自行車墊片模具設(shè)計(jì)

PAGEPAGE45摘要本文介紹了自行車墊片模具設(shè)計(jì)的全過程。首先對(duì)自行車墊片進(jìn)行了工藝分析、沖壓工藝計(jì)算、模具總體方案的設(shè)計(jì)。確定了沖模的結(jié)構(gòu)形式及非標(biāo)準(zhǔn)件的工藝過程，并對(duì)設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行了分析和說明。本套模具采用AutoCAD軟件繪制了沖壓模具的二維裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。關(guān)鍵詞：沖壓模具；設(shè)計(jì)；工藝過程目錄緒論 11沖裁件工藝分析 21.1沖裁件的形狀分析 31.2沖裁件的尺寸分析 31.3沖裁件的材料選擇 31.4沖裁件的精度和斷面質(zhì)量 32沖裁工藝方案確定 42.1沖壓工序性質(zhì)的確定 42.2沖壓工序數(shù)量的確定 42.3工序組合方式的確定 43模具結(jié)構(gòu)類型的確定 53.1正、倒裝結(jié)構(gòu)的選擇 53.2定位方式 53.3卸料出件方式 53.3.1卸料方式 53.3.2出件方式 53.4確定送料方式 63.5確定導(dǎo)向方式 64模具工藝計(jì)算 84.1排樣與計(jì)算 84.1.1初排樣 84.1.2搭邊值的確定 84.1.3條料寬度的確定 94.1.4計(jì)算材料利用率 104.2沖壓力的計(jì)算 124.2.1沖裁力的計(jì)算 124.2.2卸料力、推件力、總壓力的計(jì)算 134.3模具壓力中心的確定 155刃口尺寸計(jì)算 165.1沖裁間隙的確定 165.2刃口尺寸計(jì)算的基本原則 165.3模具刃口尺寸的計(jì)算方法 175.4配作加工刃口尺寸計(jì)算 175.5刃口尺寸計(jì)算 176主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 206.1凹模的設(shè)計(jì) 206.1.1凹模的外形結(jié)構(gòu)形式 206.1.2凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式 206.1.3凹模刃口輪廓尺寸計(jì)算 216.2凸模的設(shè)計(jì) 236.2.1凸模結(jié)構(gòu)形式 236.2.2凸模尺寸計(jì)算 236.3凸凹模的設(shè)計(jì) 246.4卸料零件設(shè)計(jì) 256.4.1卸料板的設(shè)計(jì) 256.4.2彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 256.5剛性推件裝置 276.6定位零件設(shè)計(jì) 287其他零部件設(shè)計(jì) 297.1模架設(shè)計(jì) 297.2導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 297.3模柄設(shè)計(jì) 307.4固定板、墊板及螺釘選擇 308模具的閉合高度與壓力機(jī)的關(guān)系 319模具總裝圖 32總結(jié) 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35緒論在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，模具在機(jī)械、電子、航空、兵器、汽車、電器、儀表、輕工、農(nóng)業(yè)及日常生活用品的生產(chǎn)中，已占有十分重要的地位，在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品不斷更新的年代，要使產(chǎn)品不斷的降低成本并具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，采用模具成形技術(shù)來制造產(chǎn)品是非常重要的途徑之一?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)達(dá)的國家對(duì)模具工業(yè)都十分重視，模具技術(shù)水平的高低反映了一個(gè)國家制造業(yè)的能力和工業(yè)發(fā)達(dá)的程度，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國師的指導(dǎo)下完成民經(jīng)濟(jì)的地位將日益提高，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。本模具設(shè)計(jì)是冷沖壓模具中的倒裝復(fù)合模設(shè)計(jì)，要求對(duì)制件件進(jìn)行沖壓工藝的分析，沖模的結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用軟件設(shè)計(jì)模具的零件圖、模具的總裝配的實(shí)體造型以及模具零件的制造工藝設(shè)計(jì)等，通過借助于資料、書籍、手冊(cè)等設(shè)計(jì)必須的工具書，在指導(dǎo)老排氣管墊片倒裝復(fù)合模具設(shè)計(jì)。1沖裁件的工藝分析沖裁件的工藝性，是指沖裁對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工的要求。工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。1.1沖裁件的形狀分析圖1-1自行車墊片零件圖由零件圖1-1可知：沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處都無尖角,無特殊要求；沖裁件孔與邊緣之間的距離都滿足孔邊距的最小數(shù)值，孔與邊緣的最小距離，由表可知孔與邊緣的最小距離都大于最小孔邊距，所以外形上是符合普通沖裁。表沖裁件的最小孔邊距沖裁材料分開沖同時(shí)沖分開沖同時(shí)沖硬鋼1.3~1.52~2.31.3+0.1黃銅、軟鋼0.9~1.01.4~1.50.5+0.1紫銅、鋁、鋅0.75~0.81.1~1.20.2+0.2夾板、夾布膠板0.7~0.750.9~1.00.11.2沖裁件的尺寸分析零件圖如所示，該制件圖形狀簡(jiǎn)單，其主要尺寸直徑尺寸、，零件厚度為1mm。