CM-461夾具底座沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料+彎曲通過答辯全套含CAD圖紙】

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In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project.KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die目錄第一章 緒言1第一節(jié) 材料的工藝分析1第二節(jié) 材料選擇2第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀2第四節(jié) 尺寸精度3第二章 沖裁工藝方案的確定6第三章 模具總體設(shè)計(jì)7第一節(jié) 模具類型的選擇7第二節(jié) 操作與定位方式7第三節(jié) 卸料、出件方式7第四節(jié) 確定送料方式8第五節(jié) 確定導(dǎo)向方式8第四章 模具工藝參數(shù)確定9第一節(jié) 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算9第二節(jié) 搭邊值的確定9第三節(jié) 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算10第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算13第五章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選14第一節(jié) 沖裁力Fp的計(jì)算14第二節(jié) 卸料力Fq1的計(jì)算15第三節(jié) 頂件力Fq2的計(jì)算15第四節(jié) 總的沖壓力F的計(jì)算15第五節(jié) 壓力機(jī)的初選16第六章 模具壓力中心的確定17第七章 沖裁模間隙的確定19第一節(jié) 沖裁間隙Z19第二節(jié) 沖裁間隙分析19第八章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算21第一節(jié) 刃口尺寸計(jì)算的基本原則21第二節(jié) 刃口尺寸的計(jì)算21第九章 主要零部件的設(shè)計(jì)26第一節(jié) 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算26第二節(jié) 橡膠的選用32第三節(jié) 模架及其零件的設(shè)計(jì)33第十章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)35第一節(jié) 閉合高度的計(jì)算35第二節(jié) 沖壓設(shè)備的選定35第十一章 模具總裝圖與凸、凹模零件圖36結(jié)論37致謝38第一章 緒言第一節(jié) 材料的工藝分析沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。工件名稱：夾具底座 工件簡(jiǎn)圖：如圖1.1所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235 工件厚度：3mm 工件精度：IT14圖1.1工件簡(jiǎn)圖第二節(jié) 材料選擇根據(jù)表1.1，Q235為碳素結(jié)構(gòu)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。第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，除有一個(gè)直徑為4的孔, 2個(gè)直徑為6的孔其余皆為直線，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。2.3展開尺寸的計(jì)算彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長(zhǎng)度不變的原理來求出的，對(duì)于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時(shí)，中性層的位置為=r+t/2式中 r彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑t板料的厚度，而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長(zhǎng)度時(shí)，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長(zhǎng)度的計(jì)算了，這需要一個(gè)中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對(duì)于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計(jì)算， 經(jīng)過計(jì)算 L1=45，寬度D=41此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。產(chǎn)品展開后是正方形，四個(gè)角是尖角，為防止模具破裂，減少模具應(yīng)力集中，應(yīng)將四個(gè)尖角改成R角，如圖，展開圖紙如下圖所示：第四節(jié) 尺寸精度零件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1.2為IT14級(jí)，尺寸精度較低，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。查公差表得各尺寸公差：零件外形： 41mm、45mm、14mm零件內(nèi)形： 6mm、 4mm表1.1黑色金屬的力學(xué)性能材料名稱材料牌號(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216-304275-3833217708255-353324-4413219618600010F216-333275-4123018610255-333294-4322920619400015F245-363314-4512815265-373333-4712622519800020F275-383333-471262251960002O275-392353-5002524520600025314-432329-5392427519800030353-471441-5882229419700035392-511490-6372031419700040412-530511-6571833320900045432-549539-6861635320000050432-569539-71614373216000表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.31998）公差等級(jí)IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15基本尺寸/m /mm36812183048750.120.180.300.48610915223658900.150.220.360.58101811182743701100.180.270.430.70183013213352841300.210.330.520.843050162539621001600.250.390.621.005080193046741201900.300.460.741.2080120223554871402200.350.540.871.40從表1.1中查出Q235抗拉強(qiáng)度：=275383Mpa抗剪強(qiáng)度：=216304Mpa伸長(zhǎng)率： =32%分析其力學(xué)性能較好，故選擇Q235材料。第二章 沖裁工藝方案的確定該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案：方案一：先沖孔，后落料，然后彎曲。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔落料復(fù)合沖壓然后彎曲。復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料彎曲級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓設(shè)備噸位不夠的問題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二次沖孔時(shí)，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。