工學(xué)機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文多彎角支架沖裁切斷彎形連續(xù)式復(fù)合模的設(shè)計(jì)

1、-學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)論文多彎角支架沖裁、切斷彎形連續(xù)式復(fù)合模的設(shè)計(jì)DESIGN OF MANY CORNERS STENTS CURVED BLANKING, CUT CURVED SUCCESSIVE COMPOSITE MODULU 學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：指導(dǎo)老師及職湖南長(zhǎng)沙提交日期：2011年5月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)

2、人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言21.1研究課題的目的和意義21.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)21.3研究課題的主要目標(biāo)和特色32 多彎角支架沖裁連續(xù)模設(shè)計(jì)42.1多彎角支架沖裁工藝性分析42.2工件排樣與搭邊42.2.1排樣42.2.2材料的利用率52.2.3 搭邊62.3沖裁間隙62.3.1沖裁間隙的選取72.4沖壓力計(jì)算72.4.1沖裁力計(jì)算72.4.2卸料力、推件力和頂出力82.5模具壓力中心計(jì)算92.6凸、凹模刃口尺寸計(jì)算112.6.1凸、凹模刃口尺寸公差計(jì)算的原則112.6

3、.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法112.7復(fù)合模凹、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)152.7.1凹模152.7.2凸凹模外型結(jié)構(gòu)172.8復(fù)合?？傮w設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)零件選用172.8.1凸模固定板182.8.2凸模182.8.3 凸模墊板192.8.4定位零件202.8.5卸料裝置202.9模架主要零部件212.9.1 模架212.9.2導(dǎo)柱與導(dǎo)套223 多彎角支架彎曲模設(shè)計(jì)223.1多彎角支架彎曲工藝性分析223.2多彎角支架彎曲工藝力的計(jì)算223.3多彎角支架彎曲回彈計(jì)算243.4多彎角支架彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)253.5彎曲模總體設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)零件選用27結(jié) 論29參考文獻(xiàn)29致 謝30多彎角支架沖裁、切斷彎形連續(xù)式復(fù)合

4、模學(xué) 生：陳卓夫指導(dǎo)老師：周光永(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了模具的概念，它的組成和特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)完成多彎角支架零件沖壓模具設(shè)計(jì)。多彎角支架零件結(jié)構(gòu)、形狀比較簡(jiǎn)單。對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，其制造過程包含落料、沖孔和彎曲三道工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，生產(chǎn)效率較高，適合大批量的生產(chǎn)。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高了生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：沖孔；落料；折彎；排樣Many Corners Stents Curved Blanking, Cut Curved Success

5、ive Composite ModuluStudent: Chen ZhuofuTutor: Zhou Guangyong(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：This paper briefly introduces the concept of the mould, its composition and characteristics and the development situation of both at home and a

6、broad.The design of the main task is stamping mould design of many corners stents parts. Many corners stents parts structure and shape is simple. Analysis of the technology of spare parts, its manufacturing process contains three procedures of blanking ，punching and bending. Composite modulus of com

7、pact structure, high precision parts out, the production efficiency is higher, suitable for mass production. This mould has reliable performance, smooth operation, and can adapt to requirements of mass production, improve the production quality and production efficiency, reduce labor intensity and t

8、he cost of production. Key words: punching；blank；buckling；layout1 前言1.1研究課題的目的和意義近年來,由于模具技術(shù)的迅速發(fā)展, 模具設(shè)計(jì)與制造已成為一個(gè)行業(yè)越來越來引起人們的重視.模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備,他在各種生產(chǎn)行業(yè),特別是沖壓和塑料成形加工中,應(yīng)用極為廣泛.我國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值中,沖壓模具的產(chǎn)值約為50.現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化的程度,優(yōu)質(zhì)模具材料的研究,先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù),專用的機(jī)床設(shè)備及高水平的生產(chǎn)技術(shù)管理等等,但其中模具設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)方面.利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工

