卡圈零件沖壓工藝及模具設計

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1、1.引 言 模具是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要指標，模具工業(yè)在整個國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用愈來愈顯著。據(jù)近年來的統(tǒng)計表明，美、日等國的模具工業(yè)年產(chǎn)值已經(jīng)超過機床的工業(yè)年產(chǎn)值的6%～12%；我國2003年模具工業(yè)總產(chǎn)值也已達450億左右，其中冷沖壓模具因其用用途廣、技術成熟而在模具中占比例較大。可以預見，高速發(fā)展的經(jīng)濟對模具提出更為迫切的需要和挑戰(zhàn)。研究和發(fā)展沖壓生產(chǎn)技術，對發(fā)展國民經(jīng)濟和加速工業(yè)現(xiàn)代化建設，具有十分重要的意義。 模具設計是一種經(jīng)驗性較強的設計，設計人員在長期的工作中積累的經(jīng)驗和知識對模具設計起著十分重要的影響。盡管模具CAD技術應用越來越廣泛，但目前廣為使用的模具CAD技術大

2、都停留在計算機輔助繪圖層次，難以勝任對模具開發(fā)的高質(zhì)量、短周期、低成本要求。傳統(tǒng)的工藝信息及各類技術資料的管理方式已很難適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，因此人們希望借助計算機的信息技術——數(shù)據(jù)庫將這些經(jīng)驗和知識有效地管理起來，在節(jié)省存儲空間和人力資源的同時，能夠在用戶需要時方便、快捷地調(diào)用所需的工藝圖文等技術資料。 本論文闡述的是卡圈落料沖孔復合模及彎曲模設計。復合模是在壓力機的一次行程中，且在模具的同一位置上完成兩道或兩道以上的工序.但模具結(jié)構較復雜。因此，應設置上，下模的導向裝置。復合模的結(jié)構緊湊，沖出來的精度高，適合大批量的生產(chǎn)，特別是孔與制件的外形的同心度容易保證。 復合模的結(jié)構特點是有一個

3、既作落料凹模又作沖孔凸模的凸凹模。復合模落料模安裝的位置不同分為正裝式和倒裝式兩種?？ㄈβ淞蠜_孔復合模采用倒裝結(jié)構，落料凹模安裝在上模座上。倒裝復合模的優(yōu)點采用彈性頂件裝置，條料在被凸模，凹模和彈性器壓緊的情況下沖裁，沖出的工件比較完整，適合于沖裁件平直度要求較高的薄料。倒裝復合模采用剛性打料裝置進行打料出件，不必清出廢料，操作方便，生產(chǎn)效率較高，應用廣泛。彎曲模與復合模的設計過程大致相似，不過復合模較彎曲模結(jié)構更為復雜。設計上主要是對工作零件凸模、凹模和凸凹模的設計，其中主要是其工作部分的尺寸設計，以保證制件的精度和質(zhì)量要求。模具許多零件大多已經(jīng)標準化，如模架、導柱、導套、模座、卸料螺釘、固

4、定板、彈性元件、卸料板等。在設計中，只須根據(jù)設計需要和標準合理選定。 2.卡圈落料沖孔復合模設計 2.1卡圈沖裁工藝性分析 卡圈零件簡圖：如圖2-1所示 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：Q235 材料厚度：2mm 制造精度：IT10級 圖 2-1 卡圈零件圖 沖裁件的工藝性，就是沖裁件對沖壓工藝的適應性能，即沖裁件結(jié)構形狀、尺寸大小、工件精度等在沖裁時的難易程度。好的沖裁工藝性能能保證材料消耗少、工序數(shù)目少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且效率高、模具結(jié)構

