雙耳止動墊片沖孔落料沖裁模設(shè)計【沖壓模具級進?！俊救SUG】

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It has the feature of simple operation, high accuracy, product consistency, high production efficiency, high utilization of materials and for mass production and so on. The graduation project bases on the pieces（binaural washer）of punch set that have been identified in binaural washer dimensions for analysis and design of the craft of punch set resulting in getting the craft of punch. I will do the job of calculation and design of structural parameters punch basing on the craft of punch set that has been determined，and ultimately determine the progressive of punch structure of Progressive Die according to the literature. I select the standard parts and the mold according to the designed structure of punch structure .Thus completing the mold design. After the completion of mold design, I use UG software to complete three-dimensional model and use AutoCAD software to complete the graphics of mold assembly drawing. The graduation project is independently complete not less than40,000 characters of the specified English translation associated with professional. Through this graduation design, I learn systematically and mastered the preparation of technical of manufacturing process and knowledge of mold design. I used the advanced design concepts and design methods, and I successfully complete the graduate design of Binaural Washer Punching and Blanking Progressive Die Design.Key words : design; process analysis; stamping die; progressive die; structural calculations.目 錄引言11 沖載件的工藝性分析21.1 沖載件21.1.1沖載件材料的選擇21.1.2沖載件結(jié)構(gòu)分析21.1.3沖載件尺寸精度21.2 沖載模的選擇31.2.1方案一 單工序模生產(chǎn)31.2.3方案二 復(fù)合模生產(chǎn)31.2.3方案三 級進模生產(chǎn)32 沖載工藝設(shè)計42.1 排樣方式的確定及計算42.1.1搭邊值的確定42.1.2確定排料方向42.1.3計算送料步距A52.1.4計算料條寬度B52.1.5排樣圖52.1.6計算材料的利用率62.2 級進模壓力中心的建立72.3 沖載力的計算92.3.1 沖孔力102.3.2 落料力102.3.3 沖載力102.3.4 卸料力、推件力和頂件力102.3.5 壓力機的選擇113級進模設(shè)計123.1 凸、凹刃口尺寸計算123.1.1 沖孔時凸、凹模刃口尺寸的計算123.1.2對于落料時凸、凹模刃口尺寸的計算123.2 凸、凹模外形尺寸計算及確定143.2.1沖孔及落料凸模外形尺寸計算及確定143.2.1沖孔及落料凸模外形尺寸計算及確定164 級進模主要零件設(shè)計174.1 級進模模架的設(shè)計174.2級進模模柄的設(shè)計184.3 級進模墊板的設(shè)計194.4 凸模固定板的設(shè)計204.5 彈性卸料板設(shè)計214.6 導(dǎo)料板的設(shè)計234.7 標準圓柱銷和內(nèi)六角圓柱螺釘?shù)倪x擇234.8 級進模導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇254.9 級進模校核265 級進模零件材料的選擇275.1 級進模凸模選材275.2 級進模凹模選材285.3 級進模上、下模座選材285.4 級進模導(dǎo)柱和導(dǎo)套選材285.5 級進模其他零件的選材295.5.1級進模墊板、導(dǎo)料板和卸料板選材295.5.2 級進模凸模固定板選材296 級進模主要零部件的加工工藝306.1 凸模加工工藝306.1.1圓形凸模加工工藝306.1.2非圓形凸模加工工藝307 級進模的UG建模和autoCAD制圖31總結(jié)33謝 辭34參考文獻35附 表36IV 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告用紙 第36頁 共37頁引言隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展的拉動和我國產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，模具行業(yè)得到了快速的發(fā)展。近年來，隨著模具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，我國模具行業(yè)的模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜和更經(jīng)濟快速方向發(fā)展。