異形缺口U形件沖壓模具設(shè)計（落料沖孔+彎曲復合模）（含20張CAD圖紙）
異形缺口U形件沖壓模具設(shè)計（落料沖孔+彎曲復合模）（含20張CAD圖紙）,異形,缺口,沖壓,模具設(shè)計,沖孔,彎曲,復合,20,CAD,圖紙
異形缺口U形件沖壓模具設(shè)計-落料沖孔-彎曲復合模
摘 要
本設(shè)計是沖孔落料復合模的設(shè)計，運用沖壓成型工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，對給定的模具產(chǎn)品圖進行沖壓模工藝分析、尺寸計算、查閱資料，從而設(shè)計出模具。
一般的冷沖壓模具設(shè)計是根據(jù)設(shè)計組件的大小、材料,大規(guī)模生產(chǎn)等過程一步步分析來確定程序的沖裁工藝設(shè)計和模具結(jié)構(gòu),然后通過工藝設(shè)計計算,計算沖壓力和壓力中心,初選壓力機以及標準模架。本次設(shè)計介紹了模具設(shè)計中的排樣與送料方式和卸料與導向方式，計算出凸、凹模刃口尺寸和公差,最后設(shè)計選用零部件，檢查并繪制模具裝配圖。而一些組件是按標準選擇,并沒有深入的設(shè)計。此次設(shè)計經(jīng)過處理過程的分析,在綜合考慮了經(jīng)濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度和精確度等諸多因素的基礎(chǔ)上最終完成。
關(guān)鍵詞：復合模 沖孔 落料沖裁工藝
II
ABSTRACT
This design General of cold stamping die design,according to the size of the design components, materials,mass production process,such as the first part of the analysis to determine the blanking process design and die structure, and then through the process design and calculation,calculation of impact force and pressure center, primary press,convex and concave die cutting edge dimension and tolerance calculation, and finally chooses parts design, inspection,draw the mold assembly drawing, as well as the main part of the preparation process of mould processing technology. Structural design, Mainly is the punch and die, punch and die, locate parts, unloading and equipment, tooling , stamping equipment, fasteners, such as design, selection of some components are standard parts, no in-depth design, structural design, part of the process analysis, finally complete the graduation design.
Keywords: Composite Molding,Punching and Die, Blanking,
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
前 言 1
緒 論 2
第1章 沖壓工藝性分析 4
1.1零件形狀及其一般要求 4
1.2零件工藝性分析 4
第2章 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定 6
2.1工藝方案的確定 6
2.2模具結(jié)構(gòu)的確定 7
第3章 沖裁力計算及壓力機的選用 9
3.1毛坯尺寸的計算 9
3.2沖裁力的計算 11
3.3彎曲力的計算 12
3.4壓力機的選用 13
3.5沖裁模壓力中心的確定 13
第4章 工作零件的設(shè)計 14
4.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
4.1.1凸凹模 14
4.1.2落料凹模 14
4.1.3沖孔凸模 17
4.2沖裁模刃口尺寸的計算 17
4.3彎曲模具主要尺寸的確定 20
第5章 模具其它零部件結(jié)構(gòu)尺寸 21
5.1彈性元件橡膠的設(shè)計 21
5.2卸料板的設(shè)計 22
5.3墊板設(shè)計 23
5.4固定板設(shè)計 24
5.5模架的選用 24
5.5.1上、下模座 24
5.5.2導柱、導套 25
5.6 其它標準零件的選用 26
5.6.1模柄的選用 26
5.6.2導料銷 26
5.6.3卸料螺釘?shù)倪x用 26
5.6.4定位零件 27
第6章 沖壓設(shè)備的校核 28
6.1壓力機的參數(shù) 28
6.2壓力機的校核 28
第7章 模具裝配圖 30
結(jié) 論 32
參 考 文 獻 33
致 謝 34
VII
前 言
模具是現(xiàn)代化的生產(chǎn)重要工藝裝備，在國民經(jīng)濟的各個部門都越來越多地依模具來進行生產(chǎn)加工，越來越引起人們的重視，模具也趨向標準化。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備.這次畢業(yè)設(shè)計是在學習完所有機械課程的基礎(chǔ)上進行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學知識的綜合運用，也是對我所學知識的回顧與檢查。
本次設(shè)計是在老師認真、耐心的指導下，對模具的經(jīng)濟性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標下進行全面、仔細的分析下而進行設(shè)計的.在此， 我表示衷心的感謝他們對我的教誨。
沖模是模具設(shè)計與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一.它具有很強的實踐性和綜合性，通過學習這門課程，使我對沖裁模具有了新的認識，從中也學到了不少知識，激發(fā)了我對沖裁模具的愛好。
