一模多件套筒式?jīng)_模設(shè)計(jì)

1、一模多件套筒式?jīng)_模設(shè)計(jì) 摘要：本文首先介紹了沖壓模具、模具cad技術(shù)、三維模型及運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，選用了三維設(shè)計(jì)軟件pro/engineer。通過一模多件套筒結(jié)構(gòu)工藝性和尺寸精度的分析，比較幾種不同沖壓工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)。采用了復(fù)合模一次將沖孔、落料以及外形沖出，模具結(jié)構(gòu)型式采用倒裝式復(fù)合模。推件裝置采用典型的打桿打料板式的剛性推件裝置，卸料裝置采用彈性卸料板。選用四導(dǎo)柱高精度模架，然后確定了模具的總體結(jié)構(gòu)。最后根據(jù)沖壓手冊及相關(guān)的模具設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行沖裁力、壓力中心、模具工作部分、模具各零部件尺寸的計(jì)算及設(shè)計(jì)。在有關(guān)的設(shè)計(jì)及計(jì)算完成之后，應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件pro/engineer建立模具

2、各個(gè)零部件的三維模型，然后根據(jù)要求進(jìn)行零件裝配，零件裝配好以后，進(jìn)行裝配體的干涉檢查，確定裝配體中各零件之間是否存在干涉。 關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；拆裝；三維模型；cad1. 一模多件套筒式?jīng)_模設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書及產(chǎn)品圖1.1.1 任務(wù)要求 材料：q235； 生產(chǎn)批量：大批生產(chǎn)； 材料厚度：0.5mm； 產(chǎn)品工藝性好，質(zhì)量穩(wěn)定,精度達(dá)到圖紙要求； 模具設(shè)計(jì)合理，加工容易，操作方便安全； 繪制裝配圖及主要零件的零件圖； 制作模具的總體裝配圖。圖1-1為一模多件套筒的零件圖:（1） （2） （3）圖1-1 一模多件零件圖2.2零件沖壓工藝分析沖裁工件的工藝性對沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具

3、壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大影響。經(jīng)分析，零件屬圓形沖裁件，結(jié)構(gòu)規(guī)則，排樣簡單。沖孔時(shí)，由于受到?jīng)_孔凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過小。由表2.1查得,沖裁件最小孔12滿足沖孔的最小尺寸，沖裁件孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足條件11 ,且不小于34mm。由表2-2得沖裁件最小圓角半徑0.90t0.900.5 0.45mm，13零件的圓角滿足最小圓角半徑要求。表2-1凸模沖孔最小尺寸沖件材料圓形孔（直徑d）方形孔（孔寬b）矩形孔（孔寬b）長圓形孔（孔寬b）鋼鋼鋼黃銅、銅、鋁、鋅d1.5td1.3td1.0td0.9td0.8td1.35td1.2td0.9td0.8td0.7td1.

4、2td1.0td0.8td0.7td0.6td1.1td0.9td0.7td0.6td0.5t注：為抗剪強(qiáng)度；d一般不小于0.3mm,t為材料厚度。表2-2 沖裁件最小圓半徑工 序線段夾角黃銅、紫銅、鋁軟 鋼合 金 鋼沖孔900.20t0.30t0.45t900.40t0.60t0.90t注：t為材料厚度。2.2.2沖裁件的精度分析沖裁件的精度一般可分為精密級和經(jīng)濟(jì)級兩類。精密級是沖壓工藝上所允許的精度，而經(jīng)濟(jì)級是可以用較經(jīng)濟(jì)手段達(dá)到的精度。2.3排樣分析排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。排樣合理與否，對材料利用率的大小有直接影響。因此，排樣是沖壓工藝中一項(xiàng)重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作

5、。2.3.1 排樣方式及排樣圖該零件厚度較薄，零件成圓形，尺寸較小，所以采用有廢料的直排排樣方式，如圖2.2所示。由排樣圖的幾何關(guān)系，可以近似算出兩排中心距為41mm。2.3.2搭邊值的確定 搭邊是指排樣時(shí)沖件之間以及沖件與條料邊緣之間留下的工藝廢料。搭邊雖然是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大的作用：補(bǔ)償定位誤差和送料誤差，保證沖裁出合格的零件；增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高生產(chǎn)效率；避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙,提高模具壽命。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。一般約等于0.5t,搭邊的最小寬度的最大值等于毛坯的厚度。因

