止動件沖壓模具設計與制造【含CAD圖紙和文檔全套】

ZL50裝載機總體及工作裝置設計購買設計請充值后下載，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。帶三維備注的都有三維源文件，由于部分三維子文件較多，店主做了壓縮打包，都可以保證打開的，三維預覽圖都是店主用電腦打開后截圖的，具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 題目：止動件沖壓模具設計與制造4前 言沖壓技術廣泛應用于航空、汽車、電機、家電、通信等行業(yè)的零部件的成形的加工。據(jù)國際生產技術協(xié)會預測，到本世紀中，機械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具來完成加工。因此，沖壓技術對發(fā)展生產、增加效益、更新產品等方面具有重要作用。目前，我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。本次設計是參考了眾多參考文獻及專業(yè)資料的規(guī)范要求編寫而成。本設計主要介紹止動件的沖壓工藝分析和落料沖孔模結構設計過程。本設計共分五章，主要包括止動件材料工藝分析和成形性能、沖壓工序特點和工藝計算、模具總體結構設計、模具主要零件結構設計及工藝性分析、主要零件工藝過程的制訂和主要工序的制訂等。另外，還附有畢業(yè)設計任務書、論文評閱表、答辯小組成員表、部分模具零件沖壓工藝過程卡、裝配圖一張、零件圖四張等摘 要目前，我國冷沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。此次畢業(yè)設計產品為止動件，首先對止動件的沖壓工藝進行了分析，沖壓工藝方案及模具結構類型的進行了確定，并進行了必要的沖壓工藝參數(shù)計算，介紹了止動件落料沖孔復合模結構設計的要點，模具定位零件、卸料與推件裝置的設計，標準模架和導向零件的選用，模具主要工作零件的制造工藝和裝配工藝的過程，模具的總裝配、試模、潤滑及模具使用注意事項等內容。隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉變。在本次畢業(yè)設計中利用計算機輔助設計（CAD）繪制模具主要工作零件圖和模具的總裝配圖，運用了數(shù)控切削加工、數(shù)控線切割電加工等先進加工技術。是一次對所學知識的全面總結和運用，是鞏固和加深各種理論知識靈活運用的實踐過程。通過畢業(yè)設計，可以很好的培養(yǎng)獨立分析，獨立工作的能力，為畢業(yè)以后走上工作崗位從事本技術工作打下良好的基礎。關鍵詞：止動件 沖壓工藝 落料沖孔復合模 模具設計與制造 目 錄前 言I摘 要II設計課題(1)緒 論(2)1 沖壓工藝設計(3)1.1工藝設計內容(3)2 止動件工藝分析及計算(4)2.1止動件的工藝設計(5)2.2排樣的設計及計算(6)2.3沖裁力和壓力中心的計算(13)3 止動件的模具設計與標準選用(23)3.1 模具零件的分類和標準化(23)3.2模具工作零件的結構設計(24)3.3 定位零件的設計(33)3.4卸料與推件裝置的設計(38)3.5標準模架和導向零件的選取(43)3.6固定零件的選取(45)4 沖裁模的制造工藝(47)4.1沖孔凸模的制造工藝(47)4.2凸凹模的制造工藝(50)4.3其它模具零件的制造工藝加工工藝過程(53)5 模具裝配(56)5.1模具零件的裝配(57)5.2總裝配(57)5.3模具裝配圖(58)5.4模具零件圖(58)5.5試模(58)5.6潤滑(58)5.7模具使用注意事項(58)致 謝(59)參考文獻(60)畢業(yè)設計任務書(62)IV設計課題產品名稱： 止動件產品簡圖： 如圖所示生產批量： 大批量材 料： Q235材料厚度： 2mm產品零件圖任務：1、設計此工件的沖裁模 2、編寫其制造工藝規(guī)程緒 論模具工業(yè)作為一種新興工業(yè)，它有節(jié)約原材料、節(jié)約能源、較高的生產效率，以及保證較高的加工精度等特點，在國民經濟中越來越重要。模具技術成為衡量一個國家制造水平的重要依據(jù)之一，其中沖載模具在模具工業(yè)中舉足輕重的地位。沖壓技術廣泛應用于航空、汽車、電機、家電、通信等行業(yè)的零部件的成形的加工。據(jù)國際生產技術協(xié)會預測，到本世紀中，機械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具來完成加工。因此，沖壓技術對發(fā)展生產、增加效益、更新產品等方面具有重要作用。目前，我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉變。本次畢業(yè)設計的目的是對所學知識的全面總結和運用，鞏固和加深各種理論知識靈活運用。目標是通過這次畢業(yè)設計，可以很好的培養(yǎng)獨立思考，獨立工作的能力，為走上工作崗位從事技術工作打下良好的基礎。此次畢業(yè)設計課題為止動件沖壓復合模結構設計與制造。首先對止動件的沖壓工藝進行了分析，介紹了落料沖孔模結構設計的要點，同時編制了落料沖孔復合模的制造工藝和裝配工藝。1 沖壓工藝設計1.1工藝設計內容沖壓工藝設計，就是根據(jù)沖壓件的要求，合理安排原材料準備、各種加工工序等，使得沖壓過程在經濟和技術上合理可行。工藝過程設計包括以下幾個方面的內容。