但因本人經(jīng)驗有限，因此很難避免的存在一些不合理之處，望各位老師批評和指正，以使我的畢業(yè)設(shè)計做到合理，同時也為我走出校門步入社會打下堅實的基礎(chǔ)。
緒 論
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具.在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具.例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。
對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品.以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
模具影響著制品的質(zhì)量.首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響.其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大.在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落.另外模具對制品的成本也有影響.當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用.高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的.由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求.因此促進模具的不斷向前發(fā)展。
近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大.從模具設(shè)計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面。
（1）加深理論研究
在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計已經(jīng)有經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。
（2）高效率、自動化
大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu).高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度
由于產(chǎn)品應用的擴大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。
（4）革新模具制造工藝
在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5）標準化
開展標準化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。
通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算的方法，以達到能夠獨立設(shè)計一般模具的要求.在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。
第1章 沖壓工藝性分析
1.1零件形狀及其一般要求
制件如圖1.1所示，材料為20鋼，材料厚度為2mm，制件尺寸精度按圖紙要求，大批量生產(chǎn)。
圖1.1 異形缺口U形件
1.2零件工藝性分析
產(chǎn)品工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟兩方面的內(nèi)容.在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析沖壓件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益.因此，中壓件的工藝分析，主要討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來，能夠做到的，表示該沖壓件的工藝性好，反之，工藝性差。
影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點，尺寸大小，設(shè)計基準，公差等級和形狀位置誤差要求，材料的厚度及成形后允許的變薄量，材料的機械性能和沖壓性能，在沖壓過程中產(chǎn)生的回彈，翹曲的可能性，毛刺大小和方向要求等.這些因素對確定沖壓工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序，對模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精度要求等都有很大關(guān)系，因此，在制定沖壓工藝過程中必須根據(jù)零件圖認真加以分析，尤其應該注意分析零件在沖壓加工中的難點所在.良好的沖壓工藝性表現(xiàn)在材料消耗少，沖壓成形時不必采用特殊的控制措施，工藝過程簡單而且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便等.如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性差，則應該在不影響使用要求的前提下，對零件的形狀，尺寸及其它要求作必要的修改。
本制件形狀簡單、尺寸、厚度適中，大批量生產(chǎn)，屬于普通沖壓件，但在設(shè)計冷沖壓模具時要注意以下幾點：
1.制件的外形輪廓、結(jié)構(gòu)都算簡單，但是要考慮孔的加工，孔的位置要求高。
2.此制件的加工難點主要在孔的中心距的定位。
3.由于孔的直徑都較小，并且有一定的批量，在設(shè)計時要重視模具的材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。
第2章 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定
2.1工藝方案的確定
根據(jù)產(chǎn)品圖紙進行必要的工藝計算，然后分析沖壓件的沖壓性質(zhì)，沖壓次數(shù)，沖壓順序和工序組合方式，提出各種可能的沖壓工藝方案.通過對產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率，設(shè)備條件，模具制造和壽命，操作安全以及經(jīng)濟效益等方面的綜合分析和比較，確定出一種適合于本單位生產(chǎn)的最佳工藝方案。
1．沖壓性質(zhì)
剪裁，落料，沖孔，是常見的沖壓工藝各沖壓工序有其不同的性質(zhì)，特點和用途.編制沖壓工藝時，可以根據(jù)產(chǎn)品圖和生產(chǎn)批量等要求，合理地選擇這些工序。
