3644 限位板沖裁模具設計
3644 限位板沖裁模具設計,限位,板沖裁,模具設計
限位板沖裁模具設計材料清單1、畢業(yè)設計（論文）課題任務書2、指導教師評閱表3、答辯及最終成績評定表4、畢業(yè)設計說明書2010 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書系： 機械工程系 專業(yè)： 機械制造及自動化 指導教師 學生姓名課題名稱 限位板沖裁模具設計內容及任務1.繪制成型模具裝配圖 1 張 2.繪制成型模具全套零件圖 1 套 3.編寫設計說明書 1 份 2擬達到的要求或技術指標根據制件材料，形狀，尺寸等要求如何確定合適的成型工藝選定相應的成型設備和成型工藝參數。了解各種不同材料的沖壓工藝及成型過程，了解模具凸、凹的計算過程，了解沖壓設備的各種工藝及成型過程。起止日期 工作內容 備注進度安排10年 3月 05日—3 月 14日10年 3月 15日—3 月 20日10年 3月 23日—5 月 18日10年 5月 20日—5 月 23日畢業(yè)設計調研畢業(yè)實習畢業(yè)設計答辯時間3主要參考資料1. 夏巨諶、李志剛主編. 中國模具設計大典.南昌：江西科學技術出版社 , 2003 2. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設計實用技術.北京：機械工業(yè)出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等編. 現代工程圖學 .長沙:湖南科學技術出版社 , 2000 4. 徐政坤主編. 沖壓模具及設備.北京:機械工業(yè)出版社, 2005 5. 第四機械工業(yè)部標準化研究所.冷壓沖模設計.第四機械工業(yè)部標準化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學.北京:機械工業(yè)出版社 , 1999教研室意見年 月 日系主管領導意見 年 月 日湖南工學院 2010 屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表系： 機械工程系 學生姓名 學 號 班 級專 業(yè) 機械制造及自動化 指導教師姓名課題名稱 限位板沖裁模具設計4評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；）是否同意參加答辯： 是□ 否□指導教師評定成績 分值：指導教師簽字： 年 月 日湖南工學院 2010 屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評 定 表系（公章）： 5說明：最終評定成績＝a+b ，兩個成績的百分比由各系自己確定，但應控制在給定標準的 10％左右。學生姓名 學號 班級 答辯日期 5月課題名稱 限位板沖裁模具設計 指導教師評 定成 績 評 定 分值 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計課題介紹思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。30必答題40答辯表現思維敏捷,回答問題有理論根據，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。自由提問30合 計 100答 辯 評 分分值：答辯小組長簽名：答辯成績 a：×40％＝指導教師評分 分值： 指導教師評定成績 b： ×60％＝最終評定成績：分數： 等級：答辯委員會主任簽名：年 月 日6設計說明書限位板沖壓連續(xù)模設計系 、 部： 機械工程系 學生姓名： 指導教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 7目 錄引言…………………………………………………………………………………….……. 5第一章 零件的工藝性分析…………………………………………………..….… 6第二章 工藝方案的選擇與確定…………………………………………….….… 7第三章 搭邊與排樣…………………………………………………………….…… 8第四章 計算沖壓力與壓力中心……………………………………………….… 9第五章 初選設備…………………………………………………………………….12第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定……………………………………………… 13第七章 模具的總體結構設計……………………………………...……………. 18第八章 工作零件的設計與計算………………………………………………… 21第九章 其他工藝結構零件的設計與選用……………………………………. 24第十章 校核設備…………………………………………………………………… 25第十一章 模具的裝配與試?！? 26參考文獻…………………………………………………………………………………... 27附錄……………………………………………………………………………………….... 278引言本 次 設 計 ， 是 我 的 一 次 較 全 面 的 設 計 能 力 訓 練 ， 通 過 這 次 訓 練 ， 我 對 模 具 基礎 知 識 及 工 程 力 學 、 互 換 性 與 測 量 技 術 、 機 械 制 圖 、 金 屬 工 藝 學 、 機 械 工 程 材料 專 業(yè) 基 礎 課 之 間 的 聯 系 有 了 一 個 較 為 系 統(tǒng) 全 面 的 認 識 ， 同 時 也 加 深 了 對 所 學知 識 的 理 解 和 運 用 ， 將 原 來 看 來 比 較 抽 象 的 內 容 實 現 為 具 體 化 .這 次 課 程 設計 初 步 掊 養(yǎng) 了 我 理 論 聯 系 實 際 的 設 計 思 想 ， 鍛 練 了 我 綜 合 運 用 模 具 設 計 和 相 關課 程 的 理 論 ， 結 合 和 生 產 實 際 分 析 和 解 決 工 程 實 際 問 題 的 能 力 ， 鞏 固 、 加 深 和擴 展 了 有 關 機 械 設 計 方 面 的 知 識 。通 過 制 訂 設 計 方 案 ， 合 理 選 擇 傳 動 機 構 和 零 件 類 型 ， 正 確 計 算 零 件 的 工 作 能力 、 確 定 尺 寸 和 選 擇 材 料 ， 以 及 較 全 面 地 考 慮 制 造 工 藝 、 使 用 和 維 護 等 要 求 ，之 后 進 行 結 構 設 計 ， 達 到 了 解 和 掌 握 模 具 零 件 、 機 械 傳 動 裝 置 和 簡 單 模 具 的 設計 過 程 和 方 法 ， 對 如 計 算 、 繪 圖 、 熟 練 和 運 用 設 計 資 料 （ 包 括 手 冊 、 圖 冊 、 標準 和 規(guī) 范 等 ） 以 及 使 用 經 驗 數 據 、 進 行 經 驗 估 算 和 處 理 數 據 等 方 面 的 能 力 進 行了 一 次 全 面 的 訓 練 。因 為 本 課 程 的 主 要 目 標 是 培 養(yǎng) 我 們 具 有 基 本 沖 裁 模 設 計 能 力 的 技 術 基 礎 課 ，因 此 通 過 設 計 的 實 踐 ， 使 我 了 解 到 模 具 設 計 的 基 本 要 求 、 基 本 內 容 和 一 般 程 序 ，掌 握 了 機 械 零 件 常 用 的 設 計 準 則 。 針 對 課 程 設 計 中 出 現 的 問 題 查 閱 資 料 ， 大 大擴 展 了 我 們 的 知 識 面 ， 培 養(yǎng) 了 我 們 在 模 具 工 業(yè) 方 面 的 興 趣 及 實 際 動 手 能 力 ， 對將 來 我 在 模 具 方 面 的 發(fā) 展 起 了 一 個 重 要 的 作 用 。 本 次 課 程 設 計 是 我 對 所 學 知 識運 用 的 一 次 嘗 試 ， 是 我 在 機 械 知 識 學 習 方 面 的 一 次 有 意 義 的 實 踐 。本 次 設 計 ,我 完 全 自 己 動 手 做 ,獨 立 完 成 自 己 的 設 計 任 務 ， 通 過 這 次 設 計 ，弄 懂 了 一 些 以 前 書 本 中 難 以 理 解 的 內 容 ， 加 深 了 對 以 前 所 學 知 識 的 鞏 固 。 在 設計 中 ， 通 過 非 常 感 謝 老 師 的 指 導 ， 使 自 己 在 設 計 思 想 、 設 計 方 法 和 設 計 技 能 等9方 面 都 得 到 了 良 好 的 訓 練 。