6、此，搭邊值0.5mm，0.8mm11 。圖2-2 排樣圖2.3.3材料利用率的計(jì)算沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率可用下式表示式中： 沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）,mm2； 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目； 條料寬度,mm； 進(jìn)距,mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得： 71.98%其中a1=(r12-r22)=420.54mm2,r1=20mm,r2=17mm,零件一的表面積; a2=(r22-r32)=527.52mm2,r3=11mm,零件二的表面積; a3=(r32-r42)=279.70mm2,r4=5.65mm,零件三的表面積。

7、2.4分析比較和確定工藝方案 工序一 工序二 工序三 沖孔落料 沖孔落料 沖孔落料圖2-3 沖壓工藝方案一方案一：采用三套單工序模具進(jìn)行沖裁，如圖2-3所示：工序 l先用復(fù)合模沖出零件一；工序2然后用復(fù)合模沖出零件二；工序3最后用復(fù)合模沖出零件三。方案二：用一套復(fù)合模進(jìn)行沖壓，如圖2-4所示。工步1先用復(fù)合模沖出零件一，工步2然后復(fù)合模沖出零件二；工步3最后復(fù)合模沖出零件三，壓力機(jī)一次行程生產(chǎn)三個(gè)不同的環(huán)形轉(zhuǎn)沖片零件。工步一 工步二 工步三沖孔落料 沖孔落料 沖孔落料圖2-4 沖壓工藝方案二現(xiàn)分析比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)：方案一的優(yōu)點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期較短，維修方便，幾個(gè)單工序模可能比一套

8、復(fù)合模的成本還低。缺點(diǎn)是：加工零件時(shí)不易保證三個(gè)零件的同軸度，而且易使內(nèi)孔沖頭磨損，降低模具使用壽命。方案二的優(yōu)點(diǎn)是：復(fù)合模可以成倍提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)批量越大，提高生產(chǎn)效率就越顯得重要。節(jié)省人力，電力和工序間的搬運(yùn)工作。同時(shí)可以提高沖壓件的同軸度要求，并且無需重新定位，從而使沖壓工件的位置精度得到提高。缺點(diǎn)是：對模具制造精度要求較高，模具的制造成本較高。 方案的確定：一般對于這樣的環(huán)形工件，通常采用落料沖孔一個(gè)工序完成的加工方法，由于該工件的生產(chǎn)批量大，如果把三道工序同時(shí)完成，可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，而且可以避免將手伸入模具的問題，對保護(hù)操作者的安全也很有利，所

9、以本設(shè)計(jì)采用方案二。3壓力機(jī)的確定及相關(guān)計(jì)算3.1模具結(jié)構(gòu)型式及總體結(jié)構(gòu)的確定3.1.1模具結(jié)構(gòu)型式的確定模具結(jié)構(gòu)型式的確定是一項(xiàng)關(guān)鍵的內(nèi)容。它直接關(guān)系到?jīng)_壓過程的生產(chǎn)效率、沖壓件的生產(chǎn)成本、沖壓件的質(zhì)量和尺寸精度以及模具壽命的高低。通過表3-1和表3-2的幾種沖模特征及適用性比較，這三個(gè)零件沖壓采用倒裝式復(fù)合模。表3-1單工序模、復(fù)合模和連續(xù)模的比較比較項(xiàng)目單工序模連續(xù)模復(fù)合模工件尺寸精度較低一般it11級以下較高，it9級以下工件行位公差工件不平整，同軸度、對稱度及位置度誤差大不太平整，有時(shí)要較平，同軸度、對稱度及位移度誤差較大工件平整，同軸度、對稱度及位置度誤小沖壓生產(chǎn)率低，沖床一次行程

