機械專業(yè)綜合課程設(shè)計說明書-沖孔 切斷 彎曲級進模

機械專業(yè)綜合課程設(shè)計說明書沖孔切斷彎曲級進模學(xué)院（系）：機電工程學(xué)院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化目錄TOC\o"1-3"\h\u320351前言 4202122沖壓件工藝分析 5141612.1材料分析 5281532.2沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 579902.3沖裁方案的確定 6242092.4毛坯展開尺寸計算 6284762.5排樣的設(shè)計和材料利用的計算 8146463模具主要受力分析計算 11283603.1沖壓力的計算 11156863.1.1沖裁力的計算 11182073.1.2彎曲力的計算 11165843.1.3卸料力與推件力的計算 12267873.1.4總沖壓力的計算 13254123.2壓力機噸位選擇 13191273.2.1沖壓設(shè)備類型的選擇 13175423.2.2確定壓力機設(shè)備的規(guī)格 14256164模具工作部分設(shè)計計算 15179824.1沖裁間隙 16261724.1.1沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響 16224934.1.2沖裁間隙對模具壽命的影響 16242224.1.3沖裁間隙對沖裁力、卸料力和推件力的影響 1715674.2合理間隙的選用 17123534.3模具刃口尺寸的計算 1751524.4凹模的設(shè)計 19136004.4.1凹模的選擇 19209844.4.2凹模外形和尺寸的確定 2027794.5沖孔和彎曲凸模 20176964.5.1沖孔和彎曲凸模的固定形式 20281494.5.2沖孔和彎曲凸模長度的確定 2064604.5.3凸模的強度校核 21245815模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要零、部件設(shè)計 23174055.1定位方式的選擇 23308605.2卸料﹑出件方式的選擇 23238555.3模具閉合高度的確定 23320675.4凹模周界的確定 24297555.5模座及導(dǎo)套的選取 2415745.6模柄的選用 24139806繪制模具裝配圖、及零件圖及編寫設(shè)計說明書 2521126參考文獻 261前言沖壓就是利用沖壓模具（凸模與凹模及附件）安裝在壓力機（例如：沖床、油壓機等設(shè)備）或其他相關(guān)設(shè)備上，對黑色金屬板材和有色金屬板材施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀和尺寸零件的加工方法。由于采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低等一系列優(yōu)點，使得模具的使用范圍日益廣泛。已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備和發(fā)張方向。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預(yù)測，21世紀制造業(yè)中粗加工零件的75%、精加工零件的50%都需要通過模具來完成。許多工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具的發(fā)展水平。據(jù)統(tǒng)計，飛機、汽車、電視、電器、電子、儀器儀表、通訊設(shè)備、彩電、冰箱、洗衣機、手表、照相機等零部件的60%~80%需要通過模具生產(chǎn)出來。例如，生產(chǎn)一輛汽車，無論是載重車還是轎車，所需要的各種模具就超過4000副。模具作為工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人的經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)轉(zhuǎn)向以計算機輔助設(shè)計（CAD/三維軟件）數(shù)控加工（CNC）的計算機輔助設(shè)計與制造（三維造型/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。計算機輔助設(shè)計軟件與模具設(shè)計和制造技術(shù)相結(jié)合的模具設(shè)計目前在我國已迅速發(fā)展，已形成了CAD/三維造型/CAM這一新興技術(shù)。以三維造型為基礎(chǔ)設(shè)計軟件顯著縮短模具設(shè)計及制造周期，使設(shè)計、制造一體化。降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，在行業(yè)內(nèi)已成為共識。例如在自動沖床上用級進沖裁組合沖模進行疊加并鉚接好轉(zhuǎn)子與定子成品或其他插接件成品，都是有目共睹的。由此可見，模具技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要代表，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，模具工業(yè)大有前途。2沖壓件工藝分析2.1材料分析對于沖壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標準。本設(shè)計的產(chǎn)品材料是08F冷軋鋼板，屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強度、硬度和塑性指標適中，用沖裁的加工方法是完全可以成型的。另外產(chǎn)品對于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴格要求，所以其沖裁出產(chǎn)品的表面和厚度公差就可以保證。