止動(dòng)杠桿沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD】

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模具，做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn)。研究和發(fā)展模具技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日益提高，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。設(shè)計(jì)出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、具使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須清楚零件的加工工藝，設(shè)計(jì)出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的前提，新的設(shè)計(jì)思路必然帶來(lái)新的模具結(jié)構(gòu)。工件名稱：止動(dòng)杠桿工件簡(jiǎn)圖：如下圖1所示生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235-A鋼材料厚度：1.5mm圖11. 沖材件工藝性分析1.1材料表1 碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分、性能及用途牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成分S/MPa5/%b/MPa用途舉例鋼材厚度和型材直徑16mmWc/%不小于Q1950.060.1219533315390用來(lái)制造薄鋼板、鋼絲、管鋼、鋼釘、螺釘、地腳螺栓等Q215A0.090.1521531335410BQ235A0.140.2223526375460用來(lái)制造拉釘、螺栓、螺母、軸、銷子、螺紋鋼、角鋼、槽鋼、鋼板等B0.120.20C0.18D0.17Q255A0.180.2825524410510用來(lái) 制造各種型條鋼和鋼板BQ2750.280.3827520490610相當(dāng)于3540鋼表2 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度（Mpa）普通碳素鋼Q195未退火260-320Q235310-380Q275400-500由表1、表2分析知：Q235-A鋼具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評(píng)比均適合沖裁加工。1.2工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，有兩個(gè)矩形孔；孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為5mm滿足許用壁厚要求（兩矩形孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁。1.3尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺寸公差，經(jīng)查公差表，內(nèi)孔和外形都為IT12級(jí)，尺寸精度均較低，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，適宜沖裁加工。2.沖裁工藝方案的確定方案一：先落料，后沖孔。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。表3 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(wú)導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級(jí)進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級(jí)低一般可達(dá)IT13IT10級(jí)可達(dá)IT10IT8級(jí)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(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無(wú)導(dǎo)向的稍高沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低適用場(chǎng)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)由表3知：方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，制造簡(jiǎn)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，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。方案二也只需一副模具，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)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)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，制造比方案三簡(jiǎn)單。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。3.模具結(jié)構(gòu)形式的確定正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較：正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，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)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，所以應(yīng)用十分廣泛。制件的平直度要求較高，孔邊距較小，工件最小壁厚為5mm接近倒裝式復(fù)合模最小許用壁厚4.9mm,不能使用倒裝是復(fù)合模生產(chǎn)。由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。4.模具總體設(shè)計(jì)4.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以模具類型為正裝式復(fù)合模。4.2操作與定位方式4.2.1操作方式零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，也能滿足生產(chǎn)要求，這樣就可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.2.2定位方式因?yàn)閷?dǎo)料銷和固定擋料銷結(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，控制送料步距采用固定擋料銷。 4.3卸料、出件方式4.3.1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?。?.20.5）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、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)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單邊間隙選擇（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)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2mm相對(duì)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(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。4.3.2出件方式因采用正裝式復(fù)合模生產(chǎn)，故采用上出件為佳。4.4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大于送料方向的凹模長(zhǎng)度L故采用縱向送料方式，即由前向后送料。4.5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，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。5.模具設(shè)計(jì)計(jì)算5.1排樣 計(jì)算條料寬度、確定步距、計(jì)算材料利用率5.1.1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(lái)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?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案三：無(wú)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(guò)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。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。