馬氏體不銹鋼板材復(fù)合沖裁復(fù)合模模具設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD】
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開題報(bào)告
題目名稱
復(fù)合沖裁模模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
一、 選題的目的和意義：
本課題要求對(duì)復(fù)合沖裁模模具設(shè)計(jì)，復(fù)合沖裁模是在沖床的一次沖壓過(guò)程中可以同時(shí)完成兩步或兩步以上的工序。該復(fù)合沖裁模將落料、沖孔兩步工序在一起完成。該模具選取了合理的凸、凹模間隙及最佳的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。闡述了零件沖壓復(fù)合模具的整體結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程，為保證沖裁件的質(zhì)量，指出了復(fù)合模具設(shè)計(jì)和加工注意的要點(diǎn)。該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展應(yīng)用到其它類似零件的沖裁加工中。
因?yàn)槟＞咧圃鞂?duì)制造業(yè)的重大作用，激勵(lì)我趁此畢業(yè)設(shè)計(jì)的良機(jī)，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具制造方法的基本原理和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)、制造模具時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，學(xué)習(xí)如何充分考慮它們的特點(diǎn)，選用最佳的工藝方案；掌握各種制造方法對(duì)模具結(jié)構(gòu)的要求，具有分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力，能夠設(shè)計(jì)出工藝性能良好的模具結(jié)構(gòu)；了解國(guó)內(nèi)先進(jìn)的模具制造技術(shù)，盡量采用新工藝、新技術(shù)。并且鞏固和加深已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，提高自己的綜合分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
二． 國(guó)內(nèi)外研究綜述：
??? 80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億，至2002年我國(guó)模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
??? ?模具制造在機(jī)電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。
改革開放以來(lái)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合資經(jīng)營(yíng)，我國(guó)的模具制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，少數(shù)單位在沖模技術(shù)領(lǐng)域采用了CAD,CAM,CAE技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，顯著地縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期，提高了模具質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了模具工作零件的互換。
雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)張，模具制造技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，模具成形技術(shù)及模具設(shè)計(jì)與制造已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。因此社會(huì)上迫切需要各種模具設(shè)計(jì)師、模具技師等技術(shù)人才，未來(lái)的中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展空間是巨大的。 ????
二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1、到圖書館或網(wǎng)上查閱有關(guān)沖壓模具設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資料,借閱相關(guān)書籍,了解國(guó)內(nèi)外相關(guān) 技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)；
2、對(duì)沖裁的零件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,確定最佳工藝方案，進(jìn)行主要工藝參數(shù)的計(jì)算，并確定壓力機(jī)的選擇；
3、根據(jù)對(duì)沖裁件的分析計(jì)算進(jìn)行模具設(shè)計(jì)；
4、根據(jù)選型和計(jì)算尺寸，運(yùn)用AutoCAD軟件繪出模具裝配圖、部件零件圖。
三、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：
[1]牟林．沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2006
[2]楊玉英．實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[3]徐慧民．模具制造工藝學(xué)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，2007
[4]翁其金、徐新成 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2004
[5]朱偉成,徐成林,宋寶陽(yáng),富壯.沖壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車工藝與材料,2007
[6]張葦．沖壓件模具CAD現(xiàn)狀與發(fā)展[J]．輕型汽車技術(shù)，2004
[7]劉京華 模具識(shí)圖與制圖 化學(xué)工業(yè)出版社 2007
[8]洪麗華,陳永祿.中國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)狀和模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)電技術(shù)，2007
[9]鐘日銘 陳忠鈺 AutoCAD 2008中文版機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與實(shí)踐 機(jī)械工業(yè) 2007
[10] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1999
四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說(shuō)明）
1、第05—06周 整理相關(guān)背景資料,初步選題、提出設(shè)計(jì)方案;
2、第07周 開題、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及方案論證;
3、第08—09周 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算，完成主要零部件的設(shè)計(jì);
4、第10—13周 完成模具裝配圖、部件零件圖的繪制;
5、第13—14周 審查、改進(jìn)設(shè)計(jì)，并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫、打印、裝訂;
6、第15周 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
五、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
3
馬氏體不銹鋼板材復(fù)合沖裁復(fù)合模模具設(shè)計(jì)
院 （系）：
專 業(yè)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2015 年3月9日
3
摘要
本次設(shè)計(jì)的是復(fù)合沖裁模，復(fù)合沖裁是在沖床的一次沖壓過(guò)程中可以同時(shí)完成兩步或兩步以上的工序。該復(fù)合沖裁模將落料、沖孔兩步工序在一起完成。該模具選取了合理的凸、凹模間隙及最佳的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。闡述了零件沖壓復(fù)合模具的整體結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程，為保證沖裁件的質(zhì)量，指出了復(fù)合模具設(shè)計(jì)和加工注意的要點(diǎn)。該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展應(yīng)用到其它類似零件的沖裁加工中。
關(guān)鍵詞： 模具設(shè)計(jì)； 模具加工； 沖壓；
復(fù)合沖裁模； 模具結(jié)構(gòu)；
Abstrast
In this paper , a compound die is designed .The compound die can produce two parts or more by one punching procedure .It introduce the design and way of fine blanking and chose the blanking clearance between punch and matrix .The best structure is introduced to complish the desire of the making machine.Compared with the traditional dies ,this whole structure and working process of the die were stated,and the main points method can be used to the forming of other similar parts.
Key Word: die design; die manufacturing; stamping; compound die; structure so the structing of die.