1.3沖裁件材料選擇該零件主要用于坐墊的部位，所承受的力和彎曲強(qiáng)度不是很高。因此零件材料碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235，Q235的綜合力學(xué)性能好，具有較高的強(qiáng)度、耐高溫、良好的塑性和韌性。Q235一般用于制造性能要求不高，不需做熱處理的機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)件，可用于沖孔落料的制件。1.4沖裁件的精度和斷面質(zhì)量本文所設(shè)計(jì)的沖裁零件自行車墊片如圖，該沖裁件的材料為Q235，具有較好的可沖壓性能。該沖裁件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較適合沖裁，零件圖上所有尺寸均未注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸，它是符合普通沖壓生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)等級(jí)?？山?jīng)查公差表其值查表知：、。表標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值公差等級(jí)IT12IT13IT14IT15IT16IT17IT18基本尺寸/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm>6-100.150.220.360.580.901.502.20>10-180.180.270.430.701.101.802.70>18-300.210.330.520.841.302.103.30>30-500.250.390.621.001.602.503.90>50-800.300.460.741.201.903.004.60>80-1200.350.540.871.402.203.505.40由于制件沒有什么特殊要求，只需去除毛刺就可以了?？傊?，通過以上分析該制件滿足普通沖壓生產(chǎn)。2沖壓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。2.1沖壓工序性質(zhì)的確定工序性質(zhì)是指成形零件所需的工序種類。由零件圖知該制件的工序性質(zhì)是沖孔、落料。2.2沖壓工序數(shù)量的確定根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有沖孔、落料一道基本工序。2.3工序組合方式的確定制件沖裁工序分為單工序沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁三種。由零件圖可得如下幾種方案：⑴落料—沖孔；單工序模沖壓。⑵沖孔—落料；連續(xù)模沖壓。⑶沖孔—落料；復(fù)合模沖壓。方案（1）屬于單工序沖裁模，單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大，尺寸又較小。而這種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。方案（2）屬于級(jí)進(jìn)沖裁模，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。由于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，易變形，精度難以保證。因此，不宜采用該方案。方案（3）屬于復(fù)合沖裁模，復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，精度又得到保證。所以此方案最為合適。其三種工序的性能見表2-1。表2-1單工序沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁和冷沖沖裁性能比較項(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)能多個(gè)工序?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(jiǎn)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(jiǎn)單零件時(shí)低于冷沖模完成因此，該制件采用復(fù)合沖壓生產(chǎn)最為合理。3模具結(jié)構(gòu)類型的確定模具結(jié)構(gòu)類型的確定主要包括正、倒裝結(jié)構(gòu)，定位方式，卸料、出件方式、送料方式，導(dǎo)向方式的選擇。3.1正、倒裝結(jié)構(gòu)的選擇表3-1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(jiǎn)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(jiǎn)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)用十分廣泛通過對(duì)正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍的分析比較，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。而倒裝式復(fù)合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(jiǎn)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(jiǎn)單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。3.2定位方式定位包含控制送料進(jìn)距的擋料和垂直方向的導(dǎo)料等。由于毛坯選擇的是條料，所以可以采用擋料進(jìn)行送料方向的定位，采用導(dǎo)料銷進(jìn)行垂直方向的導(dǎo)料。因?yàn)閷?dǎo)料銷和活動(dòng)擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用活動(dòng)擋料銷，活動(dòng)擋料銷通常安裝安裝在倒裝復(fù)合模的彈壓卸料板上。