方案二也只需2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。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。通過對(duì)上述三種方案的分析比較,采用方案二復(fù)合模是比較合理的。第三章 模具總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 模具類型的選擇經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。第二節(jié) 操作與定位方式一、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，提高經(jīng)濟(jì)效益。二、定位方式因?yàn)閷?dǎo)料銷和擋料銷結(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。第三節(jié) 卸料、出件方式一、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。工件平直度較高，料厚為3mm，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。二、出件方式因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。第四節(jié) 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，采用橫向送料方式，即由右向左送料。第五節(jié) 確定導(dǎo)向方式采用后側(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。第四章 模具工藝參數(shù)確定第一節(jié) 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無搭邊排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三種方案：方案一：有搭邊排樣 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：少搭邊排樣 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：無搭邊排樣 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（如圖5.1所示）。第二節(jié) 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，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)還會(huì)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钸呏凳菑U料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表5.1得：兩制件之間搭邊值a1=2.5mm側(cè)搭邊值a=3mm表5.1搭邊值和側(cè)邊值材料厚度t手動(dòng)送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa11以下1.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465762.05第三節(jié) 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算一、送料進(jìn)距A條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料進(jìn)距，每個(gè)進(jìn)距可沖出一個(gè)或多個(gè)零件。A=D+a1 (5.1)式中D平行于送料方向的沖裁件寬度a1沖裁件之間搭邊值模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。圖5.1排樣圖二、條料寬度B計(jì)算排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計(jì)出。計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮：1.有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。2.無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。3.有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。圖5.2有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度確定本設(shè)計(jì)采用的是有側(cè)壓裝置的模具。所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值。其計(jì)算公式如下：B=D+2a （5.2）式中B條料寬度基本尺寸；D條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸；a側(cè)搭邊值，查表5.1；條料下料剪切公差；表5.2剪切公差及條料與導(dǎo)料板之間隙C（mm）條料厚度(mm)條料寬度(mm)1122335CCCC500.40.10.50.20.70.40.90.6501000.50.10.60.20.80.41.00.61001500.0.20.70.30.90.51.10.71502200.70.20.80.31.00.51.20.7根據(jù)零件圖查表5.2確定剪料公差及條料與導(dǎo)板之間的間隙=0.6。根據(jù)公式(5.2)： B=D+2a+c =(45+23)=51第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算一、計(jì)算沖壓件面積、周長(zhǎng)因?yàn)樵摴ぜD由多段圓弧組成，計(jì)算周長(zhǎng)需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長(zhǎng)度，計(jì)算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點(diǎn)，諸多因素采用人工計(jì)算時(shí)計(jì)算量較大，因此采用三維輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計(jì)算出面積、周長(zhǎng)（如圖5.3）。圖5.3沖壓件的周長(zhǎng)和面積取F=1257.81mm2L=205.65mm二、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。 材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率表示：=(nF/AB)100% （5.3）式中材料利用率（%）；n沖裁件的數(shù)目；F沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積；B板料寬度(mm)；A送料進(jìn)距；根據(jù)公式(5.3)： =(21257.81/7151)100%69.5%由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。第五章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計(jì)算：Fp=Kp Lt =Lt （6.1）式中材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；L沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；t材料厚度（mm）；系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)，取Kp =1.3。第一節(jié) 沖裁力Fp的計(jì)算據(jù)圖5.3可得一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=205.65mm。查碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表知：Q235的抗剪強(qiáng)度=216Mpa304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=4mm，則根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Lt=1.33205.65260=208529.1(N)208.5（KN）第二節(jié) 卸料力Fq1的計(jì)算Fq1=KxFp （6.2）式中Kx卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx0.05。根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp=0.05208.5（KN）10.43(KN)表6.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKxktKd鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03第三節(jié) 頂件力Fq2的計(jì)算Fq2= KdFp （6.3）式中Kd頂件力系數(shù)。查表6.1得Kd0.06.根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp =0.06208.5（KN）12.5（KN）第四節(jié) 總的沖壓力F的計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2=208.5+10.43+12.5=231.43(KN)選用的壓力機(jī)公稱壓力P（1.11.3）F，取系數(shù)為1.3，則： P1.3F=1.3x231.43(KN)=300.859(KN)。4.3 彎曲力的計(jì)算本產(chǎn)品屬于V形彎曲，由于彎曲雖然是一副模具，定位做成可調(diào)接的，所以在計(jì)算彎曲力時(shí)，需要計(jì)算2次，V形彎曲的計(jì)算公式如下彎曲力計(jì)算，第1次彎曲寬度為33MM時(shí)F=0.6KBtt/(R+t) (4-1) F=0.61.3333600/（0.5+3）=12034N =2.4KN式中 F彎曲力（N）；B產(chǎn)品的彎曲的寬度（mm）；材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；（550-700 MPa）t材料厚度；(mm)K系數(shù)，通常K=1.3；第2次彎曲時(shí)，彎曲力計(jì)算，第2次彎曲寬度為14MM時(shí)F=0.6KBtt/(R+t) (4-1) F=0.61.3143600/（0.5+3）=5616N =2.4KN式中 F彎曲力（N）；B產(chǎn)品的彎曲的寬度（mm）；材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；（550-700 MPa）t材料厚度；(mm)K系數(shù)，通常K=1.3；第五節(jié) 壓力機(jī)的初選沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)。表6.2部分常用開式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)單位型號(hào)J23-4J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-63J23-100滑塊公稱壓力KN40631001602506301000滑塊行程次數(shù)次/mm2001601351151007070最大閉合高度mm160170180220250360360閉合高度調(diào)節(jié)量mm35405060709090立柱間距mm100150180220260250250滑塊地面尺寸左右mm100140170200300300前后mm90120150180340340模柄孔尺寸直徑mm3050深度mm5070墊塊厚度mm35405060708090最大傾斜角453530工作臺(tái)尺寸左右mm280315360450560630710前后mm180200240300360420480根據(jù)沖壓力的計(jì)算和壓力中心的計(jì)算，選擇開式壓力機(jī)的型號(hào)為J23-63。第六章 模具壓力中心的確定模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來確定：1.對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。2.工件形狀相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。3.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。其中、分別為各沖裁周邊長(zhǎng)度。圖7.1壓力中心按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計(jì)算出零件壓力中心為（17.96，17.19）第七章 沖裁模間隙的確定第一節(jié) 沖裁間隙Z指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值（如圖8.1），是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。圖8.1沖裁間隙第二節(jié) 沖裁間隙分析一、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?，二是模具本身的制造偏差。二、間隙值的確定凸、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。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?？紤]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Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過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Zmin。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。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確定間隙值。根據(jù)間隙表8.1查得材料Q235的最小雙面間隙Zmin=0.460mm，最大雙面間隙Zmax=0.640mm表8.1部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙材料厚度08、10、35、09Mn2、Q23540、5016Mn65MnZ最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大小于0.5較小間隙0.50.040.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0921.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2402.00.2460.3600.2600.3800.2600.3802.50.3600.5000.3800.5400.3800.5403.00.4600.6400.4800.6600.4800.6604.00.6400.880注：08鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，取間隙的25%。第八章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算第一節(jié) 刃口尺寸計(jì)算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：1.落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。3.確定沖模刃口制造公差時(shí)。如果對(duì)刃口精度要求過高，增加成本，如果對(duì)刃口精度要求過低，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件按國(guó)家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件按IT6IT7級(jí)制造。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。