1197-電池殼的沖壓模具設(shè)計(jì)謝豐林

1197-電池殼的沖壓模具設(shè)計(jì)謝豐林,電池,沖壓,模具設(shè)計(jì),豐林 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目： 電池殼的沖壓模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 湖南湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2006183915 姓 名： 謝豐林 指導(dǎo)教師： 周里群 老 師 完成日期： 2010- 05-31 目 錄2引言…………………………………………………………………………………….……. 5摘要 …………………………………………………………………………………….……. 6Abstract …………………………………………………………………………………….….6第一章 零件的工藝性分析…………………………………………………..….… 6第二章 工藝方案的選擇與確定…………………………………………….….… 7第三章 搭邊與排樣…………………………………………………………….…… 8第四章 計(jì)算沖壓力與壓力中心……………………………………………….… 9第五章 初選設(shè)備…………………………………………………………………….12第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定…………………………………………….. 13第七章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………...……………. 18第八章 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………… 21第九章 其他工藝結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與選用……………………………………. 24第十章 校核設(shè)備…………………………………………………………………… 25第十一章 模具的裝配與試模………………………………………………………. 26參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………... 27附錄……………………………………………………………………………………….... 27湘潭大學(xué)興湘學(xué)院3畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論文（設(shè)計(jì)）題目： 電池殼的沖壓模具設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 2006183915 姓名： 謝豐林 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 周里群 老師 一、主要內(nèi)容及基本要求 對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。根據(jù)制件材料，形狀，尺寸等要求確定合適的成型工藝選定相應(yīng)的成型設(shè)備和成型工藝參數(shù)，完成成型模具的設(shè)計(jì)，基本要求如下：1.繪制成型模具裝配圖 1 張 2.繪制成型模具全套零件圖 1 套 3.編寫設(shè)計(jì)說明書 1 份 二、重點(diǎn)研究的問題根據(jù)制件材料，形狀，尺寸等要求如何確定合適的成型工藝選定相應(yīng)的成型設(shè)備和成型工藝參數(shù)。了解各種不同材料的沖壓工藝及成型過程，了解模具凸、凹的計(jì)算過程，了解沖壓設(shè)備的各種工藝及成型過程。 三、進(jìn)度安排序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間41 收集資料、查找相關(guān)的參考文獻(xiàn) 1 周2確定成型工藝、選擇成型設(shè)備和成型工藝參數(shù)1 周3設(shè)計(jì)模具的主體結(jié)構(gòu)、模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算2 周4 繪制成型模具裝配圖 1 周5 繪制全套模具零件圖 3 周6 編寫設(shè)計(jì)說明書、翻譯英文資料 1 周7 畢業(yè)答辯 1 周8四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2000 2. 馬正元、韓啓主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003 3. 張正修主. 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、要點(diǎn)及實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20074. 薛啓翔主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)例分析.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2008 5. 李名望主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)指南. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008 6. 徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2003引言本次設(shè)計(jì)，是我的一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，通 過這次訓(xùn)練，我 對(duì)模具基礎(chǔ)知識(shí)5及工程力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制 圖、金屬工藝學(xué)、工程材料等專業(yè)課的綜合運(yùn)用有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化.