5、簡單且壽命長等要求。 根據(jù)以上分析，該工件宜先沖孔落料，再彎曲達到圖紙要求。 1）材料 Q235是普通碳素鋼，有較好的沖壓性能 2） 結(jié)構形狀 該零件外形簡單、規(guī)則，僅有落料、沖孔、彎曲、三道工序特征，適合沖壓加工。 3）尺寸精度 卡圈零件的加工精度要求為IT10，利用普通沖裁方式可以達到零件圖紙要求。 2.2確定工藝方案 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序順序的安排，應在工藝分析的基礎上制定幾種可能的方案，在根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的沖裁方案。 該零件沖裁工藝包括落料、沖孔兩個工序

6、，下表列有三種工藝方案選擇 序號 工藝方案 結(jié)構特點 1 單工序模生產(chǎn) 模具結(jié)構簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。且兩道工序中的定位誤差，將導致孔中心距尺寸精度難以保證。 2 復合模生產(chǎn) 落料 -沖孔復合 同一副模具完成兩道不同的工序，大大減小了模具規(guī)模，提高生產(chǎn)效率，也能提高壓力機等設備的使用效率，操作簡單、方便，適合大批量的生產(chǎn)，能可靠地保證孔中心距尺寸精度。 3 級進模生產(chǎn) 沖孔-落料連續(xù) 同一副模具不同工位完成兩道工序，生產(chǎn)效率高，模具成

7、本要高，兩工位之間的定位一要求非常高，否則無法保證孔中心距尺寸精度 經(jīng)過比較，復合模生產(chǎn)最為恰當，既能保證精度，成本又低，效率高。如果采用正裝結(jié)構，落料廢料均落在凹模表面，將導致清除困難而降低生產(chǎn)效率，增大勞動強度。因此復合模采用倒裝結(jié)構。為保證制件較高的位置公差要求，上下模之間采用后側(cè)導柱，條料采用手動送料，進入模具內(nèi)依靠導料銷保證送進導向，定位銷保證定距精度。沖裁完成后，沖孔完成后，沖孔廢料由漏料孔從下模出，制件則由上模剛性頂件裝置頂出，落在下模表面；落料廢料則由安裝于下模彈性卸料裝置從凸凹模上剝落。 2.3 沖裁間隙的確定 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口部分尺寸之差，其

8、值可正、可負，在一般的普通沖裁中均為正值。凸凹模每側(cè)間隙稱為單邊間隙，兩側(cè)間隙之和稱為雙邊間隙。若無特殊說明，沖裁間隙指雙邊間隙 。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。 圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸 式中 D凹——沖裁模凹模直徑尺寸（mm） D凸 ——沖裁模凹模直徑尺寸（mm） 2.3.1 間隙的影響 沖裁間隙除了對沖裁件的質(zhì)量起著決定性的作用以外，對模具壽命也有較大的影響。間隙過小會使模具壽命降低，同時，小間隙還使模具制造的難度加大。因此，沖裁間隙是保證合理沖裁過程的最主要的工藝的工藝參數(shù)。 影響合理沖裁間隙值的主要因素是板料厚度和材料

9、性質(zhì)。 板料愈厚，間隙數(shù)值也愈打。反之板料愈薄，則間隙應愈小。 材料塑性愈好，間隙數(shù)值也應愈小。而塑性差的硬材料，間隙數(shù)值就應大一些。 2.3.2 合理沖裁間隙值的確定 沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力等都有很大的影響，但影響規(guī)律各不相同，不可能存在一個間隙值同時滿足各項要求。通常選擇一個合適的間隙范圍，在這個范圍內(nèi)能得到質(zhì)量令人滿意的沖裁件，并且滿足沖裁力較小、模具有較高的使用壽命的要求。我們稱這個合適的間隙范圍為合理間隙，它是一個范圍值，其上限為最大合理間隙Zmax，下限為最小合理間隙Zmin。 實際生產(chǎn)中，間隙值的選擇主要考慮沖裁斷面的質(zhì)量和模具壽命這兩個方面。根據(jù)工件和

