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墊片沖壓級進模設計【沖孔落料級進?！?沖孔落料級進模,墊片,壓級,設計,沖孔,落料級進模 General all-steel punching dies punching accuracy Author：John J. Craig Accuracy of panel punching part is display the press accuracy of the die exactly. But the accuracy of any punching parts linear dimension and positional accuracy almost depend on the blanking and blanking accuracy,. So that the compound mould of compound punchings accuracy, is typicalness and representation in the majority.Analyse of the dies accuracy For the analyse of pracyicable inaccuracy during production of dies to inactivation, we could get the tendency when it is augmentation in most time. From this we could analyse the elements. When the new punch dies pt into production to the first cutter grinding, the inaccuracy produced called initial error; if the die grinding more than twenty times, until its discard, the inaccuracy called conventional error; and before the dies discard, the largest error of the last batch permit, called limiting error. at job site, the evidence to confirm life of sharpening is the higher of the blanking, punched hole or punched parts. Because all finished parts had been blanked ,so it is especially for the compound dies. Therefore, the analyse of burr and measurement is especially important when do them as enterprise standardization or checked with . The initial error usually is the minimal through the whole life of die. Its magnitude depend on the accuracy of manufacture, quality, measure of the punching part, thickness of panel, magnitude of gap and degree of homogeneity. The accuracy of manufacture depend on the manufacture process. For the 1 mm thicked compound punching part made in medium steel, the experimental result and productive practice all prove that the burr of dies which produced by spark cutting are higher 25%30% than produced by grinder ,NC or CNC. The reason is that not only the latter have more exact machining accuracy but also the value of roughness Ra is less one order than the formmer, it can be reached 0.025m. Therefore, the dies initial blanked accuracy depends on the accuracy of manufacture, quality and so on. The normal error of the punch die is the practicable error when the fist cutter grinding and the last cutter grinding before the die produce the last qualified product. As the increase of cutter grinding, caused the measure the nature wear of the dies are gradual increasing, the error of punching part increase also, so the parts are blew proof. And the die will be unused. The hole on the part and inner because the measure of wear will be small and small gradually, and its outside form will be lager in the same reason. Therefore, the hole and inner form in the part will be made mould according to one-way positive deviation or nearly equal to the limit max measure. In like manner, the punching parts appearance will be made mould according to one-way negative deviation or nearly equal to limit mini measure. For this will be broaden the normal error, and the cutter grinding times will be increased, the life will be long. The limit error in punching parts are the max dimension error which practicable allowed in the parts with limit error. This kind of parts usually are the last qualified products before the die discard. For the all classes of dies, if we analyse the fluctuate, tendency of increase and decrease and law which appeared in the dies whole life, we will find that the master of the error are changeless; the error that because the abrade of the cutter and impression will be as the cutter grinding times increased at the same time. And that will cause the error oversize gradually; and also have another part error are unconventional , unforeseen. Therefore, every die s error are composed of fixed error, system error, accident error and so on. At the whole process when the New punching die between just input production to discard, the changeless master error that in qualified part are called fixed error. Its magnitude is the deviation when the die production qualified products before the first cutter grinding. Also is the initial error, but the die have initial punching accuracy at this time. Because of the abrade of parts, the die after grinding will be change the dimension error. And the increment of deviation will oversize as the times of