鏈片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì),沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì) 鏈片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 1 2 沖裁工藝分析 2 2.1零件圖 2 2.2 幾何形狀 2 2.3 最小孔距、孔邊距 2 2.4 沖載件的精度和斷面粗糙度 2 2.5 材料 3 3 沖裁工藝方案的確定 4 3.1沖裁工藝方案的選擇 4 3.2 沖裁工藝方案的種類 4 3.3 沖裁工藝方案的比較 4 3.4 沖裁工藝方案的確定 4 4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 4.1 送料方式的確定 6 4.2 定位方式的選擇 6 4.3 卸料方式的選擇 6 4.4 導(dǎo)向方式的選擇 6 5 沖載工藝計(jì)算 7 5.1 計(jì)算條料寬度及步距的確定 7 5.1.1 搭邊值的確定 7 5.2 排樣及裁板方式確定 7 5.2.1 排樣 7 5.2.2 裁板方式與利用率的計(jì)算 9 5.3 沖壓力計(jì)算 10 5.3.1 力的計(jì)算 10 5.3.2 計(jì)算工序沖壓力 11 5.4 初步預(yù)選壓力機(jī) 11 I 5.5 確定壓力中心 12 5.6 彈性元件選擇計(jì)算 12 6 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 13 6.1 沖裁間隙 13 6.2 刃口尺寸的計(jì)算 14 6.2.1 凸、凹模刃口尺寸的基本原則 14 6.2.2 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 14 6.3 沖裁刃口高度的確定 17 6.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 17 7 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 7.1 模具總體設(shè)計(jì) 19 7.2 模具零件設(shè)計(jì) 20 7.2.1 工作零件設(shè)計(jì) 20 7.2.2 定位零件的確定 22 7.2.3 卸料零件設(shè)計(jì) 22 7.2.4 推件零件設(shè)計(jì) 23 7.2.5 固定板、墊板設(shè)計(jì) 24 7.2.6 模架、模柄的選擇 26 7.2.7 螺釘及銷釘?shù)倪x擇 27 8 選定設(shè)備 28 結(jié)論 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 附錄 32 II 1 引言 冷沖壓技術(shù)從最初的作坊式生產(chǎn)到現(xiàn)在的專業(yè)化模具工業(yè)生產(chǎn)，從無到有發(fā)展迅速。而我國模具工業(yè)在近20年來發(fā)展更是迅速，模具及模具加工設(shè)備市場需求潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多，對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美、華麗。所以改革開放20多年以來，我國已成為使用各類模具的大國，其中，汽車、摩托車與家電產(chǎn)品生產(chǎn)用的各類模具的年需求量已占全國模具總量的60%以上。但是，我國模具生產(chǎn)能力和水平，與國外相比則差距頗大，造成20世紀(jì)90年代模具進(jìn)口量占全國模具銷售總額的1/3以上，達(dá)6億~10億美元。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪鴥?nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件。 沖壓模具：是將板料加工成沖壓零件的專用工藝裝配。模具，作為高效率的成產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)成產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。經(jīng)過這多年的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)由手工設(shè)計(jì)、依靠工人經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)加工，向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，數(shù)控編程切屑加工，數(shù)控電加工的核心計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復(fù)雜程度，高生產(chǎn)率，高一致性和低消耗是其他制造加工方面所不能充分展示出來。 目前，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇;一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購的趨向也十分明顯。 