畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-窗簾連接片沖壓模具設(shè)計(jì)

窗簾連接片沖壓 模具設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 窗簾連接片沖壓 模具設(shè)計(jì) 系 部 現(xiàn)代制造工程系 2014 年 9 月 20 日 窗簾連接片沖壓模具設(shè)計(jì) 摘 要 模具是工業(yè)產(chǎn)品中生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)省原材料，所以得到廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)連接片沖壓模具進(jìn) 行了分析，根據(jù)毛坯的幾何形狀要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的全部結(jié)構(gòu)，采用倒裝式復(fù)合模沖壓，工藝分析結(jié)束后，進(jìn)行主要參數(shù)的設(shè)計(jì)，包括凸、凹模以及凸凹模刃口以及毛坯尺寸的計(jì)算，接著是主要零部件的設(shè)計(jì)和選取，然后選取沖壓設(shè)備，最后進(jìn)行壓力機(jī)的校核，繪制連接板 倒裝復(fù)合模的零件圖和裝配圖 。 關(guān)鍵詞 ： 沖壓模具；連接板；倒裝復(fù)合模；凸模；凹模 I 目 錄 1 緒論 . 1 2 沖壓件工藝分析 . 2 2.1 材料分析 . 2 2.2 零件結(jié)構(gòu) . 2 2.3 尺寸精度 . 3 3 沖裁方案的確定 . 4 3.1 沖裁工藝方案的確定 . 4 3.2 沖裁工藝方法的選 擇 . 4 3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取 . 5 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 . 6 4.1 模具類型的選擇 . 6 4.2 送料方式 的選擇 . 6 4.3 定位方式的選擇 . 6 4.4 卸料、出件方式的選擇 . 6 4.5 導(dǎo)向方式的選擇 . 6 5 工藝參數(shù)計(jì)算 . 8 5.1 排樣方式的選擇 . 8 5.1.1 搭邊值的確定 . 9 5.1.2 材料利用率的計(jì)算 . 10 5.2 沖壓力的計(jì)算 . 11 5.2.1 總沖裁力的計(jì)算 . 12 5.2.2 卸料力、推件力的計(jì)算 . 13 5.2.3 初選壓力機(jī) . 14 5.2.4 壓力中心的確定 . 15 6 刃口尺寸計(jì)算 . 16 6.1 沖裁間隙的確定 . 16 6.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則 . 17 II 7 主要零部件設(shè)計(jì) . 21 7.1 凹模設(shè)計(jì) . 21 7.1.1 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇 . 21 7.1.2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的 選擇 . 21 7.1.3 凹模精度與材料的確定 . 21 7.2 凸模的設(shè)計(jì) . 24 7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 . 24 7.2.2 凸模材料的確定 . 24 7.2.3 凸模精度的確定 . 24 7.2.4 凸模高度的確定 . 24 7.3 凸凹模設(shè)計(jì) . 25 7.3.1 凸凹模外形的確定 . 25 7.3.2 凸凹模材料的選 取 . 25 7.3.3 凸凹模精度的確定 . 25 7.3.4 凸凹模壁厚的確定 . 25 7.3.5 凸凹模洞口類型的選取 . 27 7.3.6 凸凹模尺寸的設(shè)計(jì) . 28 7.4 定位零件的選用 . 28 7.5 卸料裝置的選定 . 28 7.5.1 卸料裝置的選用 . 28 7.5.2 卸料螺釘?shù)倪x用 . 29 7.5.3 卸料 板外 型設(shè)計(jì) . 29 7.5.4 卸料板 材料的選擇 . 29 7.5.5 卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 29 7.5.6 卸料板整體精度的確定 . 29 7.5.7 卸料橡膠的選用 . 31 7.6 推件裝置的選定 . 31 7.6.1 推件塊的選用 . 32 7.6.2 推板的選用 . 33 III 7.6.3 推桿的設(shè)計(jì) . 33 7.7 上下 模座的選用 . 33 7.8.1 螺釘與銷釘?shù)倪x用 . 33 7.8.2 模柄的選用 . 34 7.8.3 凸模固定板的設(shè)計(jì) . 34 7.8.4 凸凹模固定板的設(shè)計(jì) . 35 7.8.5 墊板的設(shè)計(jì) . 36 8 沖壓設(shè)備的校核與選定 . 37 8.1 沖壓設(shè)備的校核 . 37 8.2 沖壓設(shè)備的選用 . 37 9 壓力機(jī)的選擇 . 38 10 模具結(jié)構(gòu)簡述 . 39 結(jié)論 . 40 致謝 . 41 參考文獻(xiàn) . 42 1 1 緒論 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備之一，在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。沖壓成形也成為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工 方法，用以生產(chǎn)各種板料零件，具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，是一種其他加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航天航空、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)中。 模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助與計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控 加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。模具CAD/CAE/CAM 在近 20 年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。 設(shè)計(jì)出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、使用壽命。還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須清楚模具的加工工藝，設(shè)計(jì)出的零件要能加工、易加工。充分了解模具基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用是設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的前提。 連接板是 沖壓生產(chǎn)的一個(gè)典型零件，常用于農(nóng)業(yè)機(jī)械方面，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，其模具設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用價(jià)值。對(duì)于該制件利用先進(jìn)的模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本，從而取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 本設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面廣，綜合性強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)的知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。 