一、工藝方案設計工藝方案設計就是根據(jù)沖壓件的形狀尺寸、材料、生產批量等特點，初步確定出沖壓加工內容，并制定出幾種可行的加工工藝方案，通過對產品質量、生產效率、設備條件、模具制造和壽命、操作的方便性和安全性、經濟性等方面的綜合比較，確定出適合具體生產條件的最佳工藝方案。二、工藝性分析根據(jù)產品零件的形狀尺寸、材料、精度等要求，對沖壓工藝方案設計中所確定的各項工序內容逐一進行分析計算，確定它們對沖壓工藝的適應性。三、工藝計算為了進行模具設計和沖壓加工，工藝計算首先應根據(jù)產品零件的幾何形狀和尺寸來計算所需毛坯的形狀和尺寸，然后按照節(jié)約材料、簡化模具結構的原則擬定合理的排樣方案，并確定板料或條料的規(guī)格及下料方式。合理優(yōu)選凸模和凹模之間的間隙等。2 止動件工藝分析及計算止動件的工序和零件如圖所示，工件使用材料為Q235鋼。材料厚度：2mm。生產批量：大批量。圖2.1 止動件零件圖2.1止動件的工藝設計2.1.1 產品零件工藝性分析此產品零件只有落料和沖孔兩道工序，在本模具加工中落料和沖孔兩道工序都要完成；材料為Q235鋼，為普通碳素鋼，具有良好的可沖壓性能；產品零件結構簡單，有兩個10的圓形沖孔，在轉角處有四處R2圓角，并且工件為對稱形狀，壁厚2mm，比較適合沖裁。零件的尺寸精度：產品零件圖上所有未注公差的尺寸，為自由公差，尺寸精度要求較底，可按作IT14級確定零件尺寸的公差；孔邊距12mm的公差為0.11，屬IT11級精度，普通沖裁加工即可滿足要求，但零件的強度應達到5862HRC，有足夠的力學性能。查公差表可得零件的各尺寸公差為：零件外形： mm、mm、 mm 、mm 、mm零件內形：mm孔心距：mm結論：適合沖裁2.1.2 沖壓工藝方案及模具結構類型的確定根據(jù)零件的結構形狀，該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，材料Q235鋼，厚度為2mm，一般采用以下三種沖裁工藝方案：方案一：先落料、再沖孔成型，采用單工序模生產。方案二：落料沖孔連續(xù)沖壓成型，采用級進模生產。方案三：落料沖孔一次沖壓成型，采用復合模生產。方案一模具結構簡單，但需要先兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，工件尺寸積累誤差大，而且增加了模具的復雜程度，又浪費了工時，生產效率較低，難以滿足大批量生產要求。方案二是生產效率可大大提高，但模具的結構復雜，制造難度大，成本較高。表2.1.1三類模具的優(yōu)缺點比較：特點類型單工序模復合模級進模結構簡單較復雜復雜成本、周期小、短小、短高、長制造精度低較高高材料利用率高高低生產效率低低高維修不方便不方便方便產品精度高高低品質低低高安全性不安全不安全安全自動化易于自動化沖床性能要求低低高應用小批量生產大、中型零件的沖壓試制大批量生產內外形精度要求高大批量生產中、小零件沖壓由于零件結構簡單，考慮到生產該零件加工成型的經濟性以及加工時效性，經檢驗并根據(jù)表1.1.1可得確定方案三比較合適。2.2 排樣的設計及計算在沖壓工藝和模具設計中，沖裁件在條料、帶料、板料上的布置方法叫排樣。排樣是一項極為很重要的、技術性很強的工作，排樣的正確與否將影響到材料的合理利用、零件質量、生產率、模具結構與壽命、生產操作與安全等。2.2.1排樣方法在沖壓生產實際中，由于零件的形狀、尺寸、精度要求、批量大小和原材料供應等方面的不同，不可能提供一種固定不變的合理排樣方案。但在決定排樣方案時應遵循的原則是：保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產率的條件下得到符合技術條件要求的零件，同時要考慮方便生產操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產條件和原材料供應情況等，總之要從各方面權衡利弊，以選擇出較為合理的排樣方案。在沖裁件的成本中材料費用一般占60以上，可見材料利用率是一項很重要的經濟指標。提高材料利用率的方法有：沖裁所產生的廢料可分為兩類：一類是結構廢料，是由沖件的形狀特點產生的；另一類是由于沖件之間和沖件與條料側邊之間的搭邊，以及料頭、料尾和邊余料而產生的廢料，稱為工藝廢料。要提高材料利用率，主要應從減少工藝廢料著手。減少工藝廢料的有力措施是：設計合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料），或利用廢料作小零件（如表1.2.1中的混合排樣）等。根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種，如圖1.2所示。b)圖2.2 排樣方法分類a)c)有廢料排樣 如圖1.2a所示。沿沖件全部外形沖裁，沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在有搭邊廢料。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。少廢料排樣 如圖1.2b所示。沿沖件部分外形切斷或沖裁，只在沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間留有搭邊。因受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差，同時邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。無廢料排樣 如圖1.2c所示。沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。另外，如圖1.2c所示，當送進步距為兩倍零件寬度時，一次切斷便能獲得兩個沖件，有利于提高勞動生產率。采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結構，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力（單邊切斷時），不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質量。為此，排樣時必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。此外對有廢料排樣，少、無廢料排樣還可以進一步按沖裁件在條料上的布置方法加以分類，其主要形式列于表1.2.1。表2.2.1 有廢料排樣和少、無廢料排樣主要形式的分類對于形狀復雜的沖件，通常用紙片剪成35個樣件，然后擺出各種不同的排樣方法，經過分析和計算，決定出合理的排樣方案。由于此工件的形狀具有對稱結構，采用有廢料直排法排樣較為合理。2.2.2 搭邊值排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值對沖裁過程及沖裁件質量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產的統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50以上。影響搭邊值的因素 (1）材料的力學性能：硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。 (2）材料厚度：材料越厚，搭邊值也越大。 (3）沖裁件的形狀與尺寸：零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。 (4）送料及擋料方式：用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 (5）卸料方式：彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。搭邊值是由經驗確定的。表2.2.2為最小搭邊值的經驗數(shù)表之一，供設計時參考。表2.2.2 最小搭邊值2.2.3 零件毛坯尺寸計算查表1.2.2，確定搭邊值：兩工件間的搭邊值：a1=2.2mm工件邊緣的搭邊值：a=2.5mm步距為：S=32.2mm條料寬度：=式中條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a 側搭邊值，可參考表2.2.2；條料寬度的單向（負向）偏差，表2.2.3、表1.2.4；表2.2.3條料寬度偏差 (mm)條料寬度B/mm材料厚度t/mm1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表1.2.4條料寬度偏差 (mm)條料寬度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.202.2.4 材料利用率的計算確定后排樣圖如下圖2.3：圖2.3 排樣圖查板材標準，宜選取8501500mm的軋制薄鋼板，厚度允許偏差為。每張鋼板可裁條料數(shù)為C：C=根 每張鋼板能沖出的工件數(shù)目N:N=個一個步距內的材料利用率為：=材料總的利用率為： = =式中N 一張板料能沖出的工件數(shù)目A 一個工件的實際面積 一根條料寬度 板料總寬度L 條料總長度即每張板料的材料利用率為。2.3沖裁力和壓力中心的計算2.3.1沖裁力在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。圖2.3.1 所示為Q235鋼沖裁時的沖裁力與凸模行程變化曲線，圖中OA段相當于沖裁的彈性變形階段，凸模接觸材料后，載何急劇上升，當凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑性變形階段后，載荷的上升就緩慢下來，如 AB段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積減小，但只要材料加工硬化的影響超過受剪面積減小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當兩者達到相等影響的瞬間，沖裁力達最大值，即圖中的 B點。此后，受剪面積的減少超過了加工硬化的影響，于是沖裁力下降。 凸模繼續(xù)下壓，材料內部的微裂紋迅速擴張，沖裁力急劇下降，如圖BC段所示，此為沖裁的斷裂階段。CD段壓力主要是用于克服磨擦力和將材料由凹模內的料推出。通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一。圖 2.3.1 沖裁力與凸模行程曲線圖 2.3.2 卸料力、推料力、頂件力示意圖 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機、設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力F一般可按下式計算： （2-1）式中F 沖裁力； 材料抗剪強度 (MPa)； L 沖裁周邊總長(mm)； t 材料厚度(mm)； K 系數(shù) ； 系數(shù) K是考慮到沖裁模刃口的磨損、 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 、材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數(shù)，一般取K=1.3。 