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摘 要
沖壓模具技術(shù)作為模具制造業(yè)中最重要的組成部分，機(jī)械、電子、輕工業(yè)等大量使 用了沖壓零件，所以沖壓模具技術(shù)水平的高低，發(fā)展前景的好壞直接影響到整個(gè)制造業(yè) 的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨 大的動(dòng)力。 復(fù)合沖壓模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，本制件為 小尺寸平板沖裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生產(chǎn)，故采用正裝式復(fù)合沖裁 模。凹模采用整體結(jié)構(gòu)。為了使加工平穩(wěn)和送料方便，模具采用后側(cè)導(dǎo)柱。本復(fù)合模采用了沖孔和落料兩個(gè)工序進(jìn)行沖壓。該套沖壓模具設(shè)計(jì)周密，設(shè)計(jì)內(nèi) 容全面。包括對(duì)沖壓件工藝性分析，模具工藝方案的確定，模具零件的設(shè)計(jì)、受力計(jì)算 及其校核，模具標(biāo)準(zhǔn)的選定，裝配圖的繪制，壓力機(jī)的型號(hào)選定，零件加工工藝的確定 等，并綜合考慮分析各種排樣方式的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)性，最后以最高 效率、最低成本、最高質(zhì)量、最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)確定排樣和模具的結(jié)構(gòu)，這樣的模具操作更加 安全、快捷、方便，并且更容易達(dá)到?jīng)_壓件的公差等級(jí)要求等。實(shí)現(xiàn)了沖壓模具用材節(jié) 省、結(jié)構(gòu)合理、精度高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：正裝復(fù)合模；排樣； 落料；沖孔
I
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目 錄
摘 要 I
1 緒論 1
1.1 沖壓加工的特點(diǎn) 1
1.2 沖壓加工的作用和地位 1
1.3我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.4 研究設(shè)計(jì)的目的和任務(wù) 5
1.5 資料及工具準(zhǔn)備 7
2 沖壓件工藝分析 9
2.1 材料分析 9
2.2 零件結(jié)構(gòu) 9
2.3 尺寸精度 9
3 沖裁方案的確定 10
3.1 沖裁工藝方案的確定 10
3.2 沖裁工藝方法的選擇 10
3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取 11
4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 12
4.1 模具類型的選擇 12
4.2 送料方式的選擇 12
4.3 定位方式的選擇 12
4.4 卸料、出件方式的選擇 12
4.5 導(dǎo)向方式的選擇 12
5 工藝參數(shù)計(jì)算 14
5.1 排樣設(shè)計(jì)和計(jì)算 14
5.1.1 確定搭邊值 14
5.1.2 送料步距與條料寬度的計(jì)算 14
5.1.3 材料利用率的計(jì)算 15
5.2 沖壓力的計(jì)算 16
5.2.1 落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算 16
5.2.2 壓力機(jī)的選擇 17
6 刃口尺寸計(jì)算 19
6.1 尺寸計(jì)算原則 19
6.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 19
7 主要零部件設(shè)計(jì) 21
7.1 凹模設(shè)計(jì) 21
7.2 凸模的設(shè)計(jì) 23
7.3 凸凹模設(shè)計(jì) 23
7.4 卸料板的設(shè)計(jì) 25
7.5 固定板的設(shè)計(jì) 26
7.6 上下模座、模柄的選用 27
8 沖壓設(shè)備的校核與選定 29
8.1 沖壓設(shè)備的校核 29
8.2 沖壓設(shè)備的選用 29
參考文獻(xiàn) 30
1 緒論
1.1 沖壓加工的特點(diǎn)
近年來(lái)，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對(duì)平板零件進(jìn)行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進(jìn)行復(fù)雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對(duì)厚度為5~8mm以下的中板或薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以對(duì)厚度達(dá)25mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁，并可對(duì)σb >900MPa的高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精沖。
由于引入了CAE，沖壓成形已從原來(lái)的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以對(duì)排樣或壓延毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
此外，對(duì)沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。
為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡(jiǎn)易模具（如軟模和低熔點(diǎn)合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強(qiáng)度鋼板，用來(lái)生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
1.2 沖壓加工的作用和地位
本課題設(shè)計(jì)的目的就是綜合利用所學(xué)的知識(shí)，有一個(gè)全面的了解來(lái)提高應(yīng)用能力水平，給以后工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。本課題所涉及問題的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。
目前，國(guó)內(nèi)模具工業(yè)發(fā)展很快，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。我國(guó)模具工業(yè)作為一個(gè)獨(dú)立的新型的工業(yè)，正處于飛速發(fā)展階段，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一，其發(fā)展前景十分廣闊。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)我國(guó)將成為世界的制造中心，這更加給模具工業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇和空間。但由于我國(guó)模具工業(yè)起步較晚，底子薄“九五”期間雖有較快發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距還相當(dāng)大。許多模具還需要進(jìn)口，模具制造高級(jí) 人才也供不應(yīng)求。為進(jìn)一步加快我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，基本任務(wù)之一就是加快人才的培養(yǎng)，普及先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，培養(yǎng)模具專業(yè)的高級(jí)人才。
