六邊形墊片復(fù)合沖壓模設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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由零件圖1—1可知，該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的精度要求不高為IT12。將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖裁落料復(fù)合模進(jìn)行加工，且一次沖壓成形。 材料：08鋼具有良好的塑性、焊接性、可鍛性及良好的沖壓性能，常用來制造焊接結(jié)構(gòu)件和沖壓件。 工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件外形應(yīng)盡量避免有尖角，為了提高模具壽命，在所有60°傾角改為R2的倒角。 零件精度的選擇： 本文所設(shè)計(jì)的沖裁零件是板件如圖1-1，該沖裁件的材料為08鋼，具有較好的可沖壓性能。該沖裁件的結(jié)構(gòu)較簡單，比較適合沖裁，零件圖上所有尺寸均未注公差，屬于自由尺寸，可參考《幾何量公差與檢測》確定沖裁件公差等級，根據(jù)查表，該零件的公差等級取IT12級確定零件的尺寸公差。 圖1-1零件簡圖 2、 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔——落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔——落料級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。該模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)的要求。 方案二復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。該模具只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都很高，但工件最小壁厚2.0mm接近凸凹模許用最小壁厚2.2mm，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會影響沖壓速度，操作不方便。 方案三級進(jìn)模：是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。它也只需要在一副模具內(nèi)可以完成多道不同的工序，可包括沖裁、彎曲、拉深等，具有比復(fù)合更好的生產(chǎn)效率。它的制件和廢料均可以實(shí)現(xiàn)自然漏料，所以操作安全、方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化。難以保證制件內(nèi)、外相對位置的準(zhǔn)確性因此制件精度不高。 通過對上述三種方案的的分析比較，因?yàn)樵撝萍木纫蟛桓?，用于批量生產(chǎn)。所以該制件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 三、沖裁間隙 1. 間隙對沖裁工作的影響 間隙值影響到?jīng)_裁時(shí)彎曲、拉伸、擠壓等附加變形的的大小，因而對沖裁工序的影響大，主要有以下幾個(gè)方面： （1）間隙對零件質(zhì)量的影響 模具間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素，提高斷面質(zhì)量的關(guān)鍵在于推遲裂紋的產(chǎn)生，以增大光亮帶寬度，其主要途徑就是減小模具間隙。此外間隙又是影響尺寸精度的主要因素。 （2）間隙對沖裁力的影響 間隙越小，變形區(qū)內(nèi)壓應(yīng)力成分趟大，拉應(yīng)力成分越小，材料變形抗力增加，沖裁力就越大。反之，間隙越大，變形區(qū)內(nèi)拉應(yīng)力成分就越大，變形抗力降低，沖裁力就校間隙達(dá)材料厚的5%-20%時(shí)，沖裁力下降不明顯。當(dāng)單邊間隙Z增大到材料厚度的15%-20%時(shí)，卸料力為0。 （3）間隙對模具壽命的影響 由于工件與凸、凹模側(cè)壁之間有磨擦的存在，間隙小，磨擦大，模具壽命短。沖裁過程中，凸模與被沖孔之聞，凹模與落料件之閥均有摩擦，而且聞隙越小，摩擦越嚴(yán)重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利，而較大的間隙可使凸模與凹模的側(cè)面與材料間的摩擦減小，井能減緩間隙不均勻的影響，從而提高模具的壽命。 綜上所述，設(shè)計(jì)模具時(shí)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(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)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(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。確定凸凹模合理間隙有理論確定法和查表確定法。 根據(jù)實(shí)用間隙表查得： 材料08鋼的最小雙面間隙2Zmin=0.246mm，最大雙面間隙2Zmax=0.360mm, 4、 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算 凸凹模刃口尺寸精度決定的合理與否，直接影響沖裁件的尺寸精度及合理間隙值能否保證，也關(guān)系模具加工成本和壽命。因此，計(jì)算凹凸模刃口尺寸是一項(xiàng) 重要工作。 （1） 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的基本原則 計(jì)算沖裁凸凹模刃口尺寸的依據(jù)為1）沖裁變形規(guī)律，記落料件尺寸與凹模刃口尺寸相等，沖孔尺寸與凸模刃口尺寸相同2）零件的尺寸精度。3）合理的間隙值。4）磨損規(guī)律5）沖模的加工制造方法。因而在計(jì)算刃口尺寸時(shí)應(yīng)按下屬原則進(jìn)行 1.保證沖出合格的零件。 根據(jù)沖裁變形規(guī)律，沖孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。因而沖孔時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件。落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件?