鐵心片沖孔落料復合模設計【鐵芯片沖壓模具設計】【E型墊片】【山型墊片】【變壓器鐵芯片】

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廣泛應用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。它在工業(yè) 生產中具有重要的作用，主要可從以下幾個方面看出： 模具是制品成形的一種重要工藝設備，應用廣泛。沖壓件、擠壓和拉拔件都 是使金屬材料在模具內發(fā)生塑性變形而獲得的。 少無切削是機械制造發(fā)展的一個方向，而模具是利用壓力加工實現(xiàn)少無切削 工藝的關鍵。模具成形具有優(yōu)質、高產、低消耗和低成本等特點，因此應用及其廣 泛。 模具質量影響到壓力加工水平的高低，是產品的精度、余量、生產率的決定 性因素。 模具的制造水平還是影響成形工藝所采用的自動化等先進設備能否發(fā)揮優(yōu)越 性的重要因素。往往由于模具質量差、使用壽命短、報廢快、更換時間長而造成停 產或設備利用率不高，影響了生產，降低了生產率。 隨著社會經濟的發(fā)展，人們對工業(yè)產品的品種、數量、質量及款式都有越來越 高的要求。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術的開 發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進技術和設備，提高模具制造水平，并取得了 顯著的經濟效益。美國是世界上超級經濟大國，也是世界模具工業(yè)的領先國家。現(xiàn) 在大家都認識到，研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經濟的發(fā)展具有特別重要的 意義。模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一。模具工業(yè)能促 進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量的提高，并能獲得極大的經濟效益，因而引起了各個 國家的高度重視和贊助。在日本，模具被譽為“進入富裕社會的原動力” ，在德國則 1 冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王” ，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金” 。因此可以斷言， 隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經濟中的地位將日益提高，模具技術也 會不斷發(fā)展，并在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用 9。 本課題通過對變壓器鐵芯沖壓工藝及模具設計的研究，可與現(xiàn)今社會汽車產業(yè) 沖壓件模具發(fā)展相關聯(lián)。有效的優(yōu)化模具的結構和設計過程，從而加深對模具設計 的實際應用能力。 2 沖裁模工藝及模具設計 2.1 沖裁件的工藝性分析 如圖 2-1 所示工件為變壓器鐵芯，材料為 D42， b=235MPa。料厚為 t=0.3mm， 生產性質屬中批量生產，要求表面無劃痕。 圖 2-1 變壓器鐵芯 零件的經濟性分析 該零件是一個簡單的固定件。通過孔 4mm 的孔起到固 定的作用。零件不承受任何外力，對強度剛度要求不高。零件尺寸公差無特殊要 求，按 IT11 級選取，利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。由于該件形狀規(guī)則對稱， 中批量生產，所以適合沖裁加工。 沖裁件的結構工藝性，見表 2-1 所示內容： 表 2-1 沖裁件的結構工藝性 工藝性質 沖壓件工藝項目 工藝性允許值 工藝性評價 落料外形1 形狀 沖孔圓孔 4mm 符合工藝性 2 2.2 確定工藝方案 從零件的結構形狀可知，零件所需的沖壓基本工序為：落料，沖孔。根據零件 特點和工藝要求，可能有的沖壓工藝方案如下： 方案一：沖 4mm 孔，然后落料外形尺寸。 方案二：先落料外形尺寸，后沖 4mm 孔。 