10、生產(chǎn)上的具體要求可按如下原則選取間隙值。 1） 工件的斷面質(zhì)量無嚴格要求時，選取較大的間隙值。 2） 工件的斷面質(zhì)量及制造精度較高時，選取較小的間隙值。 3）在設計計算沖模刃口尺寸時，考慮模具在使用過程中的因磨損而導致隙值增大，應當按Zmin來計算。 確定間隙值的方法有理論計算法、經(jīng)驗確定法。因為計算法在使用中不方便，實際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗表或經(jīng)驗公式確定，其中經(jīng)驗數(shù)表法應用最廣。 沖裁間隙經(jīng)驗數(shù)據(jù)表很多，在一般的沖壓手冊和模具設計資料上都可以查閱，應當注意的是有的數(shù)值相差比較大，在選擇時應結(jié)合實際需要綜合考慮。 計算間隙值的經(jīng)驗公式為 Z=

11、mt （2-1） 式中， t—材料厚度 m—系數(shù)，與材料厚度、性質(zhì)有關，不同的行業(yè)也有差異 查表2-1選得間隙值為Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。 表２-1 沖裁模刃口始用間隙 材料名稱 08F、10、35、09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn 厚度t 初始間隙Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax <0.5 間隙很小或無間隙 1.0 0.100 0.140 0

12、.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.230 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.5 0.360 0.500 0.380 0.280 0.380 0.540 為了使模具能在較長時間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設計模具時取Zmin作為初始間隙。 2.4工件排樣 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減小廢料具有非常重要的意義。據(jù)統(tǒng)計，零件的材料費用占制

13、造成本的60%和80%，沖裁件在板料、條料或布料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣法，簡稱排樣。 在模具的設計中，排樣的設計是一項極為重要的、技術性很強的設計工作。排樣合理與否，直接影響到材料利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具使用壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟效益的重要因素之一。 2.4.1材料的利用率 排樣的目的是為了合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比。材料利用率的計算公式如下： 一個進距的材料利用率η的計算如下： η=(ｎA/Bh) 100% （2-2）

14、 式中 A ——沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構廢料），（mm2）； n ——一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目; b ——條料寬度，（mm）; h ——進距,（mm） 一張板料上總的材料利用率η總的計算如下： η總=（ＮA/LB）100% （2-3） 式中 N ——沖裁件總數(shù)目； A ——板料寬度 L ——板料長，（mm）； B ——條料寬度 由公式可知，η總，η值越大，材料廢料越少，材料利用率就越高。 沖裁件所產(chǎn)生的廢料分兩種，一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的

15、形狀，一般不能改變，稱設計廢料；二是由于工件之間的搭邊及工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而長產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式與排樣方式，稱為工藝廢料。 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量減少小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當改善工件的結(jié)構形狀也可以提高材料的利用率。 2.4.2排樣方法 常用的沖裁件排樣方法分為三類。 （1） 有廢料排樣 （2） 少廢料排樣 （3） 無廢料排樣 少、無廢料排樣的缺點是工件質(zhì)量較差，模具壽命不高。但這兩類排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構、降低沖裁里和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點。并且，工件必須具備一定的形狀特征才能采用少、無廢料排樣。

16、 對于形狀復雜的工件，經(jīng)常采用試排法。 上述采用的三類排樣方法，按工件的外形特征有可分為直排、斜排、直對排、混合排、多行排及裁搭邊等多種形式。 為滿足尺寸精度的要求，設計的卡圈零件采用直排法。 2.4.3 搭邊 排樣中相鄰兩制件之間的余料或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補償定位誤差和保持有一定的強度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁出殘缺的廢品，保證沖出合格的工件，便于送料。 搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高。但過小的時就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成拉斷，造成送料困難