2.2沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析產(chǎn)品零件名稱：（圖2-1），材料：08F5，厚度為3mm，生產(chǎn)批量：大批量。圖2-1零件圖a)結(jié)構(gòu)分析。該零件結(jié)構(gòu)對稱，形狀不復(fù)雜，零件左右端有孔，孔的最小尺寸為5mm，滿足沖裁最小孔徑≥1.0t=3mm的要求。另外，經(jīng)計算孔距零件外形之間的最小孔邊距為7.5mm，滿足沖裁件最小孔邊距≥1.5t=4.5mm的要求。所以，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求，沒有違反沖裁的工藝性原則，零件能滿足沖壓工藝要求可以進一步設(shè)計。b)精度分析。沖壓件的部分尺寸沒有給出精度，可按IT10~IT14級精度補標工件尺寸公差。2.3沖裁方案的確定根據(jù)本工件的外形尺寸及形狀，可確定本工件屬于落料沖孔工序，中間帶有孔的凸臺。凸臺的加工方法有兩種：1）凸臺采用翻邊的中間工序，擴孔成形，即先沖孔，再翻邊；2）先進行淺拉深，再采用沖孔的方法將孔沖出。根據(jù)上述的加工方法可提出以下幾種模具典型結(jié)構(gòu)所設(shè)計的模具加工方案：1）單工序模生產(chǎn)單工序模結(jié)構(gòu)簡單，制作周期短，制作成本低廉，生產(chǎn)效率低，沖出的制件精度不高，且工人勞動強度大，不適合大批量的生產(chǎn)。2）復(fù)合模生產(chǎn)復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具制造較困難，制造成本高，制造周期長等缺點。3）級進模生產(chǎn)在一副級進模上可對形狀十分復(fù)雜的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深成形等工序，故生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化，適于大批量生產(chǎn)。由于采用條料（或帶料）進行連續(xù)沖壓，所以操作方便安全。級進模的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期較長，成本高。在生產(chǎn)本工件時若采用單工序模生產(chǎn)，制作本工件至少需要5個單工序，也就意味著需要5副以上的模具來進行生產(chǎn)，而且本工件需要長年大批大量生產(chǎn)，采用單工序不但所需的單工序模較多而且會造成產(chǎn)品精度無法保證，經(jīng)濟效益低等缺點，故不宜采用單工序模進行生產(chǎn)。若采用復(fù)合模生產(chǎn)，本工件因工件有帶孔彎曲部位，若采用彎曲前沖孔，則造成模具中心孔距的不精確，如果彎曲之后沖孔，會使模具制作困難，成本增加。若采用級進模生產(chǎn)，在排樣時，只要按正常沖裁工序，保證工件間的精度，同時降低模具的制造難度。綜合上述幾種方案的比較，應(yīng)選用級進模進行生產(chǎn)，既可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，也可以節(jié)約材料。因此選用級進模生產(chǎn)。2.4毛坯展開尺寸計算彎曲部分的尺寸計算分析如圖2-2：圖2-2彎曲展開計算圖展開料長度：由于：r=2>0.5t=1.5展開長度計算公式：式中：r——為折彎部分小圓弧半徑x——為中性層的位移系數(shù)由表查得x=0.25故去63.3mm。毛坯圖如2-3所示：圖2-3毛坯展開圖2.5排樣的設(shè)計和材料利用的計算根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法分三種：圖2-4排樣方法1．有廢料排樣沿工件的全部外形沖裁工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖2-4（a）所示。2．少廢料排樣沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖4-1（b）所示。3．無廢料排樣工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得到工件。如圖4-1（c）所示。有廢料排樣法的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。少、無廢料排樣法的材料利用率較高，同時，少、無廢料排樣法有利于一次沖裁多個工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這兩種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但它們的應(yīng)用范圍有一定局限性，受工件形狀的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件精度降低。同時也會降低沖模的壽命，并會影響到工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。圖2-5排樣圖本工件對外形尺寸雖無嚴格的尺寸精度要求，且工件形狀比較簡單；本工件大批大量生產(chǎn)，因而對模具壽命要求較高，因此排樣方法采用有廢料排樣法的直排法。排樣方案如圖2-5所示。要提高材料的利用率，就必須減少廢料面積，排樣圖我們選擇采用直排的方式（如圖2-5）。搭邊的作用是補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。此外，還應(yīng)保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。另外，還可以防止沖裁時條料邊緣的毛刺拉入模具中損壞模具。影響搭邊值大小的因素主要有：1．