材料成型及控制工程畢業(yè)設計-托板的沖壓工藝分析及模具設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　托板的沖壓工藝分析及模具設計</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導老師的指導下獨

2、立完成的。在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p>　　托板的沖壓工藝分析及模具設計</p><p>　　摘要：本設計介紹了沖壓級進模具的結構設計及其工作過程。通過對沖裁圖樣零件工藝性的正確分析，設計了一套沖孔落料級進模

3、。通過沖裁力、卸料力等計算，確定模具結構。本設計包括了模具成型零件凸模、凹模及其他零件，如卸料板、固定板、墊板、導柱、導套等的設計和選用過程，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計算，沖裁機構與送料擋料以及其它結構的設計過程，并著重對模具的設計部分作了詳細介紹。該模具性能可靠，運行平穩(wěn)，能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。</p><p>　　關鍵詞：沖孔，落料 ,級進模 ,模具結構</p>&

4、lt;p>　　Splint Analysis of Stamping Process and Design of Die for Valve Plate </p><p>　　Abstract:Compound progressive die structure design and working process was introduced. Through to tec

5、hnological correct analysis of the blanking patterns components, has designed a continual blanking punching die blanking .Die type was determined through the calculation of blanking force and ejecting force. This design

6、introduced the mold formation components including the plunger, the lower die and other components like unload the yard lumber, the dead plate, the backing strip, the guide pillar</p><p>　　Key words:piercing

7、 ,blanking , progressive die, die structure</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　設計題目： 托板的沖壓工藝分析及模具設計 </p><p>　　設計的主要任務及目標</p><p>　

8、?。?）通過畢業(yè)設計能夠鞏固所學的各類基礎知識、初步掌握沖壓模具設計的</p><p>　　流程,熟練掌握使用各類工具書籍。</p><p>　?。?）通過畢業(yè)設計使學生初步達到工程師所具備的基本素質(zhì)。</p><p>　　2．設計的基本要求和內(nèi)容</p><p>　?。?）完成沖壓件的工藝性分析（工藝分析、工藝方案確定、工藝計算）。<

9、/p><p>　　（2）進行沖壓模具的結構設計和計算（主要零部件的結構設計、模具結構設</p><p>　　計及模具工作部分尺寸計算等）。</p><p>　　（3）完成模具總裝配圖及模具主要零部件圖的繪制。</p><p>　?。?）編寫模具畢業(yè)設計論文。</p><p><b>　　主要參考文獻</b&

10、gt;</p><p>　　[1] 王孝培.沖壓設計資料[M].北京：機械工業(yè)出版社，1989.12</p><p>　　[2] 李天佑.沖模圖冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988.11</p><p>　　[3] 王芳.冷沖壓模具設計指導[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.10</p><p><b>　　4．進度安

11、排</b></p><p><b>　　5托板零件圖</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　2 零件的工藝性分析2</p><p>　　2.1 經(jīng)濟性分析

12、2</p><p>　　2.2 材料分析2</p><p>　　2.3 結構與尺寸分析2</p><p>　　2.4沖裁件精度與表面粗糙度分析3</p><p>　　3 沖壓工藝方案設計4</p><p>　　3.1沖壓工序類型4</p><p>　　3.2 沖壓工序次數(shù)與順序4&

13、lt;/p><p>　　3.3沖壓工序的組合方式4</p><p><b>　　4工藝計算6</b></p><p><b>　　4.1排樣6</b></p><p>　　4.2確定送料步距、板料寬度與導料板間的距離7</p><p>　　4.3確定排樣圖7</p

14、><p><b>　　5設備的選擇11</b></p><p>　　5.1 沖裁力的計算11</p><p>　　5.2壓力機的選擇12</p><p>　　5.3 確定壓力中心12</p><p><b>　　6模具計算14</b></p><p&

15、gt;　　6.1模具間隙14</p><p>　　6.1.1間隙的作用14</p><p>　　6.1.2間隙的確定 14</p><p>　　6.2沖裁模刃口尺寸計算15</p><p>　　6.2.1計算原則15</p><p>　　6.2.2壓力中心15 </p><p&g

16、t;　　7 沖裁模主要零部件的設計與選用18</p><p>　　7.1沖孔凸模18</p><p>　　7.1.1凸模的結構形式與固定方法18</p><p>　　7.1.2凸模的長度計算與強度校核18</p><p>　　7.2落料凸模20</p><p><b>　　7.3凹模20</

17、b></p><p>　　7.3.1凹模的結構形式與固定方法20</p><p>　　7.3.2沖裁凹模的刃口形式20</p><p>　　7.3.3凹模的外形尺寸的確定20</p><p>　　7.3.4凹模強度的校核21</p><p>　　7.4其他零件21</p><p>

18、;　　7.4.1擋料裝置21</p><p>　　7.4.2導料裝置22</p><p>　　7.4.3導正裝置23</p><p>　　7.4.4卸料裝置23</p><p>　　7.4.5上、下模座24</p><p>　　7.4.6導柱與導套24</p><p>　　7.4.7

19、模柄24</p><p>　　7.4.8凸模固定板和墊板25</p><p>　　7.4.9定位與緊固零件的選用及校核25</p><p>　　8 模具的使用及維護說明書27</p><p>　　8.1模具的使用說明：27</p><p>　　8.1.1 模具安裝27</p><p>

20、;　　8.1.2模具的工作過程27</p><p>　　8.2模具的維護說明28</p><p><b>　　結論 30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p>&

21、lt;b>　　附錄 33</b></p><p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　大學四年我學習的專業(yè)是：材料成型及控制工程，專業(yè)方向是模具方向。因此，我們學習了很多有關模具的專業(yè)知識。這次畢業(yè)設計我的畢業(yè)設計題目是：托板的沖壓工藝分析及模具設計。它是我們所學的《冷沖模設計》里的一部分，也是我們一門重要的專業(yè)課。所以，我們具有這