3.3卸料、出件方式3.3.1卸料方式剛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、沖裁板料較厚、平直要求不高的沖裁件。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1.5mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的雙邊間隙選擇0.1—0.工件平直度較高，料厚為1mm3.3.2出件方式該模具是采用倒裝復(fù)合模，所以采用剛性推件裝置，其特點(diǎn)推件力大，工作可靠，應(yīng)用十分廣泛。在該模具中的推件裝置的零件只需要打桿和推件塊，在沖壓結(jié)束后通過打桿直接推動(dòng)推件塊，將凹模中的沖件卸下。3.4確定送料方式該零件是屬于大批量生產(chǎn)，并且模具的類型確定為倒裝式復(fù)合沖裁模，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動(dòng)送料方式。3.5確定導(dǎo)向方式方案一：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)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(huì)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(dòng)模柄。方案三：四導(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，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。方案四：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。單只能一個(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，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二為最佳方案，根據(jù)國標(biāo)GB/T2855.6-1990畫出示意圖如圖所示。圖模架示意圖4模具工藝計(jì)算4.1排樣與計(jì)算4.1.1初排樣因?yàn)樵撝萍D結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故只有一種排樣方案：如圖4—14.1.2搭邊值的確定排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。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(huì)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。或影響送料工作。搭邊值的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般來說，板材愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，搭邊值與也就越大。搭邊值選取見表。表常見的沖裁材料的搭邊值mm材料厚度t手動(dòng)送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料-11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-8657687768以上76879887注：1.沖非金屬材料(皮革、紙板、石棉板等)時(shí)，搭邊值應(yīng)乘1.5-2。2.有側(cè)刃的搭邊、根據(jù)表4-1中查出，兩制件之間的搭邊值=1.5（mm）,側(cè)搭邊值=1.5(mm)。4.1.3條料寬度的確定根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的確定，模具采用的是倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，所以條料寬度采用無壓側(cè)沖裁計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中D—沖裁件垂直于送料方向的尺寸；—側(cè)搭邊的最小值，見表；Δ—條料寬度的單向(負(fù)向)偏差，見表4、4；—導(dǎo)尺與最寬條料之間的單面小間隙，其值見表4。根據(jù)表、、、查出、、。方案一：排樣的條料寬度根據(jù)公式得：表4-2條料寬度偏差條料寬度材料厚度~0.5>0.5~1>1~220>20~30>30~50-0.05-0.08-0.10-0.08-0.10-0.15-0.10-0.15-0.20表4-3條料寬度偏差條料寬度材料厚度~11~22~33~50~5050~100100~150150~220220~300-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-0.9-1.0-1.1-1.2-1.3表4-4送料最小間隙方式無側(cè)壓裝置時(shí)有側(cè)壓裝置時(shí)條料寬度100以下100~200200~300100以下100以上材料厚度0.5~10.511581~20.511582~30.511583~40.511584~50.511584.1.4計(jì)算材料利用率由于該零件為規(guī)則圖形，計(jì)算面積可用公式：根據(jù)公式可計(jì)算得：A=3.14*20*20=1256mm利用率公式：式中—沖裁件面積；—條料寬度；—送料步距；—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)。方案一排樣的送料步距為：一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：根據(jù)公式根據(jù)方案一畫出排樣圖如圖所示。 圖4-1排樣圖4.2沖壓力的計(jì)算根據(jù)模具采用了剛性推件方式和彈性卸料結(jié)構(gòu)得出本模具沖壓力主要包括沖裁力、卸料力和推件力。