cutter grinding. So the punching accuracy after cutter grinding also called “grinding accuracy” and lower tan initial accuracy. The fixed error depend on the elements factor as followed :1. the material , sorts, structure, (form) dimension, and thick of panel the magnitude of punching gap and degree of homogeneity are have a important effect for the dimension accuracy. Different punching process, material, thick of panel, have completely different gap and punching accuracy. A gear H62 which made in yellow brass with the same mode number m=0.34, 2mm thick and had a center hole, when the gap get C=0.5%t (single edge) , and punched with compound punching die, and the dimension accuracy reached IT7, the part have a flat surface ,the verticality of tangent plane reached 89.5, its roughness Ra magnitude are 12.5m, height of burr are 0.10mm; and the punching part are punched with progressive die, the gap C=7%t (single edge) , initial accuracy are IT11, and have an more rough surface, even can see the gap with eyes. In the usual situation, flushes a material and its thickness t is theselection punching gap main basis. Once the designation gap haddetermined flushes the plane size the fixed error main body; Flushesthe structure rigidity and the three-dimensional shape affects itsshape position precision.2. punching craft and molder structure type Uses the different ramming craft, flushes a precision and the fixederror difference is really big. Except that the above piece gearexample showed, the essence flushes the craft and ordinary punching flushes a precision and the fixed error differs outside a magnitude,even if in ordinary punching center, uses the different gap punching, thefixed error difference very is also big. For example material thickt=1.5mm H62 brass punching, selects C = the 40%t unilateral I kind ofsmall gap punching compared to select C 4mm flushes, the size precision can lower some. Different dies structure type, because is suitable the rammingmaterial to be thick and the manufacture precision difference, causesto flush a fixed error to have leaves. Compound die center, multi-locations continuous type compound die because flushes continuously toduplicate the localization to add on the pattern making error to bebigger, therefore it flushes a fixed error compound punching die to wantcompared to the single location Big 1 2 levels 3. the craft of punching dies manufacture the main work of punching die namely are raised, the concave moldprocessing procedure, to operates on the specification not to behigh, can time form a more complex cavity. But its processing surfaceapproximately is thick 0.03 0.05mm is the high temperatureablation remaining furcated austenite organization, degree ofhardness may reach as high as HRC67 70, has the micro crack, easilywhen punching appears broke the cutter or flaking. The Italian CorradaCorporations related memoir called the line cut the processing contruction to have the disadvantageous influence to the superficialgold, in fact already changed the gold contruction. We must use theJingang stone powder to grind or the numerical control continual pathcoordinates rub truncate (cut to line) to make the precision work . In recent years country and so on Switzerland and Japan, has conductedthe thorough research to the electrical finishing equipment and abigger improvement, makes function complete high accuracy NC and theCNC line cutter, the processing precision may reach 0.005 0.001mm,even is smaller. The processing surface roughness Ra value can achieve0.4 mu m. According to the recent years to the domestic 12 productionlines cutter factory investigation and study, the domesticallyproduced line cutter processing precision different factory differentmodel line cutter might reach 0.008 0.005mm, generally all in0.01mm or bigger somewhat, was individual also can achieve0.005mm, the processing surface roughness Ra value was bigger than1.6m. However, the electrical finishing ablation metal surface thus the change and the damage machined surface mental structure character can not change, only if with rubs truncates or other ways removes this harmful level. Therefore, merely uses electricity machining, including the spark cutting and the electricity perforation, achieves with difficulty punching, especially high accuracy, high life punching die to