一 已知條件（1）如下圖(1-1)所屬為沖裁零件限位板零件名稱：限位板零件材料：Q235A生產要求：大批量生產圖 1-1A—表示 Wc碳的含量在 0.14%~0.22%的低硬鋼5計算及說明 備注第一章 零件的工藝分析（1）沖孔如圖（1-1）所示零件尺寸，寬帶 b=42mm,厚度 t=2mm,滿足設計要求d>2t,且沖裁件外形由直線和圓弧組成，沒有尖角，且圓角半徑 r>0.5t有利用模具壽命。零件沖孔 d=29mm,查表 1-1，已知材料 Q235A 屈服點大小 235Mpa，選 d≥t 為最小孔，滿足要求。表 1-1 自由凸模沖孔的最小尺寸(mm)材料 圓孔 方形孔 矩形孔 長圓孔鋼>700Mpa鋼=400-700Mpa鋼t 滿足設計要求。（2）沖裁精度2.6.7 沖裁斷面的表面粗糙度表 2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度通過查上表 2.6.7 的沖裁斷面的表面粗糙度表 Ra=12.5 ；查表 2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度：新建試模時≤0.05mm，生產時≤0.15mm。d 為孔直徑t 為材料厚度6計算及說明 備注第二章 工藝方案的選擇與確定（1） 根據沖裁件的形狀，分為沖孔和落料兩道工序，且為大批量生產，故選擇復合模。（2） 提出可能方案沖裁該零件，所需工序有：（a） 落料（b） 沖直徑 30mm 的孔根據以上工序，可以有如下方案方案一：先落料 再沖直徑 30mm 的孔；方案二：在同一模具上同時完成沖直徑 29mm 的孔和落料比較以上兩種方案，第二種方案易實現自動化生產，且生產率高操作安全，適合大批量生產，所以選方案二。（3）沖模的生產過程簡圖如圖 1-2圖 1-27計算及說明 備注第三章 搭邊與排樣（1）確定合理的排樣形式根據材料的經濟應用原則，材料利用率η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ ＡＢ ×１００％ ，利用率越過越經濟，同時還要考慮沖裁件的精度要求，精度要求高的要留搭邊。搭邊 a 和 a1 的數值查表 1-4表 1-4 搭邊 a和 a1數值(低碳鋼) 注：對于其他材料，應將表中數值乘以下系數：中等硬度鋼 0.9，硬鋼 0.8 硬黃銅1~1.1 ， 硬鋁 1~1.2故有：a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm)（2）確定條料寬度和步距每次只沖一個零件的步距 A 的計算式為：A=D1+2a1=（53+22）+2*2.2=77.2（mm）條料寬度： B=（D+2a）=（18+55）+2*2.5=75（mm）（3）計算利用率選擇的排樣方式如圖 1-3 所示：η——材料利用率； Ｆ——工件的實際面積； F0——所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A—— 送料進距 (相鄰兩個制件對應點的距離)；B——條料寬度。D1—平行于送料方向的寬帶D—垂直于平行于送料方向的寬帶8計算及說明 備注圖 1-3工件的實際面積：F=52×55+3.14*9*9-2*（4*30）-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(29×29)/4=3361.40F0=A*B=74.2×78=5787.6材料利用率：η＝Ｆ/Ｆ0× １００％＝F/ ＡＢ×１００％=58.08％第四章 計算沖壓力與壓力中心（1）沖裁力的計算普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 P 一般可按下式計算： FP＝tLτ 材料抗剪強度： τ=（1.2×t/d+0.6）*σb≈150(MPa)沖孔邊緣: L1=29×3.14=91.06(mm)落料邊緣： L2=21×3.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm)沖孔力： F1=L1τt=91.06 ×150× 3=40977 N落料力 ： F2= L2τt=305.02 ×150× 3=137259 N沖裁力 ： F0=F1+F2= 178236 N考慮到模具刃口的磨損和凸凹模間隙的波動，材料的機械性能的變化，材料厚度偏差的，實際所需的沖裁力還要增加 30％，即：F=1.3×F0=231706.8 Nτ—— 材料抗剪強度 ，見附表 (MPa)；L——沖裁周邊總長(mm)；t——材料厚度(mm)σb—抗拉強度為235(MPa)d---材料最大寬度9計算及說明 備注10當上模完成 一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內，模面上的材料因彈性 收縮而緊箍在 凸模上 。為了使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ,將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力 ；從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內向上頂出制件需的力，稱為 頂件力 (圖 1-5)。影響卸料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計算是困難的。在實際生產中常采用經驗 公式計算： 卸料力 FＱ＝Ｋ FＰ= 推料力 FＱ1＝n Ｋ1 FＰ 頂件力 FＱ２＝Ｋ２ FＰ 圖 1-4 工藝力示意圖由下表 1-5查的 K=0.045 K1=0.05 K2=0.04材料 厚度/（mm） K K1 K2鋼≤0.10.1～ 0.50.5 ～ 2.52.5～ 6.56.50.1 0.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.065～0.0750.045～0.0550.04 ～0.050.03～0.040.02～0.03解得：FQ=0.045×178436.7=8029.65 N FQ1=0.05×178436.7=8921.84 NFQ2=0.04×178436.7=7137.47 NP——沖裁力(N)； K——卸料力系數，其值為0.02～0.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K１——推料力系數，其值為0.03～0.07(薄料取大值， 厚料取小值)； K2—— 頂件力系數，其值為0.04～0.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n——梗塞在凹模內的制件或廢料數量(n＝h/t); h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。11（2）沖裁中心沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：（a）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（b）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（c）形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據是：各分力對某坐標軸的力矩之代數和等于諸力的合力對該坐標軸力矩。求出合力作用點的座標位置 O0(x0, y０)，即為所求模具的壓力中心如圖 1-5圖 1-5其中：X0=（X1+X2+X3+X4+X5）/5=66.2Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4計算及說明 備注12第五章 初選設備（1）計算壓力機的表承壓力沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP 總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據標稱壓力等參數查表 1-7，可初選壓力機為：JH23-25壓力機型號 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH23-25 JH23-40標稱壓力/KN 31.5 63 100 160 250 400滑塊行程/mm 25 35 45 70 75 80滑塊行程 200 170 145 120 80 55最大封閉高度 120 150 180 205 260 330封閉高度調節(jié)量 25 35 35 45 55 65立柱間距/mm 120 150 180 220 270 340喉深/mm 90 110 130 160 200 250工作臺前后尺寸/mm 160 200 240 300 370 460工作臺左右尺寸/mm 250 310 370 450 560 700墊板厚度/mm 30 30 35 40 50 65墊板孔徑/mm 100 140 170 210 260 320模柄孔直徑/mm 25 30 30 40 40 50模柄孔深度/mm 40 55 55 60 60 70最大傾斜角 45 45 35 35 30 30電動機功率/kw 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 5.5表 1-7FP 總－沖裁各工藝力的總和13第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定已知沖裁件材料為 Q235A 鋼厚度 t=2mm,沖裁件精度 IT12，查公差表 1-8公差表 1-8查的各尺寸如下圖 1-6 所示：dd—沖孔凹?