為滿足模具制造業(yè)對(duì)技術(shù)工人的需求，很多職業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)校都開設(shè)了模具制造相關(guān)專業(yè)，而目前我國(guó)模具制造工還沒有成為獨(dú)立的專業(yè)工種，還沒有統(tǒng)一的模具制造專業(yè)教學(xué)大綱和教材，也沒有統(tǒng)一的技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)，各學(xué)校和企業(yè)都只能在摸索中自行組織安排，這種狀況顯然不利于該專業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的規(guī)范性。
1.3我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種情況下， 用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。
1、模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化
模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(塑封模已達(dá)到一模幾百腔)使模具日趨大型化。
隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位復(fù)合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來(lái)的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。
2、多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展
新型多功能復(fù)合具是在多工位復(fù)合?；A(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。
3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高
由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國(guó)外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá)80%以上，效果十分明顯。國(guó)內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體 還達(dá)不到10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到20%-30%。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。
4、模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛
使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。
5、模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視
在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來(lái)說(shuō)，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來(lái)高速鋼冶煉過程 中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長(zhǎng)年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對(duì)形狀復(fù)雜的沖件及高速?zèng)_壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要方向。
模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
6、在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件 價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨 簡(jiǎn)化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國(guó)產(chǎn)模具軟件的開發(fā)和應(yīng)用。
加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)時(shí)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對(duì)于已普及了模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化 應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。
7、快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展
快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國(guó)首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和 新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。
RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實(shí)體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長(zhǎng)壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè)計(jì)制造周期短、精度適中等特點(diǎn)。從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)，進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。
RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(dòng)(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。
1.4 研究設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)
1．本論文是以沖壓工藝學(xué)基本理論為依據(jù)，通過對(duì)各種沖壓工藝基本運(yùn)動(dòng)的分析，提出了對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的要求。首先闡述沖壓過程中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本概念，然后逐項(xiàng)分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理，指出模具設(shè)計(jì)中應(yīng)著重控制到的內(nèi)容，并介紹了在模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活運(yùn)用的方法和一些實(shí)例。最后總結(jié)了根據(jù)具體情況進(jìn)行產(chǎn)品工藝運(yùn)動(dòng)分析的方法，并強(qiáng)調(diào)在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和靈活運(yùn)用對(duì)提高設(shè)計(jì)水平和保證沖壓件品質(zhì)的重要意義。
彎曲工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運(yùn)動(dòng)。卸料板及頂桿的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應(yīng)確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對(duì)于精度要求較高的彎曲件，應(yīng)特別注意一點(diǎn)，最好在彎曲運(yùn)動(dòng)中，要有一個(gè)運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。
