芯軸托架沖壓模具設計（4套）【全套含CAD圖紙】,全套含CAD圖紙,托架,沖壓,模具設計,全套,CAD,圖紙 畢業(yè)設計（論文）任務書 專業(yè)班級 學生姓名 一、題目 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日 三、主要任務與要求 指導教師 職稱 學院領導 簽字（蓋章） 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評閱人評語 題目 評 閱 人 職稱 工作單位 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評定書 題目 指導教師 職稱 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）答辯許可證 答辯前向畢業(yè)設計答辯委員會（小組）提交了如下資料： 1、設計（論文）說明 共 頁 2、圖紙 共 張 3、指導教師意見 共 頁 4、評閱人意見 共 頁 經審查， 專業(yè) 班 同學所提交的畢業(yè)設計（論文），符合學校本科生畢業(yè)設計（論文）的相關規(guī)定，達到畢業(yè)設計（論文）任務書的要求，根據學校教學管理的有關規(guī)定，同意參加畢業(yè)設計（論文）答辯。 指導教師 簽字（蓋章） 年 月 日 根據審查，準予參加答辯。 答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章） 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）決議 院（系） 專業(yè) 班 同學的畢業(yè)設計（論文）于 年 月 日進行了答辯。 根據學生所提供的畢業(yè)設計（論文）材料、指導教師和評閱人意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況，畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。 一、畢業(yè)設計（論文）的總評語 二、畢業(yè)設計（論文）的總評成績： 三、答辯組組長簽名： 答辯組成員簽名： 答辯委員會主席： 簽字（蓋章） 年 月 日 摘 要：本設計為芯軸托架沖壓模具設計，根據零件的形狀、尺寸、精度、材料等條件，首先對芯軸托架的工藝性進行了分析，并通過綜合對比確定了沖壓工藝方案及模具結構方案，然后通過工藝設計計算確定排樣方案、計算沖壓力和壓力中心、初選壓力機，重點對落料沖孔復合模的各組成零部件的結構、尺寸等進行設計計算，而模架則采用標準模架，再進行孔加工即可。本設計還對彎曲模及最終沖孔模的整體方案作以說明，所設計的模具結構簡單、操作方便、定位基準一致、能滿足產品的質量要求。最終完成四套模具之總裝圖、落料沖孔復合模之各零件圖以及本篇論文之撰寫。 關鍵詞：模具設計、凸模、凹模、凸凹模。 Abstract：This design is called the die design of the bracket of shaft．According to the shape，size，precision and material of the bracket of shaft，the forming technologies are analyzed．Through comprehensive comparing，the stamping technology and the structure of the die are determined．After the calculation of the process，the nesting board is decided．The pressure and the pressure center are calculated，the press machine is chosen initially．The design calculations for the structure and the sizes of the components which consist of the blanking and punching die are emphasized．As for the die set are chosen from the standard，only need to make some hole in them．The overall solution of the bending die and the finally punching die are also described in this design．It is proved that the structure is simple and easy to operate，it can meet the requirement of the accuracy and quality of the product．And eventually，the assembly drawing of the four set of die，the drawing of the components which consist of the blanking and punching die，as well as the writing of this paper are finished． Key words：die design、male die、female die、punch die． 目錄 1. 緒 論 1 1．1沖壓的概念、特點及應用 1 1．2沖壓的基本工序及模具 2 1．3沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 3 1．3．1沖壓成形理論及沖壓工藝 3 1．3．