5.1.2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(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)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?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌４钸呏低ǔＳ山?jīng)驗(yàn)確定，表4所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。根據(jù)零件形狀，查表4工件之間搭邊值a=2.0mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=2.2mm, 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，小偏差為負(fù)值B=（Dmax2a）0 （公式1）式中Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a 沖裁件之間的搭邊值板料剪裁下的偏差（其值查表5）B=12022.2=124.40-0.7mm故條料寬度在123.7124.4mm之間表4 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值材料厚度t圓件及r2t圓角矩形邊長(zhǎng)l50矩形邊長(zhǎng)l50或圓角 r2 工件間a1側(cè)邊a 工件間a側(cè)邊a1工件間a1側(cè)邊a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.92.01.62.01.21.52.02.22.02.2表5 剪裁下的下偏差（mm）條料厚度條料寬度50501001002002000.50.50.71.00.51.01.01.031.01.01.01.51.01.01.02.05.1.3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)，是決定擋料銷位置的依據(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。復(fù)合模送料步距SS1226240mm排樣圖如圖2所示。圖25.1.4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/BS100% (公式2)式中一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積條了寬度步距由此可之，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)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少?zèng)Q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)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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(dòng)強(qiáng)度小且安全。3、 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。保證制件質(zhì)量和制件對(duì)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=2024(4050)7=3510mm2所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率/BS100% =3510/4984.812440.2100%=70.4%考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率總為總= nA1/LB100% (公式3)式中n一張板料上沖裁件的總數(shù)目；A1一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積；L板料長(zhǎng)度；B板料寬度。查板材標(biāo)準(zhǔn)（見附錄1），宜選用650mm1300mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為5張條料（124.4mm1300mm）,每張條料可以沖32個(gè)工件，所以每張鋼板的材料利用率總 = nA1/LB100%=32(3510-664)/124.41300100%=62.4%根據(jù)計(jì)算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達(dá)62.4%，滿足要求。5.2沖壓力的計(jì)算5.2.1沖裁力的計(jì)算在沖裁過(guò)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(shuō)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)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：F=KLtb( 公式4)式中F沖裁力 L沖裁周邊長(zhǎng)度t材料厚度b材料抗剪強(qiáng)度系數(shù)L=120224502040215226214210230 =468mm系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。b的值查表2為310380pa,取b=380Mpa所以F=KLtb =1.34682380 =462384N5.2.2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。一般按以下公式計(jì)算：卸料力 F X=KXF （公式5）頂件力 FD=KDF （公式6）FX=KXF =0.05462384N=23119.2N（KX為卸料力系數(shù)，其值查表6可得）FD=KDF=0.06462384N=27743.88N所以總沖壓力FZ=F+FX+FD=462384N+23119.2N+27743.88N =513247.08N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 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKXKTKD鋼0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.095.3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(guò)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(lái)確定：1.對(duì)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。3.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)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。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。使用解析法確定模具的壓力中心，具體步驟如下：（1）按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀。（2）在凸模刃口輪廓內(nèi)（或外）的任意處，作坐標(biāo)OX，OY作為基準(zhǔn)坐標(biāo)軸。（3）將凸模刃口輪廓線分為若干基本線段（直線段或圓弧段）L1、L2、L3.L n，并用各段長(zhǎng)度代表各自的沖裁力。（4）確定凸模刃口各線段的壓力中心的位置及其坐標(biāo)（X1，Y1）、（X2，Y2）（Xn，Yn）。（5）根據(jù)“力矩定理”確定凸模的壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)（Xn，Yn），即X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) （公式7）Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln） （公式8）用解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模形口圖，如圖3所示。在圖中將XOY坐標(biāo)系建立在建立在圖示對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1L10共10組基本線段，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)O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7 壓力中心的計(jì)算圖35.4模具刃口尺寸的計(jì)算5.4.1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(hào)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(duì)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(duì)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)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄５钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。