矩形蓋沖裁模設(shè)計(jì)與制作

1、 前言隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具的應(yīng)用越來越廣泛，其適應(yīng)性也越來越強(qiáng)。已成為工業(yè)國(guó)家制造工藝水平的標(biāo)志和獨(dú)立的基礎(chǔ)工業(yè)體系。模具屬于精密機(jī)械產(chǎn)品，因?yàn)樗饕蓹C(jī)械零件和機(jī)構(gòu)組成，如成形工作零件（凸模、凹模），導(dǎo)向零件有（導(dǎo)柱、導(dǎo)套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)，推（頂）料（件）機(jī)構(gòu)，檢測(cè)與安全機(jī)構(gòu)等。為提高模具的質(zhì)量、性能、精度和生產(chǎn)效率，縮短制造周期，其零、部件（以稱模具組合），多由標(biāo)準(zhǔn)零、部件組成。所以，模具應(yīng)屬于標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的產(chǎn)品。過去的中國(guó)工業(yè)中，模具長(zhǎng)期未受到重視，改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表、摩托車、汽車等行業(yè)進(jìn)入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有

2、一定發(fā)展，但仍落后于需要，每年進(jìn)口模具數(shù)量很大，除模具本身外，使用模具的設(shè)備如高效多工位模壓設(shè)備，現(xiàn)代化的鍛壓設(shè)備、壓鑄設(shè)備、大型塑料成形設(shè)備以及供應(yīng)高效沖壓用的卷料設(shè)備等仍落后于需要。由于模具的用途廣泛，模具的種類繁多，科學(xué)在進(jìn)行模具分類，對(duì)有計(jì)劃在發(fā)展模具工業(yè)，系統(tǒng)地研究、開發(fā)模具生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的現(xiàn)代化，充分發(fā)揮模具的功能和作用；對(duì)研究、制訂模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)水平，提高模具生產(chǎn)效率，縮短模具的制造周期都有十分重要的意義。金屬板料沖壓是模具在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的加工形式之一，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨加劇，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，對(duì)生產(chǎn)的安全性，操作的方便性等

3、要求也日益提高。模具作為沖壓生產(chǎn)的基本要素，其設(shè)計(jì)制造技術(shù)受到普遍重視。因此學(xué)習(xí)模具課程，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)也是適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)要求的。設(shè)計(jì)一套完整的模具，要求設(shè)計(jì)者應(yīng)具有扎實(shí)的動(dòng)手能力和廣闊的理論知識(shí)體系。如金屬材料與熱處理知識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)械制圖、機(jī)械工藝制造學(xué)、公差與配合等一系列的知識(shí)體系。由于這次設(shè)計(jì)時(shí)間短，設(shè)計(jì)者知識(shí)水平有限，加上技術(shù)資料不全，在設(shè)計(jì)過程中難免有一些不足之處，請(qǐng)老師和讀者加以批評(píng)和指正。 摘 要 聯(lián)接件沖裁模是一套到倒裝復(fù)合模，它包括落料、沖孔、彎曲三道工序。通過對(duì)沖裁機(jī)理及沖件工藝性的分析，設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的模具；在制作過程中，保證加工零、部件的尺寸精度和

4、表面質(zhì)量，提高各零件間的位置對(duì)正關(guān)系，避免錯(cuò)位，調(diào)整好落料、沖孔的間隙，使得間隙值合理化，最終保證工件試沖后滿足零件圖所規(guī)定的精度要求。 關(guān)鍵詞 復(fù)合模 沖裁機(jī)理 間隙值Link a piece of blanking moulds designing and making Abstract Link a piece of blanking mould is that one set gets the complex mould , it including blanking , washing holes , crooked three processes of inverting to l

5、ink a piece of blanking mould. Through wash pieces of analysis of craft to blanking mechanism , design structure reasonable , economical and practical mould; In the course of making , guarantee to process precision of size of the spare part and surface quality, improve position of every part adjust

6、relation well , is it misplace to avoid , adjust good blanking , wash interval of hole, make interval to be value rationalized , guarantee work piece is it meet part precision demand picture stipulate after washing to try finally. Key words Complex mould Blanking mechanism Interval value第一部分沖裁是利用模具使

7、板料產(chǎn)生分離的沖壓工序，它包括落料、沖孔、切口、切邊、剖切、整修、精密沖裁等。沖裁所得到的工件可以直接作為零件使用或用于裝配部件或可以作為彎曲、拉深、成形、冷擠壓等其它工序毛壞。一、 沖裁變形的機(jī)理（一）為了提高沖裁件的尺寸精度與斷面質(zhì)量，必須研究沖裁過程，變形時(shí)材料的應(yīng)力狀態(tài)以裂紋形成機(jī)理。沖裁工序是利用凸模與凹模組成上、下刃口，將材料置于凹模上，凸模下降使材料變形，直至全部分離，因凸模與凹模之間存在間隙Z，故凸模與凹模作用于材料的力量不均勻分布，主要集中在凸、凹模刃口。沖裁既然是分離工序，必然從彈性變形、塑性變形開始，隨著刃口壓入材料深度的增加，塑性變形向材料內(nèi)層發(fā)展，直到材料的整個(gè)厚度方