2模具先進制造工藝及設備 4 1．3．3模具CAD /CAM 5 1．3．4模具標準化 6 2．零件工藝分析 8 2．1零件的結構分析 8 2．2零件的精度 9 2．3沖壓方案分析 9 3．落料沖孔復合模 11 3．1．模具類型 11 3．2操作與定位方式 11 3．3卸料與出件方式 11 3．4模架類型及精度 11 3．5工藝設計計算 12 3．5．1零件展開尺寸計算 12 3．5．2排樣設計與計算 12 3．5．3沖裁力和壓力中心 13 3．6凸、凹模刃口尺寸計算 15 3．6．1沖裁間隙的確定 15 3．6．2凸、凹模刃口尺寸計算 16 3．7復合模零部件設計 19 3．7．1沖孔凸模 19 3．7．2落料凹模 20 3．7．3凸凹模設計 21 3．7．4定位零件設計 22 3．7．5卸料部件的設計 23 3．7．6推件裝置的設計 25 3．7．7模架及組成零件設計 27 3．7．8連接與固定零件 30 3．8模具總裝圖 32 3．9沖壓設備的選擇 34 3．10裝配技術要求 34 4.彎曲模模具體設計 35 4．1彎曲模結構設計應注意的問題 35 4．2彎曲模工作部分尺寸設計 35 4．2．1凸模圓角半徑 35 4．2．2凹模圓角半徑 37 4．2．3凹模深度 37 4．2．4凸凹模間隙 39 4．2．5 U形彎曲件凸、凹模橫向尺寸及公差 40 4．2．6凸、凹模外形尺寸 41 5．最終沖孔模 44 結束語 45 致謝 46 參考文獻 47 1. 緒 論 1．1沖壓的概念、特點及應用 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或者塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 沖壓加工與其它加工方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現如下： (1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 (2)沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 (3)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 (4)沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 由于沖壓具有如此優(yōu)越性，沖壓加工在國民經濟各個領域應用范圍相當廣泛。例如：在宇航、航空、軍工、機械、農機、電子、信息、鐵道、郵電、交通、化工、醫(yī)療器具、日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個產業(yè)界都用到它，而且每個人都直接與沖壓產品發(fā)生聯系。像飛機、火車、汽車、拖拉機上就有許多大、中、小型沖壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據有關調查統(tǒng)計：自行車、縫紉機、手表里有80%是沖壓件；電視機、收錄機、攝像機里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼、鋼精鍋爐、搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現，從而獲得較好的經濟效益的。 由于沖壓加工具有上述突出優(yōu)點，因此在批量生產中得到廣泛應用，在現代工業(yè)生產中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產中必不可少的加工方法。 1．2沖壓的基本工序及模具 沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度各異，所采用的工序也各有不同。根據材料變性特點可將沖壓工序分為兩大類：分離工序和成形工序。坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到強度極限發(fā)生斷裂而產生分離的工序稱為分離工序，主要包括剪裁和沖裁。坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，發(fā)生塑性變形而形成具有一定形狀和尺寸精度的零件或半成品的加工工序即稱為成形工序，主要包括彎曲、拉深、翻邊、旋壓等。 沖壓模具的形式很多，沖模可以按照以下主要特征來分類： 根據工藝性質分類 ａ．沖裁?！⊙胤忾]或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 ｂ．彎曲?！∈拱辶厦骰蚱渌髁涎刂本€（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 ｃ．拉深?！∈前寻辶厦髦瞥砷_口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 ｄ．成形?！∈菍⒚骰虬氤善饭ぜ磮D凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 根據工序組合程度分類 ａ．單工序?！≡趬毫C的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 ｂ．復合?！≈挥幸粋€工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 ｃ．級進模（也稱連續(xù)模）　在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 但不論何種類型的沖壓模具，都可以看成是由上模和下模所組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下，坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。 