10、內(nèi)只能完成一個(gè)工序高，沖床在一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序教高，沖床在一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以序?qū)崿F(xiàn)操作機(jī)械化、自動(dòng)化的可能性較易，尤其適合于多工沖床上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化較易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化難，工件與廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械化作對材料的要求對條料寬度要求不嚴(yán)，可用邊角料對條料或帶料寬度要求嚴(yán)格對條料寬度要求不嚴(yán)，可用邊角料生產(chǎn)安全性安全性較差比較安全安全性較差模具制造的難易程度較易，機(jī)構(gòu)簡單，制造周期短，價(jià)格低形狀簡單件，比用復(fù)合模制造難度低形狀復(fù)雜件，比用級進(jìn)模的制造難度低應(yīng)用通用性好，適于中、小批量生產(chǎn)和大型件的大量生產(chǎn)通用性較差，適合于形狀簡單，尺寸不大，精度要求不高件的大批

11、量生產(chǎn)通用性較差，適于形狀復(fù)雜、尺寸不大、精度要求較高件的大批量生產(chǎn)表3-2復(fù)合模正裝和倒裝第比較序號正裝倒裝1對于薄沖件能達(dá)到平整要求不能達(dá)到平整要求2操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出操作方便，能裝自動(dòng)拔料裝置，既能提高生產(chǎn)效率，又能保證生產(chǎn)安全?？椎膹U料通過凹凸模的孔往下漏3廢料不會(huì)在凹凸?？變?nèi)聚集，每次由打棒打出，可較少孔內(nèi)廢料的漲力，有利于凹凸模減小最小壁厚廢料在凹凸?？變?nèi)聚集，凹凸模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度4裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜沖件用拼塊結(jié)構(gòu)如凹凸模較大，可直接將凹凸模固定在底座上省去固定板3.1.2模具總體結(jié)構(gòu)的確定模具結(jié)構(gòu)型式確定模具總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：本裝配

12、圖主要表達(dá)了一模多件套筒式?jīng)_模的主要結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系，其模架、模柄、螺釘?shù)仁菢?biāo)準(zhǔn)件，主要是通過分析計(jì)算選擇的，而其它的非標(biāo)準(zhǔn)零件是能過計(jì)算設(shè)計(jì)的。該模具的主要特點(diǎn)是多筒式。1、上凸凹模；2、上凸凹模；3、打料板；4、連接銷；5、襯套；6、沖孔凸模；7、下固定板；8、頂桿；9、下墊板；10、擋料銷；11、下凸凹模；12、內(nèi)頂件器；13、外頂件器；14、中間墊板；15、凹模；16、打桿；17、卸料板；18、上固定板；19、上墊板；20、打桿；21、打板。圖3-1 模具裝配圖3.2沖裁力的計(jì)算3.2.1 沖裁力的計(jì)算沖裁力的計(jì)算公式式中 沖裁總周長； 零件一的外圓周長為149.6mm； 零件二外圓周長

13、為106.76mm；l3零件三外圓周長為69.08mm； l4內(nèi)孔周長為35.482mm。=+ l4=149.6mm106.76mm69.08mm+35.482mm361.992mm 抗剪強(qiáng)度，按文獻(xiàn)可知取為310mpa； t材料厚度為0.5mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：1.3361.992mm0.5mm310mpa729272n72.93kn3.2.2 卸料力的計(jì)算在此復(fù)合模中，卸料板卸的是外圈的廢料。卸料力公式：式中： 卸料力系數(shù)，由表2-5可知，0.03代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：0.0372.932.188kn3.2.3推件力的計(jì)算查文獻(xiàn)可得推件力公式：f推=nk推f沖式中：f推推件力系數(shù)，由表2-5

14、可知，0.045,沖孔凹模刃口直壁高度h=10mm, 則n= f推=20.04572.93kn=6.56kn3.2.4頂件力的計(jì)算查文獻(xiàn)可得頂件力公式：式中： 頂件力系數(shù)，由表3-3可知，0.055代入數(shù)據(jù)可得：0.05572.938.02kn總壓力如下式： + f推72.932.1888.02+6.56=89.7kn;表3-3 卸料力、推件力及頂件力因數(shù)沖裁材料 料厚t/mmk2k推k3鋼0.10.1-0.50.5-2.52.5-6.50.065-0.0750.045-0.0550.04-0.050.03-0.040.10.0630.0550.0450.140.080.060.053.3壓力

