【自行車腳蹬內(nèi)板連續(xù)模設(shè)計（論文）12000字】

自行車腳蹬內(nèi)板連續(xù)模設(shè)計摘要課題來源于在研的橫向項目，本設(shè)計主要進(jìn)行級進(jìn)模的設(shè)計，其中包括沖孔、翻邊、整形、落料等操作。本次沖模設(shè)計零件為自行車腳蹬內(nèi)板官帽，是普通的薄板沖壓件，尺寸精度要求為一般精度，主要是沖孔、翻孔等工序，此次翻孔豎邊為斜邊，工序較復(fù)雜。沖壓加工是模具對材料施加外力，使它分離或成形而得到所需形狀尺寸的工件的加工方法。沖模要保證所沖出的產(chǎn)品質(zhì)量和精度，模具生產(chǎn)一般以批量生產(chǎn)為主，本次設(shè)計零件較復(fù)雜，工序較多，還要保證精度，所以模具制造較難。本次設(shè)計的自行車腳蹬內(nèi)板零件，不僅要保證沖模沖出的零件滿足零件工藝要求，還要保證模具的使用壽命，所以在設(shè)計過程中要考慮凸凹模間隙，還要考慮合模過程中凸凹模的磨損，設(shè)計時在工件允許的誤差范圍內(nèi)酌情取值，盡量延長模具壽命。設(shè)計中考慮到它的實際工作環(huán)境和必要的設(shè)計任務(wù)，模架采用對角導(dǎo)柱模架，卸料方式采用彈性卸料，凹模采用整體凹模，結(jié)構(gòu)簡單，可以采用一些數(shù)控設(shè)備完成所有模具零件的加工。在設(shè)計中要考慮到很多方面，包括模具的使用場合、所沖零件精度要等，模具設(shè)計比較復(fù)雜，需要在實踐中不斷積累經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：自行車腳蹬；內(nèi)板連續(xù)模；設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u6569第1章緒論 第1章緒論1.1研究意義我國是自行車生產(chǎn)的大國，自行車的用途己由單一的代步載貨工具逐漸向娛樂、健身、旅游等方向發(fā)展。特別是近年來，隨著我國城市環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，人們越來越提倡低碳出行。作為低碳出行的交通工具，自行車是人們深受人們受喜愛的。無論是公共自行車，還是近兩來發(fā)展非常迅猛的共享單車，給人們的低碳出行帶來了便利。人們在自行車騎行時，首先接觸的部件就是自行車腳蹬，腳蹬雖然是整個自行車部件中一個不起眼的小部件，但其作用和重要性非常大。如果沒有腳蹬，人就無法驅(qū)動自行車前進(jìn)。在自行車騎行中，腳蹬是主要的受力部件之一，也是容易損壞的部件之一。隨著自行車的發(fā)展，自行車腳蹬也在不斷的更新與演變。腳蹬不僅僅是能夠滿足一個踩踏的基本需要，還需要滿足安全、美觀、輕量化、功能化等等更多要求。自行車腳蹬按照自行車的使用特性可以分為：山地車腳蹬、公路車腳蹬、休閑車腳蹬、折疊車腳蹬等等。1.2研究背景從模具被稱為工業(yè)之母這句話中就能知道模具是工業(yè)的基礎(chǔ)，所以模具在工業(yè)中的地位不言而喻。一個國家的制造業(yè)是由模具支撐起來的，國家的工業(yè)產(chǎn)品要想保持國際競爭力，就必須大力發(fā)展模具行業(yè)。到2014年，我國模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約為1.8萬億元人民幣，居世界首位。模具行業(yè)涉及到幾乎全部的工業(yè)門類，是工業(yè)發(fā)展的重點。隨著我國模具制造技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)模具制造水平提高了很多，品種規(guī)格較全，可以滿足我國模具工業(yè)發(fā)展的需要。部分國產(chǎn)高檔模具在模具復(fù)雜程度、制造精度和使用壽命等很多方面已經(jīng)接近或相當(dāng)于國外先進(jìn)水平，而且還有相當(dāng)一部分出口到美、日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。雖然我國模具行業(yè)發(fā)展的很快，但許多都是技術(shù)含量不高的模具，技術(shù)含量高且高精度的模具很多只能通過進(jìn)口來滿足國內(nèi)發(fā)展。而且模具制造的標(biāo)準(zhǔn)，對于處于國際領(lǐng)先水平的國家來說，他們在這方面非常成熟，而這也正是我國所缺少的，所以在模具方面我們還有許多不足之處。模具發(fā)展已經(jīng)從基礎(chǔ)工藝裝備轉(zhuǎn)向信息化和智能化的集成制造方面，模具的智能化已經(jīng)成為模具企業(yè)突破技術(shù)的關(guān)鍵。模具產(chǎn)品的多樣化將促使模具朝柔性化和專業(yè)化的方向發(fā)展，高效精密的大型多工位、多功能級進(jìn)模是沖模的主要發(fā)展方向。