這次課程設(shè)計(jì)初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，鍛練了我綜合運(yùn)用模具設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的理論，結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過制訂設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較 全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握模具零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單 模具的設(shè)計(jì)過程和方法， 對(duì)如計(jì)算、繪圖、熟 練和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、 圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和 規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此通過設(shè)計(jì)的實(shí)踐，使我了解到模具 設(shè)計(jì)的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序，掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)課 程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面，培養(yǎng)了我們?cè)谀＞吖I(yè)方面的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)將來我在模具方面的發(fā)展起了一個(gè)重要的作用。本次課程設(shè)計(jì) 是我對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我在機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。本次設(shè)計(jì),我完全自己動(dòng)手做,獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了 對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通 過非常感謝李應(yīng)明老師的指導(dǎo)，使自己在 設(shè)計(jì)思想、 設(shè)計(jì)方法和 設(shè)計(jì)技能等方面都得到了良好的訓(xùn)練。等專業(yè)課 的綜合運(yùn)用有了6一 已知條件（1）如下圖(1-1)所屬為沖裁零件限位板零件名稱：限位板零件材料：Q235A生產(chǎn)要求：大批量生產(chǎn)圖 1-1A—表示 Wc碳的含量在 0.14%~0.22%的低硬鋼計(jì)算及說明 備注第一章 零件的工藝分析7（1）沖孔如圖（1-1）所示零件尺寸，寬帶 b=42mm,厚度 t=3mm,滿足設(shè)計(jì)要求d>2t,且沖裁件外形由直線和圓弧組成，沒有尖角，且圓角半徑 r>0.5t有利用模具壽命。零件沖孔 d=29mm,查表 1-1，已知材料 Q235A 屈服點(diǎn)大小 235Mpa，選 d≥t 為最小孔，滿足要求。表 1-1 自由凸模沖孔的最小尺寸(mm)材料 圓孔 方形孔 矩形孔 長(zhǎng)圓孔鋼>700Mpa鋼=400-700Mpa鋼t 滿足設(shè)計(jì)要求。（2）沖裁精度2.6.7 沖裁斷面的表面粗糙度表　　　　　2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度通過查上表 2.6.7 的沖裁斷面的表面粗糙度表 Ra=12.5 ；查表 2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度：新建試模時(shí)≤0.05mm，生產(chǎn)時(shí)≤0.15mm。d 為孔直徑t 為材料厚度計(jì)算及說明 備注8第 2 章 工藝方案的選擇與確定（1） 根據(jù)沖裁件的形狀，分為沖孔和落料兩道工序，且為大批量生產(chǎn)，故選擇復(fù)合模。（2） 提出可能方案沖裁該零件，所需工序有：（a） 落料（b） 沖直徑 29mm 的孔根據(jù)以上工序，可以有如下方案方案一：先落料 再?zèng)_直徑 29mm 的孔；方案二：在同一模具上同時(shí)完成沖直徑 29mm 的孔和落料比較以上兩種方案，第二種方案易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，且生產(chǎn)率高操作安全，適合大批量生產(chǎn)，所以選方案二。（3）沖模的生產(chǎn)過程簡(jiǎn)圖如圖 1-2圖 1-2計(jì)算及說明 備注9第三章 搭邊與排樣（1）確定合理的排樣形式根據(jù)材料的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用原則，材料利用率η＝Ｆ /Ｆ0×１００％＝F/ ＡＢ ×１００％ ，利用率越過越經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還要考慮沖裁件的精度要求，精度要求高的要留搭邊。搭邊 a 和 a1 的數(shù)值查表 1-4表 1-4 搭邊 a 和 a1 數(shù)值(低碳鋼) 注：對(duì)于其他材料，應(yīng)將表中數(shù)值乘以下系數(shù)：中等硬度鋼 0.9，硬鋼 0.8 硬黃銅1~1.1 ， 硬鋁 1~1.2故有：a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm)（2）確定條料寬度和步距每次只沖一個(gè)零件的步距 A 的計(jì)算式為：A=D1+2a1=（51+21）+2*2.2=74.2（mm）條料寬度： B=（D+2a）=（18+55）+2*2.5=78（mm）（3）計(jì)算利用率選擇的排樣方式如圖 1-3 所示：η——材料利用率； Ｆ——工件的實(shí)際面積； F0——所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A—— 送料進(jìn)距 (相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離)；B——條料寬度。