沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書李忠(倆個(gè)例子)

1、第二部分 沖壓模具課程設(shè)計(jì)李忠沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)是模具專業(yè)和材料成型及控制工程（模具方向）重要的專業(yè)方向課程。沖壓模具設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)沖壓模具設(shè)計(jì)知識(shí)，進(jìn)行中等復(fù)雜零件的沖壓模具設(shè)計(jì)。從沖壓工藝分析、工藝方案的擬定到模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，非標(biāo)零部件設(shè)計(jì)，三維總裝圖和零部件圖的繪制，完成沖壓模具設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的模具設(shè)計(jì)訓(xùn)練。一、 課程設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容1. 課程設(shè)計(jì)目的(1) 綜合運(yùn)用冷沖模課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)去分析和解決模具設(shè)計(jì)問題，并使所學(xué)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固和深化。(2) 學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握

2、常用模具整體設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)過程和計(jì)算方法，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)和計(jì)算的能力。(3) 通過計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)模具設(shè)計(jì)的基本技能。2. 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的題目為常用簡(jiǎn)單沖壓零件的沖模設(shè)計(jì)，具體題目見每組的分組名單。其具體內(nèi)容如下： (1) 沖壓件工藝性分析及工藝方案的擬定；(2) 模具總體方案設(shè)計(jì)，包括模具類型的確定、定位送料方式、導(dǎo)向方式模架類型、壓力中心計(jì)算、壓力機(jī)選擇等；(3) 模具零部件設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)形式、裝配關(guān)系、尺寸計(jì)算、尺寸精度等；(4) 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。要求每個(gè)學(xué)生完成：模具整體裝

3、配圖1 張，凸模、凹模、凸凹模等零件圖35張，設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。二、 沖壓模具課程設(shè)計(jì)的一般流程和內(nèi)容沖壓模具設(shè)計(jì)一般步驟如下：1零件的沖壓工藝性分析 仔細(xì)研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求，條件內(nèi)容和時(shí)間安排，認(rèn)真閱讀產(chǎn)品圖紙，并了解其使用要求，而后從零件公差、結(jié)構(gòu)、材料性能三方面為主進(jìn)行零件的沖壓工藝性分析。分析時(shí)，根據(jù)工件采用何種沖壓工序，查閱資料。（1）沖裁件的工藝性分析（2）彎曲件的工藝性分析（3）拉深件的工藝性分析以上三種可查資料1，2P230232，3P8083、166169、211212。若工件工藝性不好時(shí)，則應(yīng)在不影響產(chǎn)品零件的使用性能的前提下，提出改進(jìn)意見，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，對(duì)

4、零件圖紙作出適合沖壓工藝性的修改。2毛坯尺寸、形狀及排樣方式的確定（1）毛坯的尺寸、形狀的確定：帶有彎曲的制件，應(yīng)先計(jì)算出彎曲件展開尺寸，計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)2P238239、3P163165；帶有拉深的制件，應(yīng)先計(jì)算出拉深件的毛坯尺寸，計(jì)算方法件參考文獻(xiàn)3P189193。（2）排樣方式的確定：沖件的排樣方案很多，表1僅供參考。應(yīng)當(dāng)注意：少、無廢料的排樣，雖然能提高材料利用率，但是模具壽命及制件的尺寸精度會(huì)受到影響，因此，選擇排樣方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各方面因素，選擇最佳方案。表1 排樣形式分類3排樣形式有廢料排樣法少、無廢料排樣簡(jiǎn)圖適用簡(jiǎn)圖適用直排簡(jiǎn)單幾何形狀（圓形、方形、矩形）沖件矩形或方形沖