；境叽?mm)；dp —沖孔凸?；境叽?mm)； dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；△—制件公差 (mm)；x—系數計算及說明 備注14沖裁模刃口尺寸計算的基本原則：落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。沖裁件內圓孔由沖孔制成，外形為非圓形落料而成，（a）沖孔凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下： dp＝ （ dmin＋x△)－δpdd=（dp+Zmin）+δp通過查下沖裁件處始雙面間隙表 1-9，表 1-9 沖裁件處始雙面間隙軟鋁 含碳（0.08~0.2）%的鋼材料厚度mm Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax1 0.04 0.06 0.05 0.07 0.06 0.081.2 0.05 0.084 0.072 0.096 0.084 0.1081.5 0.075 0.105 0.09 0.12 0.105 0.1351.8 0.09 0.126 0.108 0.144 0.126 0.1622 0.1 0.14 0.12 0.16 0.14 0.182.2 0.13 0.176 0.154 0.198 0.176 0.222.5 0.15 0.2 0.175 0.225 0.2 0.252.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.283 0.18 0.24 0.21 0.27 0.24 0.33.5 0.245 0.315 0.28 0.35 0.315 0.3854 0.28 0.36 0.32 0.4 0.36 0.444.5 0.315 0.405 0.36 0.45 0.405 0.49δp—凸模下偏差，δd—凹模上偏差計算及說明 備注15得到：Zmax=0.27mm Zmin=0.21mmZmax-Zmin=0.06 mm沖孔部分沖裁凸模，凹模的制作公差，可查表 1-10表 1—10基本尺寸、mm凸模偏差δp/mm凹模偏差δd/mm基本尺寸、mm凸模偏差δp/mm凹模偏差δd/mm≤18 0.02 0.02>180 ～260 0.03 0.045＞18 ～30 0.02 0.25>260 ～360 0.035 0.05>30 ～80 0.02 0.03>360 ～500 0.04 0.06>80 ～120 0.025 0.035 >500 0.05 0.07>120 ～180 0.3 0.04查的：δp=0.02 mm δd=0.025 mm有： δp+δd=0.045 mm＜Zmax-Zminx—系數，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，按下列關系取值，也可查表 1-11： 當制件公差為 IT10 以上，取 x＝１ 當制件公差為 IT11～IT13，取 x＝0.75 當制件公差為 IT14 以下時，取 x＝0.5。 表 1-11 系數 x非 圓 形 圓 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度 t(㎜)工件公差 Δ 4 ≤0.16≤0.20≤0.24≤0.30 0.17~0.350.21~0.410.25~0.440.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60 <0.16<0.20<0.24<0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30 計算及說明 備注16查的 x＝0.75 ，Δ=0.24故得：dp＝ （ dmin＋x△)+δp=（（30+0.75×0.21）+0.02=30.16+0.02dd=（dp+Zmin）-δp=*（30.16+0.27）-0.025=30.43-0.025（b）落料落料時以落料凹模設計為基準的刃口尺寸計算如下表表 1-11 以落料凹模設計為基準的刃口尺寸計算工序性質 凹模刃口尺寸磨損情況 基準件凹模的尺寸圖 2.3.3 (b)配制凸模的尺寸 磨損后增大的尺寸 Aj＝（Amax－x△)＋0.25△ 磨損后減小的尺寸 Bj＝（Bmin＋x△)－0.25△ 落料 磨損后不變的尺寸 Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△ 按凹模實際尺寸配制，保證雙面合理間隙2cmin ~2cmax注：Aj、Bj、Cj 為基準件凹模刃口尺寸；Amax、Bmin、Cmin 為落料件的極限尺寸。計算凹模各尺寸：查上表 1-11 的，尺寸 42，52，55 對應的 x=0.75，尺寸 18 對應 x=1磨損后增大的尺寸的：Aj＝（Amax－x△)＋0.25△42mm的 ：A1= （42-0.75×0.25）+0.25/4=41.81+0.0652mm的： A2= （52-0.75×0.30）+0.30/4=51.81+0.0618mm的： A3= （18-1×0.18）+0.18/4=17.82+0.05圓弧 R9，R21 的尺寸為了保證分別與 18mm，42mm 相切，不用計算直接取其A3,A1 值的一半。磨損后不變的尺寸：Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△44mm 的 C1=（55+0.75×0.3）±0.125 ×0.3=54.78±0.04凸模的尺寸按上述凹模相關尺寸配制，保證雙面間隙Zmin～Zmax=0.21～0.27mm（前面以由表 1-11 查的）（C）模具間隙模具間隙即模具凸模與凹模之間的間隙，其對沖裁件的質量，沖裁力，模具壽命都有較大的影響。因此選擇合理的間隙，非常重要，確定合理間隙的方法如下：計算及說明 備注171. 理論確定法如圖 1-7，中的三角形 ABC 可確定合理的間隙，圖 1-7C = （t-h0）×t ×tgβ=t（1- h0/t）×tgβ查下表 1- 12 的 ：h0/t=0.2 ，β=4 °表 1-12 h0/t 與 β 的值h0/t β材料 退火 硬化 退火 硬化軟鋼 紫銅 軟黃銅 0.5 0.35 6° 5°中硬鋼 硬黃銅 0.3 0.2 5° 4°硬鋼 硬青銅 0.2 0.1 4° 4°解得： C =3×（1-0.2）×tg4°=3×0.8×0.07=0.168 mmZ=2c=0.336 mm2. 經驗法材料為硬材料：t＜3mm Z=（8%～10%）tt=1～3mm Z=（11% ～17%）tt=3～5mm Z=（17% ～25%）t已知材料厚度為：t=3mm解得： Z= 0.33 ～0.51 mm式中， h０—— 凸 模切入深度；β——最大剪應力方向與垂線方向的夾角計算及說明 備注18第七章 模具的總體結構設計（1） 模具的類型選擇根據沖裁件的結構特點，需沖孔和落料兩道工序方能完成零件成型，而且要進大批量的生產，綜合上述，課選擇正裝式復合模進行生產，其結構圖如圖 1-7.。圖 1-7在壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道沖壓工序的模具，稱為復合模。計算及說明 備注19模具各部分名稱和代號等參數如下表 1-12表 1-12（2） 模架的選擇模架由上下模座，模柄及導向裝置（導柱，導套）組成。（a）模架的形式模架的形式選擇后側導柱模架，可縱橫送料，送料方便。其模架的形式結構如下圖 1-8計算及說明 備注20圖 1-8（b）導柱和導套導柱和導套的結構與尺寸都可以直接從標準中選取，選滑動導向的導柱導套，安裝尺寸示意圖如圖 1-9.