壓圈沖壓復(fù)合模具設(shè)計-墊圈【10張cad圖紙+說明書完整資料】

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Stamping is installed in the use of stamping equipment (mainly Press) on the mold to exert pressure on the material, to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary parts (commonly known as stamping or punching.) a pressure processing method. Stamping is usually at room temperature cold deformation processing of materials, and mainly used to process sheet metal parts as required, also called cold stamping or sheet metal stamping. Stamping is one of the main methods of pressure processing or plastic materials processing, belonging to the technology of material forming Engineering Keywords: stamping convex die mold punch and die. 目錄 目錄 前 言 6 第1章 壓圈的工藝分析 7 第2章 零件的工藝性分析 8 1.1 沖裁件的精度與粗糙度 8 1.2 確定工藝方案 9 第3章 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.1 模具類型 10 3.2 導(dǎo)向與定位方式 10 3.3 卸料與出件方式 10 3.4 模架類型及精度 10 第4章 沖壓模具工藝與設(shè)計計算 11 4.1 排樣設(shè)計與計算 11 4.2 搭邊值的確定 11 4.3 進距與條料寬度計算 12 4.4 材料利用率的計算 14 第5章 計算沖壓力與壓力機的初選 16 5.1 沖裁力Fp的計算 16 5.2 卸料力Fq1的計算 16 5.3 頂件力Fq2的計算 17 5.4 總的沖壓力F的計算 17 5.5 壓力機的初選 17 第6章 模具壓力中心的確定 19 第7章 沖裁模間隙的確定 20 7.1 沖裁間隙Z 20 7.2 沖裁間隙分析 20 第8章 凹、凸模刃口尺寸的計算 22 8.1 刃口尺寸計算的基本原則 22 8.2 刃口尺寸的計算 22 第9章 主要零部件的設(shè)計 26 9.1 工作零件的設(shè)計與計算 26 9.2 橡膠的選用 32 9.3 模架及其零件的設(shè)計 33 第10章 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 36 第11章 模具總裝圖與凸、凹模零件圖 36 結(jié)論 38 參考文獻 39 致謝 40 前 言 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%~90%的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將 不斷換型，汽車換型時約有80%的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計， 中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電建筑等，也存在巨大的模具市場。 壓圖沖壓復(fù)合模具設(shè)計 第1章 壓圈的工藝分析 沖壓件圖如下圖所示: 沖壓技術(shù)要求: 1. 材料:A3鋼 2. 材料厚度:2mm 3. 生產(chǎn)批量:大批量 第2章 零件的工藝性分析 該零件材料為A3鋼結(jié)構(gòu)簡單,抗剪強度為300mpa.形狀對稱,有落料，沖孔2個工序具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有1個φ20mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的的距離也滿足要求，最小壁厚為9mm. 1.1 沖裁件的精度與粗糙度 沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于IT11級,一般落料公差等級最好低于IT10級,沖孔件公差等級最好低于IT9級,工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級，尺寸精度較底，普通沖裁完全能滿足要求。 零件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1.2為IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差： 零件外形：42mm 零件內(nèi)形：20 mm、22 mm、4 mm 表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—1998） 公差等級 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 基本尺寸 /μm /mm ＞3～6 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48 ＞6～10 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58 ＞10～18 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.70 ＞18～30 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 ＞30～50 16 25 39 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1.00 ＞50～80 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20 ＞80～120 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 1.2 確定工藝方案 該沖裁件包括落料和沖孔兩個基本工序,可采用的沖裁方案有單工序沖裁,復(fù)合沖裁和級進沖裁三種： 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序；級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序，排列成一定順序，組成級進模，在壓力機的一次行程中，模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個沖裁件。