9、業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段,它對(duì)于保證制品質(zhì)量,縮短試制周期,進(jìn)而爭(zhēng)先進(jìn)入市場(chǎng),以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義.因此德國(guó)把模具成為”金屬加工中的帝王”,把模具工業(yè)視為”關(guān)鍵 工業(yè)”,美國(guó)把模具成為”美國(guó)工業(yè)的基石”,把模具工業(yè)視為”不 可估量其力量的工業(yè)”,日本把模具說成”促進(jìn)社會(huì)富裕繁榮的動(dòng)力”把模具工業(yè)視為”整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個(gè)工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床 刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中,在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)世界市場(chǎng)進(jìn)行激烈的爭(zhēng)奪中,越多越多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn),模

10、具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵。從我國(guó)的情況來看,不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不 去,新產(chǎn)品開發(fā)不出來,老產(chǎn)品更新速度慢,能源消耗指標(biāo)高,材料消耗量大,這些都與我國(guó)模具生產(chǎn)技術(shù)落后,沒有一個(gè)強(qiáng)大的 先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。因此,要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展,加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵的作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 （1）沖壓成型理論及沖

11、壓工藝方面 沖壓成型理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓成型理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成型過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面取得了較大進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國(guó)內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成型過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成型過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成型的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制造模具的周期。 目前國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓工藝；高能、高

12、速成型工藝；超塑性成型工藝及無模多點(diǎn)成型工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。 （2）沖模設(shè)計(jì)與制造方面 沖模是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)和制造基礎(chǔ)上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相適應(yīng)的新型模具材料及其表面熱處理技術(shù)與表面處理，各種高效、精密、數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅

13、速發(fā)展。 （3）沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備匹配。 近年來，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且更新?lián)Q代的周期大為縮短，沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成型機(jī)、CNC折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展起來、國(guó)內(nèi)已開始使用的沖壓柔性制造單元和沖壓柔性制造系統(tǒng)代表了沖壓生產(chǎn)的新的發(fā)展趨勢(shì)。 1.3研究課題的主要目標(biāo)和特色利用模具成型零件的方法，實(shí)

14、質(zhì)上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法，采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，保證零件的質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。從冷沖壓方面來看，冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率，操作簡(jiǎn)便。對(duì)于普通壓力機(jī)，每臺(tái)每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速?zèng)_床每分鐘可生產(chǎn)百件至千件以上沖壓件。冷沖壓所獲得的零件一般無需進(jìn)行切削加工，因而是一種節(jié)約能源、節(jié)約原材料的無（或少）切削加工方法。由于冷沖壓所用原料多是表面質(zhì)量好的板料，沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定、互換性好。利用模具的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，通過落料、沖

15、孔、彎曲三道工序完成零件的加工，能夠?qū)崿F(xiàn)滿足零件加工的各項(xiàng)指標(biāo)。2 多彎角支架沖裁連續(xù)模設(shè)計(jì)2.1多彎角支架沖裁工藝性分析本設(shè)計(jì)是多彎角支架落料沖孔復(fù)合模及彎曲模，多彎角支架簡(jiǎn)圖：如圖2-1所示圖1 多彎角支架零件圖Fig.1 Many corners stents detail drawings生產(chǎn)批量：大批量材料：20#材料厚度：1.5mm由零件圖可知，多彎角支架的加工涉及到落料、沖孔和彎曲三道工序。該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，尺寸不大，是由簡(jiǎn)單的圓和直線組成，工藝性好。沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級(jí)，一般要求落料件精度最好低于IT10級(jí)，沖孔件最好低于IT9級(jí)。汽車耳片零件的加工精度要求為I

16、T14，能達(dá)到經(jīng)濟(jì)精度，適合大批量的生產(chǎn)，生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)，經(jīng)濟(jì)性好。幾何形狀，尺寸和精度等情況均符合沖裁的工藝要求。2.2工件排樣與搭邊2.2.1排樣沖裁件在板料或條料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡(jiǎn)稱排樣，排樣的合理與否，不但影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，降低零件成本，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。排樣如圖所示：圖2 送料圖Fig.2 Feeding figure如圖：?jiǎn)芜咁A(yù)留5mm，壓邊量，步距為48mm，料寬度設(shè)計(jì)成42mm。2.2.2材料的利用率排樣的目的是為了合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實(shí)際面積與所用板