；鶞?zhǔn)件的尺寸應(yīng)在零件的公差范圍內(nèi)。沖孔時(shí)間隙取在凹模上，落料時(shí)間隙取在凸模上。 2.保證模具具有一定的使用壽命。 新磨具的間隙應(yīng)是最小的合理間隙，磨損后達(dá)到最大合理間隙，考慮到?jīng)_裁時(shí)凸凹模的磨損，再設(shè)計(jì)凸凹模刃口尺寸時(shí)，對基件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工減尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。 3.考慮沖模制造修理方便，降低成本。 為使新磨具的間隙值不小于最小合理間隙，一般凹模公差標(biāo)準(zhǔn)成，凸模公差標(biāo)注成。間隙能保證的條件下不要把制造公差定的太緊。一般模具制造精度比工件精度高2~4級。若零件沒有標(biāo)注公差，對于非緣形件按國家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14精度處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形件，一般可按IT7～9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 （二） 刃口尺寸計(jì)算方法 由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可以分為兩種情況。1）凸模與凹模分開加工。這種方法適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件。2）凸模與凹模配合加工。對于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁，為了保證凸凹模之間的間隙值，一般采用配合加工。 對該制件應(yīng)該選用凸模和凹模分別加工的方法，按圖紙加工之尺寸。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸和制造公差（凸模δp、凹模δd）。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2Zmin，必須滿足下列條件： ∣δp∣+∣δd∣≤2Zmax-2Zmin 或取δp=0.4(2Zmax-2Zmin) δd=0.6(2Zmax-2Zmin) 也就是說，新制造的模具應(yīng)該是∣δp∣+∣δd∣+2Zmin≤2Zmax。否則制造的模具間隙已經(jīng)超過允許的變動的范圍2CZax-2Zmin。 下面對落料和沖孔兩種情況進(jìn)行討論。 1、落料： 設(shè)工件的尺寸，根據(jù)計(jì)算原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍妮喞淖钚O限尺寸,再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2Zmin。其計(jì)算公式如下： 2、沖孔： 設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則,沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)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2Zmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下： 在同一工步中出制件兩個(gè)以上孔時(shí),凹模型孔中心距Ld 按下式確定: Ld=(Lmin+0.5△)±0.125△ 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)； 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——同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)； Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)； △——制件公差(mm) 可查表4—1; 2Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； δd——凸模下偏差,可按IT6選用(mm)； δp——凹模上偏差,可按IT7選用(mm)； X—— 磨損系數(shù),當(dāng)制件公差為IT10以上,取X=1； 當(dāng)工件公差為IT11—IT13,取X=0.75；當(dāng)工件差為IT14者,取X=0.5。 表4-1標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 公差等級 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18 基本尺寸/mm /mm ≤3 ＞3～6 ＞6～10 ＞10～18 ＞18～30 ＞30～50 ＞50～80 ＞80～120 ＞120～180 ＞180～250 ＞250～315 ＞315～400 ＞400～500 0.1 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.3 0.35 0.4 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.3 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.0 1.15 1.3 1.4 1.55 0.4 0.48 0.58 0.7 0.84 1.0 1.2 1.4 1.6 1.85 2.1 2.3 2.5 0.6 0.75 0.9 1.1 1.3 16.0 19.0 2.2 2.5 2.9 3.2 3.6 4.0 1 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 3.5 4.0 4.6 5.2 5.7 6.3 1.4 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.6 5.4 6.3 7.2 8.1 8.9 9.7 （3） 刃口尺寸計(jì)算 根據(jù)計(jì)算原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍妮喞淖钚O限尺寸,再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2Zmin。 