2.沖壓次數(shù)
沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復進行的次數(shù).對于拉深件，可根據(jù)它的形狀和尺寸，以及板料許可的變形程度，計算出拉深次數(shù).彎曲件或沖裁件的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸及極限變形程度來決定。
3．沖壓順序:沖壓件各工序的先后順序，主要依據(jù)工序的變形特點和質(zhì)量要求等安排的，一般按列原則進行:
（1）對于帶孔的或有缺口的沖裁件，如果選用簡單模，一般先落料，再沖孔或切口.使用連續(xù)模時，則應先沖孔或切口，后落料。
（2）對于帶孔的彎曲件，孔邊與彎曲線的間距較大時，可以先沖孔，后彎曲.如果孔邊在彎曲線附近，必須在零件壓彎后再沖也.孔與基準面的間距有嚴格要求時，也應先壓彎后沖孔。
（3）對于帶孔的拉深件，一般來說，都是先拉深，后沖孔，但是孔的位置在零件底部，且孔徑尺寸要求不高時 ，也可以先在毛坯上沖孔，后拉深。
（4）多角彎曲件，應從材料變形和彎曲時材料流動兩方面安排彎曲的先后順序.一般情況下，先彎外角，再彎內(nèi)角。
（5）對于形狀復雜的拉深件，為了便于材料變形和流動，應先成形內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。
（6）整形或校平工序，應在沖壓件基本成形以后進行。
4．組合方式:工序的組合方式可以選用復合模和連續(xù)模，主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量，尺寸大小和精度等因素.一般按下列原則進行:
（1）對于多孔的沖裁件，當孔之間的間距， 孔與材料邊的距離大于允許值時，最好落料與沖孔在一道復合工序中完成。
（2）當彎曲件的平直高度大于10mm時，彎曲工序一般與沖裁工序分開單獨進行。
對于形狀復雜的彎曲件，為簡化模具設(shè)計過程，降低模具制造成本，一般安排由兩道劃兩道以上的工序來完成;而形狀較簡單的彎曲件(如V形，U形，Z形等)，應盡量采用一道工序彎曲成形。
根據(jù)制件的工藝的分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲三種.按其先后順序組合以及合理的加工方案有以下幾種：
（1）落料-沖孔-彎曲，單工序沖壓。
（2）落料-彎曲-沖孔，單工序沖壓。
（3）落料沖孔-彎曲，復合沖壓。
方案（1)為單工序沖壓模具.由于此制件有一定的生產(chǎn)批量，過多的工序，降低產(chǎn)品的精度，而且此方案生產(chǎn)效率底，不宜批量生產(chǎn)，故不宜采用此方案。
方案（2)也為單工序沖壓模具.它除有方案1的毛病外，還有孔的位置精度難以保證，并且在彎曲時也缺少定位精度難保證，故不宜采用此方案。
方案（3)復合沖壓模具。由于制件的結(jié)構(gòu)，材料的厚度較薄，沖孔與落料一次沖壓完成.故最宜采用此方案 。
2.2模具結(jié)構(gòu)的確定
在沖壓工藝分析的基礎(chǔ)上，沖壓復合模落料沖孔—彎曲成形。
1.落料沖孔模結(jié)構(gòu)的分析與說明
本道模具主要用來完成落料，目的明確簡單，為了保證在彎曲后的精度，所以要在本工序中做到的精度。本制件厚度為2mm，為了保證制件有較高的平直度，故采用倒裝式復合模.制件制造時還要考慮到制件的定位，根據(jù)制件的特征，為了保證凹模的強度，故采用擋料銷和定位銷。
2.彎曲模具結(jié)構(gòu)的分析與說明
彎曲模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在彎曲工序確定后的基礎(chǔ)上進行的，設(shè)計時應考慮彎曲件的形狀要求、材料性能以及生產(chǎn)批量等因素。
本制件為U形彎曲，為了便于加工、降低成本，將凹模做成一體式.
這樣的結(jié)構(gòu)可以適用于批量生產(chǎn)，即使壞了也可以再制造一個新的重新加工，這大大縮短了工作周期，提高了生產(chǎn)率，而且卸料方便.給生產(chǎn)廠家?guī)砹烁玫慕?jīng)濟利益。
第3章 沖裁力計算及壓力機的選用
3.1毛坯尺寸的計算
1.外形尺寸的長度計算
零件相對彎曲半徑為：
R/t=1/2=0.5 式（3.1）
式中：R——彎曲半徑；
T——料厚.
可見，制件屬于圓角半徑較小的彎曲件
所以制件長度為：
Lz=36+28+28+0.6*2
=93.2mm
圖3.1零件的展開圖
2.排樣尺寸的計算
（1）條料寬度的計算
在設(shè)計模具是為了方便，采用無側(cè)壓裝置送料方式條料寬度計算公式如下：
B= 0-δ 式（3.2）
式中：B——為條料寬度的基本尺寸；
D——為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸
a——側(cè)面搭邊
c——條料與導板間的間隙
δ——條料下料剪切公差
搭邊距a可查課本p46表3.14查得a=2.2mm；
間隙c、剪切公差δ查課本p46表2.5.3查得c=0.7mm、δ=1.1mm
由上面公式計算得
B=97.60-1.1mm
（2）步距的計算
由制件的展開圖所生成的橫向有效尺寸為Ls=93.2mm，步間距計算公式為：
L=Ls+a1 式（3.3）
式中：L——為步間距
Ls——為橫向有效尺寸
a1——搭邊距
L=93.2+2.2
=95.4mm
由此可得模具排樣圖3.2
3.2零件的排樣圖
（3）計算材料利用率
根據(jù)《模具設(shè)計指導》。 式（3.4）
式中：—一個步距內(nèi)沖裁的實際面積（）；
—條料寬度（mm）；
—步距（mm）；
3.2沖裁力的計算
用平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算：
F=KLtTb 式（3.5）
=1.3×(93.2×2+60×2)×2×300
=238992N
式中：F—— 沖裁力
L——沖裁力周邊長度；
T——材料厚度
Tb——材料抗剪強度
K——系數(shù)
式中查《沖壓模具設(shè)計手冊》表（1-2）為255～353MPa，取值為300Mpa。
系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=1.3。
落料卸料力、推件力及頂件力的計算
在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及摩擦的存在，將使沖落部分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)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向從凹模內(nèi)頂出所需要的力稱頂件力。