1．3沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還有相當的差距，主要原因在于我國的沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面還有很大的不足，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具差距較大。 隨著工業(yè)產品質量不斷提高，沖壓產品生產正呈現多品種、少批量、復雜、大型、精密，更新換代速度快等特點變化，沖壓模具正向著高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。其主要表現和發(fā)展方向如下： 1．3．1沖壓成形理論及沖壓工藝 加強沖壓變形基礎理論的研究，以提供更加準確、實用、方便的計算方法，正確地確定沖壓工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖壓變形中出現的各種實際問題，進一步提高沖壓件的質量。 研究和推廣采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝以及其他高效率、經濟成形工藝等，進一步提高沖壓技術水平。 特別值得指出的是，隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來，國內外已經開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元等數值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，通過分析數值，幫助設計人員實現優(yōu)化設計。 1．3．2模具先進制造工藝及設備 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進制造技術。目前又出現了在沖壓模內攻牙技術，引導了不少沖壓廠家為了降低成本,引起了一股搶購熱潮。模具先進制造技術的發(fā)展主要體現在： (1) 高速銑削加工 普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數，而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點： ａ．高效　高速銑削的主軸轉速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。 ｂ．高精度　高速銑削加工精度一般為10μm，有的精度還要高。 　　 ｃ．高的表面質量　由于高速銑削時工件溫升?。s為3°C），故表面沒有變質層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。 ｄ．可加工高硬材料　可銑削50～54HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達60HRC。 鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應用，并逐步替代部分磨削加工和電加工。 (2) 電火花銑削加工 電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術的重大發(fā)展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術。像數控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現了當今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。 (3) 慢走絲線切割技術 目前，數控慢走絲線切割技術發(fā)展水平已相當高，功能相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度。最大切割速度已達300mm2/min，加工精度可達到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。直徑0.03～0.1mm細絲線切割技術的開發(fā)，可實現凹凸模的一次切割完成，并可進行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內圓角的切割加工。錐度切割技術已能進行30°以上錐度的精密加工。 (4) 磨削及拋光加工技術 磨削及拋光加工由于精度高、表面質量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應用。目前，精密模具制造廣泛使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。 (5) 數控測量 產品結構的復雜，必然導致模具零件形狀的復雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應模具的生產?，F代模具制造已廣泛使用三坐標數控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標數控測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。 1．3．3模具CAD /CAM 計算機技術、機械設計與制造技術的迅速發(fā)展和有機結合，形成了計算機輔助設計與計算機輔助制造這一新技術。 CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產品、模具結構、成型工藝、數控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設計及制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和高校開展模具研究與開發(fā)。