該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下五種工藝方案： 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。采用倒裝復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。 方案三：沖孔--切斷級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需2道工序、2副模具才能完成，生產(chǎn)效率也低，如此則浪費了人力、物力、財力，從經(jīng)濟性的角度來考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。 方案二采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，與方案一相比，倒裝復(fù)合模具把凸凹模放在下模，雖然模具結(jié)構(gòu)較方案二簡單，可沖工件的孔邊距也較大，但是工件的平整性較方案一差。也是一次成型實現(xiàn)。 方案三采用沖孔切斷級進模具生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度高，先沖孔后，切斷，但是其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本高。 通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 第3章 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用復(fù)合沖裁模. 3.2 導(dǎo)向與定位方式 導(dǎo)向形式：滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向 定位方式：板料定位靠導(dǎo)料銷和彈簧彈頂?shù)幕顒訐趿箱N完成，因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用的是導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用擋料銷定距。 3.3 卸料與出件方式 沖孔凸模與凸凹模沖孔，沖孔廢料直接落料。利用推件塊將制件頂出。 3.4 模架類型及精度 該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 第4章 沖壓模具工藝與設(shè)計計算 4.1 排樣設(shè)計與計算 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。 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無搭邊排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。 因此有下列三種方案： 方案一：有搭邊排樣 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：少搭邊排樣 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：無搭邊排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳（如圖5.1所示）。 4.2 搭邊值的確定 排樣時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。 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表5.1得： 兩制件之間搭邊值a1=2mm 側(cè)搭邊值a=2.5mm 表5.1搭邊值和側(cè)邊值 材料厚度t 手動送料 自動送料 圓形 非圓形 往復(fù)送料 a a1 a a1 a a1 a a1 1以下 1.5 1.5 2 1.5 3 2 1～2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 2～3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3～4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 4～5 4 3 5 4 6 5 5 4 5～6 5 4 6 5 7 6 2.0 5 4.3 進距與條料寬度計算 一、送料進距A 條料在模具上每次送進的距離稱為送料進距，每個進距可沖出一個或多個零件。 A=D+a1 (5.1) 式中D——平行于送料方向的沖裁件寬度 a1——沖裁件之間搭邊值 模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。 圖5.1排樣圖 二、條料寬度B計算 排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計出。計算條料寬度有三種情況需要考慮： 1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。 2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。 3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進。 圖5.2有側(cè)壓裝置時條料的寬度確定 本設(shè)計采用的是有側(cè)壓裝置的模具。 所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值。其計算公式如下： B=[D+2a] （5.2） 式中B——條料寬度基本尺寸； D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值，查表5.1； △——條料下料剪切公差； 表5.2剪切公差△及條料與導(dǎo)料板之間隙C（mm） 條料厚度(mm) 條料寬度(mm) ≤1 ＞1～2 ＞2～3 ＞3～5 △ C △ C △ C △ C ≤50 0.4 0.1 0.5 0.2 0.7 0.4 0.9 0.6 ＞50～100 0.5 0.1 0.6 0.2 0.8 0.4 1.0 0.6 ＞100～150 0. 0.2 0.7 0.3 0.9 0.5 1.1 0.7 ＞150～220 0.7 0.2 0.8 0.3 1.0 0.5 1.2 0.7 根據(jù)零件圖查表5.2確定剪料公差及條料與導(dǎo)板之間的間隙△=0.6。 根據(jù)公式(5.2)： B=[D+2a+c] =(42+2×2.5) =47 4.4 材料利用率的計算 一、計算沖壓件面積、周長 因為該工件圖由多段圓弧組成，計算周長需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長度，計算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點，諸多因素采用人工計算時計算量較大，因此采用三維輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計算出面積、周長（如圖5.3）。 