8、向，使材料的一部分相對(duì)于另一部分移動(dòng)，當(dāng)塑性變形達(dá)到一定值時(shí)，刃口附近的材料就產(chǎn)生裂紋，裂紋先從凹模刃口側(cè)面處的材料開始，繼而凸模刃口側(cè)面處也產(chǎn)生裂紋，在上下裂紋匯合后，材料就完全分離。我們可以將沖裁變形過程分為三個(gè)階段：第一階段：彈性變形階段（圖1-1中，圖a）凸模開始對(duì)凹模加壓，由于彎矩M的作用，材料不僅產(chǎn)生彈性壓縮變形，而且有穹彎，并稍有壓入凹模型腔，此階段材料內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)未滿足塑性變形條件，處于彈性變形階段。圖1-1 沖裁變形過程第二階段：塑性變形階段（圖1-1中，圖b）因毛壞的彎曲，凸模沿環(huán)形帶b繼續(xù)對(duì)材料加壓，當(dāng)材料內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性變形條件時(shí)，便產(chǎn)生塑性變形，在塑性變形的同時(shí)，

9、還伴有纖維的彎曲與拉伸，隨著變形的增加，刃口附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，直到應(yīng)力達(dá)最大值（相當(dāng)于材料的抗剪強(qiáng)度）。第三階段：斷裂階段（圖1-1中，圖c、 d、 e）當(dāng)刃口附近應(yīng)力達(dá)到破壞應(yīng)力時(shí)，先后凸、凹模刃口側(cè)面產(chǎn)生裂紋。裂紋產(chǎn)生后，沿最大剪應(yīng)力方向，向材料內(nèi)層發(fā)展，使材料分離。（二）彎曲是使材料產(chǎn)生塑性變形、形成有一定角度形狀零件的沖壓工序。彎曲工序可以用模具在普通壓力機(jī)上進(jìn)行，也可在專用的彎曲機(jī)或彎曲設(shè)備上進(jìn)行。彎曲變形有很多種形式，圖1-2所示為V形彎曲，被彎曲的材料是平面板料。當(dāng)模具受到壓力作用時(shí)，首先達(dá)到圖1-2a所示的位置，板料與凸模有三點(diǎn)接觸。此后凸模下行，彎曲區(qū)縮小，未成形件的兩邊逐步

10、貼向凹模工作表面，直到彎曲件與凸模和凹模全部貼緊，如圖1-2b所示。凸模與凹模分開后，工件就彎成具有角的彎曲工件了。成形件的角度往往稍大于角，這種現(xiàn)象稱為回彈，回彈的角度可以估算，并可采取措施消除回彈。 彎曲分為自由彎曲和校正彎曲，所謂自由彎曲是指當(dāng)彎曲終了時(shí)，凸模、毛坯和凹模三者吻合后凸模不再下壓。而校正彎曲是指在上述基礎(chǔ)上凸模再往下壓，對(duì)彎曲件起校正作用，從而使工件產(chǎn)生進(jìn)一步的塑性變形。二、聯(lián)接件沖裁模的工作原理 圖1-3 聯(lián)接件沖裁模 1.下模座 2導(dǎo)柱 3卸料螺釘 4凸凹模固定板 5橡膠墊圈 6導(dǎo)套 7擋料銷 8凸模固定板 9上模座 1018. 26.定位銷 111219. 20. 2

11、9.內(nèi)六角螺釘 13.模柄 14.打桿 15.沉頭螺釘 16.推板 17.上頂桿 21.凸模 22.沖孔凸模 23.落料凹模 24.卸料板 25.凸凹模 27.下頂桿 28.圓柱螺旋壓縮彈簧 30.鎖緊螺釘如圖1-3為一副落料、彎曲、沖孔倒裝復(fù)合沖裁模的結(jié)構(gòu)。聯(lián)接件沖裁模的工作原理：沖模開始工作時(shí)，上、下模在壓力機(jī)作用下分開，將條料放在卸料板24上，并通過擋料銷7定位，待上模在壓力機(jī)滑塊作用下下降時(shí)，上模中的落料凹模23首先接觸條料，繼續(xù)加壓時(shí)，則凸凹模25的外緣與落料凹模23作用進(jìn)行落料，上模繼續(xù)下降，將零件與條料分離，由于上模繼續(xù)下降，則凸模21將沖出的零件頂入凸凹模25中，在上模下降的同

12、時(shí)，凸模21與凸凹模25開始對(duì)條料進(jìn)行彎曲沖裁，在即將完成彎曲后，由固定在凸模21上的沖頭22對(duì)沖裁件進(jìn)行沖孔，廢料從凸凹模25中的落料孔中排出，待上模在壓力機(jī)滑塊作用下回升時(shí)，打桿14通過推板16作用于上頂桿17下移頂出工件，同時(shí)安裝在下模座中的下頂桿27在彈簧力的作用下向上頂起，頂出可能粘在凸凹模25中的工件，而用橡膠墊圈的卸料板24及條料又恢復(fù)到原來的位置，準(zhǔn)備下一沖程的沖裁。三、聯(lián)接件沖裁模的結(jié)構(gòu)分析沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要決定于沖裁模的質(zhì)量和精度。沖裁模結(jié)構(gòu)是否合理、先進(jìn)，又直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁

13、模本身的使用壽命和操作的安全、方便性等。因此，設(shè)計(jì)出切合實(shí)際的先進(jìn)模具是沖壓生產(chǎn)的首要任務(wù)。下面來分析該套模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 圖1-4 圖1-4為先期設(shè)計(jì)的聯(lián)接件沖裁模的結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)上模座下行時(shí)凸模19首先接觸凹模17即開始對(duì)坯料進(jìn)行了彎曲變形完成了第一道工序，上模座繼續(xù)下行，沖孔凸模16接近坯料開始實(shí)行沖孔工序，待沖孔完成后落料凹模與凸模19沖出聯(lián)接件的外緣，即整個(gè)工序完成。由此，我們可以看出該套模具的沖壓工序?yàn)閺澢?沖孔-落料。這樣的結(jié)構(gòu)、工序安排是不合理的：如圖1-4所示 沖孔凸模安裝在凹模固定板上，這樣使得凸模長(zhǎng)度過長(zhǎng)，定位誤差大，影響了沖件的最后加工精度，同時(shí)也降低了沖孔凸模的剛度（沖孔凸

14、模的直徑為4mm）；這套結(jié)構(gòu)中是先進(jìn)行彎曲變形的，那么板料的定位就難以保證，會(huì)發(fā)生竄動(dòng)的現(xiàn)象，沖件的尺寸公差就難以保證；再者板料放在凸凹模的頂部，由于頂部為圓弧形，不具穩(wěn)定性，因此從便于生產(chǎn)的角度來講，我們應(yīng)將凸模設(shè)計(jì)為具有凸模和凹模兩種特征的形狀凸凹模；該聯(lián)接件沖裁模包含了落料、彎曲、沖孔三道工序，其中彎曲變形使得沖件留在上模中或下模中，考慮這方面的因素就要設(shè)計(jì)頂件裝置，以便沖件能容易頂出，保證下一沖壓件的進(jìn)行。通過對(duì)上述結(jié)構(gòu)的分析，克服以上的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)，我們最終設(shè)計(jì)成如圖1-3結(jié)構(gòu)。第二部分 圖2-1 聯(lián)接件零件圖 一、 工藝分析沖壓件的工藝性是指沖件在沖壓加工中的難易程序。沖壓工藝性的好壞

15、直接影響沖壓件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)率和沖壓成本，甚至影響到?jīng)_壓工藝的實(shí)施。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能提高沖壓件的工藝性。聯(lián)接件的材料為H68。HMn58-2是黃銅中的一種它的彎曲性能好。HMn58-2的化學(xué)成分及力學(xué)性能分析：表一：化學(xué)成份WMnFePbSbBiP余量雜質(zhì)總量57.260.01.02.01.00.10.0050.0020.01Zn1.2表二：HMn58-2的力學(xué)性能分析代號(hào)材料狀態(tài)力 學(xué) 性 能抗剪強(qiáng)度/Mpa抗拉強(qiáng)度/Mpa屈服點(diǎn)/Mpa伸長(zhǎng)率（%）HMn58-2軟240294-30010040半硬280340-441100-25硬400392-400250131. 沖

16、裁件的工藝性（1）沖裁件的形狀和尺寸1） 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單、對(duì)稱，使排樣時(shí)廢料最小，如圖所示-2-2 圖 2-22） 沖裁件的外形成內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的角。在各直線或曲線的連接處，除采用無廢料沖裁成鑲拼模結(jié)構(gòu)外，都應(yīng)有R7058（-料厚）以上的圓角，以提高模具的壽命。3） 沖裁件的提出懸臂和凹槽寬度不宜過小，其合理數(shù)值可參照表三表三：材料寬度 b硬鋼（1.52.0）t黃銅、軟鋼紫銅、鋁 （1.01.2）t（0.80.9）t4)用條料沖裁兩端帶圓弧的工件時(shí)，其圓弧半徑R應(yīng)大于條料寬度的一半，否則由于條料寬度有公差會(huì)使工件產(chǎn)生凸肩。5）沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強(qiáng)度不夠，易折斷。6）沖裁

17、件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離a不能過小，否則凹模強(qiáng)度不夠，容易破裂，且工件邊緣容易產(chǎn)生膨脹或歪扭變形。最小距離數(shù)值一般應(yīng)取a（對(duì)圓孔），或a1.5（對(duì)矩形孔）。 （2）沖裁件的精度和表面粗糙度 1）金屬?zèng)_裁件的內(nèi)外形經(jīng)濟(jì)精度為IT12IT14級(jí)。一般要求落料件精度最好低于IT10級(jí)，沖孔件最好低于IT9級(jí)。 2）沖裁件的表面粗糙底R(shí)a一般在12.5mm以上，沖裁件剪斷面的光亮帶寬度，由被沖材料的厚度、力學(xué)性能、沖模間隙和刃口質(zhì)量而定。2彎曲件的工藝性 （1）彎曲件的尺寸精度 彎曲件的尺寸精度與板料的力學(xué)性能、板料的厚度、模具結(jié)構(gòu)和模具精度、工藝的數(shù)量和工序的先后次序以及工件本身的形狀尺寸