2．沖壓過程中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概述
冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設(shè)備（壓力機(jī)，又名沖床）對(duì)其施加壓力，使之產(chǎn)生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產(chǎn)都是采用立式?jīng)_床，因而決定了沖壓過程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，另外，還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)件之間的各種相互運(yùn)動(dòng)。
機(jī)械運(yùn)動(dòng)可分為滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)等三種基本運(yùn)動(dòng)形式，在沖壓過程中都存在，但是各種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)不同，對(duì)沖壓的影響也各不相同。
既然沖壓過程存在如此多樣的運(yùn)動(dòng)，在沖壓模具設(shè)計(jì)中就應(yīng)該對(duì)各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以達(dá)到模具設(shè)計(jì)的要求；同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況，靈活運(yùn)用各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到產(chǎn)品的要求。
沖壓過程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，但是在模具中設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)、滾軸結(jié)構(gòu)和旋切結(jié)構(gòu)等，可以相應(yīng)把主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平運(yùn)動(dòng)、模具中的轉(zhuǎn)動(dòng)和模具中的滾動(dòng)。在模具設(shè)計(jì)中這些特殊結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜和困難，成本也較高，但是為了達(dá)到產(chǎn)品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。
3．沖裁模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用
沖裁工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致板料分離，然后凸、凹模分開，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運(yùn)動(dòng)。卸料板的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證沖裁的質(zhì)量，必須控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質(zhì)量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。
按通常的方法設(shè)計(jì)落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質(zhì)量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖孔運(yùn)動(dòng)完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來(lái)，工件與廢料也就自然分開了。
對(duì)于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時(shí)施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時(shí)先使材料變形達(dá)到壓型目的，再繼續(xù)落料沖孔運(yùn)動(dòng)，往往可以減少一個(gè)工步的模具，降低成本。
有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對(duì)沖壓生產(chǎn)不利，甚至無(wú)足夠噸位的沖床，有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，是采用不同長(zhǎng)度的2～4批沖頭，在沖壓時(shí)讓沖孔運(yùn)動(dòng)分時(shí)進(jìn)行，可以有效地減小沖裁力。
對(duì)那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔（例如對(duì)側(cè)彎曲上兩孔的同心度等）的沖壓件，如果先沖孔再?gòu)澢呛茈y達(dá)到孔位要求的，必須設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)，在彎曲后再?zèng)_孔，利用水平方向的沖孔運(yùn)動(dòng)可以達(dá)到目的。對(duì)那些翻邊、拉深高度要求較嚴(yán)需要做修邊工序的，也可以采用類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4．彎曲模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用
彎曲工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運(yùn)動(dòng)。卸料板及頂桿的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應(yīng)確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對(duì)于精度要求較高的彎曲件，應(yīng)特別注意一點(diǎn)，最好在彎曲運(yùn)動(dòng)中，要有一個(gè)運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。
有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時(shí)，往往需要用到斜楔結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)，例如，采用斜楔結(jié)構(gòu)，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)圓筒件一次成型。
值得一提的是，對(duì)于有些外殼件，如電腦軟驅(qū)外殼，因其彎曲邊較長(zhǎng)，彎頭與板料間的滑動(dòng)，在彎曲時(shí)，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭R角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)，由于滾動(dòng)比滑動(dòng)的摩擦力小得多，所以不容易擦傷工件。
充分研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解產(chǎn)品用途，并進(jìn)行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級(jí)分析對(duì)于一些沖壓件結(jié)構(gòu)不合理或工藝性不好的，必須征詢指導(dǎo)教師的意見后進(jìn)行改進(jìn)。在初明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，可按以下步驟進(jìn)行沖壓總體方案的論證。