方案三：合并工序，采用復合膜。 方案性能比較見表 2-2 內容所示，考慮零件精度不高，定位準確。從經濟性的角度 故選擇方案三。 表 2-2 沖壓工藝方案比較 項目 方案一 方案二 方案三 模具結構 簡單 簡單 復雜 模具壽命 模具壽命長 模具壽命長 模具壽命短 沖件質量 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度高 模具數量 2 套 2 套 1 套 生產效率 低 低 高 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 2.3.1 計算零件展開尺寸 如圖 2-2 所示，坯料展開尺寸分段計算可得： 通過 CAD 軟件進行計算，坯料總尺寸 L 切斷 =359mm L 沖孔 =2r=25.14mm L 總 =359+25.14=384.14mm 2.3.2 排樣 為了節(jié)約金屬和減少廢料，考慮到坯料形狀為矩形，采用單排最適宜。具體排 布如圖 2-3 所示。 3 圖 2-3 排樣圖 2.3.3 搭邊 為了補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證材料有一定剛度，便于送料。 取搭邊沿邊 a= 2.0，工件間 a 1=2.0，查表 1得搭邊 a1 和 a 的數值（低碳鋼） 。 表 2-3 搭邊 a1 和 a 的數值（低碳鋼） 圓件及圓角 r2t 矩形件 邊長 l50 矩形件 邊長 l50 或圓角 r2t 材料厚度 t 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 1.6 2.0 1.2 1.5 1.8 2.5 2.0 2.0 2.3.4 條料寬度和導尺間距離的計算 在設計中采用無側壓裝置的模具，條料送進時可能因條料的擺動而使搭邊不能 保證。為了保證側搭邊，條料寬度應增加一個可能的擺動量。如圖 2-4 所示，條料 寬度 B 按下式計算，其中 Z0=0.5，=0.5，查表 4得剪切條料寬度公差與導料板之間 的間隙如表 4 和表 5 所示： B=（L+2a+Z 0） 0- （2.1） =（67+22+0.5） 0-0.5 =71.50-0.5 導尺間距離 A 按下式計算，即： A=B+ Z0 （2.2） 4 =71.50-0.5+0.5 =720-0.5 式中： B 條料寬度（mm） ； L沖裁件垂直于送料方向的尺寸（mm） ； a搭邊（ mm） ； 條料寬度公差（ mm） ； Z0條料與導尺間的間隙（mm） 。 表 2-4 剪切材料寬度公差 材料厚度 t條料寬度 B 1 2 50 0.5 表示 2-5 條料與導料板之間的間隙 無側壓裝置條料厚度 t 100 1 5 0.5 圖 2-4 條料寬度的確定 2.4 沖裁工藝力 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 凸、凹模間隙時沖裁過程最重要的工藝參數，它對沖裁件質量、模具壽命、沖 裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設計模具時，一定要選擇一個合理的間隙， 使沖裁件的斷面質量好，尺寸精度高，模具壽命長，所需沖裁力小。通過查表選取 5 法，選擇 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。（查 4表得沖裁模刃口雙面間隙 Z（機電行業(yè) 用）。 表 2-6 沖裁模刃口雙面間隙 Z（機電行業(yè)用） T8、45、1Cr18N i9Ti Q215、D42、35 CrMo 08F、10、15 、H 62、T1、T2 、T3 L2、L3、L3 、 L 4 材料厚 度 t Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 2.0 0.28 0.32 0.20 0.24 0.13 0.18 0.08 0.12 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 凸凹模刃口尺寸的計算原則： 設計基準：落料以凹模為設計基準，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為基準， 間隙取在凹模上。 