表2.3.1 部分常用材料的力學性能當查不到抗剪強度時，可用抗拉強度代替，而取K1的近似計算法計算。公式為： （2-2）式中材料的抗拉強度。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2.3.2)。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 （2-3）推料力 （2-4）頂件力 （2-5）式中 F沖裁力(N)； 卸料力系數(shù)，其值為見表2.3.2 (薄料取大值，厚料取小值)； 推料力系數(shù)，其值為見表2.3.2 (薄料取大值，厚料取小值)； 頂件力系數(shù)，其值為見表2.3.2 (薄料取大值，厚料取小值)； n梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量(nh/t); h凹模洞口的直刃口部分的高度(mm)；t材料厚度(mm)。卸料力和頂件力還是設計卸料裝置和彈頂裝置中彈性元件的依據(jù)。表2.3.2 卸料力、推料力、頂件力系數(shù)材料厚度t/mm鋼0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03鋁、鋁合金0.0250.080.030.07純銅、黃銅0.020.060.030.09注：卸料力系數(shù)，在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜時取上限值。2.3.2沖裁力的計算由于該沖裁件是落料、沖孔倒裝復合模，只受沖裁力、卸料力、推件力，其沖裁力由公式（2-1）計算。沖裁力 沖孔力 式中L 沖裁輪廓的總長度（mm)； 板料的抗拉強度（Mpa）查下表2.3.1；t 板料厚度（mm)；C 圓周長（mm)；卸料力由公式（2-3）計算：卸料力 推件力的公式（2-4）計算：推件力 式中n=6是因為有兩個孔。2.3.3 壓力機公稱壓力的選取 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下出件的模具時： （2-6）采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： （2-7）采用剛性卸料裝置和下出件模具時： （2-8）在生產中，當壓力機的噸位不足時，可采用凸模的階梯布置(各凸模工作端面不在一個平面)；斜刃沖裁(沖孔凸?；蚵淞习寄Ｗ鞒尚比?或加熱沖裁等措施以降低沖裁力。因為本次設計采用的是彈壓卸料裝置和下出件的模具，所以根據(jù)公式（2-6）計算壓力機的公稱壓力：壓力機的公稱壓力 2.3.4 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點稱謂模具壓力中心。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖裁模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖裁模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖裁模的壓力中心，可按下述原則來確定： 1.對稱形狀的單個沖裁件，沖裁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，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。2.形狀復雜的零件、多孔沖裁模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖裁模壓力中心。另外還可以用作圖法、懸掛法等。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的座標位置O0(x0,y0)，即為所求模具的壓力中心(如圖2.3.4)。圖 2.3.4 解析法求壓力中心 a）復雜零件沖壓壓力中心; b）多凸模沖壓壓力中心計算公式為： (2-9)因沖裁力與沖裁周邊長度成正比，所以式中的各沖裁力 P、P、PPn，可分別用各沖裁周邊長度 L、L、LLn代替，即： (2-10)由于該零件x方向對稱，如圖 2.3.5所示，根據(jù)公式(2-10)計算，故壓力中心x0=32.5mm 式中:L1=24mm Y1=12mmL2=60mm Y2=0mmL3=24mm Y3=12mmL4=14.5mm Y4=12mmL5=38.61mm Y5=27.97mmL6=14.5mm Y6=24mmL7=31.4mm Y7=12mmL8=31.4mm Y8=12mm計算時，忽略邊緣4R2.5圓角。由以上計算可知沖裁件的壓力中心的坐標為（32.5，13）。 圖2.3.5 沖裁件的壓力中心2.3.5壓力機的選擇一般情況下，設備的公稱壓力應大于或等于成型工藝所需力和輔助工藝力總和的1.3倍。根據(jù)總沖壓力F=252.85KN,模具閉合高度，沖床工作臺面尺寸等，并結合現(xiàn)有設備，選用J23-63雙柱開式可傾壓力機。