15、機(jī)公稱壓力的確定對于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的（1.11.3）即： p(1.11.3) f式中 p壓力機(jī)的公稱壓力； f沖裁時(shí)總沖壓力。應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力p0(1.11.3) 89.7kn=98.67116.61kn,根據(jù)表3-4查得壓力機(jī)型號為j23-16型開式壓力機(jī),該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為可由表3-4查得。表3-4 開式壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)型號技術(shù)參數(shù)j23-6.3j23-10j23-16j23-25j23-35公稱壓力/kn63100160250350滑塊行程/mm3545556580最大高度/mm150180220270280滑塊行程次數(shù)1701451

16、205550閉合高度調(diào)節(jié)/mm3535454560工作臺(tái)尺寸/mm前后200240310320380左右3003704505006103.4模具壓力中心的確定沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，成為壓力中心。設(shè)計(jì)時(shí)模具壓力中心應(yīng)于壓力機(jī)滑塊中心一致，如果不一致，沖壓時(shí)，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏裁，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的實(shí)用壽命。此三個(gè)零件都是軸對稱零件，其壓力中心就是零件的對稱中心。凹模的中心，下模座的中心和浮動(dòng)模柄的中心應(yīng)在一條直線上，模具壓力中心的示意圖如3-2所示。圖3-2 壓力中心示意圖3.5模具工作部分尺寸計(jì)算3.5.1落料凸、凹模工作部分尺

17、寸計(jì)算由表3-5查得,沖裁模初始雙面間隙zmin=0.04mm,zmax=0.06mm.落料刃口尺寸計(jì)算 沖裁凸模、凹模分別按it6和it7級制造。由文獻(xiàn)可查得，x=0.75mm,=0.15 mm。計(jì)算可得凸凹模的刃口尺寸如表3-6所示。表3-5沖裁模初始雙面間隙(mm)材料名稱45、t7、t8（退火）、65鋼10、15、20、冷軋鋼帶、30鋼板q215、q235鋼板厚度t（mm）zminzmaxzminzmaxzminzmax0.30.040.060.030.050.020.040.50.080.100.060.080.040.06表3-6凸凹模刃口尺寸 (mm)工件尺寸凸模尺寸d凸=(d-

18、x-zmin)0-凸凹模尺寸d凹=(d-x)+凹0d1=40d2=34d3=2239.84750-0.0133. 84750-0.0121. 84750-0.0139.8875+00.0133. 8875+00.0121.8875+00.01注: 工件制造公差,磨損系數(shù),凹模的制造公差, 凸凸模的制造公差 3.5.2沖孔刃口尺寸計(jì)算對于11.3刃口孔沖裁凸模、凹模的制造公差由文獻(xiàn)查得, 凸=0.02 mm , 凹=0.02 mm,則d凸=(d+ x) 0-凸= (11.3+0.75*0.15) 0-0.01mm=11.41250-0.01mm;d凹= (d+ x+ zmin) + 凹0= (1

19、1.3+0.75*0.15+0.04) +00.01=11.4525+00.01l1=23,l2=30-0.1屬于尺寸不變情況，查文獻(xiàn)得：l1凹= l1凹l1凹= 230.01mml2凹= l2凹l2凹=30-0.10.01mm=2.950.06 mm4.模具各零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1 沖孔凸模的設(shè)計(jì)由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結(jié)劑澆注法固定等。本沖孔凸模設(shè)計(jì)如圖，由于