摘要 1
前 言 1
1設(shè)計(jì)題目及要求 1
1.1沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 1
1.2 工藝設(shè)計(jì) 2
1.2.1 零件及其沖壓工藝分析 2
1.2.2 確定工藝方案,主要工藝參數(shù)計(jì)算 3
1.2.3 選擇沖壓設(shè)備 3
1.3 模具設(shè)計(jì) 3
1.3.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì) 3
1.3.2 模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 3
1.3.3 繪制模具圖 3
2 工藝設(shè)計(jì) 4
2.1 零件及其沖壓工藝性分析 4
2.2 確定工藝方案 4
2.2.1 沖裁工序的組合 4
2.2.2 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性 8
2.3主要參數(shù)的計(jì)算 9
2.3.1沖裁力 9
2.3.2 材料的周長(zhǎng)和面積 10
2.3.3 材料的經(jīng)濟(jì)利用 11
2.3.4壓力中心的計(jì)算 14
2.4 選擇沖壓設(shè)備 21
2.4.1 常用壓力機(jī)的分類 21
2.4.2 壓力機(jī)類型的選擇 21
2.4.3 確定設(shè)備規(guī)格 22
3 模 具 設(shè) 計(jì) 24
3.1 沖模的分類 24
3.2 沖模零件的分類 25
3.3 工作零件 26
3.3.1 凹模的設(shè)計(jì) 26
3.3.2凸模長(zhǎng)度確定及其強(qiáng)度校核 28
3.3.3 沖模刃口尺寸的計(jì)算 32
3.4 定位零件 38
3.5 壓料、卸料零件 39
3.6 連接與固定零件 45
3.6.1 模柄 45
3.6.2 上、下模座 46
3.7 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 47
3.8 確定導(dǎo)向方式 47
4 模具的裝配及工作過(guò)程 49
4.1模具的裝配 49
4.2 工作過(guò)程 49
總 結(jié) 50
致 謝 51
參 考 文 獻(xiàn) 52
[鍵入文字]
前 言
沖壓工藝是塑性件，它主要用于加工板料零件時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，所以它的生產(chǎn)率且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的扎制板料或帶料，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。
沖壓工藝在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器 、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要。因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本較低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)?，F(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化的國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
沖壓工藝，模具以及沖壓設(shè)備等正在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，從總體來(lái)看，現(xiàn)代沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向可以歸納為以下幾個(gè)方面：
(1)、沖壓成型工藝與理論的研究
成形，近年來(lái)，沖壓成型工藝有很多的新的發(fā)展,特別是精密沖裁，精密剪切，復(fù)合材料成形，軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大的提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。
由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)沖壓成行已從原來(lái)的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，已實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(2)、沖壓加工自動(dòng)化與柔性化
為了適應(yīng)大批量、高效率的生產(chǎn)需要,在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動(dòng)化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。專門配置了機(jī)械手或機(jī)器人，這不僅大大提高了沖壓件的生產(chǎn)品質(zhì)和生產(chǎn)率，而且增加了沖壓工作和沖壓工人的安全性。在中小件的大批量生產(chǎn)方面，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用多工位級(jí)進(jìn)模、多任務(wù)位壓力機(jī)或高速壓力機(jī)。在小批量多品種生產(chǎn)方面，正在發(fā)展柔性制造系統(tǒng)(FMS)，為了適應(yīng)多品種生產(chǎn)是不斷更換模具的需要，已成功地發(fā)展了一種快換模系統(tǒng)。現(xiàn)在，量生產(chǎn)方面,.換一副大型沖壓模具，僅需6~8分鐘即可完成。此外，近年來(lái)，集成制造系統(tǒng)（CIMS）也正被引入沖壓加工系統(tǒng)，出現(xiàn)了沖壓加工中心，并且使設(shè)計(jì)、沖壓生產(chǎn)、零件運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、品質(zhì)檢驗(yàn)以及生產(chǎn)管理等全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
(3)、 沖模CAD/CAM
自從美國(guó)Die Comp公司與1971年在簡(jiǎn)單級(jí)進(jìn)模中首先將CAD/CAM技術(shù)引入到?jīng)_模設(shè)計(jì)與制造中以來(lái)，沖模CAD/CAM 技術(shù)已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。1978年日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了MEL 系統(tǒng),采用了圖形顯示設(shè)備和交互圖形設(shè)計(jì)技術(shù)，使CAD開始走向?qū)嵱没Ｎ覈?guó)在沖壓模具的CAD/CAM方面也取得了重大的進(jìn)展，上海交通大學(xué)在80年代初期開展了大規(guī)模的CAD/CAM研究開發(fā)工作，目前在上海交通大學(xué)已建立了模具CAD/CAM國(guó)家工程中心。在華中理工大學(xué)建立了模具CAD/CAM國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
由于新技術(shù)的應(yīng)用和引導(dǎo),模具技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位愈來(lái)愈大，在一定程度上決定了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)在21世紀(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，為此，我們要有足夠的認(rèn)識(shí)并采取得力的措施。
50
1設(shè)計(jì)題目及要求
原始設(shè)計(jì)題目如下圖所示：
圖 1沖件零件圖
1.1沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)綜合考慮,選擇性各個(gè)方面和設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低沖壓件的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。一般來(lái)講，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟包括：成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全。