17、料面積的百分比。排樣合理與否，對(duì)材料的利用率的大小直接影響。材料利用率的計(jì)算公式如下： 一個(gè)進(jìn)距的材料利用率的計(jì)算如下： =100% （2-1）式中 A 沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），（mm2）； n 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目; b 條料寬度，（mm）; h 進(jìn)距,（mm）。 一張板料上總的材料利用率總的計(jì)算如下： 總=（）100% （2-2）式中 總 一張板料上沖裁件總數(shù)目；L 板料長(zhǎng)，（mm）；12.2.3 搭邊 排樣中相鄰兩制件之間的余料或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補(bǔ)償定位誤差和保持有一定的強(qiáng)度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進(jìn)步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁出殘缺的廢品，保

18、證沖出合格的工件，便于送料。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊越小越好。但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。由多彎角支架零件圖和排樣圖2-2可得知：因?yàn)榻?jīng)過多彎角支架毛坯經(jīng)落料沖孔后，還須進(jìn)行彎曲工序才能得到最后多彎角支架零件，故在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的排樣時(shí)，必須先進(jìn)行彎曲展開計(jì)算。多彎角支架彎曲展開長(zhǎng)度為：L=21+16+6=43沖裁件面積：A =1580mm2條料寬度：b = 32+52=42 mm 進(jìn)距：h=43+5 mm=48 mm一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：=1*1580/48/42100%=78.36%1 圖3 排

19、樣圖Fig.3 Arrangement figure2.3沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的間隙。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸 式中 D凹沖裁模凹模直徑尺寸（mm） D凸 沖裁模凹模直徑尺寸（mm） 沖裁間隙是沖裁過程中一個(gè)重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到?jīng)_裁件質(zhì)量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。 2.3.1沖裁間隙的選取沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面的質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響。沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應(yīng)越大。選取間隙值時(shí)應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實(shí)際的生

20、產(chǎn)條件來考慮。其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長(zhǎng)。設(shè)計(jì)時(shí)一般采取查表法確定，在沖模制造時(shí)，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1選得間隙值為Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。表1 沖裁模刃口始用間隙Tab.1 Blanking die edges with clearance beginning材料名稱08F、10、35、09Mn、Q235、B2Q23440、50厚度t初始間隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmax1.00.100.140.100.140.100.141.20.120.180.130.180.130.182

21、.00.2460.3600.170.240.2600.380為了使模具能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計(jì)模具時(shí)取Zmin作為初始間隙。2.4沖壓力計(jì)算 沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁時(shí)的總力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。2.4.1沖裁力計(jì)算沖裁力的大小主要與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長(zhǎng)、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。根據(jù)冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)中介紹的計(jì)算方法如下：一般對(duì)于普通平刃口的沖裁，其

22、沖裁力F可按下式計(jì)算： F=Lt （2-3）式中 F 沖裁力, N； L 沖裁件的沖裁長(zhǎng)度, mm；t 板料厚度，mm； 材料的抗剪強(qiáng)度, Mpa； 有時(shí)也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算： F=Ltb （2-4）式中 b 為材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa在落料沖孔復(fù)合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由支承板零件圖可得:落料力：L=528mm t =2 mm b =450MPaF落= Ltb = (5282450)N=475200N沖孔力：L1=23=18.84mm t =2 mm b =450MPaF孔 = Ltb =（18.842450）N =1695.6N12.4.2卸料力、推件力和頂出力從凸模上卸下

23、緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力；逆著沖裁方向頂出來的力叫頂出力。卸料力、推件力和頂出力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，見式（2-5）。卸料力：F卸=K卸F 落推件力：F推=nK推F孔頂出力：F頂=K頂 F 落 （2-5）式中： K卸、K推、K頂 分別為卸料力、推件力系數(shù),其值見表2-2；n 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)；h凹模直壁洞口的高度。表2 推件力、頂件力、卸料力系數(shù)Tab.2 Ejecting force.kking force. stripping force料厚/（mm）K推K頂K卸 鋼0.10.10.50.52.52.56.50.10.0650