校核 ∣δp∣+∣δd∣≤2Zmax-2Zmin 0.016+0.025 ≤ 0.360-0.246 0.041 ≤0.114 （滿足間隙要求） 根據(jù)計(jì)算原則,沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)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2Zmin。 校核 ∣δp∣+∣δd∣≤2Zmax-2Zmin 0.013+0.021 ≤ 0.360-0.246 0.034 ≤0.114 在同一工步中出制件兩個(gè)以上孔時(shí),凹模型孔中心距Ld 按下式確定: Ld=(Lmin+0.5△)±0.125△ =(40+0.5×0.39) ±0.125×0.39 =40.195±0.049 五、排樣設(shè)計(jì) （一） 排樣形式的確定 1.排樣的分類 1）按材料利用情況分類 1　 有廢料排樣 沿零件全部外形沖裁，零件周邊都有生料。 2　 少廢料排樣 沿零件部分外形切斷或沖裁，只局部又生料。 3　 無廢料排樣 除料頭料尾外無任何生料。 2） 安沖裁件在條料上的布置防水，排樣又可分為 直排、單排、多排、斜排、對排、混合排、少廢料、無廢料、裁搭邊等。 此處選用如圖5-1所示排樣方式 搭邊值、條料寬度的確定 2. 搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料、搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命或影響送料工作。 圖5-1 排樣圖 搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 表5-1 搭邊a和a1數(shù)值 材料厚度 圓件及r＞2t的工件 矩形工件邊長L＜50mm 矩形工件邊長L＞50mm 或r＜2t的工件 工件間a 側(cè)面a1 工件間a 側(cè)面a1 工件間a 側(cè)面a1 ＜ 0.25 0.25~0.5 0.5~0.8 0.8~1.2 1.2~1.6 1.6~2.0 2.0~2.5 2.5~3.0 3.0~3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 5.0~12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法可以查表5—1得： 搭邊值工件間a為2.0mm 側(cè)面a1 為2.2mm （二） 條料寬度的確定 排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度和進(jìn)距也就可以設(shè)計(jì)出。 確定1條料寬度的原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周圍有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在導(dǎo)料板間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板間有一定的間隙。條料寬度的大小還與模具是否有側(cè)壓裝置或側(cè)刃有關(guān)。 計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮： 1、有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 2、無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 3、有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。 該零件采用無側(cè)壓裝置的模具，其條料寬度應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減少。為了補(bǔ)償面搭邊的減少部分，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料的擺動量。故條料寬度為： （5-1） 導(dǎo)尺間距 (5-2) 式中：B——條料寬度的基本尺寸； D——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值。 c1——條料與導(dǎo)料板之間的間隙（即條料的可能擺動量）：B≤100, c1=0.5～1.0; B＞100, c1=1.0～1.5. 表5-2 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙（mm) 條料寬度 B/mm 材料厚度t/mm ~1 1~2 2~3 3~5 ~50 50~100 100~150 150~220 220~300 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 導(dǎo)料板之間的距離，應(yīng)使條料與導(dǎo)料板之間保持一定的間隙查表5—3，以保證送料暢通。 表5-3 條料寬度偏差（mm） 條料寬度 B|mm 材料厚度 ～0.5　　　 ＞0.5～1 ＞1～2 ～20 0.05 0.08 0.1 ＞20～30 0.08 0.1 0.15 ＞30～50 0.1 0.15 0.2 D取值由設(shè)計(jì)條料寬度方向沖裁件的最大尺寸為50 (mm) 側(cè)搭邊值a可以從表5—1中查出為2.2 (mm) 條料與導(dǎo)料板之間的間隙c1取 查表5—2可得條料寬度偏差下偏差△為0.8(mm) 故帶入條料寬度公式得； =[50+2×（2.2+0.8）+0.5] =56.5(mm) (三) 材料利用率 材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率η表示； η=(nA1/hB)×100% （3-2） 式中η—— 材料利用率（%）； n—— 沖裁件的數(shù)目； A1—— 沖裁件的實(shí)際面積(mm2)； B—— 板料寬度(mm)； h——進(jìn)距； 計(jì)算沖壓件的面積； A1=25×21.65×3-3.14×15×15 =1834(mm2) 條料寬度計(jì)算： B=50+2×2.2 =54.4 (mm) 送進(jìn)距離計(jì)算： h=43.3+2 =45.3 (mm) 一個(gè)進(jìn)距的材料利用率； η=(nA1/hB)×100% =［1×1834÷(45.3×54.4)］×100%=74.42% 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 六、沖裁力相關(guān)的計(jì)算 （一）沖裁力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力。