經過努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得顯著進步，在提高模具質量和縮短模具設計制造周期方面作出了貢獻。 例如，華中科技大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件都具有自主知識產權，并已在生產實踐中得到應用，產生良好效益。 模具先進制造技術的應用改變了傳統(tǒng)制模技術模具質量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現能力強。 1．3．4模具標準化 模具標準化是縮短制造周期、降低模具生產成本、提高模具質量的有效方法，模具標準化程度的高低是體現一個國家模具整體技術的重要標志之一。我國模具標準件技術水平低、模具標準化程度低，與先進工業(yè)國家相比有較大差距。 國外工業(yè)發(fā)達國家的經驗證明，模具標準件的專業(yè)化生產和商品化供應，極大地促進了模具工業(yè)的發(fā)展。 廣泛應用標準件可縮短設計制造周期達25-40％；可節(jié)約由于使用者自制標準件所造成的社會工時，減少原材料及能源的浪費；可為模具CAD／CAM等現代技術的應用奠定基礎；可顯著提高模具的制造精度和使用性能。通常采用專業(yè)化生產的標準件比自制標準件其配合精度和位置精度將至少提高一個數量級，并可保證互換性，提高模具的使用壽命，進而促進行業(yè)內部經濟體制、經營機制以及產業(yè)結構和生產管理方面的改革，實現專業(yè)化和規(guī)?；a，并帶動模具標準件商品市場的形成與發(fā)展?？梢哉f沒有模具標準件的專業(yè)化和商品化，就沒有模具工業(yè)的現代化。 學習借鑒國外先進模具標準，開發(fā)我國模具新標準，提高模具標準件精度和互換性以及模具標準化程度，是我國模具標準化努力地方向。 2．零件工藝分析 芯軸托架零件圖如下： 圖2．1 2．1零件的結構分析 圖2．1所示為在機械產品中使用較為廣泛的芯軸托架，采用沖壓生產。零件中心孔裝有芯軸，零件材料為08冷軋鋼，料厚1.5mm，工件表面不允許有嚴重劃痕，孔不允許有變形。 由芯軸托架零件圖可知，中心孔內裝有芯軸，且為設計基準，為提高沖件精度，遵循基準重合原則，應先沖出中心孔，便于后續(xù)工序之定位，且孔邊距與彎曲中心的距離為6mm，大于1.0t(1.5mm)，彎曲時不會引起孔變形，故而可行。 的孔是與機身連接的緊固孔，為保證裝配要求，對5個孔提出了精度要求（IT9），要求孔不能有變形，而孔的邊緣與彎曲中心距離1.5mm，等于1.0t,彎曲時易發(fā)生孔變形，故應在彎曲成形后沖出。 2．2零件的精度 除去芯軸孔、四個定位小孔以及孔距外，其余尺寸均為標注公差，按照線性尺寸的未注公差選取中等級，相當于IT14級，并按照“入體原則”標注各尺寸公差分別為： 零件外形： 、 、 、 、 各孔尺寸： 、 屬IT9級精度 孔心距： 屬IT12級精度 利用普通沖裁方式即可滿足零件精度要求。 2．3沖壓方案分析 制成該零件的基本工序為落料、沖孔和彎曲。根據前述分析可知，大致分為以下三步：落料、沖中心孔，彎曲四個直角，沖四個緊固小孔。 (1) 落料、沖中心孔可采用以下方案： a．先落料，再沖孔，采用單工序模生產； b．落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產； c．采用落料，沖孔連續(xù)沖壓，采用級進模生產。 方案a模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成，生產效率低；方案b和方案c的生產效率都能滿足大批量生產的要求，但是采用級進沖裁時不能滿足芯軸孔的精度要求（級進模所制零件精度一般為IT13-IT10級，復合模所制零件精度一般為IT10-IT8級）；采用方案c，生產效率高，操作方便，沖出的零件能滿足精度要求。 (2) 彎曲四個直角可采用以下方案： a．一次彎曲，采用一套模具； b．分兩次彎曲。 方案a雖然操作簡單，但考慮到零件彎曲后的回彈太大，其不能保證零件的形狀精度，故而不行，采用方案b則無此問題。 (3) 沖四個小孔 待前面的工序完成以后，采用一套單工序沖孔模即可完成此工序。 最終確定采用以下方案生產該零件：①落料和沖孔；②第一次彎曲四直角；③第二次彎曲四直角；④校準四直角并沖孔，即采用一套落料沖孔復合模，兩套彎曲模和一套單工序沖孔模來實現零件的生產。 3．落料沖孔復合模 3．1．模具類型 根據零件沖裁工藝方案，采用落料沖孔復合模，其主要結構特點是具有作為落料凸模和沖孔凹模雙重作用的凸凹模，凸凹模裝在下模成為倒裝式。倒裝式省去了頂出裝置，結構簡單，便于操作。 3．2操作與定位方式 雖然零件的生產批量較大，但通過合理安排生產，采用手工送料方式即能達到批量要求，并能降低模具成本，因此采用手動送料方式?？紤]到零件尺寸大小、料厚等，為便于操作和保證零件精度，采用導料板導向，采用固定擋料銷定距。 3．3卸料與出件方式 采用彈壓卸料裝置卸料，既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質量較好，平直度高。 落料件采用推件塊從落料凹模中推出，而沖孔廢料則直接從沖孔凹模中掉下。 3．4模架類型及精度 考慮到送料與操作的方便性，模架采用后側式導柱的模架，用導套導柱導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，故采用Ⅰ級模架精度。 3．5工藝設計計算 3．5．1零件展開尺寸計算 查《沖壓模具與制造》表3-6，彎曲件展開尺寸計算公式有： 由零件圖可知： ， ， 再查《沖壓模具與制造》表3-3知， ， 代入各參數即可求得零件展開長度 精度等級為IT14級，故其尺寸公差為： 3．