4.2.1沖裁力的計(jì)算用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：式中L—沖裁件承受剪切的周長(zhǎng)長(zhǎng)度(mm);t—沖裁件的厚度(mm);—材料抗剪強(qiáng)度(mm);系數(shù)是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙之波動(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數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取1.3。根據(jù)圖排氣管墊片零件圖求得周長(zhǎng)根據(jù)表查得235的抗剪強(qiáng)度為304~37(MPa)，取τ=350(MPa)再根據(jù)公式求得:表常用沖壓材料的力學(xué)性能表材料名稱材料牌號(hào)材料狀態(tài)極限強(qiáng)度伸長(zhǎng)率屈服強(qiáng)度彈性模量E/MPa抗剪抗拉碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235已退火的304-373432-46121-2523505F210-300260-38032-08F220-310280-390321808260-360330-4503220019000010F220-340280-4203019010260-340300-4402921019800015F250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020F280-890340-480262302000002O280-400360-5102525021000025320-440400-5502428020200030360-480450-6002230020100035400-520500-6502032020100040420-520520-6701834021350045440-560550-70016360204000不銹鋼1Cr13已退火的314-372392-461214122060001Cr13Mo314-392392-490204412060001Cr17Ni8451-511569-628351961960004.2.2卸料力、推件力、總壓力的計(jì)算一般按以下公式計(jì)算：卸料力推件力總沖壓力(總壓力包括沖裁力、卸料力、推件力)式中—梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量（）；—直刃口部分的高（mm）；—為卸料力系數(shù)(其值查表)；—為推件力系數(shù)(其值查表)。所以總沖壓力壓力機(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)果查表擬選壓力機(jī)為J。表J23系列開式可輕壓力機(jī)主要參數(shù)技術(shù)參數(shù)代號(hào)單位型號(hào)J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40滑塊公稱壓力PeKN31.563100160250350400滑塊行程Smm2535455565100100封閉高度H2mm120150180220270290330連桿調(diào)節(jié)量M1mm25303545556065滑塊中心線至機(jī)身距離C1mm90110130160200200200滑塊地面尺寸左右amm100140170200250250300前后bmm90120150180220220260模柄孔尺寸直徑dmm25303040404050深度1mm40555560606070墊塊厚度H1mm30303540506565最大傾斜角。45453535303030工作臺(tái)尺寸左右amm250310370450560610700前后bmm160200240300370380460表卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mm鋼≤0.1﹥0.1~0.5﹥0.5~2.5﹥2.5~6.5﹥6.50.065~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.094.3模具壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(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(huì)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。本模具中壓力中心如圖，由于制件是對(duì)稱性的，所以沖裁件的幾何壓力中心是O點(diǎn)。圖幾何壓力中心示意圖5刃口尺寸計(jì)算5.1沖裁間隙的確定沖裁間隙是影響沖裁工序的重要的工藝參數(shù)，其定義為沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸。由于沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等有極其重要影響，所以一定要選擇合理的沖裁間隙。生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g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，最大值稱為最大合理間隙，在實(shí)際生產(chǎn)中，合理間隙的數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)方法所制定的表格確定的。根據(jù)表查得Q235的最小雙邊間隙，最大雙邊間隙。表沖裁模初始雙邊間隙值材料厚度08、10、35、Q295、Q235AQ34565Mn小于極小間隙(或者無間隙)0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.90.0900.1260.0900.1260.0900.1231.00.1000.1400.1000.1400.1000.1401.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3205.2刃口尺寸計(jì)算的基本原則根據(jù)變形基理，在確定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需遵循下述原則：⑴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；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。