我國的多工位級進(jìn)模雖然很大程度上可以滿足自己的需求，但是和國外相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能等方面，還要略遜一籌。我國的模具工業(yè)還有很長的路要走，這就需要我們的模具設(shè)計人員在不斷拼搏并在設(shè)計中不斷創(chuàng)新。第2章沖裁工藝的設(shè)計2.1沖裁件的工藝分析 沖裁件工藝性指工件對沖壓加工的適應(yīng)性，可以從多方面進(jìn)行分析。為了讓材料得到合理的應(yīng)用，使材料利用率盡可能達(dá)到最大值，也為了方便凸凹模的設(shè)計，所以工件的結(jié)構(gòu)上盡量簡單對稱。此外，工件的外形和內(nèi)孔也要盡量避免尖角，如果有適當(dāng)?shù)膱A角則更好。沖裁件上要避免窄長的懸臂和凹槽，孔邊距A應(yīng)大于或等于板厚t的1.5倍，而且為了避免凸模被壓彎甚至折斷，工件上的孔尺寸不能太小。如圖1所示該零件是一個自行車腳蹬內(nèi)板，是自行車踏板結(jié)構(gòu)部件之一，尺寸不大，外形結(jié)構(gòu)簡單而且對稱，由圓弧和直線組成，沒有懸臂和窄槽，厚度一般，零件外形尺寸無公差要求。零件中間的圓孔凸臺，可以采用翻邊成形，然后再對其進(jìn)行整形即可。整個工件可以用落料工序完成，工件上下對稱兩個?5.5mm的小孔則用沖孔工序，但由于孔尺寸較小，所以設(shè)計凸模時增加一個過渡段防止凸模彎曲。通過分析，本次沖裁工藝順序有兩種，第一種是先沖一個工藝孔，再進(jìn)行翻邊工序，然后沖孔整形，最后沖孔再落料，一共五步工序。此方案翻邊時材料由工藝孔周邊沿圓周方向流動，使凸臺斜邊材料變薄，而徑向材料的變化很小，所以條料上的材料基本不會流動。第二種是先拉伸然后再沖孔整形，然后沖孔再落料，此種方法相對第一種方法少了一步?jīng)_孔工序，但在進(jìn)行拉深時，工件斜邊部分的材料分別從凸臺底面板料上流動而來，這樣就要增加工件排樣時的步距，降低了材料利用率，提高了成本。綜合考慮之后，本設(shè)計采用第一種沖裁順序，即先沖孔再翻邊。該沖壓件屬于大批量生產(chǎn)，如果使用單工序模具制造，不僅工序多，而且工作效率低，所以采用級進(jìn)模生產(chǎn)。因為工件對?19mm和?22.5mm圓周部分圓度要求高，而且有公差要求，所以這里需要整形工序。本次沖裁件力學(xué)性能如下H62黃銅力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度:(σb/MPa)410-630；伸長率:(δ10/%)≥10；維氏硬度:(HV)105-175(厚度≥0.3)。由上可知H62黃銅適合做各種拉伸和彎折制造的受力零件，而且其具有良好的沖裁工藝性，比較適合沖裁。2.2沖裁工藝方案確定 工藝方案是指使用哪幾種沖裁工序，按照哪種沖裁順序，用什么樣的工序組合來完成沖裁件的沖裁加工。級進(jìn)模具工位數(shù)在兩種或2以上，能完成的工序數(shù)在兩種或兩種以上，其沖裁精度高于于單工序模具但低于復(fù)合模具。級進(jìn)模具生產(chǎn)效率高，而且容易實現(xiàn)操作自動化和機(jī)械化，適合沖裁形狀復(fù)雜、精度要求較高的中小型零件的大批量生產(chǎn)。當(dāng)使用級進(jìn)沖裁時，無論沖裁件的形狀有多復(fù)雜，中間需要多少工序，通常將沖孔工位放在第一工位，這樣可以利用先沖好的孔為后面的工序定位；一般將落料和切斷（即沖裁件與條料分離的工序）放在最后一個工位，這樣可以利用條料運輸工序件（每沖好一步得到的工件均可以稱為工序件）。如果工件上有距離較近的孔，則在沖裁時先沖大孔后沖小孔可以減小所沖孔的誤差。該沖裁件采用級進(jìn)沖裁方案，需要落料、沖孔、和翻邊三道工序才能成形，所以采用下列方案方案：采用沖孔、翻邊、落料多工位級進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)。該方案只需一副模具，操作方便安全，而且易于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高，沖出的產(chǎn)品精度方面也能滿足產(chǎn)品精度要求。