18、等因素有關(guān)。（2）彎曲件的形狀 如果彎曲件的形狀左右對(duì)稱，則左彎曲的毛坯受力均衡不產(chǎn)生滑動(dòng)。如果彎曲件的形狀不對(duì)稱，則左彎曲過程中毛坯將發(fā)生滑動(dòng)而產(chǎn)生偏移。在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板、定位銷等定位。（3）彎曲件的彎曲半徑 彎曲時(shí)彎曲半徑愈小，板料表面變形程序愈大。如果彎曲半徑過小，則板料表面變形程序愈大。如果彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的最大許可變形而開裂。二、確定合理的沖壓方案在沖裁工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)，確定沖壓工藝方案。聯(lián)接件的沖壓加工方法可以分為落料、彎曲和沖孔三道工序，由于聯(lián)接件壁較薄，加工精度要求較高，采用先落料后彎曲和沖孔的加工方案有利于保證加工精度。因此

19、，選用先落料后彎曲再?zèng)_孔的復(fù)合沖裁方案。三、進(jìn)行工藝計(jì)算（一）計(jì)算毛坯尺寸 1毛坯尺寸計(jì)算 中性層半徑11.75mm 213.25mm 圓弧部分的展開長(zhǎng)度：L1/180ºa11 L2/180ºa22 a彎曲中心角（度） L中性層展開長(zhǎng)度 中性層半徑 a162º a2124º L1 3.14/180º×62º×1.751.89mm L23.14/180º×124º×13.2529.2mm L3 6.73mm L總 2×6.73+2×1.89+29.246.4

20、4mm排樣沖裁件在板料上的布置叫排樣。它是制定沖壓工藝不可缺少的內(nèi)容，直接影響材料的利用率、沖模結(jié)構(gòu)、制件質(zhì)量和生產(chǎn)率等，條料的沖裁時(shí)，所產(chǎn)生的廢料分為兩種情況：（1） 工藝廢料：工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切 去的料邊，與定位孔不可避免的料頭和料尾廢料。（2） 結(jié)構(gòu)廢料：由于工件結(jié)構(gòu)的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料。排樣方法主要有三種：A：有搭邊排樣B：無搭邊排樣C：少搭邊排樣合理排樣充分利用材料具有重大意義。圖 2-3 排樣圖排樣的經(jīng)濟(jì)程度用材料的利用率K表示：Kna/A。×100式中 K材料利用率（）； n條料上生產(chǎn)的沖件數(shù)； a每一沖件面積（mm2）；

21、 A。條料面積（mm2）；則K2×46.44×30/2×47.94×34×10085搭邊排樣中相鄰沖裁件間的余料或沖裁件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊用以防止送料發(fā)生偏差時(shí)，沖出殘缺的廢品。由表可查得沖裁時(shí)的搭邊值為：表四： 沖裁金屬材料的搭邊值料厚手工送料自動(dòng)送料圓形非圓形AA1aa1Aa111.51.521.5>1221.52.5232>232.5232.5>3432.53.5343>45435454a=2mm,a1=1.5mm 則條料寬度為：b=30+2×2=34mm 送進(jìn)步距為 ： n46.441.5

22、47.94mm（二）計(jì)算工序壓力（1）落料力的計(jì)算 按式 F落1.3Lt得式中F落落料力（N） L工件外輪廓周長(zhǎng)（mm） t材料厚度（mm）；t0.5mm 材料的抗剪強(qiáng)度，由表查得340MPaL2×302×46.44152.88mm則F落 1.3×152.88×340×0.533.79KN（2）沖孔力計(jì)算 按式 F沖1.3Lt計(jì)算 式中 L工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)（mm）； F沖1.3××8×0.5×340×211.1KN（3）卸料力 F卸K卸·F式中 K卸卸料力因素，其值由表查得K卸0.03則

23、F卸K卸×F落0.03×33.791.01KNF卸K卸×F落0.03×11.10.33KN表五： 卸料力、推件力、頂出力因數(shù)料厚/mm鋁、鋁合金0.03-0.060.03-0.07純銅、黃銅0.02-0.060.03-0.09注：卸料力因數(shù)在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜的工件時(shí)取上限值；沖裁間隙取大時(shí)，因數(shù)數(shù)值可取小些。 （4）推件力 F推nK推F沖 式中 F推推件力因素，由表查得F推0.05 沖孔凹模刃口直壁高度 h1.5mm n1.5/0.53 F推=3×0.05×11.1=1.67KN （5）彎曲力計(jì)算 按近似壓彎力公式 F10.7

24、KBt2b/R+t b=390MPa K1.3 R13mm t0.5mm B30mm F10.7×1.3×30×0.52×390/130.50.2KN 校正彎曲力 F2A q單位校正力（MPa）,q15 MPa A工件被校正部分的投影面積，A×13×30×124º/360º421.81mm2 則F215×421.816.33KN F總彎曲6.330.26.53KN （6）壓料力 壓料力FQ的值可近似取自由彎曲力的3080，即FQ0.8×F彎曲0.8×6.535.22KN 則總