22、樣的專業(yè)基礎知識的儲備。在畢業(yè)指導老師的細心指導下，在同學們的幫助下，我一定能夠完成好自己的畢業(yè)設計。</p><p>　　本次設計的主要任務及目標：（1）通過畢業(yè)設計能夠鞏固所學的各類基礎知識、初步掌握沖壓模具設計的流程,熟練掌握使用各類工具書籍。（2）通過畢業(yè)設計初步達到工程師所具備的基本素質(zhì)。（3）通過畢業(yè)設計了解生產(chǎn)實踐中模具設計的具體流程，做到心中有數(shù)，完善所學知識，并注重在以后工作和學習中得到積累。&

23、lt;/p><p>　　本次設計的基本要求和內(nèi)容：（1）完成沖壓件的工藝性分析（工藝分析、工藝方案確定、工藝計算）（2）進行沖壓模具的結構設計和計算（主要零部件的結構設計、模具結構設計及模具工作部分尺寸計算等)（3）完成模具總裝配圖及模具主要零部件圖的繪制（4）編寫模具畢業(yè)設計論文。</p><p>　　本設計說明書主要包括了七個部分。其中的第2章的零件工藝性分析，第3章的沖壓工藝方案設計，第

24、4章的工藝計算，第5章的設備的選擇，第6章的模具的計算，第7章的沖裁模主要零部件的設計與選用，第8章的模具的使用及維修說明書。</p><p>　　在這次設計中，我發(fā)現(xiàn)了很多以前忽視過的問題，也學習到了不少有用的知識，重新梳理了自己的知識結構，也收獲了很多有用的東西。通過畢業(yè)設計我找到了模具設計的基本步驟與方法，以適應以后的學習與工作。由于自己的知識有限和缺乏實踐經(jīng)驗，所以設計中難免有不足之處望指導。</p

25、><p>　　2 零件的工藝性分析</p><p><b>　　2.1 經(jīng)濟性分析</b></p><p>　　通過以下幾方面對沖壓件托板的經(jīng)濟性成本進行分析</p><p>　　(1)通過查閱資料可得知，材料的費用占總成本的60％—70％，另加上工 人的的勞工費及加工時所需要的電費及機床的維修費。

26、</p><p>　　(2)托板的批量，由用戶提供的圖紙所知，該沖壓件需要大批量生產(chǎn)，適合用沖壓 的方式加工，可以采用級進模、復合模、以及單工序模進行沖壓。</p><p>　　(3)由實際生產(chǎn)過程可知，在加工時充分對材料利用，提高材料的利用率，充 分利用材料的縫隙，以循環(huán)利用廢料。</p><p>　　(4)在大批量生產(chǎn)過程中，采用硬質(zhì)

27、合金鋼在延長模具的使用壽命以減少單件 產(chǎn)品所耗模具的費用。</p><p>　　綜上所述，該零件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。因此，從經(jīng)濟性上來說適合采用沖壓來加工。</p><p><b>　　2.2 材料分析</b></p><p>　　沖壓所用的材料，不僅要求滿足沖壓件的使用要求，還應滿足沖壓工藝的要求和后續(xù)加工的要求。沖壓工

28、藝對材料基本要求是：</p><p>　　a、具有良好的沖壓成型性能</p><p>　　b、具有較高的表面質(zhì)量</p><p>　　c、材料的厚度公差應符合國家標準</p><p>　　由零件設計要求知，該零件的材料是08F，屬于低碳鋼。查《沖壓設計資料》可知，這種鋼板沖壓性能良好，材料抗剪強度為216—304MPa,抗拉強度為275—38

29、3MPa。（在下面的計算中抗拉強度取為300MPa）。屈服點бs = 177MPa.滿足其生產(chǎn)條件下的托板沖壓，所以08F符合材料適用性。</p><p>　　2.3 形狀與結構分析</p><p><b>　　形狀</b></p><p>　　由零件圖可知，該零件的形狀簡單規(guī)則，且以兩條互相垂直的中心線分別對稱，有利于材料的合理利用，節(jié)約材料

30、，提高模具壽命，降低沖件成本。</p><p><b>　　內(nèi)外處的夾角</b></p><p>　　沖裁件的內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免夾角，應以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時夾角處的崩刃和過快磨損。在各直線或曲線的直接處，除屬于無廢料沖裁或采用鑲拼模結構處，宜有適當?shù)膱A角。但是經(jīng)過和指導老師商量，這種托板有著特殊的用途，所以它的尖角不能改成圓角，只

31、有通過選用耐磨材料才提高模具的使用壽命。因此，在選用模具材料是，特別是在零件尖角出的模具材料必須提高它的耐磨性能和硬度。</p><p><b>　　是否有懸臂和凹槽</b></p><p>　　要盡量避免沖裁件上過于窄長的凸出懸臂和凹槽。否則會降低模具壽命和沖裁件質(zhì)量。而該零件沒有這種情況，因此不用考慮。</p><p><b>　

32、　孔徑</b></p><p>　　沖孔時，受凸模強度的限制，孔徑不宜過小。其最小孔徑與孔的形狀、材料的機械性能和材料的厚度等有關。查《沖壓設計資料》表2.3用自由凸模沖孔的最小尺寸[1]，硬鋼d ≧ 1.3t = 2.6mm < 3.5mm，所以滿足要求。</p><p><b>　　孔間距與孔邊距</b></p><p>

33、　　沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受模具強度和沖裁件質(zhì)量的制約，其值不應過小，其許可值可見《沖壓設計資料》圖2.2，一般要求圓C ≥ t，邊c ≥ 1.2t [1].該零件孔與孔邊距之間的距離最短為14mm，孔與邊緣之間最短為7mm。故孔邊距和孔邊距均滿足要求。</p><p>　　2.4 沖裁件精度與表面粗糙度分析</p><p>　　沖裁件內(nèi)外形的經(jīng)濟精度不高于GB1800-