D1—平行于送料方向的寬帶D—垂直于平行于送料方向的寬帶計(jì)算及說明 備注10圖 1-3工件的實(shí)際面積：F=52×55+3.14*9*9-2*（4*30）-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(29×29)/4=3361.40F0=A*B=74.2×78=5787.6材料利用率：η＝Ｆ/Ｆ0× １００％＝F/ＡＢ×１００％=58.08％第四章 計(jì)算沖壓力與壓力中心（1）沖裁力的計(jì)算普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 P 一般可按下式計(jì)算： FP＝tLτ 材料抗剪強(qiáng)度： τ=（1.2×t/d+0.6）*σb≈150(MPa)沖孔邊緣: L1=29×3.14=91.06(mm)落料邊緣： L2=21×3.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm)沖孔力： F1=L1τt=91.06 ×150× 3=40977 N落料力 ： F2= L2τt=305.02 ×150× 3=137259 N沖裁力 ： F0=F1+F2= 178236 N考慮到模具刃口的磨損和凸凹模間隙的波動(dòng)，材料的機(jī)械性能的變化，材料厚度偏差的，實(shí)際所需的沖裁力還要增加 30％，即：F=1.3×F0=231706.8 Nτ—— 材料抗剪強(qiáng)度 ，見附表 (MPa)；L——沖裁周邊總長(zhǎng)(mm)；t——材料厚度(mm)σb—抗拉強(qiáng)度為 235(MPa)d---材料最大寬度計(jì)算及說明 備注11當(dāng)上模完成 一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，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(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ,將梗塞在凹模內(nèi)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(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱為 頂件力 (圖 1-5)。影響卸料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計(jì)算是困難的。在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算： 卸料力 FＱ＝Ｋ FＰ= 推料力 FＱ1＝n Ｋ1 FＰ 頂件力 FＱ２＝Ｋ２ FＰ 圖 1-4 工藝力示意圖由下表 1-5 查的 K=0.045 K1=0.05 K2=0.04材料 厚度/（mm） K K1 K2鋼≤0.10.1～ 0.50.5 ～ 2.52.5～ 6.56.50.1 0.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.065～0.0750.045～0.0550.04 ～0.050.03～0.040.02～0.03解得：FQ=0.045×178436.7=8029.65 N FQ1=0.05×178436.7=8921.84 NP——沖裁力(N)； K——卸料力系數(shù)，其值為0.02～0.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K１——推料力系數(shù)，其值為0.03～0.07(薄料取大值， 厚料取小值)； K2—— 頂件力系數(shù)，其值為0.04～0.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n——梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n＝h/t); h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。12FQ2=0.04×178436.7=7137.47 N（2）沖裁中心沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：（a）對(duì)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。（b）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。（c）形狀復(fù)雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該坐標(biāo)軸力矩。求出合力作用點(diǎn)的座標(biāo)位置 O0(x0, y０)，即為所求模具的壓力中心如圖 1-5圖 1-5其中：X0=（X1+X2+X3+X4+X5）/5=66.2Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4計(jì)算及說明 備注13第五章 初選設(shè)備（1）計(jì)算壓力機(jī)的表承壓力沖裁時(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時(shí)： FP 總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據(jù)標(biāo)稱壓力等參數(shù)查表 1-7，可初選壓力機(jī)為：JH23-25壓力機(jī)型號(hào) J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH23-25 JH23-40標(biāo)稱壓力/KN 31.5 63 100 160 250 400滑塊行程/mm 25 35 45 70 75 80滑塊行程 200 170 145 120 80 55最大封閉高度 120 150 180 205 260 330封閉高度調(diào)節(jié)量 