25、沖壓力為： F總F落F沖F卸F卸F推F彎曲FQ 33.7911.11.010.331.676.535.22 59.65KN （7）回彈彎曲件從模具中取出后，由于彎曲時(shí)存在著彈性彎形，結(jié)果使工件的角度和圓角半徑發(fā)生變化，與模具相應(yīng)形狀不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈?；貜椀拇笮。ǔＳ媒嵌然貜椓亢颓驶貜椓縼肀硎?。影響回彈的因素1） 材料的力學(xué)性能。材料的屈服點(diǎn)越高，彈性模量越小，回彈越大。2） 材料的相對(duì)彎曲半徑R/t。3） 彎曲工件的形狀。4） 模具尺寸。5） 模具間隙。6） 校正力回彈的計(jì)算 按式 RK（R10.5t）-0.5t 計(jì)算 式中 K回彈系數(shù)； R1工件回彈后圓角的半徑； R工件回彈前圓

26、角半徑，相等于凸模圓角半徑（mm）； a1工件圓?。ɑ貜椇螅┧鶎?duì)中心角（º）； a工件回彈前圓弧所對(duì)中心角，相當(dāng)于凸模圓弧所對(duì)中心角（º）； t工件材料厚度（mm）； R1/t13/0.526 由回彈系數(shù)表查得 K0.87 則 R0.88×（130.5×0.5）-0.5×0.511.4mm aa1/K124/0.88140º 但因該沖件的材料為黃銅，且厚度為0.5mm較薄，因此沖件的回彈可忽略不計(jì)。（三）壓力中心的計(jì)算為了保證壓力機(jī)和模具正常地工作必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起

27、凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)致磨損，影響壓力機(jī)精度。形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱的工件，如圓形、正多邊形、矩形，其沖裁時(shí)的壓力中心與工件的任何中心重合。由此得知該沖件的壓力中心與工件的幾何中心重合。（四）確定凸凹模間隙，計(jì)算凸凹模工作部分尺寸1.沖裁間隙是指沖裁模中凸凹模刃口橫向尺寸的差值。雙面間隙用Z表示，單面間隙用Z/2.其值為正，也可為負(fù)，但在普裁中，均為正值。間隙值對(duì)沖裁件質(zhì)量。沖裁力和模具壽命均有很大影響，是沖裁工藝與沖裁模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。 間隙對(duì)沖壓力的影響試驗(yàn)表明，間隙對(duì)沖壓力有明顯的影響，特別是對(duì)卸料力的影響更顯著。隨

28、著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，容易斷裂分離，因此沖裁力減??；但若繼續(xù)增大間隙因裂紋不重合，沖裁力下降緩慢。 間隙對(duì)模具壽命的影響 模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間的合格沖件數(shù)表示?？倝勖怯媚＞呒庑橹沟目偟暮细駴_件數(shù)表示。 為了提高模具壽命，一般需要選用較大間隙。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度，減少模具粗糙度值，提供良好潤(rùn)滑，以減少磨損。 間隙值的確定 由以上分析可見，凸凹模間隙對(duì)沖件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要確定一個(gè)合理間隙值，以提高沖件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命和減小沖裁力。 考慮到模具制造偏差及磨損規(guī)律，

29、生產(chǎn)中通常是造成一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。 對(duì)于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高的沖件應(yīng)造用較小間隙值（見下表），這時(shí)沖裁力與模具壽命作為次要因素考慮。表六：沖裁模凸、凹模初始雙面間隙 板料厚度軟 鋁純銅、黃銅、硅鋼片鍛鋁ZminZmaxZminZmaxZminZmax0.20.0080.0120.0100.0140.0120.0160.30.0120.0180.0150.0210.0180.0240.40.0160.0240.0200.0280.0240.0320.50.0200.0300.0250.0350.0300.040因該沖件的材料為黃銅（HMn58-2）厚度t0.5mm，即可此查此表得

30、Zmin0.025 Zmax0.0352.凸模與凹模刃口尺寸的確定 沖裁件尺寸精度主要決定于凸模與凹模的刃口尺寸精度，模具的合理間隙的數(shù)值也必須靠凸模與凹模刃口尺寸來保證。 在確定凸模與凹模刃口尺寸時(shí)必須遵循下述原則：1） 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。2） 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹模基本尺寸則取接近或等于沖件孔的最大極限尺寸。3） 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。4） 選擇模具刃口制造公差時(shí)，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。5） 零件

31、尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。表七： 規(guī)則形狀（圓形、方形件）沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公差（mm）基本尺寸凹模公差凹模公差d180.0200.020>18300.0200.025>30800.0200.030 落料 始用間隙 查表 Zmax0.035 Zmin0.025L凹（L-x） L凸（L- x-Zm/n） 凹由表查得 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凹0.030mm凹0.020mm L凹落料凹?；境叽?X因素其值可查表 x0.5 工件制造公差（mm） 則L凹長(zhǎng)（46.44-0.5×0.40）46.24mm L凸長(zhǎng)（46.44-0.5×

32、;0.40-0.025）46.22mm L凹寬（30-0.5×0.020）29.9mm L凸寬（30-0.5×0.020-0.025）29.86mm 校核 因凸凹Zmax- Zmin，取凸、凹 是合適的 沖孔刃口尺寸計(jì)算 對(duì)于4±0.05孔沖裁凸模、凹模的制造公差由表查得 凸凹0.02mm 則：d凸（dx）=(4+1×0.10) =4.10mm d凹（dxZmin）（41×0.100.025）4.13核：凸凹0.020.020.04mm Zmax- Zmin0.035-0.0250.01mm 凸凹> Zmax- Zmin故采用凸模、凹模配