size precision and work components surface roughness Ra value request. With precisely rubs truncates the law manufacture punching die, specially makes the high accuracy, the high life punching die, such as: Thin material small gap compound punching die, multi- locations continuous type compound die and so on, has the size precision high, the work component smachined surface roughness Ra value is small, the mold life higher characteristic. Its processing craft at present changed the electrical fire by the past ordinary engine bed rough machining spark cutting or the electricity puncher rough machining, finally precisely rubs truncates, also from takes shape rubs, optics curve rubs, the manual grid reference rubs gradually filters the continual path grid reference to rub and NC and the CNC continual path grid reference rubs, Processing coarseness may reach 0.001 0.0005mm, the processing surface roughness Ra value may reach 0.1 0.025 mu m. Therefore, with this craft manufacture the die , regardless of the size precision, the work components surface roughness, all can satisfy die, each kind of compound request, the die is especially higher than the electrical finishing craft manufacture scale.4. gap size and degree of homogeneity the flange and other sheet forming sgene rally all must first punching (fall material) the plate to launch the semi finished materials, after also has the forming to fall the material, the incision obtains the single end product to flush. Therefore punching the work, including is commonly used punching hole, the margin, cut side and so on, regarding each kind of sheet pressing partall is necessary. Therefore punching the gap to flushes a out form in chprecision to have the decisive influence. punching the gap small and is even, may cause punching the size gain high accuracy. Regarding drawability, is curving and so on mould, the gap greatly will decide increases flushes the oral area size error and the snapping back. The gapnon-uniformity can cause to flush a burr enlarges and incurs cutting edge the non-uniform attrition. 5. ramming equipment elastic deformation In the ramming process After the punch press load bearing can have the certain elastic deformation. Although this kind of distortion quantity according to flushes the pressure the size to change also to have the obvious directivity, but on the pressing part, mainly is to has the volume ramming archery target stamping, embosses, the equalization, the pressure is raised, the wave, flushes crowds, the shape, the flange, hits flatly, thinly changes draw ability and so on the craft work punching forming flushes, has the significant influence to its ramming aspect size precision From: 黃河科技學院畢業(yè)設計(文獻翻譯) 第 4 頁 普通全鋼沖模的沖壓精度 作者：約翰J克雷格 板料沖壓件的精度準確顯示出其沖模的沖壓精度。而任何沖件的線性尺寸精度與形位精度主要取決于沖模沖裁和立體成形沖壓件展開平毛坯的落料精度。因此，多工步復合沖壓的單工位復合模、多工位連續(xù)模的沖壓精度，在普通沖壓的眾多種類與不同結構的沖模中，最具典型性和代表性。沖模的沖壓精度分析 對沖模投產(chǎn)至失效報廢各個時期沖件的實際誤差分析，可以看出其增大的時期及趨向，從而分析其增大的因素。新沖模投產(chǎn)至第一次刃磨前沖制沖件的誤差即所謂的初始誤差；沖模經(jīng)過20次左右刃磨至失效報廢前沖制的沖件誤差稱之為常規(guī)誤差；而沖模失效報廢前沖制的最后一批合格沖件的允許最大誤差稱之為極限誤差。在現(xiàn)場，確定沖模刃磨壽命的依據(jù)是沖件沖孔與落料的毛刺高度。由于任何成形件都具有沖裁作業(yè)（毛坯落料或沖孔），對于復合模尤為如此。所以，沖件毛刺高度的觸模檢查和測量并按企業(yè)標準或JB4129-85沖壓件毛刺高度對照檢測就顯得十分重要。 沖模的初始誤差通常是沖模整個壽命中沖件誤差最小的。其大小主要取決于沖模的制造精度與質(zhì)量及沖件尺寸、料厚以及間隙值大小與均勻度。沖模的制造精度及質(zhì)量又取決于制模工藝。對于料厚t1mm的中碳鋼復合沖裁模沖件，實驗結果與生產(chǎn)實踐都證明，電火花線切割制造的沖模沖件毛刺高度比用成型磨或NC與CNC連續(xù)軌跡座標磨即精密磨削工藝制造的沖模沖件要高25%30%。這是因為后者不僅加工精度高，而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一個數(shù)量級，可達到0.025m。因此，沖模的制造精度與質(zhì)量等因素決定了沖模的初始沖壓精度，也造就了沖件的初始誤差。 沖件的常規(guī)誤差是沖模經(jīng)第一次刃磨到最后一次刃磨后沖出最后一個合格沖件為止，沖件實際具有的誤差。隨著刃磨次數(shù)的增加，刃口的自然磨損而造成的尺寸增量逐漸加大，沖件的誤差也隨之加大。當其誤差超過極限偏差時，沖件就不合格，沖模也就失效報廢。沖件上孔與內(nèi)形因凸模磨損尺寸會逐漸變小；其外形落料尺寸會因凹模磨損而逐漸增大。所以，沖件上孔與內(nèi)形按單向正偏差標允差并依接近或幾乎等于極限最大尺寸制模。同理，沖件外形落料按單向負偏差標注允差并依接近或幾乎等于極限最小尺寸制模。這樣就使沖件的常規(guī)誤差范圍擴大，沖模可刃磨次數(shù)增加，模具壽命提高。 沖件的極限誤差是具有極限偏差的沖件所具有的實際允許的最大尺寸誤差。這類沖件通常是在沖模失效報廢前沖制的最后一批合格沖件。 對各類沖模沖件誤差在沖模整個壽命中出現(xiàn)的波動、增減趨向及規(guī)律等進行全面分析便可發(fā)現(xiàn)：沖件誤差的主導部分是不變的；因刃口或型腔的自然磨損而出現(xiàn)的誤差增量隨沖模刃磨沖數(shù)增加而使這部分誤差逐漸加大；還有部分誤差的增量是非常規(guī)的、不可預見的。所以，各類沖模沖件誤差是由因定誤差、漸增誤差、系統(tǒng)誤差及偶發(fā)誤差等幾部分綜合構成。 新沖模在指定的沖壓設備上投入使用至失效報廢的整個（總）壽命過程中，其合格沖件誤差的主導部分固定不變即所謂固定誤差。其大小就是新沖模第一次刃磨前沖制的合格沖件的偏差，也即沖模的初始誤差，而此時的沖模具有初始沖壓精度。刃磨后的沖模，因其工作零件（凸、凹模）磨損而改變尺寸誤差，使沖件識差增量隨刃磨次數(shù)增加而逐漸加大，故沖模刃磨后的沖壓精度亦稱“刃磨精度”比其初始精度要低。沖模沖件的固定誤差取決于以下各要素：1、沖件的材料種類、結構（形狀）尺寸及料厚 沖裁間隙的大小及其均勻度對沖裁件的尺寸精度有決定性的影響。