設計時間隙一律采用最小合理間隙值 Zmin。 刃口尺寸的制造偏差方向：單向注入實體內部。即磨損后，凸凹模刃口尺 寸變大取+；磨損后凸凹模刃口尺寸變小的取-。 刃口尺寸制造偏差的大?。汉唵涡螤睿?IT6IT7 取值；復雜形狀，取 0.25；磨損后尺寸無變化，取 0.125。 加工方法：簡單形狀，分別加工；復雜形狀，配合加工。 （1）沖孔凸、凹模 dt=(dmin+x1)0t （2.3） da=(dmin+x1+ Zmin) a0 （2.4） 凹模型孔中心距 La=（L min+0.752）0.125 2（mm） （2.5） 以上各式中： d t 沖孔凸模刃口尺寸； da 沖孔凹模刃口尺寸； dmin 沖孔件孔的最小極限尺寸（mm） ； x系數，查表 x=0.75； 1工件孔徑公差（ mm） ； 1=0.11mm t凸模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 t=0.02mm 6 a凹模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 a=0.02mm Zmin 凸、凹模最小初始雙面間隙（mm） ，查表 Zmin =0.2mm Lmin 工件孔件最小極限偏差（mm） ，L min =0.24mm 2工件兩孔中心距公差（mm） ， 2 =0.11mm 所以 d t=(dmin+x1)0t=(4+0.750.11)0-0.02 =4.0825 0-0.02（mm） da=(dmin+x1+ Zmin) a0=(4+0.750.11+0.20) 0.020 =4.28250.020（mm） 校核 因為| t | + |a|=0.04 Zmax -Zmin =0.04（Z max 是凸、凹模最大許用雙面間隙，查表 Zmax =0.24） 滿足| t | + |a|Zmax -Zmin=0.24-0.2=0.04 所以沖孔凸、凹模刃口尺寸 dt=4.0825 0-0.02 da=4.28250.020 設計合理。 （2）落料凸、凹模 因為其形狀復雜，所以其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工 好凹模作為基準件，然后根據此基準件的實際尺寸，配作凸模，使它們保持一定的 間隙。因此，只需在基準件上標注尺寸及公差，另一件只標注標稱尺寸，并注明 “尺寸按凹模配作，保證雙面間隙” 。這樣可放大基準件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模的間隙。 由于復雜形狀工件各部分性質不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢不同， 所以基準件的刃口尺寸計算得方法也不相同。 落料：零件應以凹模為基準件，然后配作凸模。 先做凹模，凹模磨損后（圖 2-5 中雙點畫線位置） ，刃口尺寸變化有增大、減小、 不變三種情況。因此凹模刃口尺寸應按不同情況分別計算。 凹模磨損后尺寸變大（圖中 A 類） 。計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 A0- 再按落料凹模公式進行計算 Ad=(Amax-x) +0d （2.6） 凹模磨損后尺寸變?。▓D中 B 類） 。計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 B+0 7 ,再按沖孔凸模公式進行計算 Bd=(Bmin+x) 0-d （2.7） 凹模磨損后尺寸不變（圖中 C 類）。計算這類尺寸，則按下述三種情況計 算 制件尺寸為 C+0 Cd=(Cmin+0.5) 0.5d （2.8） 制件尺寸為 C0- Cd=(Cmin-0.5) 0.5d （2.9） 制件尺寸為 C Cd=Cmin 0.5d （2.10） 式中： A d Bd Cd凹模刃口尺寸（ mm）； A、B、C 工件標稱尺寸（ mm）； 工件公差（mm ）； d-凹模制造公差， d=/4； 工件偏差，對稱偏差時， =/2 。 