17、，使工件產(chǎn)生毛刺，有時還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)面上的法向應力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，引起模具刃口的損失。為避免這一現(xiàn)象，搭邊的最小寬度約為毛坯的厚度，使之大于塑變區(qū)的寬度。 搭邊值的大小與下列因數(shù)有關： 1） 材料的力學性能。硬材料可小，軟材料、脆性材料的搭邊值要大一些 2） 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有突尖的復雜形狀時，搭邊值要取得大一些。 3） 材料厚度。厚材料的搭邊值應取得大一些。 4）送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導向的搭邊值可以小一些。 搭邊值一般由經(jīng)驗確定 由卡圈零件圖和排樣圖2-2可得知：

18、因為經(jīng)過卡圈毛坯經(jīng)落料沖孔后，還須進行彎曲工序才能得到最后支承板零件，故在進行復合模的排樣時，必須先進行彎曲展開計算。 卡圈彎曲展開長度為： L=392+180л（ 30+0.52）/180= 174 mm 沖裁件面積：A=174130mm2 =22620mm2 條料寬度：b =174+32 mm=180 mm 進距：h=130 +2.5 mm=132.5 mm 一個進距的材料利用率： η=( nA / bh)100%=226201 mm2/（132.5mm180 mm）100%=94.8% 圖2-2 排樣圖 2.5沖壓工藝力計算 沖裁力是設計模具、選擇壓力機的

19、重要參數(shù)。計算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設備和設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。沖裁力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 2.5.1沖裁力計算 使板料發(fā)生分離的力。直接影響沖裁的主要因數(shù)有抗剪強度、材料厚度和沖裁輪廓周長。同時，沖裁間隙、沖裁速度、潤滑情況等都對沖裁力有影響。 沖裁力的大小主要與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關。 一般對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計算： F=KLtτ （2-4）

20、 式中 F —— 沖裁力, N； K —— 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差因素，一般取K=1.3 L —— 沖裁件的沖裁長度, mm； t —— 板料厚度，mm； τ—— 材料的抗剪強度, Mpa； 有時也可用材料的抗拉強度進行計算： F=Ltσb （2-5） 式中 σb—— 為材料的抗拉強度，Mpa 在落料沖孔復合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由卡圈零件圖可得: 落料力： L = 2(130+80+30л)mm=608mm

21、 t = 2 mm σb = 450MPa F落= Ltσb =60810-3210-3450106 =547.2 KN 沖孔力： L1=4л11=138.2mm σb—— 為材料的抗拉強度，Mpa t =2 mm F孔 = Ltσb =138.210-3210-3450106 N =124.4KN 1） 降低沖裁力的計方法 在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長的工件時，所需的沖裁力往往超過現(xiàn)有沖床的噸位，為了充分利用設備，研究如何降低沖裁立是一個很重要的問題。由上面的計算公式，應

22、該從減少工件同時受力的周邊長度和降低材料機械性能等方面考慮，一般采用如下幾種降低沖裁力的方法。 （1）斜刃口沖裁法 平刃口沖裁時，整個刃口平面同時接觸板料，而斜刃口模具沖裁時，由于刃口是傾斜的，沖裁時刃口不是同時切入，而是逐步?jīng)_切材料，這樣就減小了沖切斷面積，從而降低沖裁力。 （2） 加熱沖裁法 材料在加熱狀態(tài)下剪切強度大大降低，從上面計算公式可知能夠減低沖裁力。但材料加熱后會產(chǎn)生氧化皮，還會產(chǎn)生變形，故此法只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及精度要求不高的工件。 （3）階梯布置凸模沖裁法 在多凸模的沖裁中，將凸模做成不同高度，呈階梯布置。這樣可使各個凸模沖裁力的峰值不同時出現(xiàn)，從而減低了