沖裁力是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。沖裁在理論上可以近似認(rèn)為是剪切斷裂，所以最大沖裁力可以按板料的抗剪強(qiáng)度來計(jì)算。普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算： 式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見附表（MPa）； L——零件剪切周長（mm）； t——材料厚度（mm） K-——系數(shù) 系數(shù)K是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)K，一般取1.3。 為了簡便，也可用材料的抗拉強(qiáng)度，按下式估算沖裁力： 表6—1常用沖壓材料的力學(xué)性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 申長率 屈服強(qiáng)度 電工用純鐵 C＜0.025 DT1、DT2、 DT3 已退火 180 230 26 — 普通碳素鋼 Q195 火未退 260—320 320—400 28—33 200 Q235 310—380 380—470 21—25 240 Q275 400—500 500—620 15—19 280 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08F 已退火 220—310 280—390 32 180 08 260—360 330—450 32 200 10 260—340 300—440 29 210 20 280—400 360—510 25 250 45 440—560 550—700 16 360 65Mn 600 750 12 400 不銹鋼 1Cr13 已退火 600 400—470 21 — 1Cr18Ni9Ti 熱處理退軟 320—380 540—700 40 200 鋁 L2、L3、L5 已退火 80 75—110 25 50—80 冷作硬化 100 120—150 4 — 鋁錳合金 LF21 已退火 70—110 110—145 19 50 硬鋁 LY12 已退火 105—150 150—215 12 — 淬硬后冷作硬化 280—320 400—600 10 340 純銅 T1、T2、T3 軟態(tài) 160 200 300 7 硬態(tài) 240 300 3 黃銅 H62 軟態(tài) 260 300 35 — 半硬態(tài) 300 380 20 200 H68 軟態(tài) 240 300 40 100 半硬態(tài) 280 350 25 — 由于材料08鋼的力學(xué)性能查（表6—1）可得：抗剪強(qiáng)度τ=260～360，故取起抗拉強(qiáng)度σb代替抗剪強(qiáng)度τ，查表可知σb=τ=360(MPa)。 （二）總沖裁力、推料力、卸料力、頂件力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和上出件方式。 F——總沖壓力。 Fp——總沖裁力。 FQ——卸料力 FQ1——推料力。 FQ2——頂件力 計(jì)算總沖裁力 Fp=F1+F2 F1——落料時(shí)的沖裁力。 F2——沖孔時(shí)的沖裁力。 沖裁周邊的總長（mm） 落料周長為： L2=25×6 =150 （mm） 沖孔周長為： L1=3.14×30 =94.2（mm） 落料沖裁力為： F1=KtL2τ =1.3×150×360×2 =140400 (N) 沖孔沖裁力為： F2=KtL1τ =1.3×2×94.2×360 = 88171.2 (N) 所以可求總沖裁力為： Fp=F1+F2 =140400+88171.2 =228571.2（N） 表6-2 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 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 按卸料力公式計(jì)算卸料力FQ FQ=KxFp 查表6—2得Kx=0.04 根據(jù)公式得 FQ=KxFp =0.04×228571.2 =9142.848 (N) 按推料力公式計(jì)算推料力FQ1 FQ1=nKtFp 取n=2 查表6—2得Kt=0.055 n——梗塞在凹模內(nèi)的制件或度料數(shù)量（n=h/t h直刃口部分的高度，t材料厚度） 根據(jù)公式得 FQ1=nKtFp =2×0.055×228571.2 =25142.832 按頂件力公式算頂件力FQ2 FQ2=KdFp Kd查表6—2得0.06 根據(jù)公式得 FQ2=KdFp =0.06×228571.2 =13714.272 （N） （三）壓力機(jī)公稱壓力的選取 沖裁時(shí)，壓力機(jī)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 表6—3 常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn) 類型 設(shè)備名稱 工作原理 特點(diǎn) 機(jī)械式 壓力機(jī) 摩擦壓力機(jī) 利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸傳遞動力，皆助螺桿與螺母相對運(yùn)動原理而工作。 結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機(jī)件。 但飛輪輪緣摩擦損壞大，生產(chǎn)率低。適用于中小件的沖壓加工，對于校正、亞印和成形等沖壓工序尤為適宜。 曲柄式壓力機(jī) 利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機(jī)一般是開式壓力機(jī)，而曲軸壓力機(jī)有開式和閉式之分。 生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工。 高速壓力機(jī) 工作原理與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。 生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工為級進(jìn)模。 液壓機(jī) 油壓機(jī) 水壓機(jī) 利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓 力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動。 壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓等成形工序。 根據(jù)公式得 F=Fp+FQ+FQ2 =228571.2 +25142.832+13714.272 =267428.304 (N) 沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)（以Jxx表示其型號）和液壓機(jī)（以Yxx表示其型號）。 沖壓設(shè)備分類： 1、 機(jī)械壓力機(jī)按驅(qū)動滑塊機(jī)構(gòu)的種類可以分為曲柄式和摩擦式； 2、 按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動和雙動； 3、 按床身機(jī)構(gòu)形式可分為開式（C型床身）和閉式（Ⅱ型床身）； 4、 按自動化程度可分為普通壓力機(jī)和高速壓力機(jī)等； 常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)如表6—3 根據(jù)綜上所計(jì)算出來的總壓力與常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)選取開式可傾壓力機(jī)型號為J23—35。 七、模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 沖裁模的壓力中心，可按下述原則來確定： 1、對稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 2、工件形狀相同且分布位置對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3、形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模的對稱中心。 根據(jù)制件圖可以得出該工件形狀相同且分布位置對稱，所以沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 7-1 制件圖紙 八、 模具總體設(shè)計(jì) （一） 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。 （二）定位方式的選擇 為保證沖裁出外形完整的合格零件。毛坯在模具中應(yīng)該有正確的位置。正確位置是依靠定位零件來保證的。由于毛坯形式和模具結(jié)構(gòu)不同，所以定位零件的種類很多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進(jìn)行選擇。定位包括控制送料進(jìn)距的擋料和送料定距的擋料。 1. 送進(jìn)導(dǎo)料方式的選擇 送進(jìn)導(dǎo)向方式有兩種，在此我們選擇復(fù)合模設(shè)計(jì)中最常用的一種，導(dǎo)料銷導(dǎo)向，在模具中設(shè)計(jì)兩個(gè)導(dǎo)料銷，并位于條料的兩側(cè)，該模具是從右向左送料，所以導(dǎo)料銷裝在前后各一側(cè)。形式為固定導(dǎo)料銷。如圖8—1所示。 圖8-1 固定導(dǎo)料銷 2. 送料定距方式的選用 限位銷用來限制條料送進(jìn)的距離，在此我們根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選用活動擋料銷如圖8-2 所示，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，用途廣泛。 圖8-2 活動擋料銷 3. 卸料、出件方式的選擇 ? 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，保證下次沖壓壓正常進(jìn)行。常用的卸料方式有剛性卸料和彈性卸料兩種。 因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭菑?fù)合模生產(chǎn)，所以采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 4. 標(biāo)準(zhǔn)模架導(dǎo)向方式的選擇 按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同，導(dǎo)柱模架的基本型式有四種：對角導(dǎo)柱模架；后側(cè)導(dǎo)柱模架；中間導(dǎo)柱模架；四導(dǎo)柱模架。為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 九、沖模主要零件的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凸凹固定板、凹模及沖孔凸模、凸凹模。除凸凹模外，在采用線切割后，還得采用數(shù)控車床加工其形腔錐度。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。 （1） 工作零件的設(shè)計(jì) 1.凸凹模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樵撝萍螤顝?fù)雜，所以將落料凸模與沖孔凹模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體為凸凹模。直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機(jī)床加工。凹模和工作部分與凸模聯(lián)在一起，為保證廢料直接由凸模從凸凹模內(nèi)孔推出。凹模洞口若采用直刃、則模內(nèi)有積薦廢料，脹力較大。若采用上直下斜的錐面式，可以解出積薦廢料的問題，錐度先采用線切割加工后采用數(shù)控車床加工。通過固定板把凸凹模固定。固定板與凸凹模的配合按H7/m6。凸凹模材料應(yīng)選T10A，熱處理58～60HRC，凸凹模與卸料板之間的間隙見表9—1查得凸凹模與卸料板的間隙選為0.035mm。凸凹模高度是固定板、卸料板和彈簧間隙組成。凸凹模高度為： H=H1+H2+（15～20）mm H1——固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×16=12.8 mm(標(biāo)準(zhǔn)為15mm) H2——卸料板厚度；查表9—4得H2=10 mm (15～20)——附加長度，包括凸凹模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及固定板與卸料板間的安全距離。