畢業(yè)設(shè)計（論文）-抽屜扣件的復(fù)合模具設(shè)計

抽屜扣件的復(fù)合模具設(shè)計 摘 要 本文主要介紹的是抽屜扣件倒裝復(fù)合模設(shè)計的全過程，首先對抽屜扣件零件進行工藝分析、確定沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式，然后進行模具總體設(shè)計，接下來對模具設(shè)計基本參數(shù)進行計算，如排樣設(shè)計、計算壓力中心、計算沖裁力、計算工作零件的刃口尺寸等，最后根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)選擇典型模具零件、模具組合、以及壓力機。模具中所設(shè)計的圖型和圖紙， AutoCAD 繪制抽屜扣件倒裝復(fù)合模的零件圖和裝配圖，先畫圖框標(biāo)題欄，其次畫圖形，再標(biāo)注尺寸、形位公差、粗糙度、技術(shù)要求 ， 最后完成畢業(yè)設(shè)計說明書。 關(guān)鍵詞： 沖壓模具 ； 倒裝復(fù)合模 ； 抽屜扣件 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 I 目 錄 1 緒論 .1 1.1 冷沖壓的概述 .1 1.2 常用的沖壓模具材料 .1 2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 .3 3 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 .5 4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .6 4.1 模具類型的選擇 .6 4.2 定位方式的選擇 .6 4.3 卸料、出件方式的選擇 .6 4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件的選擇 .6 5 模具設(shè)計工藝計算 .8 5.1 計算毛坯尺寸 .8 5.2 排樣、計算條料寬度及步距的確定 .8 5.2.1 搭邊值的確定 .8 5.2.2 條料寬度的確定 .8 5.2.3 導(dǎo)料銷的選用 .9 5.2.4 排樣方法 .10 5.2.5 材料利用率 .10 6 沖裁力相 關(guān)的計算 .13 6.1 計算沖裁力的公式 .13 6.2 總沖裁力、推料力、卸料力和總沖壓力 .13 6.2.1 總沖裁力 .13 6.2.2 計算卸料力 .14 6.2.3 計算推料力 .14 6.2.4 計算總沖壓力 F .15 7 模具壓力中心與計算 .16 8 沖裁間隙 .18 9 刃口尺寸的計算 .20 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 II 9.1 刃 口尺寸計算的基本原則 .20 9.2 刃口尺寸的計算方法 .20 9.3 計算凸凹模刃口的尺寸 .22 9.3.1 對落料的刃口尺寸進行計算 .22 9.3.2 對沖孔的刃口尺寸進行計算 .22 9.4 沖裁刃口高度 .23 10 主要零部件的設(shè)計 .24 10.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .24 10.1.1 凹模的設(shè)計 .24 10.1.2 凸凹模的設(shè)計 .25 10.1.3 圓形凸模的設(shè)計 .26 10.1.4 非圓凸模設(shè)計 .26 10.2 卸料部分的設(shè)計 .26 10.2.1 卸料板的設(shè)計 .26 10.2.2 卸料橡膠的設(shè)計 .27 10.3 定位零件 的設(shè)計 .28 10.4 模架及其它零件的設(shè)計 .29 10.4.1 上下模座 .29 10.4.2 模柄 .29 10.4.3 推件塊和打桿的設(shè)計 .30 11 沖壓設(shè)備的校核與選定 .31 11.1 沖壓設(shè)備的校核 .31 11.2 沖壓設(shè)備的選定 .31 12 模具總裝圖 .32 13 壓力機的選擇 .33 結(jié)論 .34 致謝 .35 參考文獻 .36 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 1 1 緒論 1.1 冷沖壓的概述 模具材料是模具加工業(yè)的基礎(chǔ)。隨著我國國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對產(chǎn)品的審美觀，價值觀也不斷提高，從而對各類模具產(chǎn)品，無論是內(nèi)在質(zhì)量還是外表美觀等方面均要求日益精臻，困此勢必對工模具材料在數(shù)量上、系列上和質(zhì)量上提出更高的要求。中國的模具材料從無到有，從小到大，從少到多，直到現(xiàn)在，無論是從鋼種還是從規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等方面，都是伴隨著模具制造發(fā)展而發(fā)展的。 1.2 常用的沖壓模具材料 沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的沖壓模具部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。 （ 1）碳素工具鋼 加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。沖壓模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為 T8A、 T10A 等。 （ 2）低合金工具鋼 低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造沖壓模具的低合金鋼有 CrWMn、 9Mn2V、 7CrSiMnMoV(代號 CH-1)、 6CrNiSiMnMoV(代號 GD)等。 （ 3）高碳高鉻工具鋼 具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。常用的高碳高鉻工具鋼有 Cr12 和 Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號 D2）。 （ 4）高碳中鉻工具鋼 含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。用于模具的高碳中鉻工具鋼有 Cr4W2MoV、 Cr6WV、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 2 Cr5MoV 等。 （ 5）高速鋼 高速鋼具有模具鋼中最高的的 硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V（代號 8-4-1）和含鎢量較少的 W6Mo5Cr4V2。 （ 6）硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是鎢鈷類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質(zhì)合金。對沖擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質(zhì)合金。