23、總的沖裁力，凸模間的高度差按材料厚度確定。 采用階梯布置凸模時，應盡可能對稱布置，同時應把小凸模做得短一些，大凸模做得長一些，這樣可以避免小凸模由于材料流動的側(cè)壓力而產(chǎn)生傾斜或折斷的現(xiàn)象。 2.5.2卸料力、推件力和頂件力的計算力 沖裁后，沖下的工件（或廢料）因彈性恢復而擴張，會梗在凹模洞口內(nèi)或沖 出的孔會因彈性收縮會緊箍在凸模上。而沖裁下來的工件徑向會擴張，并因要力圖恢復彈性，所以會卡在凹?？變?nèi)，為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹?？變?nèi)的沖件或廢料推出。 卸料力：從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力 推件力：把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力

24、頂件力：逆著沖裁方向?qū)⒐ぜ陌寄?nèi)頂出來的力 影響這些力的因素很多，主要是材料的力學性能和厚度、模具間隙、凸凹表面粗糙度、工件形狀和尺寸及潤滑條件等。并且這些因素的影響規(guī)律也很復雜，要精確計算這些力是很困難的，所以實際應用中都采用下列經(jīng)驗公式。 卸料力：F卸=K卸F 落 推件力：F推=nK推F孔 頂件力：F頂=K頂 F 落 （2-6） 式中： K卸 —— 為卸料力系數(shù),其值見表2-2； K推 —— 為推件力系數(shù) K頂 —— 頂件力系數(shù) n —— 同時卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)（對圓柱形洞口，n=H/t,且H為洞口高，t 為板料厚度。對圓錐

25、形孔口，不會有工件卡在其中，所以不計算推件力） 表2- 2 推件力、頂件力、卸料力系數(shù) 料厚/（mm） K卸 K推 K卸 鋼 ≤0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.1 0.063 0.055 0.045 0.14 0.08 0.06 0.05 2.5.3總沖壓力的計算 沖壓工藝力是選擇壓力機噸位的主要依據(jù)。選擇壓力機時，以上的力是否都考慮進去，要根據(jù)模具的結(jié)構形式具體形式。 采用剛性卸料

26、和自然漏料方式： F總 = F 落＋F孔＋F推 采用剛性打件、彈性卸料的倒裝結(jié)構方式： F總 = F 落＋F孔＋F卸 采用彈性卸料和彈性頂件方式： F總 = F 落＋F孔＋F卸+ F頂 采用彈性卸料和自然漏料方式： F總 = F 落＋F孔＋F卸＋F推 卡圈復合模結(jié)構采用彈性卸料和自然漏料方式： 卸料力：F卸=K卸F 落=（0.04547.

27、2）KN=21.9KN 推件力：F推=nK推F孔=（40.055124.4）=27.4KN （n=h／t=8mm／2 mm = 4個） F總 = F 落＋F孔＋F卸＋F推 =（547.2＋124.2＋21.9＋27.4）KN=720.7KN 選擇壓力機時，壓力機的公稱壓力必須大于F總 2.6模具壓力中心計算 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常工作，模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機的滑塊中心線重合。否則在沖壓時將產(chǎn)生彎矩，使沖壓設備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設備和模具的導向機構產(chǎn)生不

28、均勻磨損。所以在設計模具時，要使模具的壓力中心通過模柄的軸線，從而保證模具的壓力中心和沖床滑快中心重合。 沖裁件的壓力中心與沖裁件的中心不同，壓力中心是沖裁合力的中心，與沖裁力大小和作用位置有關。而重心則取決于工件形狀和質(zhì)量分布，只有當工件具有中心對稱形狀時，壓力中心才和中心重合。 對稱形狀的工件，其壓力中心O位于輪廓圖形的幾何中心。 圖2-3為卡圈沖壓工件圖，很明顯壓力中心與工件的幾何中心O重合 圖2-3 卡圈沖壓工件圖 2.7凸、凹模刃口尺寸計算 在沖裁工作中，凸模、凹模刃口部分尺寸及制造公差將直接影響沖裁件的尺寸精度，同時合理的間隙值也是靠凸模，凹模刃口尺寸來實現(xiàn)和保證的