24、.0500.0400.0140.080.060.050.060.0750.0450.0550.040.050.030.04卸料力：F卸=K卸F 落=（0.05475200）N=2376N推件力：F推=nK推F孔=（40.051695.6）N =3391.2N（n=ht=8mm2 mm = 4個(gè)）F總 = F 落F孔F卸F推 =（475201695.623763391.2）N=519310=5.1931KN12.5模具壓力中心計(jì)算壓力中心的計(jì)算采用空間平行力系的合力作用而得求解方法。畫出所示制件，選定坐標(biāo)系xoy,如圖2-3所示。沖裁件以X軸對(duì)稱，所以Y0 = 0。圖4 沖裁件Fig.4 Hal

25、f blankL1=150 mm X1=0 mm Y1=75 mmL2= 54 mm X2=27mm Y2=150 mmL3=12.5 mm X3=54 mm Y3=143.75 mmL4=30 mm X4=69 mm Y4=137.5 mmL5=30 mm X5=84 mm Y5=122.5 mmL6=30 mm X6=69 mm Y6=107.5 mmL7=65 mm X7=54 mm Y7=75 mmL8=30 mm X8=69 mm Y8=42.5 mmL9=30 mm X9=84 mm Y9=27.5 mmL10=30 mm X10=69 mm Y10=12.5 mmL11=12.5

26、 mm X11=54 mm Y11=6.75 mmL12=54 mm X12=27 Y12=0 mm 故 X0 =( L1X1+ L2X2+ L3X3+ L4X4+ L5X5+ L6X6+ L7X7+ L8X8+ L9X9+ L10X10+ L11X11+L12X12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=39.95 mm Y0 =( L1Y1+ L2Y2+ L3Y3+ L4Y4+ L5Y5+ L6Y6+ L7Y7+ L8Y8+ L9Y9+ L10Y10+ L11Y11+L12Y12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+

27、 L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=75mm 則壓力中心為（39.95，75）。2.6凸、凹模刃口尺寸計(jì)算模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件精度，因而，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。2.6.1凸、凹模刃口尺寸公差計(jì)算的原則（1） 落料件的尺寸是由凹模決定的，故應(yīng)以落料凹模為基準(zhǔn)。沖孔件的尺寸是由凸模決定的，故應(yīng)以沖孔凸模為基準(zhǔn)件。（2） 凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理間隙。計(jì)算時(shí)先計(jì)算基準(zhǔn)件尺寸，間隙是在計(jì)算非基準(zhǔn)件時(shí)才考慮的。對(duì)于落料件，凹模為基準(zhǔn)件，間隙由減小凸模尺寸來取得。對(duì)于沖孔件，凸模為基準(zhǔn)件，間隙由增大凹模尺寸來取得。（3） 考慮到間

28、隙在模具使用過程會(huì)隨磨損而增大，故設(shè)計(jì)凸模和凹模時(shí)初始間隙應(yīng)取最小值。（4） 應(yīng)區(qū)分模具磨損過程中凸模和凹模尺寸的變化趨勢(shì)。凹模尺寸愈磨愈增大，凸模愈磨愈減小，因此，在設(shè)計(jì)新模具過程時(shí)，落料凹模尺寸應(yīng)接近于落料件的最小極限尺寸（也就是落料件的最大極限尺寸減去全部磨損量），沖孔凸模尺寸應(yīng)接近于沖孔件的最大極限尺寸（也就是沖孔件的最小極限尺寸加上全部磨損量）。（5） 凸模和凹模的制造公差與沖裁的尺寸精度相適應(yīng)，其上下偏差值應(yīng)按入體方向來標(biāo)注。（6） 模具有兩種制造方式。一種方式是凸模凹模分別加工，成批制造，可以互換。另一種方式是單配加工，先加工基準(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配，加工后的凸凹模不能互換