根據零件形狀，凹模磨損后其尺寸變化有三種情況： （1）凹模磨損后，尺寸 A1 A 2 A 3 A 4 A 5 由查表 4得：X 1 =X2 =1 由公式（2.8）得： A1d=(67-0.11) +00.250.11 =67.89 +00.02mm A2d=(45.5-0.11) +00.250.11 =45.39 +00.02mm (2)凹模磨損后，尺寸 B 變小。 由表 4查得：X 1 =X2 =X3=1 由公式（2.9）得： B1d=(12+0.11) 0-0.250.11 =12.11 0-0.02mm B2d=(19+0.11) 0-0.250.11 =19.11 0-0.02mm 由表 4查得 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。 8 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應尺寸配置，保證雙面間隙值 Zmin Zmax=0.20 0.24mm。 2.4.3 沖裁力的計算 一般情況下，材料的 b=1.3， b=235MPa，為計算方便，可用下列計算沖裁 力 F（N） F= Ltb (2.11) =384.140.3235=27081.87N 式中 L沖裁件周邊長度（mm） ； t材料厚度（mm） ； b材料的抗拉強度（MPa ） 。 2.4.4 卸料力推件力和頂件力計算 在設計過程中，采用彈性卸料裝置和下出料方式，凹模刃口直臂高度 h=6mm。 卸料力：由表 4查得 K 卸 =0.04 F 卸 =K 卸 F (2.12) =0.0427081.87 =1083.27（N） 頂件力：由表 2-2 查的 F 頂 =0.06 n=ht (2.13) F 頂 =K 頂 F (2.14) =0.0627081.87=1624.91（N） 沖壓力 F 總 =F+F 卸 +F 頂 (2.15) =27081.871083.27+1624.91 =29790(N) 式中： F 沖裁力（N） ； K 卸 卸料力系數，見表 4； K 頂 推件力系數，見表 4； n同時卡在凹模中的工件（或廢料）數目，n=ht,h 為凹模腔口高度， mm，t 為材料厚度，mm； 9 F 卸 卸料力（N） ； F 頂 推件力（N） 。 表 2-7 卸料力、推件力、頂件力系數 料厚（mm） F 卸 F 推 F 頂 鋼 0.5 2.5 0.04 0.05 0.55 0.06 注：卸料力系數 F 卸 在沖多孔，大搭邊和輪廓復雜時取上限值。 2.4.5 模具壓力中心的確定 沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn) 地工作，減少導向件的磨損，提高模具及壓力機壽命。因該變壓器鐵芯形狀對稱， 則壓力中心位于其對稱中心線的交點。 2.4.6 初步選定沖壓設備 沖壓設備的選擇主要是根據沖壓工藝性質、生產批量大小、沖壓件的幾何形狀、 尺寸及精度要求等因素來確定的。參照（參照表 1常見沖壓設備與應用） ，初步選擇 開式壓力機： 表 2-8 常見沖壓設備的類型與應用 類型 特點 應用 開式壓力機 價格便宜，具有三面敞 開的操作空間，操作方 面，容易安裝機械化上 料，取件裝置。 在中小型的沖裁件，彎 曲件貨淺拉伸件的沖壓 成產中，主要選用開式 壓力機 確定沖壓設備的主要技術參數，通常選用沖壓設備注意以下因素： 沖壓設備的類型和工作形式是否適用于應完成的工序，是否符合安全生產和環(huán)保 的要求。 沖壓設備的壓力和功率是否滿足應完成工序的需要 沖壓設備的裝模高度，工作臺面尺寸，行程等是否適合應完成工序所用的模具。 沖壓設備的行程次數時候滿足生產率的要求等. 通過以上計算分析，F(xiàn) 總 =29790N，綜合考慮之后選擇 250KN 的開式壓力機， 相關數據（參照表 1開式可傾工作臺壓力機的主要參數）如下： 表 2-9 開式可傾工作臺壓力機的主要參數 10 tf 25標稱壓力 KN 250 標稱壓力時，滑塊離下死點距離mm 6 滑塊行程mm 80 行程次數次。Min -1 100 固定臺和可傾式mm 250 活動 臺 最低mm 360 最大封閉高度 位置 最高mm 180 封閉高度調節(jié)量mm 70 滑塊中心到床身的距離mm 190 左右mm 560工作臺尺寸 前后mm 360 立柱間距離mm 260 活動臺壓力機滑塊中心到床身緊固工作臺平 面距離mm 180 模柄孔尺寸（直徑深度）mm 5070 2.4.7 模具閉合高度 沖模設計時，必須使沖模的閉合高度與壓力機的閉合高度相適應（圖 2-6） 。