我國模具行業(yè)的發(fā)展不僅為我國經(jīng)濟快速發(fā)展做出貢獻還為世界制造業(yè)做出貢獻?，F(xiàn)在，模具制造中的冷沖壓加工已經(jīng)是一種成熟的金屬加工方法。因此，冷沖壓模具的設(shè)計就很有必要。但是，冷沖壓模具的設(shè)計尤其是對于相對復(fù)雜的冷沖壓模具來說，設(shè)計時需要很強的想象力和創(chuàng)造力。對于模具設(shè)計者和制造者來說，模具設(shè)計理論、模具設(shè)計經(jīng)驗和模具設(shè)計創(chuàng)新是不可或缺的。為了設(shè)計出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、適合我國國情、具有較高水平的模具，設(shè)計者和制造者必須不斷學習模具設(shè)計與制造的最新知識并且要敢于不斷創(chuàng)新。我國現(xiàn)在已經(jīng)擁有了大量的模具標準件，包括模具、導(dǎo)向件，推桿等標準件，這為實現(xiàn)我國模具行業(yè)快速健康發(fā)展提供可能。同時，因為有較大產(chǎn)量模具標準件的存在，使得我們的模具設(shè)計的周期縮短并為設(shè)計出更精密更大型的模具提供可能。結(jié)合我大學期間所學知識以及實踐所得經(jīng)驗，本次設(shè)計就是在這樣的背景下進行的。本次設(shè)計在為期十六周的時間里順利完成。1 沖載件的工藝性分析1.1 沖載件1.1.1沖載件材料的選擇由于此次設(shè)計的沖載件是雙耳止動墊片，根據(jù)機械設(shè)計手冊1中冷沖壓零件推薦用鋼和鋼鐵材料的分類及技術(shù)條件的綜合比較，可以選擇本次畢業(yè)設(shè)計的雙耳止動墊片的原材料為A2，即304不銹鋼。根據(jù)機械設(shè)計手冊1可知，A2的抗拉強度范圍為340520MPa。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，對塑性材料：剪切應(yīng)力極限 =(0.6一0.8)*抗拉極限；對脆性材料：剪切應(yīng)力極限 =(0.81.0)*抗拉極限。所以可以取材料的抗剪切值為=420MPa。1.1.2沖載件結(jié)構(gòu)分析由于本次設(shè)計的沖載件結(jié)構(gòu)簡單，形狀簡單，孔邊距遠大于凸凹模允許的最小壁厚，因此本次設(shè)計可以考慮采用多道沖壓工序的沖載模。1.1.3沖載件尺寸精度由于該沖載件的厚度為S=0.75mm且該沖載件的所有尺寸都未標注公差，根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計2中的表3-3和表3-7綜合考慮，可以按IT11級來確定該沖載件公差。它的尺寸精度能滿足一般的沖壓要求。根據(jù)互換性與測量技術(shù)3中的表3-4，得各尺寸公差分別為：d1=10.50+0.110 ； d2=21-0.1300 ； b=10-0.0900 ； l1=22-0.1300 ； l2=13-0.1100 ； r=4-0.0750 。其如圖11沖載件尺寸所示。結(jié)論：沖載件的尺寸精度能滿足這次的沖壓要求，所以該沖載件可以沖裁。圖11 沖載件尺寸1.2 沖載模的選擇沖載模是冷沖壓生產(chǎn)所采用的主要工藝設(shè)備。沖載模結(jié)構(gòu)的標準性、先進性和合理性對沖載件的質(zhì)量和精度、沖載加工的生產(chǎn)率及良品率和經(jīng)濟效益、模具的使用壽命與操作安全性等都有著非常大的影響。由于本次設(shè)計的沖載件包括沖孔、落料兩個基本工序，所以可以有三種沖載模具選擇。下面，將對三種用不同沖壓工藝方案進行沖載件生產(chǎn)的沖載模具進行對比以選擇最合理的沖載模具。1.2.1方案一 單工序模生產(chǎn)單工序模是在沖床一次沖載行程中只完成一個沖載工序的沖載模。結(jié)合本次設(shè)計的沖載件的工藝性，這種沖載工藝是先完成沖孔工序，再下個工序完成落料。從而完成一個沖載件的生產(chǎn)。單工序模的模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，但需要兩道工序兩副模具，成本高且生產(chǎn)效率低，兩次定位累計誤差大，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。1.2.3方案二 復(fù)合模生產(chǎn)復(fù)合模可在壓力機的一次沖載行程內(nèi)，在模具的同一位置上完成兩個或兩個以上沖載工序的沖模。這種沖模在完成本次設(shè)計的沖載件生產(chǎn)時只需要一副模具且生產(chǎn)效率也很高，同時容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和管理。雖然此沖載件的所有尺寸的尺寸精度要求較高，但是復(fù)合模不存在送料定位誤差問題，只要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正就可以保證沖載件的形狀精度，所以可以考慮這個方案。1.2.3方案三 級進模生產(chǎn)級進模又稱跳步模，是在沖床的一次行程中，在模具的幾個不同的工位上同時完成兩個或兩個以上沖載工序的沖載模。它具有定位精度相對高，所以能生產(chǎn)出高精度沖載件。級進模的使用壽命長，具有良好的經(jīng)濟預(yù)期。級進模能滿足這次的沖載件尺寸的精度要求以及模具設(shè)計和制造成本要求。本次設(shè)計的雙耳止動墊片沖孔落料模具設(shè)計的沖載件是大批量生產(chǎn)及該沖載件的尺寸精度要求高。綜合考慮模具的生產(chǎn)成本、操作要求和模具的使用壽命，所以這次設(shè)計采用級進模進行生產(chǎn)，即選擇方案三。2 沖載工藝設(shè)計2.1 排樣方式的確定及計算排樣是指沖載件在條料、帶料或板料上合理的布置方法。選擇合理的排樣和選擇合適的搭邊值可以有效的降低成本，保證沖載件的質(zhì)量及提高級進模壽命。所以必須要科學的選擇搭邊值和科學的選擇排樣方案，以保證沖載件的順利生產(chǎn)。2.1.1搭邊值的確定搭邊的作用是要補償定位誤差和保證條料具有滿足設(shè)計的強度和剛度，防止由于條料的寬度誤差和送進步距誤差等原因造成沖載出來的沖載件變成殘缺廢品。搭邊保證了送料的順利進行，從而保證了沖載件的質(zhì)量。