不同沖裁工藝、不同材料種類與不等料厚，間隙相差懸殊，沖壓精度差異很大。同一種模數(shù)m=0.34的2mm的料厚、中心有孔的H62黃銅材料片齒輪復合模沖件，當取間隙C=0.5%t（單邊），用復合精沖模沖制，沖件尺寸精度達到IT7級，沖件平直無拱彎，沖切面垂直度可達89.5，其表面粗糙Ra值為0.2m；而用普通復合模沖制，間隙C=5%t（單邊），沖件初始誤差亦即沖模的初始沖壓精度為1T9級，沖切面粗糙度Ra值為12.5m，毛刺高度為0.10mm；還是這個沖件用連續(xù)模沖制，間隙C=7%t（單邊），初始沖件精度為IT11級，沖切面更粗糙，甚至有肉眼可見的臺階。通常情況下，沖件材料及其厚度t是選取沖裁間隙的主要依據(jù)。一旦選定間隙就確定了沖件的平面尺寸的固定誤差的主體；沖件結構剛度及立體形狀則影響其形位精度。2、沖壓工藝及沖模結構類型 采用不同的沖壓工藝，沖件的精度及固定誤差相差甚大。除上述片齒輪實例說明，精沖工藝與普通沖裁的沖件精度與固定誤差相差一個數(shù)量級之外，即便在普通沖裁中，采用不同間隙沖裁，固定誤差相差也很大。例如料厚t=1.5mm的H62黃銅沖裁件，選用C40%t單邊類小間隙沖裁比選用C8%t（單邊）類大間隙沖裁，沖件固定誤差將加大40%60%，精度至少降一級。此外，采有無搭邊排樣，沖件的誤差要遠大于有搭邊排樣沖件。無搭邊排樣沖件。無搭邊排樣沖件的精度低于IT12級，而多數(shù)有搭邊排樣的沖件精度在IT11IT9級之間，料厚t4mm的沖件，尺寸精度會更低一些。 不同沖模結構類型，由于適用沖壓料厚及制造精度的差異，導致沖件的固定誤差有別。復合模中，多工位連續(xù)式復合模由于沖件連續(xù)重復定位加上制模誤差較大，故其沖件的固定誤差比單工位復合沖裁模要 大12級。3、沖模制造工藝 沖模主要工作零件即凸、凹模的加工程序，對操作上的技術要求不高，能夠一次成形較復雜的模腔。但其加工表面約厚0.030.05mm為高溫燒蝕的殘余樹枝狀奧氏體組織，硬度可高達HRC6770，有顯微裂紋，容易在沖裁時出現(xiàn)崩刃或剝落。意大利Corrada公司的有關研究報告稱“線切割加工對表面金相結構產(chǎn)生不利的影響，實際上已經(jīng)改變了金相結構。我們必須用金剛石粉研磨或數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨削（對線切割件）作精加工”。近年來瑞士和日本等國，對電加工設備進行了深入的研究和較大的改進，制造出功能齊全的高精度NC和CNC線切割機，加工精度可達0.0050.001mm，甚至更小。加工表面粗糙度Ra值能達到0.4m。根據(jù)近年對國內(nèi)12家生產(chǎn)線切割機工廠的調(diào)研，國產(chǎn)線切割機加工精度各別廠家的各別型號線切割機可達0.0080.005mm，一般都在0.01mm或更大一些，個別也能達到0.005mm，加工表面粗糙度Ra值均大于1.6m。然而，電加工燒蝕金屬表面從而改變和損壞加工面金相結構的特性不會改變，除非用磨削或其他加工法去除這一有害層。所以，僅僅用電加工法，包括電火花線切割與電穿孔，難以達到?jīng)_模，尤其高精度、高壽命沖模對尺寸精度與工作零件表面粗糙度Ra值要求。 用精密磨削法制造沖模，特別是制造高精度、高壽命沖模，諸如：薄料小間隙復合沖裁模、多工位連續(xù)式復合模等，具有尺寸精度高、工作零件加工面粗糙度Ra值小、模具壽命高等特點。其加工工藝目前已由過去的普通機床粗加工改為電火花線切割或電穿孔機粗加工，最后精密磨削，也由成型磨、光學曲線磨、手動座標磨逐步過濾到連續(xù)軌跡座標磨及NC與CNC連續(xù)軌跡座標磨，加工粗度可達0.0010.0005mm，加工表面粗糙度Ra值可達0.10.025m。所以，用該工藝制造的沖模，無論尺寸精度、工作零件表面粗糙度，都能滿足沖模，尤其各種復合模的要求，比電加工工藝制造的沖模高一個檔次。4、間隙的大小與均勻度 拉深、彎曲、翻邊及其他板料成形件一般都要先沖裁（落料）出平板展開毛坯，也有成形后落料、切開得到單個成品沖件。故沖裁作業(yè)，包括常用的沖孔、切口、切邊等，對于每種板料沖壓件都是必要的。所以沖裁間隙對沖件的外廓尺寸精度有決定性的影響。沖裁間隙小而均勻，可使沖裁尺寸獲取更高精度。對于拉深、彎曲等成形模，間隙大定將增大沖件口部尺寸誤差及回彈。間隙不均勻會使沖件毛刺加大并招致刃口的不均勻磨損。5、沖壓設備的彈性變形 在沖壓過程中，沖床承載后會產(chǎn)生一定的彈性變形。雖然這種變形量依沖壓力的大小變化且具有明顯的方向性，但就沖壓件，主要是對具有體積沖壓性質(zhì)的壓印、壓花、校平、壓凸、起波、沖擠、鐓形、翻邊、鐓粗、打扁、變薄拉深等工藝作業(yè)沖制成形的沖件，對其沖壓方面的尺寸精度有重大影響。 出自：科學指南 畢業(yè)設計文獻翻譯 院（系）名稱工學院機械系 專業(yè)名稱機械設計制造及其自動化 學生姓名郭中亮 指導教師 康紅偉2012年 03 月 10 日 課 程 論 文 題 目 墊片沖壓級進模設計 學生姓名 學 號 系 部 專 業(yè) 班 級 指導教師 2014-10-20 摘 要 I 摘 要 墊片屬于典型的沖裁件，本文在分析其工藝性的基礎上，根據(jù)生產(chǎn)要求， 確定采用級進模結構。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計， 需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工 藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總 裝圖。 關鍵詞：墊片 級進模 沖孔落料 II 目 錄 摘 要 .I 第一章 緒論 .4 1.1 課題背景 .4 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 .4 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 .4 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 .6 1.4 發(fā)展方向 .6 第二章 沖裁模具課程設計任務書 .7 2.1 任務書設計內(nèi)容 .7 2.2 任務書的要求 .7 2.2.1 技術要求： .7 2.2.2 設計要求： .7 第三章 零件的工藝性分析和方案確定 .8 3.1 零件的工藝分析 .8 3.1.1 結構與尺寸的分析 .8 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 .8 3.2 沖裁工藝方案的確定 .8 3.3 模具總體方案的確定 .10 第四章 零件工藝的設計計算 .11 4.1 排樣設計與計算 .11 4.1.1 材料利用率 .11 4.1.2 排樣設計 .12 4.2 沖裁力 .13 4.2.1 沖裁力的計算 .13 4.2.2 卸料力、推件力和頂件力的計算 .14 4.3 壓力機的確定 .15 4.3.1 壓力機的選擇 .15 4.3.1 開式壓力機機床有關參數(shù) .15 4.4 壓力中心的計算 .16 第五章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 .18 5.1 凸、凹模間隙值 .18 5.1.1 間隙對沖壓力和模具壽命的影響 .18 5.1.2 沖裁間隙的確定 .19 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計算法 .19 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算的原則 .19 5.2.2 沖孔凸、凹模刃口計算 .20 5.2.3 落料凸、凹模的計算 .21 目 錄 III 第六章 模具零部件的設計計算與總裝圖設計 .22 6.1 凹模外形設計 .22 6.2 凸模的設計 .22 6.2.1 落料凸模的設計 .22 6.2.2 沖孔凸模的設計 .23 6.3 其他主要零件的設計 .24 6.3.1 凸模固定板的厚度 .24 6.3.2 卸料板的設計 .24 6.3.3 卸料橡皮的設計 .24 6.4 標準件尺寸的確定 .25 6.5 模具的總體設計 .25 6.6 模具裝配和裝配圖 .26 6.6.1 級進沖裁模的裝配 .26 6.6.2 凸、凹模間隙的調(diào)整方法 .27 6.6.3 繪制模具的總裝圖 .28 第七章 總結與展望 .29 致 謝 .30 參考文獻 .31 4 第一章 緒論 1.1 課題背景 我國把模具行業(yè)納入高新技術產(chǎn)業(yè)重點領域，另一方面，沖壓工藝廣泛應 用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領域，在產(chǎn)品組件中所占的比例也越來 越大。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，起點較低，加工制造手段落后，尤其是 技術應用人才缺乏，技術水平落后，制約了該產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約 其他相關行業(yè)發(fā)展的“瓶頸” 。 模具技術是上世紀下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的 技術之一，由于模具的設計和制造是一個非常復雜的過程，并且是一個不斷反 復的過程，目前，采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的 CAD 支撐軟件，在模具 設計中應用并行工程原理，實現(xiàn)模具管理、工藝分析與設計及模具結構設計的 一體化是一種較有代表性也很有應用前景的模具 CAD 系統(tǒng)開發(fā)方法。如圖，典 型沖壓模具圖形。 圖 1-1 沖壓模具 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。 