34、79IT 11級，一般要求落料件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級。由零件圖知，精度要求為IT11級滿足精度要求。粗糙度影響零件的外觀和質(zhì)量。粗糙度及毛刺高度與材料塑型、材料厚度、沖裁間隙、刃口鋒利程度、沖模結構及凸模、凹模工作的表面粗糙度有關。由于零件沒有給出具體的要求，故托板的表面粗糙度為Ra6.3滿足常規(guī)要求。經(jīng)查《公差與配合手冊》表1.6標準公差值[7].可知各尺寸公差為： mm、mm、mm、mm、16±0

35、.11、14±0.11、Rmm、фmm</p><p>　　3 沖壓工藝方案設計</p><p>　　3.1 沖壓工序類型</p><p>　　沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離與成形兩大類。從沖壓件圖上可以看出該零件精度與表面粗超度都沒有什么特殊要求，而且零件形狀、結構簡單屬于普通沖壓件，使用沖裁中落料工序和沖孔工序即可。</p>&l

36、t;p>　　3.2 沖壓工序次數(shù)與順序</p><p>　　該零件是沖裁件，形狀簡單規(guī)則，厚度較薄，內(nèi)外形只需要一次沖孔和落料工序即可完成。該零件只需要落料和沖孔兩個工序，沒有其他后續(xù)工序。因此，沖孔不必考慮會被后續(xù)工序影響，且結構形狀簡單，可以采取先落料后沖孔也可以沖孔和落料同時進行，具體應該如何選取，則需要通過沖壓工序組合方式分析再聯(lián)合多方面因素進行確定。</p><p>　　3

37、.3 沖壓工序的組合方式</p><p>　　方案一：單工序模 → 方式1 先沖孔后落料 方式2 先落料后沖孔</p><p>　　方案二：復合模 → 方式 沖孔落料復合</p><p>　　方案三：級進模 → 方式 沖孔落料級進</p><p><b>　　方案一</b></p><p&

38、gt;　　優(yōu)點 此方案為單工序模，用此方案生產(chǎn)托板，尺寸和厚度不受限制，生產(chǎn)設備 維護成本低且生產(chǎn)操作較為方便，適用于中小批量生產(chǎn)。</p><p>　　缺點 沖件精度低，沖件平整度差，生產(chǎn)率低，需要更多的設備，占用更多的空 間。需要采取安全措施。</p><p><b>　　方案二</b></p><p

39、>　　優(yōu)點 此方案為復合模，復合模是壓力機一次進行過程中，同時完成兩道或則兩道 以上的不同工序的沖壓模具，在此零件中落料與沖孔同時進行。復合模結構 簡單、使用壽命長、生產(chǎn)效率較高，適合大批量生產(chǎn)，尺寸和形狀精度較高， 為IT10—IT8級。 沖件平整、操作方便，并且只需要一副模具。</p><p>　　缺點 加工制造模具時比較困難，操作時出件較為困難，速度

40、不宜太高，且安全系 數(shù)低，需要采取安全措施。</p><p><b>　　方案三</b></p><p>　　優(yōu)點 本方案為級進模，工序順序先沖孔后落料。工序間可自動送料，故生產(chǎn)率高， 可是使用高速壓力機。沖件小時可以采用多排沖壓。可完成沖裁工序，還可 以完成成形工序。模具制造的工作量和成本比復合模低，適合大批量生產(chǎn)，

41、 而且安全性高。</p><p>　　缺點 安裝調(diào)試與維修較困難，且精度較復合模低，為IT13—IT11級且沖件平整度 較差，質(zhì)量要求高時需要校平。</p><p>　　綜上三種方案，結合零件的實際要求，由于零件精度為IT11級且需要大批量生產(chǎn)，選擇單工序模，不符合大批量生產(chǎn)的要求。選擇復合模不滿足經(jīng)濟性原則，生產(chǎn)模具成本高且精度不適合經(jīng)濟性精度原則，所以選擇生產(chǎn)效率

42、高成本低的級進模是最好的。本著最優(yōu)原則，先沖孔后落料能減少定位誤差，用小孔進行定位精度高。通過上述比較，決定實行工序集中的工序方案，采取利用導正銷進行定位，剛性卸料裝置、自然漏料方式的先沖孔后落料的級進模結構形式的模具。</p><p>　　4 沖裁件的工藝分析</p><p><b>　　4.1 排樣</b></p><p>　　（1)排樣的

43、主要目的是節(jié)約材料，分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。 有廢料排樣沖裁件質(zhì)量好，模具壽命高，但材料利用率低。常用于沖裁形狀較復 雜，尺寸精度要求較高的沖件；少廢料排樣材料利用率較高，沖模結構簡單，但 沖件質(zhì)量稍差。同時邊緣毛刺易于被凸模帶入間隙，會影響模具壽命，一般用于 形狀較規(guī)則，精度要求不高的沖件；無廢料排樣，沖件質(zhì)量和模具壽命較差，但 材料利用率最高，有利于提高生產(chǎn)效率?？捎糜谛螤钜?guī)則對稱，尺寸

44、精度不高或 則貴重金屬材料的沖件。零件圖所示托板結構簡單，形狀規(guī)則且對稱，質(zhì)量要求 不高，從模具結構和經(jīng)濟性等因素上考慮選擇少廢料排樣。</p><p><b>　?。?)材料利用率</b></p><p>　　一張板料（或條料、帶料）上沖裁件的材料利用率</p><p>　　η = X 100%</p><

45、;p>　　F ——沖裁件面積（可以包括沖件小孔在內(nèi)）</p><p>　　n ——一個進距內(nèi)沖件數(shù)目</p><p><b>　　B ——條料寬度</b></p><p><b>　　h ——進距</b></p><p>　　一張板料上總的材料利用率 </p><p>