因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計(jì)中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國的行列邁進(jìn)。 2 沖裁工藝分析 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計(jì)是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。為了正確設(shè)計(jì)沖載工藝和模具，控制沖載件質(zhì)量，必須認(rèn)真分析沖載變形過程，了解和掌握沖載變形規(guī)律。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實(shí)應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進(jìn)行工藝分析。 2.1 零件圖 圖2-1 鏈片 2.2 幾何形狀 該沖裁件外形簡單，形狀規(guī)則，且成幾何中心對稱。 2.3 最小孔距、孔邊距 經(jīng)計(jì)算零件的孔邊距為5.75mm大于最小孔邊距1.5t=1.5×1=1.5mm、孔距為40mm明顯足夠，所以零件適合沖裁。 2.4 沖裁件的精度和斷面粗糙度 由于零件內(nèi)外形尺寸均未注公差，屬自由尺寸，可按ST7級確定工件尺寸 公差，經(jīng)查教材表1公差表得各尺寸公差分別為： 零件外形尺寸：20 14 零件內(nèi)形尺寸：8.5 2.5 材料 該沖裁件的材料45，具有較高的強(qiáng)度、硬度，適合要求較高的零件。 結(jié)論：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，滿足沖裁加工的要求。 3 沖裁工藝方案的確定 3.1 沖裁工藝方案的選擇 沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(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。 3.2 沖裁工藝方案的種類 該零件包括沖孔，落料兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種方案： (1) 先落料再沖孔 采用單工序模生產(chǎn) (2) 落料—沖孔復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) (3) 沖孔—落料連續(xù)沖壓 采用級進(jìn)模生產(chǎn) 3.3 沖裁工藝方案的比較 方案一: 單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。該模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。 方案二: 復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會影響沖壓速度，操作不方便。且需要采取安全措施。 方案三: 級進(jìn)模（又稱為連續(xù)模、跳步模）：是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。它的制件和廢料均可以實(shí)現(xiàn)自然漏料，所以操作安全、方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。難以保證制件內(nèi)、外相對位置的準(zhǔn)確性因此制件精度不高。 3.4 沖裁工藝方案的確定 由零件尺寸可知，查表3-28（參考文獻(xiàn)[1]）得最小壁厚δ為2.7<5.75mm即凸凹模壁厚大于允許的最小壁厚，所以為便于操作完全可以采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)。 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。考慮到工件成形后，如何脫模方便。正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只須在上模裝一推出裝置，借助模具的合復(fù)力就可以輕松的將工件給卸下來?？紤]到工件成形后，如何脫模方便，故采用倒裝式復(fù)合模，因該制件較薄，為保證制件平整，采用彈壓卸料裝置。它還可以對沖孔小凸模起導(dǎo)向作用和保護(hù)作用。 4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 送料方式的確定 由于零件的生產(chǎn)批量是大批量，同時(shí)更具模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可用自動(dòng)送料方式。 4.2 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，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距固定擋料銷定距。 4.3 卸料方式的選擇 因?yàn)楣ぜ虾駷?.8mm，相對較薄，卸料力不大，故可采用彈性卸料裝置卸料。 