5．2排樣設計與計算 零件展開后幾何輪廓為規(guī)則的矩形，輪廓尺寸為104.3mm×30mm.考慮方便操作并保證零件精度，采用直排有廢料排樣。如圖3．1所示。 查《沖壓模具設計與制造》表2.5.2，最小搭邊值，工件間，側面。送料步距。 圖3．1 排樣圖 本模具不采用側壓裝置，但采用的彈壓卸料裝置兼有壓料作用，故仍可按照有側壓裝置來計算導料板寬度，查《沖壓模具設計與制造》按下式計算： 條料寬度： 導料板間距： 其中：——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； ——側搭邊值； ——條料寬度的單向（負向）偏差； ——導料板與最寬條料之間的間隙。 查表得 ， 代入數據即可求得： 條料寬度： ，導料板間距： 查選擇板料規(guī)格為1100×2000×1.5 采用縱向裁剪時，裁剪尺寸為109.3。一塊板料可剪成10根條料，每根條料可沖出63個沖件，則一塊板料的材料利用率為： 其中： —— 一張板料上沖裁件的總數； —— 一個沖裁件的實際面積； —— 板料長度； —— 板料寬度。 則有： 3．5．3沖裁力和壓力中心 ①沖裁力： 查《沖壓模具設計與制造》，沖裁力計算公式為： 式中： —— 沖裁力； —— 沖裁周邊長度； —— 材料厚度； —— 材料抗剪強度； —— 系數，一般取1.3。 由零件圖易求得沖裁周邊長度 查《沖壓模具設計與制造》表1.3.6，沖壓常用金屬材料力學性能取 代入各參數即可求得沖裁力 ②卸料力與推件力： 查《沖壓模具設計與制造》，卸料力與推件力的計算公式分別為： 式中： —— 沖裁力； 、 —— 卸料力、推件力系數； —— 同時卡在凹模內的沖裁件（或廢料）數。 式中： —— 凹模洞口的直刃壁高度； —— 板料厚度。 查《沖壓模具設計與制造》表2.6.1，有， 查《沖壓模具設計與制造》表2.9.4，取凹模洞口直壁刃高度 代入各參數即可求得： 卸料力 推件力 ③壓力機的公稱壓力： 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和。本套模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，根據《沖壓模具設計與制造》公式2.6.6 可求得， ④壓力中心： 模具的壓力中心即是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命，甚至損壞模具。 本零件幾何輪廓為規(guī)則的對稱圖形，其壓力中心即位于幾何輪廓的中心。 根據以上計算結果，初選壓力機JC23-25，公稱壓力250KN。 3．6凸、凹模刃口尺寸計算 3．6．1沖裁間隙的確定 沖裁間隙是指凹模刃口橫向尺寸與凸模刃口橫向尺寸的差值，如圖3.2所示。表示雙面間隙，單面間隙用表示，如無特殊說明，沖裁間隙就是指雙面間隙。值可為正，亦可為負，但在普通沖裁中均為正值。 圖3.2 沖裁間隙對沖裁件質量、沖裁力和模具壽命均有很大影響，是沖裁工藝與沖模設計中的一個非常重要的工藝參數。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖件質量最佳、 沖模壽命最長。沖裁力最小等各方面的要求。因此，實際沖壓中給沖裁間隙規(guī)定一個范圍值，即為合理間隙，其最小值稱為最小合理間隙（），最大值稱為最大合理間隙（）。 查《沖壓模具設計與制造》表2.3.3，節(jié)選如下： 表3.1 沖裁模初始雙面間隙值（） 材料厚度 t(mm) 08、10、35 Q295、Q235A Q345 40、50 65Mn 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 取： ， 3．6．2凸、凹模刃口尺寸計算 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。模具的合理間隙也靠凸、凹模刃口尺寸及公差來保證。因此，正確制定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖模設計的一項重要工作。 ① 落料凸、凹模 設計落料模先確定凹模刃口尺寸，然后以凹模為基準，合理間隙取在凸模上。根據沖模在使用中的磨損規(guī)律，落料凹模基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸。 根據《沖壓模具設計與制造》，落料凸、凹模刃口計算公式如下： 式中：、——落料凹、凸模刃口尺寸； ——落料件最大極限尺寸； ——工件制造公差； ——磨損系數，在0.5～1之間選取，與制造精度有關，可查表或按下列關系選?。? 制件精度在IT10以上， 制件精度IT11至IT13, 制件精度IT14， ——最小合理間隙； 、——凹、凸模的制造公差。 為保證初始間隙不超過，和的選取必須滿足以下條件： 查《沖壓模具設計與制造》表2.4.1（內容見表3.3）： 表3.3 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時凸模、凹模的制造偏差（mm） 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 0.020 0.020 180～260 0.030 0.045 18～30 0.020 0.025 260～360 0.035 0.050 30～80 0.020 0.030 360～500 0.040 0.060 80～120 0.025 0.035 ≥500 0.050 0.070 120～180 0.030 0.040 取凸模刃口長度方向制造偏差為0.025mm,寬度方向制造偏差為0.020mm；取凹模刃口長度方向制造偏差0.035mm，寬度方向制造偏差0.025mm。 