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、鉬、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 3 2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 圖 2-1 工件簡圖 （ 1）結(jié)構(gòu)：零件大小適中，外形簡單對稱 ， 制件需要進行沖孔、落料 兩 道基本工序。 （ 2）材料： 08 鋼屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、質(zhì)量較好、含碳量波動小、性能較穩(wěn)定，并可通過熱處理進行強化；該鋼屬于低碳鋼、強度低、塑性好、具有良好的冷沖壓性能和焊接性能，宜于制作各種冷沖壓件。 （ 3）公差：零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。亦無其他特殊要求，利用普通沖裁既可達(dá)到零件圖紙要求。經(jīng)查公差表各尺寸公差為： 025.02R、 30.006、 018.025、 18.0020、 025.08、 25.005.2 R、0 25.040 、 0 18.030 。 （ 4）生產(chǎn)批量：大批。 結(jié)論：由表 2-1 可得出零件是輕型零件，制件可以進行沖裁，制件要大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)，保證模具的復(fù)雜程度和壽命。 表 2-1 年產(chǎn)量與生產(chǎn)類型的關(guān)系 生產(chǎn)類型 同類零件的年產(chǎn)量（件） 輕型零件（零件質(zhì)量 2000kg） 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 4 續(xù)表 2-1 單件生產(chǎn) 50000 5000 1000 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 5 3 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)制件的工藝分析，該工件包括沖孔、落料二個基本 工序，按其先后順序組合，可以有以下三種工藝方案： 方案一：落料 -沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔 -落料，采用級進模生產(chǎn)。 方案三：沖孔 -落料，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案一單工序模是在壓力機一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。優(yōu)點：模具結(jié)構(gòu)簡單，模具壽命長，制造周期短，投產(chǎn)快；缺點：工序分散，模具及操作人員多，勞動量大。 方案二級進模（又稱為連續(xù)模、跳步模）是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的沖模。優(yōu)點：效率高、操作安全、模具壽命長，易于實現(xiàn)自動化；缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造 精度高、周期長、成本高，材料利用率較其它低。 方案三復(fù)合模是只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高；缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。 通過對上述三種方案的的分析比較，由于該制件屬于多異形孔，沖裁較困難，所以該制件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 6 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 力機的打桿裝置進行推件、卸料可靠、便于操作、并為機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。由于毛坯形式和模具結(jié)構(gòu)不同，所以定位零件的種類很多，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進行選擇。 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷?？刂茥l料的送進步距采用固定擋料銷。 4.3 卸料、出件方式的選擇 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用在沖裁料 厚在 1.5mm 以下的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件 (彈簧或橡皮 )、卸料螺釘組成彈壓卸料裝置。卸料板與凸模之間單邊間隙選擇（ 0.1 0.2）t， 若彈壓卸料板還需對凸模起導(dǎo)向作用時，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。彈性元件的選擇，應(yīng)滿足卸料力和沖模結(jié)構(gòu)的要求。為使卸料可靠，卸料板應(yīng)高出模具刃口工作面 0.3 0.5mm，材料采用 45 鋼，熱處理淬火硬度 43 48HRC。 因為工件料厚 1mm，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。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 7 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。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)用的自動沖壓模架。 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。 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。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 8 5 模具設(shè)計工藝計算 5.1 計算毛坯尺寸 根據(jù)圖 2-1 得：工件的尺寸 4050（ mm）。 5.2 排樣、計算條料寬度及步距的確定 5.2.1 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 圓件及 r2t 的工件 矩形工件邊長 L50mm或 r0.5 1 1 2 20 0.05 0.08 0.10 20 30 0.08 0.10 0.15 30 50 0.10 0.15 0.20 查表 5-2 可得條料寬度偏差的下偏差（ - ）為 -0.15mm。 根據(jù)公式（ 5-1）得： mmB 0015.06.43 5.2.3 導(dǎo)料銷的選用 設(shè)計導(dǎo)料銷時，應(yīng)注意以下幾點： （ 1） 工件外形簡單時，應(yīng)以外形定位 ，外形復(fù)雜時以內(nèi)孔定位。 （ 2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，確保操作安全。 （ 3）若工件需要經(jīng)過幾道工序完成時，各套沖模應(yīng)盡可能利用工件上同一位基準(zhǔn)，避免累積誤差。 查模具設(shè)計手冊該模具導(dǎo)料銷的直徑為 D=12mm。 