由于本次設(shè)計將采用彈壓卸料板和沖載件的材料厚度為S=0.75 mm，根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計2的表3-12以及設(shè)計經(jīng)驗，可以得出工件間搭邊值a=1.5mm,側(cè)面搭邊值a1=1.8mm。2.1.2確定排料方向根據(jù)沖載件的外形結(jié)構(gòu)及尺寸特點，綜合考慮沖載時排料的科學性。有如下兩種方案如圖21 排料方案所示。圖2.1 排料方案由圖21 排料方向可知，方案1總面積 S1=50*32.5=1625mm2；方案2總面積 S2=66.5*23.5=1562.75mm2。雖然S1大于S2，但是由圖2.1可知方案1的送料步距比方案2的送料步距少9 mm。考慮到送料步距和級進模設(shè)計時的結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合考慮兩種方案的可行性，最終決定選擇方案1作為本次設(shè)計的方案。2.1.3計算送料步距A根據(jù)方案1可得，A=13+10.5+1.5=25 mm2.1.4計算料條寬度B根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計2中的表3-8和表3-9，可得兩孔中心矩公差為0.10mm，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5，條料寬度的單向（負向）公差=0.15 mm，導(dǎo)料板于最寬條料之間的間隙Z=0.5。所以可求得：B=（32.5+2a1+z）-0。150=36.6-0.150 mm取整后可得 B=37-0.150mm，則側(cè)面搭邊值為a1=2.25 mm。2.1.5排樣圖根據(jù)以上分析計算可得排樣圖如圖22 沖載件排樣所示。圖22 沖載件排樣2.1.6計算材料的利用率根據(jù)機械設(shè)計手冊1中的軋制薄鋼板品種（GB70885），可以用500*1000的板料來做沖載件的條料。因此可以得到A和B兩種方案。A方案：由500/37=13.51，可得13條條料；由1000/25=40，可得每條條料上可沖載得40個沖件。如圖2.3 方案A所示。圖23 方案AB方案：由1000/37=27.02，可得27條條料；由500/25=20.00，可得每條條料上可沖載得20個沖件。如圖24 方案B所示。圖24 方案B因為，一個步距內(nèi)的材料利用率為=nAbh100%一張板料上總的材料利用率的為=AnLB100%n一個步距內(nèi)沖裁件的總數(shù)目；A 沖載件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），單位mm2； b條料寬度，單位mm；h步距，單位mm；n一張板料上沖載件的總數(shù)目；L板料長，單位mm；B板料寬，單位mm。 其中一個沖載件的面積計算如圖25 面積計算所示。圖25 面積計算根據(jù)分割計算原理計算得沖載件的面積為 S面積=450 mm2。所以可以得出，方案A總的材料利用率為A=AnLB100%=45013405001000100%=46.8%方案B總的材料利用率為B=AnLB100%=45027205001000100%=48.60%由于方案B總的材料利用率大于方案A的材料利用率，從而選擇方案B來沖載制件。2.2 級進模壓力中心的建立沖壓力合力的作用點叫做模具的壓力中心。為了有效保證壓力機和沖模能正常平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心通過模柄軸線與壓力機滑塊中心必須設(shè)計成重合。要不然，沖載過程中壓力機滑塊和沖模都將會承受偏心載荷使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損。同時合理間隙也得不到保證，使得刃口迅速變鈍，從而降低沖載件的質(zhì)量和級進模的壽命甚至損壞級進模發(fā)生沖壓事故。這里我采用了解析法來確定沖壓力的合力作用點。如圖26 模具沖壓力中心所示。圖2.6模具沖壓力中心（以上兩個零件標注是為了更好的標清零件尺寸?，F(xiàn)在將上圖的左邊坐標系里的左邊圖形記為C圖形,右邊的圖形記為D圖形。）由公式 y=Rsb 可以分別求得yL3=yL4=yL8=yL10=3.78 mmyL9=6.37 mmyL12=10.5 mm。繼而可以分別求出各個線段或弧段的中心的坐標（單位為mm）：x1，y1=(0，22) x2，y2=(-5，16.685)x3，y3=(-5.67，9.8)x4，y4=(-9.72，5.6)x5，y5=(-12.185，5)x6，y6=(-13，0)x7，y7=(-12.185，-5)x8，y8=(-9.72，-5.6)x9，y9=(5.67，-4.5)x10，y10=(5.67，9.8)x11，y11=(5，16.85)x12，y12=(-7.42，7.42)x13，y13=(25，0)。根據(jù)凸模沖載時壓力的計算原理與復(fù)雜形狀件沖載時的計算原理，先求出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離，并計算各單一圖形輪廓的周長，然后根據(jù)基本公式求得級進模的壓力中心。所以根據(jù)分好的圖形標記，現(xiàn)在分別求C圖形的壓力中心和D圖形的壓力中心，然后再求總的級進模壓力中心。對于C圖形有：xC=L1x1+L2x2+L3x3+L12x12+2L4x4+2L5x5+L6x6+L9x9+L10x10+L11x11L1+L2+L3+L12+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10+L11帶入數(shù)據(jù)，求得 xC=-0.55 mm；yC=L1y1+2L2y2+2L3y3+L12y12+L4y4+L5y5+L6y6+L7y7+L8y8+L9y9L1+L2+L3+L12+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10+L11帶入數(shù)據(jù)，求得 yC=5.265 mm；同時可以求得C圖形的總周長LC=L1+L2+L3+L12+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10+L11=96.37 mm對于D圖形，其壓力中心在圓心（24.5，0）上。其圓周長為LD=d122=86.59 mm根據(jù)以上計算，現(xiàn)在求總的級進模壓力中心:X=LCxC+LDxDLC+LD代入數(shù)據(jù)，求得 X=11.30 mm；Y=LCyC+LDyDLC+LD代入數(shù)據(jù)，求得 Y=2.77 mm所以可以求得級進模的壓力中心為（11.30，2.77）。