根據落料件外形尺寸公差（IT14級），取。則： 凹模刃口尺寸為： 長度方向： 寬度方向： 凸模刃口尺寸為： 長度方向： 寬度方向： 校核： 長度方向：0.035mm+0.025mm=0.06mm≤0.240mm-0.132mm=0.108mm 寬度方向：0.025mm+0.020mm=0.045mm≤0.108mm 能夠滿足間隙公差要求。 ② 沖孔凸、凹模 設計沖孔模是先確定凸模刃口尺寸，然后以凸模為基準，間隙取在凹模上。根據沖孔模的磨損規(guī)律，凸?；境叽缛〗咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸。 根據《沖壓模具設計與制造》，沖孔凸、凹模刃口尺寸計算公式如下： 式中： 、——沖孔凹、凸模刃口尺寸； ——沖孔件孔的最小極限尺寸； ——工件制造公差； ——最小合理間隙； ——磨損系數； 、——凹、凸模制造公差，同樣要滿足一下要求： 中心孔尺寸為IT9級精度，取，凸、凹模分別按IT6和IT7級精度制造。則： 沖孔凸模刃口尺寸為： 沖孔凹模刃口尺寸為： 校核： 0.009mm+0.015mm=0.024mm≤0.240mm-0.132mm=0.108mm 能滿足間隙公差要求。 3．7復合模零部件設計 3．7．1沖孔凸模 ①凸模的結構形式　沖孔凸模刃口尺寸為圓形，為便于凸模的固定和加工，將凸模設計成臺階式，查《實用沖壓工藝及模具設計手冊》圖3-57，選擇凸模結構形式為：標準圓凸模b。 臺階式凸模強度剛性好，裝配修磨方便，其工作部分尺寸由計算而得；與凸模固定板配合部分按過渡配合制造；最大直徑的作用是形成臺階，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。 ②凸模的長度 凸模長度尺寸應根據模具的具體結構，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。 當采用彈壓卸料裝置時，凸模長度按下式計算： 式中：——凸模長度； ——凸模固定板厚度； ——卸料板厚度； ——材料厚度； ——增加長度，包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度（0.5～1mm）、凸模固定板與卸料板間的安全距離，一般取10～20mm。 因此 ③凸模的強度校核 一般情況下，凸模的強度足夠，無需校核；但對于細長凸模，則需進行剛度校核。根據《沖壓模具設計與制造》表2.9.2，有校核公式如下： 式中：——凸模允許的最大自由長度； ——凸模的最小直徑； ——沖裁力。 代入數據即可求得： 即沖孔凸模自由長度不超過21.7mm，根據沖孔標準中的凸模長度系列，選取凸模長度56mm。 ④凸模的材料和技術要求 凸模材料采用碳素工具鋼T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至56～60HRC，凸模尾端淬火后硬度為43～48為宜。 零件圖如圖3.3： 3．7．2落料凹模 圖3.3 沖孔凸模 ①凹模的結構形式 凹模采用整體式板行結構，通過螺釘直接固定。 因沖件批量大，考慮到凹模的磨損和保證沖件質量，凹模刃口形式采用直刃壁結構，刃壁高度取9mm，漏料部分沿刃口輪廓單邊擴大0.5mm。 ②凹模輪廓尺寸的確定 根據《沖壓模具設計與制造》公式2.9.3和2.9.4有： 凹模高度： 凹模壁厚： 式中：——凹模刃口最大尺寸； ——系數，考慮板料厚度的影響。 由前述計算知： 查《沖壓模具設計與制造》表2．9．5，取系數。則： 凹模高度 凹模壁厚 。 取凹模高度35mm，凹模壁厚40mm。 故凹模長度為：，取為200mm 凹模寬度為：,取為125mm。 綜上，凹模輪廓尺寸為：。 ③螺栓與圓柱銷的布置 落料凹模采用四個M10螺釘與上模座連接，螺釘孔均勻分布，圓柱銷起定位作用，查《機械零件設計手冊》表5-25選取圓柱銷為： 。查《沖壓模具設計與制造》表2.9.3取（為螺釘孔軸線到凹模邊緣的距離）；取，。 ④凹模的材料和技術要求 凹模材料選用T10A。工作部分淬硬至HRC58～62。 3．7．3凸凹模設計 凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的零件。它的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚還與模具結構有關，本套模具采用倒裝式結構，內孔為直刃壁形式，采用下出料方式，脹力大，最小壁厚應大些。 查《沖壓模具設計與制造》表2.9.6，取最小壁厚。 凸凹模的高度取決于起落料作用的凸模，外形為方形，固定方式采用臺階式結構與凸凹模固定板連接。 查《中國模具設計大典》表22.2-3，選擇材料為T10A，外緣工作部分淬硬至56～60HRC，內緣淬硬至60～64HRC。 其零件圖如圖3.4： 圖3.4 凸凹模 3．7．4定位零件設計 沖模的定位零件是來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置的。 條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與條料防線垂直的方向上的限位，保證條料沿正確方向送進，稱為送進導向，本套模具的送進導向裝置為導料板；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離，稱為送料定距，本套模具采用擋料銷定距。 ①擋料銷 擋料銷起定位作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料送進距離。本套模具選用活動擋料銷。沖裁時，它隨凹模的向下運動而壓入孔中，工作方便，常用于倒樁是復合模中。 查《沖壓模具設計實用手冊》圖5-23，選用扭簧彈頂擋料裝置，再查表5-20,5-21，5-22選擋料銷為6×22 JB/T 7649.6-1994，扭簧為6×35 JB/T 7649.6-1994，螺釘為M6×8 GB/T67-2000。 