⑵根據(jù)凸、凹模的磨損規(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最大極限尺寸。⑶凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理間隙。⑷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)。5.3模具刃口尺寸的計(jì)算方法（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(jiǎn)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。（2）配作法。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，本套模具選用分別加工法。5.4分別加工刃口尺寸計(jì)算方法對(duì)于采用分別加工的凸模和凹模應(yīng)保證下述關(guān)系：│δ凸│＋│δ凹│≤Zmax－Zmin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。5.5刃口尺寸計(jì)算(1)落料件尺寸的基本計(jì)算公式為:=(Dmax－χ△)=(－Zmin)=(Dmax－χ△－Zmin)注：、分別為落料凸模和凹模的基本尺寸。Dmax-落料件的最大極限尺寸?！?沖裁件公差。χ-磨損系數(shù)。、-分別為凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取值負(fù)向，凹模偏差取正向。尺寸R20mm取精度等級(jí)為IT14級(jí)。查表1-2得工件制造公差0.62，查表5-3磨損系數(shù)X=0.5，查表5-2凸凹模最小間隙最大間隙，凸模制造公差=-0.020mm,凹模制造公差=0.030mm。將以上各值代入││＋││≤Zmax－Zmin校驗(yàn)是否成立，經(jīng)校驗(yàn)不等式不成立，則、的取值為：≤0.4（Zmax－Zmin）=0.016mm≤0.6(Zmax－Zmin)=0.024mm可按上式計(jì)算工作零件刃口尺寸：即=(Dmax－χ△)=39.92mm=(－Zmin)=39.82mm沖孔的基本公式為：=(dmin+χ△)=(+)=(+χ△+)式中、-分別為沖孔凸模和凹模的基本尺寸。dmin-沖孔件的最小極限尺寸。△-沖裁件公差。χ-磨損系數(shù)。、分別為凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取值負(fù)向，凹模偏差取正向。尺寸R10mm，查表1-2工件制造公差0.52，凹模制造公差=0.025mm，凸模制造公差=0.020mm。經(jīng)驗(yàn)算不等式││＋││≤Zmax－Zmin不滿足則≤0.4(Zmax－Zmin)=0.016mm≤0.6(Zmax－Zmin)=0.024mm可按上式計(jì)算：=(dmin+χ△)=20.080mm=(+Zmin)=20.18mm表5-2規(guī)則形狀（方形、圓形）沖裁時(shí)凸、凹模制造偏差mm公稱尺寸凸模偏差凹模偏差公稱尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹≤18＞18~30＞30~80＞80~120＞120~180－0.020－0.020－0.020－0.025－0.030＋0.020＋0.025＋0.030＋0.035＋0.040＞180~260＞260~360＞360~500＞500－0.030－0.035－0.040－0.050＋0.045＋0.050＋0.060＋0.070表5-3磨損系數(shù)mm材料厚度工件公差△11~22~4＞4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30磨損系數(shù)非圓形χ值圓形χ值10.750.50.750.5（a）（b）圖6-2工作零件刃口尺寸（a）落料（b）沖孔表5-25矩形和圓形凹模外形尺寸（mm）矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度L×B矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑63×50、63×6310、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×12512、14、16、18、20、2280、100125×100、125×125、（140）×80、（140）×10014、16、18、20、22、25125（140）×125、（140）×（140）、160×100、160×125、160×（140）、200×100、200×12516、18、20、22、25、28（140）160×160、200×（140）、200×160、200×125、250×（140）16、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、（280）×16018、22、25、28、32、35200250×250、（280）×200、（280）×250、20、25、28、32、35、40250315×25020、28、32、35、40、45（280）、3156主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本模具主要零部件包括：工作零件(凸模、凹模、凸凹模)、定位零件(擋料銷、導(dǎo)料銷)、卸料零件(卸料裝置、推件裝置)。6.1凹模的設(shè)計(jì)6.1.1凹模的外形結(jié)構(gòu)形式凹模采用板狀凹模，如圖所示：圖凹模板尺寸簡(jiǎn)圖6.1.2凹模外形的確定由于沖裁形狀較為簡(jiǎn)單，因此凹模的刃口形式選用直筒形刃口如簡(jiǎn)圖所示：圖凹模刃口形式簡(jiǎn)圖凹模輪凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。凹模各尺寸計(jì)算公式如下：凹模厚度（6-1）凹模邊壁厚（6-2）凹模板邊長(zhǎng)（6-3）凹模板邊寬（6-4）式中：b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸；b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸；K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表6-1。