2.3 沖載力的計算沖載力是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設(shè)計級進模所必須的數(shù)據(jù)。沖載工藝包括沖載力、卸料力、推件力、頂件力。在沖載過程中，沖載力的大小是不斷變化的，沖載力是指板料作用在凸模上的最大抗力。下面分別沖載工藝中的各力。2.3.1 沖孔力根據(jù)沖孔力的計算公式F沖孔=KLt其中F為沖載力，單位N；L為沖載件的周長，單位mm；t為材料厚度，單位mm；為材料的抗剪強度，單位為MPb；K為系數(shù)，考慮到凸模、凸模刃口磨損，級進模間隙波動，材料力學性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，一般取K=1.3。代入數(shù)據(jù)，求得F沖孔=1.386.5900.75420=35458.66 N2.3.2 落料力根據(jù)落料力計算公式F落料=KLT得F落料=KLT=1.396.370.75420=39463.52 N2.3.3 沖載力根據(jù)沖載力計算公式F沖載=F沖孔+F落料得F沖載=F沖孔+F落料=74922.18 N2.3.4 卸料力、推件力和頂件力由于卸料力、推件力和頂件力與材料的力學性能、材料厚度，沖件輪廓的形狀、沖載間隙、潤滑情況、凹模洞口形狀等因素有關(guān)。在生產(chǎn)中，都是采用簡單的經(jīng)驗公式來計算：F卸=K卸F沖載F頂=K頂F沖載F推=nK推F沖載式中：F卸、F頂、F推分別為卸料力、頂件力和推件力，單位為N；K卸、K頂、K推分別為卸料力系數(shù)、頂件力系數(shù)和推件力系數(shù)；F沖載為沖載力，單位為N；n為同時卡在凹模洞口的件數(shù)，n=h/t，h為凹模刃口直壁高度，單位mm；t為材料厚度，單位mm。其中n=6/0.75=8。根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計2中表3-18可得h取6 mm。根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計 【2】中表3-13，查得K卸=0.05、K頂=0.06、K推=0.055。從而代入數(shù)據(jù)可以分別求得：F卸=0.0574922.18=3746.11 NF頂=0.0674922.18=4495.33 NF推=80.05574922.18=32965.76 N本次設(shè)計采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖載工藝力，從而可以計算總的沖壓力為F=F沖載+F卸+F推=74922.18+3746.11+32965.76=111634.05 N固有 P=1.11.3F=1.1F=1.1111634.05=122797.45N=122.80 KN2.3.5 壓力機的選擇根據(jù)沖壓工藝力選擇壓力機時，一般應(yīng)使所選壓力機的噸位大于計算所得的值。再根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表21，開式壓力機參數(shù)選擇如表21所示。表21開式壓力機公稱壓力/KN產(chǎn)生公稱壓力時滑塊距下死點的距離/mm滑塊行程/mm行程次數(shù)（次/min）最大封閉高度/mm封閉高度調(diào)節(jié)量/mm滑塊中心到床身距離/mm工作臺尺寸/mm工作臺孔尺寸/mm固定臺和可傾式活動臺位置左右前后左右前后直徑最高最低160570115220300160601604503002201101603級進模設(shè)計3.1 凸、凹刃口尺寸計算由于沖載件的尺寸精度主要決定于凸、凹模刃口尺寸及公差，級進模的合理間隙值也是靠凸、凹模刃口尺寸及公差來保證的。因此確定凸、凹模刃口尺寸及公差，是沖載模設(shè)計中的一項重要工作。由于沖載件的尺寸公差等級為IT11，根據(jù)設(shè)計原理及經(jīng)驗，可以選擇級進模的制作精度等級為IT9。本次設(shè)計中，沖孔件稍大于凸模尺寸，落料件稍小于凹模尺寸。由于凸、凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大，故新級進模的初始間隙應(yīng)該取最小合理間隙。本次采用的沖載件材料是A2，根據(jù)國標GB/T 16743-1997沖載間隙可得:最小合理間隙Zmin=28%t=0.120mm；最大合理間隙Zmax=211.0%t=0.165mm。固有Zmax-Zmin=0.165-0.120=0.045mm3.1.1 沖孔時凸、凹模刃口尺寸的計算對于沖孔10.5，本次設(shè)計采用的是凸、凹分開的加工方法。根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表316得：凸模制造公差 p=0.020mm；凹模制造公差 d=0.020mm；固有p+d=0.020+0.020=0.040mm；故滿足p+dZmax-Zmin。所以有:凸模尺寸 dp=(d1+)-p0=10.583-0.020 0mm凹模尺寸 dd=(d1+Zmin)0+p=10.7030+0.020 mm其中的值根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計 【2】中的表315及d1的制件公差為0.110，取=0.75。3.1.2對于落料時凸、凹模刃口尺寸的計算對于落料的外輪廓形狀復(fù)雜，其基本尺寸最大為32.5mm，所以本次設(shè)計采用凸模與凹模配作加工。這種加工一般是以凹模為基準件，然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙要求配作凸模。當以凹模為基準件時，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。由第一章的零件的工藝分析及根據(jù)互換性與測量技術(shù)3中的表3-4，可以得到落料件的尺寸如圖31凹模尺寸所示。圖31 凹模尺寸又因為凹模尺寸計算公式為：Ad=(A-）0+d其中，Ad為凹模刃口尺寸，單位mm；A為制件基本尺寸，單位為mm；d為凹模制造公差，取值為/4；為制件公差，單位為mm；為因素，其值可根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表315來取。