通 常滿足下列關系式: （H max-5) H（H min+10） (2.16) 式中： H max壓力機的最大閉合高度（mm） ； Hmin壓力機的最小閉合高度（mm ） ； H沖模的閉合高度（mm） 。 11 圖 2-6 沖模閉合高度 在沖模結構中，計算沖模的閉合高度時，對于沖裁類沖模，不需考慮沖裁料厚 （與料厚無關） ，但要考慮刃口進入量 ， 凸模刃口進入凹模刃口的深度（ mm） ； 對于普通沖裁模取 =1（圖 2-7）： H=h1+ h2+ h3+ h4- (2.17) =40+45+10+20+35+10+45-1 =204mm 式中： H沖模的閉合高度（mm） ； h1上模板的厚度（mm） ； h2下模板的厚度（mm） ； h3凸凹模的厚度（mm） ； h4凸模的長度（mm） 。 凸模刃口進入凹模刃口的深度（ mm） ；對于普通沖裁模取 =1，對 于精密沖裁模取 =0。 12 圖 2-7 沖模的閉合高度 2.5 沖裁模主要零部件的結構設計 2.5.1 凸模、凹模的結構設計 （1）沖孔凸模的機構設計 在設計時，凸模采用國家標準的圓形凸模型式，如 圖 2-8 所示，這種型式的凸模剛性較好，可用于直徑 d1.1mm 的凸模，根據國家標 準（GB2863.12-81）規(guī)定，這里凸模材料采用 Cr12MoV。刃口部分熱處理硬度前 兩種材料為 58 60HRC,尾部回火 4050HRC。凸模尺寸如下表 2-10 所。： 表 2-10 凸模相關尺寸 D(m6)d 基本尺寸 極限偏差 L 20 26 +0.012 0 56 凸模的固定方法，這里采用臺階式凸模，將凸模壓入固定板內，采用 H7m6 配合。 凸模的長度應根據沖模的具體結構確定。應留有修磨余量，并且模具在閉合狀 態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應留有避免壓手的安全距離。在此設計中，盡量選用 國家標準。 凸模一般不進行強度校驗，但對于特別細長的凸模或凸模斷面尺寸小而板料厚 13 度大時，則進行強度校驗。因此所選凸模不必進行強度校驗。 圖 2-8 圓形凸模 （2）落料凹模的結構設計 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種，根據模具形狀， 這里選擇矩形。如圖 2-9 所示，因采用公式計算和查表的方法都不準，誤差較大， 經常用經驗公式法確定。根據被沖材料的厚度和沖件的最大外形尺寸確定，這里系 數 K 根據表 2-243查得 K=0.42： 凹模厚度： H=Kb (2.18) =0.4211045mm 凹模壁厚： C=（1.52）H (2.19) =60mm 凹模長度和寬度 L、B： L=190mm，B=137mm 式中： b沖裁件的最大外形尺寸； K系數，根據板料厚度的影響，可參照表 3。 表 2-11 系數 K 值 料厚 tmmbmm 2 50 0.42 根據國家標準（GB2863.481 及 GB2863.581） ，凹模采用材料 Cr12，熱處理 硬度為 5862HRC。 注意：凹模高度的要求： a. 凹模最小高度為 7.5mm； 14 b. 凹模表面積在 3200mm以上時，H 最小值為 10.5mm； c. 凹模高度還應加上刃口重磨量； d. 凹模刃口周長超過 50mm 且材料為合金工具鋼時，凹模高度應乘以表 1中的修正 系數，如為碳素工具鋼，凹模高度應再增加 30%。則 H 總 =1.25H=25mm。 根據凹模刃口輪廓不同，凹模壁厚 C 與凹模高度 H 的關系也可按下式確定： 輪廓線具有復雜形狀或尖角時 C2H。 凹模上螺釘孔道凹模外緣的距離一般?。?.72.0）d，最小允許尺寸見表 1。 螺釘到凹?？?、螺釘到銷釘的距離一般取 b2d,當凹?？诪閳A弧時，其最 小 尺寸見表 1。 凹模上螺釘大小及間距的確定：根據表 1和表 1確定。 2.5.2 凸凹模的結構設計 凸凹模的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸。凸凹模的 最小壁厚受模具結構影響。對于正裝復合模，由于凸凹模裝于上模，內孔不會積存 廢料，脹力小，最小壁厚可小些；對于倒裝復合模，因孔內會積存廢料，所以最小 壁厚要大些。 凸凹模相關尺寸 凸凹模的最小壁厚值，一般由經驗數據決定。倒裝復合模的 最小壁厚：對于黑色金屬和硬材料約為工件料厚的 1.5 倍。因此這里確定該凸凹模 的最小壁厚 a=3mm。同時根據國標（GB2863.5 81） ，選擇凸凹模的材料為 Cr12, 硬度為 5862HRC。取漏料孔 =28mm，刃口直邊高度設計存三片料，高為 6mm。 凸凹模長度確定 凸凹模長度 Hta Hta=H0-F0+FX-1+（2025） （2.20） =20+15+11-1 =45mm 式中： H0彈簧的自由長度，mm； F0橡膠壓縮量， mm； FX卸料板厚度， mm。 15 2.5.3 定位零件的設計與標準 沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進及在沖模中的正確位置。設計中為保 證條料送進導向的零件，采用導料板。保證條料進距的零件，采用擋料銷。 導料銷 導料板有與卸料板分離和聯(lián)成整體的兩種結構。考慮經濟性，加工難 易程度原則，這里采用聯(lián)成整體的結構。為使條料順利通過，導料板間的距離應等 于條料的最大寬度加上一間隙值（一般大于 0.5mm） 。 L=50.98+253mm 擋料銷 在設計中，采用固定擋料銷。固定擋料銷分圓形和鉤形兩種。圓形擋 料銷（如圖 2-10 所示）結構簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會削弱凹模 強度。為防止不對稱的鉤頭轉動，需加定向銷，因此增加了制造的工作量。從經濟 性原則考慮，采用圓形固定銷相關數據如查表 6固定擋料銷。 表 2-12 固定擋料銷 d(h11) d1(m6) 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 H L 10 0 -0.075 6 +0.008 +0.002 5 8 圖 2-10 固定擋料銷 2.5.4 卸料與推件零件的設計 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動卸料板、彈壓卸料板和廢料切 刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時也起壓料或為凸模導向的作用。 在設計中，采用彈性卸料板，如圖 2-11 所示，此卸料板常用于復合沖裁模，其彈力 16 來源為彈簧或橡膠，用后者使模具裝較更方便。設計時注意以下事項： 卸料力一般取 5%-20%沖裁力。 卸料板應有足夠的剛度。 卸料板要求耐磨，材料一般選 45 鋼，淬火，磨削，粗糙度 Ra0.4-0.8m。 卸料板安裝尺寸，計算中要考慮凸模有 46mm 刃磨量。 卸料板課根據工件形狀制作成圓形或舉行，型孔與凸模的配合為 H7h6 或 H8f7 。 綜合考慮： （1）采用彈性卸料板 彈性卸料板除了在沖裁后卸料外，還可以沖裁前壓住材料， 使沖制的工件平整度好。如果采用固定卸料板會給送料、定位增加難度（視線不好） ， 所以采用彈壓卸料板。卸料板孔和凸模的單邊間隙 Z2=0.1-0.5t （t 為材料厚度， mm）,硬材料的單邊間隙取大值，軟材料取小值。卸料板孔與凸模的單邊間隙值從 表 1中選取。 表 2-13 卸料板孔與凸模的單邊間隙 料厚 tmm 1 單邊間隙 z2 0.15 為了可靠卸料，彈壓卸料板應高出凸模 0.2 0.5mm。 （2）卸料板的尺寸 外形 彈壓卸料板的外形與同方向上的固定板的外形一致。 厚度 查表 1得彈性卸料板的厚度 H。 表 2-14 彈性卸料板的厚度 H 卸料板寬度 Bmm 80-125 沖件料厚 tmm h0 0.8 10 在工廠的實際生產中，沖壓單個毛坯時直接采用橡膠緊箍在凸模上進行卸料， 這樣可以使模具設計、加工以及維修簡單化，縮短周期，降低成本。 17 圖 2-11 卸料板 2.5.5 導向零件設計與標準 導向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質量，而且還能節(jié)省調試模具的時 間。 