墊片級進(jìn)模設(shè)計(jì)

1、摘要緒論 3緒論 5第一章緒論 .51.1課題目的、意義 51.2相關(guān)研究動態(tài) 51.3研究方法和設(shè)計(jì)方案 61.4設(shè)計(jì)目的 7第二章 沖裁件工藝分析緒論 72.1準(zhǔn)備工作 82.2 零件的工藝性分析 82.2.1零件的材料 92.2.2零件的結(jié)構(gòu)形狀 92.2.3零件尺寸精度 9第三章沖裁工藝方案的確定 10第四章模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11第五章模具總體設(shè)計(jì) 115.1模具類型的選擇 .115.2操作方式 .115.3卸料、出件方式 .125.3.1 卸料方式 .125.3.2出件方式 .125.5確定導(dǎo)向方式 .12第六章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 .136.1排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率1

2、36.1.1排樣方式的選擇 136.1.2 計(jì)算條料寬度 136.1.3確定步距 156.1.4計(jì)算材料利用率 166.2沖壓力的計(jì)算 176.2.1 沖裁力的計(jì)算 176.2.2 卸料力、頂件力的計(jì)算 186.3壓力中心的確定 196.4模具刃口尺寸的計(jì)算 206.4.1 沖裁間隙分析 20642落料尺寸 21643沖孔尺寸 22第七章主要零部件設(shè)計(jì) 237.1工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 237.1.1 凸模 237.1.2落料凹模 237.2卸料部件的設(shè)計(jì) 247.2.1 卸料板的設(shè)計(jì) 247.2.2 卸料螺釘?shù)倪x用 247.3模架以及其他零部件的選用 24第八章校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)

3、 258.1校核模具閉合高度 258.2沖壓設(shè)備的選定 26第九章設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 27設(shè)計(jì)總結(jié) 27設(shè)計(jì)圖紙第十章模具制造2810.1制造的模具裝配圖 .2910.2加工零件圖 .3010.3加工工藝卡 .3110.4模具加工、裝配、調(diào)試總結(jié) .32參考文獻(xiàn)33致謝3428中文摘要及關(guān)鍵詞摘要：近年來，我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)， 尤其是冷沖模具提出了 越來越高的要求，2004年，冷沖模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比例已大大上升， 據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在未來幾年中，中國冷沖模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度 達(dá)到15流右的較高速度的發(fā)展。沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用

4、于材質(zhì)較軟的金屬成型， 可以一次成型形狀復(fù)雜的精密制件。 本課題就是將石化、化工、電力等行業(yè)的法 蘭密封結(jié)構(gòu)中的墊片作為設(shè)計(jì)模型， 將冷沖模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述冷沖 模具的設(shè)計(jì)過程。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成摩托車離心塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。采用落料、拉深、 沖孔、修邊工藝。設(shè)計(jì)中分析了工件的沖壓工藝性，計(jì)算了毛坯排樣、沖壓力、 刃口尺寸計(jì)算等。進(jìn)行了模具總體結(jié)構(gòu)、主要零部件的設(shè)計(jì)，繪制了落料、拉深、 沖孔復(fù)合模、修邊的單工序模具裝配圖和零部件圖。本課題通過對摩托車離心塊固定板的設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識，取得了 比較滿意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。關(guān)鍵詞：沖壓模具；沖壓成型；模具設(shè)計(jì)Abstr

5、act: In recent years, the rapid development of China's household electrical applianee industry mould industry, especially cold blunt mould put forward more and more high dema nd, in 2004, cold in the whole mold industry rush mold the proportion of has greatly rising, experts predict, in the n ex

6、t few years, China cold blunt mould in dustry will continue to keep an annual growth rate of 15% or so of the high speed developme nt.Stampi ng formi ng is the metal formi ng a ki nd of importa nt method, it is mainly applied to materials softer metal forming, can be a complex shape of precision sta

7、mping forming. This topic is will petrochemical, chemical, electric power industries of the flange gasket seal structure design model, as will the related kno wledge of cold blunt mould as basis, this paper expo unds the desig n process of cold blunt mould.The graduationdesign is complete motorcycle