F卸＝K卸*F落 式（3.6）
式中：K卸—卸料力因數(shù)，查得K卸＝0.05
F卸=0.05*238992=11949N
推件力計算按[2]式2-11：
F推=nK推 F沖 式（3.7）
式中：K推—推件力因數(shù)，其值由[2]表2-15查得Ｋ推＝0.065；
n—卡在凹內(nèi)的工件數(shù)，n=2。
推件力則為：
F推＝2×0.055×239=26.29KN
頂件力：
Fd=Kd*F=0.06*239=14.34KN
3.3彎曲力的計算
彎曲力是選擇壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。由于彎曲力受材料性能、零件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，很難用理論分析的方法進行準確計算，所以在生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式來計算。
1.U形件的彎曲力
式（3.8）
式中 ——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力
B——彎曲件的寬度
——彎曲件的厚度
——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑
——材料的抗拉強度
——安全系數(shù)，一般取K=1.3
本制品是U形彎曲，且內(nèi)半徑為1，厚度為2mm，寬度為36mm， =400
代入得彎曲力為：
式（3.9）
=17472N
2. 頂料力和壓料力的計算
=(0.3-0.8)x17472
=3474.3N～9264.8N
3.4壓力機的選用
壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖壓力.沖裁時的沖壓力F有沖裁力、卸料力、推件力及頂件力組成.這力在選擇壓力機時哪些要考慮進去，應根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對待，即
采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時F1=F+F2+F3
采用彈性卸料裝置和上出料裝置的沖裁模時F=F+F2+F4
采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時F=F+F2+F5
壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖壓力Fz>F總
采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時
Fz=F+Fx+Ft=239+26.29+14.34=279.63
依據(jù)上面的計算結(jié)果，選擇型號為J23-3的開式壓力機，其參數(shù)如下：
公稱壓力：300KN
滑塊塊行程：100mm
最大封閉高度：270mm
連桿調(diào)節(jié)量：55mm]
滑塊底面尺寸：左右 250
前后 220
工作臺尺寸：1345X950mm
模柄孔尺寸：40X60mm
工作臺板厚度：50mm
最大大角度：30
3.5沖裁模壓力中心的確定
零件較小，基本對稱，這里按對稱零件設(shè)計沖壓模，省略壓力中心的計算過程。
第4章 工作零件的設(shè)計
4.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1.1凸凹模
零件外形相對簡單，根據(jù)實際情況并考慮加工，為了滿足凸凹模強度和剛性，將凸凹模設(shè)計成階梯式，使裝配修模方便。采用成形銑、成形磨削加工。凸凹模總長L：
式（4.1）
式中：—凸凹模固定板厚度，本模具中＝20mm；
—橡膠安裝高度，本模具中＝19mm；
—彈性卸料板厚度，本模具中＝10mm；
—凸凹模凹進彈性卸料板厚度，本模具中＝10mm。
所以，本模具中的凸凹模厚度L＝39mm，其結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示：
圖4.1凸凹模
4.1.2落料凹模
（1）凹模結(jié)構(gòu)形式
凹模的結(jié)構(gòu)形式也較多，按外形可分為標準圓凹模和板狀凹模 ，按結(jié)構(gòu)分為整體式、鑲拼式和組合式。按刃口形式也有平刃和斜刃。一般用多采用整體式及鑲拼式，根據(jù)零件為多種幾何形狀，整體式適用于小型凸、凹模，鑲拼組合式主要用于較大的凸、凹模。根據(jù)以上分析應采用整體式，各種凹模的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，使用外形為矩形的板狀凹模。
（2）凹模尺寸計算
凹模具采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機床即可一次成型，安裝凹模在模架上的位置時，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸的計算如下：
凹模厚度
H＝kb 式（4.2）
凹模壁厚
C＝（1.5～2）H 式（4.3）
式中 b—凹模刃口的最大尺寸（mm）；
K—凹模厚度系數(shù)，考慮板料厚度的影響 。
查表5.1得，k＝0.40，b＝35，則
H＝0.4×35＝14mm；
C＝(1.5～2)×14＝(21～28)mm。根據(jù)H≥15mm,C≥30～40mm。
取凹模厚度 H＝20㎜，壁厚 C＝30mm。
凹模寬度
B＝b＋2C＝10＋2×30＝70mm
凹模長度
L＝a＋2C＝35＋2×30＝95mm
表4.1 凹模厚度系數(shù)K
b(㎜)
材料厚度t（mm）
≤1
＞1～3
＞3～6
≤50
0.30～0.40
0.35～0.50
0.45～0.60
＞50～100
0.20～0.30
0.22～0.35
0.30～0.45
＞100～200
0.15～0.20
0.18～0.22
0.22～0.30
＞200
0.10～0.15
0.12～0.18
0.15～0.22
根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚強度的前提下，取凹模長度為100㎜。寬度為90mm，所以輪廓尺寸為100mm×90mm×30mm。為了保證螺孔間、螺孔與銷釘孔之間的強度和模具的壽命，一般開的孔與孔之間的距離不應小于5mm，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值。
凹模結(jié)構(gòu)圖如圖4.2。
圖4.2落料凹模
（3）凹模的固定方式