46、　　η = X 100%</p><p>　　η—— 一張板料上沖件總數(shù)目</p><p><b>　　L —— 板長</b></p><p><b>　　A —— 板寬</b></p><p>　　由于托板的厚度 t = 2mm,查《沖壓設計資料》表2.15最小工藝搭邊值[1]。可知<

47、/p><p>　　a1 = 2, a = 2</p><p>　　4.2確定送料步距、條料寬度與導料板間距離的計算</p><p>　　選定排樣方案與確定搭邊值之后，接下來就要計算送料步距，確定條料寬度，進而確定導料板間距離，這樣才能畫出排樣圖。</p><p><b>　　(1)送料步距</b></p>&

48、lt;p>　　條料在模具上每次進出的距離稱為送料步距（簡稱步距或者進距）。每個步距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件。送料步距的大小應為沖裁件的對應點之間的距離。每次只沖出一個零件的步距S的計算公式為</p><p>　　S = B + a </p><p>　　式中 B——平行于送料方向的沖裁件寬度；</p><p>　　a——沖裁件之間的搭邊值。&l

49、t;/p><p>　　采用橫排 條料寬度B = 30+2×2 = 34 mm</p><p>　　進距S = 58+2.0 = 60 mm</p><p>　　采用豎排 條料寬度B = 58+2×2 = 62 mm</p><p>　　進距 S = 30+2.0 = 32 mm </p><p&g

50、t;　　條料寬度與導料板間的距離 </p><p>　　由于選用的是有測壓裝置，有測壓裝置的模具能使條料)始終延著壓料板送進。材料寬度與導料板間距離的計算一般采用下列的簡化公式。</p><p>　　條料寬度 =（+ 2a )</p><p>　　導料板間距離 A = B + Z = + 2a +Z</p><p>　　查

51、《冷沖壓成型工藝與模具設計》表4.21 條料寬度偏差（二）可知[6]。采取橫排時 = 0.2 mm 查表4.20條料寬度偏差（一）?？芍捎秘Q排時 = 0.6 mm</p><p>　　所以條料寬度 橫排時 = 34 mm </p><p>　　豎排時 = 62 mm</p><p>　　查表4.22 導料板與條料之間的最小間隙Z可知無論橫排和豎排Z= 5</

52、p><p>　　所以導料板間距離 橫排時 A = B + Z = 34+5 =39 mm</p><p>　　豎排時 A = B + Z = 62+5 =67 mm</p><p><b>　　4.3確定排樣圖</b></p><p>　　條料寬度與導料板間距與沖模的送料定位方式有關。在這里選用用導料板導向且有側壓裝置的送料

53、定位方式，所以B=Dmax+2a。板料選擇冷軋鋼板，板料規(guī)格選2mm×1000mm×1500mm ，坯料為矩形，采用單排較合適。條料的寬度與沖壓件的最大尺寸有關，沖壓件在條料上有橫排和豎排兩種排法。分別如下圖所示</p><p><b>　　圖4.1橫排</b></p><p><b>　　圖4.2豎排</b></p&g

54、t;<p><b>　?、挪捎每v裁法時</b></p><p><b>　　①橫排</b></p><p>　　條料寬度B = 30 + 2×2 = 34 mm</p><p>　　進距S = 58 + 2.0 = 60 mm</p><p>　　每板條料數(shù)n1 = 1000

55、/34</p><p>　　≈ 29條 余14 mm</p><p>　　每條零件數(shù)n2 =（1500 - 2.2）/60</p><p><b>　　≈ 24件</b></p><p>　　因為余料14×1500不可用，所以余料利用件數(shù)n3=0</p><p>　　每板零件數(shù)

56、n=n1n2 +n3 </p><p>　　=29×24+0 = 696件</p><p>　　材料利用率 η1 = × 100%</p><p>　　= [(38×30+16×2×2+3.14×8×8) × 696] / 1000 ×1500</p>&

57、lt;p><b>　　= 65.2%</b></p><p><b>　?、谪Q排</b></p><p>　　B = 58 + 2×2 = 62 mm S = 30 + 2.0 = 32 mm </p><p>　　n1=1000/62</p><p>　　≈16

58、條 余8 mm</p><p>　　n2=(1500-2)/32</p><p><b>　　≈46件</b></p><p>　　余料8×1500不可用，余料利用件數(shù)n3=0</p><p>　　n=n1n2 +n3</p><p><b>　　=16×46+

59、0</b></p><p><b>　　=736件</b></p><p>　　η2 = × 100%</p><p>　　= [(38×30+16×2×2+3.14×8×8) ×736]/1000×1500</p><p>

60、<b>　　= 68.9%</b></p><p><b>　?、撇捎脵M裁法時</b></p><p><b>　　①橫排</b></p><p><b>　　B = 34 mm</b></p><p><b>　　S = 60 mm</b

61、></p><p>　　n1=1500/34</p><p>　　≈44條 余4 mm</p><p>　　n2=(1000-2)/60</p><p><b>　　≈16件</b></p><p>　　余料4×1000不可用，n3=0</p><p&g

62、t;　　n=n1n2 +n3</p><p><b>　　=44×16+0</b></p><p><b>　　=704件</b></p><p>　　η3 = X100%</p><p>　　= [(38×30+16×2×2+3.14×8&

63、#215;8 )×704]/1000×1500　= 65.9%</p><p><b>　?、谪Q排</b></p><p>　　B=62 mm S=32 mm</p><p>　　n1=1500/62</p><p>　　≈24條 余12mm</p><p>　　n

64、2=1000-2.2/32</p><p><b>　　≈31件</b></p><p>　　余料12×1000不可用，n3=0</p><p>　　n=n1n2 +n3</p><p>　　=24×31+0 = 744件</p><p>　　η3=A×n/B