近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有 制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營 也得到了快速發(fā)展。 浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng) 鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資 和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場 5 競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成 為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存 空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企 業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG，Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了 Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成 功應用于沖壓模的設計中。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與 工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的 比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不 夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。 1.2.2 沖壓模具的前景 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高”、 “質(zhì)量好”、 “價格 低”的要求服務。 下列幾方面發(fā)展趨勢預計會在行業(yè)中得到較快應用和推廣： 1. 超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。 2. 多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 3. 為各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術相結合的 RP/RT 技術將得 到快速發(fā)展。 4. 模具設計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展 CAD/CAE/CAM/CAPP 及 PDM/PLM/ERP 等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設備將進一步得到發(fā)展和推廣 應用。 5. 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些 特殊的和更為先進的加工方法。 6. 各種模具型腔表面處理技術，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會 不斷得到發(fā)展。 7. 逆向工程、并行工程、復合加工乃至虛擬技術將進一步得到發(fā)展。 8. 熱流道技術將會迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所 發(fā)展。 9. 模具標準化程度將不斷提高。 10. 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具” 的概念已逐漸 被提到議事日程上來。 6 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 本課題研究的內(nèi)容如下： 第 1 章為緒論，論述了本課題的研究背景和意義，總結了沖壓模具技術的 發(fā)展歷史和在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。 第 2 章為本次設計的任務書，介紹了設計的零件圖和設計的具體得要求， 包括零件的名稱、材料和生產(chǎn)批量等等，有技術要求和設計要求。 第 3 章為設計的第一步，首先分析零件的工藝性，包括尺寸和精度的分析， 還有材料性質(zhì)的重點分析，然后按照以上的分析初步確定設計的大體方案，從 簡單模、復合模和級進模中選擇，最終選用級進模設計。最后查閱相關資料， 確定模具的一些工作零件和輔助零件的設計，以至于確定模具的總體方案。 第 4 章為設計中的重點部分，是承接上一章工藝分析的，所以我們將進行 工藝計算，有排樣的設計和計算、材料利用率的計算，沖裁力圖形設計和具體 的計算，還有最重要的就是壓力機的確定和數(shù)據(jù)的校核。 第 5 章為設計的中心部分，有凸、凹模的間隙和凸、凹模設計的原則，還 有凸、凹模的人口尺寸計算，包括基本尺寸的計算和公差的確定。 第 6 章為模具工作零件的具體設計，包括凹模的設計和尺寸的計算，還有 凸模的長度和硬度校核，還有卸料板、墊板、導料板及標準件的設計、選用和 計算，并有非標準件的零件圖形和最終的裝配草圖和裝配圖。 模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。 模具質(zhì)量及附加值的高低，取決于模具專業(yè)人才的技術水平。隨著產(chǎn)品市場的 國際化，如何降低生產(chǎn)成本以適應競爭的激烈和殘酷越來受關注，產(chǎn)品制造的 批量化、集約化和標準化，就越來越顯得十分重要了。 目前，在全世界，模具快速發(fā)展，已成為大國的重要工業(yè)發(fā)展對象，各個 行業(yè)都需要模具的輔助制造，所以模具對工業(yè)的發(fā)展有個不可替代的重要性。 未來，模具的發(fā)展也許有將成為國家第一產(chǎn)業(yè)的可能。 1.4 發(fā)展方向 本章首先介紹了研究該課題的背景和優(yōu)勢，就模具的發(fā)展已經(jīng)納入高技術 的行業(yè)，成為我國工業(yè)中重要的一部分，最具有潛力的工業(yè)之一。并促進我國 的軟件（如 CAD、ProE 和 UG）的快速研發(fā)。隨后介紹了沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 和前景，隨著國民經(jīng)濟的快速增長，模具的需求量也隨著增長，國內(nèi)沿海地區(qū) 已經(jīng)把模具行業(yè)列為重要產(chǎn)業(yè)，建立了大型的模具城。在過去十年中，模具發(fā) 展有著矚目的發(fā)展，但是距離國外，仍有不小的差距，所以未來的模具發(fā)展就 向模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價格低”的要求服務，以求 早日跟上國際的腳步。 7 第二章 沖裁模具課程設計任務書 2.1 任務書設計內(nèi)容 課題名稱：墊片級進模設計 零件名稱：墊板 材 料：10 厚 度： t=1mm 生產(chǎn)批量：大批量 工件圖：如圖所示 圖 2-1 零件圖 2.2 任務書的要求 2.2.1 技術要求： 1、沖裁件內(nèi)外精度均為 IT14 2、毛刺小于 0.1mm 3、要求設計制造此工件的沖裁模 2.2.2 設計要求： 1、 繪制制作該工件所需的沖裁模具總裝圖 2、 繪制構成該模具的所有非標準零件圖 3、 編制設計說明書 4、 將設計說明書裝訂成冊、圖紙折疊成 A4 尺寸并裝訂成冊 5、 把審題表、任務書全部裝入檔案袋 8 第三章 零件的工藝性分析和方案確定 3.1 零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的難以程度。 沖裁件的工藝性主要包括沖裁件的結構與尺寸、精度與斷面粗糙度和材料 3 個 方面。 3.1.1 結構與尺寸的分析 沖裁件的結構分析需要對零件的形狀、外形、沖裁件的懸臂件和窄槽、沖 孔的最小尺寸、孔間距的要求和孔壁、沖裁寬度的要求。 零件材料為 10，適合一般的沖壓加工。該零件形狀對稱、簡單，為長方形 結構，結構相對比較簡單，只有 2 個 6 的孔。此工件只有落料和沖孔兩個工 序，圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級取，尺寸精度 較低，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、 生產(chǎn)批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，普通沖裁完全可以滿足要求 該零件結構較簡單，形狀對稱，尺寸較小。因此，均適宜沖裁加工。 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 沖裁件的精度一般可分為精密級和經(jīng)濟級兩大類。精密級是沖壓工藝技術 所允許的精度，而經(jīng)濟級是可以用經(jīng)濟手段達到的精度。沖裁件的尺寸精度是 在合理間隙的情況下，對鋁、銅、軟鋼等常用材料沖裁加工數(shù)據(jù)。精度要求特 別高的工件，需要增加整修等精密沖裁工件。在沖裁件內(nèi)外所能達到的經(jīng)濟精 度，見表所示。 表 3-1 沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度 基本尺寸材料厚度 (mm) 3 36 610 1018 18500 1 IT12IT13 IT11 12 IT14 IT12IT13 IT11 23 IT14 IT12IT13 35 IT14 IT12IT13 零件的尺寸公差精度均為 IT14 級，未注公差精度也為 IT14 級，并無其他特 殊要求，因此，利用普通沖裁的方式就可以滿足零件的圖樣要求。 