標(biāo)記 1210 GB699-88 45 熱處理 43 48HRC 導(dǎo)料銷距離公式： RBA 2（ 5-2） 式中： R -導(dǎo)料銷工作部位的半徑（ mm），得 R=6mm； 根據(jù)公式（ 5-2）得： mmA 015.08.26 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。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。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，影響送料工作。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 10 圖 5-1 導(dǎo)料銷簡圖 5.2.4 排樣方法 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟利用，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)濟指標(biāo)。 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，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。 5.2.5 材料利用率 本設(shè)計中將沖裁零件的面積分成上、下兩部分：上部為半圓形，下部為矩形。 Vs=202/2-32 =599.74 Vl=3040-205- 2.52-23 2 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 11 =1023.855 Vl+Vs =599.74+1023.595 =1623.595 查模具設(shè)計手冊 鋼板毛坯規(guī)格為： 7503000mm 送料步距為： h=D+a1=50+1.5=51.5mm 材料利用率通常以一個步距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率 表示： 1 0 0 %/1 BLnV （ 5-3） 式中： -材料利用率（）； n-沖裁件的數(shù)目（ n=1）； V1-沖裁件的實際面積（ V1=1623595）； B-板料寬度（ B=43.6mm）； L-步距（ l=53mm）。 根據(jù)公式（ 5-3）得： 100%/1 BLnV =72.16 由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 橫裁時的條料數(shù)為： N1=3000/43.6 =68.6（條） 可沖 68 條 每條的件數(shù)為： N2=(750-1.5)/53 =16.01（件） 可沖 16 件 板料可沖總件數(shù)為： N=N1N 2 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 12 =1088（件） 板料利用率： 100%/1 BLnV =78.5 縱裁時的條料數(shù)為： N1=750/43.6 =17.2（條） 可沖 17 條 每條的件數(shù)為： N2=(3000-1.5)/53 =56.57（件） 可沖 56 件 板料可沖總件數(shù)為： N=N1N 2 =952（件） 板料利用率： 100%/1 BLnV =（ 9521623.595） /(7503000)100 =66.7 因 橫 裁的利用率高一點 ,所以該零件采用 橫 裁法。如圖 5-2 所示： 圖 5-2 排 樣 圖 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 13 6 沖裁力相關(guān)的計算 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，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸?，壓力機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pF一般可以按式計算： tLKF PP （ 6-1） 式中： -材料抗剪強度 (MPa)； L-沖裁周邊總長（ 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（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) KP，一般取 KP=1.3。 根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學(xué)性能查出 08 鋼抗剪強度 為 255 333MPa,取 =300MPa。 6.2 總沖裁力、推料力、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） F-總沖壓力 （ 2） FP-總沖裁力 （ 3） FQ-卸料力 （ 4） FQT-推料力 6.2.1 總沖裁力 2121 LLtKFFF PP （ 6-2） 式中： 1F -落料時的沖裁力； 2F -沖孔時的沖裁力； 1L -落料周長（ mm）； 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 14 2L -沖孔周長（ mm）。 計算其沖裁周邊的長（ mm）： 落料周長為 ： L1=3.1420+30+30+40 =162.8mm 沖孔周長為： L2=33.146+3.145+40 =112.22mm 根據(jù)公式（ 6-2）得： Fp=1.33001(162.8+112.22) =107.258KN 表 6-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm Kx Kt Kd 鋼 0.1 0.1 0.5 0.5 2.5 2.5 6.5 6.5 0.065 0.075 0.045 0.055 0.04 0.05 0.03 0.04 0.02 0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.025 0.08 0.02 0.06 0.03 0.07 0.03 0.09 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 計算卸料力 PXQ FKF （ 6-3） 查表 6-1 得： KX=0.05 根據(jù)公式（ 6-3）得： FQ=0.05107.258 =5.362KN 6.2.3 計算推料力 tpQ nKF 1（ 6-4） 查表 6-1 得： 055.0tK 式中： n-根塞在凹模內(nèi)的制件或度料數(shù)量（ n=h/t） 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 15 根據(jù)公式（ 6-4）得： FQ1 = 5.899KN 6.2.4 計算總沖壓力 F 1QQP FFFF （ 6-5） =107.258+5.362+5.899 =118.519KN 根據(jù)總沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機 J23-16。