材料的力學(xué)性能塑性好的材料，搭邊值要大些，硬度高與強度大的材料，搭邊值可小一些。2．材料的厚度材料越厚，搭邊值也越大。3．工件的形狀和尺寸工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。4．排樣的形式對排的搭邊值大于直排的搭邊。5．送料及檔料方式用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。綜合上面各種因素，根據(jù)文獻[4]第72頁表2-13可查得工件間搭邊值a=2.5mm；工件側(cè)邊的搭邊值a1=2.8mm。由于具有切邊工序，將搭邊值同一調(diào)整為5mm。條料寬度的確定條料方案的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進，并與導(dǎo)料板之間有一定間隙。工件條料是在有側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時，且模具有側(cè)刃，條料寬度參考文獻[4]第72頁計算公式計算：式中B——條料標稱寬度（mm）；D——工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；——條料寬度的公差（mm），可參見文獻[4]第73頁表2-14；n——側(cè)刃數(shù)，n=2；C——側(cè)刃切的料邊寬度（mm），由于是成型側(cè)刃，切除板料即為側(cè)搭邊,5mm（可參考文獻[4]第74頁2-16）查表得排樣圖一:則步距的確定步距又稱進距，是指條料在模具上每次送進的距離，進距的計算與排樣方式有關(guān)，每個進距可以沖出一個零件，也可沖出多個零件，同時進距也是決定擋料銷位置的依據(jù)。每次只沖一個零件的進距A的計算公式參見文獻[4]第74頁公式式中——平行于送料方向工件的寬度；——沖件之間的搭邊值。材料利用率的確定工件的投影面積通過AutoCAD繪圖后幾何特性可得知為1266mm2。一個步距的工件材料利用率：3模具主要受力分析計算3.1沖壓力的計算3.1.1沖裁力的計算沖裁力可以參考文獻[4]第50頁式（2-1）（2-2）或3.1.1式中——沖裁件周邊長度（mm）；——材料厚度（mm）;——材料抗減強度（）；——系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取=1.3?！牧系目估瓘姸龋ǎ?，一般情況下，材料的，取。計算結(jié)果如下：第一工位：側(cè)刃沖孔（沖裁周長為75.5mm）第三工位：切邊（周長130.6mm）第五工位：切斷（周長12mm）總的沖裁力：3.1.2彎曲力的計算彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)之一，特別是在彎曲坯料教厚，彎曲線較長，相對彎曲半徑較小，材料強度較大的彎曲件時，必須對彎曲力進行計算。影響彎曲力的因素很多，若要進行精確計算是很復(fù)雜的，這里只進行大略計算，不考慮較平。由于零件的彎曲部位比較多，所以將它們分別計算，再因為彎曲力的方向相同，將求得各彎曲分力代數(shù)相加后便得到總的彎曲力。由于此零件有兩部分彎曲，根據(jù)U型件的彎曲力計算，得出：3.1.2——自由彎曲力在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力NB——彎曲件的寬度K——安全系數(shù)，一般取K=1.3——材料的抗拉強度MPar——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，mmt——彎曲件材料厚度3.1.3卸料力與推件力的計算由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔部分的材料會緊箍在凸模上，而落下部分的材料會緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力稱為卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力稱為推件力；逆著沖裁方向頂出變的力稱力頂件力。影響卸料力、推件力和頂出力的因素很多，如材料的種類，材料厚度，沖裁間隙，零件形狀尺寸以及潤滑情況等。這些力通常采用經(jīng)驗公式進行計算，參考文獻[4]第52頁公式3.1.33.1.43.1.5式中——沖裁力（）；、、——分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值可參考文獻[4]第52頁表2-2。實際生產(chǎn)中，凹模孔口中會同時卡有好幾個工件，因而在計算推件力時應(yīng)考慮工件數(shù)目。本模具擬設(shè)在沖裁時凹?？字粫ㄗ∫粋€工件，因而推件力只需計算卡住一個工件時的沖裁力。沖裁時所需的沖壓力為沖裁力、卸料力、推件力之和，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待。本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，其總沖壓力的公式可參考文獻[4]第52頁公式：3.1.6通過查表得則第一工位到第七工位中所需的卸料力和推件力分別為：3.1.4總沖壓力的計算通過以上計算，得到模具總沖壓力為模具各個工步的沖壓力總和；3.2壓力機噸位選擇3.2.1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。對于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機械壓力機。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。可是，由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機械化附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。