29、。2.6.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，設(shè)計(jì)時(shí)其刃口尺寸計(jì)算應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。（1） 凸模與凹模分開加工采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差，它適用于圓形或簡(jiǎn)單形狀的工件。為了保證間隙值，應(yīng)滿足（2-6）條件。凸 +凹 Zmax-Zmin （2-6）式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模的制造公差。凸、凹的值見表2-3。表3 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公差Tab.3 Regular shape blanking punch. matrix manufacturing limits基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.020

30、18300.0200.0251201800.0300.040下面對(duì)沖孔和落料兩種情況加以分析討論。 沖孔沖孔應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。設(shè)工件孔的尺寸為d+，其計(jì)算公式為： d凸 = （dx） （2-7） d凹 = （d凸Zmin） （2-8） 式中 d凸、d凹 沖孔凸、凹?；境叽?，mm； 工件制造公差，mm；X 因數(shù)，其值可查表2-4。 落料根據(jù)刃口尺寸計(jì)算原則，落料時(shí)應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。由于基準(zhǔn)件凹模的刃口尺寸在磨損后會(huì)增大，因此應(yīng)使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值Zmin。仍然是凸模取負(fù)偏差，凹模取正偏差。設(shè)工件尺寸為D0-，其

31、計(jì)算式如下： D凹 = （D x） (2-9) D凸 =（D凹Zmin） (2-10)材料厚度t/mm非圓形x值圓形x值10.750.5 0.750.5工件公差/ mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30表4 因數(shù)xTab.4 Factor x（2）凸模與凹模配合加工對(duì)于形狀復(fù)雜或材料薄的零件，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件為標(biāo)準(zhǔn)來加工另一件

32、，使它們之間保持一定的間隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互換的。由于復(fù)雜工件形狀各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模與凹模磨損情況也不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸需要按不同方法計(jì)算。如圖2-4 a)為一落料件，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，凹模的磨損情況可分為三類：第一類是凹模磨損后增大的尺寸（圖中A類尺寸）；第二類是凹模磨損后減小的尺寸（圖中B類尺寸）；第三類是凹模磨損后沒有增減的尺寸（圖中C類尺寸）?？筛鶕?jù)凸模的磨損情況，按圖示方法將尺寸分為A、B、C三類。當(dāng)凸模磨損后，其尺寸的增減情況也是增大、減小、不變這一同樣的規(guī)律。因此，對(duì)于復(fù)雜形狀的落料件或沖孔件，其模具基準(zhǔn)件的刃口尺寸均可按下式計(jì)算。 A類： Aj（Am

33、axx） B類： Bj（Bminx） C類： Cj（Cmin0.5） （2-11）式中 Aj 、 Bj 、 Cj 基準(zhǔn)件尺寸，mm；Amax 、Bmin、 Cmin工件極限尺寸，mm； 工件公差，mm。1對(duì)于與基準(zhǔn)件相配合的非基準(zhǔn)件凸?；虬寄５娜锌诔叽绾凸钜话悴辉趫D樣上標(biāo)注，而是僅標(biāo)注基本尺寸，并注明其公差按基準(zhǔn)件凹?；蛲鼓５膶?shí)際尺寸配做，并保證應(yīng)留的間隙值。另外，如果按照加工的需要，希望對(duì)落料件以凸模為基準(zhǔn)，對(duì)沖孔件以凹模為基準(zhǔn)件，則模具基準(zhǔn)件的刃口尺寸可按式2-12計(jì)算： A類： Aj（AmaxxZmin） B類： Bj（BminxZmin）C類： Cj（Cmin0.5） （2-12）

34、由上文中間隙選擇中，查表得間隙值Zmin0.246mm Zmax0.360 mm凸模和凹模采用分別加工的方法，根據(jù)如下： Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114查表23規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模和凹模的制造公差落料部分：凸、凹 凸=0.030 mm 凹=0.04 mm 凸+凹=0.030+0.040=0.070 mmZmax-Zmin=0.114沖孔部分：凸、凹 凸=0.02 mm 凹=0.020 mm 凸+凹=0.020+0.020=0.040 mmZmax-Zmin=0.114 mm可見均能滿足分別加工時(shí)凸+凹Zmax-Zmin要求，因此可以分別計(jì)算凸凹模的尺寸。凸、凹模刃口部分尺