此次沖壓件是板料，有關(guān)板料的沖壓介紹如下：
板料沖壓：利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離或變形，從而獲得沖壓件的加工方法稱為板料沖壓。板料沖壓的坯料厚度一般小于4mm，通常在常溫下沖壓，故又稱為冷沖壓。
原材料：具有塑性的金屬材料，如低碳鋼、奧氏體不銹鋼、銅或鋁及其合金等，也可以是非金屬材料，如膠木、云母、纖維板、皮革等。
板料沖壓的特點(diǎn)：
（1）沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
（2）沖壓件的尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，一般不再進(jìn)行機(jī)械加工，即可作為零件使用。
（3）金屬薄板經(jīng)過(guò)沖壓塑性變形獲得一定幾何形狀，并產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化，使沖壓件具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和剛性好的優(yōu)點(diǎn)。
（4）沖模是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用相對(duì)較高，故沖壓適合在大批量生產(chǎn)條件下采用。
1.2 工藝設(shè)計(jì)
1.2.1 零件及其沖壓工藝分析
根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖，分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學(xué)性能,并結(jié)合可供選用的沖壓設(shè)備規(guī)格以及模具制造條件/生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、供序數(shù)目、工序順序及組合方式等。
工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù),計(jì)算有兩種情況,第一種是工藝參數(shù)可以計(jì)算的比較準(zhǔn)確，如零件材料的排樣利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二重視工藝參數(shù)只能作近似計(jì)算，如一般彎曲或拉深成形力、復(fù)雜零件的坯料展開尺寸。
1.2.2 確定工藝方案,主要工藝參數(shù)計(jì)算
在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能。
1.2.3 選擇沖壓設(shè)備
根據(jù)要完成的沖壓工序性質(zhì)和各種沖壓設(shè)備的性能特點(diǎn)，考慮沖壓加工所需的變形力、變形功及模具閉合高度和輪廓尺寸的大小等主要因素，結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況來(lái)合理選定設(shè)備類型和噸位。
1.3 模具設(shè)計(jì)
模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算、模具圖繪制等內(nèi)容。
1.3.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)
根據(jù)擬定的工藝方案，考慮沖壓件的形狀特點(diǎn)、零件尺寸大小、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求等選定與設(shè)計(jì)沖模結(jié)構(gòu)形式。
1.3.2 模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算
確定模具結(jié)構(gòu)形式后，計(jì)算或校核模具結(jié)構(gòu)上的有關(guān)參數(shù)，如模具工作部分的幾何尺寸、模具零件的強(qiáng)度與剛度、模具運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、模具與設(shè)備之間的安裝尺寸，選用和核算彈性組件等。
1.3.3 繪制模具圖
模具圖是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)結(jié)果的最終體現(xiàn)，該模具圖包括制造模具和使用模具的完備信息。
2 工藝設(shè)計(jì)
2.1 零件及其沖壓工藝性分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。該工件的材料是08F，屬于低碳鋼。選用08F的冷軋鋼板作為原料，鋼板尺寸為1500×600型號(hào)的。這種鋼板的沖壓性能好，該材料抗剪強(qiáng)度 為220~310 ，抗拉強(qiáng)度 為280~390 ，（在下文的計(jì)算中抗拉強(qiáng)度取295）
由沖裁件圖上所標(biāo)注的尺寸公差可以確定該工件的表面加工精度要求為級(jí)，在沖裁中其尺寸公差等級(jí)為級(jí)，屬于普通沖裁。
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)、工序組合和工序順序的安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的沖裁方案。
2.2.1 沖裁工序的組合
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(jí)進(jìn)沖裁。
復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可以完成一個(gè)沖裁件。
沖裁組合方式的選擇根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸精度、形狀復(fù)雜
程度、模具成本等多方面因素來(lái)考慮。
(1) 生產(chǎn)批量
由于模具費(fèi)用在制件成本種占很大的比例，所以，沖裁件的生產(chǎn)批量在很大程度上決定了沖裁工序的組合程度，即決定所用的模具結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，模具制造簡(jiǎn)單，力求制造快，成本低，采用單工序沖裁，對(duì)于中批和大批量生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)力求完善，要求效率高、壽命長(zhǎng)，采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁。
(2) 沖裁件尺寸精度
復(fù)合沖裁所得工件公差等級(jí)高，內(nèi)、外形同軸度一般可達(dá)到料，工件較平整，不翹曲。級(jí)進(jìn)沖裁所得工件的尺寸公差等級(jí)較復(fù)合沖裁低，工件有拱彎、不夠平整。但工序沖裁的工件精度最低。
(3) 對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性
復(fù)合沖裁可用于各種尺寸的工件。材料厚度一般在以下。但工件上孔與孔之間和孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小?？走吘嘈∮谧钚『侠碇禃r(shí)，若采用復(fù)合沖裁，則該部位的凸凹模的壁厚因小于最小極限值，易因強(qiáng)度不足而破裂。此時(shí)也不宜采用單工序沖裁，因孔邊距過(guò)小，落料后沖孔時(shí)，這些部位會(huì)發(fā)生外脹和外扭變形，得到不合格的產(chǎn)品，這時(shí)宜采用級(jí)進(jìn)沖裁，這樣可避免這些缺陷。級(jí)進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形零件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁要大。但級(jí)進(jìn)沖裁受壓力機(jī)臺(tái)面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件一般為中、小型件。為提高生產(chǎn)效率與材料利用率，常采用多排沖壓。級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)廣泛采用多排沖壓，但復(fù)合沖裁則很少采用。
