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墊片沖壓工藝及級進(jìn)模具設(shè)計
摘 要：本設(shè)計題目為墊片沖裁模，體現(xiàn)了典型沖裁模的設(shè)計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計意義。通過對該模具的設(shè)計，加強(qiáng)了設(shè)計者對沖裁模設(shè)計基礎(chǔ)知識的理解和運(yùn)用，為設(shè)計更復(fù)雜的沖裁模具做好了鋪墊。
本設(shè)計運(yùn)用沖裁工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準(zhǔn)備；然后計算了沖裁件的沖裁力，便于選取壓力機(jī)噸位及確定壓力機(jī)型號；最后分析了沖裁件的特征，便于確定模具的設(shè)計參數(shù)、設(shè)計要點(diǎn)及卸件裝置。
本設(shè)計采用了沖孔—落料級進(jìn)模成形墊片。成形原理可劃分為兩個階段：首先沖孔凸模與凹模共同作用先沖出四個3.2mm和一個8.5mm的孔，而后利用第一步?jīng)_出的四個3.2mm和一個8.5mm的孔做精確定位使外形凸模與凹模共同作用使工件落料成形。
關(guān)鍵詞： 沖孔—落料級進(jìn)模 沖孔凸模 凹模 壓力機(jī)噸位
Gasket stamping process and the Progressive Die Design
Abstract： The topic for the design is pad blanking die design,It has manifested the typical blanking dies design request, the content and the direction, has certain design significance.Through the design of the component mold, strengthens the designer’s understand and utilize to the blanking die design basical knowledge,has prepareed for designing more complex blanking die.
The design has utilize blanking craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type；then has calculated the blanking strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder.
This design used piercing and blanking progressive die to form the products.The forming principle can be divided to two stages: First, piercing punch and die affect together and pierce four holes of3.2mm and one hole of8.5mm,then use the four holes and the one hole as pinpoint to make the product formed.
Key word: Piercing and blanking progressive die Piercing punch Press Tonnage
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱
粗銑
工序號
02
零件名稱
凹模
零件號
00-06
零件重量
同時加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號
硬 度
型 號
重 量
Cr6wv
58-62HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號
銑床
虎鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說明
刀 具
量 具
走 刀
長 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時
一次
1
銑上平面
φ75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
φ75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
一次
2
銑兩端面
φ20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min
300r/min
設(shè) 計 者
張 遠(yuǎn)
指 導(dǎo) 教 師
丁 海
共 1 頁
第1頁
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
零件號
零 件 名 稱
00-06
凹模
工序號
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時
名 稱
型 號
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料：132mm×112mm×28mm
鋸床
直尺
02
粗銑：銑六面,互為直角,留單邊余量0.5mm
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削：磨六面,互為垂直,留單邊余量0.3mm
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工：劃線,按位置加工孔,并攻螺紋
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理：按熱處理工藝,淬火回火達(dá)到58～62HRC
電熱爐
火鉗
06
磨削：精磨上下平面
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
線切割：按圖紙要求進(jìn)行線切割
線切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
08
鉗工：鉗工精修、拋光
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 張 遠(yuǎn) 校對 審核 批準(zhǔn)
目 錄
1 緒 論 ………………………………………………………………………1
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ………………………………………………1
1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀…………………………………………………………1
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢……………………………………………………2
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ………………………………………………3
1.3 墊片沖孔落料級進(jìn)模具設(shè)計與制造方面 …………………………………4
1.3.1 墊片沖孔落料級進(jìn)模具設(shè)計的設(shè)計思路 ……………………………4
1.3.2 墊片模具設(shè)計的進(jìn)度 …………………………………………………4
2 工藝性分析 ……………………………………………………………………6
3 排樣設(shè)計 ………………………………………………………………………7
3.1 確定零件的排樣方案 ………………………………………………………7
3.2 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計算 …………………………7
4 沖壓工藝方案的確定 …………………………………………………………9
5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 ………………………………………………10
6 沖壓力與壓力中心的計算……………………………………………………11
6.1 沖裁工序總力的計算………………………………………………………11
6.2 初選壓力機(jī)…………………………………………………………………12
6.3 壓力中心的計算……………………………………………………………12
7 模具主要零件…………………………………………………………………13
7.1 工作零部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化(尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖)……………13
7.2 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用……………………………………………………………21
7.3 卸料部件的設(shè)計與標(biāo)注化…………………………………………………23
8 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖…………………………………………………24
9 壓力機(jī)的校核…………………………………………………………………25
10 結(jié)束語 ………………………………………………………………………26
致謝 ………………………………………………………………………………27
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………28
插 圖 清 單
圖 1 ……………………………………………………………………… 5
圖 2 ……………………………………………………………………… 7
圖 3 ………………………………………………………………………16
圖 4 ………………………………………………………………………19
圖 5 ………………………………………………………………………19
圖 6 ………………………………………………………………………19
圖 7 ………………………………………………………………………20
圖 8 ………………………………………………………………………20
圖 9 ………………………………………………………………………21
圖 10 …………………………………………………………………… 23
圖 11 …………………………………………………………………… 24
表 格 清 單
表 1 ………………………………………………………………………12
表 2 ………………………………………………………………………14
1 緒 論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7）模具的精度將越來越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；??