第3章級進(jìn)模的排樣設(shè)計3.1搭邊、條料寬度及進(jìn)距的確定 （1）搭邊是指排樣中工件之間還有毛坯兩側(cè)的工藝余料，有搭邊和側(cè)搭邊。搭邊可以用于條料的定位，補償誤差，增加條料剛度，還能避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙。工件質(zhì)量很大程度上取決于搭邊和側(cè)搭邊值，搭邊與側(cè)搭邊值大一點有利于沖裁過程順利進(jìn)行，但搭邊畢竟是廢料，其值當(dāng)然越小越好，所以搭邊和側(cè)搭邊值應(yīng)在模具和工件允許的范圍內(nèi)盡量取小值。查下表1可得本次排樣中搭邊為2mm，而側(cè)搭邊為2.5mm表1最小搭邊值材料厚度tt≤1mm1mm＜t≤2mm2mm＜t≤3mm…手工送料圓形搭邊1.5mm1.5mm2mm…側(cè)搭邊1.5mm2mm2.5mm…非圓形搭邊1.5mm2mm2.5mm…側(cè)搭邊2mm2.5mm3mm…對排搭邊2mm2.5mm3.5mm…側(cè)搭邊3mm3.5mm4mm…自動送料搭邊2mm2mm2mm…側(cè)搭邊3mm3mm3mm…（2）毛坯寬度毛坯寬度由其在模具中的定位方式?jīng)Q定。本次設(shè)計模具不采用側(cè)壓裝置，使用導(dǎo)料板導(dǎo)料。無測壓裝置時毛坯寬度的確定導(dǎo)料板內(nèi)無測壓裝置時，要考慮在實際送料過程中因毛坯的擺動而使側(cè)搭邊減少，所以毛坯寬度要加一個毛坯可能的擺動量e，以補償側(cè)搭邊的減少。所以毛坯寬度為導(dǎo)料板之間的距離為式中，B代表毛坯寬度（mm)；D代表沖裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸（mm）；a是側(cè)搭邊值（mm)，見表1；△是毛坯寬度的單極限偏差（mm），與毛坯寬度和厚度相關(guān)，見下表2；A是指導(dǎo)料板之間的距離（mm）；e是指毛坯兩側(cè)與導(dǎo)料板之間的間隙之和（mm），與毛坯寬度、厚度以及有無側(cè)壓裝置有關(guān)，見下表3。毛坯與導(dǎo)料板間間隙值為0.8mm，見下表2可知△=0.6mm。毛坯寬度為所以這里為計算方便起見將毛坯寬度取為65mm。表2毛坯寬度單極限偏差△（mm）毛坯厚度tt≤11＜t≤22＜t≤33＜t≤5毛坯寬度dd≤500.40.50.70.950＜d≤1000.50.60.81.0……………表3毛坯兩側(cè)間隙之和e毛坯厚度tt≤1mm1mm＜t≤5mm無側(cè)壓裝置毛坯寬度dd≤100mm0.5mm0.8mm100mm＜d≤200mm0.6mm1.0mm200mm＜d≤300mm1.0mm1.0mm有側(cè)壓裝置d≤100mm5.0mm5.0mmd＞100mm8.0mm8.0mm（3）進(jìn)距（步距）指模具沖裁一次后，毛坯達(dá)到模具下一工位所經(jīng)過的距離，其值的大小與工件排樣方式及其形狀尺寸有關(guān)。本次排樣方式為斜排進(jìn)距為=34mm導(dǎo)料板之間距離為A=65+0.8=65.8mm3.2排樣設(shè)計 如下圖所示,共分5個工位。第一工位：沖一個?15mm的工藝孔；第二工位：翻邊；第三工位：先沖?19mm底孔，然后整形；第四工位：沖兩個?5.5mm的孔第五工位：落料。沖裁時，工件和廢料都采用下出件方式從凹模底孔漏出。為了防止工件產(chǎn)生裂紋，翻邊凸模需要設(shè)計一個圓角，而工件上?22.5mm的孔有公差要求，還不能有圓角，所以該部位要有整形工序，在工件精度允許范圍內(nèi)為了降低成本，這里將沖孔和整形兩道工序放在一個工位由沖孔整形凸模來完成。本次設(shè)計由人工將毛坯送進(jìn)模具,這里沒有采用定位裝置。翻邊后,毛坯上工件中心部位會形成一個凸臺，只要在向前送料時,放如下一工位的凹模中即可。本次設(shè)計在第一工位用一個始用擋料銷定位，在第二工位和第五工位的凸模上設(shè)置導(dǎo)正銷精確定位，這樣可以保證工件精度，以沖裁出合格的工件。綜合分析得知，該模具的加工過程為：先沖一個工藝孔，然后再翻邊、整形，最后沖孔、落料，每個工位上的凸模設(shè)計都不一樣，所以模具的定位一定要準(zhǔn)確。通過以上分析，使用CAD制圖軟件繪制出該工件的自行車腳蹬內(nèi)板圖如下圖1所示。圖1自行車腳蹬內(nèi)板翻邊凸模要有圓角。工件對f22.5mm的部位有公差要求，而且不允許有圓角，因此該模具要有整形工序。整形和f19mm孔的沖裁兩道工序在一個工位中完成。模具使用條料，用手工送進(jìn)，沒有設(shè)置定位裝置。第二個工位翻邊以后，板料卜面形成明顯改凸包。手工工送料時放在下—工位的回模中即可。第一和第五工位的凸模設(shè)有導(dǎo)正銷進(jìn)行精確定位。在第一和第二工位各設(shè)置一個始用擋料銷、供條料開始送進(jìn)的第一、第二工位使用。工件的搭邊值，邊緣部位取2.5mm，工件之間的搭邊值取1.2mm，步距為34mm?？捎嬎愕玫疆?dāng)可制件數(shù)為13件時，板料下料尺寸為64±0.5×485±0.5。3.3材料利用率 材料利用率是指工件面積占毛坯面積的百分比,計算公式如下式中，A指一個進(jìn)距內(nèi)工件的面積（mm2）；S指進(jìn)距，這里是相鄰兩工位中心線之間的距離（mm）。如果要考慮料頭、料尾，那材料利用率η總的計算公式為式中，N代表毛坯中工件的個數(shù)；A指工件面積（mm2）；L指毛坯長度（mm）；B指毛坯寬度（mm）。本次設(shè)計所選用的板料規(guī)格為650×1370×1.5，采用合理裁減的方式，剪切出的毛坯尺寸為65×1370，一塊板料可裁10個條料，每個條料可沖出40個工件，那么一塊板料可沖出400個工件，則每塊板料的材料利用率為=58.3%

