Z形接插件沖壓模具設(shè)計【落料-沖孔復(fù)合?！俊緩澢！俊?套】

Z形接插件沖壓模具設(shè)計【落料-沖孔復(fù)合?！俊緩澢！俊?套】,落料-沖孔復(fù)合模,彎曲模,2套,插件,沖壓,模具設(shè)計,落料,沖孔,復(fù)合,彎曲,曲折 XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文Z形接插件模具設(shè)計 所在學(xué)院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師 年 月 日摘 要本設(shè)計為Z形接插件模具設(shè)計，根據(jù)設(shè)計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設(shè)計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機(jī)，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計選用零、部件，對壓力機(jī)進(jìn)行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行編制。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn)行了設(shè)計，對于部分零部件選用的是標(biāo)準(zhǔn)件，就沒深入設(shè)計，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，對部分零部件進(jìn)行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設(shè)計。關(guān)鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模AbstractThe design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. 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目錄摘 要1ABSTRACT2第1章 緒言51.1 材料的工藝分析51.2 材料選擇61.3工件結(jié)構(gòu)形狀61.4展開尺寸的計算61.5 尺寸精度7第2章 沖裁工藝方案的確定9第3章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定103.1 排樣設(shè)計與計算103.2 搭邊值的確定103.3進(jìn)距與條料寬度計算113.4 材料利用率的計算13第4章 沖裁工藝力的計算144.1沖裁力的計算144.2卸料力、推件力、和頂件力的計算144.3 彎曲力的計算164.4沖壓壓力中心計算16第5章 沖壓設(shè)備的選擇185.1沖壓設(shè)備類型的選擇185.2 選擇壓力機(jī)。18第6章 沖裁模工作部分設(shè)計計算196.1沖裁間隙196.2 模具刃口尺寸的計算19第7章 模具總體設(shè)計247.1模具類型的選擇247.2確定送料方式247.3定位方式的選擇247.4卸料、出件方式的選擇24第8章 卸料零件計算25第9章 主要零部件設(shè)計259.1模具材料的選擇259.2落料凹模設(shè)計269.3凸凹模設(shè)計289.4沖孔凸模299.5 彎曲凸模設(shè)計309.6 彎曲凹模設(shè)計31第10章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇3210.1模架及模柄的選擇3210.2凸模固定板及墊板的選擇3210.3模具閉合高度的校核3310.4卸料螺釘3310.5螺釘及銷釘?shù)倪x擇33第11章 模具裝配34結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)3917第1章 緒言1.1 材料的工藝分析沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。工件名稱：Z形接插件 工件簡圖：如圖1.1所示 生產(chǎn)批量：100萬件/月 材料：08F 工件厚度：0.6mm 圖1.1工件簡圖1.2 材料選擇根據(jù)表1.1，08F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。綜合評比均適合沖裁加工。1.3工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，屬軸對稱結(jié)構(gòu)，除有一個4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。1.4展開尺寸的計算彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?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，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度時，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)行毛坯展開長度的計算了，這需要一個中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實際的模具調(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算， 經(jīng)過計算 L1=18.8，寬度D=6此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。產(chǎn)品展開后是正方形，四個角是尖角，為防止模具破裂，減少模具應(yīng)力集中，應(yīng)將四個尖角改成R角，如圖，展開圖紙如下圖所示：1.5 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，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。