(4) 模具制造、安裝調(diào)整和成本
對(duì)復(fù)雜性狀的工件，采用復(fù)合沖裁與采用連續(xù)沖裁，模具制造，安裝調(diào)整較易，成本較低。對(duì)簡(jiǎn)單形狀、精度不高的零件，級(jí)進(jìn)沖裁，模具結(jié)構(gòu)較之復(fù)合模簡(jiǎn)單，易于制造。
本次模具設(shè)計(jì)的沖裁工件形狀雖然不規(guī)則，但結(jié)構(gòu)并不是很復(fù)雜。沖孔、落料兩道工序即可完成，考慮到?jīng)_裁件的定位誤差、材料厚度、大批量生產(chǎn)、安裝以及成本等因素，決定采用復(fù)合沖裁。在此有四種方案可供選擇：
方案一、 落料
圖2 落料
此種方法的優(yōu)點(diǎn)是：定位誤差小，只需要一次定位即可。位置精度高。其缺點(diǎn)是：危險(xiǎn)截面強(qiáng)度雖夠，但模具制造復(fù)雜，難以加工和裝配。并且成本比較高。
方案二、 沖孔、落料
圖3 沖孔、落料
采用落料、沖孔復(fù)合模。先沖孔，沖掉陰影部分，再落料。此種方法雖然降低了模具的加工和裝配的難度，降低了制造成本。但是沖孔與落料的交界處留有尖角，難以加工和去除，這常常是沖壓工藝所不允許的。
方案三、 沖孔、落料
圖4 落料、沖孔
也還是先沖掉陰影部分，再落料。此種方法雖然也和方案二有著同樣的優(yōu)點(diǎn)，此外比上述方案好的是沖孔與落料的交界處沒有尖角，同時(shí)還能
保證沖孔凸模和落料凹模的足夠強(qiáng)度。
方案四、 沖孔、落料
圖5 沖孔、落料
此種方法是采取沖孔、落料分開加工兩道工序，用兩套模具。這樣很容易產(chǎn)生定位誤差，難以保證加工精度。
綜合考慮上述四種方案，方案三還是比較理想的。在用一套模具能滿足加工要求的前提下，盡量不用兩套或多套模具來(lái)加工。所以，采用方案三為最終方案。
2.2.2 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性
沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性指沖裁件結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。
主要包括以下幾方面：
（1）沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于排樣時(shí)合理利用材料，盡可能提高材料的利用率。
（2） 沖裁件轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡量避免尖角，以圓角過(guò)渡。一般在轉(zhuǎn)角處應(yīng)有半徑R≥0.25t（t為板厚）的圓角，以減小角部模具的磨損。
（3） 沖裁件應(yīng)避免長(zhǎng)槽和細(xì)長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，對(duì)孔的最小尺寸及孔距間的最小距離等也都有一定限制。
（4）沖裁件的尺寸精度要求應(yīng)與沖壓工藝相適應(yīng)，其合理經(jīng)濟(jì)精度為IT9~IT12，較高精度沖裁件可達(dá)到IT8~IT10。采用整修或精密沖裁等工藝，可使沖裁件精度達(dá)到IT6~IT7，但成本也相應(yīng)提高。
2.3主要參數(shù)的計(jì)算
2.3.1沖裁力
沖裁力是指沖裁過(guò)程中的最大剪切抗力，計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具?？紤]到模具刃口的磨損、凸模和凹模間隙的不均勻、材料性能的波動(dòng)和材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需的沖裁力比所給公式的沖裁力的值增加30%。
如用平刃口模具的沖裁時(shí)，按下面的公式進(jìn)行計(jì)算
式中 ——沖裁力；
——沖裁件周長(zhǎng)()；
——材料厚度 ；
——材料剪切強(qiáng)度；
而實(shí)際沖裁力應(yīng)按下式計(jì)算：
式中 —— 材料的抗拉強(qiáng)度
⑴ 沖孔時(shí)的沖裁力
⑵ 落料時(shí)的沖裁力
⑶ 卸料力、頂件力
沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上卸下來(lái)的力叫卸料力；從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫做推件力；逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。
卸料力
式中 ——沖裁力；
——頂件力；
——卸料力、頂件力系數(shù)；
沖裁時(shí)的沖壓力為沖裁力、卸料力、頂件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待。
考慮彈性卸料裝置卸料力較小，一般用于材料厚度小于1.5的沖裁件。本次模具設(shè)計(jì)的沖裁件厚度為1.2，沖裁力也不是很大，故采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模。
2.3.2 材料的周長(zhǎng)和面積
周長(zhǎng)：
面積：
圖6 面積計(jì)算
2.3.3 材料的經(jīng)濟(jì)利用
在沖壓生產(chǎn)中，沖裁件在板、條等材料上的布置方法成為排樣。排樣方案對(duì)材料利用率、沖裁件質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要影響。
A 排樣設(shè)計(jì)原則
(1)提高材料利用率
沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費(fèi)用一般會(huì)占總成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在不影響零件性能的前提下，應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件外形及排樣，提高材料利用率。
(2)改善操作性
沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便、安全、勞動(dòng)強(qiáng)度低。一般說(shuō)來(lái)，在沖裁生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量減少條料的翻動(dòng)次數(shù)，在材料利用率相同或相近時(shí)，應(yīng)選用條料寬度及進(jìn)距小的排樣方式。
(3)使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，使用壽命高。
(4)保證沖裁件質(zhì)量。
B 排樣方式的選擇
方案一：有廢料排樣 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(lái)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?gòu)U料排樣 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(jiǎn)單。
方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
采用少?gòu)U料、無(wú)廢料排樣時(shí)，材料利用率高，不但有利于一次行程獲得多個(gè)沖裁件，還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響，沖裁件尺寸及精度不易保證，另外，在有些無(wú)廢料排樣中，沖裁時(shí)模具會(huì)單面受力，影響模具使用壽命。有廢料抖樣時(shí)沖裁件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率較低。所以通過(guò)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。
排樣是否合理直接影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用。工件材料08F的軋制薄鋼板，其尺寸為1500
排樣方法：
采用直排的方法，排列簡(jiǎn)圖及搭邊值見下圖
圖7 材料的排樣
板料，長(zhǎng)度方向上
可以剪成9塊條料，條料邊距為1.8。每塊條料上排各工件。因此，整個(gè)板料上共各工件。