65、15;L%</p><p>　　=[38×30+16×2×2+3.14×8×8) ×744]/1000×1500 = 69.7%</p><p>　　由以上計算可知采用橫裁法，排樣豎排的方式材料利用率高，為了降低成本，提高經(jīng)濟性，故采用橫裁法豎排排樣，排樣圖如下圖所示。</p><p><b

66、>　　圖4.3排樣圖</b></p><p><b>　　5設備的選擇</b></p><p>　　5. 1 沖裁力的計算</p><p>　　由于沖模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式，故總的沖壓力為</p><p>　　P=P+P P=P+P</p><p>　　P——所

67、需總的沖壓力 </p><p>　　P——推件力 </p><p>　　P——落料時的沖裁力</p><p>　　P——沖孔時的沖裁力</p><p>　　P = K L tτ</p><p>　　P——沖裁力 Ｋ——安全系數(shù)，實際沖裁時常取1.3</p>

68、<p>　　L——沖裁件周長 t——材料厚度 </p><p>　　τ——材料剪切強度(MPa）</p><p>　　實際沖裁計算公式P = 1.3 P=1.3L tτ</p><p>　　所以 P=1.3×[（58-16）×2+(30-8×2) ×2+3.14×8×

69、;2] ×2×300=126567N</p><p>　　P=1.3×2×3.14×3.5×300×4= 34289 N</p><p>　　所以 P=P+P= 160856 N</p><p>　　由于 P= n KP</p><p>　　n ——同時卡在凹模里的工

70、作（或廢料）數(shù)目。綜合考慮n 取3</p><p><b>　　K ——推件力系數(shù)</b></p><p>　　查《沖壓設計資料》表2.38卸料力、推件力和頂件力系數(shù)[1]。可得：K = 0.055</p><p>　　所以 P = 3×0.055×160856N = 26541N</p><p>

71、　　故 P = P + P = 34289+126567+26541=187397N</p><p>　　為了確保設備安全，對于沖裁工序，壓力機的標稱壓力應大于或等于沖裁時總壓力的1.1～1.3倍。</p><p>　　所以P ≥（1.1～1.3）P</p><p>　　=1.3×187397 N</p><p><b&g

72、t;　　=243616 N</b></p><p>　　5.2 壓力機的選擇</p><p>　　根據(jù)《沖模制造實用技能》表5.3[13]。選擇開式雙柱可傾式壓力機J23—25</p><p><b>　　壓力機參數(shù)：</b></p><p>　　標準壓力 250 KN </p>

73、<p>　　滑塊行程 65 mm</p><p>　　連接桿調(diào)節(jié)長度 55 mm </p><p>　　最大裝模高度 220 mm</p><p>　　墊板尺寸 厚度×孔徑 50 × 200</p><p>　　工作臺尺寸 前后×左右 370 560 m

74、m</p><p>　　模柄孔尺寸 直徑×深度 50 × 70</p><p>　　電動機功率 2.2 KW</p><p>　　由模具裝模高度校核 + 5 H - 10</p><p>　　所以 220 - 50 + 5 H 220 - 10</p><

75、p>　　即 175 mm H 210 mm 模具閉合高度為175mm 滿足條件</p><p>　　5.3 確定壓力中心</p><p>　　一副沖模的壓力中心就是指這幅模具沖模各個沖壓部分的沖壓力的合力的作用點。目的是:</p><p>　　(1)使沖裁壓力中心與沖床滑塊中心相重合，以免產(chǎn)生偏彎矩，減少模具導向機 構的不均勻磨損。

76、</p><p>　　(2)保證沖裁工作間隙的穩(wěn)定性，防止刃口局部迅速變鈍，提高沖裁件的質(zhì)量和 模具的使用壽命。</p><p>　　為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合，對于帶模柄的中小型沖模就是要使其壓力中心與模柄軸心線重合。根據(jù)下圖分析，因為工件圖形對稱，故落料時P1的壓力中心在O1上。沖孔時P2的壓力中心在O2上，設沖模壓力中心

77、離O1點的距離為X根據(jù)力矩平衡原理：</p><p>　　X = （32—X） </p><p>　　解得 X = 7 mm</p><p><b>　　圖5.1壓力中心</b></p><p><b>　　6模具計算</b></p><p><b>　　6.

78、1模具間隙</b></p><p>　　間隙對沖裁件質(zhì)量起著決定性作用。間隙的大小可直接影響沖裁力大小、沖件尺寸精度和沖件斷面質(zhì)量。</p><p>　　6.1.1間隙的作用</p><p>　　(1）對沖裁力的影響</p><p>　　沖裁間隙大，所需沖裁力越小，模具磨損小，壽命高。在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大，但對卸料

79、力、頂件力、推件力的影響較大，對模具壽命也有影響，主要對模具的磨損和凹模的脹裂產(chǎn)生的影響較大。</p><p>　　(2)對沖件尺寸精度的影響</p><p>　　沖裁件間隙選用適當，沖件尺寸精度高，因此對尺寸精度要求高的沖件，在沖模設計制造時，選用間隙大小尤為重要。因為模具磨損后刃口尺寸變化影響沖裁件的尺寸精度，模具壽命減小，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下，應選用較大的間隙值。若采用小的間隙就

80、必須提高模具硬度和減小模具粗糙度，減小磨損。</p><p><b>　　對沖件斷面的影響</b></p><p>　　間隙合理時，由凸模和凹模刃邊出發(fā)的兩條裂紋相迎，斷面質(zhì)量好，光亮帶約占料厚的一半。間隙過小時，斷面較直，軟料（純銅、鋁）斷面會出現(xiàn)較寬的（接近料厚）光亮帶，硬材會出現(xiàn)雙光亮帶。間隙過大時，圓角帶（塌角）較大，光亮帶窄，斷裂帶寬，且有較大的錐度。<