表1.1黑色金屬的力學(xué)性能材料名稱材料牌號材料狀態(tài)極限強(qiáng)度伸長率屈服強(qiáng)度彈性模量E/MPa抗剪抗拉碳素結(jié)構(gòu)鋼08F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08F抗拉強(qiáng)度：=275383Mpa抗剪強(qiáng)度：=216304Mpa伸長率： =32%分析其力學(xué)性能較好，故選擇08F材料。第2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：先落料，后沖孔，彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓，彎曲。采用倒裝復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。方案三：沖孔-彎曲-切斷級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序、三副模具才能完成，生產(chǎn)效率也低，如此則浪費(fèi)了人力、物力、財力，從經(jīng)濟(jì)性的角度來考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。方案二采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，與方案一相比，倒裝復(fù)合模具把凸凹模放在下模，雖然模具結(jié)構(gòu)較方案二簡單，可沖工件的孔邊距也較大，但是工件的平整性較方案一差。彎曲也是一次成型實現(xiàn)。彎曲時可以矯正平整度。彎曲可以采用一副模具，調(diào)整定位。方案三采用沖孔彎曲切斷級進(jìn)模具生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度高，先沖孔后彎曲，切斷，但是其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本高。通過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。第3章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定3.1 排樣設(shè)計與計算沖裁件在板料、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?？紤]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）。3.2 搭邊值的確定排樣時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，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。搭邊值是廢料，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=1.5 mm側(cè)搭邊值a=2mm表5.1搭邊值和側(cè)邊值材料厚度t手動送料自動送料圓形非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa11以下1.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465762.053.3進(jìn)距與條料寬度計算一、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，每個進(jìn)距可沖出一個或多個零件。A=D+a1 (5.1)式中D平行于送料方向的沖裁件寬度a1沖裁件之間搭邊值根據(jù)公式(5.1)： A=D+a1=22.8MM模具相對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)計出。計算條料寬度有三種情況需要考慮：1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。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)壓裝置時條料的寬度確定本設(shè)計采用的是有側(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 =(18.8+22)=22.83.4 材料利用率的計算一、計算沖壓件面積、周長因為該工件圖由多段圓弧組成，計算周長需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長度，計算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點(diǎn)，諸多因素采用人工計算時計算量較大，因此采用UG6.0輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計算出面積、周長（如圖5.3）。取F=1324mm2L=206.18mm二、計算材料利用率沖裁件的實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進(jìn)距內(nèi)制件的實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)： =(21324/32112)100%73.88%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4章 沖裁工藝力的計算4.1沖裁力的計算沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。沖裁力是凸模與凹模相對運(yùn)動使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設(shè)計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。