評(píng)價(jià)排樣經(jīng)濟(jì)性、和理性的指標(biāo)是材料的利用率，其計(jì)算公式如下：
式中： ——沖裁件面積；
——材料上沖件總數(shù)；
——板料長(zhǎng)度；
——板料寬度；
要提高材料的利用率，就必須減少?gòu)U料的面積，沖裁過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。
結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，成為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。
工藝廢料 工件之間和工件于條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去得料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。
材料的利用率：
也就是說(shuō)工藝廢料為14%
這是結(jié)構(gòu)廢料，是由工件自身的形狀結(jié)構(gòu)決定的，是不可避免的。
2.3.4壓力中心的計(jì)算
為了保證壓力機(jī)和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心于壓力機(jī)滑塊中心線向重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。
形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱的工件，如圓形、正多邊形，其沖裁時(shí)的壓力中心與工件的幾何中心重合。形狀復(fù)雜的工件，多凸模沖孔模及連續(xù)模的壓力中心則用解析法或作圖發(fā)來(lái)確定。本次模具設(shè)計(jì)工件形狀不規(guī)則，所以采用解析法來(lái)確定沖模的壓力中心。
計(jì)算步驟：
1 按比例畫出工作部分剖面的輪廓圖；
⑵ 在輪廓內(nèi)外任意距離處，選定坐標(biāo)軸和；
⑶ 將輪廓線分成若干基本線段，計(jì)算各基本線段的長(zhǎng)度（途中沖裁力與沖裁線長(zhǎng)度成正比，故沖裁線段的長(zhǎng)短，即可代表沖裁力的大小）；
⑷計(jì)算基本線段的中心位置到軸的距離及到軸的距離；
⑸根據(jù)“對(duì)同一軸線的分力之和的力矩等于各分力矩之和”的原理，可按下式求出沖模壓力中心到軸和軸的距離
到軸的距離：
到軸的距離：
將工件分成41段，軸在上，y軸在的中心，各段的長(zhǎng)度為：
如下圖8所示：
圖8
直線的中心在線段的中心點(diǎn)，圓弧的中心重心按下式
計(jì)算：
式中： ——重心到圓心的距離；
——弦長(zhǎng)；
——弧長(zhǎng)；
——圓弧半徑；
于是求得各圓弧的重心如下：
均為 圓弧，其值相同，
為的圓弧，其中
=0mm
=2.5mm
=5mm
=9.5mm
=14mm
=15.45mm
=21.5mm
各線段的重心如下：
= 3mm
= -65mm
=-70mm
=-75mm
=-59mm
=-40.45mm
=-39mm
=27.55mm
=25mm
=23.5mm
=22mm
=20.55mm
=14.5mm
=8.45mm
=7mm
=8.45mm
=16mm
=23.55mm
=25mm
=23.55mm
=16mm
=8.45mm
=7mm
=8.45mm
=15mm
=21.55mm
=-35mm
=-26mm
=-21mm
=-24mm
=-29.55mm
=-31mm
=-29.55mm
=-21mm
=-12.45mm
=-11mm
=-9.55mm
=0mm
=9.55mm
=11mm
=12.45mm
=21mm
=29.55mm
=31mm
=21.55mm
=23mm
=24mm
=29.55mm
=24mm
=25mm
=18.5mm
=9.45mm
=8mm
=9.45mm
=15.5mm
=21.5mm
=23mm
=24mm
=25mm
=15mm
=5mm
=2.5mm
=21mm
=35mm
=39mm
=40.45mm
=59mm
=67.55mm
=69mm
=67.55mm
=61mm
=57mm
=69mm
=81mm
=76mm
=71mm
利用下列兩個(gè)公式計(jì)算工件的壓力中心：
式1
式2
2.4 選擇沖壓設(shè)備
2.4.1 常用壓力機(jī)的分類
壓力機(jī)的種類很多,按照不同的觀點(diǎn)可以把壓力機(jī)分成不同的類別.如:按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的等；按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)的、雙動(dòng)的、三動(dòng)的等；按驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲軸式、肘桿式、摩擦式；按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式可分為開式的、閉式的等等。另外還有許多種分類方法，一般按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類而把壓力機(jī)分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)。
2.4.2 壓力機(jī)類型的選擇
壓力機(jī)類型的選擇，主要是根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、制件的幾何形狀、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素來(lái)確定的。
開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命和沖件的質(zhì)量。但是它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能兩個(gè)方向操作,適于大中型沖壓件的生產(chǎn)。
雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊,壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力幾適用于大批量生產(chǎn)。
液壓機(jī)沒有固定的行程,不會(huì)因?yàn)榘宀暮穸瘸疃^(guò)載,全行程中壓力恒定,但是壓力機(jī)的速度低、生產(chǎn)效率低.適用于小批量,尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。
摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來(lái)完成彎曲、成形等沖壓工件。
肘桿式精壓機(jī)剛度大、滑塊行程小，在行程末端停留時(shí)間長(zhǎng)，適用于校正、校平和整形等類沖壓工序。
2.4.3 確定設(shè)備規(guī)格
(1) 壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)該能保證成形零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例如拉伸所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。
(2) 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝小尺寸的沖模時(shí),工作臺(tái)的受力條件也是不利的。
(3) 所選壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適應(yīng)。模具的閉合高度是指上模在最低的工作位置時(shí)，下模板的底面到上模板的頂面的距離.壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī),其連桿長(zhǎng)短能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)節(jié)，故壓力機(jī)有最大閉合高度和最小閉合高度。
設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具閉合高度的數(shù)值應(yīng)滿足下式：
無(wú)特殊情況應(yīng)取上限值，即最好取在：,這是為了避免連桿調(diào)節(jié)過(guò)長(zhǎng)，螺紋接觸面積過(guò)小而被壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床臺(tái)面上加墊板。