第一步，醞釀沖壓工序安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖；
第二步，通過工序安排計(jì)算及《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》等技術(shù)資料，驗(yàn)證各步的沖壓成型方案是否可行，構(gòu)畫該道工序的模具結(jié)構(gòu)草圖。
第三步，構(gòu)畫其它模具的結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。
第四步，沖壓工序安排方案經(jīng)指導(dǎo)教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并著手按照“設(shè)計(jì)任務(wù)書”上的要求進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。
1.5 資料及工具準(zhǔn)備
畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前必須預(yù)先準(zhǔn)備好《冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》、《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》、《模具設(shè)計(jì)與制造》、《現(xiàn)代模具制造》等技術(shù)資料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設(shè)計(jì)全部或部分工作安排在計(jì)算機(jī)上用Auto CAD等軟件來(lái)完成，相應(yīng)地需事前調(diào)試設(shè)備及軟件、準(zhǔn)備好打印用紙及墨盒等材料。
設(shè)計(jì)步驟：
沖壓模課程設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。
(1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設(shè)計(jì)模具的排樣圖
(2)計(jì)算沖裁力、確定模具壓力中心、計(jì)算凹模周界、確定待設(shè)計(jì)模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)要素、選用模具典型組合等，初選壓力機(jī)噸位；
(3)確定壓力機(jī)噸位；
(4)設(shè)計(jì)及繪制模具裝配圖；
(5)設(shè)計(jì)及繪制模具零件圖；
(6)按規(guī)定格式編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書；
(7)畢業(yè)設(shè)計(jì)面批后或答辯。
30
2 沖壓件工藝分析
圖2-1 零件簡(jiǎn)圖
生產(chǎn)批量：大批量；
材料：Q235鋼；
材料厚度：0.5mm.
2.1 材料分析
表2-1材料抗剪性能
材料名稱
材料狀態(tài)
抗剪強(qiáng)度τ/MPa
Q235鋼
已退火
360
2.2 零件結(jié)構(gòu)
零件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)尖角，對(duì)沖裁加工較為有利。零件中有2個(gè)圓孔，孔直徑最小為4mm，孔離工件邊緣的距離最小為2mm。根據(jù)該零件形狀來(lái)分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。
2.3 尺寸精度
零件圖的技術(shù)要求中，未注公差等級(jí)按IT14。又因該沖件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、基本對(duì)稱、尺寸不大。從零件的形狀、尺寸標(biāo)注及生產(chǎn)批量等分析均符合沖裁的工藝要求。
3 沖裁方案的確定
3.1 沖裁工藝方案的確定
在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。
3.2 沖裁工藝方法的選擇
沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種。
單工序沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。
復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。
級(jí)進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機(jī)的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。
其三種工序的性能見表3-1：
表3-1 單工序沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能
比較項(xiàng)目
單工序模
復(fù)合模
級(jí)進(jìn)模
生產(chǎn)批量
小批量
中批量和大批量
中批量和大批量
沖壓精度
較低
較高
較高
沖壓生產(chǎn)率
低，壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序
較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成二個(gè)以上工序
高，壓力機(jī)在一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序
實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化的可能性
較易，尤其適合于多工位壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化
制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作
容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化
生產(chǎn)通用性
通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn)
通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn)
通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)
沖模制造的復(fù)雜性和價(jià)格
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，價(jià)格低
沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低
沖裁較簡(jiǎn)單零件時(shí)低于復(fù)合模
復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，而且生產(chǎn)要求大批量生產(chǎn)。為提高生產(chǎn)率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復(fù)合模沖裁。
3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取
按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見表3-2：
表3-2 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍
比較項(xiàng)目
正裝（順裝）式復(fù)合模
倒裝式復(fù)合模
結(jié)構(gòu)
凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模
凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模
優(yōu)點(diǎn)
沖出的沖件平直度較高
結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單
缺點(diǎn)
結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作