壓力機主要參數(shù)：壓力機技術規(guī)格：J2363公稱壓力：630KN滑塊行程：120mm滑塊行程及次數(shù)：70次/分最大閉合高度：360mm閉合高度調節(jié)量：90mm工作臺尺寸(前后左右)：480mm710mm此壓力機規(guī)定完全符合本模具所要求條件、故選用此壓力機。2.3.6 降低沖裁力的措施圖2.3.6減小沖裁力的設計當采用平刃沖裁壓力過大時，或因現(xiàn)有設備無法滿足沖裁需要時，可采用斜刃進行沖裁以降低沖裁力。為了能得到平整的工件，落料時斜刃做在凸模上，如圖2.3.6a所示。斜刃一般做成中間凹進的形狀。在沖壓高強度材料、厚料和大尺寸沖壓件時，需要的沖裁力較大，生產現(xiàn)場壓力機的噸位不足時，為不影響生產，可采用一些有效措施降低沖裁力。 1.凸模的階梯布置（如圖2.3.6）凸模階梯布置由于各凸模工作端面不在一個平面，各凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn)，從而達到降低沖裁力的目的。當凸模直徑有較大差異時，一般把小直徑凸模做短一些，高度差H=(0.51 )t。凸模的階梯布置會給刃磨造成一定困難，僅在小批量生產采用。圖2.3.7 斜刃沖裁（a）、（b）落料凹模為斜刃；（c）、（d）、（e）沖孔凸模為斜刃；（f）用于切口或切斷的單邊斜刃2.斜刃沖裁（如圖2.3.7）斜刃是將沖孔凸?；蚵淞习寄５墓ぷ魅锌谧鞒尚比?，沖裁時刃口不是全部同時切入，而是逐步地將材料分離，能顯著降低沖裁力，但斜刃刃口制造和刃磨都比較困難，刃口容易磨損，沖件也不夠平整。為了能得到較平整的工件，落料時斜刃做在凹模上；沖孔時斜刃做在凸模上。另外，加熱沖裁使金屬抗剪強度降低，也能降低沖裁力。3 止動件的模具設計與標準選用由沖壓工藝分析可知，采用復合沖壓模具，復合沖壓模具有倒裝和順裝之分，倒裝復合模在結構上比順裝簡單，少一套排除沖孔廢料的打料裝置，因此優(yōu)先選用倒裝復合模。3.1 模具零件的分類和標準化3.1.1模具零件的分類 按模具零件的不同作用，可將其分為工藝零件和結構零件兩大類。工藝零件是在完成沖壓工序時，與材料或制件直接發(fā)生接觸的零件；結構零件是在模具的制造和使用中起裝配、安裝、定位作用的零件，以及制造和使用中起導向作用的零件冷沖壓模具零件的詳細分類如下表：3.1.2模具標準化的意義 模具標準化，就是將模具的許多零件的形狀和尺寸以及各種典型組合和典型結構按統(tǒng)一結構形式及尺寸，實行標準系列并組織專業(yè)化生產，以充分滿足用戶選用，象普通工具一樣在市場上銷售和選購。模具標準化還可促使模具工業(yè)的發(fā)展，促進技術交流，簡化模具設計，縮短生產周期。國家標準總局制訂了 GB2851287590冷沖模國家標準。該標準根據(jù)模具類型、導向方式、送料方向、凹模形狀等不同，規(guī)定了十四種典型組合形式。每一種典型組合中，又規(guī)定了多種凹模周界尺寸 (長寬)以及相配合的凹模厚度、凸模高度、模架類型和尺寸及固定板、卸料板、墊板、導料板等具體尺寸，還規(guī)定了選用標準件的種類、規(guī)格、數(shù)量、位置及有關的尺寸。這樣在進行模具設計時，僅設計直接與沖壓件有關的部分，其余都可從標準中選取。簡化了模具設計，縮短了設計周期，為模具的計算機輔助設計奠定了基礎。 3.2模具工作零件的結構設計3.2.1凸模的結構設計 (一)凸模的結構形式 圖3.2.2 整體式凸模圖 3.2.1 鑲拼式凸模圖凸模結構通常分為兩大類。一類是鑲拼式，圖 3.2.1，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式 (圖3.2.2c)和臺階式(圖3.2.2a、b)。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。臺階式凸模一般采用機械加工，當形狀復雜時，成形部分常采用成型磨削。對于圓形凸模, GB286381的冷沖模標準已制訂出這類的凸模的標準結構形式與尺寸規(guī)格(圖3.2.3)。設計時可按國標選擇。圖3.2.3 標準圓形凸模圖 3.2.4 凸模長度的確定 (二)凸模長度的確定(圖3.2.4) 凸模長度應根據(jù)模具結構的需要來確定。若采用固定卸料板和導料板結構時，凸模的長度應該為： Lh1h2h3（1520）mm（31) 式中：h1、h2、h3分別為凸模固定板、卸料板、導料板的厚度。1520mm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。 (三)凸模材料 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。形狀簡單且模具壽命要求不高的凸?？蛇x用 T8A、T10A等材料；形狀復雜且模具有較高壽命要求的凸模應選 Cr12、Cr12MoV、CrWMn等制造，HRC取5862，要求高壽命、高耐磨性的凸模，可選硬質合金材料。 (四)凸模強度和剛度 在一般情況下，凸模的強度是足夠的，不必進行強度計算。但是，對細長的凸模，或凸模斷面尺寸較小而毛坯厚度又比較大的情況下，必須進行承壓能力和抗縱向彎曲能力兩方面的校驗。 1凸模承載能力校核凸模最小斷面承受的壓應力，必須小于凸模材料強度允許的壓力，即： P/Fmin 故非圓凸模 Fmin P/ (32) 對圓形凸模 dmin 4t/(33) 式中 凸模最小斷面的壓應力 (MPa)； P 凸?？v向總壓力(N)； Fmin 凸模最小斷面積()； dmin 凸模最小直徑(mm)； t沖裁材料厚度(mm)； 沖裁材料抗剪強度 (MPa)； 凸模材料的許用壓應力 (MPa)。 