5、件斜排T形、L形、S形、十字形、橢圓形沖件L形或其它形狀的沖件，在外形上允許有不大的缺陷直對(duì)排T形、n形、山形、梯形、三角形、半圓形沖件T形、n形、山形、梯形、三角形沖件斜對(duì)排材料利用率比直對(duì)排高時(shí)的情況多用于T形沖件混合排材料和厚度都相同的兩種以上的沖件兩個(gè)外形互相嵌入的不同沖件（鉸鏈等）多排大批量生產(chǎn)中尺寸不大的圓形、六角形、方形、矩形沖件大批量生產(chǎn)中尺寸不大的方形、矩形及六角形沖件裁搭邊法大批量生產(chǎn)中用于小的窄沖件（表針及類似的沖件）或帶料的連續(xù)拉深以寬度均勻的條料或帶料沖裁長(zhǎng)形件（3）材料利用率計(jì)算利用率：式中 s步距；mmB條件寬度；mmA一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積。mm2軋制薄鋼板

6、的尺寸（GB/T 7082006，GB/T 7092006）見參考文獻(xiàn)3P350。3擬定沖壓工藝方案根據(jù)沖裁件工藝性分析結(jié)果以及生產(chǎn)批量、沖壓設(shè)備、模具加工條件等多方面因素進(jìn)行分析，比較其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，擬定最優(yōu)沖壓工藝方案，主要內(nèi)容有選擇沖壓基本工序、確定沖壓工序的順序、數(shù)目及工序組合方式。4必要的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）凹模的輪廓尺寸計(jì)算凹模厚度 Hkb （15mm） 凹模壁厚 c（1.52）H （3040mm） 式中 b凹模刃口的最大尺寸（見圖1）；mmk系數(shù)，考慮板料厚度的影響，見表2。圖1 凹模外形尺寸確定3表2 凹模厚度系數(shù)k值2、3bmm材料厚度tmm113365050100100200

7、2000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.600.300.450.220.300.150.22因?yàn)榘寄５妮喞叽缫呀?jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)計(jì)算出來的A×B，查資料1，選擇已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的凹模板尺寸A×B。 （2）計(jì)算沖裁力及壓力中心沖裁力的計(jì)算F沖KLt或F沖Ltb式中 F沖沖裁力；NK 系數(shù)；考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均）、潤(rùn)滑情況、材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取1.3。L沖裁周邊總長(zhǎng)；mmt材料厚度；mm材料抗剪強(qiáng)度；

8、MPa（查資料1P6670）b材料的抗拉強(qiáng)度。MPa（查資料1P6670）卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算卸料力 F卸K卸F沖 推件力 F推nK推F沖 頂件力 F頂K頂F沖 式中 F沖沖裁力；NK卸卸料力系數(shù)；（查資料1P78）K推推件力系數(shù)；（查資料1P79）K頂頂件力系數(shù)；（查資料1P79）n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量（nht）；h為直刃口部分的高；t為材料厚度。彎曲力計(jì)算（查資料1P65，2 P240，3 P165166）拉深力計(jì)算（查資料1P65，2 P241，3 P201）壓力中心計(jì)算：應(yīng)用下面公式或補(bǔ)充推薦方法1求壓力中心。 （1） （2）推薦方法：運(yùn)用Auto CAD 2004輔助

9、求壓力中心具體步驟：繪制凸模輪廓圖將輪廓生成面域（繪圖菜單面域選擇封閉輪廓線）求面域質(zhì)量特性（工具菜單查詢面域質(zhì)量特性在面域輪廓上點(diǎn)一下，在Auto CAD 2004文本窗口彈出相關(guān)信息，其中質(zhì)心顯示的坐標(biāo)值就是該封閉圖形的壓力中心坐標(biāo)）。（3）沖壓模具成形部分尺寸確定沖裁模刃口尺寸計(jì)算，凸、凹模刃口尺寸計(jì)算查資料1P61、3 P6266。彎曲模成形部分尺寸計(jì)算，見資料1P63、3 P178181。拉深模成形部分尺寸計(jì)算，見資料1P63。凸模強(qiáng)度剛度校核查資料1 P80、3 P1061085選擇沖壓設(shè)備，模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）確定模具結(jié)構(gòu)并畫出草圖 根據(jù)沖壓工藝方案，參考圖冊(cè)以及有關(guān)資料，確定