圖5.3沖壓件的周長和面積 取面積F=1063.01mm2 周長L=199.16mm 二、計算材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一個進距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率η表示： η=(nF/AB)×100% （5.3） 式中η——材料利用率（%）； n——沖裁件的數(shù)目； F——沖裁件的實際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積； B——板料寬度(mm)； A——送料進距； 根據(jù)公式(5.3)： η=(1063.01/44×47)×100% ≈51% 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 第5章 計算沖壓力與壓力機的初選 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸?，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計算： Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1） 式中τ——材料抗剪強度（MPa）； L——沖裁周邊總長（mm）； t——材料厚度（mm）； 系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動，取Kp =1.3。 5.1 沖裁力Fp的計算 據(jù)圖5.3可得一個零件內(nèi)外周邊之和L=199.16mm。 查碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表知：A3F的抗剪強度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=1mm，則 根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Ltτ =1.3×2×199.16×260 ≈137（KN） 5.2 卸料力Fq1的計算 Fq1=KxFp （6.2） 式中Kx——卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx＝0.05。 根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp =0.05×137（KN） ≈6.85(KN) 表6.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚t/mm Kx kt Kd 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.A3 0.06 0.05 0.03 5.3 頂件力Fq2的計算 Fq2= KdFp （6.3） 式中Kd——頂件力系數(shù)。 查表6.1得Kd＝0.06. 根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp =0.06×137（KN） ≈8.22（KN） 5.4 總的沖壓力F的計算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2 =137+6.85+8.22 =152(KN) 選用的壓力機公稱壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則： P≥1.3F=1.3x152(KN)=197.7(KN)。 5.5 壓力機的初選 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 沖壓設(shè)備屬鍛壓機械。常見的冷沖壓設(shè)備有機械壓力機。 表6.2部分常用開式壓力機的主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 單位 型號 J23-4 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-63 J23-100 滑塊公稱壓力 KN 40 63 100 160 250 630 1000 滑塊行程次數(shù) 次/mm 200 160 135 115 100 70 70 最大閉合高度 mm 160 170 180 220 250 360 360 閉合高度調(diào)節(jié)量 mm 35 40 50 60 70 90 90 立柱間距 mm 100 150 180 220 260 250 250 滑塊地面尺寸 左右 mm 100 140 170 200 300 300 前后 mm 90 120 150 180 340 340 模柄孔尺寸 直徑 mm 30 50 深度 mm 50 70 墊塊厚度 mm 35 40 50 60 70 80 90 最大傾斜角 ° 45 35 30 工作臺尺寸 左右 mm 280 315 360 450 560 630 710 前后 mm 180 200 240 300 360 420 480 根據(jù)沖壓力的計算和壓力中心的計算，選擇開式壓力機的型號為J23-25。 第6章 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。 模具的壓力中心，可按以下原則來確定： 1.對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 2.工件形狀相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3.各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的 力矩。求出合力作用點的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 其中、、………分別為各沖裁周邊長度。 由于該零件屬于對稱結(jié)構(gòu)，故其壓力中心在其中心位置 按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計算出零件壓力中心為（0，0.09） 第7章 沖裁模間隙的確定 7.1 沖裁間隙Z 指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值（如圖8.1），是設(shè)計模具的重要工藝參數(shù)。 圖8.1沖裁間隙 7.2 沖裁間隙分析 一、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。 二、間隙值的確定 凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Zmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。 