8、centrifugalblockstamp ing process and mold desig n. Adopt bla nking, deep draw ing, pun ch, deburri ngprocess.In the desig n of workpiece stamp ing tech no logyanalysis,calculated blank layout, blunt pressure, the blade sizecalculation, etc. The major parts of the overall structure, mould design, pa

9、in ted bla nking, deep draw ing, punching composite modulus, trim ming sin gle procedure mold assembly draw ing and parts draw ing.This topic through centrifugalblocks of motorcycle fixed board design,strengtheningand deepening the knowledge learnt,achieved satisfactoryeffect, achieve the expected d

10、esig n intent.Keywords: stamp ing mould; Stamp ing forming; Mold desig n第一章緒論1.1課題目的和意義摩托車是我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂幂^為廣泛的一種交通工具，摩托車中 的制動裝置對人車安全起到了至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)中的離心塊固定 板是制動裝置中用來固定剎車片的一個(gè)零件，該零件的質(zhì)量直接影響制 動效果的好壞。通過完成畢業(yè)設(shè)計(jì)：“摩托車離心塊固定板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”，鞏固大學(xué)四年來所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，并運(yùn)用所學(xué)的冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)知 識，解決沖壓工藝中的實(shí)際問題，提高分析問題，解決實(shí)際問題的能力著重是培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知

11、識獨(dú)立分析、設(shè)計(jì)、解決實(shí)際生產(chǎn)問題和其它一 些綜合能力，特別是工作能力，養(yǎng)成良好的工作態(tài)度、工作作風(fēng)。另外，還可進(jìn) 一步熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，能夠熟練使用有關(guān)設(shè)計(jì)手冊和熟悉編寫技術(shù)文件和設(shè) 計(jì)說明書，進(jìn)一步提高科技寫作的能力，加強(qiáng)對沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的了解。1.2 相關(guān)研究動態(tài)我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視。國務(wù)院于 1989年3月頒布的關(guān)于當(dāng) 前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，將模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。 現(xiàn)在，我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模，全國已有數(shù)以千計(jì)的模具專業(yè)生產(chǎn)廠和模具 生產(chǎn)點(diǎn)，還有數(shù)以萬計(jì)的小型模具企業(yè)。 可以說，中國在模具設(shè)計(jì)和制造方面的 發(fā)展空間很大。近年來，我國模具技術(shù)的發(fā)

12、展進(jìn)步主要表現(xiàn)在：（1）、研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用 了一些新的熱處理工藝，延長了模具的使用壽命。（2） 、開發(fā)了一些多工位級進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密的塑料注射模。（3）、研發(fā)了一些模具加工新技術(shù)和新工藝，如三維曲面數(shù)控、仿真加工、模具表面拋光、表面皮紋加工及皮紋輥制造技術(shù)；模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各 種快速制模技術(shù)等。（4） 、模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，國內(nèi)已能批量生產(chǎn)機(jī)密坐標(biāo)磨床、 計(jì) 算機(jī)數(shù)字控制（CNC）銑床、CNC電火花線切割機(jī)床及高精度電火花成形機(jī)床 等。（5）、模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（模具 CAD/CAM/

13、CAE ）已在國內(nèi)開發(fā) 并廣泛應(yīng)用。我國的模具技術(shù)雖然得到了較大的發(fā)展，但仍然不能滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展 的需要，還需花費(fèi)大量資金向國外進(jìn)口模具，其原因是：專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。模具品種少，生產(chǎn)效率低、經(jīng)濟(jì)效益較差。 模具生產(chǎn)制造周期長、精度不高，制造技術(shù)落后。模具生產(chǎn)力量分散、管理落后。1.3研究方法和設(shè)計(jì)方案本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的沖壓件是摩托車離心塊固定板的生產(chǎn)過程的設(shè)計(jì)。該工件如圖所示該工件是一個(gè)帶卡槽的筒行件，對零件的硬度要求較高，這關(guān)乎到剎車片的 穩(wěn)定性，除了需要保證好它的公差外還要保證孔的圓角半徑 R3mm R4mn還有上 面的腰圓型孔R14mm從以上對摩托車離心塊固定板的形狀分析當(dāng)中不