第4章沖裁工藝的計算4.1沖裁工藝力的計算 沖裁工藝力主要有沖裁力、卸料力、頂件力和推件力，可以作為選擇沖壓設(shè)備和校核模具強(qiáng)度的依據(jù)。4.1.1沖裁力的計算沖裁力是指沖裁過程中所需要的壓力，其大小會隨著凸模行程不斷變化，這里是指沖裁過程中所需的最大沖裁力。沖裁力F的計算式為式中，K指安全系數(shù)，取1.3；L是剪切長度（mm），L不等于工件的輪廓長度；t是毛坯厚度（mm)；指毛坯的抗剪強(qiáng)度（MPa)。在該模具中需要用到?jīng)_孔工序的有工件輪廓，直徑為?15mm的工藝孔、直徑為?19mm的孔和兩個直徑為?5.5mm的孔，通過計算可得到其周長分別為：162.7mm、47.1mm、59.66mm、17.27mm。材料厚度材料抗剪強(qiáng)度沖裁力為=107870.1N=31227.3N=39554.6N=22900.1N4.1.2卸料力和推件力卸料力指利用卸料板從凸模上卸下毛坯所需的力；推件力是指順著沖裁方向把工件或廢料推出凹?？姿璧牧?。由于本次設(shè)計模具采用下出件方式，不會產(chǎn)生頂件力，所以不需要計算頂件力。卸料力與推件力計算公式為式中分別代表卸料力系數(shù)和推件力系數(shù)，見下表4；F為模具沖裁時的沖裁力（N)，F(xiàn)=201552.1N；n為卡在凹模孔內(nèi)的料的個數(shù),這里n=5。通過計算得卸料力和推件力為8062.1N60465.63N表4工藝力系數(shù)材料厚度t鋼鋁、鋼合金純銅、黃銅t≤0.1mm0.1mm＜t≤0.5mm0.5mm＜t≤2.5mm2.5mm＜t≤6.5mmt＞6.5mmK卸0.065~00750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.025~0.080.02~0.06K推0.10.0630.0550.0450.0250.03~0.070.03~0.094.1.3整形力的計算 整形力計算公式為：式中，F(xiàn)指整形力（N）；P指單位整形力（MPa）；A指工件整形面積(mm2)。關(guān)于整形力的計算，整形力是指讓工件變形得到想要的形狀所需要的力，但是為了避免工件其他部分產(chǎn)生形變，最后作用在整形平面上的壓強(qiáng)不能高于所以材料的抗壓強(qiáng)度。所以這里p值取150MPa。該工件的整形力為：4.2壓力中心的計算 通過以上分析，各工位的沖裁力分別為：第一工位：?15mm孔沖裁，沖裁力為31227.3N；第二工位：翻邊力為2578.9N；第三工位：?19mm孔沖裁和整形，沖裁合力為44856.1N；第四工位：兩個?5.5mm孔沖裁，沖壓力為22900.1N；第五工位：外形落料，沖壓力為107870.1N。壓力中心是指沖壓合力的作用點，為了避免滑塊受附加載荷作用而損壞模具，模柄壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)滑塊中心線相重合，并且模柄應(yīng)放在上模座壓力中心處，即上模座中心處。壓力中心坐標(biāo)計算公式為：計算得知xc＝45.75mm由于模具各工位壓力中心處于同一水平線上，所以相同，通過上述計算得出本次設(shè)計模具壓力中心位于第4工位中心線右側(cè)11.75mm處。4.2.1壓力機(jī)的選用確定壓力機(jī)的規(guī)格遵循如下原則：1.為了保證模具正常工作，壓力機(jī)的公稱壓力一定要大于模具總沖壓力；2.壓力機(jī)滑塊行程要滿足需求，并能在沖壓過程完成后順利從模具上拆下；3.壓力機(jī)的工作頻率要滿足生產(chǎn)率的要求；4.壓力機(jī)模柄孔尺寸應(yīng)與所選模柄尺寸相配合；5.壓機(jī)的關(guān)閉高度、工作面的大小、滑塊的大小、模具手柄的大小等應(yīng)滿足模具要求，對于曲柄壓機(jī)，其安裝高度與模具閉合高度應(yīng)符合以下不等式：式中H指模具的閉合高度；指壓力機(jī)的最大閉合高度；指壓力機(jī)的最小閉合高度；T指墊板厚度（mm)。計算可得總沖壓力：=201552.1N+2578.9N+5301.5+8062.1N+60465.63N=278（KN）由于工件尺寸較小，生產(chǎn)批量大，因此這里選用生產(chǎn)效率高、操作又方便的開式可傾曲柄壓力機(jī)。壓力機(jī)的公稱壓力要大于總沖壓力，因此選用J23－35壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表7所示：表7所用壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表型號J23－35公稱壓力35t滑塊行程80mm最大閉合高度280mm裝模高度調(diào)節(jié)量60mm模柄孔尺寸（直徑×深度）50mm×70mm工作臺尺寸（前后×左右）380mm×610mm