對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。 根據(jù)間隙表8.1查得材料A3F的最小雙面間隙Zmin=0.246mm，最大雙面間隙Zmax=0.360mm 表8.1部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙 材料厚度 A3、10、35、09Mn2、A3F 40、50 16Mn 65Mn Z最小 Z最大 Z最小 Z最大 Z最小 Z最大 Z最小 Z最大 小于0.5 較小間隙 0.5 0.04 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.90 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.5 0.360 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 4.0 0.640 0.880 注：A3鋼沖裁皮革、石棉和紙板時，取間隙的25%。 第8章 凹、凸模刃口尺寸的計算 8.1 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計沖裁模關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： 1.落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模時，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料凹模時，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凹模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。 3.確定沖模刃口制造公差時。如果對刃口精度要求過高，增加成本，如果對刃口精度要求過低，會使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件按國家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖?？砂碔T11級制造；對于圓形工件按IT6～IT7級制造。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 8.2 刃口尺寸的計算 根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計算方法分為兩種情況。凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。對于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開加工方法。 凸模與凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax必須滿足下列條件： 或者、 一、沖孔凸、凹模計算 設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模設(shè)計為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式為： 凸模 dp=(d＋x△)0- δp 凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd 在同一工步中沖出制件兩個以上孔時，凹模型孔中心距Ld按下式確定： Ld=(Lmin＋0.5△)±0.125△ 式中dd——沖孔凹模基本尺寸(mm)； dp——沖孔凸?；境叽?mm)； d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)； Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)； △——沖孔件孔徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9.1取值：當(dāng)工件精度IT10以上，取x=1；當(dāng)工件精度IT11～IT13，取x=0.75；當(dāng)工件精度IT14，則取x=0.5。 表9.1磨損系數(shù)X 料厚t(mm) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 1～2 2～4 ＞4 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 0.17～0.35 0.21～0.41 0.25～0.49 0.31～0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.5 設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，所以 凸模： dp =(d+X△) 0- δp =(20+0.5×0.52) =20.26 凹模： dd=( dp +Zmin) =(20.26+0.246) =20.446 校核: ｜δp｜＋｜δd｜=0.011+0.018=0.029mm 表8.1得Zmax =0.246；Zmin =0.360。 ｜δp｜＋｜δd｜≤Zmax－Zmin 二、落料凸、凹模計算 凹模： Dd=(D－X△) 凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin) 式中Dd——落料凹?；境叽?mm)； Dp——落料凸?；境叽?mm)； D——落料件最大極限尺寸(mm)； r——落料件外徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。表9.1取X=0.5。 由公差表（1.2）查得：42mm mm設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工。 所以凹模 42:Dd4=(D4-X) =(42-0.5×0.62) =41.69mm 凸模 42:Dp4=(Dd4- Zmin) =(41.69-0.246) =41.444mm 校核因為 ｜｜＋｜｜=0.018+0.011=0.029mm ｜｜＋｜｜=0.013+0.021=0.034mm ｜｜＋｜｜=0.016+0.025=0.041mm ｜｜＋｜｜=0.019+0.030=0.049mm Zmax－Zmin =0.24-0.132=0.1A3mm(Zmax、Zmin是凸、凹模最大初始雙面間隙，查表8-1得Zmax =0.24、Zmin =0.132)滿足｜｜＋｜｜≤Zmax－Zmin。 第9章 主要零部件的設(shè)計 9.1 工作零件的設(shè)計與計算 一、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計和外形尺寸計算 1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模：在沖壓過程中與凸模配合直接對沖壓制件進行分離或成形的工作零件。 