2、間隙對(duì)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(guò)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(guò)小的間隙對(duì)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(duì)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%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過(guò)510%。間隙對(duì)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、頂件力迅速增大?、間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對(duì)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Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cmax?？紤]到模具在使用過(guò)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Cmin。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(duì)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(duì)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。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來(lái)確定間隙值。經(jīng)驗(yàn)公式；軟材料： t1mm，C=(3%4%)tt=13mm，C=(5%8%)tt=35mm，C=(8%1%)t硬材料： t1mm，C=(4%5%)tt=13mm，C=(6%8%)tt=38mm，C=(8%13%)t根據(jù)分析沖裁模間隙采用查表法確定，查沖裁模初使用間隙（見附錄2）得Zmax=0.360mm,Zmin=0.246mm。工件形狀較復(fù)雜，采用配作法加工凹、凸模。配作法加工的特點(diǎn)是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡(jiǎn)單，無(wú)需較核TAZmaxZmin的條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。5.4.2落料落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凸模。凹模磨損后變大的尺寸有：1200-0.21、240-0.25、380-0.25、400-0.25、5000.25、300-0.21，各刃口尺寸具體計(jì)算見表6。表8 落料凹模刃口尺寸計(jì)算凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際刃口尺寸配制，保證雙面間隙值（0.2460.360）mm。5.4.3沖孔沖孔時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凹模。凹模磨損后變小的尺寸有：260+0.21、140+0.18、300+0.21、100+0.15。凹模磨損后不變的尺寸有：450.12各刃口尺寸具體計(jì)算見表7。表9 沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算凹模刃口尺寸按凸模實(shí)際刃口尺寸配制，保證雙面間隙值（0.2460.360）mm表10 系數(shù)X料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.305.5卸料橡膠的設(shè)計(jì)5.5.1卸料板工作行程hh=h1+h2+t =1+3+2=6mmh1為凸凹模凹進(jìn)卸料板的深度1mm，h2為凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度3mm,t為材料厚度2mm。5.5.2卸料橡膠工作行程HH=h1+h0 =6+5=11mmh0為凸凹模修磨量，取5mm5.5.3卸料橡膠自由高度H0H0=4H =411=44mm取H為H0的25%5.5.4卸料橡膠的預(yù)壓縮量H1 H1=15%H0 =0.1544=6.6mm（一般取H1=10%15%H0）5.5.5每個(gè)橡膠所承受的載荷F1根據(jù)模具安裝位置和模具結(jié)構(gòu)，選取4個(gè)卸料橡膠。F1=Fx/4 =3960/4=990N5.5.6卸料橡膠的外徑D D2=d2+1.27F1/P=1444mm所以 D=38mm（取P=1，d=13）5.5.7較核卸料橡膠自由高度H0X=H0/D =44/38=1.160.5H01.5 ，滿足要求4.5.8卸料橡膠安裝高度H2H2=H0-H1 =44-6.6=37.4mm6.主要部零件設(shè)計(jì)6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1凸凹模零件外形相對(duì)復(fù)雜，根據(jù)實(shí)際情況并考慮加工，為了滿足凸凹模強(qiáng)度和剛性，將凸凹模設(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。凸凹?？傞L(zhǎng)L：L=H1+H2+H3-H4 =20+37.4+15-1=71.4mmH1為凸凹模固定板厚度，H2為橡膠安裝高度，H3為彈壓卸料板厚度，H4為凸凹模凹進(jìn)彈壓卸料板的深度。6.1.2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9） =0.2120=24mm(查表11取K=0.2)取凹模厚度H=30mm凹模寬度 B=S+(2.5-4.0)H （公式10） =120+（2.5-4.0）30=195240mm取凹模寬度B=220mm凹模長(zhǎng)度L=S1+2S2 （公式11）=38+252=142mm（其中S為垂直于送料凹模刃壁間最大距離，S1為送料方向刃壁間最大距離，S2為凹模刃壁至邊緣的最小距離，K為系數(shù)查相關(guān)圖表可得。）凹模整體輪廓尺寸LBH=142mm220mm30mm表11 凹模厚度系數(shù)KS/mm材料厚度t/mm11336 500.300.400.350.500.450.60 501000.200.300.220.350.300.45 1002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22表12 凹?？妆谥吝吘壍木嚯xS2材料寬度B/mm材料厚度t/mm0.80.800.151.53.03.05.040202228324050222530355070283036407090343642469012038424852120150404525556.1.3沖孔凸模所沖孔為矩形孔，為方便裝配和滿足凸模強(qiáng)度將沖孔凸孔凸模設(shè)計(jì)成階梯式，采用數(shù)控銑削床加工。其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算：L=h1+h2+h3 =20+20+30=70mm（其中h1為凸模固定板厚度，h2為凹模墊板厚度，h3為凹模厚度。）6.2卸料部件的設(shè)計(jì)6.2.1卸料板的設(shè)計(jì)卸料板采用45鋼制造，淬火硬度4045HRC，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度為15mm。6.2.2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M810mm,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(dòng)。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(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。6.3模架及其他零部件的選用該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩引起的模具歪斜，以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mmL/mm分別為30mm220mm,32mm220mm；導(dǎo)套d/mmL/mmD/mm分別為30mm120mm 40mm, 32mm120mm42mm。上模座厚度H1取45mm,凸凹模墊板厚度H2取10mm,凸凹模固定板厚度H3取20mm,卸料板厚度H4取15mm。下模坐厚度H5取50mm,凸模墊板厚度H6取10mm,凸模固定板厚度H7取20mm,凹模墊塊厚度H8取20mm。模具閉合高度HH=H1+H2+H5+H6+H凸+H凸凹-h =45mm+10mm+50mm+10mm+70mm+71.4mm -3mm=248.4mm式中H凸沖孔凸模長(zhǎng)度，70mm；H凸凹凸凹模長(zhǎng)度，71.4mm；h凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度3mm。7.較核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)7.1較核模具閉合高度模具閉合高度H應(yīng)該滿足Hmin-H1+10HHmax-H1-5（公式12）式中Hmax壓力機(jī)最大閉合高度；Hmin壓力機(jī)最小閉合高度；H1墊板厚度。