圖 3.2.5 凸模的自由長度a)無導向裝置的凸模、b)有導向裝置的直通式凸模 、c)有導向裝置的階梯式凸模2凸模抗彎能力校核凸模沖裁時穩(wěn)定性校驗采用桿件受軸向壓力的歐拉公式。根據(jù)模具結構的特點，可分為無導向裝置和有導向裝置的凸模 (圖3.2.5)進行校驗。對無導向裝置的凸模，其受力情況相當于一端固定另一端自由的壓桿，其縱向的抗彎能力可用下列公式校驗：對圓形凸模 （34) 對非圓形凸模 （35)有導向裝置的凸模，其不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的凸模最大長度為： 對圓形凸模 (36) 對非圓形凸模 (37)以上各式中， J為凸模最小截面的慣性距(mm)；F為凸模的沖裁力(N)；d為凸模最小直徑(mm)。據(jù)上述公式可知，凸模彎曲不失穩(wěn)時的最大長度 Lmax，與凸模截面尺寸、沖截力的大小、材料機械性能等因素有關。同時還受到模具精度、刃口鋒利程度、制造過程、熱處理等影響。為防止小凸模的折斷，常采用如圖 3.2.6所示的結構進行保護。 (五)凸模的護套圖 3.2.6a、b是兩種簡單的圓形凸模護套。圖a所示護套1、凸模2均用鉚接固定。圖b所示護套 1采用臺肩固定，凸模2很短，上端有一個錐形臺，以防卸料時拔出凸模，沖裁時，凸模依靠芯軸 3承受壓力。c所示護套1固定在卸料板(或導板)4上，護套1與上模導板5呈H7/h6的配合，凸模 2與護套1呈H8/h8的配合。工作時護套1始終在上模導板5內滑動而不脫離(起小導柱作用，以防卸料板在水平方向擺動 )。當上模下降時，卸料彈簧壓縮，凸模從護套中伸出沖孔。此結構有效地避免了卸料板的擺動和凸模工作端的彎曲，可沖厚度大于直徑兩倍的小孔。d是一種比較完善的凸模護套，三個等分扇形塊6固定在固定板中，具有三個等分扇形槽的護套 1固定在導板4中，可在固定扇形塊6內滑動，因此可使凸模在任意位置均處于三向導向與保護之中。但其結構比較復雜，制造比較困難。采用 c、d兩種結構時應注意兩點：一是，上模處于上止點位置時，護套 1的上端不能離開上模的導向元件(如上模導板5、扇形塊6，其最小重疊部分長度不小于 35mm。其二，上模處于下止點位置時，護套1的上端不能受到碰撞。圖 3.2.6 凸模護套(六)凸模的固定方式 圖 3.2.7大凸模的固定平面尺寸比較大的凸模，可以直接用銷釘和螺栓固定(圖3.2.7)。中、小型凸模多采用臺肩、吊裝或鉚接固定(圖3.2.8)。對于有的小凸模還可以采用粘接固定(圖3.2.9)。對于大型沖模中沖小孔的易損凸模，可以采用快換凸模的固定方法，以便于修理與更換，如圖 3.2.10所示。圖 3.2.8中小凸模的固定方式1凸模 2凸模固定板 3墊板 4防轉銷5吊裝螺釘 6吊裝橫銷 7上模座 圖 3.2.9 凸模的粘結固定a)環(huán)氧樹脂固定 ;b)低熔點合金固定;c)無機粘結劑固定圖3.2.10 快換式凸模的固定方法3.2.2 凹模的結構設計(一)凹模洞口的類型常用凹模洞口類型如圖 3.2.11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)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30時，刃磨0.1mm，其尺寸增大0.0017mm)。 凹模錐角、后角和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取1530、 23、h410mm。圖 3.2.11 凹模洞口的類型圖 3.2.12 凹模外形尺寸(二)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(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的如圖 3.2.12所示。凹模厚度HKb(15mm) (38) 凹模壁厚 c(1.52)H (3040mm) (39) 表 3.2.1 系數(shù)K值b材料厚度t 0.512330.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22式中b沖裁件的最大外形尺寸； K系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表3.2.1根據(jù)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。 (三)凹模的固定方法和主要技術要求 凹模一般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量、規(guī)格及它們的位置應可根據(jù)凹模的大小，可在標準的典型組合中查得。位置可根據(jù)結構需要作適當調整。螺孔、銷孔之間以及它們到模板邊緣尺寸，應滿足有關要求。 凹模洞孔軸線應與凹模頂面保持垂直，上下平面應保持平行。型孔的表面有粗糙度的要求 Ra0.80.4m。凹模材料選擇與凸模一樣，但熱處理后的硬度應略高于凸模。3.2.3主要工作零件的尺寸計算本模具有落料、沖孔兩道工序，落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配作；沖孔部分沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配作。