4.1.1沖裁力的計算公式?jīng)_裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)?？紤]到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）： （4-1）上式引自文獻(xiàn)2P50式（2-1）。式中 L沖裁件周邊長度（mm）； t材料厚度（mm）；材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；K系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)K=1.3。沖裁件周邊長度L=165.7mm，孔周長為8.82+9.42=36.4，落料沖孔總長度為202.1。材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）查文獻(xiàn)1P25表2-7：取b=380 MPa一般情況下，材料的b=1.3，故沖裁力F（N） F=LTb=3801.3202.11.0=99.84KN 式中b材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。4.2卸料力、推件力、和頂件力的計算從凸模上將零件或廢料卸下來的力稱卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱推件力，逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔內(nèi)頂出的力稱。卸料力、推件力、頂件力是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。在此用經(jīng)驗公式計算： =0.05F=0.0599.84=5.0N （4-2） =0.055F=0.05599.84=5.5KN （4-3）式（4-2）、（4-3）引自文獻(xiàn)2P52。式中 F沖裁力；、分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值查表4-1。表4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚（mm）K卸K推K頂鋼0.10.10.50.52.52.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.060.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁 鋁合金紫銅 黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注：表4-1引自文獻(xiàn)2。卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時取上限值。 沖裁時，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時是否要考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待。采用剛性卸料裝置和下出料的沖裁模的總壓力為 （4-5）采用彈性卸料裝置和下出料的總壓力為 （4-6）采用彈性卸料裝置和上出料方式的的總壓力為 （4-7）式（4-5）、（4-6）、（4-7）引自文獻(xiàn)2P52。因為工件厚1.2mm，相對較薄，卸料力也比較小，故采用彈性卸料裝置上出料方式，總沖壓力F總：F總=F沖+F卸+F頂=99.84+5+5.5=110.34KN4.3 彎曲力的計算本產(chǎn)品屬于Z形彎曲，由于彎曲是一副模具，但需要彎曲1次，定位做成可調(diào)接的，Z形彎曲的計算公式如下第一次彎曲，彎曲力計算F=0.6KBtt/(R+t) (4-1) F=0.61.371.01.0400/（0.5+1）=1456N =1.46KN 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；彎曲力用理論計算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗計算方法， K值的大小取決于彎曲件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實驗確定。 由于彎曲時兩邊對稱彎曲，所以計算彎曲力時，兩側(cè)彎曲力等同。由于本設(shè)計中，上模和下模剛性碰撞，成型。所以總的彎曲力F總=F=1.45KN 4.4沖壓壓力中心計算沖裁時的合力作用或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與滑塊的壓力中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具壽命和壓力機(jī)的使用壽命。計算壓力中心時，如圖4-2所示。為了減少計算，坐標(biāo)設(shè)在和上，此時=0，=0，可少算兩個數(shù)。將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對稱中心上，將沖裁輪廓線按集合圖形分解為10段基本線段。若選用J23-63沖床，模柄孔40，壓力中心點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。有關(guān)計算如表4-1。落料沖孔模如下：根據(jù)合力距定理：YG = （Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+ F2+ F3）YGF沖壓力到X軸的力臂；YG =-0.303XG = （X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+ F2+ F3）XGF沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG =-0.24彎曲模計算公式如上，式中 x1、x2xn各圖形沖裁力的x軸坐標(biāo)（mm）； y1、y2yn各圖形沖裁力的y軸坐標(biāo)（mm）； 、各圖形沖裁周邊長度（mm）。