對于大中型沖壓件的生產(chǎn)．多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機械壓力機，其中有一般用途的通用壓力機，也有臺面較小而剛度大的專用擠壓壓力機、精壓機等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動拉深壓力機，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。在小批量生產(chǎn)當中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機。液壓機沒有固定的行程，不會因為板料厚度變化而超載，而且在需要很大的施力行程加工時，與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點。但是，液壓機的速度小，生產(chǎn)效率低，而且零件的尺寸精度有時因受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。摩擦壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、不易發(fā)生超負荷損壞等特點，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，摩擦壓力機的行程次數(shù)較少，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)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機。綜合以上因素，選用開式壓力機比較合適。3.2.2確定壓力機設(shè)備的規(guī)格（1）壓力機的行程太小，應(yīng)能保證成型零件的取出和毛坯的放進，例如拉深所用的壓力機行程，至少應(yīng)大于成型零件的高度兩倍以上。（2）壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模，工作臺的受力條件也是不利的。（3）所用壓力機的閉合高度應(yīng)與沖模閉合高度相適應(yīng)。模具閉合高度是指上模在最低工作位置時，下模板的底面到上模板頂面的距離。壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊的距離。大多數(shù)壓力機，其連桿長度能調(diào)節(jié)，也即壓力機的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機有最大的閉合高度，最小閉合高度。設(shè)計模具時，模具的閉合高度的數(shù)值應(yīng)該滿足下式如無特殊情況應(yīng)取上限值，即最好取在.這是為了避免連桿調(diào)節(jié)過長，螺紋接觸面積小而壓壞。如果模具閉合高度實在太小，可以在壓床下面加墊板。圖3-2壓力機（4）沖壓力與壓力機能的配合關(guān)系：當進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力行程較小，近于板料的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和選取壓力機。通常取壓力機的名義噸位比大。本模具在沖裁過程中總的沖壓力，結(jié)合模具的閉合高度，為防止設(shè)備過載，可按公稱壓力選擇壓力機。參考文獻[6]第49頁初選壓力機型號為J23-63壓力機，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：630KN滑塊行程：80mm最大封閉高度：360mm封閉高度調(diào)節(jié)量：工作臺尺寸（前后左右）：模柄孔尺寸（直徑深度）：4模具工作部分設(shè)計計算4.1沖裁間隙4.1.1沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響沖裁時，斷裂面上下裂紋是否重合，與凸、凹模間隙值的大小有關(guān)。當凸、凹間隙合適時，凸、凹模刃口附近沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生的裂紋在沖裁過程中能會合，此時盡管斷面與材料表面不垂直，但還是比較平直、光滑、毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好。當間隙增大時，材料內(nèi)的拉應(yīng)力增大，使得拉伸斷裂發(fā)生早，于是斷裂帶變寬；光亮帶變窄；彎曲變形增大，因而塌角和拱彎也增大。當間隙減小時，變形區(qū)內(nèi)彎矩小、壓應(yīng)力成分高。由凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進入凸模下面的壓應(yīng)力區(qū)而停止發(fā)展；由凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進入凹模上表面的壓應(yīng)力區(qū)也停止發(fā)展。上、下裂紋不重合。在兩條裂紋之間的材料將被第二次剪切。當上裂紋壓入凹模時，受到凹模壁的擠壓，產(chǎn)生第二光亮帶，同時部分材料被擠出，在表面形成薄而高的毛刺。當間隙過小時，雖然塌角小、拱彎小，但斷面質(zhì)量也有缺陷。如斷面中部出現(xiàn)夾層，兩頭呈光亮帶，在端面有擠長的毛刺。當間隙過大時，因為彎矩大，拉應(yīng)力成分高，材料在凸、凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋也不重合。分離后產(chǎn)生的斷裂層斜度增大，制件的斷面出現(xiàn)二個斜角，斷面質(zhì)量也不理想。而且，由于塌角大、拱彎大、光亮帶小、毛刺又高又厚，沖裁件質(zhì)量下降。