圖 1-9計算及說明 備注21（c）模柄的選擇所作設計為大型，模具都通過模柄固定在壓力機滑塊上的，可使用螺釘固定。第八章 工作零件的設計與計算（1）凸模（a）凸凹模和凸模的結構形式由于沖裁件的落料件為非圓形的，可選擇直通式凸凹模，直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。1-10 整體式凸模 而沖孔凸模則選擇用臺階式凸模，如下圖 1-11圖 1-11 標準圓形凸模22計算及說明 備注23（b）長度計算凸模長度應根據模具結構的需要來確定。采用固定卸料板和導料板結構時，圖 1-12 所示，凸模的長度應該為：L＝h1＋h2＋h3＋（15 ～20）mm 圖 1-12（c）材料和其他要求沖裁件的形狀復雜，可選擇 Cr12，熱處理為淬火；工作部份的粗糙度為：Ra0.8～0.4 um 固定部分粗糙度為： Ra1.6～0.8 um（2）凹模(一)凹模洞口的類型1. 凹模洞口的類型常用凹模洞口類型如圖 1-14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，刃磨后工作部分尺寸不變。廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模和上出件的沖裁模用 a)、c)型，下出件的用 b)或 a)型。d)、e)型是錐筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小。但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 (如 α＝30`時，刃磨 0.1mm，其尺寸增大 0.0017mm)。圖 1-14 凹模洞口的類型h1、h2、h3、t 分別為凸模固定板、卸料板、導料板、材料的厚度。15～20mm為附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。凹模錐角α、后角β 和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝4～10mm。24計算及說明 備注25設計的為復合模和上出件的沖裁模用 a)型，洞口的主要參數可查下表 1-13，得到：a=30` β＝３°、h＝10mm。表 1-13 洞口的主要參數板料厚度t/mm a β h/mm≤0.50 15` 2° ≥40.5～1 15` 2° ≥51～2.5 15` 2° ≥6≥2.5 30` 3° ≥82. 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定如圖 1-15所示。 圖 1-15凹模外形尺寸凹模厚度 H＝Kb（≥15mm) 凹模壁厚 c＝(1.5～２)H (≥30～４０mm)式中 b為沖裁件的最大外形尺寸；K 是考慮板料厚度的影響系數。查表 1-15根據凹模壁厚即可算出其相應凹模外形尺寸的長和寬，然后可在冷沖模國家標準手冊中選取標準值。 表 1-15 系數 K值 b 材料厚度 t0.5 1 2 3 ＞3≤ 5050～ 100100～ 200＞ 2000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22t=3mmb=73mm為沖裁件的最大外形尺寸；K 是考慮板料厚度的影響系數26查的： K = 0.5凹模厚度： H＝Kb= 0.5×73=36.5mm （ ≥15mm) 凹模壁厚 ：c ＝(1.5～2)H =（54.75 ～73）mm (≥30～40mm)第九章 其他工藝結構零件的設計與選用1.定位零件模具上的定位零件的作用是將毛坯和半成品在模具上能夠正確的定位，根據毛坯的形狀，尺寸，模具的結構形式可選以下定位零件：導料板：用于條形料的送料，條料靠在一側的導料板，沿著設計的方向送料。定位銷：為上下模座定位，保證沖裁精度。2.卸料和壓料零件（1）卸料板如圖 1-16，為固定卸料板，適用于設計沖裁件卸料，作用為當凸凹模完成一次回程時，阻擋余料，使其脫落，卸料班為 45 鋼，熱處理為淬火硬度HRC40～50。圖 1-16（3） 頂件桿如圖 1-17，為頂件桿，取直徑 5～10mm，其與凹模內壁的間隙不宜過大，一般取 0.1～0.2mm，但不小于 0.05mm，頂件板的材料為 45 鋼。計算及說明 備注273.緊固零件（1）沉頭螺釘：表 1-12 中 17，用于固定導料板。（2）螺釘：表 1-12 中的，8，11，20 用于固定模具固定板，從而固定凸凹模和凹模，保證沖裁精度。第十章 校核設備（1）壓力機和閉模高度的校核沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP 總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據標稱壓力等參數查表 1-7，可初選壓力機為：JH23-25，其閉模高度最大為260mm又由落料凸凹模標準查得，高度為 101mm，符合要求，如下圖圖 1-16-2 閉模高度計算及說明 備注28第十一章 模具的裝配與試模（1） 模具安裝順序1. 清洗壓力機滑塊底面，工作臺和墊片平面及上下模座的頂面和底面。2. 降沖模置于壓力機工作臺或墊片上，移至近似工作位置。3. 觀察工件或廢料能否落下。4. 用手搬動飛輪或壓力機的寸裝置，是壓力機滑塊逐漸降至下極點。在滑塊下降過程中移動沖模，以便模柄進入滑塊中的模柄孔內。5. 調節(jié)壓力機至近似的閉合高度。6. 安裝固定下模的壓板，墊塊和螺栓，但不擰緊。7. 緊固上模，確保上模頂部與滑塊底面貼近無縫隙。8. 緊固下模，逐次交替擰緊。9. 調整閉模高度，使凸模進入凹模。10.回升滑塊，在個滑動部分加潤滑劑，確保導套上部出氣槽暢通。11.以紙試沖，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻?；瑝K寸動或手搬使飛輪移動。12.刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質量。13.安裝，調試送料和出料裝置。14.再次試沖。15.安裝安全裝置。（2）常見的試沖缺陷和調整方法試沖的缺陷 生產原因 調整方法送料不暢或料被卡死1.兩導料板件的尺寸過小或有斜度2.凸模與卸料板之間間隙過大，是搭邊翻扭3.用側刃定距的的沖裁模導料板的工作面和側刃不平行形成毛刺1.根據情況修整或重裝卸料板2.減小凸模和卸料板的間隙3.重裝導料板卸料不正常，退不下料1.裝配不正確，卸料機構不能移動2.凹模和下模座的漏料孔沒對正3.頂出桿過短或卸料板行程不夠1.修整卸料板2.修整漏料孔，修整凹模3.頂出器的頂出部分加長或加深卸料螺釘沉孔的深度凸，凹模刃口相碰1.上模架，下模架，固定板，凹模，墊片等零件不平行2.凸，凹模錯位3.導桿和導套配合間隙過大使導向不準1.修整有關零件，重裝上?；蛳履?.重新安裝凸，凹模是對正3.更換導柱或導套凸模折斷1.沖裁時產生側向力未抵消2.卸料板傾斜1.在模具上設置靠塊來抵消側向力2.修整卸料板或在凸模加導向裝置凹模被脹裂 凹?？谟械瑰F現象 修磨凹?？?9沖裁件的形狀和尺寸不正確凹模與凸模的刃口形狀及尺寸不正確 修整凸模和凹模的尺寸落料位置和沖孔位置不正確，成偏位現象1.擋料釘位置不正2.導料板和凹模送料中心不平行1.修整導料釘2.修整導料板沖壓件不平1落料凹模有上口大，下口小的倒錐，沖裁件從中通過會被壓彎2.沖孔結構不當，落料是沒有壓料裝置1.修磨凹?？冢サ瑰F現象2.加壓料裝置沖壓件毛刺較大1.刃口不鋒利或淬火硬度低2.凸，凹模配合間隙過大或間隙不均勻1.修磨工作刃口2.重新調整凸，凹模間隙，使其均勻參考文獻1. 夏巨諶、李志剛主編. 中國模具設計大典.南昌：江西科學技術出版社 , 2003 2. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設計實用技術.北京：機械工業(yè)出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等編. 現代工程圖學 .長沙:湖南科學技術出版社 , 2000 4. 徐政坤主編. 沖壓模具及設備.北京:機械工業(yè)出版社, 2005 5. 第四機械工業(yè)部標準化研究所.冷壓沖模設計.第四機械工業(yè)部標準化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學.北京:機械工業(yè)出版社 , 19997. 李奇 朱江峰主編 .