不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件
適用范圍
沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件
不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，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，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛
通過對(duì)正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍的分析比較，正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，而且孔邊距不是很大，宜采用正裝式復(fù)合模。
4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定
4.1 模具類型的選擇
由以上沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，模具類型為正裝式復(fù)合模。
4.2 送料方式的選擇
由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動(dòng)送料方式。
4.3 定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無(wú)側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。
4.4 卸料、出件方式的選擇
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。
彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。
因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。
4.5 導(dǎo)向方式的選擇
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)，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作。但是不能使用浮動(dòng)模柄。
方案三：采用四導(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及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。
方案四：采用中間導(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。只能一個(gè)方向送料。
（a） （b） （c） （d）
圖4-1 導(dǎo)柱模架
（a）中間導(dǎo)柱模架 （b）后側(cè)導(dǎo)柱模架 （c）對(duì)角導(dǎo)柱模架 （d）四角導(dǎo)柱模架
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，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案2最佳。
5 工藝參數(shù)計(jì)算
5.1 排樣設(shè)計(jì)和計(jì)算
由于產(chǎn)量大，材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動(dòng)要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無(wú)論是采用有廢料或少、無(wú)廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對(duì)排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。
5.1.1 確定搭邊值
搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對(duì)于利用搭邊自動(dòng)送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。由查表得工件間搭邊值a=1.8mm、側(cè)面a=2.0mm。
5.1.2 送料步距與條料寬度的計(jì)算
采用直排的排樣方案，如圖5-1所示：
送料步距A：送料步距的大小應(yīng)為條料上沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，每次沖1個(gè)零件的步距按式：A＝寬＋a1，A＝8+1.8＝9.8mm
條料寬度B：B＝長(zhǎng)+2a=（44+2×2）mm=48mm
圖5-1 排樣圖
沖壓件的毛坯面積的計(jì)算，利用cad測(cè)量得面積為352mm2
5.1.3 材料利用率的計(jì)算
通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示，按式(3-27)
=100%=100%
式中 —— 一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積
—— 一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積
A—— 送料步距
B—— 條料寬度
帶入數(shù)據(jù)可得：
5.2 沖壓力的計(jì)算
5.2.1 落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算
計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(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，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算：
式中 FP-------沖裁力（N）；
L--------沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）；
t--------沖裁料厚(mm)；
τb--------------- 抗剪強(qiáng)度（MPa）；
（1）落料力計(jì)算 按上式：
式中： F落――落料力（N）；
L――工件外輪廓周長(zhǎng)（mm）；
T――材料厚度（mm），t=0.5mm；
τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。材料為Q235鋼，由查表，。
根據(jù)零件圖可算落料輪廓長(zhǎng)度L=104mm
則
（2）沖孔力
式中 ――沖孔力（N）；
L――工件外輪廓周長(zhǎng)（mm）；
T――材料厚度（mm），t=0.5mm；
τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。
根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長(zhǎng)度L=25.2(mm)
則
2. 落料時(shí)的卸料力的計(jì)算
=KX
式中 -----------卸料力（N）；
-----------落料力（N）
KX ------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11，P57其值為0.03～0.04，取K=0.04。
則
=KX =0.04×25.7=1（KN）
3. 沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算
=kT
式中 -------------推料力（N）；
K1------推料系數(shù)，查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11，其值為0.05；
=nkT=0.05×6.3=0.32(KN)
沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和
= + ++
式中：沖裁力 =25.7KN，=6.3KN，卸料力=1KN，推料力=0.32KN，則:
= + ++=33.32kN