10、模具結(jié)構(gòu)，主要有以下內(nèi)容：毛坯的定位方式凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式及固定方式送料與卸料方式 根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)以及所需的沖壓工藝力和模具尺寸選定沖壓設(shè)備的類型、技術(shù)參數(shù)和規(guī)格等，開式壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格、閉式單點(diǎn)壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格、四柱萬能壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格見參看文獻(xiàn)3P350351。6模具裝配圖的設(shè)計(jì)（1）準(zhǔn)備工作將審過的草圖，選好比例（盡量用1:1）繪制。一般沖壓模具課程設(shè)計(jì)的裝配圖用兩個(gè)視圖表達(dá)，按照模具的輪廓尺寸，并考慮標(biāo)題欄、明細(xì)表，零部件序號(hào)，技術(shù)要求等的位置，布置圖面位置，盡量使圖面美觀?？砂磮D2所示布置。（2）繪圖方法主視圖 常取模具閉合狀態(tài)，主視圖可充分反映模具各部分零部件形狀和某些設(shè)計(jì)要求。俯視

11、圖 一般是將模具的上模部分拿掉，反映下模的可見部分。畫復(fù)合模時(shí)，可先畫主視圖，按投影關(guān)系，畫俯視圖；畫連續(xù)模時(shí)，可先畫俯視圖。按投影關(guān)系畫主視圖，當(dāng)然這兩種方法，并不是絕對(duì)的，畫圖時(shí)，依具體情況，可穿插、交替進(jìn)行。（3）尺寸標(biāo)注沖壓模具的裝配圖應(yīng)標(biāo)注出模具外形的長(zhǎng)、寬以及模具的閉合高度。裝配圖上的工件圖的名稱、比例、尺寸必須完整標(biāo)注出來。裝配圖上的排樣圖應(yīng)標(biāo)注出比例、料寬、步距、搭邊等尺寸。（4）編寫技術(shù)要求裝配成套的沖模以及各零件應(yīng)符合總圖、零件圖技術(shù)條件規(guī)定。凸模對(duì)上模座上平面的垂直度不超過0.05:100。凸、凹模刃口必須銳利、無倒鈍、裂紋、黑斑及缺口等現(xiàn)象。凸、凹模配合間隙應(yīng)符合圖紙要

12、求，且應(yīng)均勻一致。推料卸料機(jī)構(gòu)必須靈活，無卡住現(xiàn)象，卸料板或頂板應(yīng)超出凸?；虬寄６嗣?.20.5mm。標(biāo)注出所選用的沖壓設(shè)備的型號(hào)。圖2 模具總裝圖、標(biāo)題欄及明細(xì)欄布置情況7零件工作圖設(shè)計(jì)零件工作圖是零件制造、檢驗(yàn)的基本技術(shù)文件，它既要反映出設(shè)計(jì)意圖，又要考慮制造的可能性和合理性，主要包括以下內(nèi)容：圖形、尺寸及其公差、形位公差、對(duì)材料熱處理的說明以及其它技術(shù)要求，標(biāo)題欄等。應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）每個(gè)零件必須單獨(dú)繪制在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖幅中，盡量采用1:1比例，用各種視圖把零件各部分結(jié)構(gòu)形狀及尺寸表達(dá)清楚，對(duì)于細(xì)小結(jié)構(gòu)以及尺寸不好標(biāo)注的，可用放大比例表示或局部移出放大。（2）標(biāo)注尺寸時(shí)要選好基準(zhǔn)面，

13、（凹模及板類零件一般選擇相互垂直的兩面或中心對(duì)稱面為基準(zhǔn)面，凸模選擇回轉(zhuǎn)軸線），要便于零件加工，又能保證精度要求，大多數(shù)尺寸最好集中標(biāo)注在最能反映零件特征的視圖上。（3）零件圖上要提出必要的技術(shù)要求，如凸、凹模的配合間隙，熱處理要求，表面處理等。8校核 模具圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完畢，總圖和零件圖都要編號(hào)，并必須進(jìn)行校核，這一步很重要，不可缺少。校核的內(nèi)容很多，以下供參考。（1）總圖視圖是否正確，件號(hào)有沒有遺漏。毛坯圖、制件圖及制件材料等有關(guān)說明是否有遺漏。沖壓力、模具閉合高度、模具標(biāo)記、相關(guān)工具等有關(guān)事項(xiàng)是否已寫上。定位裝置、卸料裝置是否選用合理。漏料是否暢通、是否會(huì)堵死。細(xì)長(zhǎng)小凸模有無采取保護(hù)措施。修理