因此，模具間隙應(yīng)保持在一個合理的范圍之內(nèi)。另外，當模具裝配間隙調(diào)整得不均勻時，模具會出現(xiàn)部分間隙過大和過小的質(zhì)量現(xiàn)象。因此，模具設(shè)計、制造與安裝時必須保證間隙均勻。4.1.2沖裁間隙對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制件數(shù)表示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细裰萍?shù)表示。模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。沖裁過程中作用于凸、凹模上的力為被沖材料的反作用力，凸、凹模刃口受著極大的垂直壓力與側(cè)壓力的作用，高壓使刃口與被沖材料接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當接觸面相對滑動時，附著部分就產(chǎn)生剪切而引起磨損。這種附著磨損，是沖模磨損的主要形式。當接觸壓力愈大，相對滑動距離愈大，模具材料愈軟，則磨損量愈大。而沖裁中的接觸壓力，即垂直力、側(cè)壓力、摩擦力均隨間隙的減小而增大，且間隙小時，光亮帶變寬，摩擦距離增長，摩擦發(fā)熱嚴重，所以小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。小間隙還會產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸凹模相互啃刃等異常損壞。當然，影響模具壽命的因素很多，有潤滑條件，模具制造材料和精度、表面粗糙度、被加工材料特性、沖裁件輪廓形狀等，但間隙卻是其中一個主要因素。所以為了減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當采用較大的間隙值是十分必要的。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度、減小模具粗糙度、良好潤滑，以減小磨損。4.1.3沖裁間隙對沖裁力、卸料力和推件力的影響試驗證明，隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但當單面間隙介于材料厚度的5％~20％范圍內(nèi)時沖裁力的降低不超過5％~l0％。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不很大。間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當單面間隙增大到材料厚度的15％~25％時，卸料力幾乎降到零。但間隙繼續(xù)增大會時毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。4.2合理間隙的選用確定合理間隙值有理論法和經(jīng)驗確定法兩種。為接近生產(chǎn)實際，這里采用經(jīng)驗確定法。根據(jù)研究與實際生產(chǎn)經(jīng)驗，間隙值可按要求分類查表確定。對于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高的沖裁件應(yīng)選用較小間隙值（表3-1）。查表得最小合理間隙，最大合理間隙。選最小合理間隙取。4.3模具刃口尺寸的計算根據(jù)零件形狀特點，凹模凸模制造是采用線切割的加工方法，因此，屬于配作加工，線切割的制造公差（凹模上偏差）、（凸模下偏差）只有0.01~0.02mm，所以不必計算、的制造公差，也不必標注此公差。由于零件的精度等級只有IT14左右，因此其磨損系數(shù)可定為。根據(jù)落料先計算凹模尺寸，再以凹模尺寸為基準配作凸模尺寸；沖孔先計算凸模尺寸，再以凸模為基準配作凹模尺寸。設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凸模尺寸。a）沖孔凸凹模（4-1）（4-2）式中——沖孔的最小極限尺寸；——工件制造公差；——最小合理間隙；——凸凹模的制造公差，其可按IT6-IT7級選取也可查表3-2。由公式(3-1)、(3-2)可得：所以沖孔的凸凹模尺寸為切斷切口刃口尺寸計算一般采用配合加工的方法，其凸、凹模刃口尺寸計算如下：mmmm為磨損后增大尺寸5mmmm為磨損后增大尺寸查表得：磨損系數(shù)為x=0.5代入公式：彎曲模的刃口尺寸計算彎曲時，U形件的彎曲，必須選擇適當?shù)拈g隙，間隙的大小對于工件質(zhì)量和彎曲力的大小有很大的影響。間隙越小，彎曲力越大。間隙過小，會使工件壁變薄，并降低凸模壽命。間隙過大，則回彈較大，還會降低工件的精度[9]。彎曲時，間隙值利用公式計算。（4.3）式中——彎曲凸、凹模的單面間隙；t——材料的公稱厚度；n——因數(shù)，與工件的彎曲高度和彎曲線長度有關(guān)，查表，取0.05。代入公式可得：。彎曲件標注的為外形公差，應(yīng)計算模具的凹模尺寸，凸模根據(jù)單面間隙配作。取彎曲凸、凹模的制造公差為IT17、IT18,查表得：4.4凹模的設(shè)計4.4.1凹模的選擇沖裁刃口的形式選擇直刃口，其強度好，孔口尺寸不隨刃口的磨損增大。沖裁刃口的高度查表4-3選擇h為6mm，凹模的厚度H由計算求得。（4-4）式中K——系數(shù)，見表4-4；b——沖裁件最大長度。按上式計算后，選取的不應(yīng)小于由公式(4-5)可得：H=30mm凹模壁厚的選取。凹模壁厚是指凹模刃口到模塊外邊緣的距離：（4-5）c值不應(yīng)小于30~40mm，以滿足螺釘孔、圓柱銷孔的安排。由公式(4-5)可得：彎曲、拉伸、成形等模具的凹模尺寸除應(yīng)考慮使用強度外，必須滿足設(shè)計結(jié)構(gòu)的要求。