5.2.2 壓力機(jī)的選擇
計(jì)算得總沖壓力是33.32KN，所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力的1.3倍。所以選用公稱壓力為100KN的機(jī)械壓力機(jī)。壓力機(jī)主要參數(shù)經(jīng)查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《沖壓模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)》、《沖壓手冊(cè)》得表5-2。
表5-2 J23系列開式可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
J23-3.15
J23-6.3
J23-10
J23-16
J23-25
J23-35
J23-40
J23-63
滑塊公稱
壓力
31.5
63
100
160
250
350
400
630
滑塊行程
25
35
45
55
65
100
100
120
封閉高度
120
150
180
220
270
290
330
360
連桿調(diào)節(jié)量
25
30
35
45
55
60
65
70
滑塊中心線至機(jī)身距離
90
110
130
160
200
200
250
300
滑塊地面尺寸
左右
100
140
170
200
250
250
300
300
前后
90
120
150
180
220
220
260
260
模柄孔尺寸
直徑
25
30
30
40
40
40
50
50
深度
40
55
55
60
60
60
70
80
墊塊厚度
30
30
35
40
50
65
65
90
最大傾斜角
45
45
35
35
30
30
30
30
工作臺(tái)尺寸
左右
250
310
370
450
560
610
700
710
前后
160
200
240
300
370
380
460
480
6 刃口尺寸計(jì)算
沖裁件的尺寸精度取決于凸，凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)的保證。正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。
6.1 尺寸計(jì)算原則
1） 落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，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)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
2） 考慮到?jīng)_裁時(shí)凸，凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸，凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小，應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值，在凸，凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。
3) 確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值，一般模具制造精度比工件精度高3-4級(jí)
6.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算，有兩種計(jì)算方法，第一種計(jì)算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計(jì)算；第二種計(jì)算方法是凸模與凹模配作法。
該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計(jì)算，計(jì)算繁瑣，且計(jì)算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。
（1）凸模或凹模磨損后會(huì)增大的尺寸---第一類尺寸A
Aj=(Amax-x△)
（2） 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)減小的尺寸---第一類尺寸B
Bj=(Bmin+x△)
（3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C
Cj=(Cmin+)
其中，x為磨損系數(shù)。
查表得：
工件精度IT10級(jí)以上 x=1
工件精度 IT1-IT13 x=0.75
工件精度 IT14 x=0.5
因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故按IT14級(jí)精度，x=0.5。
在所有的尺寸中，
屬于A類尺寸的有：、
屬于B類尺寸的有：
屬于C類尺寸的有：
注：①凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)增大的尺寸——第一類尺寸A。
②凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)減小的尺寸——第二類尺寸B。
③凸?；虬寄Ｄp后會(huì)基本不變的尺寸——第三類尺寸C。
其中，x為磨損系數(shù)。
具體計(jì)算如表5-2。
表5-2 工作零件刃口尺寸計(jì)算
尺寸類型
公稱尺寸
公式
計(jì)算后尺寸
備注
A
保證雙邊間隙為0.04-0.06。
B
C
Cj=(Cmin+)
7 主要零部件設(shè)計(jì)
雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們?cè)谀＞咧械墓τ煤吞攸c(diǎn)，可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩類。
設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進(jìn)定距和導(dǎo)料銷送進(jìn)定位，無(wú)側(cè)壓裝置。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。
7.1 凹模設(shè)計(jì)
7.1.1 凹模外形的確定
凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定的。
凹模各尺寸計(jì)算公式如下：
凹模邊壁厚 H=Kb1 （7-1）
凹模邊壁厚 c=(1.5～2)H （7-2）
凹模板邊長(zhǎng) L=b1+2c （7-3）
凹模板邊寬 B=b2+2c （7-4）
式中：b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸；
b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸；
K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表7-1。
表7-1 系數(shù)K值
材料料寬s/mm
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
查表7-1得：K=0.4。
根據(jù)公式（7-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸：
凹模厚度：
H=Kb1=0.4×44=17.6（mm）
根據(jù)公式（7-2）可計(jì)算凹模邊壁厚：
c>2H=35.2（mm）
取整后，選擇凹模大體尺寸L×B×H=120mm×80mm×20mm。
圖7-1 凹模圖
7.1.2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇
沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時(shí)主要根據(jù)沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來(lái)確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類型刃口強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變。
7.1.3 凹模精度與材料的確定