14、刃磨是否方便。（2）零件圖該畫的零件圖是否全畫了。視圖表達(dá)是否正確、齊全、有無需要放大表示的。尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)孔是否選擇得合理，是否適合于實(shí)際作業(yè)和檢查。凸、凹模工作部分尺寸是否合適，凸、凹模強(qiáng)度是否足夠。檢查相關(guān)零件的相關(guān)尺寸，如組件、部件、凹模、卸料板、固定板的位置相關(guān)尺寸及配合尺寸。形位公差，表面粗糙度標(biāo)注是否適當(dāng)。選材是否合理、經(jīng)濟(jì)。零件是否需要熱處理，有沒有需要電鍍、涂漆等表面處理的。9編寫設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)說明書主要是設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)，而且是審核、設(shè)計(jì)的技術(shù)文件之一。（1）內(nèi)容零件的沖壓工藝性分析。毛坯尺寸計(jì)算、排樣圖設(shè)計(jì)、材料利用

15、率計(jì)算。沖壓工藝方案擬定。凹模輪廓尺寸計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)模板的選定；沖壓工藝力、壓力中心的計(jì)算、凸、凹模成形尺寸計(jì)算；細(xì)小凸模強(qiáng)度、剛度校核。總體結(jié)構(gòu)的考慮方案及沖壓設(shè)備的選擇。所引用的參考資料，注明引用的計(jì)算公式和數(shù)據(jù)來源、參考資料編號(hào)和頁次。設(shè)計(jì)小結(jié)（包括對(duì)本次設(shè)計(jì)的體會(huì)以及還需要對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行必要的說明）。必須指出，在沖壓模具設(shè)計(jì)中，以上各步驟是起相互聯(lián)系的，很多工作都是交叉進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行的，因此，不要生搬硬套，要依具體情況而定。三、 沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例分析例1：零件為止動(dòng)件，如下圖所示。材料為A3鋼（q235A），料厚 2 mm，大批量生產(chǎn)，試設(shè)計(jì)其沖壓模具。圖3 止動(dòng)件零件圖1.

16、止動(dòng)件沖壓工藝性分析1 材料為A3鋼，屬于普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。2 該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并在轉(zhuǎn)角有四處R2圓角，比較適合沖裁。3 尺寸精度：零件圖中所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差?？走吘?2mm的公差為-0.11，為11級(jí)精度。查公差表可得其它尺寸精度。 結(jié)論：適合沖裁。2. 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型該零件包括落料、沖孔兩個(gè)工序，可以采用以下三種工藝方案。 先落料，再?zèng)_孔。采用兩個(gè)單工序模生產(chǎn)。 落料沖孔復(fù)合一次加工。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 落料沖孔連續(xù)加工。采用級(jí)進(jìn)模連續(xù)生產(chǎn)。方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能生產(chǎn)加工。加工過程中需要坯料或零件在

17、兩套模具上周轉(zhuǎn)，重復(fù)定位生產(chǎn)效率低。難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以采用，為提高生產(chǎn)率，可以采用復(fù)合模或連續(xù)模進(jìn)行生產(chǎn)。由于孔邊距尺寸 有公差要求，為11級(jí)精度，為了更好的保證此尺寸精度采用復(fù)合沖裁的方式進(jìn)行生產(chǎn)。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚（見3P111）。正裝式復(fù)合模在每次沖裁完了，要及時(shí)清除沖孔廢料及工件，給操作帶來不便并影響安全性2。倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，為機(jī)械話操作帶來有利條件3。因此采用倒裝式復(fù)合模及彈性卸料和定位釘定位方式。3. 排樣設(shè)計(jì)根據(jù)文獻(xiàn)3P71表2.5.2，確定搭邊值。兩工件的間的搭邊：a