凹模的固定方式有三種：第一種是熱套和冷壓；第二種是低熔點合金，環(huán)氧樹脂澆注及無機粘接；第三種是螺釘緊固，銷釘定位。采用第一種時不易裝拆，主要用于冷擠壓預應力凹模。用第二種時，其緊固力較小，不易裝拆。采用第三種時，緊固力大，定位可靠，通用性較強，裝拆方便，適用于各種類型的模具采用，要保證螺孔間、螺孔與銷孔間及螺孔或銷孔與凹模刃口間的距離不能太近，否則會影響模具的壽命。根據(jù)以上分析應采用螺釘緊固，銷釘定位。
凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘、銷釘與上模座固定的固定方式。因沖件為中批量生產(chǎn)，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直筒形刃口，該形式刃口強度較高，修磨后刃口的尺寸不變，用于沖裁形狀或精度要求高的零件。
4.1.3沖孔凸模
１.凸模的長度計算
凸模的長度根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，長度根據(jù)磨損量及固定板、卸料板厚度等來決定的即：
L = H1 + H2 + H + t 式（4.4）
式中 H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H=0.8×30=24mm。
H2——卸料板厚度查表取8mm；
t——材料的厚度；
H——沖裁件厚度和凸模進入凸凹模一般4～10mm。
L =24+8+7.5+0.5=40mm
２. 凸模結(jié)構(gòu)圖如圖4.3
圖4.3
4.2沖裁模刃口尺寸的計算
沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度來保證.正確決定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計沖裁模具的主要任務之一。
在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需考慮下列原則：
1.落料件尺寸由凹模尺寸決定.故設(shè)計落料精度時，以凹模為基準，間隙取在凸模上.。
2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計時，凹?；境叽鐟≈萍叽绻罘秶妮^小尺寸；設(shè)計沖孔時，凸?；境叽鐒t應取工件尺寸公差范圍的較大尺寸.這樣，在凸、凹磨損到一定的程度的情況下，仍能沖出合格的制件.凸凹模間隙則取最小合理間隙值。
3.確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求.如果對刃口尺寸精度要求過高（即制造公差過小），會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口尺寸精度要求過低（即制造精度公差過大），則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會使模具的壽命降低.若制件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形件，一般可按IT7~IT6級制造模具.沖壓件的尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
模具刃口尺寸計算的方法可分為兩種：
1、凸模與凹模分開加工
2、凸模與凹模配合加工
對于形狀復雜或薄的工件，為了保證凸凹模間一定的間隙值，心須采用配合加工。
式（4.5）
式（4.6）
式中：—落料凸模最大直徑（mm）
—落料凹模最大直徑（mm）
D —工件允許最大尺寸（mm）
— 沖裁工件要求的公差
X —系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。
（1）沖孔部分
沖孔Φ12+0.430
查表得：
Zmax=0.360 mm Zmin=0.246 mm
T=0.02mm
A=0.02mm
x=0.5
校核間隙：
Zmax-Zmin=0.114mm
|T|+|A|=0.02+0.02=0.04<0.114
將已知及查表數(shù)據(jù)代入公式得：
dT=(12+0. 43*0.5) 0-0.02mm =12.2150-0.02mm
dA=(12.215+0.246) mm=12.46+0.02 mm
（2）落料部分
R5-0.300，按公式4.5和式4.6得：
5-0.360=(D-XΔ)=(5-0.5×0.30)=4.85
對應凸模尺寸：
5-0.300=(D-XΔ)=(4.85-0.246)=4.6
同樣道理
28-0.520=(D-XΔ)=( 28-0.5×0. 52)= 27.74
對應凸模尺寸：
28-0.520=(D-XΔ)=( 27.74-0.246)= 27.49
同樣道理
15-0.430=(D-XΔ)=( 15-0.5×0. 43)= 14.79
對應凸模尺寸：
15-0.430=(D-XΔ)=( 14.785-0.246)= 14.54
同樣道理
60-0.740=(D-XΔ)=( 60-0.5×0. 74)= 59.63
對應凸模尺寸：
60-0.740=(D-XΔ)=( 59.63-0.246)= 59.38
同樣道理
93.2-0.870=(D-XΔ)=( 93.2-0.5×0. 87)= 92.77
對應凸模尺寸：
93.2-0.870=(D-XΔ)=( 92.765-0.246)= 92.52
凹模刃口尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙值：0.04～0.06mm。
4.3彎曲模具主要尺寸的確定
1.彎曲半徑的計算
當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，取凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料允許的最小彎曲半徑.若彎曲件的r/t小于最小相對彎曲半徑，則應取凸模圓角半徑rt>rmin，然后增加一道整形工序，使整形模圓角半徑rt=r0
本制件厚度為2mm，根據(jù)資料查的最小彎曲半徑rmin=0.5t，既rmin=1mm，由于制件不需要整形，選凸模圓角半徑為1mm。
凹模入口處的圓角半徑的大小對彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響.過小的凹模圓角半徑會使彎距的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入時的阻力增大，彎曲力增加，并容易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。
在生產(chǎn)中，通常根據(jù)材料的厚度選擇凹模圓角半徑。
當t≤2mm時，ra=（3～6）t
當t＝2～4mm時，ra＝（2～3）t；
當t〉4mm時，ra＝2t.