由以上可以看出，該零件工藝性較好，可以沖裁加工。 3.2 沖裁工藝方案的確定 沖裁方案的選擇： 在沖裁工藝分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工 藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序 9 順序的安排。沖裁工序數(shù)一般容易確定，關鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工 序的順序。沖裁模的結構形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工 序模、級進模（連續(xù)?；蛱侥＃?、復合模等各種沖裁摸的構成大體相同，主要 由于工作零件、定位零件、卸料與推料零件 、導向零件、聯(lián)接與固定零件組成。 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有一下三種方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn) 方案二：落料沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn) 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn) 單工序模、級進模、復合模比較如表所示 表 3-2 各類模具結構及特點比較 模具種類 比較項目 單工序模 （無導向） （有導 向） 級進模 復合模 零件公差等級 低 一般 可達 IT13IT10 級 可達 IT10IT8 級 零件特點 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.26mm 可加工復雜零件，如 寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結構 與強度限制，尺寸可以 較大，厚度可達 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時得 到了較平，制件平直度 好且具有良好的剪切斷 面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可 以自動排除制件，生 產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動或機械 排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量 和成本 低 比無導向 的稍高 沖裁簡單的零件時， 比復合模低 沖裁較復雜零件時，比 級進模低 適用場合 料厚精度要求低 的小批量沖件的 生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的 生產(chǎn) 形狀復雜，精度要求較 高，平直度要求高的中 小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結合表分析： 方案一的模具結構簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率 10 低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表 2.9.6 可 知材料厚度為 1mm 時凸、凹模的許用的最小壁厚為 2.7mm,由圖形可知孔邊距小 于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強度較差，制造難度大，并且沖壓后 成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓的速度，操作不方便 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要 求，且安全性高。通過對比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三級進模最 佳 3.3 模具總體方案的確定 （1）模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。 （2）操作與定位方式 為了提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可以采用配合自動裝置送料方式。由于零件尺 寸小且厚度適中，可以采用導正銷與自動送料裝置聯(lián)合定距的方式。 （3）卸料與出件方式 考慮到零件厚度薄，可以采用彈性卸料方式，并采用由凸模直接從凹模洞 口直接推下的下出件方式以提高生產(chǎn)率。 （4）模架類型及精度 考慮到零件的結構工藝特點，可以采用導向平穩(wěn)的中間導柱模架， 。由于零 件的精度要求不是很高，可以采用 I 級模架精度。 以上的各項將在第五章詳細說明解釋。 11 第四章 零件工藝的設計計算 4.1 排樣設計與計算 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料 利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命有效措施。 4.1.1 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利用率，它是衡量合理 利用材料經(jīng)濟性指標。 材料利用率通用計算公式 = /A100%OA 式中 沖裁件的總面積OA A 個步距的條料面積（LB） 通過 CAD 軟件計算得到制件的總面積是 1243.45mm2 經(jīng)計算得: = 100%.41352 =70.2% 故材料的利用率為 70.2% 廢料可分為工藝廢料與結構廢料兩種。結構廢料由工件的形狀特點決定， 一般不能改變；搭邊和余料屬于工藝廢料，是與排樣形式及沖壓方式有關的廢 料，設計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 12 4.1.2 排樣設計 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：有廢料排樣、少廢 料排樣和無廢料排樣。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(chǎn)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(zhì)量。為此， 排樣時必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。 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，其主要形式可分為：直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多 排和沖裁搭邊。該零件結構簡單，生產(chǎn)批量大，精度要求一般，綜合上述可以 使用直排少廢料的排樣的設計。墊片零件外形是矩形只有沖孔，所以結構比較 簡單，只需要直排就可以。 因此，如圖所示。查表可得，兩工件間的搭邊 a1=1.5mm，工件邊緣搭邊 a=1.2mm。 具體排樣設計如圖所示： 13 圖 4-1 零件排樣圖 4.2 沖裁力 4.2.1 沖裁力的計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入材料的深度 （凸模行程）而變化的。通常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。 用普通平刃口模具沖裁時，其沖孔力 F 一般按下式計算： F=K L t b 式中：F沖孔力 L沖裁周邊長度 t 材料厚度 K系數(shù)（K 一般取 1.3） 材料抗剪強度 ( =294MPa)bb 系數(shù) K 是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、 板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)(一般取 K=1.3)。 14 經(jīng)計算得： F= =87KN1.327.094 所以，在實際生產(chǎn)中應用沖壓力為 132KN 來參考 一般在實際生產(chǎn)中，需要用系數(shù) K 來計算，為計算方便，落料力可按以下 公式計算： F0=Lt b 式中 材料抗拉強度 ( =373MPa)bb 經(jīng)計算得： F0=30.1KN 所以，在實際生產(chǎn)中應用切斷力為 26.476KN 來參考。 4.2.2 卸料力、推件力和頂件力的計算 在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回 復）及摩擦的存在，將使沖落部分的材料硬塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則 緊固在凸模上。所以卸料力、推件力和頂件力是在選擇沖壓設備和校核公稱壓 力應分別考慮的，因為他們都是由壓力機和模具卸料裝置或頂出裝置傳遞的。 且在選擇設備的公稱壓力或設計沖模時，應分別予以考慮。