其中，擋料銷與擋料孔采用配合H11/d11。擋料銷材料為45鋼，熱處理至43～48HRC，扭簧材料為65Mn，熱處理至44～50HRC。 ②導料板 條料靠著導料板導向送進，以免送偏。本套模具采用與卸料板相連接的整體式結構的導料板，導料板的寬度前面已經算出，其高度H視板料厚度t與擋料銷的高度h而定，查《沖壓模具設計實用手冊》表5-39，取導料板的高度H=5mm。 材料選用45鋼，調質處理，28～32HRC。 3．7．5卸料部件的設計 卸料裝置分為固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀裝置。卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁件或廢料。 ①卸料板 本套模具采用的彈壓卸料裝置，卸料板的周界尺寸與落料凹模的周界尺寸相同，厚度為15mm。材料采用45鋼，淬火硬度40～45HRC。 ②卸料螺釘 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M8×8mm。卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸凹模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 查《沖壓模具設計實用手冊》表5-47，選卸料螺釘規(guī)格為：10×60mm JB/T7650.5-1994。 ③橡膠的設計 橡膠允許承受的負荷較大，安裝調整靈活，是沖裁模中常用的彈性元件。 本套模具選用4塊完全一樣的圓筒形橡膠，避免因受力不均產生歪斜，影響模具的正常生產。 ａ．卸料板的工作行程： 式中：——凸模凹進卸料板的高度，1mm； ——料厚； ——凸模沖裁后進入凹模的深度，取為2mm。 故而， ｂ．橡膠的工作行程： 式中：——卸料板的工作行程； ——凸模修模量，取為5.5mm. 故而，。 ｃ．橡膠的工作行程取為自由高度的25%，則橡膠的自由高度為40mm。 ｄ．橡膠的預壓縮量 ｅ．每個橡膠承受的載荷 ｆ．橡膠的外徑D：根據《沖壓模具設計與制造》表2.9.12有計算公式如下： 式中：——圓筒形橡膠內徑，根據結構選取，取為10.5mm； ——每個橡膠承受的載荷； ——橡膠壓縮10%～35%時的單位壓力，。 查《沖壓模具實用設計手冊》表B-8，取 代入各數據即可求得橡膠的外徑 ｇ．校核橡膠的自由高度 橡膠高度與直徑只比應滿足下式： 式中：——橡膠的自由高度； ——橡膠的外徑； 根據上述計算有：，滿足條件。 ｈ．橡膠的安裝高度 。 3．7．6推件裝置的設計 推件的目的是從凹模中卸下沖件或廢料，一般裝在上模內。 推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。一般剛性的用得較多，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成，查《新編實用沖壓模具設計手冊》，有如圖3.5所示的幾種結構形式： 圖3.5 本套模具選用圖3.6中第一種結構的推件裝置。其各構件設計如下： ①推板 查《中國模具設計大典》，推板有如圖3.6所示的幾種標準結構： 由于本套模具中凹模刃口輪廓形狀為狹長的長方形，推板選用圖3.6中的A型結構，查《中國模具設計大典》選用推板規(guī)格為 圖3.6 ②推件塊 推件塊的外形輪廓取決于凹模刃口形狀，其工作部分要求將凹模中的落料件全部推 出，故應比凹模直刃壁高度長1mm，上部加臺肩，避免推件塊脫落。故其結構圖下圖所示： 圖3.7 推件塊 ③連接推桿 連接推桿一般需要2至4根，且長短一致，均勻分布。考慮到所選推板及推件塊的形狀特征，故而采用四根連接推桿，直徑6mm，長度56mm。 ④打桿 打桿的長度按下式計算： 式中：——頂出狀態(tài)時，打桿在上模座平面以下的長度； ——壓力機的結構尺寸； ——考慮各種誤差而加的常數，一般取。 取打桿長度80mm。 打桿直徑與模柄中心孔間隙配合，取直徑11mm。 3．7．7模架及組成零件設計 模架是上模座、下模座、導柱和導套的組合體。根據模架導向用的導柱和導套間的配合性質，模架可分為滾動導向模架和滑動導向模架兩大類。每類模架中，由于導柱安裝位置和數量不同，各自又具有多種模架類型。 考慮到送料與操作的方便性，模架采用后側式導柱的模架（如圖3.8），用導套導柱導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，故采用Ⅰ級模架精度。 后側導柱模架的特點是導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向又不精確，就會造成上模歪斜，導向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具壽命。因此一般用于較小的沖模。 選擇模架尺寸時要從凹模的輪廓尺寸來考慮，一般在長度及寬度上模架都應比凹模大30～40mm，模架厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時還要 圖3.8 注意模架與壓力機的安裝關系，例如，在模架與壓力機工作臺孔的關系中，模座的寬度應比壓力機工作臺孔徑每邊約大40～50mm。另外，沖壓模具的閉合高度應大于壓力機的最小裝模高度，小于壓力機最大裝模高度。 查《中國模具設計大典》表22.4-30選模架規(guī)格為200×125×170～205 Ⅰ GB/T2851.3-1990。 ①模座 模座一般分為上模座和下模座，形狀基本相似。上下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。 模座因強度不足會產生破壞；如果剛度不足，工作時會產生較大的變形，導致模具工作零件和導向零件的迅速磨損，因此必須十分重視上、下模座的強度和剛度。 