身剛度差，壓力機(jī)在工作負(fù)荷作用下會(huì)產(chǎn)生變形，一般壓力機(jī)噸位不超過(guò)2000KW。閉式機(jī)左右兩側(cè)封閉，操作不方便，但機(jī)身剛度好，壓力機(jī)精度高。考慮到經(jīng)濟(jì)性能、加工要求和操作方便在此選開(kāi)

24、式壓力機(jī)。根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，查下表5-5初選壓力機(jī)為J23-16型壓力機(jī)。表5-5 開(kāi)式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù)型號(hào)J23-16公稱(chēng)壓力/KN160滑塊行程/mm55最大閉合高度/mm220閉合高度調(diào)節(jié)/mm45滑塊中心線(xiàn)至床身距離/mm160滑塊底面尺寸/mm前后250左右350工作臺(tái)板厚度/mm40模柄孔尺寸/mm直徑40深度605.2.5 壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)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，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)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模

25、的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定： （1）對(duì)稱(chēng)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(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)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。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置X0，Y0（即x=0，y=0），即為所求模具的壓力中心。單個(gè)零件的壓力中心計(jì)算如下：X0(L1X1+L2X2+LnXn)(L1+L2+Ln) （5-7） Y0(L1Y1+L2Y2+LnYn)(L1+L2+Ln)式中：X0-壓力中心的橫坐標(biāo)； Y0

26、-壓力中心的縱坐標(biāo)； L-各線(xiàn)段的長(zhǎng)度； X-各線(xiàn)段重心的橫坐標(biāo)； Y-各線(xiàn)段重心的縱坐標(biāo)。本產(chǎn)品為對(duì)稱(chēng)產(chǎn)品，為了模具加工制造的方便，壓力中心仍然選擇為（0.0）。6 刃口尺寸計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，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 沖裁間隙的確定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(mǎn)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

27、、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(mǎn)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(mǎn)足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命達(dá)到最長(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

28、模具采用查表法予以確定其間隙植。根據(jù)實(shí)用間隙表 6-1查得材料45鋼的最小雙面間隙Zmin=0.1mm，最大雙面間隙Zmax=0.14mm。 表6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 mm材料厚度 08F、10、35、09Mn、4516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙（或無(wú)間隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.03.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.40

29、00.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.66

30、00.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)

31、與法則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凸模尺寸，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；凸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：分別加工法。分別規(guī)定凸

32、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。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)于采用分別加工的凸模和凹模，應(yīng)保證下述關(guān)系：凸凹ZmaxZmin所以，新制造的模具應(yīng)該保證凸凹ZminZmax

33、，否則，模具的初始間隙已超過(guò)了允許的變動(dòng)范圍ZminZmax，影響模具使用壽命。本套模具采用分別加工法進(jìn)行加工。分開(kāi)加工時(shí)計(jì)算公式如下：落料 D凹=(Dmax-) (6-1) D凸=(D凹-Zmin)=(Dmax-Zmin) (6-2)沖孔 d凸=(dmin+) (6-3) d凹=(d凸+ Zmin)=( dmin+ Zmin) (6-4)孔心距 Ld=L±1/8 (6-5)式中:D凸、D凹-分別為落料凹模和凸模的基本尺寸； d凸、d凹-分別為沖孔凹模和凸模的基本尺寸； Dmax-落料件的最大極限尺寸； dmin -沖孔件的最小極限尺寸； L、Ld-工件孔心距和凹模孔心距的公稱(chēng)尺寸；

34、 -沖裁件公差； -磨損系數(shù)； 凸、凹-分別為凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取值負(fù)向，凹模偏差取正向。由上表6-1可得： Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm ZmaxZmin=(0.140.1)mm=0.04mm對(duì)于沖孔凸模來(lái)說(shuō)采用凸、凹分開(kāi)加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：沖孔凸模直徑為：,通過(guò)查表得凸、凹模制造公差：，通過(guò)校核：滿(mǎn)足的條件查表得磨損因數(shù)：為x=0.75按式得： 同理可得對(duì)于外輪廓的落料，由于不滿(mǎn)足的條件，故采用配合加工的方法，其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 為磨損后增大尺寸 為磨損后增大尺寸查表得： 當(dāng)時(shí)，磨損系數(shù)為x=1.0；當(dāng)時(shí)，磨損系數(shù)為x=75；刃

35、口尺寸計(jì)算公式：磨損后增大尺寸的計(jì)算公式： 磨損后減小尺寸的計(jì)算公式： 磨損后尺寸不變的計(jì)算公式：將數(shù)據(jù)依次帶入公式：落料凸模尺寸根據(jù)凹模刃口尺寸配作，保證間隙為0.1-0.14。表6-2 簡(jiǎn)單形狀（方形、圓形）沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差 mm公稱(chēng)尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹公稱(chēng)尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹181830308080120120180-0.020-0.020-0.020-0.025-0.030+0.020+0.025+0.030+0.035+0.040>180260260360360500500-0.030-0.035-0.040-0.050+0.045+0.050+0.060+0.0