表4-3沖裁刃口高度厚度>0.5~1>1~2>2~4>4刃口高度h>6~8>8~10>10~12表4-4系數(shù)K的數(shù)值b/mm沖裁厚度t/mm>0.5~1>1~2>2~3>30.30.350.420.500.60>50~10080.350.42>100~20000.240.30>200.2凹模外形和尺寸的確定級進模的凹模一般采用矩形長方形板狀結(jié)構(gòu)并通過螺釘、銷與下模座固定板固定。沖孔的凹模與落料的凹模刃口高度h=5mm，刃口一下的漏料部分沿輪廓擴大1mm左右（用酸蝕的方法）。根據(jù)凹模型孔孔壁到邊緣的距離為≥30-40mm和厚度≥15mm的原則，這里長度方向、寬度方向均選≤30mm。得到凹模尺寸為200mm×160mm×30mm（長×寬×高）。200mm×160mm的尺寸正好，選擇200mm×160mm的后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格一致，因此，模架就選定200mm×160mm的后側(cè)導(dǎo)柱模架根據(jù)模板螺孔園到邊緣的距離為≥（）×（螺孔直徑）的原則，這里選18mm左右。4.5沖孔和彎曲凸模4.5.1沖孔和彎曲凸模的固定形式凸模常用的連接方式有緊固件法、壓入法、物理固定法和化學(xué)固定法。從中選取物理固定法，具體做法是這樣的：先將凸模浸入水中，以免退火；和凸模固定板進行配作，并用火焰把頭部燒紅，再用錘子把頭部錘踏，接著壓入凸模固定板，最后用砂輪將凸模固定板的上表面磨平。4.5.2沖孔和彎曲凸模長度的確定凸模長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。該模具采用的是彈性卸料板卸料，凸模長度的計算公式為：(4-7)式中L——凸模長度（mm）；——凸模固定板厚度（mm）；——卸料板厚度（mm）；t——材料厚度（mm）；h——增加長度。它包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度、凸模固定板與卸料板之間的距離等。由公式(4-6)可得：4.5.3凸模的強度校核a)壓應(yīng)力校核計算對于圓形凸模(4-8)非圓形斷面凸模(4-9)式中——凸模最小直徑，mm；——凸模最小斷面面積t——材料厚度，mm；——材料的抗剪強度，MPa；——凸模材料的許用應(yīng)力，MPa。由公式(4-7)、（4-8）可得：經(jīng)校核滿足要求設(shè)計合理。b）壓應(yīng)力校核計算主要校核切斷凸模。（4-10）式中——凸模最小截斷面面積，；——沖裁力，N；——凸模材料的許用應(yīng)力，MPa。由公式(4-9)可得：經(jīng)校核滿足要求設(shè)計合理。5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要零、部件設(shè)計凡屬模具，無論其結(jié)構(gòu)形式如何，一般都是由固定和活動兩部分組成。固定部分是用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機工作臺面上，稱下模；活動部分一般固定在壓力機的滑塊上，稱上模。上模隨著滑塊做上、下往復(fù)運動，從而進行沖壓工作。5.1定位方式的選擇定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對條料進行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對工序進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。定位零件基本上都已標準化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標準。因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用側(cè)刃定距，導(dǎo)料銷精定位。5.2卸料﹑出件方式的選擇卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。固定卸料裝置,固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或彈簧）組成；彈性卸料裝置可安裝于上模或下模，依靠彈簧或彈簧的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我通常把超過上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料裝置，卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由凹模的滑坡區(qū)滑下。沖孔的廢料可通過凹模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏下。5.3模具閉合高度的確定模具閉合高度的數(shù)值應(yīng)滿足式壓力機最大閉合高度，壓力機最小閉合高度。代入上式經(jīng)初步分析，初選模具的最小閉合高度為。5.4凹模周界的確定 根據(jù)排樣圖，凹模周界，初選凹模周界為。5.5模座及導(dǎo)套的選取根據(jù)文獻續(xù)表選取其推薦模架見表5-1，其中模架選用后側(cè)導(dǎo)柱模架表5-1模架組合名稱數(shù)量材料規(guī)格標準上模座1下模架1導(dǎo)柱1120導(dǎo)套11205.6模柄的選用壓力機模柄孔尺寸（直徑深度）：，為使模具所選用的模柄能很好的與壓力機配合，保證模具能正常工作，根據(jù)文獻[7]第586頁表22.5-24選用A型壓入式模柄，規(guī)格為，材料為。若選用凸緣模柄，會造成模柄與模具的固定螺釘干涉，故不選用。若選用其他種類的模柄，會造成模具的成本增加，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。6繪制模具裝配圖、及零件圖及編寫設(shè)計說明書1.裝配圖的繪制根據(jù)零件草圖和裝配示意圖畫出裝配圖，并應(yīng)