4.4 導(dǎo)向方式的選擇 方案一：采用對角導(dǎo)柱模架由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)模或縱向送料的落料模、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。 方案三：四導(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：中間導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個(gè)方向送料。 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。 5 沖載工藝計(jì)算 5.1 計(jì)算條料寬度及步距的確定 5.1.1 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，以保證零件質(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，不僅會增大沖件毛刺，有時(shí)還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命或影響送料工作。 搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表5-1所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 表5-1 搭邊a和a1數(shù)值 材料厚度 圓件及r>2t的工件 矩形工件邊長 L<50 矩形工件邊長L>50或r<2t的工件 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a <0.25 0.25～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2 1.2～1.6 1.6～2.0 2.0～2.5 2.5～3.0 3.0～3.5 3.5～4.0 4.0～5.0 5.0～12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.5 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 該制件為矩形工件，根據(jù)制件厚度可以查表5-1得，搭邊值工件間a1為1，沿邊a為1.8。 5.2 排樣及裁板方式確定 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。 5.2.1 排樣 排樣是指沖件在條料、帶料或板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。 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。 排樣的方法有：直排、斜排、對直、混合排，根據(jù)設(shè)計(jì)模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案： 方案一：有廢料排樣 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：少廢料排樣 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：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命低一些，但材料利用率最高。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響。沖裁件的尺寸精度不易保證。 零件外形近似矩形，輪廓尺寸為60×20，根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到；但能采用有廢料和少廢料的排樣方法?？紤]到操作方便并為了保證零件精度，排樣方式采用直排有廢料排樣。 排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。 搭邊數(shù)值取決于以下因素： （1）件的尺寸和形狀。 （2）材料的硬度和厚度。 （3）排樣的形式（直排、斜排、對排等）。 （4）條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。 （5）擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)再經(jīng)過簡單計(jì)算確定的。 查表3-13（參考文獻(xiàn)[1]）得搭邊參考值為：沿邊a=1.8工件間a1=1.5 由式3-12（參考文獻(xiàn)[1]）送料步距S=20+ a1即得S=20+1.5=21.5mm又因?yàn)楸灸＞卟捎脽o側(cè)壓裝置，查表3-14（參考文獻(xiàn)[1]）得條料寬度公式： （5-1） 即得+2x1.8+=64.2 式中： Z-導(dǎo)料與最寬條料之間的間隙，其值由表3-16查得（參考文獻(xiàn)[1]）； △-條料寬度偏差，其值由表3-15查得（參考文獻(xiàn)[1]）。 條料排樣圖如下圖所示： 圖5-2 排樣圖 5.2.2 裁板方式與利用率的計(jì)算 當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。