第二節(jié) 刃口尺寸的計(jì)算根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法分為兩種情況。凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。對(duì)于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開加工方法。凸模與凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax必須滿足下列條件：或者、一、沖孔凸、凹模計(jì)算設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式為：凸模 dp=(dx)0- p 凹模 dd=(Zmin)0+ d(dXZmin) 0+ d在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距Ld按下式確定：Ld=(Lmin0.5)0.125式中dd沖孔凹?；境叽?mm)； dp沖孔凸?；境叽?mm)； d沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)； Lmin制件孔距最小極限尺寸(mm)； 沖孔件孔徑公差(mm)； Zmin凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；X磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9.1取值：當(dāng)工件精度IT10以上，取x=1；當(dāng)工件精度IT11IT13，取x=0.75；當(dāng)工件精度IT14，則取x=0.5。表9.1磨損系數(shù)X料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.5設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，所以凸模： dp =(d+X) 0- p=(6+0.50.30)=6.15凹模： dd=( dp +Zmin)=(6.15+0.46)=6.61校核: pd=0.011+0.018=0.029mm二、落料凸、凹模計(jì)算凹模： Dd=(DX)凸模： Dp=( DdZmin)(DXZmin)式中Dd落料凹模基本尺寸(mm)；Dp落料凸模基本尺寸(mm)；D落料件最大極限尺寸(mm)；r落料件外徑公差(mm)；Zmin凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；X磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。表9.1取X=0.5。由公差表（1.2）查得：41mm、45mm、14mm mm設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工。所以凹模 140-0.43:Dd1=(D1-X)=(14-0.50.43)0+0.018 =13.7850+0.018mm 410-0.52:Dd2=(D2-X)=(41-0.50.62)0+0.15 =40.690+0.151mm450-0.52:Dd2=(D2-X)=(45-0.50.62)0+0.15 =44.690+0.151mm凸模 140-0.43:Dp1=(Dd1-Zmin)=(13.785-0.46)=13.325mm 410-0.52:Dp1=(Dd1-Zmin)=(40.69-0.46)=40.23mm450-0.52:Dp1=(Dd1-Zmin)=(44.69-0.46)=44.23mm校核因?yàn)?=0.018+0.011=0.029mm=0.013+0.021=0.034mm=0.016+0.025=0.041mm=0.019+0.030=0.049mmZmaxZmin =0.24-0.132=0.108mm(Zmax、Zmin是凸、凹模最大初始雙面間隙，查表8-1得Zmax =0.24、Zmin =0.132)滿足ZmaxZmin。6.3.3 彎曲凸模，凹模設(shè)計(jì)計(jì)算毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在選擇間隙時(shí)可以直接查表，所以查表可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。由于產(chǎn)品圓角較大，所以間隙不能大，否則產(chǎn)品有錐度，精度差，不符合要求，間隙太小，模具壽命短，所以取間隙為t。凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和產(chǎn)品的回彈。1）、制件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為L(zhǎng) d=（Lmax 0.75）凸模尺寸為L(zhǎng) p=（Ld0.75Z）（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸凸模尺寸為L(zhǎng) p=（Lmin +0.4） 凹模尺寸為L(zhǎng) d=（Lp+0.4+Z） 其中 L產(chǎn)品件的外形或內(nèi)尺寸產(chǎn)品件的尺寸偏差L d產(chǎn)品凹模的基本尺寸L p產(chǎn)品凸模的基本尺寸Z凸凹模雙面間隙具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注內(nèi)尺寸，按此公式計(jì)算彎曲凸模尺寸為L(zhǎng) p1=（Lmin +0.4） =0.5凹模尺寸為L(zhǎng) d1=（Lp1+0.4+Z） =1.5 凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。第九章 主要零部件的設(shè)計(jì)第一節(jié) 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模：在沖壓過程中與凸模配合直接對(duì)沖壓制件進(jìn)行分離或成形的工作零件。凹模洞口的類型如圖10.1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，本設(shè)計(jì)選用c型筒口。圖10.1凹模類型2.外形尺寸計(jì)算凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類，本設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模。凹模厚度： H=Kb(15mm) (10.1)凹模壁厚： C=(1.52)H(30mm) (10.2)凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3)式中b沖裁件的最大外形尺寸；（mm）；K系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見表10.1）；H凹模厚度；C凹模壁厚；B凹模外形最大尺寸。表10.1系數(shù)K的數(shù)值b/mm厚度t/mm0.51233500.30.350.420.50.650-1000.20.220.280.350.42100-2000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22根據(jù)圖1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，則由公式10.1和公式10.2得：凹模厚度： H=Kb=0.25107=26.75mm；凹模壁厚： C=(1.52)H=(1.52)26.75=40.12553.5mm根據(jù)表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C=107+245=197mmL=b+2C=30+245=120mm查表10.2，選取凹模外形尺寸LB=200mm125mm。表10.2矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994)矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度LB矩形和圓形凹模厚度H6350、636310、12、14、16、18、208063、8080、10063、10080、100100、1258012、14、16、18、20、22125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25140125、140140、160100、160125、160140、200100、20012516、18、20、22、25、28160160、200140、200160、250125、25014016、20、22、25、28、32凹模輪廓尺寸為200mm125mm40mm。