20、沖孔凸模直徑11.3mm，不屬于細(xì)長形，所以不需要進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的教核。由于此模具采用彈性卸料板，所以凸模的長度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，凸模的尺寸如圖4-1所示。式中： 凸模固定板的厚度； 附件墊板的厚度；落料凹模的厚度。代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：18111544mm 圖4-1沖孔凸模二維圖及三維模型圖4.2下固定板的設(shè)計(jì)凸模固定板的外形尺寸與凹模輪廓尺寸基本上是一致的，主要是起固定凸模的作用，在這里凸模采用套筒式鋼套鑲合，查沖壓手冊可知，凸模固定板的厚度取0.830mm，直徑=80mm。 圖4-2下固定板二維圖及三維模型圖4.3下墊板的設(shè)計(jì)墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的

21、單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞。此外，當(dāng)利用壓力機(jī)的打桿推件時(shí)因上模座局部被挖空，也需要采用墊板來支撐。墊板的厚度一般取612mm。其外形與固定板相同。材料采用45號鋼。查文獻(xiàn)得，凸模墊板的厚度取6mm，直徑80mm。下墊板的三維模型如下圖4-3所示。圖4-3下墊板三維模型圖4.4凹模的設(shè)計(jì)查文獻(xiàn)沖壓手冊可知，凹模壁厚b1取20mm，b2取16.5mm;刃口厚度取14mm，最后取落料凹模直徑d1取40mm，d2取80mm厚度;1取14mm，2取18mm，凹模二維圖及三維模型如圖4-4所示。圖4-4 凹模二維圖及三維模型 4.5凸凹模的設(shè)計(jì) 圖4-5 下凸凹模二維圖及三維模型對于復(fù)合模而言，

22、凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口。內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，凹凸模的壁厚又受到?jīng)_模結(jié)構(gòu)的影響：對于順裝式復(fù)合模，由于凸凹模裝在上模，內(nèi)孔不會(huì)存廢料，張力小，其最小壁厚就可以小些；而對于倒裝式復(fù)合模，因內(nèi)孔會(huì)積存廢料，其最小壁厚就應(yīng)大些。在此三零件同時(shí)沖出的復(fù)合沖模中已經(jīng)在零件工藝分析中驗(yàn)證過，凸凹模的最小壁厚滿足規(guī)定的凸凹模的最小壁厚。所設(shè)計(jì)的三個(gè)凸凹模的二維及三維模型如下圖所示。 圖4-6 上凸凹模二維圖及三維模型圖4-7 上凸凹模二維圖及三維模型4.6 凸凹模固定型式的確定由于凸凹模的機(jī)構(gòu)不規(guī)則，凹凸模也采用套筒式鋼套鑲合。長度的確定凹凸模的長度計(jì)算公式：式中： 凹凸模固定板的厚度或凹模厚

23、度； 橡膠的裝模高度或中間墊板厚度； 卸料板的厚度或下固定板厚度。 上墊板的厚度。代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：181215144mm2298+645mm229839mm 凹凸模內(nèi)沖孔凹模的刃口型式的設(shè)計(jì)最常見的凹模刃口結(jié)構(gòu)型式有如圖4-11所示的幾種。這四種凹模刃口型式的特點(diǎn)和及適用范圍如下表4-1所示。在這套三個(gè)零件的模具中凹凸模中的沖孔凹模刃口型式采用第三種型式，即柱行孔口的筒形凹模。圖4-11 常見凹模刃口結(jié)構(gòu)型式4.7凸凹模固定板的設(shè)計(jì)凸凹模固定板的外形尺寸與凹模輪廓尺寸基本上是一致的，主要是起固定凸凹模的作用，凸凹模上固定板的厚度取6mm，=80mm；凸凹模下固定板的厚度取15mm，=80mm

24、。表4-1四種凹模刃口型式的特點(diǎn)和及適用范圍刃口型式特點(diǎn)及應(yīng)用范圍柱孔口錐形凹模1.刃口強(qiáng)度較高，修模后刃口尺寸不變。2.凹模內(nèi)易積存廢料或沖裁件，尤其間隙較小時(shí)，刃口直壁部分磨損較快。3.用于沖裁形狀復(fù)雜或精度要求較高的零件。錐形口凹模1刃口強(qiáng)度較差，修磨后刃口尺寸約有增大。2凹模內(nèi)不易積存廢料或沖裁件，刃口內(nèi)壁磨損較慢。3用于沖裁形狀簡單、精度要求不高的零件。柱形口筒形凹模1刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變，且刃口直壁下面的擴(kuò)大部分可使凹模加工簡單。2用于沖裁形狀復(fù)雜、或精度要求較高的中、小形件，也可用于裝有頂出裝置的模具。柱形直通式口凹模1刃口為直通式，強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變。2用