第5章模具主要零件的設(shè)計 計算工件零件刃口尺寸前，需要考慮模具工作零件的加工方法以及后續(xù)模具的裝配方法。本次設(shè)計模具各零件形狀比較簡單，可以使用線切割機(jī)床來加工這些零件，使用這種加工方法可以保證這些零件各孔中心線的同軸度，以簡化裝配工作。該工件為一般沖裁件，中間?19mm的孔和上下兩個?5.5mm的孔可由沖孔工序完成，整個工件則由落料工序來完成。沖裁件尺寸公差分為11級，用符號ST表示，沖裁件的極限尺寸偏差規(guī)定孔（內(nèi)形）尺寸標(biāo)注“+”號為上極限偏差，下極限偏差為0；軸（外形）尺寸標(biāo)注“-”為下極限偏差，上極限偏差為0；孔中心距和孔邊距尺寸等的極限偏差取公差數(shù)值的一半，標(biāo)注“”分別作為上、下極限偏差。本次沖裁件公差等級選ST6級，由于工件本身沒有要求所以取極限偏差即可，按下表8得各尺寸標(biāo)注為：。表8沖裁件的部分尺寸公差工件公稱尺寸/mm毛坯厚度/mm公差等級大于小于等于大于小于等于ST6310130.2001025130.2802563130.40063160130.5005.1凸、凹模刃口及公差的確定 凸、凹模刃口尺寸公差直接影響工件的尺寸精度，確定好凸、凹模刃口尺寸和公差是沖模設(shè)計中的重點。在設(shè)計凸、凹模的過程中如果用于落料則選取凹模作基準(zhǔn)模，先計算凹模刃口尺寸，然后再減去間隙來獲得凸模刃口尺寸；如果用于沖孔則選用凸模作基準(zhǔn)模，先計算凸模刃口尺寸，再通過增加間隙來獲得凹模刃口尺寸。在模具工作過程中凸、凹模刃口不可避免的會出現(xiàn)磨損，所以為了保證模具使用壽命，在工件允許范圍內(nèi)盡量將凸、凹模刃口尺寸設(shè)計為極限偏差，這樣在沖裁過程中既能保證沖裁出合格的工件又能延長模具壽命。（1）凸、凹模刃口尺寸凸、凹模刃口尺寸的計算公式如表9所示表9刃口尺寸計算公式刃口尺寸磨損規(guī)律基準(zhǔn)尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)刃口尺寸的計算公式非基準(zhǔn)刃口尺寸的計算公式基準(zhǔn)刃口越磨越大基準(zhǔn)刃口越磨越小基準(zhǔn)刃口磨損后尺寸不變不等式校核為了保證加工出的凸、凹模之間具有合理的間隙值，必須進(jìn)行不等式校核。表中A、B、C分別代表工件的公稱尺寸（mm）；A1、B1、C1分別代表基準(zhǔn)模刃口尺寸（mm），基準(zhǔn)模為凹模，下標(biāo)“1”換為“d”，基準(zhǔn)模為凸模，下標(biāo)“1”換為“p”；A2、B2、C2分別代表非基準(zhǔn)模刃口尺寸（mm），非基準(zhǔn)模為凹模，下表“2”換為“d”，非基準(zhǔn)模為凸模，下標(biāo)“2”換為“p”；為制件公差（mm）；為工件極限偏差（mm）；分別代表基準(zhǔn)模和非基準(zhǔn)模的制造公差（mm），它們的取值可按IT6和IT7級精度選取，當(dāng)選取的不符合表中不等式要求時，則取，；x代表磨損系數(shù)，見表10。表10磨損系數(shù)x材料厚度tt≤1mm1mm＜t≤2mm2mm＜t≤4mmt＞4mm非圓形工件磨損系數(shù)1工件公差ΔΔ＜0.16mmΔ＜0.20mmΔ＜0.24mmΔ＜0.3mm0.750.17mm≤Δ＜0.35mm0.21mm≤Δ＜0.41mm0.25mm≤Δ＜0.49mm0.31mm≤Δ＜0.59mm0.5Δ≥0.36mmΔ≥0.42mmΔ≥0.50mmΔ≥0.60mm圓形工件磨損系數(shù)0.75Δ＜0.16mmΔ＜0.20mmΔ＜0.24mm＜0.30mm0.5Δ≥0.16mmΔ≥0.20mmΔ≥0.24mmΔ≥0.30mm（2）凸凹模制造公差凸凹模制造公差等級經(jīng)過綜合考慮，這里分別取IT6和IT7級公差等級，制造公差見下表11。表11凸凹模的部分制造公差公稱尺寸/mm公差等級IT6IT7大于至36812610915101811181830132130501625508019305.2沖裁模間隙確定 沖裁模間隙指沖壓時凸、凹模刃口之間的縫隙（單面間隙），用符號c表示。它是沖裁過程中的重要工藝參數(shù)，會影響沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力和模具壽命，也是影響沖裁件質(zhì)量的主要因素之一。間隙適當(dāng)減小，有利于提高工件斷面質(zhì)量，但太小的間隙又會加劇凹模的磨損，從而縮短模具使用壽命，因此在模具間隙方面，模具使用壽命與工件質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)，為了提高模具使用壽命只能在確保工件質(zhì)量符合要求的情況下取一個盡可能使模具壽命最大化的合理間隙值。