10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％．
1.3 墊片沖孔落料級進(jìn)模具設(shè)計與制造方面
1.3.1 墊片沖孔落料級進(jìn)模具設(shè)計的設(shè)計思路
沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在IT12級以下，不宜高于IT10級。
只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
墊片是典型的沖壓件，該模具工作過程很簡單就是沖孔和落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用復(fù)合模。根據(jù)計算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時,還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決定．設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
1.3.2 墊片模具設(shè)計的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間10天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設(shè)計，所用時間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時間5天．
沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計
工件名稱:墊 片
生產(chǎn)批量:大批量
材 料: A3
厚 度: 1mm
工件簡圖:見圖1
圖1 墊片
2 工藝性分析
圖示零件材料為A3（即Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼），適合一般的沖壓加工。此工件只有落料和沖孔兩個工序，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，只有一個φ8.5與四個φ3.2的孔。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按IT14級取，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
3 排樣設(shè)計
3.1 確定零件的排樣方案
設(shè)計模具時，首先要設(shè)計條料排樣圖。墊片零件外形是矩形只有沖孔，所以結(jié)構(gòu)比較簡單，只需要直排就可以。直排（圖2所示）的排樣方案材料的利用率已經(jīng)很高。
圖2
3.2 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計算
查表取得側(cè)搭邊值為1.8mm，工件見搭邊值為1.5m
條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由圖2 條料的排樣
b-0Δ=〔Dmax+2a＋C〕0-Δ
Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
△—條料寬度的單向偏差由表查得△＝0.10
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得C＝0.5
代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為38.1mm。
導(dǎo)料板間距離的計算：由A=B+C,代入數(shù)據(jù)計算得導(dǎo)料板間距離為38.6 mm。
由設(shè)計可得送料步距為S=23.5mm
材料利用率的計算：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用1500 mm×750 mm×1mm的冷軋薄鋼板。
每塊可剪38.1mm ×1500 mm規(guī)格條料19條，材料剪切利用率達(dá)96.52%。由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計算公式
沖裁件面積：
A＝34×22－4.252 π－4×1.62π=659mm
得 =(1×659)/(38.1×23.5)×100% =73.6%
4 沖壓工藝方案的確定
該工件包括落料和沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表2.9.6可知材料厚度為1mm時凸、凹模的許用的最小壁厚為2.7mm,由圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓的速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好。
5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。
2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，但工件簡單，所以采用手動送料方式比較好，能夠使模具制造簡單。
3）定位裝置：本工件在級進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，沖時第一個工位采用始用擋料銷定位，第二個工位采用固定擋料銷定位。送料時始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在凸模上安裝一個導(dǎo)正銷，利用條料上φ8.5mm的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。
4）導(dǎo)向方式：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，便于安裝調(diào)整，該級進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱模架。
5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為1 mm，料厚比較厚，為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料廢料。
6 沖壓力與壓力中心的計算
6.1 沖裁工序總力的計算
由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。
沖φ8.5mm與φ3.2mm孔的力P1、落外型料的力P2，向下推出φ6.5mm沖孔廢料的力P3，向下推出工件的力P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機(jī)提供的，故不用計算在內(nèi)。
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計算沖裁力時按下面公式：
P=KLtτ﹝3﹞
K—系數(shù)，一般取1.3。
上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計算，可按下式估算沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb式中σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊﹝1﹞表8—7得A3的抗拉強(qiáng)度為440-470Mpa，在這里取σb=450MPa
L1=［2×（33+21）+2πR］mm=111.14mm
L2=（4π×3.2+π×8.5）=66.88mm
P1=111.14×1×450×1.3=50.13kN
P2=66.88×1×450×1.3=30.1kN
P= P1+ P2=80.23kN
推件力 Pt=nKtP（3）
Kt—推件力系數(shù),由手冊查得Kt=0.055
查手冊﹝2﹞表2—40可得h=6mm,故n=6
P3=6×0.055×80.23=26.476kN
卸料力 Px=KxF（3）
卸料—卸料力系數(shù),由手冊查得Kx=0.0455
P4=0.0455×80.23=3.61kN
工序總力P總=P1+P2+P3+P4=50.13+30.1+26.476+3.61=110.316kN
6.2 初選壓力機(jī)
查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為JG23-16見表一。