35、寸計(jì)算如下： 落料：凹模：D凹 = （D x） = （1500.51） =149.5 mm 查表2-4：=1.0 X=0.5 凸模： D凸 =（D凹Zmin） =（149.790.246） =149.544 mm 沖孔：d凸 = （dx） d凹 = （d凸Zmin） 凸模： d凸 = （dx） =（60.750.30） =6.23 mm 查表2-4：=0.30 X=0.75 凹模： d凹 = （d凸Zmin） = （6.21+0.246） =6.456 mm 查沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)凸凹模最小壁厚： 材料厚度 t=2.0 mm 最小壁厚a=4.9 mm最小直徑 D=21 mm凸模尺寸按凹模尺寸配

36、制，保證單面間隙為Zmin/2 Zmax/2。12.7復(fù)合模凹、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.7.1凹模(1) 凹模的類型按凹模的刃口孔形可分為圓柱形孔口凹模、錐形孔口凹模；按凹模的結(jié)構(gòu)可分為整體式凹模和鑲拼式凹模。(2) 凹模刃口形式錐形刃口：如圖2-5a)所示。沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小。但刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當(dāng)t2.5mm時(shí)，15;當(dāng)t2.56mm時(shí)，30;當(dāng)采用電火花加工凹模時(shí)，420。 a) b)圖5 凹模刃口形式Fig.5 Blade form of dies.the柱形刃口：如圖2-5b)所示。刃口

37、強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。當(dāng)t0.5mm時(shí),h=35mm;當(dāng)t=0.55mm 時(shí),h=510 mm ; 當(dāng)t=510mm時(shí),h=1015mm。(3) 凹模外形尺寸的確定本設(shè)計(jì)凹模采用圓柱形孔口凹模。圓形凹?？砂蠢錄_模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)選用，非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模的外形尺寸常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定。凹模厚度的確定件式（2-13）。H=Kb （2-13）凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式見（2-14）。c=(1.52)H （小型凹模） c=(23)H （大型凹模） （2-14）式中b凹?？椎淖畲髮挾龋琺m; K

38、因數(shù)，見表2-5； H凹模厚度， C凹模壁厚。 按上式計(jì)算的非標(biāo)準(zhǔn)凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般可不再進(jìn)行強(qiáng)度校核表5 因數(shù)K的數(shù)值Tab. 5 Factor k材料厚度t/ mmb/ mm0.512500.30.350.42501000.20.220.28本設(shè)計(jì)多彎角支架零件，是非標(biāo)準(zhǔn)尺寸凹模，則按上述公式有：H=Kb0.2150 mm30 mm c=2H但該件上還需要沖一些小孔，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模的厚度應(yīng)當(dāng)增加，故取H=35mm凹模的壁厚為：c=2H=235mm =70mm由上述外形尺寸和查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可選用25016045 GB/T 2855.5國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)矩形

39、凹模板制取. 其他尺寸根據(jù)凸凹模及固定要求而定（見凹模零件圖）。2.7.2凸凹模外型結(jié)構(gòu)凸凹模的內(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。為保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚值m一般可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值見式（2-15）。沖裁硬材料時(shí)m=1.5t沖裁軟材料時(shí)m t 對(duì)于倒裝復(fù)合模，因?yàn)榭變?nèi)會(huì)積聚廢料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件沖裁要求及固定配合要求而定（見凸凹模零件圖）。2.8復(fù)合?？傮w設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)零件選用沖壓模具零件的分類可按在模具中的作用，分為結(jié)構(gòu)性零件和工藝性零件兩大類。結(jié)構(gòu)性零件包括導(dǎo)向零件（導(dǎo)板、導(dǎo)柱和導(dǎo)套等）、固

40、定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和墊板等）及其他緊固零件。工藝性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位釘、定位板、擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等）和壓料、卸料零件（卸料板、壓邊圈、頂件板和推件板等）。沖壓模具已經(jīng)制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，包括模架、典型組合、零部件技術(shù)條件等，在設(shè)計(jì)時(shí)可參考標(biāo)準(zhǔn)選用標(biāo)準(zhǔn)零部件。2.8.1凸模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的設(shè)置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。 取H1=0.7H=0.735=25 mm根據(jù)表2-6，選用固定板25016025-45鋼JB/T7653.2 材料