14、難看出，它需要經(jīng)過落料，拉伸，沖孔，修邊等沖壓工序，但它需要沖孔、凸凹模尺寸如何計(jì)算以及沖孔應(yīng)該采用哪種方式和如何布置等成為本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)的模具精度 并不需要很高。工作圖見下1.4設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)過程中極為重要的環(huán)節(jié)，通過本課題的完成，全面復(fù)習(xí)、鞏固大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)課程的基本理論， 特別是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ) 知識，提高分析問題和解決問題的能力， 培養(yǎng)事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度和認(rèn)真細(xì)致的工 作作風(fēng)。通過文獻(xiàn)檢索、英文翻譯、 CAD輔助設(shè)計(jì)，提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平及英文 閱讀翻譯的能力。第二章沖裁件的工藝分析1籽，2.1準(zhǔn)備工作設(shè)計(jì)前必須了解并掌握以下資料:1 ）、產(chǎn)品

15、零件圖和技術(shù)要求，材料及其機(jī)械性能指標(biāo)。2 ）、生產(chǎn)綱領(lǐng)。3 ）、生產(chǎn)條件：包括設(shè)備情況、生產(chǎn)工人技術(shù)水平、模具制造能力等。4 ）、有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊和設(shè)計(jì)資料。5 ）、了解國內(nèi)外同類產(chǎn)品制造工藝及先進(jìn)技術(shù)。2.2零件結(jié)構(gòu)及工藝性分析在明確了設(shè)計(jì)任務(wù)、 收集了有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析制件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)工藝性及經(jīng)濟(jì)性是否符合沖壓工藝要求。本零件是摩托車的一個(gè)零件，從技術(shù)要求和使用條件來看，零件的精度要求 不是很高，但要求具有較高的剛度和強(qiáng)度。本零件是板類零件，形狀簡單，沖壓工藝性好。該支座零件要用支的沖壓基本工序有：落料、沖孔、沖成型模、修模，可以組合多種不同的工藝方案2.2.1零件材料圖紙中沒

16、有標(biāo)注，但是我們可以根據(jù)摩托車離心塊的用途可以自行 選擇，離心塊固定是制動裝置中用來固定剎車片的一個(gè)零件，該零件的 質(zhì)量直接影響著制動效果的好壞。因此該零件的材料應(yīng)該具備可塑性、 高強(qiáng)度性、高硬度性、適合沖裁加工，綜上選擇10#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。222零件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有四個(gè)圓孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚 為2.5mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加 工。2.2.3零件尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。第三章

17、 沖裁工藝方案的確定方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔一落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)方案三：沖孔一落料級進(jìn)沖壓。級進(jìn)模生產(chǎn)表3-1各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級低一般可達(dá)IT13IT10級可達(dá)IT10IT8級零件特點(diǎn)尺寸不 受限制 厚度不 受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬 度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu) 與強(qiáng)度限制，尺寸可以 較大，厚度可達(dá)3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時(shí)得 到了較平，制件平直度 好且具有良好的剪切斷 面生產(chǎn)效率低較低工序間自動送

18、料，可以 自動排除制件，生產(chǎn)效 率咼沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動或機(jī)械 排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需米取安全措施比較安全不安全，需米取安全措 施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級進(jìn)模低適用場合料厚精度要求低 的小批量沖件的 生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合表分析:方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而 生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸 凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿

19、足要求。 沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度 較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制 造工作量和成本在沖裁簡單的零件時(shí)比復(fù)合模低。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。第四章模具結(jié)構(gòu)形式的確定級進(jìn)模是指在條料的送料方向上，具有兩個(gè)以上的工位，并在壓力機(jī)的一次 行程中，在不同的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。 級進(jìn)模的 定距方式有兩種：擋料銷定距和側(cè)刃定距。本模具采用側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進(jìn)距離（步距），側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中， 沿條料邊緣