要提高沖裁件的質(zhì)量就要取較小的間隙值，而要提高模具壽命就要取較大的間隙值，所以要找到一個能同時滿足模具壽命長、沖裁件質(zhì)量高、各種沖裁工藝力低等各方面要求的間隙值很困難，確定模具間隙有理論計算法和經(jīng)驗值法兩種方法。理論計算法是由以下公式計算得出模具間隙式中c指理論間隙值（mm）；t指條料厚度（mm）；h指凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋重回瞬間凸模切入條料的深度（mm）；指斷裂角度（與沖裁間隙值對應(yīng)的角度）。由上式可知間隙值的主要影響因素為材料性質(zhì)與厚度。因為上述方法在實踐中應(yīng)用較困難，所以使用較少。在實際生產(chǎn)中用經(jīng)驗值法來確定沖裁間隙值較方便，所以經(jīng)驗值計算法被廣泛使用，而本次設(shè)計也采用的經(jīng)驗值法確定模具間隙。經(jīng)驗值法：國標(biāo)規(guī)定凡是沖裁用的金屬材料厚度在10mm以下的，其沖裁間隙按沖裁件的尺寸精度、剪切面質(zhì)量和模具壽命等主要因素分為：i類（小間隙）、ii類（較小間隙）、iii類（中等間隙）、iv類（較大間隙）、v類（大間隙）。該工件按經(jīng)驗值法所取的凸、凹模間隙為c=(5.0%~8.0%)t,即5.3凸、凹模刃口尺寸確定 （1）沖孔時以凸模為基準(zhǔn)模沖裁?19mm孔：工件公差為，查表10可得凸、凹模的制造公差，查表9可得磨損系數(shù):x取0.5。凸、凹模刃口尺寸為即所以模具精度合適。沖裁?5.5mm孔：工件公差mm，凸、凹模的制造公差為，,磨損系數(shù)x取0.5凸、凹模刃口尺寸為即，所以模具精度合適。沖裁?15mm工藝孔：公差為，凸、凹模的制造公差為,磨損系數(shù)x取0.5凸、凹模刃口尺寸為即，所以模具精度合適。（2）落料時以凹模為基準(zhǔn)模尺寸A1=66mm制件公差=-0.50mm，磨損系數(shù)x=0.5，凸、凹模的制造公差為，凹、凸模刃口尺寸為即，所以模具精度合適。尺寸A2=30mm，制件公差=0.40mm，磨損系數(shù)x=0.75，凸、凹模的制造公差為凹、凸模刃口尺寸為即，所以模具精度合適。5.4凸、凹模的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)的選用 1.凸模的設(shè)計凸模按照刃口截面形狀不同分圓形和非圓形（即異形）兩種結(jié)構(gòu)。不管是哪種結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)都由安裝部分和工作部分組成。圓柱頭直桿圓凸模（桿部直徑?D=1~36mm），圓柱頭縮桿圓凸模（桿部直徑?5~36mm)。圓形凸模結(jié)構(gòu)簡單，不需要經(jīng)常拆卸時，通常設(shè)計為帶臺階的形式，與凸模固定板采用過渡配合，對于工作直徑在6mm以上的凸模多采用該種結(jié)構(gòu)和安裝方式，凸臺尺寸一般比固定部分的直徑大3~4mm，使用凸臺固定的方式可以防止凸模從凸模固定板中脫落。非圓形凸模的結(jié)構(gòu)形式主要有臺階式結(jié)構(gòu)和直通式兩種。這里采用直通式結(jié)構(gòu)，固定方式采用壓入后螺釘固定。本次設(shè)計零件中有兩個?5.5mm的小孔，為了避免凸模過細(xì)而產(chǎn)生彎曲等不良影響，這里采用圓柱頭縮桿圓凸模，其部分?jǐn)?shù)據(jù)如下所示，凸模長度根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選取為好，這里按表12取63mm。桿部直徑?D（m5）5mm6mm8mm刃口直徑?d上極限4.9mm5.9mm7.9mm下極限1mm1.6mm2.5mm凸臺直徑?D18mm9mm11mm凸?？傞LL/mm45、50、56、63、71…表12圓柱頭縮桿圓凸模部分?jǐn)?shù)據(jù)

2.凹模的設(shè)計在沖裁模結(jié)構(gòu)中，模具中的許多零件都能根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來設(shè)計或選用，所以凹模設(shè)計很關(guān)鍵，而凹模設(shè)計主要是凹模結(jié)構(gòu)形式和固定方式、凹模刃口形式和凹模外形設(shè)計。凹模分整體式、組合式和鑲塊式。整體式凹模有矩形和圓形兩種，是普通沖模常用的結(jié)構(gòu)形式，而且結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度好，裝配容易方便，凹模非工作部分采用模具鋼，用螺釘和銷固定在下模座上。