表6-1系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22圖6-1凹模外形尺寸的確定查表6-1得：K=0.3根據(jù)公式（6-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1=0.4×43.9=17.56mm查表6-2取標(biāo)準(zhǔn)厚度為16mm。根據(jù)公式（6-3）可計(jì)算凹模邊壁厚：C=（1.5～2）H=（≥26.34～35.12)mm取凹模邊壁厚為30mm。根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長(zhǎng)、寬的尺寸。根據(jù)公式（6-3）可計(jì)算凹模長(zhǎng)：=43.9+2×30=103.9mm根據(jù)公式（6-4）可計(jì)算凹模寬：=43.9+2×30=103.9mm即：L×B×h=103.9mm×103.9mm×17.56mm查表6-2得尺寸為125mm×125mm×18mm。表6-2矩形和圓形凹模外形尺寸（mm）矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度L×B矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑63×50、63×6310、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×12512、14、16、18、20、2280、100125×100、125×125、（140）×80、（140）×10014、16、18、20、22、25125（140）×125、（140）×（140）、160×100、160×125、160×（140）、200×100、200×12516、18、20、22、25、28（140）160×160、200×（140）、200×160、200×125、250×（140）16、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、（280）×16018、22、25、28、32、35200250×250、（280）×200、（280）×250、20、25、28、32、35、40250315×25020、28、32、35、40、45（280）、315表凹模壁厚條料寬度沖件材料厚度﹥0.8~1.5﹥1.5~3﹥3~540﹥40~50﹥50~70﹥70~90﹥90~120﹥120~15020~5022~2828~3632~4235~4540~5022~2824~3230~4035~4540~5242~5424~2328~3632~4238~4842~5445~5828~3630~4035~4540~5245~5848~62注：1.沖件料薄時(shí)取表中較小值，反之取較大值。2.型孔為圓弧時(shí)取小值，為直邊時(shí)取中值，為尖角時(shí)取大值。根據(jù)上述求得凹模周界尺寸，再根據(jù)查表把凹模周界調(diào)整為。表復(fù)合模矩形薄凹模典型組合尺寸凹模周界125(140)160200125凸凹模長(zhǎng)度4452配用模架閉合高度最小140180最大165220孔距952201241645513060909555墊板厚度件數(shù)16固定板厚11418凹模厚度12534卸料板厚度11214固定板厚度11620根據(jù)上述條件，畫出板狀凹模圖圖凹模板尺寸圖6.2凸模的設(shè)計(jì)6.2.1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。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。臺(tái)階式凸模一般采用機(jī)械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，成形部分常采用成型磨削。對(duì)于圓形凸模，GB2863-81的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)已制訂出這類的凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格。設(shè)計(jì)時(shí)可按國家選擇。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，臺(tái)階式凸模采用數(shù)控車床加工。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。圖圓形凸模簡(jiǎn)圖非圓形凸模如圖所示：圖非圓形凸模簡(jiǎn)圖6.2.2凸模長(zhǎng)度的確定凸模尺因?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、落料凹模的總和。凸模長(zhǎng)度為：L=H1+h+（1~2）mm（6-3）式中：H1-凸模固定板厚度；H1=14mmh-落料凹模的厚度；h=25mm(1~2)-附加長(zhǎng)度。附加長(zhǎng)度包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凸凹模的深度。（附加長(zhǎng)度取2mm）根據(jù)公式（7-5）得凸模長(zhǎng)度為：L=H1+h+（1~2）=14+25+2=41mm沖孔凸模的長(zhǎng)度為41mm。圖圓形凸模圖圖非圓形凸模圖6.3凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模的高度由表復(fù)合模矩形薄凹模典型組合尺寸查得。凸凹模內(nèi)外緣制件的壁厚是由沖件孔邊距決定的，所以沖件時(shí)必須考慮孔邊距才能保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模的最小壁厚一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定：倒裝式復(fù)合?？刹楸砜芍罕淼寡b復(fù)合模凸凹模的最小壁厚材料厚度最小壁厚0.10.80.1510.21.20.41.40.51.60.61.80.72.00.82.30.92.512.71.23.21.43.61.53.81.64由于制件厚度=查表的出最小壁厚為2.7,制件的最小壁厚為，因此滿足最小壁厚。