29、，因此，正確確定沖裁模刃口部分尺寸及制造公差是模具設計中的一項關鍵性工作。 2.7.1.凸、凹模刃口尺寸公差計算的原則 實踐證明，落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸，而沖孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。所以，落料時取凹模作為設計的基準件；沖孔時取凸模作為設計的基準件。計算凸模和凹模尺寸時應遵循的原則如下： 1）落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近于或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定的尺寸范圍直內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。 2）沖孔模時先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使

30、用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個最小間隙值。 3）選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～3級。工件尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差。所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注，即：落料件正公差為零，只標注負公差，只標注負公差；沖孔件負公差為零，只標注正公差。 2.7.2．凸、凹模刃口尺寸計算的方法 因工件形狀比較簡單，而且是大批量生產(chǎn)，宜采用凸模與凹模分開加工 根據(jù)材料厚度，如表2-1，查手冊可得： Zmax =0.36mm Zmin

31、 =0.246mm Zmax - Zmin =0.116mm ——凸模、凹模制造公差 ——工件公差 圖2-4 沖孔、落料時各部分尺寸公差的分配位置 1）對沖孔尺寸φ的凸、凹模偏差查手冊，如表2-2，得： 表2-3 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差δ凸 凹模公差δ凹 ≤18 0.020 0.020 ＞18～30 0.020 0.025 ＞30～80 0.020 0.030 δ凸=-0.020mm δ凹=+0.020mm ∣δ凸∣+ ∣δ凹∣=0.04<

32、 Zmax – Zmin 表2-4 因數(shù)x 材料厚度 t/mm 非圓形x值 圓形x值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差Δ/ mm 1 ＜0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.16 1～2 ＜0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.20 2～4 ＜0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24 ＞4 ＜0.30 0.21～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 查表2-3得

33、，磨損系數(shù) X=1 根據(jù)公式： d凸=（d+xΔ） 式中d凸——沖孔凸模的刃口尺寸，[d凸]為mm； d——沖孔件孔徑的最小極限尺寸，[d]為mm； x——模具磨損系數(shù)； Δ——零件公差，[Δ]為mm； δ凸——凸模制造公差，[δ凸]為mm。 凸模尺寸為 d凸=（d+xΔ）=（11+10.07） =11.07 根據(jù)公式： d凹=（d+xΔ+ Zmin） 式中 d凹——沖孔凹模的刃口尺寸，[d凹]為mm； d——沖孔件孔徑的最小極限尺寸，[d]為mm； x——模具磨損系數(shù)； Δ——零件公差

34、，[Δ]為mm； Zmin——最小初始雙邊間隙，Zmin為mm δ凹——凹模制造公差，[δ凹]為mm。 凹模尺寸為 d凹=（d+xΔ+ Zmin） =（11+10.07+0.246） =11.316 修整為 d凹=11.3 ∣δ凸∣+ ∣δ凹∣=0.04< Zmax - Zmin 合格 （2）凹模上孔中心距Ld Ld=( Lmin+0.5Δ)Δ/8 Lmin —— 孔距最小極限尺寸 Δ ——零件公差，[Δ]為mm； 對孔中心距L1=900.07 Ld1=(89.93+0

35、.50.14)0.14/8 =900.0175 修整為 Ld1=900.018 對孔中心距L1=1440.08 Ld2=(144.92+0.50.16)0.14/8 =1440.0175 修整為 Ld1=1440.018 （3）對落料尺寸174的凸、凹模偏差查手冊，如表2-3，得： δ凸=-0.030mm δ凹=+0.040mm ∣δ凸∣+ ∣δ凹∣=0.07< Zmax – Zmin 查表2-4得，磨損系數(shù) X=1 根據(jù)公式： D凸=（D-xΔ- Zmin） 式中 D凸——落料凸模的刃口尺寸，[D凸]為mm；