對圖中A尺寸計算：AdA=(AA-AA）0+A4=(10-10.090)0+0.0904=9.9100+0.023 mm其中A根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計2中的表315取A=1。圖中C尺寸與A尺寸一樣，所以有AdC=AdA=9.9100+0.023 mm。對圖中B尺寸的計算：AdB=(AB-BB）0+B4=(4-0.0750.075)0+0.0754=3.9940+0.019 mm其中B根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表315取B=0.075。圖中G尺寸與B尺寸一樣，所以有 AdG=AdB=3.9940+0.019 mm。對圖中D尺寸的計算：AdD=(AD-DD）0+D4=(23.5-10.130)0+0.1304=23.3700+0.033 mm其中D根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表315取D=1。對圖中E尺寸的計算：AdE=(AE-EE）0+E4=(32.5-10.160)0+0.1604=32.3400+0.040 mm其中E根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表315取E=1。對圖中F尺寸的計算：AdF=(AF-FF）0+F4=(21-10.130)0+0.1304=20.8700+0.033 mm其中F根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計【2】中的表315取F=1。所以根據(jù)以凹模為基準件，然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙要求配作凸模的原則。以及根據(jù)設(shè)計與制造新模具時采用最小合理間隙的原則。凸模尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 Zmin=0.120mm。因為非圓形凸模與凸模固定板的配合公差為H7/m6,所以非圓形凸模的公差為（非圓形凸模尺寸V+0.008+0.021）。3.2 凸、凹模外形尺寸計算及確定凹模的外形一般有矩形與原形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強度與剛度。凹模的厚度還應(yīng)包括使用期內(nèi)的修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。3.2.1沖孔及落料凸模外形尺寸計算及確定對于圓形凸模，本次設(shè)計的凸模將采用卸料板導(dǎo)向凸模，所以凸模的最大允許長度為：lmax圓=82Ed3t代入數(shù)據(jù)可以求得lmax圓=821000010.58330.75420=362 mm對于非圓形凸模，本次設(shè)計的凸模也將采用卸料板導(dǎo)向凸模。所以凸模的最大允許長度為：lmax非圓=EJP代入數(shù)據(jù)可以求得lmax非圓=150 mm式中l(wèi)max為凸模最大允許長度，單位mm；E為凸模材料彈性模量，對于鋼材可取E=210000N/mm；t為沖載材料厚度，單位mm；為沖件材料抗剪切強度，單位N/mm2。J為斷面最小慣距，單位為mm4。由于凸模長度 L=h1+h2+h3+Y式中h1為導(dǎo)料板厚，單位mm；h2為卸料板厚，單位為mm；h3為凸模固定板后，單位mm；Y為凸模修磨量，一般取15mm20mm。導(dǎo)料板厚度根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四【4】中的表1415和模具標準應(yīng)用手冊【5】中的表252得h1=6 mm。綜合考慮本次設(shè)計的級進模結(jié)構(gòu)，此次設(shè)計將采用彈壓卸料板。因此，卸料板厚度根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四【4】中的表1410和設(shè)計經(jīng)驗可得h2=10 mm。凸模固定板根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊【5】中表222可得h3=25 mm。所以可以得到L=h1+h2+h3+Y=6+8+25+15=57 mm根據(jù)lmax、L的數(shù)值以及模具裝配和設(shè)計經(jīng)驗，選用標準凸模，可以取凸模的實際尺寸為L凸=56 mm。圓形凸模的三維模型如圖31圓形凸模所示。非圓形凸模的三維圖如圖32 非圓形凸模所示。 圖31圓形凸模圖32非圓形凸模 3.2.1沖孔及落料凸模外形尺寸計算及確定關(guān)于凹模壁厚，根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四4中的表81，可得凹模中刃口與刃口之間的距離最小應(yīng)大于為1.5mm2.0mm。所以這次級進模設(shè)計中的刃口設(shè)計分部合理。根模具設(shè)計手冊模具手冊之四4中的表145，得凹模厚壁為22mm28mm。取壁厚為25mm。有：凹模長 L凹=b+2w=92.75 mm 凹模寬 B凹=工件寬+2w=82.50 mm 式中b為沖載件最大外形尺寸且b=42.75mm；w為壁厚且w=25mm；工件寬=23.5mm。根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四4中的圖1415，凹模厚度初選22mm。這樣可以得到凹模的初始外形尺寸為長寬厚=92.7582.5022。這個尺寸還需要向國家標準靠攏。根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四4中的表146（表146摘自國標GB285881）可得：L凹B凹h凹=10010022 mm根據(jù)已經(jīng)確定的級進模的凹模的刃口尺寸數(shù)據(jù)和凸模的刃口尺寸數(shù)據(jù)以及級進模的凹模及凸模的外形尺寸數(shù)據(jù)，可以基本確定級進模關(guān)鍵的工作部分結(jié)構(gòu)。再由此來設(shè)計和選取級進模的其他零件。凹模的二維模型如圖33所示。圖33 凹模二維圖4 級進模主要零件設(shè)計4.1 級進模模架的設(shè)計本次級進模的設(shè)計采用橫向送料的方式進行送料。所以需要選擇表面寬度足夠的模架。