模具設計與制造 ， 人民郵電出版社，2008計算及說明 備注限位板沖裁模具設計材料清單1、畢業(yè)設計（論文）課題任務書2、指導教師評閱表3、答辯及最終成績評定表4、畢業(yè)設計說明書2010 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書系： 機械工程系 專業(yè)： 機械制造及自動化 指導教師 學生姓名課題名稱 限位板沖裁模具設計內容及任務1.繪制成型模具裝配圖 1 張 2.繪制成型模具全套零件圖 1 套 3.編寫設計說明書 1 份 2擬達到的要求或技術指標根據制件材料，形狀，尺寸等要求如何確定合適的成型工藝選定相應的成型設備和成型工藝參數。了解各種不同材料的沖壓工藝及成型過程，了解模具凸、凹的計算過程，了解沖壓設備的各種工藝及成型過程。起止日期 工作內容 備注進度安排10年 3月 05日—3 月 14日10年 3月 15日—3 月 20日10年 3月 23日—5 月 18日10年 5月 20日—5 月 23日畢業(yè)設計調研畢業(yè)實習畢業(yè)設計答辯時間3主要參考資料1. 夏巨諶、李志剛主編. 中國模具設計大典.南昌：江西科學技術出版社 , 2003 2. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設計實用技術.北京：機械工業(yè)出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等編. 現代工程圖學 .長沙:湖南科學技術出版社 , 2000 4. 徐政坤主編. 沖壓模具及設備.北京:機械工業(yè)出版社, 2005 5. 第四機械工業(yè)部標準化研究所.冷壓沖模設計.第四機械工業(yè)部標準化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學.北京:機械工業(yè)出版社 , 1999教研室意見年 月 日系主管領導意見 年 月 日湖南工學院 2010 屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表系： 機械工程系 學生姓名 學 號 班 級專 業(yè) 機械制造及自動化 指導教師姓名課題名稱 限位板沖裁模具設計4評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；）是否同意參加答辯： 是□ 否□指導教師評定成績 分值：指導教師簽字： 年 月 日湖南工學院 2010 屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評 定 表系（公章）： 5說明：最終評定成績＝a+b ，兩個成績的百分比由各系自己確定，但應控制在給定標準的 10％左右。學生姓名 學號 班級 答辯日期 5月課題名稱 限位板沖裁模具設計 指導教師評 定成 績 評 定 分值 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計課題介紹思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。30必答題40答辯表現思維敏捷,回答問題有理論根據，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。自由提問30合 計 100答 辯 評 分分值：答辯小組長簽名：答辯成績 a：×40％＝指導教師評分 分值： 指導教師評定成績 b： ×60％＝最終評定成績：分數： 等級：答辯委員會主任簽名：年 月 日6設計說明書限位板沖壓連續(xù)模設計系 、 部： 機械工程系 學生姓名： 指導教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 7目 錄引言…………………………………………………………………………………….……. 5第一章 零件的工藝性分析…………………………………………………..….… 6第二章 工藝方案的選擇與確定…………………………………………….….… 7第三章 搭邊與排樣…………………………………………………………….…… 8第四章 計算沖壓力與壓力中心……………………………………………….… 9第五章 初選設備…………………………………………………………………….12第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定……………………………………………… 13第七章 模具的總體結構設計……………………………………...……………. 18第八章 工作零件的設計與計算………………………………………………… 21第九章 其他工藝結構零件的設計與選用……………………………………. 24第十章 校核設備…………………………………………………………………… 25第十一章 模具的裝配與試模………………………………………………………. 26參考文獻…………………………………………………………………………………... 27附錄……………………………………………………………………………………….... 278引言本 次 設 計 ， 是 我 的 一 次 較 全 面 的 設 計 能 力 訓 練 ， 通 過 這 次 訓 練 ， 我 對 模 具 基礎 知 識 及 工 程 力 學 、 互 換 性 與 測 量 技 術 、 機 械 制 圖 、 金 屬 工 藝 學 、 機 械 工 程 材料 專 業(yè) 基 礎 課 之 間 的 聯 系 有 了 一 個 較 為 系 統(tǒng) 全 面 的 認 識 ， 同 時 也 加 深 了 對 所 學知 識 的 理 解 和 運 用 ， 將 原 來 看 來 比 較 抽 象 的 內 容 實 現 為 具 體 化 .這 次 課 程 設計 初 步 掊 養(yǎng) 了 我 理 論 聯 系 實 際 的 設 計 思 想 ， 鍛 練 了 我 綜 合 運 用 模 具 設 計 和 相 關課 程 的 理 論 ， 結 合 和 生 產 實 際 分 析 和 解 決 工 程 實 際 問 題 的 能 力 ， 鞏 固 、 加 深 和擴 展 了 有 關 機 械 設 計 方 面 的 知 識 。通 過 制 訂 設 計 方 案 ， 合 理 選 擇 傳 動 機 構 和 零 件 類 型 ， 正 確 計 算 零 件 的 工 作 能力 、 確 定 尺 寸 和 選 擇 材 料 ， 以 及 較 全 面 地 考 慮 制 造 工 藝 、 使 用 和 維 護 等 要 求 ，之 后 進 行 結 構 設 計 ， 達 到 了 解 和 掌 握 模 具 零 件 、 機 械 傳 動 裝 置 和 簡 單 模 具 的 設計 過 程 和 方 法 ， 對 如 計 算 、 繪 圖 、 熟 練 和 運 用 設 計 資 料 （ 包 括 手 冊 、 圖 冊 、 標準 和 規(guī) 范 等 ） 以 及 使 用 經 驗 數 據 、 進 行 經 驗 估 算 和 處 理 數 據 等 方 面 的 能 力 進 行了 一 次 全 面 的 訓 練 。因 為 本 課 程 的 主 要 目 標 是 培 養(yǎng) 我 們 具 有 基 本 沖 裁 模 設 計 能 力 的 技 術 基 礎 課 ，因 此 通 過 設 計 的 實 踐 ， 使 我 了 解 到 模 具 設 計 的 基 本 要 求 、 基 本 內 容 和 一 般 程 序 ，掌 握 了 機 械 零 件 常 用 的 設 計 準 則 。 針 對 課 程 設 計 中 出 現 的 問 題 查 閱 資 料 ， 大 大擴 展 了 我 們 的 知 識 面 ， 培 養(yǎng) 了 我 們 在 模 具 工 業(yè) 方 面 的 興 趣 及 實 際 動 手 能 力 ， 對將 來 我 在 模 具 方 面 的 發(fā) 展 起 了 一 個 重 要 的 作 用 。 本 次 課 程 設 計 是 我 對 所 學 知 識運 用 的 一 次 嘗 試 ， 是 我 在 機 械 知 識 學 習 方 面 的 一 次 有 意 義 的 實 踐 。本 次 設 計 ,我 完 全 自 己 動 手 做 ,獨 立 完 成 自 己 的 設 計 任 務 ， 通 過 這 次 設 計 ，弄 懂 了 一 些 以 前 書 本 中 難 以 理 解 的 內 容 ， 加 深 了 對 以 前 所 學 知 識 的 鞏 固 。 在 設計 中 ， 通 過 非 常 感 謝 老 師 的 指 導 ， 使 自 己 在 設 計 思 想 、 設 計 方 法 和 設 計 技 能 等9方 面 都 得 到 了 良 好 的 訓 練 。一 已知條件（1）如下圖(1-1)所屬為沖裁零件限位板零件名稱：限位板零件材料：Q235A生產要求：大批量生產圖 1-1A—表示 Wc碳的含量在 0.14%~0.22%的低硬鋼5計算及說明 備注第一章 零件的工藝分析（1）沖孔如圖（1-1）所示零件尺寸，寬帶 b=42mm,厚度 t=2mm,滿足設計要求d>2t,且沖裁件外形由直線和圓弧組成，沒有尖角，且圓角半徑 r>0.5t有利用模具壽命。