圓形組合凹模有A型和B型兩種，可以沖裁直徑1~36mm的圓形工件（直徑增量為0.1mm)，凹模尺寸較小，用凹模固定板固定后，用銷和螺釘與下模座連接。鑲塊式凹模是將凹模上容易磨損的部位凸起、凹進(jìn)或局部薄弱的地方單獨做成一塊，然后再將其固定在凹模上。凹模刃口形式有帶有帶斜度漏料孔的直臂刃口、斜壁刃口和帶直臂漏料孔的直臂刃口。綜合考慮之下，本次設(shè)計采用整體式凹模以及帶直臂漏料孔的直臂刃口的凹模刃口。凹模刃口高度按下表13取h=6mm。表13凹模刃口高度h/mm沖裁材料厚度（O）凹模刃口高度t<0.5mm0.5mm≤t＜1mm1mm≤t＜2.5mm1522.5mm≤t≤6mmt>6mm303為第二種形式凹模斜壁與中心線角度，為第一種形式凹模斜壁與中心線角度。凹模外形設(shè)計主要有兩點：（1）設(shè)計形狀；（2）設(shè)計外形尺寸。這里選用整體式凹模，其外形尺寸的確定通常要考慮工件的尺寸、凹模的壁厚c，凹模厚度公式如下凹模外形計算尺寸如下式中，H代表凹模厚度（mm）；L指凹模長度（mm）；B指凹模寬度（mm）；b指工件最大外形尺寸（mm）；k指凹模修正系數(shù)，與工件最大外形尺寸和毛坯厚度有關(guān)，見表14；c指凹模壁厚（mm）；指凹模刃口尺寸（mm）。

第6章模具其他零件的設(shè)計 6.1定位零件的選擇 定位零件用來確定毛坯在模具中的位置，以沖出合格的工件。毛坯的定位選擇在與送料方向垂直的方向上稱為導(dǎo)料，有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷等；在送料前方定位，控制條料進(jìn)距稱為擋料，有側(cè)刃、擋料銷等。定位零件基本已標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)實際情況選取合適的標(biāo)準(zhǔn)即可。該模具為條料送進(jìn)，采用導(dǎo)料板控制方向即可，不需要側(cè)壓裝置。第一工位采用始用擋料銷定位，而第二工位設(shè)置一個和第一工位相同的擋料裝置，然后第二工位凸模上導(dǎo)正銷再精確定位完成翻孔。由于第二工位翻邊，會導(dǎo)致工件沖孔位置向下凸起，因此手工送料時只需將凸起部位放入下一凹模即可完成初始定位。在第五工位再使用一個導(dǎo)正銷精確定位即可，整個模具無需再使用其他擋料裝置。6.2壓料、卸料、出件方式的選擇 使用卸料裝置將工件或廢料從凸模零件上卸下來，以便毛坯繼續(xù)向前推進(jìn)保證沖壓順利工作進(jìn)行，這一過程稱為卸料。常用的卸料方法有彈性卸料裝置卸料﹑剛性卸料裝置卸料和廢料切斷等。彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成；剛性卸料裝置則只有一個剛性卸料板，一般固定在凹模上方；廢料切斷則是在沖裁過程中切斷廢料。彈性卸料裝置通常安裝于上模，依靠彈性原件的彈力來卸料，雖然卸料力不大，但沖裁時可起到壓料的作用，適合沖裁平面度要求較高的工件。使用導(dǎo)料板來導(dǎo)料的模具多用帶臺階結(jié)構(gòu)的卸料板，采用此卸料板的模具打開時，卸料板的底面要比凸模底面略低0.3到0.5mm。該工件厚度為1.5mm屬于薄板材料料，卸料力較小，而且使用導(dǎo)料板導(dǎo)料，適合使用彈性卸料裝置。彈性元件選用彈簧，卸料螺釘?shù)倪x用為內(nèi)六角圓柱頭螺釘，查JB/T7650.6—2008，選用規(guī)格M10×60。選用的材料為45鋼，硬度為35~40HRC。剛性卸料板厚度和彈性卸料板厚度選用標(biāo)準(zhǔn)如下所示。卸料板厚度由所沖裁的毛坯厚度決定，這里按下表17取16mm。表17卸料板厚度部分?jǐn)?shù)據(jù)卸料板寬度B材料厚度tBmm50＜B≤8080＜B≤125125＜B≤200B>200剛性彈性剛性彈性剛性彈性剛性彈性剛性彈性0.8mm6mm8mm6mm10mm8mm12mm10mm14mm12mm16mm0.8mm＜t≤1.5mm6mm10mm8mm12mm10mm14mm12mm16mm14mm18mm1.5mm＜t≤3mm8mm—10mm—12mm—14mm—16mm—……………由于本次設(shè)計采用導(dǎo)料板導(dǎo)料，并且沖壓時需要壓料，所以卸料板為臺階結(jié)構(gòu)，帶臺階卸料板的臺階高度為h=H-t+(0.1~0.3)t(t大于1mm時取0.1t，薄料時取0.3t）式中，H指導(dǎo)料板厚度（mm）；t指條料厚度（mm）。常見的導(dǎo)料板分為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，使用時分別設(shè)在條料兩側(cè)，用螺釘和銷固定在凹模上。這里采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)料板，一般情況下導(dǎo)料板厚度H為4~18mm，料厚時取小值。