表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)
型號
公稱壓力/kN
滑塊行程/mm
最大閉和高度/mm
工作臺尺寸/mm
墊板尺寸（厚度）
可傾斜角/·
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
JG23-16
160
55
220
300×450
40
35
45
6.3 壓力中心的計算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心滑塊中心線重合。否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，嚴(yán)重的可能損壞模具。
該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點(diǎn)就是幾何對稱點(diǎn)。若選用坐標(biāo)系XOY，即xc＝0，yc＝0。
由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。
7 模具主要零件
7.1 工作零部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
(1)凸、凹模刃口尺寸的計算
由于制件結(jié)構(gòu)簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標(biāo)注公差在此均按IT13級算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。
沖孔時，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。由表2-23得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。
①第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：φ3.2mm與φ8.5mm。
按IT13級由手冊表2-10查得公差分別為△1=0.18mm,△2=0.22mm。
由手冊﹝1﹞查表2-30得：x1=0.75,x2=0.5
B1=(Bmin+x△)0-0.25×△=(3.2+0.75×0.18) 0-0.25×0.18=3.340-0.045mm
B2=(Bmin+x△)0-0.25×△=(8.5+0.5×0.22) 0-0.25×0.22=8.610-0.055mm
②第三類尺寸：磨損后不變的尺寸：16mm與28mm。
按IT13級由手冊表2-10查得公差分別為△1=0.27mm,△2=0.33mm。C1=(Cmin+0.5△)±0.125△=（16+0.5×0.27）±0.125×0.27=16.14±0.0337mm
C2=(Cmin+0.5△)±0.125△=（28+0.5×0.33）±0.125 ×0.33=28.17±0.0413mm
落料凹模的基本尺寸與凸模相同，分別是3.34mm,8.61mm,16.14mm,28.17,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.10mm。
落料時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。由表2-23得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：22mm,34mm,0.5mm。
按IT13級由手冊表2-10查得公差分別為△1=0.33mm,△2=0.39mm， △3=0.14mm
由手冊﹝1﹞查表2-30得：x1=0.75,x2=0.75, x3=1
A1=(Amax－x△) 0+0.25△ =(22－0.75×0.33) 0+0.25×0.33
=21.750+0.0825mm
A2=(Amax－x△) 0+0.25△=(34－0.75×0.39) 0+0.25×0.39
=33.71 0+0.0975mm
A3=(Amax－x△) 0+0.25△=(0.5－1×0.14) 0+0.25×0.14
=0.360+0.035mm
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是21.75mm，33.71mm，0.36mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.01mm。
（2）卸料橡膠的設(shè)計
卸料橡膠的設(shè)計計算見下表。選用的4塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會造成受力不均勻，運(yùn)動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
表 二
項目
公式
結(jié)果
備注
卸料板工作行程h工
h工=h1+t+h2
4mm
h1為凸、凹模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2為凸、凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm
橡膠工作行程H工
H工=h工+h修
9mm
h修為凸、凹模修模量，取5mm
橡膠自由高度H自由
H自由=4 H工
36mm
取H工為H自由的25﹪
橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù)
H預(yù)=15﹪H自由
5.4mm
一般H預(yù)=10﹪～15﹪H自由
每個橡膠承受的載荷F1
F卸/4
1184.5N
選用四個圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=
48mm
D為圓筒橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm；p=0.5Mpa
校核橡膠的自由高度H自由
0.5≤H自由/D=0.75≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H安
H安=H自由-H預(yù)
30mm
（3）工作零部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
①落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計為直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個M6的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H7/m6。其總長L可按下列公式計算：
L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm
式中：h1—凸模固定板厚度（mm）；
h2—卸料板厚度（mm）；
t—材料厚度（mm）；
h—自由高度（mm）。
具體結(jié)構(gòu)圖如下所示：
②沖孔凸模
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。其中4個沖φ3.2mm的圓形標(biāo)準(zhǔn)件BⅡ型式。沖φ8.5mm的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖3所示：
圖3
小凸模強(qiáng)度校核 (凸模用T10鋼）
要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對于圓形凸模
dmin≥=4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。
—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，310～380MPa
—凸模材料許用強(qiáng)度，取440~470MPa
抗縱向彎曲力校核
對于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）
Lmax≤270d2/=270×3.22/√(4521.2)1/2=44.8mm 所以長度適宜。
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm
F ——沖模力,N
ｄ——凸模最小截面的直徑，mm
凸模固定端面的壓力
q =<=4521.2/(1.652π)=528.2MPa