（附加長度取18） H=15+10+18 =43 mm 表9-1 凸凹模與卸料板、導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙 序號 模具沖裁間隙 Z 卸料板與凸模間隙Z1 輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙Z2 1 >0.015～0.025 >0.005～0.007 約為0.003 2 >0.025～0.05 >0.007～0.015 約為0.006 3 >0.05～0.10 >0.015～0.025 約為0.01 4 >0.10～0.15 >0.025～0.035 約為0.02 2. 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 因?yàn)闆_孔凸模是由圓和非圓組合而成的凸模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對模具零件精度要求較高；模具裝配精度也較高。將沖孔凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割加工。沖孔凸模與凸凹模中的落料凹模鑲拼結(jié)構(gòu)中的壓入式固定。凸模的高度是凸模固定板、凹模及附加長度組成。凸模高度為： H=H1+H2+（15～20）mm H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×16=12.8 mm(標(biāo)準(zhǔn)為15mm) H2——凹模厚度； H2=16 mm (15～20)——附加長度，包括凸凹模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及固定板與卸料板間的安全距離。（附加長度取18） H=15+16+18 =49 mm 3. 落料凹模的設(shè)計(jì) 凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。模具的外形尺寸如下： 模具厚度的確定公式為： H=Kb 式中： K9—2系數(shù)值，考慮板料厚度的影響； b—— 沖裁件的最大外形尺寸； 表9-2系數(shù)值K s/mm 材料厚度t/mm <1 >1～3 >3～6 <50 >50～100 >100～200 >200 0.30～0.40 0.20～0.30 0.15～0.20 0.10～0.15 0.35～0.50 0.22～0.35 0.18～0.22 0.12～0.18 0.45～0.60 0.30～0.45 0.22～0.30 0.15～0.22 查表9—2得：K=0.30 H=0.30×50 =15 mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)：H=16 mm 模具壁厚的確定公式為： C=(1.5～2)H =1.5×20～2×16 =30～32 mm 凹模壁厚取C=32 mm、凹模寬度的確定公式為： B=b+2C =44+2×32 =108 mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)取B=125 mm 凹模長度的確定公式為： L=50+2×32 =114 mm 凹模的長度要考慮導(dǎo)料板發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表取標(biāo)準(zhǔn)L=125 mm。 凹模輪廓尺寸為125mm×125mm×16mm。凹模材料選用T10A，熱處理60～62HRC。 （二） 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板不僅有卸料作用，還具有用外形凸模導(dǎo)向，對內(nèi)孔凸模起保護(hù)作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，卸料板的厚度按表9—4選擇，卸料板厚度為10mm。卸料板與2個(gè)凸模的間隙以在凸模設(shè)計(jì)中確定了為0.035。卸料板上設(shè)置了4個(gè)螺釘。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度40～45HRC。 表9-4固定卸料板厚度 沖件厚度t 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 （三） 定位零件的設(shè)計(jì) 為了保證模具的正常工作和沖出合格的沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。而模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向的送進(jìn)，稱為送進(jìn)的導(dǎo)向，二是在送進(jìn)方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離(步距)稱為送料定距。屬于送料導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等，屬于送料定距的定位零件有固定擋料銷、始用擋料銷、活動擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等。屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。 由于止動墊圈沖壓所用的材料屬于條料，厚度不大，零件精度且采用的是復(fù)合模進(jìn)行沖裁。終上所述定位零件選用導(dǎo)料銷，定位零件采用活動擋料銷?；顒訐趿箱N的位置可以由公式確定 B=A-D/2+d/2 式中A――送料進(jìn)距（mm）； d――擋料銷直徑（mm）； D――落料凸模直徑（mm）。 B= A-D/2+d/2 =45.3-50/2+8/2 =24.3 (mm) （四） 模架及其它零件的設(shè)計(jì) 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),模架主要有兩大類,一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益以及加工的特點(diǎn)，選擇后側(cè)導(dǎo)柱模模架。 本模具采用滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向?；瑒訉?dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用R7/h5的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過盈配合。