這里導(dǎo)料板厚度取H=8mm，所以臺階高度為h=8-1.5+0.15=6.65mm因為本次設(shè)計為級進(jìn)模具生產(chǎn)，也為了提高生產(chǎn)效率，所以為了使用方便這里采用下出件的方式出料。被凸模穿過的卸料孔與凸模外形相同，兩者之間單邊留0.05~0.15mm間隙。6.3導(dǎo)向方式的選擇模架根據(jù)導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間運動關(guān)系不同分為沖?；瑒訉?dǎo)向模架和沖模滾動導(dǎo)向模架。模架由上下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套四部分組成，模具的所有部分都固定在上面，承受沖裁過程中的所有壓力，導(dǎo)柱和導(dǎo)套可以保證模具上模和下模之間的精度。這里使用的模架為沖?；瑒訉?dǎo)向模架，分為以下四種模架：①后側(cè)導(dǎo)柱模架：導(dǎo)套和導(dǎo)柱分別安裝在上、下模座的后側(cè)，模座承受偏心負(fù)載，導(dǎo)引精度不高，但進(jìn)給方便，比較適合一般精度模具；②對角導(dǎo)柱模架：導(dǎo)柱、導(dǎo)套對角排列，上模座在導(dǎo)柱上平穩(wěn)滑動，常用于橫向或垂直進(jìn)料模具；③中間導(dǎo)柱模架：導(dǎo)柱和導(dǎo)套分別安裝在模座對稱中心線上，導(dǎo)向平穩(wěn)，適合縱向送料的模具；④四導(dǎo)柱模架：導(dǎo)柱導(dǎo)套分別安裝在模座四個角上，具有平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確、精度較高等優(yōu)點，用于精度較高的模具；以上四種模架各有優(yōu)點，綜合考慮本次設(shè)計采用對角導(dǎo)柱模架。送進(jìn)時由于條料前端留有余料，所以在第一工位采用始用擋料銷定距即可。在第二和第五工位的凸模上安裝兩個導(dǎo)正銷，這樣毛坯第一工位上沖裁的工藝孔作可以作為導(dǎo)正銷孔精確定距。完成第一個工序后，人工將條料抬起向前移動，第二工位上的始用擋料銷擋料，然后翻邊時再利用第二工位凸模上的導(dǎo)正銷作精確定距即可。第二工位的翻邊凸、凹模部分尺寸如下圖4所示，導(dǎo)正銷的直邊部分尺寸一般取毛坯厚度的0.8到1.2倍，這里將導(dǎo)正銷的直邊高度設(shè)為1.2mm。圖4翻邊凸凹模這里設(shè)置一個圓角尺寸是為了翻邊順利，如果此處設(shè)計為尖角，會導(dǎo)致材料難以流動，毛坯容易產(chǎn)生裂紋；如果設(shè)置的圓角值太大，則會讓下一步的整形工序變困難，所以這里選R=1mm。因為凹模圓角處材料沒有徑向流動，所以這里圓角取值也為R=1mm。6.4模柄的選擇模柄的作用是將上模固定在壓力機(jī)上，連接壓力機(jī)與模具，用于中小型模具中。模柄為標(biāo)準(zhǔn)件，它和上模座的固定方式有多種。模柄的分類有：1.壓入式模柄，可以較好的保證與上模的垂直度，普遍使用于各種中小型模具；2.旋入式模柄，拆裝方便，可是模柄軸線與上模的垂直度較差，多使用在有導(dǎo)致的中、小型模具；3.凸緣模柄，雖然有壓入式和旋入式兩種模柄的優(yōu)點，但會削弱上模座強(qiáng)度，所以多用于大型模具；4.槽形模柄，可以直接用于更換凸模，不需要上模座，而且更換凸模方便，適用于簡單模具中；5.浮動模柄，能減小滑動誤差對模具導(dǎo)向精度的影響，適用于精密模具中。這里選用壓入式模柄，查JB/T7646.1—2008，選用d=50mm，L=110mm的尺寸規(guī)格，所用材料為Q235A。一般情況下，模具的模柄突出部分直徑應(yīng)與壓力機(jī)模柄孔直徑相等，如果小于壓力機(jī)模柄孔直徑，則裝配時在模柄上加裝一個模柄套即可。第七章模具的裝配、調(diào)試與檢驗7.1模具的裝配模具的裝配是沖模制造中的關(guān)鍵，裝配合理與否將直接影響零件質(zhì)量和模具使用壽命。根據(jù)多工位級進(jìn)模裝配要點，裝配時將各凸模分別壓入凸模固定板的凸模孔中，選取凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模組件，再裝上模組件，并調(diào)整間隙。裝配前先仔細(xì)檢查凸、凹模是否符合要求的尺寸精度和形狀，然后將各凸模與對應(yīng)的凹?？紫嗯浜?，檢查間隙是否均勻，如果不符合要求應(yīng)重新修磨或更換。模具各部件工作表面不能有裂紋或損傷，安裝面應(yīng)光滑平整，螺釘和銷等連接件不能高于安裝平面。模具所有活動部位，都要保證配合間隙適當(dāng)、位置準(zhǔn)確、運動平穩(wěn)。所選用的模架等級應(yīng)滿足制件所需的技術(shù)要求。所有的凸模應(yīng)