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 16 7 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位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和壓力機滑塊產(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）各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標(biāo)位置 0， 0（ x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 nnn LLLXLXLLX 212210 /（ 7-1） nnn LLLYLYLYLY 2122110 /（ 7-2） 零件屬于多形孔沖裁、沖壓模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。 下面用解析法確定與計算模具的壓力中心： 圖 7-1 壓力中心簡圖 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 17 把刃口輪廓分為 18 段，并確定各段長度，具體數(shù)值列于下表 7-1 中。 表 7-1 落料件的壓力中心計算數(shù)據(jù) 線段長度（ mm） 壓力中心位置 壓力中心坐標(biāo) x y L1=31.4 L2=30 L3=20 L4=20 L5=30 L6=31.4 L7=9.42 L10=7.8n L13=7.85 L16=9.42 L17=9.42 C1=0.531.4=15.7 C2=0.530=15 C3=0.524.2=12.1 C4=0.519=9.5 C5=0.530=15 C6=0.524.2=12.1 C7=0.522.45=11.225 C10=0.56.28=3.145 C13=0.56.28=3.14 C16=0.56=3 C17=0.514=7 5.86 35 50 50 35 5.86 10 22.5 22.5 42 42 34.14 40 30 10 0 5.86 20 30 10 8 32 由于該零件是一個對稱圖形 y 軸可不計算落料凸模的壓力中心坐標(biāo)： 根據(jù)公式（ 7-1）得： nnn LLLXLXLLX 212210 /=(31.45.86+3035+2025+2025+3035+31.45.86+9.4210+7.8522.5+7.8522.5+9.4242+9.4242)/(31.4+30+20+20+30+31.4+9.42+7.85+7.85+9.42+9.42) =28.7 故求得模具壓力中心的坐標(biāo)值 (28.7， 0)，在模柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計合理。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 18 8 沖裁間隙 沖裁單面間隙是指凸模與凹模刃口橫向尺寸差值的一半，間隙值的大小不但影響上、下裂紋的會合，而且影響變形應(yīng)力的性質(zhì)和大小。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，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]制造中的偏差及使 用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 Cmin，最大值稱為最大合理間隙 Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Cmin。 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。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，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，而降低了模具的壽命。 較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 根據(jù)間隙表 8-1 查得： 材料 08 的最小雙面間隙： 2Cmin=0.10mm 最大雙面間隙： 2Cmin=0.14mm 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。由于毛坯形式和模具結(jié)構(gòu)不同，所以定位零件的種類很多，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié) 構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進行選擇裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。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，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 19 大，摩擦也越嚴(yán)重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 表 8-1 沖裁模初始用間隙 2C mm 材料 厚度 08、 10、 35 09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于0.5 極小間隙 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 注：沖裁皮革、石棉和紙板時，間隙取 08 鋼的 25%。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 20 9 刃口尺寸的計算 9.1 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度 ，模具合理的間隙值是依靠模具刃口尺寸及制造精度來保證 。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計沖裁模的主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)： （ 1） 由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 （ 2） 在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。 （ 3） 沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： （ 1）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上；設(shè)計沖孔模時，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 （ 2） 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料凹模時，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸、凹模磨損到一定程度的情 況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 （ 3） 確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高，會使模具制造困難，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低則生產(chǎn)出來的制件有可能不合格，會降低模具的壽命。