根據(jù)不產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出件結(jié)構(gòu)。由于本模具采用順出件式模具沖裁，既可滿足工件對平面度的要求，有能保證安全生產(chǎn)。 查附表3（參考文獻(xiàn)[1]）選用的板料規(guī)格為600×1200×1mm (1) 橫裁： 根據(jù)板料的規(guī)格及零件的尺寸，剪切條料尺寸為64.2600,一板料可裁條料為18條，每條可沖零件的個(gè)數(shù)為26個(gè)，即一塊板料可沖裁總的零件個(gè)數(shù)為18×26=468個(gè)。 根據(jù)式3-10（參考文獻(xiàn)[1]）一塊板料的利用率為： 式中： A0-一個(gè)制件的有效面積； A -一塊板料的面積； n -一塊板料秘沖制件的總個(gè)數(shù)。 (2) 縱裁： 剪切條料尺寸為64.2×1200,一塊板料可裁條料共9條，每條可沖零件的個(gè)數(shù)為54個(gè)，即一塊板料可沖裁總的零件個(gè)數(shù)為54×9=486個(gè)。 根據(jù)式3-10（參考文獻(xiàn)[1]）一塊板料的利用率為： 式中： A0-一個(gè)制件的有效面積； A -一塊板料的面積； n -一塊板料秘沖制件的總個(gè)數(shù)。 經(jīng)計(jì)算得到的橫裁與縱裁的材料利用率，相比較確定裁板方式為縱裁。 5.3 沖壓力計(jì)算 5.3.1 力的計(jì)算 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Fp一般可以按下式計(jì)算： 式3-1（參考文獻(xiàn)[1]） （5-2） 式中： A-剪切斷面面積； Γ-板料的抗剪強(qiáng)度。 考慮到刃口的磨損、間隙的波動(dòng)、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，并取抗剪強(qiáng)度τ為抗拉強(qiáng)度σb的0.8倍，于是在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計(jì)算：式3-2（參考文獻(xiàn)[1]） 式中： L-沖裁輪廓的總長度(mm); T-板料厚度(mm); σ板料的抗拉強(qiáng)度(MPa)。 經(jīng)查的取σ=300（參考文獻(xiàn)[1]）。 5.3.2 計(jì)算工序沖壓力 由于影響卸料力、推加力和頂件力的因素很多，根本無法準(zhǔn)確計(jì)算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 查附表1（參考文獻(xiàn)[1]）取材料的抗拉強(qiáng)度τ=270Mpa 落料力Fl=KLtτ式3-10（參考文獻(xiàn)[1]） （5-2） Fl=1.3146.040.8270=41KN 沖孔力Fl=KLtτ式3-10(參考文獻(xiàn)[1]） Fk=1.3x2π8.5x0.8270=15KN 卸料力Fx=K xFl式3-15（參考文獻(xiàn)[1]） （5-3） Fx=0.04541=1.845KN 推件力Ft=nKtFk式3-16（參考文獻(xiàn)[1]） （5-4） Ft=60.05515=4.95KN 式中： L-沖裁時(shí)材料發(fā)生剪切變形處的周長； K-安全系數(shù)，K=1.3； Kx、Kt-分別為卸料力、推件力系數(shù)，查表3-18（參考文獻(xiàn)[1]）； N-同時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料個(gè)數(shù)，n=h/t（h為凹模洞口深度，t為料厚）n=6/1=6 查表3-27（參考文獻(xiàn)[1]）在此取h=6。 （5-5） =41+15+1.845+4.95 =62.8KN 5.4 初步預(yù)選壓力機(jī) 根據(jù)以上所計(jì)算得到的總沖壓力，查附表5（參考文獻(xiàn)[1]）初選型號為JB23-25的壓力機(jī)。 5.5 確定壓力中心 因?yàn)榇藞D形為對稱圖形，故它的壓力中心即重心就是此圖形的對稱中心。 5.6 彈性元件選擇計(jì)算 根據(jù)已知沖裁板厚t=0.8mm，沖裁力卸料力F=1.845KN。 (1) 初選彈簧數(shù)目為6個(gè)，每個(gè)彈簧應(yīng)提供預(yù)壓力即為： F0≥式3-37（參考文獻(xiàn)[1]） F0≥=307.5N (2) 初選彈簧規(guī)格為：25mm4.5mm50mm查表10-1（參考文獻(xiàn)[2]）其參數(shù)如下： D2=25mm,d=4.5mmt=7.85mm,F2=786N, H0 =16.5mm,H0=50mm,n=5.5 (3) 計(jì)算彈簧預(yù)壓縮量△H0 式3-38（參考文獻(xiàn)[1]） (4) 校核 式3-39（參考文獻(xiàn)[1]） 由于16.5>15，即△H2>△H 式3-38（參考文獻(xiàn)[1]） 所以所選彈簧合適。 式中： F0-彈簧的預(yù)壓力； N-彈簧根數(shù)； △H2-彈簧最大許可壓縮量； △H-彈簧實(shí)際總壓縮量； △H0-彈簧預(yù)壓縮量； △H'-卸料板的工作行程，一般取△H'=t+1,t為料厚，這里取△H'=2； △H"-凸模刃磨余量，可取5-10mm。 