18、=2.2 mm工件邊緣搭邊：a1=2.5 mm步距：s=30+2.2=32.2 mm條料寬度：最終確定排樣圖如圖4所示。一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率為：注：沖裁件的實(shí)際面積可通過Autocad 工具-查詢-面積，或執(zhí)行“AREA”命令，然后按命令欄中的提示進(jìn)行操作。圖4 止動(dòng)件排樣圖查板材標(biāo)準(zhǔn)3P350，宜選850×2000 的鋼板，每張鋼板可裁24張70×1000的條料。每張鋼板可沖裁720個(gè)工件，則總的材料利用率3：4. 沖壓力與壓力中心計(jì)算（1）沖壓力落料力3： =1.3×215.96×2×450 =252.67 (kN)其中b 按退火A3鋼板

19、計(jì)算，L可通過Autocad查詢工具查詢。沖孔力： =1.3×2×10×2×450 =74.48 (kN)其中 10為沖孔直徑d，2d為兩個(gè)孔周長(zhǎng)之和。卸料力：F卸K卸F沖 =0.05×252.67 =12.63 (kN)推件力 F推nK推F沖 =6×0.055×37.24 =12.30 (kN) 其中 n=6 因?yàn)橛袃蓚€(gè)孔?？倹_壓力： =252.67+74.68+12.63+12.30 =352.07 (kN)（2）壓力中心如圖5所示，止動(dòng)件在x方向?qū)ΨQ，所以壓力中心x方向坐標(biāo)x0=32.5 mm。圖5 壓力中心計(jì)算 其中

20、：L1=24 mm，y1=12 mmL2=60 mm，y2=0 mmL3=24 mm，y3=12 mmL4=60 mm，y4=24 mmL5=60 mm，y5=27.97 mmL6=60 mm，y6=24 mmL7=60 mm，y7=12 mmL8=60 mm，y8=12 mm計(jì)算時(shí)忽略了4個(gè)圓角R2。由以上計(jì)算可知壓力中心的坐標(biāo)為（32.5，13）5. 工作零件刃口尺寸計(jì)算落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)，落料凸模根據(jù)間隙采用配作加工。沖孔部分以沖孔凸模為計(jì)算基準(zhǔn)，沖孔凹模根據(jù)間隙值配作加工。刃口尺寸計(jì)算見表3。6. 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸落料凹模板尺寸：凹模厚度 H=kb (15 mm) =0.28&#

21、215;65=18.2 mm表3 刃口尺寸計(jì)算表基本尺寸及分類沖裁間隙磨損系數(shù)計(jì)算公式制造公差計(jì)算結(jié)果落料凹模Zmin=0.246Zmax=0.36Zmax- Zmin=0.11 mm制件精度為IT14級(jí)，故x=0.5凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.2460.36之間同上同上同上凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.1230.18之間同上同上沖孔凸模同上凹模尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙在0.2460.36之間孔邊距同上制件精度為IT11級(jí)，故x=0.75孔心距同上x=0.5凹模邊壁厚 c（1.52）H=（1.52）×18.2=27.336.4 mm取c 為30 mm

22、。凹模板邊長(zhǎng)： L=b+2c=65+2×30=125 mm。查標(biāo)準(zhǔn)JB/T -67643.1-94或查參考文獻(xiàn)4 取寬度B=125 mm。凹模板外形尺寸：125×125×18。凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取125×125×14。凸凹模尺寸凸凹模長(zhǎng)度：L=h1+h2+h=16+10+24=50 mmh1凸凹模固定板厚度h2卸料板厚度h增加長(zhǎng)度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等）凸凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)止動(dòng)件結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算可知，凸凹模刃口最小壁厚為7 mm，根據(jù)文獻(xiàn)3P111表2.9.6 可知最小壁厚 4.9 mm。故凸凹模壁厚強(qiáng)