式中 q—凸模固定端面的壓力，MPa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模座材料許用壓應(yīng)力，MPa
凸模固定板端面壓力超過了80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見手冊﹝２﹞表查得100×100×6
③凹模
凹模采用整體式凹模，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄重合。其輪廓尺寸計算如下：
凹模高度H=Kb=0.40×34=13.6mm
按表取標(biāo)準(zhǔn)值15mm
凹模壁厚c=（1.5～2）H = 22.5～30mm
取凹模厚度為30mm,
凹模寬度B=b+2c=(34+2×30)=94mm,
凹模長度L取45mm，
式中b---凹模刃口的最大尺寸(mm)
c---凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離；
K=系數(shù)，取0.40
故凹模輪廓尺寸為：45×94×30
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d
圖4 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu) 圖5 凹模上的螺孔設(shè)計與選用
d為螺孔的距離由于凹模厚度為10mm，所以根據(jù)表2.4﹝2）查得螺孔選用4×M5的螺釘固定在下模座。故選用如圖5：
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×5=7.5mm
a3=1.13d≈5.65mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為15mm，最大間距為50mm。
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于10。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板100×100×15（JB/T7643.1）
7.2 定位裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
（1）始用擋料塊的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
擋料塊標(biāo)記： 4536 GB/T2866.1—81（圖11）
材 料：45鋼 GB/699—88
熱處理：硬度43～48HRC
技術(shù)條件：按GB2870—81
圖6始用擋料銷的設(shè)計
（2）固定擋料銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖12
圖7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖13其確定如下 ：
=C－D/2+d/2+0.1=17.9－6.
圖8 固定擋料銷的位置
68/2＋8/2+0.1=18.66mm
3）導(dǎo)正銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)正銷主要用于級進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊[2]選用如圖14
圖9 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式
沖裁φ6.5mm孔的導(dǎo)正銷 查表得h=0.6t 2a=0.06mm
D=d－2a=6.68－0.06=6.62mm
h=0.6×1.5=1.32mm
（4）導(dǎo)料板的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度查表取6～8mm。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。
經(jīng)查表分析得]導(dǎo)料板長度L=63mm，寬度B=40mm ，厚度h=8mm。
7.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界Ｌ＝100mm,B=100mm
材料為ZG45(ZG310-570),0I級精度的對角導(dǎo)柱模架。如圖16。導(dǎo)柱導(dǎo)套H6/h配合。
導(dǎo)柱標(biāo)記：16×110 GB/T2861.1—90
18×110 GB/T2861.1—90
導(dǎo)套標(biāo)記：16×65×25 GB/T2861.6—90
18×65×28 GB/T2861.6—90
上模座標(biāo)記：130×110×25 GB/T2855.1—90
下模座標(biāo)記：130×110×30 GB/T2855.2—90
模柄標(biāo)記： A30×73 JB/T 7646.1
圖16 對角導(dǎo)柱示意圖
該模具的閉合高度由（4）為
H閉=H上模+H墊+L+H+H下模－h(huán)2
＝25+6+58+10+30－4＝125mm
模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖17所示。
圖10 壓入式的模柄
7.4 卸料部件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
（1）卸料板的設(shè)計
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為12mm。在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板，設(shè)計卸料板為一整體板。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。
（2）卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
2、聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M5×45 GB70—85
螺釘標(biāo)記：35鋼M5×55 GB68—76
圓柱銷釘標(biāo)記：35鋼6×50 GB 119—86
止動圓柱銷標(biāo)記：35鋼6×25 GB119—86
8 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖
前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計好了墊圈沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計，墊圈沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如下圖。
圖11
1下模座 2凹模 3導(dǎo)料銷 4導(dǎo)正銷 5卸料板 6卸料螺釘 7凹模固定板
8墊板 9模柄 10上模座 11彈性橡膠體 12大孔凸模 13導(dǎo)套
14外形凸模 15小孔凸模 16導(dǎo)柱
9 壓力機(jī)的校核
前面已經(jīng)初選的壓力機(jī)中，JG23-16型壓力機(jī)工作臺尺寸為300×450mm,最大閉合高度220mm，連桿調(diào)節(jié)長度為35mm,最大裝模高度為145mm，而上面知道的模具閉合高度為125mm，所以需在工作臺上加一10mm～20mm厚的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸為φ30mm×55mm也于本副模具所選模柄尺寸相符
10 結(jié)束語
墊片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，但是其尺寸相對較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長度，因此需要改變上、下模座的長度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
墊片沖孔落料模具的設(shè)計，是理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合格的模具設(shè)計人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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