所以可以考慮滑動導(dǎo)向模架中的對角導(dǎo)柱模架和后側(cè)導(dǎo)柱模架。對于對角導(dǎo)柱模架，在凹模面積的對角中心線上裝有前、后導(dǎo)柱。它的有效工作區(qū)域在毛坯進料方向的導(dǎo)套之間。對角導(dǎo)柱模架受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上平穩(wěn)的運動。對于后側(cè)導(dǎo)柱模架，它的兩個導(dǎo)柱和兩個導(dǎo)套分別安裝在上、下模座的后側(cè)。凹模面積是在導(dǎo)套前的有效區(qū)域。由于本次設(shè)計的沖載件的精度要求為IT11，而且設(shè)計的級進模將用于生產(chǎn)大量沖載件?？紤]到?jīng)_載件的質(zhì)量和級進模的使用壽命，本次設(shè)計將采用對角導(dǎo)柱模架（GT/T 2851.190）。根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊5中表35、表315表316以及根據(jù)3.2.1目中計算得的L凹B凹h凹=10010022 mm，級進模對角導(dǎo)柱模架選擇的數(shù)據(jù)如表41所示。表41 對角導(dǎo)柱模架上、下模座尺寸（單位mm）名稱凹模邊界厚度HL1B1L2B2SS1RDd(H7)D1d1(H7)LB基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差上模座100100251101101801601451453532D0+0.02535D10+0.025下模座100100301101101801601451453520d-0.0410-0.02022d1-0.041-0.020選擇好級進模模架之后,根據(jù)已經(jīng)設(shè)計好的凹模來確定下模座沖孔廢料和落料件下落通道。根據(jù)級進模本身的結(jié)構(gòu)特點，確定下模座與凹模、導(dǎo)料和彈壓卸料板的裝配位置。為了使級進模裝配合理以及級進模工作時工作平穩(wěn)，本次設(shè)計下模座將采用四個圓柱銷來定位和六個固定內(nèi)六角圓柱螺釘固定連接。上模座將采用四個定位圓柱銷和四個固定內(nèi)六角圓柱螺釘固定連接。同時在選擇上、下模座后，根據(jù)本次設(shè)計采用的壓力機，選擇模柄。根據(jù)選擇好的模柄尺寸以及由2.2節(jié)確定的級進模壓力中心，就可以確定模柄在上模座的位置。這樣就基本確定了上、下模座的基本尺寸和結(jié)構(gòu)。圖41所示的就是級進模上模座三維圖，圖42所示的就是級進模下模座三維圖。 圖41 級進模上模座 圖42級進模下模座4.2級進模模柄的設(shè)計本次設(shè)計的級進模結(jié)構(gòu)包含有模柄?，F(xiàn)在常用的國家標準模柄結(jié)構(gòu)形式有旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄、槽型模柄、通用模柄和浮動模柄等。旋入式模柄，顧名思義就是通過螺紋和螺紋孔來連接，旋入式模柄通過螺紋與4.1節(jié)設(shè)計好的級進模上模座連接。采用旋入式模柄時，為了防止發(fā)生松動，在模具設(shè)計時經(jīng)常加入防轉(zhuǎn)螺釘緊固。而且，旋入式模柄具有拆裝方便優(yōu)點。但是由于模柄軸線與上模座的垂直度較差，所以一般用在有導(dǎo)柱作為上、下模導(dǎo)向的小型沖模中。壓人式模柄，是采用過渡配合將壓入式模柄和級進模上模座連接的，并且采用防轉(zhuǎn)螺釘來防轉(zhuǎn)。這樣的壓入式模柄和級進模上模座配合后，模柄的軸線與上模座的垂直度很高。壓入式模柄的這些特點使得它適用于中、小型的沖模中。其余的模柄，像凸緣模柄是適用于較大型沖載模具中，槽型模柄和通用模柄常用于簡單模，浮動模柄主要用于精密導(dǎo)柱模。本次級進模設(shè)計，屬于小型沖模設(shè)計。根據(jù)2.3.5目中選擇好的壓力機，為了保證級進模的正常工作和使用壽命，本次級進模設(shè)計將采用旋入式模柄。根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊5中的表227選擇旋入式模柄的尺寸。旋入式模柄的尺寸如表42 所示。表42 旋入式模柄尺寸(單位 mm)d（d11）HhS(H13)d1d2bC基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差30d-0.195-0.065732524S-0.330018.5M4X82.514.3 級進模墊板的設(shè)計為了增加級進模的使用壽命，本次級進模設(shè)計將在模具結(jié)構(gòu)中設(shè)計有墊板的模具。級進模中有墊板可以緩沖沖孔落料時產(chǎn)生的反沖力對上模座的直接作用。進而對上模座起保護的作用，同時也可以更好的保護落料凸模和沖孔凸模。級進模工作時，因為有墊板的存在，將使級進模工作時更加平穩(wěn)和安全。以提高模具的生產(chǎn)效率和級進模的使用壽命。為了選擇合理的墊板，將在選擇好上模座后選擇。根據(jù)4.1節(jié)選擇好的上模座，本次設(shè)計的級進模墊板將采用矩形墊板。根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊【5】中的表214、3.1.2目中計算得到的凹模刃口尺寸和3.2.1目中計算得到的凹模外形尺寸以及4.1節(jié)中確定好的定位圓柱銷的位置和固定內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)奈恢茫夁M模墊板選擇的數(shù)據(jù)如表43所示。表43級進模墊板（單位mm）LBHC10010041圖44所示的就是級進模墊板的二維圖。圖44 級進模墊板4.4 凸模固定板的設(shè)計凸模固定板是模具設(shè)計中必須的零件。為了使凸模正常工作，凸模固定板是必不可少的。本次設(shè)計的級進模也將選擇用凸模固定板。為了選擇合適的固定板，本次設(shè)計將根據(jù)級進模結(jié)構(gòu)的特點來選擇級進模的凸模固定板。級進模凸模固定板的外形尺寸和凹模的一樣，所以先要確定級進模凹模固定板的厚度。根據(jù)4.1節(jié)中選擇的級進模上模座、3.1.2目中計算得到的凹模刃口尺寸、3.2.1目中計算得到的凹模外形尺寸以及4.1節(jié)中確定好的定位圓柱銷的位置和固定內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)奈恢?