23、度足夠滿足使用要求。沖孔凸模尺寸凸模長(zhǎng)度：L凸=h1+h2+h3=14+12+14=40 mmh1凸模固定板厚h2空心墊板厚度h3凹模板厚凸模強(qiáng)度校核：凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠無需校核。7. 其它模具零件結(jié)構(gòu)根據(jù)倒裝復(fù)合模的形式特點(diǎn)，凹模板寬度根據(jù) JB/T -67643.1-94確定，確定其它模具模板尺寸。序號(hào)名稱長(zhǎng)×寬×厚 (mm)材料數(shù)量1上墊板125×125×6T8A12凸模固定板125×125×144513空心墊板125×125×124514卸料板125×125×104515凸模固定

24、板125×125×164516下墊板125×125×6T8A1根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2856.5-90選取后側(cè)導(dǎo)柱125×125標(biāo)準(zhǔn)模架一副。8. 壓力機(jī)選取根據(jù)總壓力 F總=352 kN，模具閉合高度，壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用J23-63開式雙柱可傾式壓力機(jī)。設(shè)備主要參數(shù)如下：公稱壓力：630 kN滑塊行程：130 mm行程次數(shù)：50次/分最大閉合高度：360 mm連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：80 mm工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：480×710 mm例2 異形墊片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 零件圖如圖6所示。圖6 異形墊片

25、零件圖 已知技術(shù)參數(shù)： 材料：Q235； 料厚：1.5 mm； 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)。1. 異形墊片的工藝性分析 異形墊片的原材料分析材料Q235普通碳素鋼，抗剪強(qiáng)度304373 MPa、抗拉強(qiáng)度b432461 MPa、屈服極限s253 MPa、伸長(zhǎng)率1021%25%。具有良好的沖壓性能，適合沖裁加工。 異形墊片的尺寸精度分析工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。異形墊片結(jié)構(gòu)工藝性分析工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)ø10 mm的孔；孔與邊緣最小壁厚為5.5 mm，大于倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚3.8 mm（見文獻(xiàn)1P89）；凹槽寬度滿足a 2t

26、即6>2×1.53 mm，凹槽深度滿足l 5a 即5<5×630 mm（見文獻(xiàn)1P49）。均適宜于沖裁加工。2. 異形墊片落料沖孔的工藝方案的確定該工件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可采用以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度高，但工件最小壁厚5.5 mm較接近凸凹模許用最小壁厚3.8 mm，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，

27、在清理模具上的廢料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)宜采用方案三。3. 異形墊片沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具總體方案的確定由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。 定位、送料方式該沖件采用的坯料是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用側(cè)刃粗定距，導(dǎo)正銷精定距。采用手工操作。 卸料出件方式因?yàn)樵摴ぜ虾?.5 mm，尺寸較小，所以卸料力也較小，擬選擇彈性卸料、下出件方式。 模具的模架類型及導(dǎo)向方式該模具采用對(duì)角導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具對(duì)角位

28、置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。導(dǎo)柱導(dǎo)向可以提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整。 排樣設(shè)計(jì)及計(jì)算該沖件外形大致為矩形，采用直排時(shí)材料利用率最高，如圖7為排樣方法。搭邊值取a11.5 mm和a'0.75a0.75×1.81.4 mm，條料寬度為40.7 mm，步距離為A29.5 mm，一個(gè)步距的材料利用率約為69，計(jì)算詳見表4。圖7零件排樣圖 沖壓設(shè)備選擇該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料、下出件結(jié)構(gòu)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-25，沖壓力的相關(guān)計(jì)算詳見表5。 模具壓力中心的確定計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凸模刃口圖，如圖8所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的