6 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 6.1 沖裁間隙 沖裁單面間隙是指凸模與凹模刃口橫向尺寸差值的一半，間隙值的大小不但影響上、下裂紋的會合，而且影響變形應(yīng)力的性質(zhì)和大小。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，但分別從質(zhì)量，考慮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,這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。考慮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。 表6-1 沖裁模初始用間隙2C 材料 厚度 08、10、35、 09Mn、45 16Mn 40、50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于0.5 極小間隙 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 根據(jù)實(shí)用間隙表8-1查得材料45的最小雙面間隙2=0.072mm,最大雙面間隙2=0.104 mm。 6.2 刃口尺寸的計(jì)算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口及制造精度來保證。因此決定模具刃口尺寸時(shí)需考慮一下幾個(gè)原則： (1) 先考慮落料與沖孔的區(qū)別，落料件尺寸由凹模決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模決定。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)沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 (2) 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的損失，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔時(shí)模時(shí)，凸模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凸、凹模間隙則取最小合理間隙值。 (3) 考慮制件精度與模具精度之間的關(guān)系，選擇模具制造公差時(shí)，既要保證制件的精度要求又要保證有合理的間隙值。沖壓件的落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 （1）沖孔凸模 沖孔Ф8.5 由式3-9（參考文獻(xiàn)[1]）dT=(d+x△) （6-5） =(8.5+0.50.36) =8.68 相應(yīng)凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證Cmin=0.100mm。 式中： x-系數(shù)，在0.5~1之間，查表3-5得x=0.5（參考文獻(xiàn)[1]） △-沖裁零件制造公差； δT-凸模的制造公差，在此取δT=； Cmin-最小初始雙面間隙，查表3-3，取Cmin=0.100mm。 （2）落料凹模 由式3-8（參考文獻(xiàn)[1]） （6-6） 落外形20 落外形14 相應(yīng)凸模尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證間隙Zmin=0.100mm。 式中： x-系數(shù)，在0.5~1之間，查表3-5得x=0.5（參考文獻(xiàn)[1]） △-沖裁零件制造公差； δA-凹模的制造公差，在此取δA =； Zmin-最小初始雙面間隙，查表3-3，取Zmin=0.100mm。 （3）孔心距（凹模、凸模磨損后不變的尺寸） 由參考文獻(xiàn)[1]公式：CA=（Cmin+0.5△)0.5δA （6-7） CA=(39.85+0.5x0.3)0.0375 =400.0375 6.3 沖裁刃口高度的確定 選擇條件見表6-4所示： 表6-4 刃口高度 料厚 ≤0.5 >0.5～1 >1～2 >2～4 >4 刃口高度 ≤6 >6～8 >8～10 >10～12 ≥14 該制件厚度為0.8mm，根據(jù)表8-3可知刃口高度為，取h=8mm。 7 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 模具總體設(shè)計(jì) 根據(jù)已確定的工藝方案，分析可知模具結(jié)構(gòu)可采用前后送料，擋料銷定距，導(dǎo)料銷定位，彈性卸料裝置卸料，下漏料方式的倒裝式?jīng)_裁，模具結(jié)構(gòu)形式可采用后置導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。 7.2 模具零件設(shè)計(jì) 7.2.1 工作零件設(shè)計(jì) (1) 沖孔凸模 凸模長度： Lt=h1+h2+h3 =14+12+14 =40mm 式中： h1-凸模固定板厚度，一般?。?.6~0.8）凹模板厚； h2-空心墊板厚； h3-落料凹模板厚。 