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬56～60HRC。 導(dǎo)柱的直徑、長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。 導(dǎo)柱：d/mm×L/mm分別為φ32×160； 導(dǎo)套：d/mm×L/mm×Dmm分別為φ32×105×45 模座的的尺寸L/mm×B/mm為160mm×315mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5～2倍上模座的厚度為30mm，上墊板厚度取8mm，凸凹固定板厚度取20mm，下模座的厚度為40mm。那么該模具的閉合高度為： H閉=H上模+H墊+H凸+H凸凹+H下模-h2 式中： H凸——凸模長度，L=49 mm H凸凹——凸凹模厚度，H=43 mm h2——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=3 mm H閉=H上模+H墊+H凸+H凸凹+H下模-h2 =32+8+49+43+45-3 =174 mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—35的最大裝模高度（220mm）可以使用。 十、模具總裝圖 通過以上的設(shè)計(jì)，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、凸模固定板及凹模等組成。上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板及凹模用4個(gè)M10螺釘和2個(gè)φ8圓柱銷固定。 螺釘選取：M10×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度43～48HRC。 圓柱銷選取：φ8×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度43～48HRC。 下模部分由下模座、凸凹模、卸料板及固定板等組成。下模座、凸凹模、卸料板及固定板用4個(gè)M10的螺釘和2個(gè)φ8的圓柱銷固定。 螺釘選?。篗10×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度43～48HRC。 圓柱銷選?。害?×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度43～48HRC。 沖孔廢料由凸凹模的沖孔凹模漏料孔漏出。 十一、壓力機(jī)設(shè)備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23—35能夠滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：350KN； 滑塊行程：80mm； 最大閉合高度：270mm； 最大裝模高度；220mm； 作臺尺寸（前后×左右）：370mm×560mm； 墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm； 模柄孔尺寸：Ф40mm×60mm； 最大傾角高度：30°。 12、 結(jié)論 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我收獲頗多，指導(dǎo)老師的熱心指導(dǎo)，耐心的為我講解、分析，在設(shè)計(jì)的過程中所遇到的問題，同學(xué)們的熱心幫助也讓我感到了同學(xué)之間的情誼。這次從設(shè)計(jì)過程、加工過程和零件的加工分析過程，其實(shí)也是考驗(yàn)我大學(xué)來理論知識的掌握、實(shí)際操作和如何將書本上的理論知識怎么樣運(yùn)用到實(shí)際操作的一個(gè)過程。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我掌握了很多東西，沖裁件的工藝分析，制件的排樣方法，沖裁力的相關(guān)計(jì)算，模具壓力中心的計(jì)算，沖裁間隙的確定，凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算，模具的總體設(shè)計(jì)，主要零部件的設(shè)計(jì)，壓力機(jī)的選擇，總裝配圖的繪制等。 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我掌握了很多東西，也有很多不足的地方，設(shè)計(jì)說明書格式的不太清楚，模具的公差不好給，圖紙的繪制不熟練，但在老師和同學(xué)的幫助下我順利的完成了設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)我讓我全方位的知道模具的設(shè)計(jì)過程，真是受益匪淺。 13、 致謝 本次課程設(shè)計(jì)離不開兩位指導(dǎo)老師的幫助，老師總是耐心幫我看圖，幫我指正，向我發(fā)送郵件，傳達(dá)需要修改的地方和解決方案。感謝老師給我們這樣一次機(jī)會，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)，并在這個(gè)過程當(dāng)中，給我們提供了許多相關(guān)資料，使我們在即將離校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。為了順利幫我們完成課程設(shè)計(jì)，程老師披星戴月為我們修改作業(yè)，好感動。再一次對我們的程老師表示感謝。 感謝在整個(gè)課程設(shè)計(jì)期間陪伴我的小伙伴，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過我?guī)椭耐瑢W(xué)們，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們把一個(gè)龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭抛屛也粌H學(xué)到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西。 最后，感謝所有在本次課程設(shè)計(jì)中給予過我?guī)椭娜恕? 參考文獻(xiàn) [1] 郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社. 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