本制件凹模圓角半徑應取ra=2.5mm。
2.彎曲凸凹模的間隙
Ｕ行件的彎曲時必須合理 確定凸、凹之間的間隙，間隙過大則回彈，工件形狀和尺寸誤差增大.間隙過小會增加彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件并降低模具的壽命.Ｕ形件的凸凹模具的單面間隙值一般可按下式計算：
式（4.7）
式中：Z——彎曲凸、凹模單邊間隙；
t——工件材料厚度（基本尺寸）
——材料厚度的正偏差；
C——間隙系數(shù)（本制件取0.05）.
本制件材料的厚度公差為mm.
第5章 模具其它零部件結(jié)構(gòu)尺寸
5.1彈性元件橡膠的設(shè)計
1.橡膠的形狀及數(shù)量
由于橡膠允許承受的載荷較大，安裝靈活方便，因而是沖裁模中常見的彈性元件。
沖裁中用于卸料的橡膠有聚氨脂橡膠和合成橡膠，其中聚氨脂橡膠性能比合成橡膠優(yōu)異，所以采用聚氨脂橡膠，形狀為圓筒形橡膠，設(shè)定數(shù)量為n=4個。
2.確定橡膠的自由高度
式（5.1）
式中：—卸料板工作行程；
—凸凹模凹進卸料板的深度，取1mm；
—凸凹模沖裁后進入凹模的深度1mm；
t—材料厚度1mm。
所以，＝1＋1＋0.5＝2.5mm。
所以，橡膠的工作行程為：
式（5.2）
式中：—橡膠工作行程；
—凸凹模修磨量，取3mm。
所以，＝3＋(3～5)＝2.5＋3＝5.5mm。
所以，mm，取為的25%。
3.確定橡膠的預壓縮量
式（5.3）
4.每個橡膠承受的載荷，選用四個圓筒形橡膠
所以
5.橡膠的外徑D
式（5.4）
式中：d—圓筒形橡膠的內(nèi)徑，假如選用直徑為8mm的卸料螺釘，取橡膠上螺釘過孔的直徑d=10mm。
A—圓筒形橡膠截面面積，即F/P，P=4MPa。
所以D=18.23mm。
為了保證足夠的卸料力，可取D=19mm。根據(jù)GB2867.9-81得 ：H=25mm,d=10.5mm,D1=29mm,F=0.3H=0.3×25=7.5mm。
6.校核橡膠的自由高度
橡膠墊的高徑比在之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為：
5.2卸料板的設(shè)計
設(shè)計卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。本設(shè)計采用彈壓卸料裝置，其基本零件是卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成，彈性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.3～0.5倍。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件的厚度確定，一般取0.1～0.3mm。此外，為便于可靠卸料，在模具開啟狀態(tài)時，卸料板工作平面應高出凸凹模刃口端面0.5～1㎜。彈性卸料裝置依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸較力不太大，但沖壓時可兼起壓料的作用。卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍，即H=10mm，卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件料厚確定取0.15mm，其輪廓尺寸為=100mm×90mm×10mm。
其結(jié)構(gòu)如圖5.1所示：
圖5.1卸料板
5.3墊板設(shè)計
墊板的作用是承受并擴散凸?；虬寄鬟f的壓力，以防止模座被壓擠損傷，是否需要墊板，可按下式校核：
≥ 式（5.5）
式中：—凸模端面的壓應力，單位為MPa；
—模座材料的許用應力；
墊板的形狀與凸模固定板和凹模板相同，一般為圓形或矩形，墊板厚度一般為
mm。墊板材料常用45號鋼（熱處理硬度為）或T8A(熱處理硬度為)。
MPa 式(5.6)
式中：F—沖裁力；
A—凸模最大端面積。
而模座材料選用鑄鐵HT200,MPa,則≥，所以需要加墊板。墊板厚度可以取4～12mm。銷孔與螺紋孔之間的距離不應小于5mm，螺紋孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值，孔與孔之間的距離不能太近，這樣會影響模具的壽命，并影響其剛度和強度。安裝墊板的時候要考慮孔與孔之間的刃口配合，所以墊板的規(guī)格為：100mm×90mm×6mm。
5.4固定板設(shè)計
固定板的作用是將凸模（凸凹模）固定在模座正確位置上,固定板為矩形或圓形板件，固定板與凸模（凸凹模）為H7/h6配合，安裝后應將凸模（凸凹模）端面 與固定板一起磨平。其結(jié)構(gòu)如圖5.2所示：
圖5.2凸凹模固定板
5.5模架的選用
5.5.1上、下模座
上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，并分別與壓力機的滑塊和工作臺連接，以傳遞壓力。因此，上、下模座的強度和剛度是主要考慮的問題。模座因強度不足會產(chǎn)生破壞，如果剛度不足，工作時會產(chǎn)生較大的彈性變形，導致模具工作零件和導向零件迅速磨損。
在選用和設(shè)計時應該注意如下幾點：