81、;/p><p>　　6.1.2 間隙的確定</p><p>　　1沖裁間隙的確定原則：</p><p>　　(1)根據(jù)沖壓材料性能和厚度，采用最小的合理間隙，可以得到幾乎和胚料板面垂直的斷面，又沒有毛刺。</p><p>　　(2)在合理間隙范圍內(nèi)，采用較大的間隙值，保證沖件質(zhì)量的同時，可得到較小的沖裁力和較長的模具壽命。</p>

82、<p>　　(3)隨沖裁次數(shù)增多，模具磨損增大，沖裁間隙也隨之增大。因此制造新模具時，因選用最小的合理間隙值。</p><p><b>　　2沖裁件間隙的選用</b></p><p>　　由零件圖中可知托板的材料為08F，t=2mm ，08F屬于軟鋼，查《沖壓設計資料》表2.23沖裁刃口雙邊間隙[1]。可知Zmin=0.246，Zmax=0.360 。設計新

83、模具時要采用偏小的合理間隙值，因為模具會出現(xiàn)磨損，采用小間隙可使模具在磨損到一定的程度還可以加工出合格的沖壓件。但是小間隙會使模具的壽命減小，我們是采用大批量生產(chǎn)，因此在保證沖裁件質(zhì)量的前提下選用較大的間隙值。綜合各方面的考慮，選取Zmin=0.250mm 。</p><p>　　6.2沖裁模刃口尺寸計算</p><p><b>　　6.2.1計算原則</b><

84、/p><p>　　(1）根據(jù)落料和沖孔的特點。落料件的尺寸取決于凹模尺寸。因此，落料模應先決 定凹模尺寸。用減少凸模尺寸來保證合理間隙。沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸， 故沖孔件應先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。</p><p>　　(2）根據(jù)凸凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基 本尺寸應采取接近或等于工件的最小極限尺寸。&l

85、t;/p><p>　　(3)考慮工件精度與模具精度間的關系，在確定模具制造公差時。既要保證工件的 精度要求，又能保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2-3級。</p><p><b>　　6.2.2計算方法</b></p><p>　　(1）凸模與凹模分開加工</p><p>　　這種加工方法適用于圖形簡單、

86、形狀規(guī)則的沖裁件。但托板為矩形和圓形的結合體，且分開制作不能保證質(zhì)量，故一般不采用此方法。</p><p><b>　　(2）配合加工</b></p><p>　　這種加工更加適合沖制形狀復雜或薄板材料的模具。結合本沖壓件外形尺寸確定采用這種加工方法。以下采用此方法進行計算。</p><p>　　對于落料凹模，磨損后變大的尺寸有：A1(58-0

87、.190), A2(38), A3(30-0.130)</p><p>　　A4（R8-0.090）</p><p>　　查《沖壓設計資料》表2.31磨損系數(shù)[1]，可知</p><p>　　x1=x2=x3==1 x4=0.75</p><p>　　刃口尺寸計算公式為Ad=(Amax-x△)0+△/4</p><p&g

88、t;　　Ad1=(58-1×0.19)0+0.19/4</p><p>　　=57.810+0.0475 =57.80+0.0575 </p><p>　　Ad2=(38-1×0.16)0+0.16/4</p><p>　　=37.840+0.04 =37.80+0.08</p><p>

89、;　　Ad3=(30-1×0.13)0+0.52/4</p><p>　　=29.870+0.032 =29.80+0.102</p><p>　　Ad=(8-0.75×0.09)0+0.09/4</p><p>　　=7.93250+0.0275 =7.90+0.06</p><p>　　圖6.1落料凹模刃口

90、尺寸 </p><p>　　模具落料部分間隙為 ，Zmin=0.246，Zmax=0.360 故落料凸模刃口尺寸按凹模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.246—0.360。故選取Z = 0.300落料凹模刃口</p><p>　　寸標注如下圖所示，凸模刃口尺寸的標注如下圖所示。</p><p>　　圖6.2落料凸模刃口尺寸</p><p

91、>　　對于沖孔凸模，以凸模為基準配作凹模，對于圖形沖孔時則有：刃口尺寸計算公式為bp=(bmin+x△)-△/40 , 查《沖壓設計資料》表2.1可知[1]。磨損系數(shù)x=0.75</p><p>　　bp1=(3.5+0.75×0.075)-0.075/40</p><p>　　=3.55625-0.018750</p><p>　　由于計算出的bp

92、1無法加工，所以取bp1=3.56-0.020</p><p>　　圖6.3沖孔凸模刃口尺寸</p><p>　　模具沖孔部分間隙取Z=0.280，故沖孔凹模刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配作。保雙面間隙值0.280.沖孔凸模尺寸標注如下圖所示</p><p>　　圖6.4沖孔凹模刃口尺寸</p><p>　　在計算模具中心距尺寸時，制造偏差取工

93、件公差的。據(jù)此，沖孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸為：</p><p>　　L=14 ±=14±0.01375 mm</p><p>　　L=16 ±=16±0.01375 mm</p><p>　　7沖裁模主要零部件的設計與選用</p><p><b>　　7.1沖孔凸模</b&g

94、t;</p><p>　　7.1.1 凸模的結構形式與固定方法</p><p>　　沖壓件圖中Φ3.5的圓孔由沖孔所得，直徑較小，選用臺階式凸模，其結構形式如《沖壓設計資料》圖2.25（a)圖所示[1]。這種形式的凸模，工作部分和固定部分的形狀與尺寸不同。固定部分多做成圓形或矩形。這時凸模固定板上的型孔為標準尺寸孔，加工容易。</p><p>　　7.1.2凸模長度

95、計算與強度的校核</p><p>　　凸模的長度尺寸應根據(jù)模具的具體結構來確定，同時要考慮凸模的修模量以及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。</p><p>　　由于采用的是剛性卸料。因此，凸模長度按《沖壓設計資料》圖2.34所示[1]。</p><p>　　圖7.1凸模長度計算示意圖</p><p>　　L=h1+h2+h3+h</