根據(jù)擬選壓力機(jī)J2363，查開式壓力機(jī)參數(shù)表（見附錄3）得：Hmax=450mm, Hmin=270mm,H1=80mm.將以上數(shù)據(jù)帶入公式12，得200H365經(jīng)計(jì)算該模具閉合高度H=248.4mm，在200mm365mm內(nèi)，且開式壓力機(jī)J2363最大裝模高度280mm,大于模具閉合高度247.4mm ,可以使用。7.2沖壓設(shè)備的選定通過(guò)較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī)J2363能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：630KN滑塊行程：120mm最大閉合高度：360mm最大裝模高度：280mm工作臺(tái)尺寸（前后左右）：480mm710mm 墊板尺寸（厚度直徑）：80mm230mm模柄孔尺寸：50mm70mm最大傾斜角度：3008. 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件。繪制模具裝配圖，見圖紙。9.繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖根據(jù)已確定的零件結(jié)構(gòu)及參數(shù)，按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，見圖紙?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)課程，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我更加了解到模具加工在實(shí)際生產(chǎn)中的重要地位。從2007年7月到9月，我們歷時(shí)兩個(gè)月，系統(tǒng)地鞏固了如：塑料模具與沖壓模具、機(jī)械制圖、機(jī)械制造基礎(chǔ)、模具加工工藝等許多課程。從分析零件圖到模具的設(shè)計(jì)與裝配圖的繪制，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是我自己設(shè)計(jì)制作的。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，特別是模具在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。使我對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，主要零件的設(shè)計(jì)，主要工藝參數(shù)的計(jì)算，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會(huì)生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計(jì)方法對(duì)我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義?？傊?，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我認(rèn)真的結(jié)果，也是我架起“工作”的關(guān)鍵一步，驗(yàn)了我大學(xué)三年學(xué)習(xí)的成果，文中上述所有內(nèi)容主要是在講述模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，利用對(duì)零件圖形的工藝性分析，設(shè)計(jì)出適合加工零件的模具，以達(dá)到生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率，零件的沖裁工藝性分析、模具結(jié)構(gòu)的確定是模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，只要合理就可以保證其加工精度及其各項(xiàng)指標(biāo)要求。通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)及編制其說(shuō)明書，增加了不少專業(yè)方面的知識(shí)，提高了動(dòng)腦、動(dòng)手的能力。只實(shí)踐也理論相結(jié)合才能達(dá)到規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。致謝本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在柳杰老師的精心指導(dǎo)下完成的。在此，向他表示衷心的感謝。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)二個(gè)月的努力，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)劃上了一個(gè)圓滿的句號(hào)，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，希望各位讀者在對(duì)此文的不足給抒指導(dǎo)，批評(píng)和提出寶貴的意見和建議。在此，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過(guò)我各位老師和幫助過(guò)我的同學(xué)表示衷心的感謝!參考文獻(xiàn)1閻其鳳主編.模具設(shè)計(jì)與制造.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2000.2甄瑞麟主編.模具制造工藝學(xué).北京：清華大學(xué)出版社出版，2005.3張錚主編.模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)指導(dǎo).北京：電子工業(yè)出版社出版，2000.4翁其金主編.冷沖壓技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2000.5梁炳文主編.板金沖壓與竅門.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2004.6王甫茂，李正鋒主編.機(jī)械制造基礎(chǔ).上海：上海交通大學(xué)出版社出版，2005.7劉力主編.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社出版，2004.8翁其金主編.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1999. 附錄附錄1 沖壓常用金屬材料規(guī)格 軋制薄鋼板規(guī)格 （單位為：mm）附錄2 沖裁模初始用間隙2C（mm)材料厚度t(mm)軟鋁純銅、黃銅、軟鋼WC=(0.080.2)%杜拉鋁、中等硬鋼WC =(0.30.4)%硬鋼WC =(0.50.6)%ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.21.51.82.02.22.52.83.03.54.04.55.06.07.08.09.010.00.0080.0120.0160.0200.0240.0280.0320.0360.0400.0500.0750.0900.1000.1320.1500.1680.1800.2450.2800.3150.3500.4800.5600.7200.8700.9000.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.4050.4500.6000.7000.8800.9901.1000.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0720.0900.1080.1200.1540.1750.1960.2100.2800.3200.3600.4000.5400.6300.8000.9001.0000.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.4500.5000.6600.770.9601.0801.2000.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.4050.4500.6000.7000.8800.9901.1000.0160.0240.0320.0400.0480.0560.0640.0720.0800.1080.1350.1620.1800.2200.2500.2800.3000.3850.4400.4900.5500.7200.8401.0401.1701.3000.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.4500.5000.6600.7700.9601.0801.2000.0180.0270.0360.0450.0540.0630.0720.0810.0900.1200.1500.1800.2000.2420.2750.3080.3300.4200.4800.5400.6000.7800.9101.1201.2601.400注：1、初始間隙值的最小值相當(dāng)于間隙的公稱數(shù)值。2、最大值是考慮到凸模和凹模的制造公差所增加的數(shù)值。3、在使用過(guò)程中，由于模具工作部分的磨損，間隙將有所增加，因而間隙的使用最大數(shù)值要超過(guò)表列數(shù)值。WC碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用其表示鋼中的碳含量。附錄3 開式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù)27