（1）盡量選用標準模架，對于圓形的模座，其直徑比凹模板的直徑大mm對于矩形模座，其長度應比凹模長度大，而寬度可以等于或大于凹模板的寬度，但應考慮有足夠的安裝導柱、導套的位置。模座的厚度取凹模的倍，考慮受力情況，上模座厚度可以比下模座的厚度小。
（2）所選用或者設(shè)計的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應，并進行必要的校核，下模座的最小輪廓尺寸應比壓力機工作臺上漏料孔的尺寸每邊至少要大mm。
（3）模座材料一般選用HT200、HT250，也可以選用Q235、Q255結(jié)構(gòu)鋼，對于大型精密模具的模座選用鑄鋼ZG35、ZG45。
（4）模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為4級。
（5）上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在mm以下；模座的導柱，導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平面垂直，安裝滑動式導柱和導套時，垂直度公差一般為4級。
（6）模座的上、下模表面粗糙度Ra值為，在保證平行度的前提下，可允許Ra值降低為?？拙喙钜笤趍m，模座的材料選用HT250。
根據(jù)以上幾點，查閱標準模架參數(shù)表（沖壓手冊），選擇合適的模架，其中導柱、導套以及上、下模座、結(jié)構(gòu)如圖樣所示。
5.5.2導柱、導套
導柱與導套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標準中選取，在選用時導柱的長度應保證沖模在最底工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于(10～15)mm。在最高工作位置時，導柱上端面與導套的下端面的距離不小于(10～20)mm，導柱和導套的配合精度由表查出選擇II級。
導柱d/mm×L/mm為25mm×150mm
導套d/mm×L/mm×D/mm為25mm×85mm×33mm
表5.1導柱、導套配合間隙
配合形式
導柱直徑
模架精度等級
配合后的過盈量
I級
II級
配合間隙值
滑動配合
≤18
≤0.010
≤0.015
＞18～30
≤0.011
≤0.017
＞30～50
≤0.014
≤0.021
＞50～80
≤0.016
≤0.025
滾動配合
＞18～35
0.01～0.02
5.6 其它標準零件的選用
5.6.1模柄的選用
中﹑小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上的。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。
選擇模柄時，先根據(jù)模具大小上模結(jié)構(gòu)模架類型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，在根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應與模柄孔直徑相等，模柄長度應比模柄孔深度小5mm～10mm。
本模具采用凸緣式柄。按照國家標準選取，標準件號為B40X85 GB2862.3-1981，材料為Cr12,熱處理為50～62HRC。
5.6.2導料銷
兩個導料銷設(shè)在同側(cè)，條料沿著兩個導料銷確定的直線送進，從右向左送料時，導料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時，導料銷裝在左側(cè)。由擋料銷控制送料步距，在上模設(shè)置對應的導正孔，固定在凹模板中。
5.6.3卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M8×8mm。卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過螺釘與卸料板之間的安裝墊片來調(diào)整。
5.6.4定位零件
1.擋料銷的選用
采用一顆擋料銷安裝在凹模上。查標準JB/T7649.10-1994，選取半徑為4mm的始用擋料銷，這種擋料銷的固定部分和工作部分的直徑差別很大，不至于削弱凹模的強度，并且制造簡單，使用方便。
2.由凹模周界
160mm×125mm選用M8的內(nèi)六角螺釘，根據(jù)模具各零件的具體情況，在上模座、下模座選用內(nèi)六角螺釘固定。
第6章 沖壓設(shè)備的校核
6.1壓力機的參數(shù)
根據(jù)模具的閉合高度，選擇了J23-3壓力機。使得模具閉合高度小于所選壓力機的閉合高度。查表（附錄1）選擇開式可傾壓力機J23-4主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：300KN
滑塊塊行程：100mm
最大封閉高度：270mm
連桿調(diào)節(jié)量：55mm]
滑塊底面尺寸：左右 250
前后 220
工作臺尺寸：1345X950mm
模柄孔尺寸：40X60mm
工作臺板厚度：50mm
最大大角度：30
電動機功率：2.2KW
6.2壓力機的校核
1.公稱壓力根據(jù)公稱壓力的選取壓力機型號為J23-4，它的壓力30KN>23.1485KN，所以壓力得以校核。