36、 D——落料件邊的最大極限尺寸，[D]為mm； x——模具磨損系數(shù)； Δ——零件公差，[Δ]為mm； Zmin——最小初始雙邊間隙，Zmin為mm； δ凸——凸模制造公差，[δ凸]為mm。 凸模尺寸為 D凸=（D-xΔ- Zmin） =（174-10.16-0.246）=173.594 修整為 D凸=173.6 根據(jù)公式： D凹=（D-xΔ） 式中 D凹——落料凹模的刃口尺寸，[D凹]為mm； D——落料件邊的最大極限尺寸，[D]為mm； x——模具磨損系數(shù)； Δ—

37、—零件公差，[Δ]為mm； δ凹——凹模制造公差，[δ凹]為mm。 凹模尺寸為 D凹=（D-xΔ）0+δ凹=（174-10.14）=173.86 修整為 D凹=173.9 ∣δ凸∣+ ∣δ凹∣=0.07< Zmax – Zmin 合格 （4）對落料尺寸130的凸、凹模偏差查手冊，如表2-3，得： δ凸=-0.030mm δ凹=+0.040mm ∣δ凸∣+ ∣δ凹∣=0.07< Zmax – Zmin 查表2-4得，磨損系數(shù) X=1 根據(jù)

38、公式： D凸=（D-xΔ- Zmin） 式中 D凸——落料凸模的刃口尺寸，[D凸]為mm； D——落料件邊的最大極限尺寸，[D]為mm； x——模具磨損系數(shù)； Δ——零件公差，[Δ]為mm； Zmin——最小初始雙邊間隙，Zmin為mm δ凸——凸模制造公差，[δ凸]為mm。 凸模尺寸為 D凸=（D-xΔ-2cmin）=（129.84-10.16-0.246） =129.434 修整為 D凸=129.43 根據(jù)公式： D凹=（D-xΔ） 式中D凹——落料凹模的刃口尺寸，[D凹]為mm；

39、 D——落料件邊的最大極限尺寸，[D]為mm； x——模具磨損系數(shù)； Δ——零件公差，[Δ]為mm； δ凹——凹模制造公差，[δ凹]為mm。 凹模尺寸為 D凹=（D-xΔ） =（130-10.16） =129.84 修整為 D凹=129.8 ∣δ凸∣+ ∣δ凹∣=0.07< Zmax – Zmin 合格 2.8復合模總體設計與標準零件選用 沖壓模具零件的分類可按在模具中的作用，分為工藝性零件和結(jié)構性零件兩大類。

40、工藝性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位釘、定位板、擋料銷、導正銷、側(cè)刃等）和壓料、卸料零件（卸料板、壓邊圈、頂件板和推件板等）。沖壓模具已經(jīng)制定了國家標準，包括模架、典型組合、零部件技術條件等，在設計時可參考標準選用標準零部件。結(jié)構性零件包括導向零件（導板、導柱和導套等）、固定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和墊板等）及其他緊固零件。 2.8.1.凹模設計 1) 凹模的類型　　按凹模的刃口孔形可分為圓柱形孔口凹模、錐形孔口凹模；按凹模的結(jié)構可分為整體式凹模和鑲拼式凹模。 2) 凹模刃口形式　　錐形刃口：如圖2-6a)所示。沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小

41、。但刃口強度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當t﹤2.5mm時，α＝15′;當t＝2.5～6mm時，α＝30′;當采用電火花加工凹模時，α＝4～20′。 a) b) 圖2-5 凹模刃口形式 柱形刃口：如圖2-5b)所示。刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復雜或精度要求較高工件的沖裁。當t<0.5mm時,h=3～5mm;當t=0.5～5mm 時,h=5～10 mm ; 當t=5～10mm時,h=10～15mm。 3) 凹模外形尺寸的確定 落料凹模采用矩形板狀結(jié)構