2 2 沖壓件工藝分 析 工件名稱：連接板 生產(chǎn)批量：大批 材 料： 10 鋼 材料厚度： 2mm 未注公差： IT14 圖 2-1 連接片零件簡圖 2.1 材料分析 表 2-1 部分碳 素鋼抗剪性能 材料名稱 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） 伸長率（ %） 碳素結(jié)構(gòu)鋼 10 已 退火 260 340 290 430 210 26 15 270 380 335 470 230 25 由上表 2-1 可知： 10 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) 簡單，無尖角，對(duì)沖裁加工較為有利 零件結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)沖 3 裁加工較為有利?？椎淖钚〕叽鐬?8mm，滿足沖裁最小孔徑 dmin1.0t=2mm的要求。最小壁厚大于 5mm 滿足許用壁厚要求（兩孔之間，大孔與小孔之間、孔與矩長方形之間、孔與邊緣之間的壁厚）， 零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求 。 2.3 尺寸精度 該 零件由公差 等級(jí) 表查得 ： 其 孔的 公差要求都屬 IT11，所以普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要求。對(duì)于未注公差尺寸，屬于自由尺寸，按 IT12 查 表 2-1 得到： 80-0.15、 R10-0.18。 通過查公差等級(jí)表 ， 該零件沖裁工藝性能較好， 能 夠 滿足普通沖裁 零件精度要求。 表 2-1 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 (摘自 GB/T1800.3-1998) 公差等級(jí) IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸 /mm /m /mm 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 4 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。 方案一：先落料，后沖孔。 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。 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 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。 方案三： 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表 3-1。 表 3-1 單工序沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁和復(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 實(shí)現(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 沖裁較簡單零件時(shí)低于復(fù)合模 根據(jù)分析結(jié)合表 3-1 得出結(jié)論： 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。 5 方案二：只需一副模具，沖壓的形狀精度和尺寸容易保證且生產(chǎn)效率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單，模具制造難度較小。 方案三：只需一副模具，生產(chǎn)效率很高，但零件的沖裁精度稍差。欲保證沖壓件的形狀精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模具復(fù)雜。 通 過對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 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 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 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。倒裝式冷沖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，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜 采用倒裝 式 復(fù)合模。 6 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 4.1 模具類型的選擇 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，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來定。 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。 當(dāng)卸料版只起卸料作用時(shí)與凸模間隙隨材料厚度的增大而增加，單邊間隙取 （ 0.2 0.5） t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙，此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大，材料厚度大于 2mm的材料。 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在 2mm 及 以下 厚度的板料， 卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（ 0.1 0.2） t，若彈性卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向 作用時(shí)，二者的配合間隙性小于沖裁間隙，常用作落料模、沖孔模、癥狀復(fù)合模的卸料裝置。 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。 工件平直度較高，料厚為 2mm 相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈性卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)狀態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 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)稱的對(duì)角線上，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) 7 合模。 方案二：采用后側(cè)式導(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)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損對(duì)模具使用壽命有一定影響。 方案 三 ： 采用 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(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)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個(gè)方向送料。 （ a）中間導(dǎo)柱 （ b）后側(cè)導(dǎo)柱 （ c）對(duì)角導(dǎo)柱 （ d）四導(dǎo)柱 1-下 模座 2-導(dǎo)柱 3-導(dǎo)套 4-上模座 圖 4-1 導(dǎo)柱模架 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(jìn)動(dòng)作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案 二 最佳。 8 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)率和延長模具壽命，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。沿沖件全部外形沖裁，沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣。因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響。其沖件質(zhì)量稍差，同時(shí)邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命。但材料利用率稍高 ,沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無廢料排樣。沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，但對(duì)材料利用率最高。 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(gè)制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，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，故應(yīng)采用方案一。 分析零件形狀，應(yīng)采用單 縱 排的排樣方式，零件可能的排樣方式有圖 5-1和圖 5-2 所示兩種 。 圖 5-1 橫排示意圖 9 圖 5-2 縱排示意圖 5.1.1 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。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)和查表來確定的 ，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 2.2mm， a1 取 2.0mm，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 L50mm 或圓角 r2t 的工件 工件間 a1 沿邊 a 0.25 以下 2.8 3.0 0.25 0.5 2.2 2.5 0.5 0.8 1.8 2.0 0.8 1.2 1.5 1.8 1.2 1.6 1.8 2.0 1.6 2.0 2.0 2.2 2.0 2.5 2.2 2.5 2.5 3.0 2.5 2.8 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證條料有一定的剛度，同時(shí)保證零件質(zhì)量和送料方便。 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)不同，可分為有側(cè)壓裝置的模具和無側(cè)壓裝置的模具， 10 側(cè)壓裝置的作用是用于壓緊送進(jìn)模具的條料（從料帶側(cè)面壓緊），使條料不至于側(cè)向竄動(dòng)，以利于穩(wěn)定地加工生產(chǎn)。本套模具無導(dǎo)料板為無側(cè)壓裝置。 故按下式計(jì)算： 0-10- )a2( CDB (5-1） 式中 ： B-條料寬度； Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a-沖裁件之間的搭邊值； 可參考表 5-1； -條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表 5-2； C-導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見表 5-3。 表 5-2 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙 mm 條料寬度 B/mm 材料厚度 t/mm 0 1 1 2 2 3 3 5 50 50 100 100 150 150 220 220 300 0.4 0.5 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 表 5-3 有側(cè)壓裝置和無側(cè)壓裝置對(duì)照表 mm 材料厚度 t（ mm） 無側(cè)壓裝置 有側(cè)壓裝置 條料寬度 B（ mm） 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 0.02 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁及鋁合金 紫銅、黃銅 0.025 0.08 0.02 0.06 0.03 0.07 0.03 0.09 由于 K 推 0.055 根據(jù) 公式 (5-5）得： 推 件 力 沖推推 FnKF =2/20.055321218.56 =17667.02028N 由于 K 卸 0.045 帶入 公式 (5-6）得： 卸料力 沖卸卸 FKF =0.045321218.56 =14454.8532N 5.2.3 初選壓力機(jī) 卸推沖 FFFF =17667.02028 +14454.8532+321218.56 =353340.41548N 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)分有開式和閉式兩種，開式機(jī)身形狀似英文字母 C，其機(jī)身前端及左右均敞開，操作可見大，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 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?？紤]到經(jīng)濟(jì)性能、加工要求和操作方便在此選開式壓力機(jī)。 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值， 查下表 5-6 初選壓力 機(jī)為 J23-40 型壓力機(jī)。 15 表 5-6 J23 系列開式可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) J23-10 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 公稱壓力 /kN 100 160 250 350 400 滑塊行程 /mm 45 55 65 100 100 最大閉合高度 /mm 180 220 270 290 330 閉合高度調(diào)節(jié) /mm 35 45 55 60 65 滑塊中心線至床身 距離 /mm 130 160 200 200 250 滑塊底面尺寸 /mm 前后 150 180 220 220 260 左右 170 200 250 250 300 工作臺(tái)板厚度 /mm 35 40 50 290 65 模柄孔尺寸 /mm 直徑 30 40 40 40 50 深度 35 60 60 60 70 5.2.4 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓合力的作用點(diǎn)的位置。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，否者，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。 圖 5-3 壓力中心圖 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （ 1）對(duì)稱形狀的單個(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)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合； （ 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。 因?yàn)樵摿慵淖笥?、上下均?duì)稱，所以該零件的對(duì)稱中心就是該零件的壓力中心，并且在柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)合理。壓 力中心如圖 O 點(diǎn)所示 ,如圖 5-3 所示。 16 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、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高 。沖裁過程中模具的失效形式一般有磨損、變形、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)滿足斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長、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。目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗(yàn)法和查表法來確定合理的間隙植。本套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 10 鋼 的最小雙面間隙 Zmin=0.246mm，最大雙面間隙 Zmax=0.360mm。 