二、沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算1.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)榱慵愋?，采用線切割方法進(jìn)行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖10.3），與凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。2.凸模外形尺寸計(jì)算凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖堑寡b式復(fù)合模，采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算：L = H1 + H2 + H + t式中H1凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.840=32mm。H2卸料板厚度查表10.4；t材料的厚度；H沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模一般410mm。則：L =32+20+6.5+1.5=60mm凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠。圖10.3沖孔凸模尺寸3.凸模材料的選用模具刃口要求有較高的耐磨性，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。形狀復(fù)雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造。該凸模材料應(yīng)選Cr12MoV，熱處理5862HRC。三、凸凹模的設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算1.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。凸凹模的最小壁厚值，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見表10.3。表10.3倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚材料厚度mm1.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚a2.73.23.64.04.44.95.25.8由于選用的是倒裝式復(fù)合模，所以查表得：最小壁厚a=3.8。2.凸凹模的外形尺寸計(jì)算其長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：L = h1+h2+h （10.4）式中h1凸凹模固定板厚度；得h1=0.6H凹=0.640=24mm。h2卸料板厚度；查表10.4取15mm。h附加長(zhǎng)度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度）；根據(jù)公式（10.4）： L = h1+h2+h=24+15+10=49mm表10.4卸料板厚度沖件厚度tmm卸料板寬度505080801251252002000.866810120.81.5681012141.53810121416四、工作零件材料的選用由于沖模為冷沖模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、良好的抗粘結(jié)能力、可段性、可切削性、可磨削性、熱處理工藝性等。由上要求在該模具中沖孔凸模、凸凹模和凹模板的材料選用Cr12MoV鋼。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度。淬火、回火工藝見表10.5。表10.5 Cr12MoV鋼的淬火、回火工藝鋼號(hào)低淬低回工藝中淬中回工藝高淬高回工藝淬火溫度/淬火硬度HRC回火溫度/淬火溫度/淬火硬度HRC回火溫度/淬火溫度/淬火硬度HRC回火溫度/Cr12MOV9501000626420010306364400108011004060500520五、卸料部分的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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(jì)采用彈壓卸料裝置，采用彈壓卸料裝置有一定的裝配要求：在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.3mm0.5mm,以便順利卸料。本模具的卸料板僅有卸料作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，取250mm140mm，卸料板的厚度按表10-4選擇，卸料板厚度為20mm。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度4348HRC。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M8.510mm,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)。六、定位零件的設(shè)計(jì)沖模的定位裝置零件是用來保證材料的進(jìn)料正確及在沖模中保持位置的正確性。定位零件的種類很多，主要有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷、擋料銷、側(cè)刃、導(dǎo)正銷和定位板等。由沖壓工藝分析可知，該模具的定位零件是采用的是固定擋料銷送進(jìn)定距和固定導(dǎo)料銷送進(jìn)定位如簡(jiǎn)圖10.3所示。1.擋料銷的設(shè)計(jì)常見的擋料銷有三種形式。固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷和始用擋料銷。在此選用A型擋料銷，作為該模具中的擋料銷和導(dǎo)料銷。其結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格如圖10.4和表10.5。選取該模具的擋料銷和導(dǎo)料銷的直徑d8的A型固定擋料銷。 活動(dòng)擋料銷 固定擋料銷圖10.4擋料銷表10.5定擋料銷尺寸規(guī)格表(mm)d(h11)d1(m6)hL基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差60-0.0753+0.008+0.0023880-0.0904+0.012+0.00421010313160-0.1108+0.015+0.0063132010416250-0.13012+0.018+0.00720本模具的設(shè)計(jì)選用固定擋料銷（JB/T7649.10-1994）,材料45，熱處理硬度4348HRC。圖10.5擋料銷固定方式擋料銷按圖a）方式固定，其尺寸可按下式計(jì)算：S1=A-Dp/2+D/2+0.1 （10.5） =A-（Dp -D）/2+0.1式中A步距(mm)； Dp落料凸模直徑(mm)； D擋料銷頭部直徑(mm)；根據(jù)公式(10.5)： S1=32-(12-8)/2+0.1 =30.1mm2.導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的送料方向?qū)蛩瓦M(jìn)。本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)料銷導(dǎo)向，本設(shè)計(jì)選用固定式。設(shè)計(jì)時(shí)導(dǎo)料銷應(yīng)選兩個(gè)且位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷應(yīng)裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)，導(dǎo)料銷應(yīng)裝在左側(cè)。綜上，定位零件采用一個(gè)固定擋料銷和單邊兩個(gè)導(dǎo)料銷定位，固定擋料銷和導(dǎo)料銷固定在卸料板上。導(dǎo)料銷材料采用45鋼制造，熱處理硬度4348HRC。七、推件裝置的設(shè)計(jì)推件和頂件的目的，是將制件從凹模中推出來（凹模在上模）或頂出（凹模在下模）。推件裝置可分為彈性推件裝置和剛性推