由于本設(shè)計中產(chǎn)品對稱，所以模具的壓力中心為零，即在產(chǎn)品中心。第5章 沖壓設(shè)備的選擇5.1沖壓設(shè)備類型的選擇根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命。但是它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)廣泛適用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能兩個方向操作，適用于大型復(fù)雜沖壓件的生產(chǎn)。雙動曲柄壓力機(jī)有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。高速壓力機(jī)或多工位自動壓力機(jī)適用于大批量生產(chǎn)。液壓機(jī)沒有固定的工作行程，不會因板厚超差而過載，全行程中壓力恒定，但是壓力機(jī)的速度低、生產(chǎn)效率低。適用于小批量，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、造價低、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來完成彎曲、成型等沖壓工作?？紤]到以上的因素，選用開式壓力機(jī)比較合適。5.2 選擇壓力機(jī)。考慮到制件的精度要求，參考文獻(xiàn)2P49初選J23-63壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：630KN 標(biāo)稱壓力行程:8mm 滑塊行程：120mm 最大封閉高度：360mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：90mm 工作臺孔徑（前后左右）：480mm710mm 模柄孔尺寸（直徑深度）：50mm70mm第6章 沖裁模工作部分設(shè)計計算6.1沖裁間隙沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。間隙值的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中一個極其重要的工藝參數(shù)。確定合理間隙的方法主要有理論計算法和查表選取法兩種。一般直接采取查表的方法，直接明了。間隙的選取主要與材料的種類、厚度有關(guān)，但由于各種沖壓件對其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，各種資料中給的間隙值并不相同，有的相差較大，選用時應(yīng)按使用要求分別選取。對于斷面質(zhì)量和尺寸精度要求高的工件，應(yīng)選用小的間隙值，而對于精度要求不高的工件，則應(yīng)盡可能采用大間隙，以利于提高模具壽命、降低沖裁力。同時還必須結(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法及生產(chǎn)率等，靈活掌握、斟情增減。本模具所沖裁的材料為08F，材料厚度為0.6mm，查表得：=0.03mm，=0.05mm.6.2 模具刃口尺寸的計算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙的數(shù)值也必須依靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設(shè)計沖裁模的主要任務(wù)之一。（一）計算原則由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測量與使用過程中，落料件是以大端尺寸為 基準(zhǔn)，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循下述原則：（1）落料模先確定凹模尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或者等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。（2）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)接近或者等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個最小合理間隙。（二）計算方法模具工作部分尺寸及公差的計算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。1.凸模與凹模分開加工 凸、凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙，不僅凸、凹模分別標(biāo)注公差（凸模，凹模），而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件 （6-2）或取 （6-3） 也就是說，新制造的模具應(yīng)該是，如圖6-5所示。否則制造的模具間隙已超過允許的變動范圍，影響模具的使用壽命。2.凸模與凹模配合加工 對于沖制件形狀復(fù)雜或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺寸，并注明“尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣。可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計算方法也不相同。6.2.1落料部分刃口設(shè)計計算應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，然后配做凸模。圖示為落料件，先做凹模，凹模磨損后，（圖6-6右圖的點(diǎn)畫線位置），刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。