33、合加工方法，其雙面間隙為0.0250.035mm。對(duì)于孔中心距 L34±0.10mm L凹34±/834±0.20/834±0.015mm彎曲部分刃口尺寸計(jì)算： 該工件彎曲的凹模間隙，根據(jù)材料厚度以及彎曲件的高度和寬度而定。 間隙值為 Z/2tmin+nt 式中Z/2凸模、凹模間的單面間隙 tmin 材料的最小厚度 t材料的公稱厚度 n因素，其與彎曲件H和彎曲線長(zhǎng)度有關(guān) Z/20.50.9t0.525mm 即 R凸R13mm R凹R13.5mm（五）彈簧的選擇彈簧是模具中廣泛應(yīng)用的彈性零件，主要用于卸料、推件和壓邊等工作。圓柱螺旋壓縮彈簧的選用方法。模具

34、設(shè)計(jì)時(shí)，彈簧一般是按標(biāo)準(zhǔn)選的。我們先了解Mn在鋼中的作用：（1）錳對(duì)提高鋼的淬透性。（2）錳對(duì)提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用。（3）錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高。錳鋼的主要缺點(diǎn)是，含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用，因此錳鋼對(duì)過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服：當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1時(shí)，會(huì)使鋼的焊接性能變壞，錳會(huì)使鋼的耐銹蝕性能降低。了解了Mn的性能之后，我們可以很清楚的知道，它比較適合用來做彈簧的材料，我們?cè)賮砜纯?5Mn的化學(xué)成分如表九所示：表八： 彈簧鋼的化學(xué)成分（GB1222-84）牌號(hào)化 學(xué) 成 分 （

35、%）CSiMnCrNiCuPS不大于65Mn0.62-0.700.17-0.370.90-1.200.250.250.0350.035接著我們了解其標(biāo)準(zhǔn)彈簧的選擇要求及步驟：（1） 選擇標(biāo)準(zhǔn)彈簧時(shí)的要求 壓力要足夠。即 式中 彈簧的預(yù)壓力 （N）； 卸料力或推件力、壓邊力 （N）； 彈簧根數(shù)。 壓縮量要足夠。即 式中 彈簧允許的最大壓縮量 （mm）； 彈簧需要的總壓縮量 （mm）； 彈簧的預(yù)壓縮量 （mm）； 卸料板或推件塊、壓邊圈的工作行程 （mm）； 模具的修磨量或調(diào)整量（mm）；一般取46mm。 要符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。因模具閉合高度的大小，限定了所選彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下的長(zhǎng)度；上下模座的

36、尺寸限定了卸料板的面積，也就限定了允許彈簧占用的面積，所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長(zhǎng)度，必須符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。（2） 選擇彈簧的步驟 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初步確定彈簧根數(shù)，并計(jì)算出每根彈簧分擔(dān)的卸料力（或推件力、壓邊力）。 根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由表六初選若干個(gè)序號(hào)的彈簧，這些彈簧均滿足最大工作負(fù)荷的條件。 根據(jù)所選彈簧的規(guī)格，分別計(jì)算出各彈簧的受負(fù)荷。并根據(jù)負(fù)荷行程曲線，分別查出各彈簧時(shí)的以及算出。對(duì)于滿足要求的彈簧，為可進(jìn)行選擇的彈簧。 檢查彈簧的裝配長(zhǎng)度（即彈簧預(yù)壓縮后的長(zhǎng)度=彈簧的自由長(zhǎng)度預(yù)壓縮量）、根數(shù)、直徑是否符合模具結(jié)構(gòu)空間尺寸，如符合要求，則為最后選定的彈簧規(guī)格，否則需重選。這

37、一步驟，一般在繪圖過程中檢查。最后我們來選一下彈簧下表十為部分標(biāo)準(zhǔn)圓柱螺旋壓縮彈簧：表十：標(biāo)準(zhǔn)圓柱螺旋壓縮彈簧（兩端圈并緊磨平或鍛平型）的尺寸及參數(shù)（摘自GB/T208994）序號(hào)彈簧外徑D/mm材料直徑d/mm節(jié)距t/mm自由高度/mm受負(fù)荷時(shí)的高度/mm最大工作負(fù)荷/N每100件質(zhì)量/kg160.52.5155.960.0192207.70.02533011.100.035480.83.0157.65170.0555209.90.07063014.60.09974019.200.1128101.04.0158.20280.08692513.200.129103518.200.1731145

38、23.200.216GB/T1973.31989對(duì)小型（d<0.5）圓柱螺旋壓縮彈簧兩端圈并緊磨平型（YI）及兩端圈并緊不磨平型（YII）的尺寸及參數(shù)、GB/T20891994對(duì)圓柱螺旋壓縮彈簧兩端圈并緊磨平型（A）或鍛平型（B） 的尺寸及參數(shù)和JB/T66531993對(duì)扁鋼絲螺旋壓縮彈簧的尺寸及參數(shù)均作了規(guī)定，用以承受循環(huán)次數(shù)小于次的循環(huán)載荷。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的彈簧時(shí)，可由標(biāo)準(zhǔn)中直接查出彈簧的性能。由以上分析我們從表十中首選65Mn YA 0.5X5X15 彈簧2根按公式進(jìn)行校核：=1.34KN/20.67KN經(jīng)計(jì)算其值小于所選的標(biāo)準(zhǔn)彈簧的值，則壓力要足夠；接著根據(jù)公式對(duì)壓縮量進(jìn)行校核：根