20、切下一塊長 度等于送料近距的料邊。在條料送進(jìn)過程中，切下的缺口向前送進(jìn)被側(cè)刃擋塊擋 住，送進(jìn)的距離即等于步距。第五章模具總體設(shè)計(jì)5.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進(jìn)模。5.2操作方式零件的生產(chǎn)批量比較大，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式，既能滿足生產(chǎn) 要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。5.3卸料、出件方式531 卸料方式岡性卸料與彈性卸料的比較：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)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大， 單邊間隙?。?.20.5 ） t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向

21、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 2mmfi模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm勺板 料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2 ） t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間 隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。工件平直度較高，料厚為2.5mm相對較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具 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)動態(tài)， 且彈性卸料板 對工件施加的是柔性力，不會損傷

22、工件表面，故可采用彈性卸料。5.3.2出件方式因采用級進(jìn)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。5.4確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。5.5確定導(dǎo)向方式方案一：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(jìn)?；蚩v向送料的落料模、 復(fù) 合模。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?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影 響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有

23、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，以及大量生產(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。但 只能一個(gè)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，該級進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案一最佳。第六章模具設(shè)計(jì)計(jì)算6.1排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率6.1.1排樣方式的選擇方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸 完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量

24、差，模具 壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排 樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直 排最佳。6.1.2計(jì)算條料寬度搭邊的作用是補(bǔ)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(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會增 大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。 搭邊值通常由表4所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。根據(jù)零件形狀，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊工件之間搭邊值 a=

25、2.7mm,工件與 側(cè)邊之間搭邊值ai=3mm,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其 上偏差為零，下偏差為負(fù)值一E0=（dax+ 2 ai + 2bi）公式（6-1 ）式中Dmax 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；ai-沖裁件之間的搭邊值；（其查值表6-1 ）可得ai=3mmbi-側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表6-2）可得 =2.0mm板料剪裁下的偏差；（其值查表6-2）可得 =0.9mmB=100+ 2X 3+ 2X 2.0=11O.Oo-o.9o mm故條料寬度為110.0mm表6-1搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值材料厚度t （mm）圓件及類似圓形制件矩形或類似矩形制件長度w 50矩形

26、或類似矩形制件長度50工件間a側(cè)邊a1工件間a側(cè)邊a1工件間a側(cè)邊a 1< 0.251.01.21.21.51.5 2.51.8 2.6> 0.25 0.50.81.01.01.21.2 2.21.5 2.5> 0.5 1.00.81.01.01.21.5 2.51.8 2.6> 1 1.51.01.31.21.51.8 2.82.2 3.2> 1.5 2.01.21.51.51.82.0 3.02.4 3.4>2.0 2.51.51.91.82.22.2 3.22.7 3.7表6-2普通剪床用帶料寬度偏差（ mm條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)<

27、 50>50100>100200> 200<10.40.50.60.7>120.50.60.70.8> 230.70.80.91.0> 350.91.01.11.2表6-3側(cè)刃沖切得料邊定距寬度 bi (mm條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)金屬材料非金屬材料< 1.51.52.0> 1.5 2.52.03.0> 1.5 2.52.54.06.1.3確定步距送料步距S:條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定 與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)距確定的原則是，最小

28、條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值； 最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。級進(jìn)模送料步距SS=Ba+ai公式(5-2)DUx零件橫向最大尺寸，ai搭邊S= 100+ 2.7=102.7mm排樣圖如圖6-1所示。1L251.2圖6-1（有問題）6.1.4計(jì)算材料利用率沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率n =A/BSX 100% 公式（6-2 ）式中A 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距；由此可之，n值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料 和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料

29、是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，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。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的 結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：1）、提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的 形狀）。2）、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安全。3）、模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。4）、保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積2 2 2 2 2A=n X 50 - n X 3 X 2 - n X