因此凹模尺寸應(yīng)按不同情況分別計算。 凹模磨損后尺寸變大（圖中A類）。 計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為A0-，再按落料凹模公式計算: （6-4）上式引自文獻(xiàn)2P64式（2-11）。式中Ad凹模刃口尺寸（mm）； A工件標(biāo)稱尺寸（mm）；工件公差（mm）；d 凹模制造偏差（mm）；d=/4。落料凹模尺寸： Aj2=(Amax-X)+ =14.5-0.50.04=14.49+0.02;Aj3=(Amax-X)+ =10-0.50.02=9.99+0.02;Aj4=(Amax-X)+ =4.5-0.50.02=4.49+0.02;Aj5=(Amax-X)+ =7-0.50.02=6.99+0.02;Aj6=(Amax-X)+ =3-0.50.02=2.99+0.02;該零件落料時凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值=0.060.12 mm。本設(shè)計中取0.08。落料凸模尺寸： Aj2=(Amax-2Z)+ =14.5-20.04=14.42+0.02; Aj3=(Amax-Z)+ =10-0.04=9.96+0.02; Aj4=(Amax+Z)+ =4.5+0.04=4.54+0.02;Aj5=(Amax-2Z)+ =7-20.04=6.92+0.02;Aj6=(Amax-Z)+ =3-0.04=2.96+0.02;6.2.2沖孔部分刃口設(shè)計計算 由于沖出的孔形狀簡單，所以凸模與凹模分開加工。由文獻(xiàn)2P58表2-5查得=0.03 mm =0.05 mm -=（0.05-0.03）mm=0.02 mm 由文獻(xiàn)2P58表2-10查得凸、凹模的制造公差： =0.02 mm, =0.02 mm/2=（0.0+0.02）/2mm=0.02 mm- 工件尺寸11mm未標(biāo)注尺寸公差，按照IT10級精度處理，x=0.5,，工件公差=0.04，沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin+X)+ /4 =2.8+0.50.02=2.81+0.02Bj2=(Amin+X)+ /4 =3+0.50.02=3.01+0.02沖孔凹模尺寸：Bh1=(Amin+2Z)- /4 =2.8+20.04=2.88-0.02 Bh2=(Amin+2Z)- /4 =3+20.04=3.08-0.02 6.2.3 彎曲凸模，凹模設(shè)計計算毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時，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)計的模具結(jié)構(gòu)比較簡單，在選擇間隙時可以直接查表，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 d=（Lmax 0.75）凸模尺寸為L p=（Ld0.75Z）（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸凸模尺寸為L p=（Lmin +0.4） 凹模尺寸為L 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算如下，制件標(biāo)注內(nèi)尺寸，按此公式計算彎曲凸模尺寸為L p1=（Lmin +0.4） =0.5凹模尺寸為L 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7章 模具總體設(shè)計7.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以模具類型為復(fù)合模具。彎曲部分采用彎曲單工序沖壓7.2確定送料方式 模具相對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。如L（送料方向的凹模長度）B（垂直于送料方向的凹模寬度）時，采用縱向送料方式；LB時，則采用橫向送料方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本模具而言，其送料方式應(yīng)采用縱向送料。7.3定位方式的選擇由于該模具采用的是條料，控制條料送進(jìn)方向采用定位銷側(cè)向定位?？刂茥l料送進(jìn)步距采用擋料銷（也叫定位銷）。彎曲成型模采用孔和外形結(jié)合的方法定位。具體見CAD圖紙。7.4卸料、出件方式的選擇模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性力，不會損傷工件表面，因此實際設(shè)計中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時，才改用固定卸料板。隨著模具用彈性元件彈力的增強(qiáng)（如采用矩形彈簧），彈壓卸料板的卸料力大大增強(qiáng)。根據(jù)目前情況，當(dāng)材料料厚約在2mm以下時采用彈壓卸料板，大于2mm時采用固定卸料板較為貼近實際。本模具所沖材料的料厚為2.0mm，因此可采用彈壓卸料板。由于采用的是倒裝復(fù)合模具，所以采用下出件便于操作和提高生產(chǎn)效率。彎曲模采用彈簧頂料，上模采用打料裝置。第8章 卸料零件計算因為工件料厚為0.6mm，相對較薄，卸料力也比較小，故落料沖孔模采用彈性卸料。根據(jù)卸料力4576.9N采用4個樹脂，此時每個彈簧擔(dān)負(fù)的卸料力為約1144N。沖裁時卸料板的工作行程h2= t+1=2.0 mm ；考慮凸模的修模余量h3=3mm，樹脂的預(yù)壓量為h1；故樹脂總壓縮量為 H總=h1+h2+h3=5.0 mm考慮卸料的可靠性，取樹脂在預(yù)壓量為h1時就有應(yīng)力1147N的壓力。初選樹脂直徑d=20mm,工作極限負(fù)荷800N；自由高度h0=20 mm,工作極限載荷下彈簧的變形量hj=6.3 mm。