39、據(jù)上面的設(shè)計(jì)我們可以確定 彈簧的預(yù)壓縮量=2mm, 卸料板或推件塊、壓邊圈的工作行程=5mm,模具的修磨量或調(diào)整量=5mm,那么彈簧需要的總壓縮量應(yīng)為：=2+5+5=12mm ；與所選的標(biāo)準(zhǔn)相比，小于其彈簧允許的最大壓縮量即：> ，滿足其壓縮量。故所選的彈簧符合該模具的要求。四、模具總體設(shè)計(jì)（一）、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)件的形式和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于中小型模具，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局對(duì)冷沖模制訂了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)模具類型，導(dǎo)向方式、送料方向、凹模形狀等不同，規(guī)定了14種典型組合形式。這樣在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)工作零件，其他零件盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件或選用標(biāo)準(zhǔn)件后再進(jìn)行二次加工。1、 凸模在沖壓過程中，沖模中

40、被沖制件或廢料所包容的工作零件。（1）凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模的種類很多，按凸模的工作斷面分有圓形、方形、矩形和異形凸模；按凸模的結(jié)構(gòu)分有整體式和鑲拼式凸模凸模材料：Cr12MoV 凸模的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)沖孔尺寸的大小分四種： 標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模沖大孔凸模帶護(hù)套的小孔凸模非圓形凸模 由于沖件形狀已決定了橫向尺寸和形狀，所以在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，但是，對(duì)于特制細(xì)長(zhǎng)的凸模和板料厚度大的情況，才需要進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查其危險(xiǎn)面尺寸和自由長(zhǎng)度是否滿足強(qiáng)度要求。（2）壓應(yīng)力校核公式：圓形凸模 4t/ 非圓形凸模 F/ （3）彎曲應(yīng)力的校核：圓形凸模非圓形凸模無導(dǎo)向裝置 95/ 425帶導(dǎo)向裝

41、置 270/ 1200 式中：dmin 凸模最小直徑 (mm)T 材料厚度 (mm)I 材料抗剪強(qiáng)度 (MPa)Amin 凸模最窄處的截面積 (mm2)F 沖裁力T 凸模材料許用壓力 (MPa) D 凸圓最小直徑 (mm)I 凸模最小截同的慣性矩 (mm4)聯(lián)接件的沖孔凸模直徑4的圓形凸模參照GB2863.281選取B型凸模，凸?；境叽鐬?4來制定的，在此選用的沖孔凸模，在JB/T5825可以直接選到而且強(qiáng)度挺好，因此選用標(biāo)準(zhǔn)的。 沖孔凸模的固定方式，采用凸模固定板固定，凸模與固定板是緊配合（H7/k6），上端帶臺(tái)肩，以防拉下。（2）、凹模設(shè)計(jì)：凹模的材料：Cr12MoV 凹模結(jié)構(gòu)：分為整體

42、式和鑲拼兩種，外形一般為圓形或矩形，且?guī)в绣F度 或直面，為增加剛性，凹模厚度和外形尺寸都比普通沖裁模大，凹模鑲拼結(jié)構(gòu)常用于大型沖裁模，沖件形狀不易制造及有易損部分的級(jí)進(jìn)沖模。 凹模刃口形式：有兩類分別為直壁式和錐形，錐形刃口凹模，沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小，但刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大，適合于形狀簡(jiǎn)單，精度要求又高，材料厚度較薄工件的沖裁，而直壁式刃口凹模，刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變，但孔口容易積有工件和廢料，推件力大且磨損大適合于形狀復(fù)雜且加工精度要求較高的沖裁。 凹模的固定方式：一種是錐面定位，螺釘將凹模緊固在模座的凹模內(nèi)，用銷釘防轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)定位可靠，

43、重復(fù)精度高，但加工復(fù)雜，適合于中、小型模具。另一種用銷釘釘定位，螺釘緊固，多種用于大型精沖模，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配時(shí)凸、凹模容易對(duì)中，但重復(fù)精度不高，抗側(cè)力差。經(jīng)上述分析，該聯(lián)接件中的凹模選用的是鑲拼式。凹模高度和凹模厚度是通過計(jì)算選取的，可以保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，因此，不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。（3）定位零件的確定：定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出合格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點(diǎn)，必須采用不同形式的定位裝置，沖模中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導(dǎo)料銷，側(cè)壓板等。而在該聯(lián)接件的模具設(shè)計(jì)中，采用了定位銷、擋料銷等定位零件進(jìn)行定位。（4）卸料裝置的確定：卸

44、料螺釘與橡膠、落料凹模組成了彈壓卸料板兼有壓料和卸料兩大作用，它可在沖壓開始時(shí)起壓料作用，結(jié)束后起卸料作用，主要用于精沖薄料和要求制件平整的沖模中，其彈力可用彈簧或橡膠獲得，也可以通過頂桿安裝在下模座或壓力機(jī)工作臺(tái)下而的彈頂器或氣墊獲得。彈壓卸料板與凸模間的單邊間隙隨料厚不同而分別取0.05mm（t < 0.5）,0.10mm(t > 0.51mm)和 0.15(t > 1mm)。對(duì)于連續(xù)沖模中特別小的沖孔凸模和卸料板孔的單邊間隙可適當(dāng)增大。當(dāng)用彈壓卸料板為沖模導(dǎo)向時(shí)，凸模與卸料板孔配合取H7/h6。彈壓卸料板受彈簧、橡膠等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在1.5mm以下薄