凹模洞口的類型如圖10.1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，本設(shè)計選用c型筒口。 圖10.1凹模類型 2.外形尺寸計算 凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類，本設(shè)計凹模采用整體式凹模。 凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1) 凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2) 凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3) 式中b——沖裁件的最大外形尺寸；（mm）； K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見表10.1）； H——凹模厚度； C——凹模壁厚； B——凹模外形最大尺寸。 表10.1系數(shù)K的數(shù)值 b/mm 厚度t/mm 0.5 1 2 3 ＞3 ＜50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 ＞50-100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ＞100-200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ＞200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 根據(jù)圖1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，則由公式10.1和公式10.2得： 凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm； 凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2)×26.75=40.125～53.5mm 根據(jù)表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。 根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C =107+2×45 =197mm L=b+2C =30+2×45 =120mm 查表10.2，選取凹模外形尺寸L×B=200mm×125mm。 表10.2矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994) 矩形凹模的長度和寬度 L×B 矩形和圓形凹模厚度 H 63×50、63×63 10、12、14、16、18、20 80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80 12、14、16、18、20、22 125×100、125×125、140×80、140×80 14、16、18、20、22、25 140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、80mm×80mm 16、18、20、22、25、28 160×160、200×140、200×160、250×125、250×140 16、20、22、25、28、32 凹模輪廓尺寸為200mm×125mm×40mm。 二、沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計和外形尺寸計算 1.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 因為零件異行，采用線切割方法進行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖10.3），與凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。 2.凸模外形尺寸計算 凸模長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，因為該模具采用的是倒裝式復(fù)合模，采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長按相關(guān)公式計算： L = H1 + H2 + H + t 式中H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×40=32mm。 H2——卸料板厚度查表10.4； t——材料的厚度； H——沖裁件厚度和凸模進入凸凹模一般4～10mm。則： L =32+20+6.5+1.5=60mm 凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。 圖10.3沖孔凸模尺寸 3.凸模材料的選用 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀復(fù)雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造。 該凸模材料應(yīng)選Cr12MoV，熱處理58～62HRC。 三、凸凹模的設(shè)計和外形尺寸計算 1.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸凹模是復(fù)合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。凸凹模的最小壁厚值，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見表10.3。 表10.3倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚 材料厚度mm 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 最小壁厚a 2.7 3.2 3.6 4.0 4.4 4.9 5.2 5.8 由于選用的是倒裝式復(fù)合模，所以查表得：最小壁厚a=3.8。 2.凸凹模的外形尺寸計算 其長度可按下式計算： L = h1+h2+h （10.4） 式中h1——凸凹模固定板厚度；得h1=0.6×H凹=0.6×40=24mm。 h2——卸料板厚度；查表10.4取15mm。 h——附加長度（包括凸模進入凹模深度，彈性元件安裝高度）； 根據(jù)公式（10.4）： L = h1+h2+h =24+15+10 =49mm 表10.4卸料板厚度 沖件厚度tmm 卸料板寬度 ＜50 50～80 80～125 125～200 ＞200 ≤0.8 6 6 8 10 12 ＞0.8～1.5 6 8 10 12 14 ＞1.5～3 8 10 12 14 16 四、工作零件材料的選用 由于沖模為冷沖模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、良好的抗粘結(jié)能力、可段性、可切削性、可磨削性、熱處理工藝性等。