根據《中國模具設計大典》表22.4-30所選模架規(guī)格，有上模座規(guī)格為：200×125×40 GB/T2855.5-1990（見圖3.9），下模座的規(guī)格為：200×125×50 GB/T2855.6-1990（見圖3.10）。 圖3.9 標準上模座 圖3.10 標準下模座 ②導向裝置 導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。對生產批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長的模具，一般都采用導向裝置。其中，應用最廣泛的是導柱和導套。 一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合。導柱與導套按或配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙。 圖3.11 標準A型導柱 最常用的導柱是標準A型導柱（見圖3.11），其結構簡單，制造方便，但與模座為過盈配合，裝拆麻煩是其不足之處。 根據《中國模具設計大典》所選模架，確定導柱規(guī)格為： A型導柱一般與A型或B型導套配套用于滑動導向。標準A型導套見圖3.12。 圖3.12 標準A型導套 根據《中國模具設計大典》所選模架，確定導套規(guī)格為： 3．7．8連接與固定零件 模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、螺釘、銷釘等。這些零件大多有標準，設計時可按標準選用。 ①模柄 中小型模具一般通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。 選擇模柄時，應先根據模具大小、上模結構、模架類型及精度等確定模柄的結構類型，再根據壓力機滑塊上模柄孔的尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般來說，模柄直徑應與模柄孔直徑相同，模柄長度應比模柄孔深度小5～10mm。 模柄的結構有很多結構形式，常用的有帶凸緣的模柄、壓入式模柄、旋入式模柄等。其中帶凸緣的模柄用3至4個螺釘孔和附加的銷釘與上模座固定連接，主要用于大型模具或上模中開設推板孔的中小型模具；壓入式模柄是采用過渡配合（H7/m6）并加銷釘以防轉動，使之與上模座固定連接，主要用于上模座較厚而又沒開設推板孔或上模比較重的場合；旋入式模柄則通過螺紋與上模座固定連接，并加放松螺釘，以防轉動，主要用于中小型有導柱的模具。 本套模具選用帶凸緣的模具，其結構圖見圖3.13。 圖3.13 常用模柄 查《中國模具設計大典》表22.5-26選模柄規(guī)格為：B40 JB/T 7646.3-1994。 ②固定板 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座上。模具中最常用見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應考慮緊固螺釘及銷釘的位置。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。 本套模具中，沖孔凸模及凸凹模均需要固定板，厚度取為20mm，外形尺寸與卸料板相同。并分別根據上下模座的連接特點來考慮緊固螺釘和銷釘的布置。 ③墊板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模正常工作。是否需要墊板，可按下式校核： 式中：——凸模頭部端面對模座的單位壓力，N； ——凸模承受的總壓力，N； ——凸模頭部端面支撐面積，。 經校核知：沖孔凸模需要墊板，凸凹模不需要。 凸模墊板厚度取為10mm，外形與凸模固定板相同，材料選用45鋼。 ④螺釘與銷釘 螺釘和銷釘都是標準件，設計時按標準選取即可。 螺釘用于固定模具零件，一般選用六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。 a．連接凸凹模固定板與下模座的開槽圓柱頭螺釘兩顆，規(guī)格為：M10×50 GB/T 65-2000；定位圓柱銷一個，規(guī)格為：銷8n6×50GB/T119.1-2000。 b．連接凹模、凸模固定板、墊板與上模座的開槽圓柱頭螺釘四顆，M10×80 GB/T 65-2000；定位圓柱銷一個，規(guī)格：銷8n6×70GB/T119.1-2000。 c．連接模柄與上模座的內六角螺釘四顆，規(guī)格為：M8×35 GB/T 70.1-2000。 3．8模具總裝圖 通過以上設計，可得到如圖3.14所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由模柄、上模座、墊板、凸模固定板、凸模、凹模、推件裝置等組成；模具下部主要由卸料板、卸料橡膠、凸凹模、凸凹模固定板、下模座等組成。沖孔廢料由漏料孔漏出，落料件由推件塊推出。 圖3.14 落料沖孔復合模 1—凸凹模 2—凸凹模固定板 3—卸料螺釘 4—下模座 5—卸料橡膠 6—擋料銷 7—卸料板 8—推件塊 9—凹模 10—凸模 11—凸模固定板 12—墊板 13—上模座 14，19，23—螺釘 15，24—圓柱銷 16—連接推桿 17—打桿 18—模柄 20—推板 21—導套 22—導柱 模具總裝高度280mm。 條料由右向左送進，在卸料板上定位，并由擋料銷6定距，上模部分下行，凸凹模1與凹模9作用落料，同時凸模10與凸凹模1作用沖中心孔。模具閉合時，推件塊被凸凹模1向上推，上?；爻虝r彈性卸料板7起到卸料作用，推件塊8在連接推桿16的作用下將落料件推出。 3．9沖壓設備的選擇 通過校核，選擇開式雙柱可傾斜壓力機JC23-25能滿足要求。其主要技術參數如下： 公稱壓力：250 KN 滑塊行程：65 mm 最大裝模高度：300 mm 裝模高度調