25、于沖裁大型或精度要求較高的零件，模具裝有頂出裝置不適用于下漏料的模具。 圖4-12 上固定板三維模型 圖4-13 下固定板三維模型4.8卸料板的設(shè)計(jì)卸料裝置主要用來在沖壓工作完成后從凸模上卸下條料或廢料，有時(shí)也起壓料或凸模導(dǎo)向作用，此外還兼有保護(hù)凸模強(qiáng)度、防止沖裁時(shí)材料的變形作用。卸料裝置的種類較多。它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀。其中彈壓式卸料板是活動(dòng)卸料板的一種。它即起卸料的作用，又起壓料的作用，由于工作前對板料有預(yù)壓作用，所得沖裁零件的質(zhì)量較好，平直度較高。因此質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁易采用彈壓式卸料版。此三個(gè)零件沖孔落料復(fù)合模采用彈性卸料板，查文獻(xiàn)4選取厚度h

26、8mm，d =80mm，查文獻(xiàn)1表15.32得，卸料板與凹凸模之間的單面間隙c0.05mm。卸料螺釘：選用直徑d6mm，l =35mm的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘。標(biāo)記為：圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘m635 gb/t7650.6，卸料板三維模型如圖4-14所示。卸料板螺釘?shù)某量咨疃龋篽=8mm，圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘三維模型如圖4-15所示。 圖4-14 卸料板三維模型 圖4-15 圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘三維模型4.9出件裝置的設(shè)計(jì)此套模具采用剛性的推件裝置。其基本零件有打桿、打板、連接推桿和推件塊組成。為使剛性推件裝置工作正常，推件力必須均衡，為此，連接推桿需要采用24根、且均勻分布，長短必須完全一致。由于

27、剛性推件裝置的推件力較大、工作可靠，所以應(yīng)用十分廣泛，不但用于倒裝式?jīng)_模中的推件，而且用于順裝式中沖模中的卸料件或推出廢料，尤其對于沖裁板料較厚的沖模，宜用這種推件裝置12。 4.10打桿的設(shè)計(jì)采用a型帶肩推桿，選用直徑為d6mm，長度如下式：式中： 頂出狀態(tài)時(shí)，打桿在上模座平面以下的長度； 壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸； 考慮各種誤差而加的常數(shù)，一般?。?12）mm。綜合考慮，打桿的長度取40mm，標(biāo)記為：推桿a640jb/t7650.113。圖4-16 a型帶肩推桿三維模型4.11頂桿的設(shè)計(jì)采用直徑4mm，長度30mm的頂桿，標(biāo)記為：頂桿430jb/t7650.314。頂桿的三維模型如下圖4-17所示

28、。圖4-17 頂桿三維模型4.12頂件器的設(shè)計(jì)頂件器是將沖壓零件頂出，結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸如圖4-18和4-19所示15。 圖4-18 內(nèi)頂件器二維圖及三維模型圖4-19 外頂件器二維圖及三維模型 4.13橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 橡膠的自由高度橡膠的自由高度按下式計(jì)算：式中：0.5123mm故代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得，10.512mm,取12mm15。 橡膠的裝配高度橡膠的預(yù)壓縮量為橡膠自由高度10%15，橡膠的裝9.359.9mm。 橡膠的型式選用圓型的橡膠，直徑=16mm，數(shù)量為2個(gè)，標(biāo)記為：聚氨酯彈性體126.512 jb/t7650.9-199516。圖4-20 橡膠三維模型 橡膠受力計(jì)算橡膠板的工作壓力：