凸模零件圖如圖所示： 圖7-2 沖孔凸模 (2) 落料凹模 由式3-31（參考文獻(xiàn)[1]）H=ks(H≥8) H=0.3060 =18mm 由式3-32（參考文獻(xiàn)[1]）B=s+(2.5~4.0)H B=60+(2.5~4.0)18 =105~132 由式3-33（參考文獻(xiàn)[1]）L=s1+2s2 L=20+230 =80mm 式中： H-凹模厚度； B-垂直于送料方向的凹模寬度； L-送料方向的凹模長度； k-系數(shù)，查表3-24（參考文獻(xiàn)[1]）取k=0.30。 查表2-41（參考文獻(xiàn)[3]）根據(jù)上面所算得的尺寸，確定凹模。 板外形規(guī)格為12512518(mm)，因考慮到昂貴的模具材料的節(jié)省，將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取為12512514(mm)。 其零件圖如圖所示： (3) 凸凹模 L = h1+h2+h3 =10+34+14 =58mm 式中： h1-卸料板厚度一般取（6~12）在此取h1=10mm； h2-卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之間距離，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般?。?5~35）mm,在此取34mm； h3-凸凹模固定板厚度，一般取（0.6~0.8）倍凹模板厚度，取為14mm。 凸凹模零件圖如圖所示： 圖7-3 凸凹模 7.2.2 定位零件的確定 (1) 固定擋料銷 查表10-60（參考文獻(xiàn)[2]）擋料銷具體參數(shù)如下： 材料：45鋼 熱處理：HRC43-48 規(guī)格：A643 GB2866.11-81 (2) 導(dǎo)料銷 查表10-60（參考文獻(xiàn)[2]）擋料銷具體參數(shù)如下： 材料：45鋼 熱處理：HRC43-48 規(guī)格：A643 GB2866.11-81 7.2.3 卸料零件設(shè)計(jì) (1) 卸料板 本模具采用彈性卸料裝置，彈壓卸料既起到卸料作用又起到壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高，卸料板主要是起卸料的作用，對它的強(qiáng)度和硬度要求較高，所以材料選擇是45鋼。45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的質(zhì)量較好，含碳量（0.45%）波動(dòng)小，性能較穩(wěn)定。卸料板厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般?。?-12）mm在此取10mm,其周界尺寸與落料凹模同等大小。 (2) 卸料螺釘 查表10-64(參考文獻(xiàn)[2])確定卸料螺釘相關(guān)參數(shù)如下： 材料: 45鋼 熱處理:24~28HRC 規(guī)格: 1060 GB2867.5-81 7.2.4 推件零件設(shè)計(jì) (1) 打桿 由于零件結(jié)構(gòu)的限制，其結(jié)構(gòu)形式采用簡單的圓柱式打桿，其直徑按模柄孔大小確定，d=12mm打桿長度L=L1+L2+C。 L=10+95+15 =120mm 式中： L1-推出狀態(tài)時(shí)，打桿在墊板上平面以下的長度； L2-模柄長度； C-考慮各種誤差而加的常數(shù)，通常取C=10~15在此取15mm。 打桿零件圖如圖所示： 圖7-5 打桿 (2) 推件塊 彈性推件裝置：一般裝在下模，具有壓料作用，沖裁件質(zhì)量好；但推件力較小。推件塊按落料凹模配作，剛性推件裝置：一般裝在上模，利用壓力機(jī)的力推件，因此推件力大，推件可靠；常用于倒裝式復(fù)合模中保證間隙在（0.5~1）mm,推件塊凸臺與空心墊板之間的間隙在此取0.5mm,推件塊長度L=L1+L2+L3。 L=4+18+2 =24mm 式中： L1-推件塊凸臺高，一般取（3~4 ）mm在此取為4 mm； L2-在推出狀態(tài)時(shí)，推件塊凸臺下平面到落料凹模板下平面的距離。 7.2.5 固定板、墊板設(shè)計(jì) (1) 凸模固定板 凸模固定板厚度為（0.6~0.8）倍落料凹模板厚，即(0.6~0.8)18=(10.8~14.4)mm在此取14mm，其周界尺寸與落料凹模同等大。 (2) 凸凹模固定板 平面尺寸的比較大的凸凹模，可以直接用銷釘和螺栓固定。中、小型凸凹模多采用臺見肩、吊裝或鉚接固定。對于有的小凸凹模還可以采用粘接固定。對于大型沖模中沖小孔的易損凸凹模，可以采用快換凸凹模的固定方法，以便于修理和更換。根據(jù)彎曲凸模是一個(gè)整體，所以采用臺階式固定。 凸凹模固定板厚度為（0.6~0.8）倍落料凹模板厚，即(0.6~0.8)×18=(10.8~14.4)mm在此取14mm， s-垂直于送料料方向的凸凹模刃壁間的最大距離； s1-送料方向的凸凹模刃壁間的最大距離； s2-送料料方向的凸凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離。 (3) 上墊板 根據(jù)下式算得結(jié)論，驗(yàn)證是否需要墊板。 