42、和直接通過螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因沖件的批量較大，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構，刃壁高度取4mm，漏料部分沿刃口輪廓適當擴大。為便于加工，落料凹模漏料孔可設計成近似于刃口輪廓的簡化形狀。凹模輪廓尺寸計算如下： 凹模厚度的確定件式（2-7）。 　　　　　　H=Kb （2-7） 凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式見 　　　　　 c=(1.5～2)H （2-8） 式中　　　b——凹模的最大外形尺寸，mm;

43、 K——因數(shù)，見表2-5； 　 H——凹模厚度， C——凹模壁厚。 表2-5　　　　因數(shù)K的數(shù)值 材料厚度t/ mm b/ mm 0.5 1 2 ＜50 0.3 0.35 0.42 50～100 0.2 0.22 0.28 100～200 0.15 0.18 0.2 ＞200 0.1 0.12 0.15 H=Kb＝0.2174 mm＝34.8 mm 考慮在同一模上還需同時沖裁四個孔，取凹模厚度H=40 mm C =1.5H=1.540mm = 60 mm 沿送料方向的凹模長度為 B=l

44、+2c=174+260=294mm 垂直于送料方向的凹模寬度為 L=b+2c=130+260=250mm 按上式計算的非標準凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不再進行強度校核 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近的標準凹模板輪廓尺寸為L*B*H=315mm250mm40mm。其他尺寸根據(jù)凸凹模及固定要求而定。 材料可以選用T10A，工作部分熱處理淬硬58～62HRC。 2.8.2.凸凹模設計 1）凸凹模 復合模最關鍵的一個零件是凸凹模。凸凹模內(nèi)，外緣均為刃口，內(nèi)，外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，它不像凹模那樣可以將外緣輪廓尺寸擴大，所以從模具強

45、度考慮，凸凹模有最小壁厚限制。凸凹模的最小壁厚受沖模結(jié)構影響：對正裝復合模，凸凹模裝在上模，內(nèi)腔不會積存工件或廢料，內(nèi)脹力小，最小壁后值可小些。 凸凹模的最小壁厚值m一般可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定。不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值見式（2-9），（2-10）。 沖裁硬材料時　　　　m=1.5t （2-9） 沖裁軟材料時　　　　m ≈ t　　　　 （2-10） t為材料厚度 對于倒裝復合模，因為孔內(nèi)會積聚廢料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件沖裁要求及固定配合要求而定（見凸凹模零件圖）。 材料可以選用T10A，工作部分熱處理淬硬58

46、～62HRC 2.8.3.凸模設計 1) 凸模的類型 按工作性質(zhì)，沖裁凸?？煞譃槁淞贤鼓?、沖孔凸模等；按工作斷面形狀，沖裁凸模有圓形、方形、矩形等；按其結(jié)構，沖裁凸模分為鑲拼凸模和整體凸模；按固定方式，沖裁凸模又背臺式、疊裝式、壓塊式、護套式、組合式等。 2) 凸模結(jié)構形式 凸模的結(jié)構形式分為無固定臺階式和有固定臺階式兩種。無固定臺階式的凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常適合凸模刃口用線切割或成型磨削成型。有固定臺階的凸模，其中間臺階和凸模固定板以過渡配合相配，而凸模頂端的最大臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于從凸模固定板中拉出。工作部分可采用車削、磨削

47、或采用仿形刨加工，最后用鉗工進行精修。 3）凸模長度 凸模長度一般是根據(jù)模具裝配圖結(jié)構上的需要確定的，本設計中凸模的長度等于凸模固定板的高度和凹模的高度之和。 4）凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。形狀簡單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時，應選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取58～62HRC。本設計選用T10A，熱處理硬度56～60HRC。 本設計來自：我要畢業(yè)設計網(wǎng) 在畢業(yè)設計網(wǎng)注冊后聯(lián)系客服均可獲贈您要求的畢業(yè)設計資料 客服Q

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