29、對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成16共6組基本圖形，用解析法求得該模具的壓力中心O點(diǎn)的坐標(biāo)（26.5，2.8），相關(guān)計(jì)算詳見表6。圖8 凸模刃口圖表4 排樣相關(guān)計(jì)算項(xiàng)目分類計(jì)算方法及結(jié)果排樣沖裁件面積除了用數(shù)學(xué)方法計(jì)算外，這里我們推薦用Auto CAD輔助完計(jì)算。它的好處是方便、快捷、準(zhǔn)確。方法：將零件圖按實(shí)際尺寸畫好，將邊界生成多段線，用查詢面積命令求面積（同時(shí)還可得到周長(zhǎng)），再進(jìn)行必要計(jì)算。具體步驟：繪圖將輪廓生成多段線（繪圖菜單邊界選擇多段線拾取點(diǎn)在圖形輪廓內(nèi)點(diǎn)一下鼠標(biāo)，生成多段線或者采用pedit命令）求面積（工具菜單查詢面積根據(jù)圖形結(jié)構(gòu)情況在命令行選擇相應(yīng)操作，主要是加減運(yùn)

30、算在多段線輪廓上點(diǎn)一下，在命令行得到面積值和輪廓線長(zhǎng)度）操作過程如下圖所示：本例題結(jié)果：沖裁件面積F823 mm2條料寬度B36+1.8+1.4+1.540.7 mm步距A28+1.529.5 mm材料利用率一個(gè)步距的材料利用率：表5 沖壓力相關(guān)計(jì)算彎曲力F校Ap沖壓力沖裁力沖裁件周長(zhǎng)可用上面類似方法，得到面積的同時(shí)也可求得周長(zhǎng)。對(duì)于直線也可用尺寸標(biāo)注的方法直接得到。如果所求對(duì)象輪廓復(fù)雜且不封閉，可用直線將對(duì)象兩個(gè)端點(diǎn)相連，再將輪廓轉(zhuǎn)化成多段線求得周長(zhǎng)后減去輔助連接直線長(zhǎng)度（可用對(duì)齊標(biāo)注得到輔助連接直線長(zhǎng)度）。F沖KLtb1.3×（31.4+14.75+33.78+64.28+64.

31、18）×1×35094817.45 N其中：b350 MPa（查文獻(xiàn)1P75-77）卸料力F卸K1F0.04×94817.453955.296 N其中：K10.04（查文獻(xiàn)1P78）推件力F推nK2F4×0.055×94817.4520859.839 N其中：K20.055（查文獻(xiàn)1P78）nht414沖壓工藝總力FF沖+ F卸+ F推130357.5+5214+28679164251 N表6 壓力中心數(shù)據(jù)表基本圖形長(zhǎng)度Lmm各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值xyL196.800L23229.50L325.644.30L429.857.919.4L53

32、1.4590L6272.720.1數(shù)據(jù)結(jié)果來源：除進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算外，還可用Auto CAD打開排樣圖，直接標(biāo)注測(cè)量或查詢得到。數(shù)據(jù)結(jié)果來源：除進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算外，還可用Auto CAD打開排樣圖，直接標(biāo)注測(cè)量得到。得到如下公式。 （2-1） （2-2） 凸、凹模工作部分尺寸并確定其制造公差的計(jì)算由于凸、凹模的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單且材料較厚，沖裁間隙較大，故凸、凹?？刹捎梅珠_加工法確定凸、凹模刃口尺寸及公差。適宜采用線切割機(jī)床加工凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，具體計(jì)算見表7所示。表7 工作零件刃

33、口尺寸計(jì)算工序分類尺寸尺寸轉(zhuǎn)換計(jì)算公式及結(jié)果備注落料28查文獻(xiàn)1P62-64得沖裁雙面間隙：Zmax0.240 mmZmin0.132 mm沖裁件精度IT14級(jí)以下：磨損系數(shù)x0.5查文獻(xiàn)1P67得到d和p校核滿足36R3沖孔266R3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見表8。選用的四塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。表8 卸料橡膠的設(shè)計(jì)與計(jì)算項(xiàng)目公式及結(jié)果備注橡膠允許總壓縮量hjh1+h2+h3+t0.5+1+5+1.58mmh1凸模凹進(jìn)卸料板的高度取0.5 mm；h2凸模進(jìn)入凹模的深度取1 mm；h3凸模修磨量，取5mm。t材料厚度。mm橡