因此要準確的計算 這些力是困難的，生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力：查手冊表取 ，則0.5XK F X =KX F 代入數(shù)據(jù)得： F X=26.476KN 推件力：查手冊表取 ，則.6T F T =nKT F n=h/t 代入數(shù)據(jù)得： F T =7.92KN 頂件力：查手冊表取 ，則0.6DK F D =KD F 代入數(shù)據(jù)得： F D =3.61KN 式中： F 沖裁力 KX 卸料力系系數(shù)數(shù) KT 推件力 KD 頂件力系數(shù) n 同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù) h 凹模洞口的直刃壁高度 t 板料厚度 可查手冊表 15 表 4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注：卸料力系數(shù) KX，在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜制件時取上限值。 然而壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝的總和，則計算如下 所示： = F +F0+F X+F T =110.316KN 總P 4.3 壓力機的確定 4.3.1 壓力機的選擇 對于中小型沖裁件常采用開式曲柄壓力機。 根據(jù)總沖壓力 =110.316KN，模具閉合高度，沖床工作臺面尺寸等，并結總PF 合現(xiàn)有設備，選用 J23-250 開式雙柱可傾沖床，并在工作臺面上備制墊板。其 主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程 ：80mm 行程次數(shù)：100 次/分 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：70mm 工作臺尺寸（左右*前后）：560mm360mm 工作臺板厚度：70mm 模柄尺寸：5070 傾斜角：30 4.3.1 開式壓力機機床有關參數(shù) 1、機床控制系統(tǒng)： (1)開門斷電，漏電保護。電控系統(tǒng)符合國家安全標準。 (2)電動式油缸行程調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 16 (3)電動式擋料尺寸調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 2、機床后擋料的基本配置： (1)普通電機 (2)普通絲桿和光桿 (3)后擋料鏈輪傳動 注：機床參數(shù)及配置如需變動敬請另外說明，作為合同附件 3、機床結構： (1) 采用全鋼焊接機架， （、拼裝工作臺組成）振動時效處理，具有足夠的 強度和剛性。 (2) 雙油缸控制，機械擋塊機構保護，液壓上傳動，扭軸強迫同步機構。 (3) 滑塊行程電動快速調(diào)節(jié)，并有手動微調(diào)，顯數(shù)器顯示 (4) 上模具配有斜楔式撓度補償機構，以補充折彎精度。 (5) 單邊/雙邊 T 型槽口工作臺，調(diào)整分段下?？焖俜奖?。 (6) 可進行多機聯(lián)動（需同時購買一臺該型號的機床并加裝聯(lián)動同步裝置） ， 也可單機單動。 (7) 該設備可折板厚是根據(jù) 10 鋼板/A3 板的抗拉強度（450N/mm2）和折彎 槽口比例 1 比 8 來計算的，敬請核實好各種錳板的抗拉強度后與 Q235 板比較進 行折算，另外可以通過擴大折彎下模的槽口尺寸來取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作臺主立板和臺面均可調(diào)節(jié)。可根據(jù)折彎力的需要，適當調(diào)整工作臺 的加凸量來彌補由于工作臺的變形而出現(xiàn)的撓度進行補償。 4.4 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點。為了保證壓力機的模具的正常工 作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就 會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常在磨損，還會使合理間 隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn) 中，可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮 不宜使壓力中心與模柄中心線重合，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所 選用壓力機允許的范圍。 確定該零件的壓力中心計算步驟如下： （1）選定坐標軸 X 和 Y （2）計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離 x1、x 2、x 3、x n和 y1、 y 2、 y 3、y n （3）將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段，求出各線段長度 L1、L 2、L 3、Ln. （4）按如下公式算出壓力中心的坐標（X 0、Y 0） 17 根據(jù)力學定理，合力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的代數(shù)和，則可 得壓力中心坐標（x 0 、y 0）計算公式： 因為沖裁力與周邊長度成正比，所以式中各沖裁力 F1、F 2、F 3、F n 可 分別用沖裁周邊長度 L1、L 2、L 3、L n 代替，即12 10 1nininiiLxxLxL12 10 1nininiiLyLyLy 其中：L為每段線段的長度或圓弧的周長 X為每段線段的中點或圓弧的中心到 X 軸的距離； Y為每段線段的中點或圓弧的中心到 Y 軸的距離； 模具的結構的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點就是幾何對 稱點。若選用坐標系 XOY，即 xc0，y c0 由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機滑塊的中心線相 重合 18 第五章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1 凸、凹模間隙值 沖裁間隙是指沖裁模凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每側的間隙 稱為單面間隙，用 Z/2 表示；兩側間隙之和稱為雙面間隙，用 Z 表示。如無特 殊說明，沖裁間隙都是指雙面間隙。沖裁間隙的數(shù)值等于凸、凹模刃口尺寸的 差值，如圖所示，即 dpZD 式中 凹模刃口尺寸；dD 凸模刃口尺寸。p 沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響。此外，間隙對沖壓力和模具壽命也 有著較大的影響。 圖 5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1 間隙對沖壓力和模具壽命的影響 間隙很小時，因材料的擠壓和摩擦作用增強，沖裁力必然較大。隨著間隙 的增大，材料所受的拉應力增大，容易發(fā)生斷裂分離，因此沖裁力減小。但試 驗表明，當單面間隙在材料厚度的 520范圍內(nèi)時，沖裁力降低不多，不超 過 510。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不是很大。 模具壽命通常是用模具失效前所沖的合格沖裁件數(shù)量來表示。沖裁模的失 效形式一般有磨損、變形、崩刃和凹模脹裂。間隙大小主要對模具的磨損及凹 19 模脹裂產(chǎn)生較大影響。模具刃口磨損看，使刃口鈍化、間隙增加，從而導致制 件的尺寸精度降低沖裁能量增大，斷面粗糙。所以必須注意盡量減少模具的磨 損。為提高模具壽命，一般需要采用較大間隙。 5.1.2 沖裁間隙的確定 凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力等有較 大影響，所以必須選擇合理的間隙。在沖壓的實際生產(chǎn)中，為了獲得合格的沖 裁件、較小的沖壓力，并保證模具有一定壽命，我們規(guī)定一個間隙值范圍，稱 為合理間隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（Z min） ，最大值稱為最大合 理間隙（Z max） 。因沖模在使用過程中會逐漸磨損，間隙增大，再設計和制造新 模具時，一般采用最小合理間隙。 沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用。然而對于電子、 電器、儀器等行業(yè)對制件斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高，可選用較小的間隙值。 如下圖要求零件內(nèi)外尺寸精度為 14 級，且該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、 落料。 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計算法 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必 須靠模具刃口的尺寸及公差來保證。正確確定模具刃口尺寸及其公差，將會直 接影響到?jīng)_裁生產(chǎn)的技術經(jīng)濟效果，因此它是設計沖裁模的主要任務之一。由 于制件結構簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹 模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標注公差 在此均按 IT13 級算。根據(jù)零件的結構特點，刃口尺寸采用配作法加工。 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算的原則 在計算刃口尺寸時，應該落料和沖孔兩種情況分別考慮其原則如下。 a. 落料時，應以凹模刃口尺寸為基準，間隙取在凸模上。凹?；境叽缛?落料件尺寸公差范圍內(nèi)較小尺寸。凸模的基本尺寸則用凹?