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件按國家配合尺寸的公差數(shù)值 IT14 級處理，沖模則可按 IT11 級制造；對于圓形工件可按 IT7 IT9 級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按 “ 入體原則 ” 標(biāo)注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 9.2 刃口尺寸的計 算方法 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，必須采用配優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 21 合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實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。這 p與 d 就不再受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗，普通模具的制造公差一般可取 =/4（精密模具的制造公差可選（ 4 6um）。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，這時需要區(qū)別對待。 （ 1）第一類：凸?；虬寄Ｄp會增大的尺寸。 （ 2）第二類：凸模或凹模磨損后會減小的尺寸。 （ 3）第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸。 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 AxAAm 0axa )(（ 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 0maxa )( AxBB （ 9-2） （ 3）凹模磨損后無變化的尺寸，其基本計算公式為： AC 5.0)5.0C( m a xa （ 9-3） 為了方便使用，隨工件尺寸的標(biāo)注方法不同，將其分為三種情況： （ 1）工件尺寸為 0C 時 ACC 5.0)5.0(a （ 9-4） （ 2）工件尺寸為 0C 時 ACC 5.0)5.0(a （ 9-5） （ 3）工件尺寸為 C 時 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 22 ACC a（ 9-6） 式中： Aa、 Ba、 Ca-相應(yīng)的凹模刃口尺寸； A-凹模制造偏差，通常取 A= /4 Aman-工件的最大極限尺寸； Bmin-工件的最小極限尺寸； C-工件的基本尺寸； -工件公差； X-系數(shù)。 為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸）， X 值在 0.5 1 之間，與工件精度有關(guān)可查表 9-1 選取。 表 9-1 系數(shù) X 料厚 t(mm ) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差 /mm 1 1 2 2 4 4 0.5 1 1 2 2 4 4 刃口高度h 6 6 8 8 10 10 12 14 查表 9-4 得：刃口高度為 h=6 8mm，取 h=7mm。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 24 10 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，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、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 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10.1.1 凹模的設(shè)計 凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上位置時，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。模具的外形尺寸如下： （ 1）模具厚度的確定公式為： KbH （ 10-1） 式中： K -系數(shù)值，考慮板料厚 度的影響； b-沖裁件的最大外形尺寸； 表 10-1 系數(shù)值 K s/mm 材料厚度 t/mm 1 3 3 6 50 100 100 200 200 0.30 0.40 0.20 0.30 0.15 0.20 0.10 0.15 0.35 0.50 0.22 0.35 0.18 0.22 0.12 0.18 0.45 0.60 0.30 0.45 0.22 0.30 0.15 0.22 查表 10-1 得： K=0.35 H=0.3550 =17.5mm 查表 10-2 取 H=18mm （ 2）模具壁厚的確定公式為： HC 25.1 （ 10-2） =1.518 218 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 25 =27 36mm 凹模壁厚?。?C=30mm （ 3）凹模長度的確定公式為： B=b+2C （ 10-3） =50+230 =110mm （ 4）凹模寬度的確定公式為： L=40+230 （ 10-4） =100mm 凹模的長度要考慮導(dǎo)料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。 查表 10-2 取標(biāo)準(zhǔn) =125Bmm（送料方向）。 凹模輪廓尺寸為： 125mm100mm25mm； 凹模材料選用 Cr12，熱處理 60 64HRC。 表 10-2 矩形和圓形凹模的外形尺寸（ GB2858-81） 矩形凹模的寬度和長度 BL 矩形和圓形凹模厚度 H 6350 6363 10、 12、 14、 16、 18、 20 8063、 8080、 10063、 10080、 100100、 12580 12、 14、 16、 18、 20、 22 125100、 125125、 14080、 14080 14、 16、 18、 20、 22、 25 140125、 140140、 160100、 160125 160140、 200100、 200125 16、 18、 20、 22、 25、 28 160160、 200140、 200160 250125、 250140 16、 20、 22、 25、 28、 32 200200、 250160、 250200、 280160 18、 22、 25、 28、 32、 35 250250、 280200、 280250、 315200 20、 25、 28、 32、 35、 40 315250 20、 28、 32、 35、 40、 45 10.1.2 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。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計需要圖紙 加 QQ97666224 26 為了固定凸凹模在凸凹模下部作有臺階： 凸凹模的高度為： 1321 HHHH（ 10-