6.4卸料零件設(shè)計(jì)本模具采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，為了方便卸料采用彈性卸料裝，彈壓卸料裝置的基本零件包括卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)取?.4.1卸料板的設(shè)計(jì)根據(jù)表可知卸料板的厚度為寬度為，卸料板圖如：圖卸料板簡(jiǎn)圖6-9彈性卸料縱向送料典型組合尺寸凹模周界125(140)160200125凸模長(zhǎng)度4858配用模架閉合高度最小120180最大150220孔距952201241645513060909555墊板厚度件數(shù)16固定板厚11618卸料板厚度114146.4.2彈性元件、卸料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈簧和橡膠?？紤]本模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為彈簧。彈簧的選擇與計(jì)算在卸料裝置中，常用的彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧。這種彈簧已標(biāo)準(zhǔn)化（GB/T2089—1994），設(shè)計(jì)時(shí)根基所要求的壓縮量和生產(chǎn)的壓力按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。卸料彈簧的選擇與計(jì)算步驟如下：⑴為保證卸料正常工作，在非狀態(tài)下，彈簧應(yīng)該預(yù)壓，其與壓力應(yīng)大于等于單個(gè)彈簧承受的卸料力，即式中—彈簧的預(yù)壓力，;—卸料力，；—彈簧數(shù)量。按照公式：⑵根據(jù)預(yù)壓力預(yù)選彈簧規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)使彈簧的工作壓力大于預(yù)壓力，一般可?。?查有關(guān)彈簧規(guī)格，初選彈簧的規(guī)格為：、、、圈、、、。⑶計(jì)算彈簧極限在預(yù)壓力作用下的預(yù)壓縮量，根據(jù)虎克定律有： 式中—彈簧極限壓縮量；—彈簧極限工作負(fù)荷；—彈簧預(yù)壓力。按照公式：⑷彈簧的極限壓縮量應(yīng)大于或等于彈簧工作時(shí)的總壓縮量，即式中—總壓縮量；—卸料板的工作行程，一般可取，為板料厚度；—凸模或凹模的刃磨量，一般可取。按照公式：⑸校核。根據(jù)上述關(guān)系，則滿足。卸料螺釘已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化根據(jù)國標(biāo)JB/T選取了M8的卸料螺釘。6.5剛性推件裝置一般剛性推件裝置用得較多，它由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成，如簡(jiǎn)圖所示：圖剛性推件裝置簡(jiǎn)圖1—打桿2—推板3—連接推桿4—推件塊6.6定位零件設(shè)計(jì)為了保證模具正常工作和沖出合格的沖裁件，必須保證工序件對(duì)模具的工作刃口處于正確的相對(duì)位置，即必須定位。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是橫向定位；二是縱向定位。橫向定位采用導(dǎo)料銷，縱向定位采用活動(dòng)擋料銷。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)與擋料銷相同，它們制造簡(jiǎn)單、使用方便，通常安裝在倒裝復(fù)合模的彈性卸料板上。因此符合本模具結(jié)構(gòu)類型的內(nèi)容活動(dòng)擋料銷如圖所示：圖活動(dòng)擋料銷示意圖材料：Q235，熱處理硬度43~45HRC;標(biāo)記示例：直徑,長(zhǎng)度的彈簧彈頂擋料銷；彈簧彈頂擋料銷。7其它零部件設(shè)計(jì)本模具的其它零部件主要包括：模架、導(dǎo)向裝置(導(dǎo)柱、導(dǎo)套)、模柄、固定板、墊板級(jí)螺釘。7.1模架設(shè)計(jì)模架已經(jīng)經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)模架主要有兩類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。其中導(dǎo)柱模模架的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式有滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種。考慮到零件的精度不是很高，所以采用滑動(dòng)導(dǎo)向模架，但滑動(dòng)導(dǎo)向模架的結(jié)構(gòu)形式有六種，分別為對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱窄形模架、中間導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱圓形模架、四導(dǎo)柱模架。在此選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架的特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在后側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便，在由沖壓工藝分析可知，該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不是很高，只需一次沖裁即可成型。所以選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架。該模具以凹模周界尺寸為依據(jù)查《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P106表4-6，選擇模架規(guī)格。上模座：L/mm×B/mm×h/mm=125mm×12530mm下模座：L/mm×