零件沖孔 d=29mm,查表 1-1，已知材料 Q235A 屈服點大小 235Mpa，選 d≥t 為最小孔，滿足要求。表 1-1 自由凸模沖孔的最小尺寸(mm)材料 圓孔 方形孔 矩形孔 長圓孔鋼>700Mpa鋼=400-700Mpa鋼t 滿足設計要求。（2）沖裁精度2.6.7 沖裁斷面的表面粗糙度表 2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度通過查上表 2.6.7 的沖裁斷面的表面粗糙度表 Ra=12.5 ；查表 2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度：新建試模時≤0.05mm，生產時≤0.15mm。d 為孔直徑t 為材料厚度6計算及說明 備注第二章 工藝方案的選擇與確定（1） 根據沖裁件的形狀，分為沖孔和落料兩道工序，且為大批量生產，故選擇復合模。（2） 提出可能方案沖裁該零件，所需工序有：（a） 落料（b） 沖直徑 30mm 的孔根據以上工序，可以有如下方案方案一：先落料 再沖直徑 30mm 的孔；方案二：在同一模具上同時完成沖直徑 29mm 的孔和落料比較以上兩種方案，第二種方案易實現自動化生產，且生產率高操作安全，適合大批量生產，所以選方案二。（3）沖模的生產過程簡圖如圖 1-2圖 1-27計算及說明 備注第三章 搭邊與排樣（1）確定合理的排樣形式根據材料的經濟應用原則，材料利用率η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ ＡＢ ×１００％ ，利用率越過越經濟，同時還要考慮沖裁件的精度要求，精度要求高的要留搭邊。搭邊 a 和 a1 的數值查表 1-4表 1-4 搭邊 a和 a1數值(低碳鋼) 注：對于其他材料，應將表中數值乘以下系數：中等硬度鋼 0.9，硬鋼 0.8 硬黃銅1~1.1 ， 硬鋁 1~1.2故有：a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm)（2）確定條料寬度和步距每次只沖一個零件的步距 A 的計算式為：A=D1+2a1=（53+22）+2*2.2=77.2（mm）條料寬度： B=（D+2a）=（18+55）+2*2.5=75（mm）（3）計算利用率選擇的排樣方式如圖 1-3 所示：η——材料利用率； Ｆ——工件的實際面積； F0——所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A—— 送料進距 (相鄰兩個制件對應點的距離)；B——條料寬度。D1—平行于送料方向的寬帶D—垂直于平行于送料方向的寬帶8計算及說明 備注圖 1-3工件的實際面積：F=52×55+3.14*9*9-2*（4*30）-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(29×29)/4=3361.40F0=A*B=74.2×78=5787.6材料利用率：η＝Ｆ/Ｆ0× １００％＝F/ ＡＢ×１００％=58.08％第四章 計算沖壓力與壓力中心（1）沖裁力的計算普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 P 一般可按下式計算： FP＝tLτ 材料抗剪強度： τ=（1.2×t/d+0.6）*σb≈150(MPa)沖孔邊緣: L1=29×3.14=91.06(mm)落料邊緣： L2=21×3.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm)沖孔力： F1=L1τt=91.06 ×150× 3=40977 N落料力 ： F2= L2τt=305.02 ×150× 3=137259 N沖裁力 ： F0=F1+F2= 178236 N考慮到模具刃口的磨損和凸凹模間隙的波動，材料的機械性能的變化，材料厚度偏差的，實際所需的沖裁力還要增加 30％，即：F=1.3×F0=231706.8 Nτ—— 材料抗剪強度 ，見附表 (MPa)；L——沖裁周邊總長(mm)；t——材料厚度(mm)σb—抗拉強度為235(MPa)d---材料最大寬度9計算及說明 備注10當上模完成 一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內，模面上的材料因彈性 收縮而緊箍在 凸模上 。為了使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ,將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力 ；從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內向上頂出制件需的力，稱為 頂件力 (圖 1-5)。影響卸料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計算是困難的。在實際生產中常采用經驗 公式計算： 卸料力 FＱ＝Ｋ FＰ= 推料力 FＱ1＝n Ｋ1 FＰ 頂件力 FＱ２＝Ｋ２ FＰ 圖 1-4 工藝力示意圖由下表 1-5查的 K=0.045 K1=0.05 K2=0.04材料 厚度/（mm） K K1 K2鋼≤0.10.1～ 0.50.5 ～ 2.52.5～ 6.56.50.1 0.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.065～0.0750.045～0.0550.04 ～0.050.03～0.040.02～0.03解得：FQ=0.045×178436.7=8029.65 N FQ1=0.05×178436.7=8921.84 NFQ2=0.04×178436.7=7137.47 NP——沖裁力(N)； K——卸料力系數，其值為0.02～0.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K１——推料力系數，其值為0.03～0.07(薄料取大值， 厚料取小值)； K2—— 頂件力系數，其值為0.04～0.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n——梗塞在凹模內的制件或廢料數量(n＝h/t); h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。11（2）沖裁中心沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：（a）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（b）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（c）形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據是：各分力對某坐標軸的力矩之代數和等于諸力的合力對該坐標軸力矩。求出合力作用點的座標位置 O0(x0, y０)，即為所求模具的壓力中心如圖 1-5圖 1-5其中：X0=（X1+X2+X3+X4+X5）/5=66.2Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4計算及說明 備注12第五章 初選設備（1）計算壓力機的表承壓力沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP 總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據標稱壓力等參數查表 1-7，可初選壓力機為：JH23-25壓力機型號 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH23-25 JH23-40標稱壓力/KN 31.5 63 100 160 250 400滑塊行程/mm 25 35 45 70 75 80滑塊行程 200 170 145 120 80 55最大封閉高度 120 150 180 205 260 330封閉高度調節(jié)量 25 35 35 45 55 65立柱間距/mm 120 150 180 220 270 340喉深/mm 90 110 130 160 200 250工作臺前后尺寸/mm 160 200 240 300 370 460工作臺左右尺寸/mm 250 310 370 450 560 700墊板厚度/mm 30 30 35 40 50 65墊板孔徑/mm 100 140 170 210 260 320模柄孔直徑/mm 25 30 30 40 40 50模柄孔深度/mm 40 55 55 60 60 70最大傾斜角 45 45 35 35 30 30電動機功率/kw 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 5.5表 1-7FP 總－沖裁各工藝力的總和13第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定已知沖裁件材料為 Q235A 鋼厚度 t=2mm,沖裁件精度 IT12，查公差表 1-8公差表 1-8查的各尺寸如下圖 1-6 所示：dd—沖孔凹模基本尺寸(mm)；dp —沖孔凸?