第9章 主要零部件設(shè)計9.1模具材料的選擇9.1.1模具材料的性能與熱處理Cr12MoV 鋼C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%，Cr含量0.9%1.2%，淬火溫度820840，HRC不低于62，回火溫度140160，HRC6265文獻(xiàn)。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸穩(wěn)定性好，變形小，并有效好的韌性。由于鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后具有比鉻鋼和 9SiCr 鋼更多的過剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，鎢還有助于保存細(xì)小晶粒，從而使鋼獲得較好的韌性。所以由 Cr12MoV 鋼制成的刃具，崩刃現(xiàn)象較少，并能較好地保持刀刃形狀和尺寸。由于該模具是用來沖裁復(fù)雜形狀的工件，采用材料Cr12MoV，熱處理HRC5860。9.2落料凹模設(shè)計 凹模的設(shè)計是模具設(shè)計一項很重要的工作。9.2.1落料凹模刃口形式 凹模刃口通常有如圖9-1所示的幾種形式。圖9-1 凹模的刃口形式圖a的特點(diǎn)是刃邊強(qiáng)度較好該刃口形式的特點(diǎn)是刃邊強(qiáng)度較好，刃磨后工作部分尺寸不變,但洞口易積存廢料或制件,推件力大且磨損撒,刃磨時磨去的尺寸較多。一般刃磨后工作部分尺寸不變，但洞口積存廢料或制件，推件力大且磨損大，刃磨時磨去的尺寸較多。一般用于形狀復(fù)雜和精度要求較高的制件,對向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。圖b的特點(diǎn)不易積存廢料或制件,對洞口磨損及壓力很小,但刃邊強(qiáng)度差。且刃磨后尺寸稍有增大,不過由于它的磨損小,這種增大不會影響模具壽命。一般適用于形狀較簡單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。圖c、d與圖b相似,圖c適用于沖裁較復(fù)雜的零件;圖d適用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。圖e 與圖a相似,適用于上出件或上出料的模具。圖f 適用于沖裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（3540HRC），采用這種形式可用手錘打斜面以調(diào)整間隙，直到試出滿意的沖裁件為止。考慮到本模具的出件方式和精度要求，此落料凹模采用直刃口形式。9.2.2落料凹模外形和尺寸的確定圓形凹模可由冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)件中選用。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模受力狀態(tài)比較復(fù)雜，目前還不能用理論計算方法確定，一般按照經(jīng)驗公式概略地計算，如9-2圖所示：凹模高度 H=Kb (15mm)凹模壁厚 c(1.52)H（3040mm）式中 b沖壓件最大外形尺寸 K系數(shù)，考慮板材厚度的影響，其值可查文獻(xiàn)2P224表8-1。 上述方法適用于確定普通工具鋼經(jīng)過正常熱處理，并在平面支撐條件下工作的凹模尺寸。沖裁件形狀簡單時，壁厚系數(shù)取偏小值，形狀復(fù)雜時取偏大值。用于大批量生產(chǎn)的凹模，其高度應(yīng)該在計算結(jié)構(gòu)中增加總的修模量。 根據(jù)本模具情況，查得K=0.34。凹模高度H=Kb=0.34100=34mm15mm由于大批量生產(chǎn)，考慮到總的修模量，凹模厚度H取35mm.凹模壁厚取40-45mm。9.2.3落料凹模的結(jié)構(gòu)形式由于該沖模形狀簡單，考慮到凹模內(nèi)孔加工比較簡單，可以采用凹模整體的結(jié)構(gòu)形式，這樣便于成形磨削，使制造簡單化，模具的裝配比較容易。9.2.4 凹模的加工工藝工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成2熱處理退火3銑六面銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量銑床4鉗工劃線，鉆螺紋孔M10，銷釘孔9.8,和型腔部分的穿絲孔5mm，鉆床5熱處理淬火,回火,保證HRC60646磨加工磨刀口平面平面磨床7退磁鉗工退磁8線切割線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸線切割9鉗工磨各配合面達(dá)要求10檢驗9.3凸凹模設(shè)計凸凹模是本模具中相當(dāng)重要的工作零件，是完成沖壓工作的主要零件。圓形凸模已趨于標(biāo)準(zhǔn)化。非圓形凸模固定部分應(yīng)做成圓形或矩形，如果采用線切割或成型磨削時，固定部分應(yīng)和工作部分一致。9.3.1模具的結(jié)構(gòu)形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下幾種方式：直接固定在模板上；臺階固定，螺栓壓緊；鉚接，凸模上臺階，裝配時端面鉚開然后磨平；采用緊固配合固定；粘接劑澆注法固定；螺釘、銷釘固定。由于凸凹模落料部分具有復(fù)雜外形和較大的斷面積，所以模具采用螺釘與下模板連接。凸模上無臺階，裝配時上面鉚開然后磨平，這種形式適用于形狀較復(fù)雜的零件，加工凸模時便于全長一起磨削。9.3.2凸凹模長度的確定 凸凹模的長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要確定的，如圖9-9所示： 凸凹模長度 L=h1+h2+t+a式中h1固定板厚度（mm）； h2卸料板厚度（mm）； t材料厚度（mm）,t=1.0mm； a附加長度，它包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹模的深度級凸模固定板與卸料板的安全距離等。這一尺寸如無特殊要求，可取1025mm。 