根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT11級(jí)，內(nèi)型腔精度為IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra1.6um，上下平面的平行度為0.04，材料選Cr12。
7.2 凸模的設(shè)計(jì)
7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定
凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺(tái)階式。因?yàn)樵撝萍螤畈粡?fù)雜，所以將落料模設(shè)計(jì)成臺(tái)階式凸模，臺(tái)階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。
7.2.2 凸模材料的確定
該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力,所以凸模的材料應(yīng)選Cr12，熱處理58～62HRC。
7.2.3 凸模精度的確定
根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra1.6um。
圖7-2 凸模圖
7.3 凸凹模設(shè)計(jì)
7.3.1 凸凹模外形尺寸的確定
凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計(jì)的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定的，與落料凹模配合確定，其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定。
7.3.2 凸凹模洞口類型的選取
本設(shè)計(jì)采用的是倒裝式復(fù)合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設(shè)計(jì)凸凹模洞口類型，排出積存廢料。
(a) (b) (c) (d) (e)
圖7-1 凸凹模洞口的類型
(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)錐筒式 (e)錐形式
凸凹模洞口的類型如圖7-1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，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強(qiáng)度都帶來(lái)了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。
綜上所述，本設(shè)計(jì)選用直通式的C型洞口。
圖7-3 凸凹模
7.4 卸料板的設(shè)計(jì)
在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了彈性卸料裝置，采用卸料板進(jìn)行卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導(dǎo)向，對(duì)凸凹模起保護(hù)作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表7-3確定，取0.15mm。
卸料板的厚度選為10mm，卸料板與凹模的外形尺寸相同。從而可以確定卸料板的尺寸120mm×80mm×10mm。
表7-3 卸料板與凸凹模間隙值
材料厚度t/mm
＜0.5
0.5～1
＞1
單邊間隙Z/mm
0.05
0.1
0.15
圖7-4 卸料板
7.5 固定板的設(shè)計(jì)
凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強(qiáng)度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。
凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強(qiáng)度，使凸凹模與下模座、下墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。
固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。
則固定板的厚度：
H固=（0.6～0.8）H凹 （7-5）
式中： H固-固定板厚度；
H凹-凹模厚度。
根據(jù)公式（7-7）得凸模固定板和凸凹模固定板厚度都為：
H固=（0.6～0.8）H凹
=（0.6～0.8）H凹
=（0.6～0.8）×20
=12～16（mm） 取厚度為15mm。
圖7-5 凸模固定板
7.6 上下模座、模柄的選用
7.6.1 上下模座的選用
本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離25mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為15mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/r6的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過盈配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。
導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。
導(dǎo)柱：A22h6×180 GB/T2861.1
導(dǎo)套：A35H6×85 GB/T2861.6
模座的的尺寸L/mm×B/mm＝120mm×100mm,上模座的厚度與下模座厚度查標(biāo)準(zhǔn)分別為30mm、35mm。
7.6.2 模柄的選用
模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：
（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。
（2）帶臺(tái)階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。
（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。
（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大是模具。
（5）浮動(dòng)式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的緊密沖裁。
根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，采用旋入式模柄。在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長(zhǎng)度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。
8 沖壓設(shè)備的校核與選定
8.1 沖壓設(shè)備的校核
該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。
該模具閉合高度：
H閉=H上+H下+H墊+L+H-h （8-1）
式中：L-沖孔凸模長(zhǎng)度；
H-凸凹模厚度；
h-沖孔凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度h=1mm。
根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為：
H閉=H上+H下+H墊+L+H-h
=177.5（mm）
可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī)型號(hào)為J23-10的最大閉合高度為180mm，高度調(diào)節(jié)量為30，可以使用。
8.2 沖壓設(shè)備的選用
根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機(jī)型號(hào)為J23-10，能滿足各項(xiàng)要求，因此選取J23-10號(hào)壓力機(jī)。
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