29、 式中： 橡膠板橫截面積； 單位壓力，與橡膠板壓縮量、形狀有關(guān)。168220.672mpa，所以橡膠產(chǎn)生的工作壓力大于卸料力，滿足卸料條件16。 4.14定位零件的設(shè)計(jì)沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）稱為送料定距。對于塊料或工序件的定位，基本也是在兩個(gè)方向上的限位，只是定位零件的結(jié)構(gòu)形式與條料的有所不同而已。屬于送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；屬于送料定距的定位零件有用擋料銷、導(dǎo)正銷

30、、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等17。 4.15送料定距的定位零件的設(shè)計(jì)及選取選用擋料銷作為送料定距的定位零件。擋料銷是一種比較簡單的定位零件。它用于限定條料的送進(jìn)距離、抵住條料的搭邊或工件的輪廓，起定位作用。擋料銷有多種形式，在此選用圓柱頭擋料銷，數(shù)量三個(gè)17。選用直徑10mm的圓柱頭擋料銷，標(biāo)記為：圓柱頭擋料銷10 jb/t7649.109，擋料銷三維模型如下圖4-21所示。圖4-21擋料銷三維模型 4.16模架的選取選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。模架尺寸要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮

31、，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模達(dá)040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍.選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系,例如模架與壓力機(jī)工作臺(tái)孔的關(guān)系,模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)孔的孔徑每邊約大4050mm。沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度，小于壓力機(jī)的最大裝模高度等。后側(cè)導(dǎo)柱滑動(dòng)模架三維模型如下圖4-26所示。通常中、小型沖模常采用后側(cè)式、對角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架。綜上所述，選擇滑動(dòng)導(dǎo)向型后側(cè)導(dǎo)柱式模架18。上模座：16012535 標(biāo)記：16012535 gb/t2855.5；三維模型如下圖4-22所示。下模座：16012540 標(biāo)記：16012540gb/t2855

32、.6 三維模型如下圖4-23所示。導(dǎo)柱：選取d25mm，l =150mm 的b型導(dǎo)柱，標(biāo)記為：導(dǎo)柱b2515045 gb2861.2；三維模型如下圖4-24所示。導(dǎo)套：選取d25mm，l =85mm 的a型導(dǎo)套，標(biāo)記為：導(dǎo)套a258533 gb2861.6-811920。 圖4-22上模座三維模型 圖4-23下模座三維模型 圖4-24導(dǎo)柱三維模型 圖2-25導(dǎo)套三維模型圖4-26 后側(cè)導(dǎo)柱滑動(dòng)模架三維模型三維模型如下圖4-25所示。 4.17模柄的選取模柄的作用是把上模部分與壓力機(jī)的滑塊相連接，并將作用力由壓力機(jī)傳給模具。選取直徑=32mm的b型旋入式模柄，標(biāo)記為：模柄b32 jb/t7646

33、.221。圖4-27 模柄三維模型4.18模具的閉合高度的校核沖裁模總體結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選用的壓力機(jī)相適應(yīng)，即模具的總體平面尺寸應(yīng)該與壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉（閉合）高度應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。所謂模具的閉合高度是模具在最低工作位置時(shí)，上、下模座之間的距離。它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)，即需滿足下式要求：式中： 壓力機(jī)的最大裝模高度；壓力機(jī)的最小裝模高度； 模具的閉合高度。40815111822128351180mm由于,所以在使用時(shí)無需在壓力機(jī)的工作臺(tái)上加墊板22。4.19 連接件與緊固件的選取上模座與上凸凹模、凹模、上墊板、上固定板、卸料板的固

34、定選用m655的內(nèi)六角螺釘，標(biāo)記為：螺釘m655 gb7650.6；下模座和凸凹模的固定選用m660的內(nèi)六角螺釘，標(biāo)記為：螺釘m660 gb7650.6；模柄和上模座的固定選用m630的內(nèi)六角螺釘，標(biāo)記為：螺釘m630gb7650.6；上模部分的定位銷選用公稱直徑6mm、長度90mm的b型圓柱銷，標(biāo)記為：銷gb119-86 b690；下模部分定位銷選用公稱直徑6mm、長度60mm的b型圓柱銷，標(biāo)記為：銷gb119-86 b6602324。5. 模具材料的選用不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對模具材料的要求也有所不同。模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模