96、p><p>　　L——凸模長度 mm h1——凸模固定板的厚度</p><p>　　h2——卸料版的厚度 h3——導料板的厚度 </p><p>　　H——附加的長度，包括凸模刃口的修模量、凸模固定板與卸料版的安全距離A等。其中A取15-20mm。</p><p>　

97、　由于h1為（1-1.5）D 由《模具設計與制造簡明手冊》第二版表1.214圓形凸模形式與尺寸[11]。知D為6mm，所以h1為13mm。h2為（0.8-1)H，由后面知H為25mm,所以h2為20—25mm取22mm。h3為6—8mm。取6mm。h取19mm.</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　L=13+22+6+19=60mm</

98、p><p>　?。?）承受能力的校核</p><p>　　由于零件是大批量生產(chǎn)，所以選取耐磨壽命高的模具材料，凸模選用GCr15材料。查的GRr15的材料力學性能為：抗拉強度 = 861.3 MPa 抗剪強度 = 518.4 MPa</p><p>　　抗彎強度= 1821.6 MPa</p><p><b>　　由d≧（mm)&l

99、t;/b></p><p>　　所以≧ = 2.28 mm < 3.5 mm </p><p>　　故所設計的為合理設計</p><p>　?。?）抗縱向彎曲能力的校核</p><p>　　為了凸模在沖裁時不致發(fā)生縱向彎曲失穩(wěn)，凸模的自由長度必須受到限制。對于有導向裝置的圓形凸模 </p><p>

100、;<b>　　L ≦ 270</b></p><p>　　L——凸模不失穩(wěn)彎曲的最大自由長度</p><p>　　d ——凸模的最小直徑</p><p><b>　　F——沖裁力</b></p><p>　　所以L ≦ 270 = 36.96 mm > h(18 mm)</p>

101、<p><b>　　故所設計也是合理的</b></p><p><b>　　7.2落料凸模</b></p><p>　　由于落料凸模屬于非圓形凸模，其固定部分任做成圓柱形臺階式固定形式。其長度和沖孔凸模相同，所選材料也和沖孔凸模相同。故其承受能力和抗彎能力是符合設計要求的。其形式見零件圖。</p><p><

102、;b>　　7.3 凹模</b></p><p>　　7.3.1凹模的結構形式與固定方法</p><p>　　常見的凹模結構形式有整體式凹模和組合式凹模兩種形式。這里我們選用整體式凹模。用螺釘和銷釘直接固定在模板上，這種凹模制造簡單。</p><p>　　7.3.2 沖裁凹模的刃口形式</p><p>　　根據(jù)《實用模具技術手

103、冊》圖7.18凹模的孔口形式選擇C型刃口形式[4]。這種刃口為錐形，孔內(nèi)不易積有工件或廢料?？仔退艿拿浟?、摩擦力小。所以，凹模的磨損及每次的刃磨量小。但刃口強度較低且刃口尺寸在修模后略有增大。一般用于形狀簡單、精度要求不高和較薄的沖裁件。刃口形式如下所示</p><p>　　圖7.2凹模刃口形式</p><p>　　7.3.3凹模外形尺寸的確定</p><p>　

104、　凹模外形尺寸包括凹模板的平面尺寸L B（長寬）及厚度尺寸H。查《沖壓設計資料》表2.40[1].凹模厚度H與壁厚C，可得</p><p>　　H = 25 mm C = 34 且 工件b = 62 mm </p><p>　　所以 L = b + 2C = 62 + 234 = 130 mm </p><p><b>　　凹模寬度B的確定<

105、;/b></p><p>　　B = 步距 + 2C = 32 + 234 = 100 mm </p><p>　　所以凹模的外形尺寸為 LBH為13010025 mm </p><p>　　7.3.4凹模強度的校核</p><p>　　凹模強度校核主要是檢查其厚度H。因為凹模下面的模座或墊板上的洞口較凹模洞口大，使其凹模工作時受彎曲，

106、若凹模厚度不夠便會產(chǎn)生彎曲變形，以致?lián)p壞。查</p><p>　　《沖壓設計資料》表2.46凹模強度計算公式選擇最后一個[1]：矩形凹模（裝在有矩形洞的板上）</p><p>　　P——沖裁力（N) []——許用彎曲應力（MPa） ——凹模最小厚度</p><p>　　所以 = = 8.42 < 25 mm</p><p

107、><b>　　故滿足設計要求</b></p><p><b>　　由 = []</b></p><p>　　所以= = 238.2 < 2100 MPa 故也符合設計要求</p><p><b>　　7.4定位零件</b></p><p>　　定位零件

108、的作用是使條料或帶料在模具內(nèi)保持正確的位置，或在送料時有準確的位置，以保證沖出合格的工件。根據(jù)不同的原料和模具結構，必須采用各種形式的定位零件。</p><p><b>　　7.4.1擋料裝置</b></p><p>　　擋料裝置的功能是保證條料或帶料有準確地進距。在單工序?；驈秃夏Ｖ校瑩趿涎b置主要是保證沖件外形的完整和適量的搭邊；在連續(xù)模中，擋料裝置決定了送料方向、

109、步距以及沖件的精度。常見的擋料裝置包括：固定擋料銷、始用擋料銷、回帶式擋料裝置，此外還有側刃定位方法。</p><p>　　在這里根據(jù)模具整體設計選用始用擋料銷和圓形固定擋料銷。參照《沖壓設計資料》表2.56擋料銷的形式及應用設計[1]。選擇原因是圓柱頭式擋料銷的固定部分和工作部分的直徑差別很大，不至于消弱凹模的強度，并且制造簡單，使用方便。一般裝在凹模上，適用于帶固定卸料板和彈性卸料板的沖模中。而始用擋料銷一般