導向裝置設計的注意事項： 導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時應保證 導柱上端距上模座上平面留有 1015mm。 導柱、導套與上、下模板裝配后，應保證導柱與下模座的下平面、導套上端 與上模座的上平面均留 23mm 的間隙。 對于對稱件的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側導柱直徑或位 置應有所不同。 當沖模有較大的側向壓力時，模座上應裝設止推墊，避免導套、導柱承受側 向力。 導套應開排氣孔以排除空氣。 在設計中，采用滑動式導柱導套結構，這種結構加工裝配方便，易于標準化，但承 受側壓能力差。導柱導套的間隙值應小于沖模中凸模、凹模間隙?；瑒訉е男褪?和尺寸見表 6，滑動導套的形式和尺寸見表 6。 2.5.6 緊固零件的設計與標準 卸料板螺釘孔深度的確定見圖 2-12 所示。 H= h1+ h2+1-h3-L （2.21） = 50+43+1-10-78 =6mm 并且 H= h+ h4+（35 ） 18 式中： h螺釘頭部高度（mm） ； h1 模板高度（mm） ； h2 凸凹模高度（mm） ； h3 卸料板厚度（mm） ； h4 刃口修磨量（mm） ； L卸料螺釘長度（mm） 。 圖 2-12 卸料板螺釘沉孔深度 2.5.7 橡膠墊的計算 由于橡膠墊允許承受的負荷較大，而且安裝調整比較靈活方便，因此，它常用 做沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置的彈性元件。 橡膠墊的選用原則如下： 為保證橡膠墊不過早失去彈性而損壞，其允許的最大壓縮量不得超過自由高 度的 45%，一般取 h 總 =（ 0.350.45）h 自由 。 由工作行程可計算出橡膠墊高度： h 自由 = h 工作 （0.250.35） (2.22) 式中： h 自由 橡膠墊自由狀態(tài)下的高度（mm） ； h 工作 所需工作行程（mm） 。 橡膠墊產生的力 F=Sp (2.23) 19 式中： F壓力（N ） ； S橡膠墊橫截面積（ mm） ； P與橡膠墊壓縮量有關的單位壓力（ MPa） ，由表 15-63查得。 核算橡膠墊的高度和直徑 0.5hd1.5 (2.24) 式中 d橡膠墊直徑（mm） 。 根據工件材料厚度為 2mm，沖裁時凸模進入凹模深度取 1mm，考慮模具維修時刃磨 留量 2mm，在考慮開啟時卸料高出凸模 1mm，則總的工作形成 h 工作 =6mm，根據式 (2.22)，橡膠墊的自由高度 h 自由 = h 工作 （0.250.35）=1724mm 。 取 h 自由 =20mm。 模具在組裝時橡皮的預壓縮量為 h 預 = h 自由 （10%15% ） =23mm。 取 h 預 =2mm 由此可算出模具安裝橡皮的空間高度尺寸為 18mm。 2.5.8 模柄的選用 中小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。在安裝模具時應注意模柄 尺寸與壓力機模柄孔直徑要一致。這里采用凸緣模柄如圖 2-13 所示，參照表 3模柄 (G2862.1-81)，相關數據如下: 表 2-15 凸緣模柄 d (d11 ) D1 H h 基 本 尺 寸 極限偏 差 35 0.05 80 70 15 20 圖 2-13 凸緣模柄 2.5.9 凸模固定板與墊板 凸模固定板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應保證凸模 安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。設計中采用矩形固定板，厚度一般取凹 模厚度的 0.60.8 倍。所以 H 固定板 =（0.60.8）H=1520mm。 凸凹模固定板尺寸，外形為矩形，厚度為 2025mm。 墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位 壓力，保護模座以免被凸模斷面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應根據模座承受的大 小進行判斷。