36、70表6-3 磨損系數(shù) mm材料厚度工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30磨損系數(shù)非圓形值圓形值10.750.50.750.57 主要零部件設(shè)計(jì)雖然各類(lèi)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(lèi)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(lèi)。設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷(xiāo)釘起零件的定位作用，采用擋料銷(xiāo)送進(jìn)定距和導(dǎo)

37、料銷(xiāo)送進(jìn)定位，無(wú)側(cè)壓裝置。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。7.1 凹模設(shè)計(jì) 凹模外形的確定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。凹模各尺寸計(jì)算公式如下：凹模厚度 H=Kb1 （7-1）凹模邊壁厚 c=(1.52)H （7-2）凹模板邊長(zhǎng) L=b1+2c （7-3）凹模板邊寬 B=b2+2c （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/mm1>13&

38、gt;36500.300.400.350.500.450.60>501000.200.300.220.350.300.45>1002000.150.200.180.220.220.30>2000.100.150.120.180.150.22查表7-1得：K=0.4。根據(jù)公式（7-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1=0.4×21=8.4（mm）根據(jù)公式（7-2）可計(jì)算凹模邊壁厚：c=(1.52)H=1.5×8.42×8.4=12.616.8（mm）取凹模邊壁厚為35mm。取凹模厚度為25mm。根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長(zhǎng)、寬的

39、尺寸。根據(jù)公式（7-3）可計(jì)算凹模長(zhǎng)： L=b1+2c =40+2×35 =110（mm）取160根據(jù)公式（7-4）可計(jì)算凹模寬： L=b2+2c =28+2×35 =98（mm） 取140取整后，即：L×B×H=160mm×140mm×25mm。 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時(shí)主要根據(jù)沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來(lái)確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類(lèi)型刃口強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變。 凹模精度與材料的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT11級(jí)，內(nèi)

40、型腔精度為IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra1.6um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12。7.2 凸模的設(shè)計(jì) 凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是鑲拼式，另一類(lèi)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T10A，熱處理5862HRC。7.2.3 凸模精度的確定根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra

41、1.6um。7.3 凸凹模設(shè)計(jì) 凸凹模外形尺寸的確定凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計(jì)的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定的，與落料凹模配合確定，其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定。 凸凹模壁厚的確定凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒型刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力

42、大，故最小壁厚應(yīng)大一些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見(jiàn)表7-2。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小一些。表7-2 凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.710凸凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為2.7mm，該壁厚為2.7mm即可，本設(shè)計(jì)中

43、凸凹模的壁厚為5mm，故該凸凹模的側(cè)壁強(qiáng)度要求足夠。 凸凹模洞口類(lèi)型的選取本設(shè)計(jì)采用的是倒裝式復(fù)合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設(shè)計(jì)凸凹模洞口類(lèi)型，排出積存廢料。(a) (b) (c) (d) (e)圖7-1 凸凹模洞口的類(lèi)型(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)錐筒式 (e)錐形式凸凹模洞口的類(lèi)型如圖7-1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強(qiáng)度都帶來(lái)了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b

44、、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。綜上所述，本設(shè)計(jì)選用a型洞口。7.4 卸料板的設(shè)計(jì)在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了彈性卸料裝置，采用卸料板進(jìn)行卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導(dǎo)向，對(duì)凸凹模起保護(hù)作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表7-4確定，取0.15mm。卸料板的厚度選為10mm，卸料板與凹模的外形尺寸相同。根據(jù)凹模的尺寸160mm×140mm×25mm，從而可以確定卸料板的尺寸160mm×140mm×16mm。表7-3 卸料板與凸凹模間隙值材

45、料厚度t/mm0.50.511單邊間隙Z/mm0.050.10.157.5 固定板的設(shè)計(jì)凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強(qiáng)度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強(qiáng)度，使凸凹模與下模座、下墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則固定板的厚度： H固=（0.60.8）H凹 （7-5）式中： H固-固定板厚度；H凹-凹模厚度。根據(jù)公式（7-7）得凸模固定板和凸凹模固定板厚度都為：H固=（0.60.8）H凹=（0.60.8）H凹=（0.60

46、.8）×20=1216（mm） 取厚度為20mm。 7.6 墊板的設(shè)計(jì)它的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對(duì)材料的壓力超過(guò)材料的許用壓力，需在凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，查參考文獻(xiàn)中沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 22.5-17JB/T7643.3-1994，可得墊板尺寸為160mm×140 mm×10mm。7.7 上下模座、模柄的選用7.9.1 上下模座的選用本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底

47、位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離18mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為10mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/r6的過(guò)盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過(guò)盈配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱：A25 h6×130×25 GB/T2861.1 導(dǎo)套：A25 H6×65×28 GB/T2861.6模座的的尺寸L/mm×B/mm160

48、mm×140mm,上模座的厚度與下模座厚度查標(biāo)準(zhǔn)分別為35mm、45mm。 模柄的選用模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺(tái)階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷(xiāo)釘與上模座緊固在一起，使用與較大是模具。（5）浮動(dòng)式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的緊密沖裁。根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，采用整理式模柄。在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長(zhǎng)度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致