由上要求在該模具中沖孔凸模、凸凹模和凹模板的材料選用Cr12MoV鋼。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度。淬火、回火工藝見表10.5。 表10.5 Cr12MoV鋼的淬火、回火工藝 鋼號 低淬低回工藝 中淬中回工藝 高淬高回工藝 淬火溫度 /℃ 淬火硬度 HRC 回火溫度 /℃ 淬火溫度 /℃ 淬火硬度 HRC 回火溫度 /℃ 淬火溫度 /℃ 淬火硬度 HRC 回火溫度 /℃ Cr12MOV 950～1000 62～64 200 1030 63～64 400 1A30～1100 40～60 500～520 五、卸料部分的設(shè)計 設(shè)計卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。本設(shè)計采用彈壓卸料裝置，采用彈壓卸料裝置有一定的裝配要求：在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.3mm～0.5mm,以便順利卸料。 本模具的卸料板僅有卸料作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，取250mm×140mm，卸料板的厚度按表10-4選擇，卸料板厚度為20mm。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度43～48HRC。 卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm,螺紋部分為M8.5×10mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。 六、定位零件的設(shè)計 沖模的定位裝置零件是用來保證材料的進料正確及在沖模中保持位置的正確性。定位零件的種類很多，主要有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷、擋料銷、側(cè)刃、導(dǎo)正銷和定位板等。 由沖壓工藝分析可知，該模具的定位零件是采用的是固定擋料銷送進定距和固定導(dǎo)料銷送進定位如簡圖10.3所示。 1.擋料銷的設(shè)計 常見的擋料銷有三種形式。固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷。 在此選用A型擋料銷，作為該模具中的擋料銷和導(dǎo)料銷。其結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格如圖10.4和表10.5。 選取該模具的擋料銷和導(dǎo)料銷的直徑d＝8的A型固定擋料銷。 活動擋料銷 固定擋料銷 圖10.4擋料銷 表10.5定擋料銷尺寸規(guī)格表(mm) d(h11) d1(m6) h L 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 6 0 -0.075 3 +0.0A3 +0.002 3 8 8 0 -0.090 4 +0.012 +0.004 2 10 10 3 13 16 0 -0.110 8 +0.015 +0.006 3 13 20 10 4 16 25 0 -0.130 12 +0.018 +0.007 20 本模具的設(shè)計選用固定擋料銷（JB/T7649.10-1994）,材料45，熱處理硬度43～48HRC。 圖10.5擋料銷固定方式 擋料銷按圖a）方式固定，其尺寸可按下式計算： S1=A-Dp/2+D/2+0.1 （10.5） =A-（Dp -D）/2+0.1 式中A——步距(mm)； Dp——落料凸模直徑(mm)； D——擋料銷頭部直徑(mm)； 根據(jù)公式(10.5)： S1=32-(12-8)/2+0.1 =30.1mm 2.導(dǎo)料銷的設(shè)計 條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計的送料方向?qū)蛩瓦M。本設(shè)計采用導(dǎo)料銷導(dǎo)向，本設(shè)計選用固定式。設(shè)計時導(dǎo)料銷應(yīng)選兩個且位于條料的同側(cè)，從右向左送料時，導(dǎo)料銷應(yīng)裝在后側(cè)；從前向后送料時，導(dǎo)料銷應(yīng)裝在左側(cè)。 綜上，定位零件采用一個固定擋料銷和單邊兩個導(dǎo)料銷定位，固定擋料銷和導(dǎo)料銷固定在卸料板上。導(dǎo)料銷材料采用45鋼制造，熱處理硬度43～48HRC。 七、推件裝置的設(shè)計 推件和頂件的目的，是將制件從凹模中推出來（凹模在上模）或頂出（凹模在下模）。推件裝置可分為彈性推件裝置和剛性推件裝置兩種,彈性推件裝置一般裝在下模，具有壓料作用，沖件質(zhì)量好,但推件力較小。常用于正裝式復(fù)合模或沖裁薄板料的落料模中。剛性推件裝置一般裝在上模，利用壓力機的推件力，因此，推件力大，推件可靠，但不具有壓料作用。常用于倒裝式復(fù)合模中。綜上，本設(shè)計選用剛性推件裝置，的基本零件有推件塊、推桿、推板，連接推桿和打桿，這些零件從標(biāo)準(zhǔn)中選取。 9.2 橡膠的選用 彈性裝置主要有彈簧和橡膠兩種，因為該模具為復(fù)合模具，所以采用橡膠作為卸料板的彈性元件。根據(jù)模具安裝空間，安裝四個圓筒形合成橡膠，設(shè)卸料螺釘直徑為8mm，橡膠上螺釘孔直徑為10mm，則： 一、橡膠高度的計算 橡膠的自由高度，由下式得： （10.6） 式中H自——橡膠的自由高度()； h——卸料板的工作行程()； H——凹?；虬纪鼓５娜心チ浚╩m）；一般取4～10mm； 則橡膠高度取42mm。 二、橡膠直徑的計算 （10.7) （10.8） 式中px——橡膠的壓力，可取等于或大于卸料力()； p——與橡膠壓縮量的單位壓力，查表10.6得1.06； A——橡膠截面面積()； d——橡膠上螺釘孔直徑（mm）； D——橡膠的直徑()； 因為在此模具中采用的是彈壓卸料板，所以橡膠在模具中的個數(shù)為四個，直徑為41的圓筒形橡膠。 因為0.5<=0.976<1.5，所以選橡膠符合要求。 橡膠的安裝高度： Hd =42-0.1×42=37.8mm（取38mm） 表10.6橡膠壓縮量與單位壓力關(guān)系 壓縮量/% 10 15 20 25 30 35 單位壓力/MPa 聚氨酯橡膠 1.1 2.5 4.2 5.6 合成橡膠 0.26 0.5 0.74 1.06 1.52 2.1 9.3 模架及其零件的設(shè)計 常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實現(xiàn)。本設(shè)計選用后側(cè)導(dǎo)柱模架如圖10.6，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，因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮動模柄結(jié)構(gòu)。 