35、具的制造成本，因此是模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過程中，模具承受沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作,使凸、凹模受到強(qiáng)大壓力和劇烈磨擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： 根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等； 根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料； 滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形小25。 滿足經(jīng)濟(jì)性要求。模具材料的種類很多，應(yīng)用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零

36、件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等（可參見gb/t6991999、gb/t12981986、gb/t12992000、jb/t58261991、jb/t58251981、jb/t58271991等）。由于沖裁模主要用于各種板料的沖切成形,其刃口在工作過程中受到強(qiáng)烈的摩擦和沖擊,所以要求模具工作材料具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。在本套轉(zhuǎn)子片沖孔落料復(fù)合模中，轉(zhuǎn)子片所用材料較硬，且模具工作時(shí)的沖裁力較大，所以要選用抗沖擊韌性大的模具鋼。沖孔凸模，上凸凹模、下凸凹模、凹模均采用耐磨性和耐沖擊性中等的cr

37、wmn，凸模墊板、凸凹模墊板、卸料板均采用45鋼，中間墊板采用40cr2627。6.一模多件套筒式?jīng)_模的總體裝配圖一模多件套筒式?jīng)_模模具的裝配圖，如圖6-1所示。本模具可同時(shí)復(fù)合沖制出三個(gè)圓形工件，其沖孔凸模、凹模、凸凹模均采用套筒式鋼套鑲合，在件11下凸凹模的筒壁上開三條圓孔，用件4連接銷將內(nèi)外頂件器12、13聯(lián)在一起可同時(shí)將工件頂出，頂出工件通過頂桿8實(shí)現(xiàn)28。1、上凸凹模；2、上凸凹模；3、打料板；4、連接銷；5、襯套；6、沖孔凸模；7、下固定板；8、頂桿；9、下墊板；10、擋料銷；11、下凸凹模；12、內(nèi)頂件器；13、外頂件器；14、中間墊板；15、凹模；16、打桿；17、卸料板；18

38、、上固定板；19、上墊板；20、打桿；21、打板。圖6-1沖壓模具總體裝配圖和及三維模型圖總結(jié)本設(shè)計(jì)首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書及產(chǎn)品的零件圖分析沖裁件的工藝性，分析比較一模多件零件兩種常用的兩種不同沖壓工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，確定了本套模具采用復(fù)合模將三個(gè)零件的沖孔、落料一次沖出。模具結(jié)構(gòu)型式采用倒裝式的復(fù)合模，推件裝置采用典型的打桿打料板式的剛性推件裝置，卸料裝置采用彈性卸料板，模架選用滑動(dòng)導(dǎo)向型后側(cè)導(dǎo)柱式模架。確定了模具的總體結(jié)構(gòu)之后，進(jìn)行沖裁力的計(jì)算，總的沖裁力為89.7kn，因此選用了j23-16型開式壓力機(jī)作為沖壓設(shè)備。接下來進(jìn)行模具工作部分尺寸的計(jì)算，包括落料凹模、凸凹模、沖孔凸模的刃口

39、尺寸。在相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算之后，設(shè)計(jì)模具各零部件，完成一模多件套筒式?jīng)_模的模具設(shè)計(jì)任務(wù)29。參考文獻(xiàn)1 中華商務(wù)網(wǎng).2 李發(fā)致.模具先進(jìn)制造技術(shù)m,北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003.3 洪麗華.陳永祿.中國模具工業(yè)現(xiàn)狀和模具技術(shù)發(fā)展趨勢j，機(jī)電技術(shù)，2007第2期.4 周永泰.我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢j，電加工與模具，2004年增刊.5 朱福順.郭勝利.路麗英.模具材料及其發(fā)展概況j，遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2006，3.6 劉勝國.我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展j，黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007第1期.7 王旭峰.梁建龍等.cad/cam在成型模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用前景j，農(nóng)機(jī)化研究，2006第6

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