41、：45鋼技術(shù)條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定其尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)推件塊，凸模及其固定需要設(shè)計(jì)（見固定板零件圖）固定板的外形尺寸一般與凹模大小一樣，可由標(biāo)準(zhǔn)中查得。固定凸模用的型孔與凸模固定部分相適應(yīng)。型孔位置應(yīng)與凹模型孔位置協(xié)調(diào)一致。凸模固定板內(nèi)凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內(nèi)，其配合為H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6。對(duì)于大尺寸的凸模，也可直接用螺釘、銷釘固定到模座上而不用固定板。對(duì)于小凸模還可以采用粘結(jié)固定。2.8.2凸模(1) 凸模的類型 按工作性質(zhì)，沖裁凸模可分為落料凹模、沖孔凸模等；按工作斷面形狀，沖裁凸模有圓形、方形、矩形等；按其結(jié)構(gòu)，沖裁凸模分為鑲拼凸模和整

42、體凸模；按固定方式，沖裁凸模又背臺(tái)式、疊裝式、壓塊式、護(hù)套式、組合式等。 (2) 凸模結(jié)構(gòu)形式 凸模的結(jié)構(gòu)形式分為無固定臺(tái)階式和有固定臺(tái)階式兩種。無固定臺(tái)階式的凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常適合凸模刃口用線切割或成型磨削成型。有固定臺(tái)階的凸模，其中間臺(tái)階和凸模固定板以過渡配合相配，而凸模頂端的最大臺(tái)階是用其臺(tái)肩擋住凸模，在卸料時(shí)不至于從凸模固定板中拉出。工作部分可采用車削、磨削或采用仿形刨加工，最后用鉗工進(jìn)行精修。 凸模長(zhǎng)度 凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)模具裝配圖結(jié)構(gòu)上的需要確定的，本設(shè)計(jì)中凸模的長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的公式來計(jì)算如下： L=H1+H2+H3+Y 式中，H1凸模

43、固定板的厚度； H2卸料板的厚度； H3導(dǎo)料板的厚度； Y附加長(zhǎng)度，包括凸模刃口的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.51mm），凸模固定板與卸料板之間的安全距離A（1520 mm）等。固定板 由上文可知固定板的厚度為H1=25 mm卸料板 卸料板兼有壓料作用，沖裁件平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙?。?.10.2）t即0.20.4 mm，厚度一般為515 mm。 在此設(shè)計(jì)當(dāng)中取卸料板厚度H2=10mm。導(dǎo)料板 導(dǎo)料板的作用是導(dǎo)正材料的送進(jìn)方向。導(dǎo)料板的厚度確定由材料厚度和擋料銷高度決定。查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表228可知材料厚度t=2 mm,擋料銷h=4 mm,導(dǎo)料板H=8 mm。則L=H1+H2

44、+H3+Y =25+10+8+（16+1） =60 mm凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力。因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀簡(jiǎn)單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復(fù)雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時(shí)，應(yīng)選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取58-62HRC。本設(shè)計(jì)選用T10A，熱處理硬度5660HRC。根據(jù)表2-7，本設(shè)計(jì)中汽車耳片沖孔凸模選用B形凸模：凸模1: B11.0445JB/T8057.2-1995 T10A凸模2: B9.0445JB/T8057.2-1995 T10A技術(shù)條件:按JB/T7653-1994的規(guī)定。

45、 2.8.3 凸模墊板凸模墊板裝在凸模和上模座之間。它的作用是承受凸模或凹模壓力，防止沖裁時(shí)過大的壓力凸模壓壞上模座而影響模具的正常工作。墊板材料一般可選用45鋼，熱處理硬度取4348HRC。 承受單位壓力特大的墊板則選用T8A，熱處理硬度取5255HRC。是否采用墊板，以承壓面積較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖孔的凸模承壓面積尺寸為28.26 mm2 其承受應(yīng)力為：=F1/A=16956/28.26=600MPa查冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)可知：p ,因此須才采用墊板，墊板的厚度一般取412mm。根據(jù)表 墊板20016012-45鋼JB/T7643.3 材料：45鋼技術(shù)條件：按JB/T7643.3-1994的