17 表 6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 mm 材料 厚度 08、 10、 35、 09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 極小間隙 (或無間隙 ） 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 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 0.060 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 0.040 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 0.060 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 0.040 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 0.060 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 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)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保證合理間隙： （ 1） 分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。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； 18 （ 2）單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。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： minmax ZZ 凹凸 所以，新制造的模具應(yīng)該保證maxmin ZZ 凹凸 ，否則，模具的初始間隙已超過了允許的變動(dòng)范圍 Zmin Zmax，影響模具使用壽命。本套模具采用分別加工法進(jìn)行加工。 分開加工時(shí)計(jì)算公式如下： 落料 凹凹 0max XDD(6-1） m i nm a xm i n- ZXDZDD 凹凸 0凸(6-2） 沖孔 Xddmin凸 0凸(6-3） m i nm i nm i n ZXdZdd 凸凹 凹0(6-4） 孔心距 8/1LLd(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 孔心距的公稱尺寸； -沖裁件公差； x-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)，凹模偏差正。 由上表 6-1 可得： Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm Zmax-Zmin=(0.360-0.246） mm=0.114mm （ 1）對(duì)落料件尺寸 400- 0.25 的凹、凸模偏差值查下表 6-2 得： 凸 =-0.020mm 凹 =+0.030mm 19 根據(jù)條件 m i nm a x ZZ 凹凸 則 （ 0.020+0.030） mm=0.05mm18 30 30 80 80 120 -0.020 -0.020 -0.020 -0.025 +0.020 +0.025 +0.030 +0.035 180 260 260 360 360 500 500 -0.030 -0.035 -0.040 -0.050 +0.045 +0.050 +0.060 +0.070 表 6-3 磨損系數(shù) mm 材料厚度 工件公差 1 1 2 2 4 4 0.16 0.20 0.24 0.30 0.17 0.35 0.21 0.41 0.25 0.49 0.31 0.59 0.36 0.42 0.50 0.60 1 3 3 6 50 0.30 0.40 0.35 0.50 0.45 0.60 50 100 0.20 0.30 0.22 0.35 0.30 0.45 100 200 0.15 0.20 0.18 0.22 0.22 0.30 200 0.10 0.15 0.12 0.18 0.15 0.22 查表 7-1得： K=0.2。 根據(jù)公式（ 7-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸： 凹模厚度： 1bKH =0.2120 =24mm 根據(jù)公式（ 7-2） 可計(jì)算凹模邊壁厚： Hc )25.1( =（ 1.5 2） 24 =36 48mm 取凹模邊壁厚為 40mm。 根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模 板的長、寬的尺寸。 根據(jù)公式（ 7-3）可計(jì)算凹模長： cbL 21 23 =80+240 =160mm 根據(jù)公式（ 7-4）可計(jì)算凹模寬： cbB 22 =40+240 =120mm 即： LBH=160mm120mm24mm。 查表 7-2 得凹模尺寸為 ： 160mm125mm25mm。 表 7-2 矩形和圓形凹模外形尺寸 mm 矩形凹模的長度和寬度 LB 矩形和圓形凹 模厚度 圓形凹模直徑 d 6350、 6363 10、 12、 14、16、 18、 20 63 8063、 8080、 10063、 10080、 100100、 12580 12、 14、 16、18、 20、 22 80、 100 125100、 125125、 14080、 140100 14、 16、 18、20、 22、 25 125 140125、 140140、 160100、 160125、 160140、200100、 200125 16、 18、 20、22、 25、 28 140 160160、 200140、 200160、 200125、 250140 16、 20、 22、25、 28、 32 160 200200、 250160、 250200、 280160 18、 22、 25、28、 32、 35 200 凹模外形簡圖如圖 7-2 所示： 圖 7-2 凹模簡圖 24 7.2 凸模的設(shè)計(jì) 7.2.1 凸模 結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。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 Cr12MoV，熱處理 58 62HRC。 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Ra1.6m，同軸度為 0.02。 7.2.4 凸模 高 度 的 確定 因?yàn)樵撝萍螤畈皇呛軓?fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按 H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和，如圖 7-3 所示。 圖 7-3 凸模高度尺寸 凸模高度為： 2)(121 hhL (7-5） 式中 ： h1=(0.6 0.8） H2； h2-凹模 厚度 ； 25 1 2-附加長度。 附加長度包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凸凹模的深度。 由于 h1=16mm； h2=25mm； 附加長度 1mm， 帶入 公式 (7-5） 得： L=16+25+1=42mm 由以上可得凸模簡圖如圖 7-4 所示： 圖 7-4 凸模簡圖 7.3 凸凹模 設(shè)計(jì) 7.3.1 凸凹模外形的確定 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。 7.3.2 凸凹模材料的選取 由于沖模為復(fù)合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。 Cr12MoV 剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強(qiáng)度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用 Cr12MoV 鋼 ,熱處理 58 62HRC。 7.3.3 凸凹模精度的確定 零件精度：由于該零件為工作 零件，起主要成型的作用，對(duì)精度要求較高，外形精度公差為 IT7,表面粗糙度 Ra1.6m同軸度 0.02。 7.3.4 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) 26 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表 7-3。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小一些。 表 7-3 凸凹模的最小壁厚 材料厚度t/mm 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 最小壁厚 mm 1.4 1.8 2.3 2.7 3.2 3.6 4.0 4.4 4.9 5.2 5.8 材料