綜合上述，考慮到所設(shè)計(jì)的沖裁件尺寸不大，精度要求不是很高，所以選擇開式曲柄壓力機(jī)。其參數(shù)如下：
公稱壓力/ 250
固定行程/ 80
調(diào)節(jié)行程/ 80
行程次數(shù)/(次/) 100
最大閉合高度/ 250
閉合高度調(diào)節(jié)量/ 70
工作臺(tái)尺寸/ 左右 560
前后 200
工作臺(tái)孔尺寸/ 左右 260
前后 130
直徑 180
工作臺(tái)板厚度/ 70
模柄孔尺寸(直徑深度) 5070
3 模 具 設(shè) 計(jì)
沖壓工藝是通過(guò)沖壓模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此做好模具設(shè)計(jì)是沖壓工藝的一項(xiàng)關(guān)鍵的工作。模具設(shè)計(jì)主要是確定模具的類型、結(jié)構(gòu)和模具零件的選用、設(shè)計(jì)與計(jì)算等。
3.1 沖模的分類
沖壓件的品種、式樣很多，導(dǎo)致沖模的類型多種多樣。
(1) 按工序性質(zhì)可分為落料模、沖孔模、切斷模、整修模、彎曲模、拉深模、成形模等。
(2) 按工序組合程度可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模。
但工序模：在一副模具中只完成一個(gè)工序。如落料模、沖孔模、彎曲模、拉深模等。
級(jí)進(jìn)模：在一次行程中， 在一副模具的不同位置上完成不同的工序。因此對(duì)工件來(lái)說(shuō)，要經(jīng)過(guò)幾個(gè)工位即幾個(gè)行程才能完成。而對(duì)模具來(lái)說(shuō)，則每一次行程都能沖出一個(gè)制件。所以級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)率相當(dāng)高。
復(fù)合模： 在一次行程中, 在一副模具的同一個(gè)位置上,能完成兩個(gè)以上工序。因此復(fù)合模沖壓出的制件的精度較高,生產(chǎn)率也高。
(3) 按導(dǎo)向方式可分為無(wú)導(dǎo)向的開式模。有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模等。
(4) 按卸料方式可分為剛性卸料模、彈性卸料模等。
(5) 按送料、出件及排除廢料的方式可分為手動(dòng)模、半自動(dòng)模、自動(dòng)模等。
(6) 按凸、凹模的材料可分為硬質(zhì)合金模、鋅基合金模、薄板模、鋼帶模、聚氨酯橡膠模等。
3.2 沖模零件的分類
凡屬模具，無(wú)論其結(jié)構(gòu)形式如何，一般都是有固定和活動(dòng)兩部分組成、固定部分是用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機(jī)的工作臺(tái)面上，稱為下模；活動(dòng)部分一般固定在壓力機(jī)的滑塊上，稱為上模；上模隨著滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行沖壓工作。
一套模具根據(jù)其復(fù)雜程度不同，一般都有數(shù)個(gè)、數(shù)十個(gè)甚至更多的零件組成。但無(wú)論其復(fù)雜程度如何，或是哪一種結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)模具零件的作用又可以分成五個(gè)類型的零件。
（1） 工作零件 是完成沖壓工作的零件,如凸模、凹模、凸凹模等。
（2） 定位零件 這些零件的作用是保證送料時(shí)有良好的導(dǎo)向和控制送料的進(jìn)距,如擋料銷、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。
（3） 卸料、推件零件 這些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除,以保證下一次沖壓工序的順利進(jìn)行。如推件器、卸料板、廢料切刀等。
（4） 導(dǎo)向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)有精確的導(dǎo)向,使凸模凹模間有均勻的間隙,提高沖壓件的質(zhì)量。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板等。
（5） 支撐、緊固零件 這些零件的作用是使上述四部分零件連接成“整體”保證各零件的相對(duì)位置,并使模具能安裝在壓力機(jī)上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等。
由此可見,在看模具圖時(shí)，特別是復(fù)雜模具，應(yīng)從這五個(gè)方面去識(shí)別模具上的各個(gè)零件。因此本次模具設(shè)計(jì)就從這五個(gè)方面著手來(lái)設(shè)計(jì)。
3.3 工作零件
3.3.1 凹模的設(shè)計(jì)
(1) 凹模的結(jié)構(gòu)形式
常見的凹模結(jié)構(gòu)形式有整體式凹模和組合式凹模兩種形式。整體式凹模結(jié)構(gòu),其俯視外形按毛坯和工件形狀可做成矩形和圓形,用螺釘和銷釘直接固定在模板上。整體式凹模的特點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單,適用于沖制中、小型工件。
(2) 凹模的孔口形式
凹模的孔口形式通常有以下幾種.圖a中為直壁形,刃口強(qiáng)度高,刃口磨后孔口尺寸不變,制造方便。一般適用于形狀復(fù)雜和精度要求較高的制件,對(duì)向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。
圖 9 凹模刃口形式
圖b的 特點(diǎn)是不易積存廢料和制件,對(duì)洞口磨損及壓力小,但刃口邊強(qiáng)度較差。且刃口磨后尺寸稍有增大,不過(guò)由于它的磨損小,這種增大不會(huì)影響模具的壽命。一般適用與形狀較簡(jiǎn)單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。
圖c與圖b相似,圖g用于沖裁薄料和凹模較薄的情況。圖e與圖a相似,適用于上出件或上料的模具。
圖f適用于沖裁0.5mm以下的薄料,且凹模不淬火或淬火硬度不高(35~40HRC),采用這種形式可用手錘敲打斜面以調(diào)整間隙,直到試出滿意的沖裁件為止。
(3) 凹模外形和尺寸的確定
圓形凹?？捎衫錄_模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)中選用。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模受力狀態(tài)比較復(fù)雜,目前還不能用理論計(jì)算方法確定,一般按經(jīng)驗(yàn)公式概略地計(jì)算。
凹模高度
凹模壁厚
式中b—沖壓件最大外形尺寸
K--系數(shù),考慮板材厚度的影響,其值可查表8-1。
修磨量取
所以
由于計(jì)算出的沖模壓力中心是坐標(biāo)為(7,12)使得工件在壓力中心兩側(cè)的長(zhǎng)度尺寸分別為82mm,74mm,而壓力中心必須在凹模中心,綜合考慮,
所以整個(gè)落料凹模長(zhǎng)度
查表取落料凹模尺寸 L=315mm； B=200mm
上述方法適用于確定普通工具鋼經(jīng)過(guò)正常熱處理，并在平面支撐下工作的凹模尺寸。沖裁件形狀簡(jiǎn)單時(shí)，壁厚系數(shù)取最小值，形狀復(fù)雜取最大值。用于大批量生產(chǎn)下的凹模，其高度應(yīng)該在計(jì)算結(jié)果中增加總的修磨量。
對(duì)于復(fù)合?；蚨嗳锌诎寄?，經(jīng)常遇到刃口間相距很近的問(wèn)題，此時(shí)凹模的強(qiáng)度是否足夠，證明這點(diǎn)用理論方法十分復(fù)雜,許多工廠根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)了一些模壁最小厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只要凹模刃口間的距離不小于所列的側(cè)壁最小厚度，凹模就有相當(dāng)?shù)氖褂脡勖?。本次設(shè)計(jì)的模具的模壁最小厚度2>1.8(模壁最小允許厚度)。
3.3.2凸模長(zhǎng)度確定及其強(qiáng)度校核