固定板厚度h1取15mm,卸料板厚度15mm,凸凹模長度為 L=15+15+2.0+18=50mm 取凸凹模長度為50mm.由于凸凹模的斷面積較大，故不需要進(jìn)行強(qiáng)度核算以及抗彎能力和承壓能力的校核。9.3.3凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計由于凸凹模同時起到落料凸模和沖孔凹模的作用，并且也肩負(fù)著排除廢料的責(zé)任，故模具設(shè)計成如CAD圖所示的結(jié)構(gòu)。 9.3.4 凸凹模的加工工藝工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成80mmX25mmX55mm2熱處理退火3銑六面銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量銑床4鉗工劃線，鉆廢料孔及穿絲孔，鉆床5熱處理淬火,回火,保證HRC58626磨加工磨刀口平面平面磨床7退磁鉗工退磁8線切割線切割加工孔和外形，保證外形尺寸線切割9鉗工磨各配合面達(dá)要求10檢驗9.4沖孔凸模凸凹模的材料選擇Cr12MoV，HRC5560。由于所沖的孔有圓形和腰孔,而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模,如此一方面加工簡單，另一方面又便于裝配和更換。9.4.1沖孔凸模的固定形式由于沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡單，圓孔的沖孔凸模采用臺階式，凸模與固定板用H7/m6配合，上面留有臺階。腰孔沖孔凸模采用鋼絲過盈配合的方式，與固定板配合，過盈量為0.02-0.03，同時用鋼絲固定，防止掉落。9.4.2凸模強(qiáng)度校核1）一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，沒有必要作強(qiáng)度校核。但對于特別細(xì)長的凸?；蛐⊥鼓_厚而硬的材料時，必須進(jìn)行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校驗。 9.4.3 沖孔凸模的結(jié)構(gòu) 根據(jù)以上構(gòu)思和計算，沖孔凸模均設(shè)計成如CAD圖所示的結(jié)構(gòu)。9.4.4 沖孔凸模的加工工藝工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料備料15mmX50mm2熱處理退火3車外圓車外圓達(dá)配合尺寸車床4車工作尺寸車工作尺寸達(dá)要求車床5倒角倒角達(dá)要求車床6鉗工拋光達(dá)表面要求7熱處理淬火,回火,保證HRC58628鉗工磨平上下表面達(dá)要求9檢驗9.5 彎曲凸模設(shè)計 彎曲凸模和凹模是彎曲模具中相當(dāng)重要的工作零件，是完成沖壓工作的主要零件。圓形凸模已趨于標(biāo)準(zhǔn)化。非圓形凸模固定部分應(yīng)做成圓形或矩形，如果采用線切割或成型磨削時，固定部分應(yīng)和工作部分一致。9.5.1模具的結(jié)構(gòu)形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下幾種方式：直接固定在模板上；鉚接，凸模上臺階，接劑澆注法固定；螺釘、銷釘固定。由于凸模外形部分具有復(fù)雜外形和較大的斷面積，所以模具采用螺釘與下模板連接。裝配時上面鉚開然后磨平，這種形式適用于形狀較復(fù)雜的零件，加工凸模時便于全長一起磨削。9.5.2凸模強(qiáng)度的較核 凸模的外形尺寸大小一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要確定的，如CAD圖所示：120x100x48 由于凸凹模的斷面積較大，故不需要進(jìn)行強(qiáng)度核算以及抗彎能力和承壓能力的校核。9.5.3 凸模的加工工藝工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成2熱處理退火3銑六面銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量銑床4熱處理淬火,回火,保證HRC58625磨加工磨刀口平面平面磨床6退磁鉗工退磁7線切割線切割加工孔和外形，保證外形尺寸線切割8鉗工磨各配合面達(dá)要求9檢驗9.6 彎曲凹模設(shè)計9.6.1模具的結(jié)構(gòu)形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下幾種方式：直接固定在模板上；鉚接，凸模上臺階，接劑澆注法固定；螺釘、銷釘固定。由于凸模外形部分具有復(fù)雜外形和較大的斷面積，所以模具采用螺釘與下模板連接。裝配時上面鉚開然后磨平，這種形式適用于形狀較復(fù)雜的零件，加工凸模時便于全長一起磨削。9.6.2凹模強(qiáng)度的較核 凸模的外形尺寸大小一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要確定的，如CAD圖所示：30x20x50 由于凸凹模的斷面積較大，故不需要進(jìn)行強(qiáng)度核算以及抗彎能力和承壓能力的校核。9.6.3 凹模的加工工藝工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成2熱處理退火3銑六面銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量銑床4鉗工劃線，鉆銷釘孔，螺釘孔鉆床5熱處理淬火,回火,保證HRC58626磨加工磨刀口平面平面磨床7退磁鉗工退磁8線切割線切割加工型腔線切割9鉗工磨各配合面達(dá)要求10檢驗第10章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇10.1模架及模柄的選擇 參考文獻(xiàn)6： P3落料沖孔模選擇GB2851.5-81/20#后側(cè)導(dǎo)柱模架如圖。L=250mm，B=205mm，始用最小閉合高度180mm,