既以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配作。模具刃口尺寸計算見表3.2.2表3.2.2刃口尺寸計算基本尺寸及分類沖裁間隙Z磨損系數(shù)x計算公式制造公差計算結果及說明落料凹模制造精度為IT14級,故x=0.5相應凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在0.2460.36之間同上同上相應凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證單面間隙在0.1230.18之間同上沖孔凸模同上同上相應凹模尺寸按凸模尺寸配作,保證雙面間隙在0.2460.36之間孔邊距同上制造精度為IT11級,故x=0.75同上孔心距同上x=0.5落料凹模板尺寸凹模板厚度：凹模邊壁厚： 實取c=30mm凹模板邊長：查國家標準JB/T6743.1-94：凹模板寬B=125mm故確定凹模板外形尺寸為：12512518(mm)。將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后實取為：12512514(mm)。凸凹模尺寸凸凹模長度：其中：凸凹模固定板厚度；彈性厚度；增加長度（包括凸模進入凹模深度，彈性元件安裝高度等）；凸凹模內外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結構凸凹模內外刃口最小壁厚為7mm，根據(jù)強度要求查沖壓模具設計與制造表2.9.6知,該壁厚為4.9mm即可,故該凸凹模側壁強度足夠。沖孔凸模長度凸模長度：其中：凸模固定板厚度；空心墊板厚度；凹模板厚度；凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。具體結構參見圖紙。3.3 定位零件的設計為保證出外形完整的合格零件。毛坯在模具中應該有正確的位置，稱謂定位。定位應符合六點定位原則。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構不同，所以定位零件的種類很多。設計時應根據(jù)毛坯形式、模具結構、零件公差大小、生產效率等進行選擇。定位包含控制送料進距的擋料和垂直方向的導料等。 該模具沖裁用的是條料，控制條料的送進方向采用無側壓裝置。控制條料的送進步距，采用擋料銷定距。同時接觸兩個導料銷和一個擋料銷來進行精確定位。從凹模強度考慮，采用彈頂式導料銷。為了便于送料且有利于防止條料偏斜，將兩個圖3.2.13 定位裝置導料銷的位置適當?shù)叵鄬χ行木噙M行擴大，且又考慮到工作人員的安全操作，將兩個導料銷置于近人的一側。擋料銷選用固定擋料銷，將其設置在凹模型孔出料一側，利于落料以后的廢料孔進行擋料，控制送料進距。如圖3.2.13所示。3.3.1擋料銷國標中常見的擋料銷有三種形式。固定擋料銷 (圖3.3.1)活動擋料銷(圖3.3.2)和始用擋料銷(圖3.3.3)。固定擋料銷安裝在凹模上，用來控制條料的進距。特點是結構簡單，制造方便。由于安裝在凹模上，安裝孔可造成凹模強度的削弱。常用的有圓形和鉤形擋料銷?；顒訐趿箱N常用于倒裝復合模中。始用擋料銷用于級進模中開始定位圖3.3.1 固定擋料銷圖3.3.2 活動擋料銷1簧片(或彈簧) 2始用檔塊 3導料板 4固定卸料板圖 3.3.3始用擋料裝置3.3.2導料銷 導料銷通常與擋料銷配合使用在級進模中，以減小定位誤差，保證孔與外形的相對位置尺寸要求。當零件上有適宜于導料銷導正用的孔時，導料銷固定在落料凸模上。按其固定方法可分為如圖 3.3.4所示的六種。圖 a)、b)、c)用于直徑小于10mm的孔導正；圖d)用于直徑為1030mm的孔；圖e)用于直徑為 2050mm的孔。為了便于裝卸，對小的導料銷也可采用圖 f所示的結構，其更換十分方便。當零件上沒有適宜于導料銷導正用的孔時，對于工步數(shù)較多、零件精度要求較高的級進模，應在條料兩側的空位處設置工藝孔，以供導料銷導正條料用。此時，導料銷固定在凸模固定板上或彈壓卸料板上，圖 3.3.5所示。 圖 3.3.4 導正銷在凸模上的固定形式 圖 3.3.5 固定在凸模固定板上的導正銷1上模座 2凸模固定板 3卸料板 4導正銷 5彈簧 6螺塞 7頂銷圖3.3.6 擋料銷的位置當導料銷與擋料銷配合使用時，其相互位置如圖 3.3.6所示。如按圖 a)所示方式定位，其擋料銷的位置尺寸可按下式計算：L = A - DP/2 + D/2 + 0.1 = A - (DP - D)/2 + 0.1如按圖 b)所示方式定位，其擋料銷的位置尺寸可按下式計算：L= A + DP/2 -D/2 -0.1 = 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)；L、L擋料銷軸心與落料凸模軸心距(mm)。3.3.3定位板和定位釘 定位板和定位釘是作為單個毛坯的定位裝置，以保證前后工序相對位置精度或對工件內孔與外輪廓的位置精度的要求。圖 3.3.6a)所示為毛坯外輪廓定位，圖3.3.6b)所示為毛坯內孔定位。 圖 3.3.6 定位板和定位釘a)外輪廓定位 b)孔定位3.3.5送料方向的控制 條料的送料方向是條料靠著一側的導料板，沿著設計的送料方向導向送進。標準的導料板結構見國標 (GB2865.181)。而采用導料銷時，要選用兩個。導料銷的結構與擋料銷相同。為了保證送料精度，使條料緊靠一側的導料板送進，可采用側壓裝置。圖 3.3.7所示為常用的幾種結構?；善接糜诹虾裥∮?mm，側壓力要求不大的情況。