（1）凸模長(zhǎng)度計(jì)算 凸模的長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要確定的，凸模長(zhǎng)度
式中—固定板的厚度(取20mm)
___卸料板的厚度(取25mm)
___導(dǎo)料板的厚度(取10mm)
--附加長(zhǎng)度（取20mm，其中修磨量為8mm），它包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板的安全距離等。這一尺寸無(wú)特殊要求，可取10~20mm；
凸模長(zhǎng)度確定后一般不做強(qiáng)度校核，只有當(dāng)凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，才進(jìn)行凸模的抗彎能力和承壓能力的校核。
沖孔凸模
落料凸模長(zhǎng)度:
A 凸模的校核
1) 落料凸模的校核
壓應(yīng)力校核
當(dāng)凸模橫斷面小而沖裁力相當(dāng)大時(shí)，必須對(duì)凸模進(jìn)行抗壓強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)于非圓形斷面的凸模
式中
—凸模最狹窄處的截面積（mm）；
--沖裁力(N)；
--凸模材料的許用應(yīng)力,碳素工具鋼淬火后的許用應(yīng)力為淬火前的1.5~3倍。
式中 L—凸模最狹窄處的周長(zhǎng)(mm)；
t--板料厚度(mm)；
--板料抗拉強(qiáng)度(MPa)；
而滿足
因此該落料凸模滿足壓應(yīng)力要求
落料凸模彎曲應(yīng)力校核
沖裁力
凸模的最小面積
把凸模形狀等效為一個(gè)矩形
其軸慣矩
,滿足
則落料凸模設(shè)計(jì)合理。
2) 沖孔凸模的校核
(分別為三個(gè)沖孔凸模的面積)
只要沖模3能滿足條件沖模1.2也能滿足
對(duì)于沖模3：
滿足
沖孔凸模強(qiáng)度足夠。
彎曲應(yīng)力校核
對(duì)于無(wú)導(dǎo)向裝置的沖模，須滿足
式中: ___允許的凸模最大自由長(zhǎng)度；
J____凸模做小橫斷面的軸慣矩；
F_____沖裁力；
根據(jù)式 (*)
式中
已知
=8.95
將上述各式代入(*),則
,滿足
所以，沖孔凸模的彎曲應(yīng)力也滿足要求，即凸模設(shè)計(jì)合理。
3.3.3 沖模刃口尺寸的計(jì)算
1) 模具刃口尺寸精度等級(jí)
模具刃口尺寸精度等級(jí)是影響沖裁件尺寸精度等級(jí)的首要因素，模具的合理間隙值也是要靠模具刃口尺寸及其精度來(lái)保證。因此，在確定凸、凹模工作部分尺寸及其制造精度時(shí)，必須考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級(jí)、模具磨損和制造的特點(diǎn)。
實(shí)踐證明，落料件尺寸有凹模刃口尺寸決定；而沖孔件尺寸由凸模刃口尺寸決定.所以，當(dāng)計(jì)算凸、凹模刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別考慮。再生產(chǎn)過(guò)程中凸、凹模刃口尺寸又因磨損而發(fā)生變化。凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，取最小合理間隙。
(1) 落料時(shí)，先確定凹模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi),仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸應(yīng)比凹模公稱尺寸小一個(gè)最小合理間隙值。
(2) 沖孔時(shí)，先確定凸模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近于或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應(yīng)比凸模公稱尺寸大一個(gè)最小合理間隙值。
(3) 對(duì)于落料件一般標(biāo)注單向負(fù)公差.假定工件的公稱尺寸為D ，工件公差為，則工件尺寸就是D 。沖孔件的公差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為d ，工件公差為，則沖孔件尺寸為。若公件尺寸標(biāo)注由正負(fù)偏差，則應(yīng)將正負(fù)偏差換算成上述要求的等價(jià)的正負(fù)公差，若工件沒有標(biāo)注公差，則工件公差按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級(jí)來(lái)處理。
2) 凸凹模配合加工時(shí)尺寸與公差的確定
凸凹模加工方法有兩種，一種是分開加工法：一種是配合加工法；分開加工是指凸模與凹?？梢苑謩e按各自的圖紙加工之最后尺寸。此種方法是用于圓形或形狀簡(jiǎn)單的工件.配合加工法是指先加工凸模(或凹模),然后根據(jù)制造好的凸模(或凹模)的實(shí)際尺寸，配作凹模(或凸模),在凹模(或凸模)上繡出最小合理間隙值。其方法是把先加工好的凸模(或凹模)作為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配作的凹模(或凸模)只能在圖紙上標(biāo)注相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸(或凹模公稱尺寸)，注明”× ×尺寸按凸模(或凹模)配做，每邊保證間隙××” .這樣，基準(zhǔn)件的制造公差(或)的大小，就不再受凸、凹模間隙大小的限制,使模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差(或)=；形狀簡(jiǎn)單時(shí)按IT6級(jí)或IT7級(jí)公差制造。配合加工法在工廠中廣泛采用，適用于形狀復(fù)雜的沖裁件。
A落料
應(yīng)以凹模為基準(zhǔn),然后配做凸模。模具尺寸磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況
(1) 凹模磨損后尺寸增加
計(jì)算這類尺寸時(shí),先把工件圖尺寸化成D這是凹模尺寸按落料凹模公式計(jì)算，即
(2) 凹模磨損后尺寸減小
計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成 。這是凹模尺寸按沖孔凸模公式計(jì)算，即
(3) 凹模磨損后尺寸不變
計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成的形式。這時(shí)凹模尺寸按下式計(jì)算，即
L = 或 L =
B沖孔
應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模.沖孔凸模磨損后，刃口尺寸變化也有減小、增大、不變?nèi)N情況。因此，凸模尺寸也應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。
(1) 凸模磨損后尺寸減小
計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成 。這是凸模尺寸按沖孔凸模公式計(jì)算，即
（2）凸模磨損后尺寸增大
計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成 。這是凸模尺寸按落料凹模公式計(jì)算，即
（3）凸模磨損后尺寸不變
計(jì)算這類尺寸時(shí)，與落料件計(jì)算方法相同，即
,或 L =
沖孔凸模1尺寸及其制造精度
凸模磨損后尺寸減小的有：150.2， 140.2， ，40.1， 200.2，
220.2
工件尺寸/mm 凸模尺寸及公差/mm
150.2化成14.8
140.2化成13.8
40.1化成3.9
200.2化成19.8
220.2化成21.8
凸模磨損后尺寸不變的是：70.14，
70.14 70.035
沖孔凸模2尺寸及其制造精度
凸模磨損后尺寸減小的有：140.2， 160.2， 200.2， 220.2 ，
40.1，
140.2化成13.8
160.2化成15.8
200.2化成19.8
220.2化成21.8
40.1化成3.9
凸模磨損后尺寸不變的是：60.14，
60.14 60.035
沖孔凸模3尺寸及其制造精度
凸模磨損后尺寸減小的有：80.14， 150.2， 200.2， 210.2 ，
40.1，
80.14化成7.86
150.2化成14.8
200.2化成19.8
210.2化成20.8
40.1化成3.9
凸模磨損后尺寸不變的是：60.14，
60.14 60.035
查間隙表 得：
，