2.滑塊行程次數(shù)滑塊的行程次數(shù)為170/min。因為零件的生產(chǎn)批量為大批量，又是手工操作送料，速度不能太快。因此，滑塊行程次數(shù)得以校核。
3.工作臺面的尺寸根據(jù)下模座L×B＝100mm×90mm，且每邊留出mm，即L1×B1＝200mm×190mm，而壓力機的工作臺面L2×B2＝1345×950mm，沖壓件和廢料從下模漏出，故符合要求，得以校核。
4.滑塊模柄孔尺寸滑塊上模柄孔的直徑為40mm，模柄孔深度為60mm，而所選的模柄符合要求，則得以校核。
5.閉合高度
由壓力機型號可知道M＝30mm?、＝30mm、＝160mm
mm（M為閉合高度調(diào)節(jié)量/mm,為墊塊厚度/mm)
模具的閉高度為：
上模座厚度H上取30mm，下模座厚度H下取35mm，上墊板厚度H墊取6mm，則該模具的閉合高度H閉為：
H閉＝H上＋H下＋H墊＋L凸＋H凸凹－h(huán)＝30＋35＋6＋39＋20－5
＝125mm
由公式:
,得（160-30）－5≥125≥（130－30）＋10即 125mm≥125mm≥110mm,所選壓力機合適,則壓力機得以校核。
第7章 模具裝配圖
1.落料沖孔復合模裝配圖如圖7.1
圖7.1落料總裝圖
1.下模座;2.螺釘;3.導柱;4.凸凹模固定板;
5.聚氨酯橡膠;6.凹模;7.凹模;8推件塊;9.凸模固定板;
10.導套;11.上墊板;12.銷釘;13.上模座;14.模柄;15.打桿;16.螺釘;
17.推桿;18凸凹模;19卸料版;20擋料銷;21定位銷;22推板;23.螺釘
7.2彎曲模裝配圖如圖7.2
7.2彎曲模裝配圖
1.下模座;2.螺釘;3.導柱;4.側(cè)壓塊;
5.推板;6.導套;7.上模座;8.打桿;9.模柄;10.螺釘;11.壓料塊;
12.螺釘;13.定位板;14.螺釘;15.螺釘;16.聚氨酯橡膠;17.螺釘
結(jié) 論
到今天為止,三個多月的畢業(yè)設(shè)計終于可以畫上一個句號。在自己努力和指導老師的指導下，我比較好地完成了這次畢業(yè)設(shè)計的任務，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對機械設(shè)計過程有了一定了解，學到了很好有用的本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面揚學知識檢驗，而且也是對自己能力提高。
由模具的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，總結(jié)出本次設(shè)計的幾個要點：
（1）工作零件是進行沖裁工作的零件，它是沖裁模的主要零件，比如凸模與凹模就是主要的工作零件，此零件要求的剛度和強度要求很高，設(shè)計時要考慮其材料的問題，以及零件與固定零件的間隙要適當而且要分布均勻，這是保證沖裁件質(zhì)量的關(guān)鍵。
（2）支承與固定零件是固定凸模與凹模，并使之與沖床連接的零件。如上模部分的凸模固定板，墊板等等，這些零件的設(shè)計要考慮開的孔是螺紋孔還是銷釘孔還是光孔以及開孔之間的間隙及配合問題。
（3）定位零件是確定條料在沖模中正確位置的零件，在沖孔模和落料模中保證被沖部分在工件中的正確位置的零件。
（4）導向零件，它是保證了模具各部分相對運動的運動狀態(tài)良好的零件。在本設(shè)計采用的導柱和導套作為導向零件，起到導向作用。
（5）卸料與出件零部件，本次設(shè)計采用彈性卸料裝置，有利于保證沖件的平直度等。根據(jù)工件的要求、生產(chǎn)批量及市場的行情不斷改進模具的結(jié)構(gòu)，采用經(jīng)濟的、合理的，符合市場發(fā)展的模具結(jié)構(gòu)，為了適應市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量的生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具等等。
經(jīng)過本次設(shè)計，從中學到很多先前沒有學到的知識，今后要更加努力學好知識，為將來的就業(yè)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。
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致 謝
經(jīng)過三個月的查資料、整理材料、計算、設(shè)計，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲了，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方。
本次畢業(yè)設(shè)計能順利完成，我首先向關(guān)心幫助和指導我的指導老師XXXX老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意。
在設(shè)計過程中，遇到了很多困惑，一直得到XXXX老師的親切關(guān)懷和悉心指導，使我論文進展的很順利，老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和他敏捷的思維給我
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