30、 4 X 2- n X 14+2X （ n X 14 X 60/360-1/2 X 14X12.15)2=7112.6mm所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率H =A/BSX 100% 公式（6-2 ）=7112.6 /102.7 X 110X 100%=69.2%考慮料頭、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率n總為n 總=nAJLBX 100% 公式（6-3）式中n張板料上沖裁件的總數(shù)目；A個(gè)沖裁件的實(shí)際面積；L板料長度；B板料寬度。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用700mnX 1250mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為 6張條料 （116mX 1250mm ,每張條料可以沖11個(gè)工件，所以每張鋼板的材料利用率n 總

31、=nA1/LB X 100% 公式（6-2 ）=11X 7112.6/110 X 1250X 100%=56.9%根據(jù)計(jì)算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達(dá)56.9%,滿足要求。6.2沖壓力的計(jì)算6.2.1沖裁力的計(jì)算在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖 裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力F般按下式計(jì)算：F=KLt t b 公式（6-4）式中F沖裁力；L沖裁周邊長度；t 材料厚度；T b材料抗剪強(qiáng)度；K系數(shù)；L=n X 100+n X 8+n X 6+n X 28 X 240/360+28=444.6mm系數(shù)K是考慮到

32、實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料 力學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取K=1.3。t b 的值查表 2 為 310380Mpa,取 t b=380Mpa所以F=KLt t b=1.3X 444.6 X 2.5 X 380=549081.0N6.2.2卸料力、頂件力的計(jì)算在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。 為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料 推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的 力稱為頂件力

33、。一般按以下公式計(jì)算：卸料力F x=KF公式（6-5）頂件力Fd=KF 公式（6-6）Fx*F=0.04X 549081.0N=21963.2N（氐、&為卸料力系數(shù)，其值查表7可得）Fd=KF=0.06 X 549081.0N=32944.9N所以總沖壓力Fz=F+F+Fd=549081.0N+21963.2N+32944.9N=603989.1N壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)為J2363。表6-4卸料力、推件力和頂件力系數(shù)K-KP110405>0鋼06005056>0金 合 鋁同 黃 同 純6.3壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力

34、合力的作用點(diǎn)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， 否則，會使沖模 和力機(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。 沖模的壓力中心，可以按下述原則來確 疋：1) .對稱形狀的單個(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稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3) .形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖模 壓力中心。X0= ( LlXl+ L2X2+ LnXn) /(L 1 + L2+l) 公式(6-7 )Yo= (Liy

35、i+ L2y2+Lnyn ) / ( Li+ L2+-+ Ln)公式(6-8 )用解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模形口圖，如圖5-5所示。在圖中將XOY坐標(biāo)系建立在建立在圖示對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成LiL5共3組基本線段(注：由于圖中3個(gè)圓弧形孔均以一個(gè)點(diǎn)為圓心的等分列 陣排列，所以其幾何圖形為一組)，用解析法求得該模具壓力中心的坐標(biāo)。有關(guān)計(jì)算如表6-5所示。由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)0較小，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依然選在坐標(biāo)原點(diǎn)。表6-5壓力中心的計(jì)算基本要素長度L/mm基本要素壓力中心的坐標(biāo)值（mm）XYLi=15700

36、l_2=180.851.20L3=4451.20L4=102.451.20L5=1676.80合計(jì)500.233.3 （取 33）06.4模具刃口尺寸的計(jì)算641沖裁間隙分析根據(jù)JB/Z27186規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號C表示，其值可為正也可為負(fù)，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面 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。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常 重要的工藝參數(shù)。1）、間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面

37、的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?， 二是模具本身的制造偏差。2）、間隙對模具壽命的影響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因 數(shù)之一，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，而且 間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對模具壽命 極為不利。而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，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。3）、間隙對沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力 減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的520

38、%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過510%間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后， 從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時(shí)的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂?力迅速增大。4）、間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有 很大的影響。因此，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，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(gè)數(shù)值，只是彼此接近。考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損、 生產(chǎn)中通常只選擇