46、規(guī)定 2.8.4定位零件沖模定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確定位，不同的定位方式根據(jù)毛坯的形狀、尺寸及模具的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇。（1） 擋料銷用于限定條料送進(jìn)距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料削和活動(dòng)擋料銷兩類。此設(shè)計(jì)中采用固定擋料銷，固定擋料銷分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。圓形擋料削結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會(huì)削弱凹模強(qiáng)度。 活動(dòng)擋料銷GB2866.781材料：45 鋼熱處理硬度 4348HRC技術(shù)條件按GB2866.7811994規(guī)定2.8.5卸料裝置卸料裝置是將材料從凸模上卸下的裝置，有固定卸料板和彈性卸料板兩種。本設(shè)計(jì)采用彈性卸

47、料裝置。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用。包括彈性元件、卸料螺釘和卸料板。（1） 彈性元件 卸料用彈性元件有彈簧、橡膠及氣墊三種，彈簧的壓力隨行程增加而增加，呈一定線性增長(zhǎng)。橡膠的壓力和額行程呈曲線式增長(zhǎng)，氣墊的壓力在行程中基本不變。卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)工件材料厚度為2 mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1 mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量1 mm，再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模1 mm，則總的工作行程h工件=6 mm,根據(jù)冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)式85，橡膠的自由高度為h自由=h工件 /（0.250.30）=2024 mm 取卸料橡膠的自由高度為：h自由=24 mm模具在組裝時(shí)卸料橡膠的預(yù)壓量為h預(yù)=10

48、%15%h自由 =2.43.6 mm 取 h預(yù) = 3 mm因此可以算出模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為21 mm（2） 卸料螺釘 圓柱頭卸料螺釘：M1275GB/T2867.581材料：45 鋼熱處理硬度3540HRC數(shù)量：42.9模架主要零部件2.9.1 模架模架由模座、導(dǎo)柱及模柄等零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部負(fù)荷。模架的上模座通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座螺釘壓板固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。一般模架均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)加以正確選用。模架的要

49、求：要有足夠的強(qiáng)度與剛度； 要有足夠的精度（如上、下模座要平行，導(dǎo)柱、導(dǎo)套中心要與上、下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）；上、下模之間的導(dǎo)向要精確（導(dǎo)向件之間的間隙要很?。?，上、下模之間的移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)和無滯住現(xiàn)象。模架的形式 在標(biāo)準(zhǔn)模架中，應(yīng)用最廣泛的是用導(dǎo)柱和導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架。根據(jù)導(dǎo)柱和導(dǎo)套配置的不同有以下四種基本形式： （1）后側(cè)導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時(shí)如果有偏心載荷，則導(dǎo)柱、導(dǎo)套會(huì)單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動(dòng)連接的模具。 （2）中間導(dǎo)柱模架 兩導(dǎo)柱左右對(duì)稱分布，受力平衡，所以導(dǎo)柱、導(dǎo)套磨損均勻。但是只有一個(gè)送料方向。（3）對(duì)角導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱的

50、布置是對(duì)稱的，而且縱橫都能送料。對(duì)角導(dǎo)柱模架的兩導(dǎo)柱之間距離較遠(yuǎn)，在導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導(dǎo)向精度較高。（4）四導(dǎo)柱模架 其導(dǎo)向精度與剛度都較好，用于大型沖模模架250200190I GB/T2851.5 模架技術(shù)條件：按JB/T80501999的規(guī)定2.9.2導(dǎo)柱與導(dǎo)套 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取。在選用時(shí)應(yīng)注意，因?yàn)槟＞咝弈ズ笃溟]合高度將減小，故導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于1015，下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.51。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚載0.8以下的模具時(shí)，選用H6/h5配合的I級(jí)精度模架。當(dāng)沖裁板厚為0.