P=Fz/A式3-42 (參考文獻(xiàn)[1]) =18700/(2x ) =53Mpa 查表3-34 模座材料的許用應(yīng)力（參考文獻(xiàn)[1]） 得 σ在90~140MPa 之間。 明顯本模具不需要墊板,但由于結(jié)構(gòu)的需要,所以加一塊厚為6mm的墊板，其周界尺寸與落料凹模同等大： 7.2.6 模架、模柄的選擇 (1) 模架 隨著冷沖壓技術(shù)的發(fā)展和新型模具材料的出現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定的變化，雖然模具的結(jié)構(gòu)類型很多，但對其基本要求是一致的。即不僅能沖出合格的零件，適應(yīng)生產(chǎn)批量的需要，而且要求操作方便，生產(chǎn)安全、壽命長、成本低，以及制造和維修方便。隨著冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，在設(shè)計(jì)模具時(shí)對沖模模架的選擇一般都是按國家標(biāo)準(zhǔn)來選的。 由前面所確定的為標(biāo)準(zhǔn)的后置導(dǎo)柱模架,又根據(jù)凹模周界尺寸L=125mm B=125mm 初選模架125125(160~190)mm GB/T2851 3-90.查表2-41（參考文獻(xiàn)[2]）。 又依模具結(jié)構(gòu)草圖及以上得到的各板厚度,可知模具閉合高度。H=35+6+40+58+45-1=183mm在模架最大最小閉合高度（160~190）之間。 所以所選模架合適。 (2) 模柄 本模具采用壓入式模柄,又根據(jù)所初選的壓力機(jī)，從而得到的模柄孔尺寸參數(shù)，可以確定模柄相關(guān)參數(shù)如下： 材料：45 規(guī)格：A4095 GB286.21-81 查表10-47(參考文獻(xiàn)[2]) 7.2.7 螺釘及銷釘?shù)倪x擇 (1) 上模緊固螺釘 材料:45鋼 規(guī)格:GB/T65-2000 M865 查附表4.3(參考文獻(xiàn)[4]) (2) 下模緊固螺釘 材料:45鋼 規(guī)格:GB/T65-2000 M840 查附表4.3(參考文獻(xiàn)[4]) (3) 凸凹模緊固螺釘 材料:45鋼 規(guī)格:GB/T65-2000 M840 查附表4.3(參考文獻(xiàn)[4]) (4) 上模長圓柱銷 材料:45鋼 規(guī)格:GB/T119.1 1060 查附表4.14(參考文獻(xiàn)[4]) (5) 上模短圓柱銷 材料:45鋼 規(guī)格:GB/T119.1 1045 查附表4.14(參考文獻(xiàn)[4]) (6) 上模短圓柱銷 材料:45鋼 規(guī)格:GB/T119.1 1040 查附表4.14(參考文獻(xiàn)[4]) (7) 防轉(zhuǎn)銷 材料:45鋼 規(guī)格: 614 8 選定設(shè)備 壓力機(jī)對模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機(jī)在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動(dòng)精度。 當(dāng)壓力機(jī)的動(dòng)精度不好時(shí)，就等于喲暖和精度不好的壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工。由于測量動(dòng)精度很困難，目前還沒有壓力機(jī)動(dòng)精度的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家也只保證壓力機(jī)的靜精度。因此壓力機(jī)的動(dòng)精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及對壓力機(jī)生產(chǎn)廠家的信任程度來推斷。 根據(jù)第三部分初選的壓力機(jī)，以及第四部分所得到的模具閉合高度，校核壓力機(jī)是否合適。 Hmax-5mm≥H+T≥Hmin +10mm Hmax-T-5mm≥H≥Hmin-T+10mm 270-50-5mm≥H≥215-50+10mm 215mm≥H≥155mm 顯然前面初選的壓力機(jī)能夠滿足要求。 式中： Hmax-壓力機(jī)的最大閉合高度； Hmin-壓力機(jī)的最小閉合高度； T-墊板厚度。 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下表所示： 表8-1 壓力機(jī)技術(shù)參數(shù) 公稱壓力/mm 25 床身兩立柱間距離/mm 270 滑塊行程/mm 65 墊板尺寸：厚度/mm 50 滑塊行程次數(shù)/（次.min-1） 105 墊板尺寸：孔徑/mm 200 最大閉合高度/mm 270 模柄孔尺寸：直徑/mm 40 連桿調(diào)節(jié)長度/mm 55 模柄孔尺寸：深度/mm 60 滑塊中心線至床身距離/mm 200 最大傾斜角/ 30 工作臺尺寸：前后/mm 370 電動(dòng)機(jī)功率/kw 2.20 工作臺尺寸：左右/mm 560 結(jié) 論 此次課程設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工作單位重要的一步。