彈簧壓塊式和彈簧板式用于側壓力較大的場合。彈簧壓板式側壓力均勻，它安裝在進料口，常用于側刃定距的級進模?；善胶蛷椈蓧簤K式使用時，一般設置 23個。圖3.3.7側壓裝置a)彈簧側壓塊式；b)簧片式；c) 簧片側壓塊式 d) 彈簧壓板式3.4卸料與推件裝置的設計 為了保證沖裁的連續(xù)進行，還要設計卸料和推件裝置。因為本模具是倒裝模具，工件所用條料厚度為2mm，相對較薄，卸料力較小，故采用彈壓卸料裝置，逆出件的方式生產。彈壓卸料裝置主要有卸料板、卸料鏍釘與彈性元件組成。由于本模具采用彈壓卸料裝置，對于無精確導向的普通模具，應取臺階寬度，臺階高度取，式中的h為卸料板厚度，t為板料厚度，所以尺寸為安全尺寸。彈壓卸料板的型孔與凸模應有適當?shù)拈g隙，為了滿足卸料要求，只要單邊間隙小于板厚就可以了。為了提高壓料效果，又對間隙值進行了適當?shù)姆判?，型孔與凸模之間的雙邊間隙可取0.10.3mm，為了卸料可靠裝配模具時彈壓卸料板的壓料面積應超出凸模端面0.20.5mm。型孔與凸模取H7/n6配合。3.4.1 卸料零件的設計設計卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進行。常用的卸料方式有： (1) 剛性卸料 剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取 (0.20.5)t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時，卸料板與凸模的配合間隙應小于沖裁間隙。此時，要求卸料后凸模不能完全脫離卸料板，保證凸模與卸料板配合大于5mm。常用固定卸料板如圖 3.4.1所示。圖a)是卸料與導料為一體的整體式卸料板；圖b)是卸料與導料板分開的組合式卸料板，在沖裁模中應用最廣泛；圖c)是用于窄長零件的沖孔或切口卸件的懸臂式卸料板；圖d)是在沖底孔時用來卸空心件或彎曲件的拱形卸料板。 圖 3.4.1 固定卸料板 (2) 彈壓卸料板彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于沖裁料厚在 1.5mm以下的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件 (彈簧或橡皮)、卸料螺釘組成彈壓卸料裝置。如圖3.4.2所示。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇(0.10.2)t，若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。彈性元件的選擇，應滿足卸料力和沖裁模結構的要求。設計時可參考有關的設計資料。圖a)用橡膠塊直接卸料；c)、e)為倒裝式卸料；d)是一種組合式的卸料板，該卸料板為細長小凸模導向，而小導柱4又對卸料板導向。采用圖b)結構時，凸臺部分的設計高度h=H-(0.10.3)t。圖 3.4.2 彈性卸料裝置 a)向上卸料 b)向下卸料3.4.2彈性元件的選用和計算結合本模具特點，在此選用彈簧作為彈性元件，在沖裁模中常用圓柱螺旋壓縮彈簧，一般用65Mn或60Si2Mn等彈簧鋼絲繞制而成。優(yōu)選60Si2Mn彈簧鋼作為彈性材料，熱處理硬度為4048HRC，彈簧兩端并緊并需磨平。參考實用沖壓模具設計手冊選取步驟如下：初步確定彈簧個數(shù)n：考慮到模具受力均勻，n取4；根據(jù)總卸料力 和初步確定的彈簧個數(shù)n算出每個彈簧的預壓力Fy： 按1.5Fy估算彈簧的極限工作負荷：選取彈簧規(guī)格為：D=22mm d=4mm H0=65mm計算彈簧的預壓縮量：因為卸料板工作行程，凸、凹模刃口修磨量，則彈簧的實際最大壓縮量H為：結論：所選取的彈簧滿足使用要求。3.4.3推件和頂件裝置的設計圖 3.4.3 剛性推件裝置1打桿 2推板 3推桿 4推件塊推件和頂件的目的，是將制件從凹模中推出來 (凹模在上模)或頂出(凹模在下模)。推件力是通過壓力機的橫梁作用在一些傳力元件上，使推件力傳遞到推件板上將制件(或廢料)推出凹模。推板的形狀和推桿的布置應根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來確定。常見的剛性推沖件裝置如圖3.4.3，彈性推件裝置如圖3.4.4。設計在下模的彈性頂件裝置，如圖3.4.5所示。通過凸模下壓使彈性元件在沖壓時貯存能量，模具回程時，頂件器的彈性元件釋放能量，頂件塊將材料從凹模洞中頂出。 1橡膠塊 2推板 3推桿 4推件塊圖3.4.5 彈性頂件裝置1頂件塊 2頂桿 3支承板 4橡膠塊圖 3.4.4 彈性頂件裝置為了防止推件塊從凹模內脫出，其結構形式一般采用凸緣式，在此結合本模具的結構形式采用凸緣與本體分開，即分體結構。推件塊是出件裝置中最重要的零件，其截面形狀與凸凹模很相似，其外形與凹模有配作關系，其內形以與凸模有配作關系，因此加工難度較大。工作時，推件塊應避免卡死。為此推件塊內形按凸模配作成H8/h7小間隙配合，而外形按凹模配作成H11/h11大間隙配合。圖3.4.5 出件裝置推件塊在設計時應保證下極點位置的端面超出凹模面0.21.5mm，以便出件時使工件與凹模徹底脫離。推件塊在上極點位置時，其工作段不應脫離凹模直壁面，應有不小于4mm的配作段，而且此時凹模內到少應容納34片工件，以便在出件裝置失靈時，操作者有足夠的時間停機。一致于發(fā)生撞擊而損壞模具或機床。根據(jù)本模具特點，選用壓力機的特點，及以上對推件塊的設計