圖10.6模架 一、模架的選用 以凹模周界尺寸為依據(jù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T2851.1—1990選擇模架規(guī)格為：80mm×80mm×40mm（GB/T2855.1-1990）。 二、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，在選用時導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最底工作位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于(10～15)mm。在最高工作位置時，導(dǎo)柱上端面與導(dǎo)套的下端面的距離不小于(10～20)mm，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度由表10.7查出選擇II級。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T2851.1—1990知模架的閉合高度Hmin=160mm，Hmax=190mm。 導(dǎo)柱d/mm×L/mm為25mm×150mm 導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm為25mm×85mm×33mm 表10.7導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙 配合形式 導(dǎo)柱直徑 模架精度等級 配合后的過盈量 I級 II級 配合間隙值 滑動配合 ≤18 ≤0.010 ≤0.015 ＞18～30 ≤0.011 ≤0.017 ＞30～50 ≤0.014 ≤0.021 ＞50～80 ≤0.016 ≤0.025 滾動配合 ＞18～35 0.01～0.02 三、上、下模座的選用 根據(jù)模架的規(guī)格選擇對應(yīng)的上、下模座如下： 上模座80mm×80mm×35mm(GB/T2855.1-1990)； 下模座80mm×80mm×40mm(GB/T2855.2-1990)。 四、模柄的選用 根據(jù)上模座的厚度可選擇材料A3FA型40x85凸緣式模柄；JB/T7646.3-1994。 五、螺釘、銷釘?shù)倪x用 本模具設(shè)計Φ6、Φ8的定位銷實現(xiàn)各零件連接時的初定位，然后用M10的螺釘實現(xiàn)連接的精定位。材料采用45鋼。 第10章 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 根據(jù)凹模外形尺寸80mm×80mm參照模架GB/T2851.1-1990，選取凹模周界80mm×80mm的后側(cè)導(dǎo)柱模架：80mm×80mm×160～190。 模具的閉合高度與壓力機的裝模高度關(guān)系： Hmax—H1—5≥H?！軭min—H1 +10 已知Hmax =250mm，H1=70mm，Hmin =180mm 模具閉合高度應(yīng)為：175≥H?！?20 閉合高度H模：為上模座、下模座、墊板、凸模、凹模厚度的總和。即 H模=35+40+10+49+30-1=163mm 因為175≥H模=163≥120，滿足裝模高度要求。 第11章 模具總裝圖與凸、凹模零件圖 根據(jù)已確定的零件結(jié)構(gòu)及參數(shù)，按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，本次的所有的零部件圖采用CAD2007繪制。 通過以上的設(shè)計，可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及凹模板等組成。由推件塊將凹模內(nèi)的制件推出，上模座、上模墊板、凸模固定板及凹模用4個M10螺釘固定；下模部分由下模座、凸凹模固定板、凸凹模、卸料板等組成，卸料方式是采用的彈性卸料板卸料，下模座與凸凹模固定板用4個M10螺釘固定。卸料板由4個M8螺釘與下模部分的其他零件連接。橡膠的中心線與卸料螺釘孔中心線重合。 結(jié)論 本文闡述了壓圈沖壓模具設(shè)計的全過程。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我遵循沖壓工藝的基本理論和沖壓模具的設(shè)計步驟，利用CAD2007設(shè)計軟件，進行了沖壓的倒裝復(fù)合模具的設(shè)計，完成的具體工作如下： 1.收集相關(guān)資料，確定材料及類型。 2.計算相關(guān)參數(shù)。 3.繪制零件圖。 以CAD2007為工具，進行沖壓件的模具設(shè)計，大大提高了模具設(shè)計的效率，充分體現(xiàn)了CAD的靈活和高效。 計算機技術(shù)為機械設(shè)計領(lǐng)域帶來了新的理念和方法，促進了沖壓模具設(shè)計和制造手段的進步。我相信：將計算機三維設(shè)計運用于沖壓模具的設(shè)計和制造是模具設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展的必然，充分利用計算機技術(shù)進行模具CAD/CAM系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論和實踐意義。 這次的畢業(yè)設(shè)計融入了我大學(xué)三年的全部知識,比如有《機械制圖》、《機械制造基礎(chǔ)》、《冷沖壓模具設(shè)計》、《CAD/CAM》等重要課程，讓我把這些課程完美的結(jié)合在一起。 第 40 頁 共 40 頁 參考文獻 [1]．解汝升. 沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù). 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997 [2]．許發(fā)樾. 實用模具設(shè)計與制造手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.2 [3]. 姜奎華. 沖壓工藝與模具設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.6 [4].陳錫棟、周小玉.實用模具技術(shù)手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.7 [5]．廖念釗等. 互換性與技術(shù)測量. 北京：中國計量出版社，2001 [6].牟林、胡建華.沖壓工藝與模具設(shè)計.北京:中國林業(yè)出版社；北京大學(xué)出版社，2006.8 [7].付宏生.冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.3 [8].郝海濱.沖壓模具簡明設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200