通過這一段時(shí)間的冷沖壓課程設(shè)計(jì)，從最初的查閱技術(shù)文獻(xiàn)和資料，AutoCAD畫裝配圖，零件圖，到最后編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。我接受到了實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步加強(qiáng)了獨(dú)自完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能力，更加熟練地掌握了查閱資料的方法。同時(shí)，充分利用幾年來所學(xué)的各種專業(yè)知識來進(jìn)行問題的分析，并通過查閱各種相關(guān)文獻(xiàn)和交流來解決問題和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)是我走上工作崗位前的一次很好的準(zhǔn)備活動(dòng)，是一次熱身賽，它必將對我今后更快，更好的適應(yīng)社會工作產(chǎn)生積極而顯著的作用。 通過這次設(shè)計(jì)，我不僅從技術(shù)文獻(xiàn)和資料身上學(xué)到了知識和技能，進(jìn)一步提高了自己的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力，更重要的是，能夠初步獨(dú)立地解決在制定沖壓工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)沖模中的問題，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力。我也感到了生活的充實(shí)和學(xué)習(xí)的快樂，以及獲得知識的滿足。同時(shí)，我也初步體驗(yàn)到了模具設(shè)計(jì)工作中的樂趣與枯燥，簡潔與繁雜，知識的深入與廣博。 致 謝 本通過這次課程設(shè)計(jì)的鍛煉，深刻體會到了做模具設(shè)計(jì)要求的知識范圍之廣，要求對各種專業(yè)知識都熟練的掌握。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下順利完成了此次課程設(shè)計(jì)。通過此次課程設(shè)計(jì)的鍛煉，讓我對模具設(shè)計(jì)的基本流程有了更加清晰的認(rèn)識，對模具的構(gòu)造有了進(jìn)一步的認(rèn)識。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師劉勇。他平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是劉老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩劉老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝和我一起作課程設(shè)計(jì)同學(xué)，他們在本次設(shè)計(jì)中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次課程設(shè)計(jì)，并承擔(dān)了大部分的工作量。如果沒有他們的努力工作，此次設(shè)計(jì)的完成將變得非常困難。 在設(shè)計(jì)過程中，培養(yǎng)了我積極，認(rèn)真，細(xì)心的工作態(tài)度，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。并通過此次鍛煉對以后知識學(xué)習(xí)方向更加明確，相信在以后的模具學(xué)習(xí)中將更加的順利。 參考文獻(xiàn) [1] 王孝培主編《沖壓手冊》.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社出版社，1990 [2] 王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社出版社， 1990 [3] 鄭家賢主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [4] 曾霞文、徐政坤主編《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》.長沙：中南大學(xué)出版社，2006 [5] 吳兆祥主編《模具材料及表面熱處理》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [6] 譚海林主編《模具制造工藝學(xué)》.長沙：中南大學(xué)出版社，2006 [7] 王衛(wèi)衛(wèi)主編《材料成型設(shè)備》.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社出版社，2004 [8] 諶康燾主編《機(jī)械繪圖》.上海：交通大學(xué)出版社，2004 [9] 歐圣雅.冷沖壓與塑料成型機(jī)械.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [10] 王開明編譯.機(jī)械液壓拉伸.模具技術(shù)，1985 24