45、件的卸料工作。因此選用橡膠與卸料螺釘組成的卸料裝置。（5）導(dǎo)向裝置的種類及標(biāo)準(zhǔn)的確定：模具中導(dǎo)向副的作用是保證上模相對(duì)于下模有一定位置關(guān)系，分為滑動(dòng)導(dǎo)向副和流動(dòng)導(dǎo)向副兩類?；瑒?dòng)導(dǎo)向副由導(dǎo)柱，導(dǎo)套組成，在中、小型模具中應(yīng)用廣泛。滾動(dòng)導(dǎo)向副由導(dǎo)柱、導(dǎo)套和鋼球保持圈組成，適于要求精度高壽命長(zhǎng)的模具，如高速?zèng)_裁模、精密沖裁模、硬質(zhì)合金沖裁模等。由于滾動(dòng)導(dǎo)向副與滑動(dòng)導(dǎo)向副相比，在滾動(dòng)式導(dǎo)套，導(dǎo)柱間多了一層裝在保持圈內(nèi)的鋼球作為滾動(dòng)體，使原來的滑動(dòng)磨擦變?yōu)闈L動(dòng)磨擦，磨擦系數(shù)小，提高模具導(dǎo)向副的使用壽命，但是滾動(dòng)導(dǎo)向副的價(jià)格高，對(duì)于小批量生產(chǎn)的爪墊片來說，滑動(dòng)導(dǎo)向副就能滿足生產(chǎn)要求，與滾動(dòng)導(dǎo)向副相比，成本低

46、。因此，采用滑動(dòng)導(dǎo)向副。（6）頂桿的確定：頂桿的作用是在沖裁完畢后，將廢料從凸凹模的沖孔、凹模內(nèi)頂出。（7）固定與支承零件的確定： 模柄的確定：中、小型沖模通過橫柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上，模柄的結(jié)構(gòu)形式較多，主要有：旋入式；壓入式；凸緣式；浮動(dòng)式。凹球面模柄與凸球面墊快連接裝入壓力機(jī)滑塊后，允許模柄少許傾斜，可以減少滑塊誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響，一般用于帶有導(dǎo)向裝置的高精度模具，其缺點(diǎn)：安裝時(shí)，沖模中心很難對(duì)正滑塊中心，不能糾正滑塊與模柄軸心線之間的偏離?？傮w上說，凸緣式模柄適合于此套模具的。 固定板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)：固定板 用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，按外形分為圓形和矩形兩種，其平面

47、輪廓尺寸除應(yīng)保證凸、凹模安裝孔外，還應(yīng)考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%80%。固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6）。壓裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。 墊板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)：墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸、凹模傳來的壓力，防止模座承受過大壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作。模具是否用墊板，根據(jù)模座承受壓力大來確定，凸（凹）模支承端面對(duì)模座的單位壓力為： = PA 式中： P 沖裁力A 凸（凹模）支承端面面積小于等于模座許用應(yīng)力則應(yīng)在凸（凹）模與模座間加經(jīng)淬硬磨平的墊板，墊板厚度一般取6 12mm，外形尺寸按固定板形狀決定。（3）、模架的種類及規(guī)格的確定：模架有專用模架，也有通

48、用模架，采用通用模架可以縮短模具的設(shè)計(jì)與制造周期，節(jié)約模具材料，降低成本，甚至可以減少安裝和更換模具的時(shí)間，特別適用于小批量多品種，中小尺寸系列零件生產(chǎn)。模架有普通沖裁模架和精沖裁模架，經(jīng)過選擇比較，精沖裁模架模座較厚較大，若在聯(lián)接件沖模使用造成極大浪費(fèi)，提高成本。因此選用普通沖裁模架制造精度按精沖模架制造，以滿足使用要求，降低成本。根據(jù)聯(lián)接件結(jié)構(gòu)，選用兩側(cè)導(dǎo)柱倒裝復(fù)合沖裁模的結(jié)構(gòu)模架。（二）、繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖五、沖壓設(shè)備的選擇a、 沖壓設(shè)備類型的選擇 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型。對(duì)于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要

49、應(yīng)采用開式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量?？墒?，由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。對(duì)于大中型沖壓件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺(tái)面較小而剛度大的專用擠壓壓力機(jī)、精壓機(jī)等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。在小批量生產(chǎn)當(dāng)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機(jī)。液壓機(jī)沒有固定的行程，不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。但是，液壓機(jī)的速度小，生產(chǎn)效率低，而且零件的尺寸精度有時(shí)因受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。摩擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所以在小批量生產(chǎn)中常用來完成彎曲、成形等沖壓工作。但是，摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)較小，生產(chǎn)率低，而且操作也不太方便。在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。b、 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定在沖壓設(shè)備的類型選定之后，應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定設(shè)備的規(guī)格。 （1）、所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： （2）、壓力機(jī)的行程大小要