；境叽鐪p去最小 合理間隙。由表 2-3 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm b. 沖孔時，應以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上。凸?；境叽缛_件 公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸模基本尺寸加上最小合間隙。 由沖壓工藝與模具設計表 2.4 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm c. 凸、凹模刃口的制造公差應根據(jù)沖裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方 法來確定，既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件，又要便于模具加工。 d. 根據(jù)工件尺寸公差要求，確定模具刃口尺寸的公差等級，見表所示。 表 5-1 模具刃口尺寸的公差等級 20 料厚 t（mm） 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 模具 刃口 尺寸 公差 沖裁件尺寸公差 IT6 IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT7 IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 5.2.2 沖孔凸、凹模刃口計算 凸、凹模分別加工時要求分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標 注在凸、凹模的設計圖樣上。這種加工的優(yōu)點是凸、凹模具有互換性，便于成 批制造。但由于受沖裁間隙的限制，要求凸、凹模制造公差較小，所以這種加 工主要適用于簡單規(guī)則形狀（圓形、方形和矩形）的沖件。 落料件外形尺寸為 ,沖孔件內(nèi)孔尺寸為 ，根據(jù)刃口尺寸的計算原則 (4)，0D0d 可得落料時： max0()AA inTZ 沖孔時： 10min()TTdx 1 1minmx0()A AAi idZ 式中 、 落料時凹、凸模的刃口尺寸，mm；DT 、 沖孔時凸、凹模的刃口尺寸，mm；1d1A 落料件的最大極限尺寸，mm；max 沖孔件孔的最小極限尺寸，mm；in X 沖件的制造公差； 最小合理間隙；mxiZ 、 凸、凹模的制造公差，mm 按“ 入體”原則標注；TA X 磨損系數(shù)，如表所示： 表 5-2 磨損系數(shù)值 21 沖裁件精度 x 值 IT10 以上 1 IT1113 0.75 IT14 0.5 由公差表查得：零件內(nèi)外尺寸全部按照 IT14 級精度，則 。0.5X 有上可得間隙值為：Z min=0.100mm Zmax=0.140mm 1、磨損后減小的尺寸：6mm =6.10-0.045mm10min()TTdx =6.10-0.055mm11 10minmx()A AAi iZdZ 2、磨損后不變的尺寸：20mm =20.140.0337max0()AAD 5.2.3 落料凸、凹模的計算 落料凹模的基本尺寸與凸模相同保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.10mm。 落料時，以凹模為基準，間隙取在凸模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。 磨損后減小的尺寸：20mm,40mm,0.5mm =19.750+0.0825mmmax0()AAD =39.71 0+0.0975mm 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 19.75mm，39.71mm 不必標注公 差，但要在技術條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙 面合理間隙值 Zmin=0.01mm。落料凹模部分刃口尺寸如圖所示 22 第六章 模具零部件的設計計算與總裝圖設計 6.1 凹模外形設計 凹模采用整體式凹模結構和直接通過螺釘、銷釘于下模座固定的固定方式。 凹模刃口采用直接刃壁結構，刃壁高度 5mm，漏料部分沿刃口輪廓適當擴大。 凹模輪廓尺寸計算如下 凹模高度 H=Kb=0.4034=13.6mm 按表取標準值 15mm 凹模壁厚 c=（1.52）H = 22.530mm 取凹模厚度為 30mm, 凹模寬度 B=b+2c=(34+230)=94mm, 凹模長度 L 取 45mm， 式中 b-凹模刃口的最大尺寸(mm) c-凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數(shù)，取 0.40 故凹模輪廓尺寸為：459430 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.72.0）d 為了更好的選取標準模架，則凹模板輪廓尺寸全取整數(shù)： 確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 10010015（GB/T70.1-2000） 凹模的材料選用 Cr12,工作部分熱處理淬硬為 6064HRC。 6.2 凸模的設計 6.2.1 落料凸模的設計 結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計為直通式，采用線切割機床加 工，2 個 M6 的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 H7/m6。再通過鉚接方 式與固定板固定。確保因磨損而滑落，從而更為牢靠。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸，卸料裝 置和安裝固定要求來確定。凸模材料選用 CrWMn，工作部分熱處理淬硬為 5862HRC。 其總長 L 可按下列公式計算：L=h1+h2+t+h =(15+12+1+30)=58mm 式中：h1凸模固定板厚度（mm） h2卸料板厚度（mm） t材料厚度（mm） h自由高度（mm） 具體結構圖如下所示 23 6.2.2 沖孔凸模的設計 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔 凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。沖 6mm 的 孔的凸模結構如圖所示： 1、凸模最小直徑的校核(強度校核) 凸模用 T10 鋼 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用 壓應力，即 對于圓形凸模 dmin =41350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。4t 式中 沖裁材料的抗剪強度，310380Mpa 凸模材料許用強度，取 440470Mpa 抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導向裝置） Lmax270d 2/ =2703.22/(4521.2)F 1/2=44.8mm 所以長度適宜。 式中 Lmax 允許的凸模最大自由長度，mm F 沖模力,N 凸模最小截面的直徑，mm 凸模固定端面的壓力 24 q = =4521.2/(1.652)=528.2MPa 式中 AF 式中 q凸模固定端面的壓力，MPa F落料或沖孔的沖裁力，N 模座材料許用壓應力，MPa 凸模固定板端面壓力超過了 8090a，為此應在凸模頂端與模座之間加 一個淬硬的墊板。矩形墊板材料可用 45 鋼，結構形式和尺寸規(guī)格見手冊 表查得 1001006 6.3 其他主要零件的設計 6.3.1 凸模固定板的厚度 H1=0.7H=0.730=21mm，取整數(shù)為 25mm 6.3.2 卸料板的設計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 12mm。在前面已經(jīng)確定 了采用彈性卸料板，設計卸料板為一整體板。 卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 4045HRC 6.3.3 卸料橡皮的設計 卸料橡膠的設計計算見下表。選用的 4 塊橡膠板的厚度務必一致，不然會 造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表 6-1 卸料橡膠的設計 項 目 公式 結果 備注 卸料板工作行 程 h 工 h 工 =h1+t+h2 4mm h1 為凸、凹模 凹進卸料板的 高度 1mm h2 為凸、凹模 沖裁后進入凹 模的深度 2mm 橡膠工作行程 H 工 H 工 =h 工 +h 修 9mm h 修 為凸、凹 模修模量，取 5mm 橡膠自由高度 H 自由 H 自由 =4 H 工 36mm 取 H 工 為 H 自 由 的 25 橡膠的預壓縮 量 H 預 H 預 =15H 自由 5.4mm 一般 H 預 =1015H 自由 25 每個橡膠承受 的載荷 F1 F 卸 /4 1184.5N 選用四個圓筒 形橡膠 橡膠的外徑 D D= /p)1.27(d48mm 校核橡膠的自 由高度 H 自由 0.5H 自由 /D=0.751.5 滿足要求 D 為圓筒橡膠 的內(nèi)徑，取 d=12mm；p=0.5 Mpa 橡膠的安裝高 度 H 安 H 安 =H 自由 -H 預 30mm 6.4 標準件尺寸的確定 1.螺釘固定、銷釘定位 內(nèi)六角螺釘標記：35 鋼 M545 GB7085 螺釘標記：35 鋼 M555 GB6876 圓柱銷釘標記：35 鋼

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