；境叽?mm)； dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；△—制件公差 (mm)；x—系數計算及說明 備注14沖裁模刃口尺寸計算的基本原則：落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。沖裁件內圓孔由沖孔制成，外形為非圓形落料而成，（a）沖孔凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下： dp＝ （ dmin＋x△)－δpdd=（dp+Zmin）+δp通過查下沖裁件處始雙面間隙表 1-9，表 1-9 沖裁件處始雙面間隙軟鋁 含碳（0.08~0.2）%的鋼材料厚度mm Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax1 0.04 0.06 0.05 0.07 0.06 0.081.2 0.05 0.084 0.072 0.096 0.084 0.1081.5 0.075 0.105 0.09 0.12 0.105 0.1351.8 0.09 0.126 0.108 0.144 0.126 0.1622 0.1 0.14 0.12 0.16 0.14 0.182.2 0.13 0.176 0.154 0.198 0.176 0.222.5 0.15 0.2 0.175 0.225 0.2 0.252.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.283 0.18 0.24 0.21 0.27 0.24 0.33.5 0.245 0.315 0.28 0.35 0.315 0.3854 0.28 0.36 0.32 0.4 0.36 0.444.5 0.315 0.405 0.36 0.45 0.405 0.49δp—凸模下偏差，δd—凹模上偏差計算及說明 備注15得到：Zmax=0.27mm Zmin=0.21mmZmax-Zmin=0.06 mm沖孔部分沖裁凸模，凹模的制作公差，可查表 1-10表 1—10基本尺寸、mm凸模偏差δp/mm凹模偏差δd/mm基本尺寸、mm凸模偏差δp/mm凹模偏差δd/mm≤18 0.02 0.02>180 ～260 0.03 0.045＞18 ～30 0.02 0.25>260 ～360 0.035 0.05>30 ～80 0.02 0.03>360 ～500 0.04 0.06>80 ～120 0.025 0.035 >500 0.05 0.07>120 ～180 0.3 0.04查的：δp=0.02 mm δd=0.025 mm有： δp+δd=0.045 mm＜Zmax-Zminx—系數，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，按下列關系取值，也可查表 1-11： 當制件公差為 IT10 以上，取 x＝１ 當制件公差為 IT11～IT13，取 x＝0.75 當制件公差為 IT14 以下時，取 x＝0.5。 表 1-11 系數 x非 圓 形 圓 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度 t(㎜)工件公差 Δ 4 ≤0.16≤0.20≤0.24≤0.30 0.17~0.350.21~0.410.25~0.440.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60 <0.16<0.20<0.24<0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30 計算及說明 備注16查的 x＝0.75 ，Δ=0.24故得：dp＝ （ dmin＋x△)+δp=（（30+0.75×0.21）+0.02=30.16+0.02dd=（dp+Zmin）-δp=*（30.16+0.27）-0.025=30.43-0.025（b）落料落料時以落料凹模設計為基準的刃口尺寸計算如下表表 1-11 以落料凹模設計為基準的刃口尺寸計算工序性質 凹模刃口尺寸磨損情況 基準件凹模的尺寸圖 2.3.3 (b)配制凸模的尺寸 磨損后增大的尺寸 Aj＝（Amax－x△)＋0.25△ 磨損后減小的尺寸 Bj＝（Bmin＋x△)－0.25△ 落料 磨損后不變的尺寸 Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△ 按凹模實際尺寸配制，保證雙面合理間隙2cmin ~2cmax注：Aj、Bj、Cj 為基準件凹模刃口尺寸；Amax、Bmin、Cmin 為落料件的極限尺寸。計算凹模各尺寸：查上表 1-11 的，尺寸 42，52，55 對應的 x=0.75，尺寸 18 對應 x=1磨損后增大的尺寸的：Aj＝（Amax－x△)＋0.25△42mm的 ：A1= （42-0.75×0.25）+0.25/4=41.81+0.0652mm的： A2= （52-0.75×0.30）+0.30/4=51.81+0.0618mm的： A3= （18-1×0.18）+0.18/4=17.82+0.05圓弧 R9，R21 的尺寸為了保證分別與 18mm，42mm 相切，不用計算直接取其A3,A1 值的一半。磨損后不變的尺寸：Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△44mm 的 C1=（55+0.75×0.3）±0.125 ×0.3=54.78±0.04凸模的尺寸按上述凹模相關尺寸配制，保證雙面間隙Zmin～Zmax=0.21～0.27mm（前面以由表 1-11 查的）（C）模具間隙模具間隙即模具凸模與凹模之間的間隙，其對沖裁件的質量，沖裁力，模具壽命都有較大的影響。因此選擇合理的間隙，非常重要，確定合理間隙的方法如下：計算及說明 備注171. 理論確定法如圖 1-7，中的三角形 ABC 可確定合理的間隙，圖 1-7C = （t-h0）×t ×tgβ=t（1- h0/t）×tgβ查下表 1- 12 的 ：h0/t=0.2 ，β=4 °表 1-12 h0/t 與 β 的值h0/t β材料 退火 硬化 退火 硬化軟鋼 紫銅 軟黃銅 0.5 0.35 6° 5°中硬鋼 硬黃銅 0.3 0.2 5° 4°硬鋼 硬青銅 0.2 0.1 4° 4°解得： C =3×（1-0.2）×tg4°=3×0.8×0.07=0.168 mmZ=2c=0.336 mm2. 經驗法材料為硬材料：t＜3mm Z=（8%～10%）tt=1～3mm Z=（11% ～17%）tt=3～5mm Z=（17% ～25%）t已知材料厚度為：t=3mm解得： Z= 0.33 ～0.51 mm式中， h０—— 凸 模切入深度；β——最大剪應力方向與垂線方向的夾角計算及說明 備注18第七章 模具的總體結構設計（1） 模具的類型選擇根據沖裁件的結構特點，需沖孔和落料兩道工序方能完成零件成型，而且要進大批量的生產，綜合上述，課選擇正裝式復合模進行生產，其結構圖如圖 1-7.。圖 1-7在壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道沖壓工序的模具，稱為復合模。計算及說明 備注19模具各部分名稱和代號等參數如下表 1-12表 1-12（2） 模架的選擇模架由上下模座，模柄及導向裝置（導柱，導套）組成。（a）模架的形式模架的形式選擇后側導柱模架，可縱橫送料，送料方便。其模架的形式結構如下圖 1-8計算及說明 備注20圖 1-8（b）導柱和導套導柱和導套的結構與尺寸都可以直接從標準中選取，選滑動導向的導柱導套，安裝尺寸示意圖如圖 1-9.