沖孔凹模則按凸模的時(shí)及尺寸配做，每邊保證間隙0.035~0.5mm
落料凹磨的尺寸及制造精度
凹模磨損后尺寸增大的有：
90.14， 290.28， 180.2， 140.16， 80.12， 250.2， 1560.2 ，
90.14轉(zhuǎn)化為9.14
290.28轉(zhuǎn)化為29.28
180.2轉(zhuǎn)化為18.2
140.16轉(zhuǎn)化為14.16
80.12轉(zhuǎn)化為8.12
250.2轉(zhuǎn)化為25.2
1560.2轉(zhuǎn)化為156.2
凹模磨損后尺寸減小的有：
140.14， 280.2
140.14轉(zhuǎn)化為13.86
280.2轉(zhuǎn)化為27.8
凹模磨損后尺寸不變的有：360.28， 280.2， 240.2， 50.14，
360.28 360.07
280.2 280.05
240.2 240.05
50.14 50.035
查間隙表 ，得：
，
落料凸模則按凹模的時(shí)及尺寸配做，每邊保證間隙0.035~0.5mm
3.4 定位零件
定位部分零件的作用是使毛坯(條料或塊料)送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置,保證沖出合格制件,不致沖缺而造成浪費(fèi)。
(一) 定位件
主要指定位板或定位銷，一般用于對(duì)單個(gè)毛坯的定位。
(二) 導(dǎo)料件
主要指導(dǎo)料板和側(cè)壓板，它對(duì)條料或帶料送料時(shí)起導(dǎo)正作用。
(三) 擋料件
其作用是給予條料或帶料送料時(shí)以確定的進(jìn)距。主要有固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷、自動(dòng)擋料銷、始用擋料銷和定距側(cè)刀等。
(1) 固定擋料銷
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用的為圓頭形式。當(dāng)擋料銷孔離凹模刃口太近時(shí)， 擋料銷可移離一個(gè)進(jìn)距，以免削弱凹模強(qiáng)度，也可以采用鉤形擋料銷。
(2) 活動(dòng)擋料銷
這種擋料銷后端帶有彈簧或彈簧片， 擋料銷能自由活動(dòng),這種擋料銷常用在帶彈性卸料板的結(jié)構(gòu)中，復(fù)合模中最常見。
(3) 自動(dòng)擋料銷
采用這種擋料銷送料時(shí)，無(wú)需將料抬起或后拉，只要沖裁后將料往前推，便能自動(dòng)擋料，故能連續(xù)送料沖壓。
(4) 始用擋料銷
有時(shí)又稱為臨時(shí)擋料銷，用于條料在級(jí)進(jìn)模上沖壓時(shí)的首次定位。 級(jí)進(jìn)模有數(shù)各工位， 數(shù)個(gè)工位時(shí)往往就需要用使用擋料銷。使用擋料銷的數(shù)目，視級(jí)進(jìn)模的工位數(shù)而定。
(5)定距側(cè)刀
這種裝置是以切去條料旁側(cè)少量材料而達(dá)到擋料的目的。 定距側(cè)刀擋料的缺點(diǎn)是浪費(fèi)材料，只有在沖制窄而長(zhǎng)的制件(進(jìn)距小于6~8mm)和某些少、無(wú)廢料排樣,而用別的擋料形式有困難時(shí)才用。沖壓厚度較薄(<0.5mm)的材料而采用級(jí)進(jìn)模時(shí)，也經(jīng)常使用定距側(cè)刀。
在設(shè)計(jì)中采用的是固定擋料銷，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能滿足要求，且安裝方便?？紤]到此擋料銷在凹模上的安裝位置，所以，沒能采用活動(dòng)擋料銷，因?yàn)榛顒?dòng)擋料銷有彈簧裝置，需要在凹模上挖槽。
(四) 導(dǎo)正銷
導(dǎo)正銷多用于級(jí)進(jìn)模中，裝在第二工位以后的凸模上。沖壓時(shí)它先插進(jìn)已沖好的孔中，以保證內(nèi)孔與外形相對(duì)位置的精度，消除由于送料而引起的誤差。但對(duì)于薄料(t<0.3mm)，導(dǎo)正銷插入孔內(nèi)會(huì)使孔邊彎曲，不能起到正確的定料作用，此外孔的直徑太小(d<1.5)mm時(shí)導(dǎo)正銷易折斷，也不宜采用，此時(shí)可考慮采用側(cè)刀。
此次模具設(shè)計(jì)，采用了4個(gè)定位銷將導(dǎo)料板和凹模先固定，以免在安裝時(shí)板件錯(cuò)位而引起誤差。對(duì)于上、下模座和固定板、墊板的固定也是分別采用兩個(gè)定位銷定位。本次設(shè)計(jì)的擋料件是兩塊導(dǎo)料板，它的作用是對(duì)條料送料時(shí)起著導(dǎo)正作用。導(dǎo)料板與條料的間隙為1mm。擋料件是兩個(gè)活動(dòng)擋料銷，這種擋料銷常用在彈性卸料板的結(jié)構(gòu)中，且能自由活動(dòng)。因?yàn)榫嚯x凹模刃口太近，所以，其中的一個(gè)擋料銷移離了一個(gè)進(jìn)距，這樣避免了削弱凹模的強(qiáng)度。
3.5 壓料、卸料零件
（一） 推件裝置
推件由剛性和彈性兩種形式。一般說(shuō)來(lái)彈性推件裝置在沖裁時(shí)
能壓住制件，沖出的制件質(zhì)量較高，但彈性元件的壓力有限，當(dāng)沖裁較厚材料是推件的力量不足或使結(jié)構(gòu)龐大。剛性推件不起壓料作用，但推件力大。剛性推件要考慮不應(yīng)過(guò)多地削弱上模板的強(qiáng)度，推件力應(yīng)盡可能分不均勻。有時(shí)也做成剛、彈性結(jié)合的形式，能綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)。
（二） 卸料裝置
卸料裝置也有剛性（即固定卸料板）和彈性卸料板兩種形式。
此外廢料切刀也是卸料的一種形式。
固定卸料板卸料力大，但無(wú)壓料作用，毛坯材料厚度大于0.8mm以上時(shí)多采用。
彈性卸料板的卸料力小，但有壓料作用，沖裁質(zhì)量較好，多用于材料厚度小于1.5mm的沖裁薄料。彈性卸料裝置一般由卸料板、彈性元件（彈簧或橡膠）和卸料螺釘組成。此結(jié)構(gòu)可裝于上模，也可裝于下模。
本設(shè)計(jì)采用的是彈性卸料裝置。卸料板與落料凸模之間留有0.15mm的間隙。
(三)、壓邊圈
采用壓邊圈可以防止拉深件凸緣部分起皺，裝在雙動(dòng)機(jī)上的拉深模，凸模裝在內(nèi)滑塊上，壓邊圈裝在外滑塊上。裝在單動(dòng)機(jī)上的拉深模，倒裝形式結(jié)構(gòu)可在下面裝彈頂器或者利用壓力機(jī)的氣墊，有較大的壓邊力和壓邊行程。本次設(shè)計(jì)中用不到壓邊圈。
（四）、彈簧和橡膠零件
彈簧和橡膠零件主要用于卸料、壓料或推件等。
模具用的彈簧形式很多，可分為圓鋼絲螺旋彈簧、方鋼絲螺旋彈簧和碟形彈簧等。圓鋼絲螺旋彈簧制造方便，應(yīng)用最廣。方鋼絲（或矩形鋼絲）螺旋彈簧所產(chǎn)生的壓力比圓鋼絲螺旋彈簧大得多，主要。用于卸料力或壓料力較大的模具。
在中、小工廠，沖模的彈性零件廣泛使用橡膠，其優(yōu)點(diǎn)是使用十分方便，價(jià)格便宜。但是橡膠和油接觸，容易被腐蝕損壞。近年來(lái)又有使用聚氨酯橡膠作彈性零件的，它比普通的橡膠的力量大，壽命也長(zhǎng)，但價(jià)格較貴。
本次模具設(shè)計(jì)的卸料裝置，因其卸料力不大，而且沖裁件也不厚，故采用的是彈性卸料裝置。
彈簧的選用:
沖模中常用的圓柱螺旋彈簧是用或碳素彈簧鋼絲卷制而成的，熱處理硬度為，彈簧兩端拼緊并磨平。
卸料彈簧的選用原則及步驟：
1） 根據(jù)總卸料力估計(jì)擬用彈簧的個(gè)數(shù)，計(jì)算出每個(gè)彈簧
所承受的負(fù)荷。即
2） 根據(jù)大小，從標(biāo)準(zhǔn)中 初選彈簧規(guī)
格，使所選用的彈簧的最大工作負(fù)荷大于值，即〉。
3） 根據(jù)所選某號(hào)彈簧的最大工作負(fù)荷和最大工作負(fù)荷下的總
變形量，做出該號(hào)彈簧的特性曲線。
4） 檢查彈簧最大允許壓縮量，如果滿足下列條件，則彈簧選得合適。即
式中 ——彈簧預(yù)壓縮量；
——卸料板工作行程，一般取料厚+1mm；
——凸、凹模修磨量，一般取4~10mm。
如果，則必須重新選擇彈簧。
擬選用四個(gè)彈簧，則每個(gè)彈簧的負(fù)荷為：
查表，并考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為：
彈簧特性曲線
檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件：
故所選彈簧合適。
對(duì)于落料件采用頂件裝置，將其從凹
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