110、用在連續(xù)模上，當沖第一個沖件時作確定條料的基準位置用。 檔料銷的材料選取45號鋼，熱處理：淬火 HRC43-48 選擇形式如下</p><p>　　圖7.3固定擋料銷 圖7.4始用擋料銷 </p><p>　　7.4.2 導料裝置</p><p>　　導料裝置這里選取導料板，一般采用導料板來導正材料的送進方向，常用于單工序模和連續(xù)模，下面

111、計算導料板的結構尺寸。由于導料板的長度L應等于凹模的長度，如果凹模帶有承料板，則導料板的長度L應等于凹模長度與承料板長度L之和。由于凹模在模具中是在寬度方向上送進，所以按寬度100mm計算.故取140 mm.導料板的寬度取決于其內(nèi)測間的距離B。</p><p>　　B = D + 2（b+) + F </p><p>　　D—垂直于送料的沖裁件尺寸，mm b—最小側面搭邊，mm

112、</p><p>　　—條料剪切誤差，mm F—條料與導料板之間的間隙，mm</p><p>　　B = 62 + 2（2+0.6）+ 5 =72.2 mm</p><p>　　查《冷沖壓成型工藝與模具設計》表4.38 導料板厚度[6]，根據(jù)沖件材料厚度和導料板長度，選取導料板厚為 6 mm.所以導料板的尺寸為:</p>

113、<p>　　LBH = 14072.26 （mm)，導料板的材料選取Q235鋼。</p><p><b>　　7.4.3導正裝置</b></p><p>　　級進模為保證沖裁件內(nèi)孔與外緣的相對位置進度，多采用導正裝置完成。常用的導正裝置為導正銷，將導正銷安裝在落料凸模的工作端面上。落料前導正銷先插入已充好的孔內(nèi)，使內(nèi)孔與外形的相對位置對準，從而消除了送料步距

114、產(chǎn)生的誤差，起精確定位的作用。</p><p>　　導正銷的設計參照《沖壓設計資料》表2.57 導正銷的形式及用途[1]。由于孔的直徑為3.56 mm 選擇形式1的壓入式，且用于直徑小于6 mm的孔。導正銷的直徑按基孔制間隙配合，但考慮到?jīng)_孔后彈性變形收縮，因此導正銷直徑的基本尺寸</p><p>　　D = d - 2a d—沖孔凸模直徑 2a—導正銷與孔徑兩邊的間隙，其值見《沖壓

115、設計資料》表2.58[1].查的為0.05 mm ,所以計算的D = 3.46 mm .</p><p>　　導正銷圓柱高度h，查表2.59 導正銷圓柱高度h 可得h = 0.6t = 1.2 mm 。導正銷的材料為T8A鋼，熱處理：淬火 HRC 52-56。選擇形式如下</p><p><b>　　圖7.5導正銷</b></p><p>&l

116、t;b>　　7.4.4卸料裝置</b></p><p>　　卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板。這里選用的是剛性卸料板。因為剛性卸料板常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁，結構簡單，卸料力大。完全符合本次設計要求。剛性卸料板又包括固定式剛性卸料板，懸臂式剛性卸料板和鉤形剛性卸料板三種。這里選用剛性卸料板，剛性卸料板用螺釘和銷釘固定在下模上，能承受較大的卸料力，可用于較厚板料沖壓件的卸料。

117、剛性卸料板和凸模之間的單邊間隙一般?。?.1——0.5）t,取0.4 mm.剛性卸料板的厚度與卸料力的大小及卸料尺寸等有關，這里由經(jīng)驗公式算的在20—25mm,這里選取22 mm。卸料板的材料選取為45號鋼。</p><p>　　7.4.5 上、下模座</p><p>　　模架由上、下模座、模柄及導向裝置組成，上、下模座是模架的一部分。模座分帶導柱和不帶導柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品要求確定

118、是否采用帶導柱的模座。這里我們選用中間導柱模架，適用于縱向送料和單個毛坯沖制的較精密的沖壓件。這里選擇標準模架，根據(jù)凹模（或凸模）、卸料和定位裝置等的平面布置來選擇模座的尺寸，懸著上下模座尺寸為：上模座GB2855.11—81 17040 材料 HT200</p><p>　　下模座GB2855.11—81 17045 材料HT200</p><p>　　7.4.6 導柱與導套

119、</p><p>　　對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命長、工件精度較高的沖模，一般采用導柱、導套來保證上、下模的精度導向。導柱導套的結構形式有滑動和滾動兩種。這里選用滑動導柱、導套。因為滑動導柱、導套均為圓柱形。其加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應用最廣的導向裝置。這里選用型導柱，導柱與導套之間采用間隙配合，根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓件的精度及材料厚度選擇配合間隙為H6/h5，導柱的下部與下模座導柱孔采用過盈配合R7/h6

120、。導套的外徑與上模座導套孔采用過盈配合H7/r6。</p><p>　　導柱(d) L（）GB699-6 28150 材料20號鋼 熱處理：滲碳深度0.8-1.2 淬火HRC 58-62</p><p>　　導套(d)H7L（）(H) GB699-65 2810038 材料20號鋼 熱處理：滲碳深度0.8-1.2 淬火HRC 58-62</p><

121、p><b>　　7.4.7 模柄</b></p><p>　　模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有帶螺紋的旋入式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具；有帶臺階的壓入式模柄，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，適合用于各種中小型模具；還有反例式模柄，與上模連接后，防止松動，檸入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度精度較差，主要用于小型模具；有凸緣的

122、模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，適用于較大的模具；還有浮動式模柄等。</p><p>　　這里選用壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，模柄（d）（H）GB2862.1-81，</p><p>　　5095 材料A3鋼</p><p>　　7.4.8凸模固定板和墊板</p><p>　　凸模固定板的作用是將凸模連接固定板在正確的