凸模支承端面對模座的單位壓力（MPa ）為 P=FA （2.25） 式中： F 沖裁力（N） ； A凸模支承端面積（mm 2） 。 如果凸模支承端面的單位壓力 p 大于模座材料的許用應力 p (表 2-39)，則需 加經淬硬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取 412mm。墊板的常用材料 T7 或 T8 工具鋼，熱處理硬度為 4852HRC。墊板淬硬后兩面應磨平，表面粗糙度 Ra0.320.63。 沖孔凸模與上模板之間（見圖 2-14 所示） 。 由圖 F=0.25D2 （2.28） =0.253.142626 =530.66 21 代入 y=PF (2.30) =62.14（MPa） 結論：本設計中上模板采用鋼制材料， y=200MPa，則 y y，應加墊板。 圖 2-14 沖孔凸模尺寸 2.5.10 沖模模架的型號與選擇 選擇模架結構時要根據工件的受力變形特點，坯件定位、出件方式，材料送進 方向，導柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進行綜合考慮。 選擇模架尺寸時要根據凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時還要注意到模 架與壓力機的安裝關系。 通常中小型沖模常采用后側式、對角式或對稱式的導柱型模架。設計中采用， 后側式導柱模架（GBT2851.3 90） ，相關數據參照表 6得： 表 2-16 模架相關數據 零件件號，名稱及標準編號 1 2 3 4 上模座 GBT2855 .7 下模座 GBT2855 .8 導柱 GBT28 61.1 導套 GBT28 61.6 凹模周邊 閉合高度（參 考）H 數量 L B 最小 最大 1 1 2 2 22 規(guī)格 200 150 170 230 20015040 20015045 28160 289538 選擇模架尺寸時要根據凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時還要注意到模 架與壓力機的安裝關系。 采用后側導柱模架。這種模架前面和左右不受限制，送料和操作方便。但導柱 安裝在后側，工作時偏心距會造成導柱，導套單邊磨損，一般用在小型沖模中。 2.5.11 模具零件的材料選用 應根據模具的工作特征、受力情況、沖壓件材料性能、沖壓件精度以及生產批 量等因素，合理選擇模具材料。表 2-17 為沖裁模零件的材料和熱處理如下： 表 2-17 沖模零件材料和熱處理 零件名稱 材料 熱處理 上、下模座（板） 45 調質處理 2832HRC 導柱、導套（滑動） 20 導柱滲碳淬火 6064HRC 模柄 Q235 固定板、卸料板等 45 螺母、墊圈 Q235 銷、螺釘 45、Q235 4348HRC 26 模具結構圖 23 圖 2-15 落料、沖孔復合模 1-下模座；2-內六角螺釘；3-銷釘；4-凸凹模；5-導柱；6-橡膠墊；7-彈性卸料板； 8-凹模；9-銷釘；10-上模座；11-凸模；12-模柄；13-推料桿；14-銷釘；15-螺釘； 16-凸模固定板；17-導套；18-推件桿；19-推件塊；20-凸凹模固定板；21-圓柱頭 卸料螺釘；22-擋料銷 24 參考文獻 1 郝濱海.沖壓模具簡明設計手冊M.北京：化學工業(yè)出版社，2004.11. 2 周玲.沖模設計實例詳解M.北京：化學工業(yè)出版社，2007.1. 3 王新華、陳登.簡明沖模設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2008.7. 4 姜奎華.沖壓工藝與模具設計M.北京：機械工業(yè)出版社，1998.5. 5 黃毅宏.模具制造工藝M.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6. 6 王芳.冷沖壓模具設計指導M.北京：機械工業(yè)出版社，1999.10. 7 胡鳳蘭.互換性與技術測量基礎M.北京：高等教育出版社，2005.2. 8 俞漢清、陳金德.金屬塑性成形原理M.北京：機械工業(yè)出版社，1999.8. 9 彭建聲.冷沖壓技術回答M.北京：機械工業(yè)出版社，1988.