圖 1-9計算及說明 備注21（c）模柄的選擇所作設計為大型，模具都通過模柄固定在壓力機滑塊上的，可使用螺釘固定。第八章 工作零件的設計與計算（1）凸模（a）凸凹模和凸模的結構形式由于沖裁件的落料件為非圓形的，可選擇直通式凸凹模，直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。1-10 整體式凸模 而沖孔凸模則選擇用臺階式凸模，如下圖 1-11圖 1-11 標準圓形凸模22計算及說明 備注23（b）長度計算凸模長度應根據模具結構的需要來確定。采用固定卸料板和導料板結構時，圖 1-12 所示，凸模的長度應該為：L＝h1＋h2＋h3＋（15 ～20）mm 圖 1-12（c）材料和其他要求沖裁件的形狀復雜，可選擇 Cr12，熱處理為淬火；工作部份的粗糙度為：Ra0.8～0.4 um 固定部分粗糙度為： Ra1.6～0.8 um（2）凹模(一)凹模洞口的類型1. 凹模洞口的類型常用凹模洞口類型如圖 1-14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，刃磨后工作部分尺寸不變。廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模和上出件的沖裁模用 a)、c)型，下出件的用 b)或 a)型。d)、e)型是錐筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小。但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 (如 α＝30`時，刃磨 0.1mm，其尺寸增大 0.0017mm)。圖 1-14 凹模洞口的類型h1、h2、h3、t 分別為凸模固定板、卸料板、導料板、材料的厚度。15～20mm為附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。凹模錐角α、后角β 和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝4～10mm。24計算及說明 備注25設計的為復合模和上出件的沖裁模用 a)型，洞口的主要參數可查下表 1-13，得到：a=30` β＝３°、h＝10mm。表 1-13 洞口的主要參數板料厚度t/mm a β h/mm≤0.50 15` 2° ≥40.5～1 15` 2° ≥51～2.5 15` 2° ≥6≥2.5 30` 3° ≥82. 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定如圖 1-15所示。 圖 1-15凹模外形尺寸凹模厚度 H＝Kb（≥15mm) 凹模壁厚 c＝(1.5～２)H (≥30～４０mm)式中 b為沖裁件的最大外形尺寸；K 是考慮板料厚度的影響系數。查表 1-15根據凹模壁厚即可算出其相應凹模外形尺寸的長和寬，然后可在冷沖模國家標準手冊中選取標準值。 表 1-15 系數 K值 b 材料厚度 t0.5 1 2 3 ＞3≤ 5050～ 100100～ 200＞ 2000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22t=3mmb=73mm為沖裁件的最大外形尺寸；K 是考慮板料厚度的影響系數26查的： K = 0.5凹模厚度： H＝Kb= 0.5×73=36.5mm （ ≥15mm) 凹模壁厚 ：c ＝(1.5～2)H =（54.75 ～73）mm (≥30～40mm)第九章 其他工藝結構零件的設計與選用1.定位零件模具上的定位零件的作用是將毛坯和半成品在模具上能夠正確的定位，根據毛坯的形狀，尺寸，模具的結構形式可選以下定位零件：導料板：用于條形料的送料，條料靠在一側的導料板，沿著設計的方向送料。定位銷：為上下模座定位，保證沖裁精度。2.卸料和壓料零件（1）卸料板如圖 1-16，為固定卸料板，適用于設計沖裁件卸料，作用為當凸凹模完成一次回程時，阻擋余料，使其脫落，卸料班為 45 鋼，熱處理為淬火硬度HRC40～50。圖 1-16（3） 頂件桿如圖 1-17，為頂件桿，取直徑 5～10mm，其與凹模內壁的間隙不宜過大，一般取 0.1～0.2mm，但不小于 0.05mm，頂件板的材料為 45 鋼。計算及說明 備注273.緊固零件（1）沉頭螺釘：表 1-12 中 17，用于固定導料板。（2）螺釘：表 1-12 中的，8，11，20 用于固定模具固定板，從而固定凸凹模和凹模，保證沖裁精度。第十章 校核設備（1）壓力機和閉模高度的校核沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP 總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據標稱壓力等參數查表 1-7，可初選壓力機為：JH23-25，其閉模高度最大為260mm又由落料凸凹模標準查得，高度為 101mm，符合要求，如下圖圖 1-16-2 閉模高度計算及說明 備注28第十一章 模具的裝配與試模（1） 模具安裝順序1. 清洗壓力機滑塊底面，工作臺和墊片平面及上下模座的頂面和底面。2. 降沖模置于壓力機工作臺或墊片上，移至近似工作位置。3. 觀察工件或廢料能否落下。4. 用手搬動飛輪或壓力機的寸裝置，是壓力機滑塊逐漸降至下極點。在滑塊下降過程中移動沖模，以便模柄進入滑塊中的模柄孔內。5. 調節(jié)壓力機至近似的閉合高度。6. 安裝固定下模的壓板，墊塊和螺栓，但不擰緊。7. 緊固上模，確保上模頂部與滑塊底面貼近無縫隙。8. 緊固下模，逐次交替擰緊。9. 調整閉模高度，使凸模進入凹模。10.回升滑塊，在個滑動部分加潤滑劑，確保導套上部出氣槽暢通。11.以紙試沖，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻。滑塊寸動或手搬使飛輪移動。12.刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質量。13.安裝，調試送料和出料裝置。14.再次試沖。15.安裝安全裝置。（2）常見的試沖缺陷和調整方法試沖的缺陷 生產原因 調整方法送料不暢或料被卡死1.兩導料板件的尺寸過小或有斜度2.凸模與卸料板之間間隙過大，是搭邊翻扭3.用側刃定距的的沖裁模導料板的工作面和側刃不平行形成毛刺1.根據情況修整或重裝卸料板2.減小凸模和卸料板的間隙3.重裝導料板卸料不正常，退不下料1.裝配不正確，卸料機構不能移動2.凹模和下模座的漏料孔沒對正3.頂出桿過短或卸料板行程不夠1.修整卸料板2.修整漏料孔，修整凹模3.頂出器的頂出部分加長或加深卸料螺釘沉孔的深度凸，凹模刃口相碰1.上模架，下模架，固定板，凹模，墊片等零件不平行2.凸，凹模錯位3.導桿和導套配合間隙過大使導向不準1.修整有關零件，重裝上?；蛳履?.重新安裝凸，凹模是對正3.更換導柱或導套凸模折斷1.沖裁時產生側向力未抵消2.卸料板傾斜1.在模具上設置靠塊來抵消側向力2.修整卸料板或在凸模加導向裝置凹模被脹裂 凹?？谟械瑰F現象 修磨凹?？?9沖裁件的形狀和尺寸不正確凹模與凸模的刃口形狀及尺寸不正確 修整凸模和凹模的尺寸落料位置和沖孔位置不正確，成偏位現象1.擋料釘位置不正2.導料板和凹模送料中心不平行1.修整導料釘2.修整導料板沖壓件不平1落料凹模有上口大，下口小的倒錐，沖裁件從中通過會被壓彎2.沖孔結構不當，落料是沒有壓料裝置1.修磨凹?？冢サ瑰F現象2.加壓料裝置沖壓件毛刺較大1.刃口不鋒利或淬火硬度低2.凸，凹模配合間隙過大或間隙不均勻1.修磨工作刃口2.重新調整凸，凹模間隙，使其均勻參考文獻1. 夏巨諶、李志剛主編. 中國模具設計大典.南昌：江西科學技術出版社 , 2003 2. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設計實用技術.北京：機械工業(yè)出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等編. 現代工程圖學 .長沙:湖南科學技術出版社 , 2000 4. 徐政坤主編. 沖壓模具及設備.北京:機械工業(yè)出版社, 2005 5. 第四機械工業(yè)部標準化研究所.冷壓沖模設計.第四機械工業(yè)部標準化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學.北京:機械工業(yè)出版社 , 19997. 李奇 朱江峰主編 .模具設計與制造 ， 人民郵電出版社，2008計算及說明 備注
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