34、膠自由高度h0hj0.3580.3522.857 mm取23 mmhj（0.350.45）h0橡膠的預(yù)壓量hy10h00.10×232.3mm一般hy（1015）h0每個(gè)橡膠承受的載荷FyFx652146869N選用六塊圓筒形聚氨酯橡膠橡膠的外徑d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d13 mm；查文獻(xiàn)2P258得p1.1MPa校核橡膠自由高度0.5h0D23341.5滿足要求橡膠的安裝高度h0hy20.7mm4. 異形墊片沖壓模具的零部件設(shè)計(jì) 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與

35、模柄中心線重合。其輪廓尺寸計(jì)算：凹模厚度 Hkb0.3×86.726 mm（查文獻(xiàn)2P247，K0.3）凹模壁厚 c（1.52）H39 mm52 mm取凹模厚度 H30 mm，凹模壁厚c45 mm凹模長(zhǎng)度 Bb+2c（86.7+2×45）mm176.7 mm（送料方向）凹模寬度 L（40.7+2×45）mm130.7 mm（垂直送料方向）凹模輪廓尺寸為176.7 mm×130.7 mm×30 mm，取標(biāo)準(zhǔn)化值200 mm×140 mm×30 mm，結(jié)構(gòu)尺寸如圖9所示。 圖9 凹模因模具典型組合和主要零部件設(shè)計(jì)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以

36、可以通過參考文獻(xiàn)1可得到模具整體結(jié)構(gòu)尺寸。查文獻(xiàn)1P365可得以下尺寸：凸模長(zhǎng)度：56 mm配用模架閉合高度：160 mm200 mm孔距（見文獻(xiàn)1P370）：s170 mm；s190 mm；s2110 mm；s360 mm墊板厚度：8 mm固定板厚度：20 mm卸料板厚度：18 mm導(dǎo)料板長(zhǎng)度：260 mm凹模厚度：20 mm螺釘、銷釘、卸料螺釘公稱直徑及長(zhǎng)度、使用數(shù)量等。說明：以上數(shù)據(jù)并非一成不變，此標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)及尺寸是象征著該套模具結(jié)構(gòu)的合理性和使用的安全性，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)和使用情況的不同這些尺寸可以做適當(dāng)調(diào)整?？紤]到具體計(jì)算結(jié)果和備料方便，本示例部分零件取如下尺寸：墊板：200 mm&

37、#215;140 mm×8 mm固定板：200 mm×140 mm×20 mm卸料板：200 mm×140 mm×20 mm導(dǎo)料板長(zhǎng)度：200 mm凹模厚度：200 mm×140 mm×30 mmb 落料凸模和沖孔凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，用2個(gè)ø4的圓柱銷吊裝在固定板上，與凸模固定板的配合按H7/m6。其總長(zhǎng)L可參考文獻(xiàn)2“凸模長(zhǎng)度計(jì)算”并考慮橡膠安裝高度進(jìn)行計(jì)算：L20+20+28.80.568.3 mm取68.5 mm具體結(jié)構(gòu)尺寸可參見圖10所示。a）落料凸模 b）沖

38、孔凸模和側(cè)刃 圖10 凸模 定位零件的設(shè)計(jì)1. 導(dǎo)料銷 落料凸模下部設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正銷，借用工件上ø10 mm孔作導(dǎo)正孔。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖11所示。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚t1.5 mm和裝配后卸料板下平面超出凸模端面0.5 mm，所以導(dǎo)正銷高出凸模端面直線部分的長(zhǎng)度為2 mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。圖11 導(dǎo)正銷2. 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.6 mm（見文獻(xiàn)2 “搭邊和條料寬度的確定”部分內(nèi)容計(jì)算），這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按文獻(xiàn)2 “定位零件”部分設(shè)計(jì)查表選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為4045 HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)尺寸如圖12所示。 卸料零件的設(shè)計(jì)1. 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