39、一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?為合理間隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)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 Cma?？紤]到模具在使用過程 中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Gin。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。 對于尺 寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其 間隙暫取厚度的12%所以由公式：Zmin=度 X 12% 公式（6-9 ）取中間間隙可得：Zmin=

40、2X 12%=0.24mm由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。6.4.2落料尺寸落料尺寸大小為：為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上，X取1.沖裁件精度IT11IT13,X取0.75.沖裁件精度IT14，X取0.5。由于本產(chǎn)品采用IT14級精 度，所以X取0.5. 100°-o.4 D A=( D max-A x) “02 0=(100 0.62 X 0.5) +0.02 0=99.69 +0.02。D T=( D A Zmin) -0.02 =(99.69 0.24) -0.02 =99.45 -0.026.4.3沖孔尺寸 280+0.013dT=( d min +

41、x) 0-0.02=(28 + 0.43 X 0.5)【0.02 =28.215 °-q.q2dA=(dt+ Zmin) +q.°2 0=(28.215 + 0.24) +q.°2 q=28.455 +q.Q2 q 14q+Q.43dT=(dmin + x) °-q.°2=(14 + 0.43 X 0.5) °-°.°2 =14.22 °-°.°2z一、+0.02一 ，c 八+0.02丄，+Q.Q2da=(dt + Zmin)°=(14.22 + 0.24)°=14

42、.46 q 2°dT=(dmin + x) -Q.Q2 =(4 + 0.25 X 0.5) -Q.Q2 =4.125 -Q.Q2dA=(dt+ Zmin) +q.°2 q=(4.125 + 0.24) +q.°2 q=4.365 +Q.Q2 °第七章主要零部件設(shè)計(jì)7.1工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1.1凸模零件外形相對簡單，根據(jù)實(shí)際情況并考慮加工，為了滿足凸模強(qiáng)度和剛性， 將凸模設(shè)計(jì)成階梯式，使裝配修磨方便。采用成形銑、成形磨削加工。落料凸模 總長L:L= H + H2+ H3+ H4公式（7-1 ）=18+ 15+ 16 + 2.5=51.5mmHi為凸模

43、固定板厚度，H2為橡膠安裝高度，H3為卸料板厚度，H4為凸模凹進(jìn)卸料 板的深度。7.1.2落料凹模落料凹模采用整體凹模，采用線切割機(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)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公 式計(jì)算：凹模厚度H= KS 公式（7-2 ）=0.35 X 100=35mm（查表 7-1 取 K= 0.3）取凹模厚度H= 18mm凹模寬度B=料寬+ 2預(yù)設(shè)導(dǎo)料板寬度 公式（7-3）=110 + 2X 32=174mm根據(jù)JB/T 7643.1-1994 規(guī)定，取凹模寬度 B=175mm凹模長度L= n （次數(shù)）X步距+兩邊距離公式（7-4）=2X 10

44、2.7+2 X 1520= 235.4245.4mm根據(jù)JB/T 7643.1-1994規(guī)定，以及凹模寬度對比，取凹模長度 L=240mm（其中S為垂直于送料凹模刃壁間最大距離，K為系數(shù)查相關(guān)圖表可得。）凹模整體輪廓尺寸 LX BX H=240mnX 175mnX 18mm表7-1凹模厚度系數(shù)KS/mm材料厚度t/mm< 1> 13> 36< 500.30 0.400.35 0.500.45 0.60>501000.20 0.300.22 0.350.30 0.45> 100 2000.15 0.200.18 0.220.22 0.30> 2000.10 0.150.12 0.180.15 0.227.2卸料部件的設(shè)計(jì)7.2.1卸料板的設(shè)計(jì)卸料板采用Q235制造，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度根據(jù)JB/T 8066.2-1995規(guī)定，選用240mnX 175mX 140-170組模具參考，其厚度為 16mm7.2.2卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為10mm螺紋部分為M8X 6mm卸料螺 釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運(yùn)動。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使 卸料螺板超出凸凹模端面 1mm有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào) 整。7.3模架以及其他零部件的選用該模具采用對角