，在根?jù)模具標準應(yīng)用手冊【5】中的表222選擇級進模的凸模固定板?？梢缘玫焦潭ò宓暮穸菻=25 mm。因為凸模是本次級進模設(shè)計中重要的零件，所以它們的尺寸以及尺寸精度必須得到優(yōu)先保證。為了滿足凸模的尺寸精度以及加工精度要求。選擇凸模固定板時要以凸模的尺寸為基準，也就是要以凸模來作為基準與凸模固定板中的孔進行裝配。為了滿足裝配要求將采用H7/h6。圖45所示的就是級進模凸模固定板三維圖。圖45 凸模固定板4.5 彈性卸料板設(shè)計模具設(shè)計中，常用的卸料板有剛性卸料裝置和彈性卸料裝置兩種。剛性卸料裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單，僅是由固定卸料板構(gòu)成。固定卸料板一般都安裝在下模的凹模上。固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模的一樣，它的厚度選取可以根據(jù)沖模設(shè)計手冊來選取。一般，固定卸料板適用于沖制件原材料厚度0.8mm的帶料或是條料。卸料板、彈性組件和卸料螺釘組成彈性卸料裝置。它即可以安裝在上模也可以安裝在下模中。彈性卸料板不僅有卸料作用，還有壓料作用。彈性卸料裝置適用于沖制件原材料較薄的沖載。由于本次設(shè)計的沖制件原材料的厚度為S=0.75mm。所以本次級進模的設(shè)計將采用彈性卸料裝置。由于本次級進模設(shè)計采用彈性卸料裝置，卸料板與凸模之間的單邊間隙取板料厚度的0.1倍。同時還要選擇合適的彈簧或橡皮以及選擇合適的卸料螺釘。這樣就可以確定完整的卸料結(jié)構(gòu)。卸料板的厚度可以根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四4總的表1410選取。所以卸料板的厚度為12mm。根據(jù)沖模設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四4中的表1410可得C=0.2t=0.20.75=0.15mm根據(jù)已經(jīng)確定好的圓形凸模和非圓形凸模尺寸值和C的值就可以確定卸料板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。彈性卸料裝置的彈性體常用的有彈簧體和橡膠體兩種。由于本次設(shè)計的沖載件較薄，所以可以選擇橡膠體作為彈性卸料裝置的彈性體部分。在橡膠中，我選擇聚氨酯作為彈性體。根據(jù)3.2節(jié)計算的沖載力和選擇好的壓力機，以及選擇好的卸料板厚度和設(shè)計經(jīng)驗，根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊5中的表277可以選擇聚氨酯彈性提作為彈性卸料裝置的彈性體。表44所示就是聚氨酯彈性體的尺寸。表44聚氨酯彈性體的尺寸（單位mm）DdHD1208.51626本次選擇的聚氨酯彈性體的預(yù)壓縮量選擇為：H預(yù)壓=6.25%H=6.25%16=1 mm。本次設(shè)計的聚氨酯彈性體的工作時最大壓縮量選擇為：H實壓=25%H=25%16=4 mm。選擇好彈性體后，在選擇圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘。根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊5中的表274選擇圓柱頭內(nèi)六角螺釘。表48所示就是圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘?shù)某叽纭１?8 圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘尺寸（單位mm）dL(h8)d1LDtSD1D2bd2CC1H基本尺寸極限偏差8600L-0.0460M6712.5467.56.90.424.510.58圖46所示就是卸料板三維圖。圖47所示就是聚氨酯彈性體三維圖。圖48所示就是圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘三維圖。圖46 卸料板圖47 橡膠體 圖48卸料螺釘4.6 導(dǎo)料板的設(shè)計條料的送料方向一般都是靠著導(dǎo)料板或?qū)Я箱N一側(cè)導(dǎo)向送進。本次級進模的設(shè)計將采用導(dǎo)料板進行條料的送料方向的導(dǎo)正，以保證送料精確的進行。為了保證模具工作時，準確沖載出沖載件，導(dǎo)料板的設(shè)計就必須滿足精度要求。導(dǎo)料板有分離式和整體式兩種。本次設(shè)計采用的是分離式導(dǎo)料板。根據(jù)模具設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四4中表1417得f=0.5 mm。根據(jù)模具設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四4的表1416得B0=B2+f=37.5 mm根據(jù)模具設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四4的表1415得導(dǎo)料板的厚度H=6 mm。根據(jù)3.1節(jié)計算得的凹模刃口尺寸和3.2節(jié)計算得凹模的外形尺寸以及4.1節(jié)設(shè)計的下模座安裝時的定位位置和固定位置，按照根據(jù)模具設(shè)計手冊模具設(shè)計手冊之四4的圖1450就可以確定分離式導(dǎo)料板的尺寸和結(jié)構(gòu)。圖49所示就是分離式導(dǎo)料板三維圖。圖49 分離式導(dǎo)料板4.7 標準圓柱銷和內(nèi)六角圓柱螺釘?shù)倪x擇為了使裝配時模架結(jié)構(gòu)可以按設(shè)計要求裝配和模具工作時準確平穩(wěn)的工作，本次設(shè)計的級進模將采用圓柱銷進行導(dǎo)正和定位。根據(jù)4.1節(jié)中設(shè)定好的，上下、模都將采用四個圓柱銷。根據(jù)機械制圖6中的附表C91選擇上、下模用的圓柱銷尺寸。表49所示就是圓柱銷尺寸。表49 圓柱銷尺寸（單位mm）名稱上模下模d68c1.21.6lGB/T 119.112601480為了固定上、下模零件，本次設(shè)計采用的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。根據(jù)4.1節(jié)中設(shè)定好的上模將采用四個內(nèi)六角圓柱頭螺釘，下模也將采用六個內(nèi)六角圓柱頭螺釘。根據(jù)機械制圖【6】中的附表C1選擇上、下模用的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。表410所示就是內(nèi)六角圓柱頭螺釘。表410 內(nèi)六角圓柱頭螺釘尺寸（單位mm）名稱上模下模螺紋規(guī)格dM6M8dk max1013K max68t min34s56e5.726.86B(參考)2428l范圍10601280圖410所示就是上模內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)娜S圖。圖411所示就是下模內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)娜S圖。圖410 上模內(nèi)六角圓柱頭螺釘 圖411下模內(nèi)六角圓柱頭螺釘4.8 級進模導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇模具設(shè)計中，上、下模座的導(dǎo)向一般由導(dǎo)柱和導(dǎo)套共同完成。一般的，導(dǎo)柱和導(dǎo)套有滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套和滾動導(dǎo)柱、導(dǎo)套兩種。本次設(shè)計將采用滑動導(dǎo)柱和導(dǎo)套。由于4.1節(jié)中選擇了對角導(dǎo)柱模架，所以導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇要選兩對來對凸、凹模進行導(dǎo)向。但是兩對導(dǎo)柱、導(dǎo)套的直徑是不相同的。因為不同直徑的導(dǎo)柱、導(dǎo)套可以避免在合模時上模誤裝方向而損壞凸模、凹模的刃口。由于沖載材料的厚度小于0.8mm，所以這次選用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合精度為H6/h5。根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊5中表336選擇B型導(dǎo)柱。其尺寸大小如表411所示。表411 B型導(dǎo)柱尺寸（單位mm）dd1(r6)Ll基本尺寸極限偏差h5基本尺寸極限尺寸20d-0.009020d1+0.028+0.04112030222212030根據(jù)模具標準應(yīng)用手冊5中表339選擇B型導(dǎo)套。其尺寸大小如表412所示。表412 B型導(dǎo)套尺寸（單位mm）dD(r6)LH基本尺寸極限偏差H6基本尺寸極限偏差20d0+0.01332D+0.034+0.050502522355025這樣導(dǎo)柱和導(dǎo)套的已經(jīng)選擇好。圖412所示是小導(dǎo)柱三維圖。圖413所示是大導(dǎo)柱三維圖。圖414所示是小導(dǎo)套的三維圖。圖415所示是大導(dǎo)套的三維圖。圖412小導(dǎo)柱 圖413大導(dǎo)柱 圖414小導(dǎo)套 圖415 大導(dǎo)套4.9 級進模校核根據(jù)2.3.5目所選擇的壓力機可以知道壓力機的各項參數(shù)，根據(jù)最大和最小裝模高度的參數(shù)和3.2節(jié)中凸、凹模外形尺寸的確定以及4.1節(jié)中級進模模架的設(shè)計對比比較可以得出，這次所設(shè)計的級進模與壓力機配合合理。故級進模的設(shè)計校核合理，滿足設(shè)計要求。其中最小裝模高度為160mm,最大裝模高度為300mm。級進模的設(shè)計尺寸如二維裝配圖所示。所以級進模的設(shè)計符合要求。5 級進模零件材料的選擇沖模所采用的材料種類繁多,包括有金屬材料和非金屬材料。本次設(shè)計的模具零件將因為各個部件的不同而選擇不同的材料。其中模具的主要零件將采用各種黑色金屬材料。但是由于各種零件的功能和使用目的不同，所以對各個零件的選材原則也各異。選擇合理的模具材料是模具設(shè)計中一項非常重要的設(shè)計工作。其中又屬模具的工作零件的材料選擇最為重要和嚴格，其中對其熱處理工藝的選擇也非常重要。為了能做出一個符號設(shè)計要求的級進模，我將慎重合理的選擇模具零件的各種材料。以提高級進模的工作精度、生產(chǎn)質(zhì)量、工作效率、生產(chǎn)效率和提高級進模的使用壽命。本次設(shè)計的級進模的主要工作零件有圓形凸模、非圓形凸模和凹模，這三個零件的選材要特別合理。因為它們選材的好壞將直接影響到級進模工作時沖載出的沖載件的質(zhì)量，并且還將直接影響級進模的使用壽命。本次級進模的設(shè)計中，凹模和凸模一樣，將直接影響著級進模的加工質(zhì)量以及模具的使用壽命。由于本次級進模的設(shè)計上、下模座屬于同性質(zhì)的零件，所以可以使用同一中材料。但是，所選用的材料必須滿足本次級進模設(shè)計的設(shè)計要求以及滿足級進模工作時的精度要求、平穩(wěn)要求、安全要求和使用壽命的要求。對于本次設(shè)計的級進模其他零件，將根據(jù)級進模本身的結(jié)構(gòu)特點、加工特點、生產(chǎn)特點以及國家標準來選擇各種零件的材料。5.1 級進模凸模選材由于本次設(shè)計的凸模有圓形凸模和非圓形凸模，所以必須選擇合理的材料。為了保證凸模的精度、硬度、強度和使用壽命，必須根據(jù)國家標準和設(shè)計經(jīng)驗來選取凸模的材料。本次級進模設(shè)計的凸模是采用面積不變的直通式凸模。本次設(shè)計的級進模凸模的材料將根據(jù)模具設(shè)計手冊模具手冊之四4中的表143和表1452、模具標準應(yīng)用手冊5中表234、沖壓工藝與模具設(shè)計2中的第79頁所寫內(nèi)容和設(shè)計經(jīng)驗來選擇。本次設(shè)計選擇的凸模所選材料如表51所示。表51 凸模材料材料T10A GB129886熱處理凸模刃口端淬硬，硬度56HRC60HRC；凸模末端淬火后回火，硬度40HRC50HRC技術(shù)條件按GB287081的規(guī)定5.2 級進模凹模選材凹模材料可以選擇和凸模材料相同，凹模材料淬火硬度的選取可以比凸模的略高一點。為了滿足本次級進模設(shè)計的要求，級進模凹模材料將根據(jù)本次已經(jīng)設(shè)計好的凹模尺寸、模具設(shè)計手冊模具手冊之四4中的表1452、模具標準應(yīng)用手冊5中的表236和沖壓工藝