25 35 35 45 55 65立柱間距/mm 120 150 180 220 270 340喉深/mm 90 110 130 160 200 250工作臺(tái)前后尺寸/mm 160 200 240 300 370 460工作臺(tái)左右尺寸/mm 250 310 370 450 560 700墊板厚度/mm 30 30 35 40 50 65墊板孔徑/mm 100 140 170 210 260 320模柄孔直徑/mm 25 30 30 40 40 50模柄孔深度/mm 40 55 55 60 60 70最大傾斜角 45 45 35 35 30 30電動(dòng)機(jī)功率/kw 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 5.5表 1-7第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定已知沖裁件材料為 Q235A 鋼厚度 t=3mm,沖裁件精度 IT12，查公差表 1-8FP 總－沖裁各工藝力的總和14公差表 1-8查的各尺寸如下圖 1-6 所示：dd—沖孔凹?；境叽?mm)；dp —沖孔凸?；境叽?mm)； dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；△—制件公差 (mm)；x—系數(shù)計(jì)算及說明 備注15沖裁模刃口尺寸計(jì)算的基本原則：落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。沖裁件內(nèi)圓孔由沖孔制成，外形為非圓形落料而成，（a） 沖孔凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下： dp＝ （ dmin＋x△)－δp dd=（dp+Zmin）+δp通過查下沖裁件處始雙面間隙表 1-9，表 1-9 沖裁件處始雙面間隙材料厚度mm軟鋁 含碳（0.08~0.2）%的鋼Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax1 0.04 0.06 0.05 0.07 0.06 0.081.2 0.05 0.084 0.072 0.096 0.084 0.1081.5 0.075 0.105 0.09 0.12 0.105 0.1351.8 0.09 0.126 0.108 0.144 0.126 0.1622 0.1 0.14 0.12 0.16 0.14 0.182.2 0.13 0.176 0.154 0.198 0.176 0.222.5 0.15 0.2 0.175 0.225 0.2 0.252.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.283 0.18 0.24 0.21 0.27 0.24 0.33.5 0.245 0.315 0.28 0.35 0.315 0.3854 0.28 0.36 0.32 0.4 0.36 0.444.5 0.315 0.405 0.36 0.45 0.405 0.49δp—凸模下偏差，δd—凹模上偏差計(jì)算及說明 備注16得到：Zmax=0.27mm Zmin=0.21mmZmax-Zmin=0.06 mm沖孔部分沖裁凸模，凹模的制作公差，可查表 1-10表 1—10基本尺寸、mm凸模偏差δp/mm凹模偏差δd/mm基本尺寸、mm凸模偏差δp/mm凹模偏差δd/mm≤18 0.02 0.02>180 ～2600.03 0.045＞18 ～30 0.02 0.25 >260 ～360 0.035 0.05>30 ～80 0.02 0.03 >360 ～500 0.04 0.06>80 ～120 0.025 0.035 >500 0.05 0.07>120 ～1800.3 0.04查的：δp=0.02 mm δd=0.025 mm有： δp+δd=0.045 mm＜Zmax-Zminx—系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，按下列關(guān)系取值，也可查表 1-11： 當(dāng)制件公差為 IT10 以上，取 x＝１ 當(dāng)制件公差為 IT11～I(xiàn)T13，取 x＝0.75 當(dāng)制件公差為 IT14 以下時(shí)，取 x＝0.5。 表 1-11 系數(shù) x材料厚度t(㎜)非 圓 形 圓 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5工件公差 Δ 4 ≤0.16≤0.20≤0.24≤0.30 0.17~0.350.21~0.410.25~0.440.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60 <0.16<0.20<0.24<0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30 計(jì)算及說明 備注17查的 x＝0.75 ，Δ=0.24故得： dp＝ （ dmin＋x△)+δp=（（29+0.75×0.21 ）+0.02=29.16+0.02dd=（dp+Zmin ）-δp=*（29.16+0.27 ）-0.025=29.43-0.025（b）落料落料時(shí)以落料凹模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)的刃口尺寸計(jì)算如下表表 1-11 以落料凹模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)的刃口尺寸計(jì)算工序性質(zhì) 凹模刃口尺寸磨損情況 基準(zhǔn)件凹模的尺寸圖 2.3.3 (b)配制凸模的尺寸 落料 磨損后增大的尺寸 Aj＝（ Amax－ x△)＋0.25△ 按凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面合理間隙2cmin ~2cmax磨損后減小的尺寸 Bj＝（ Bmin＋ x△)－0.25△ 磨損后不變的尺寸 Cj=(Cmin＋0.5△)± 0.125△ 注：Aj、Bj、Cj 為基準(zhǔn)件凹模刃口尺寸；Amax、Bmin、Cmin 為落料件的極限尺寸。計(jì)算凹模各尺寸：查上表 1-11 的，尺寸 42，52，55 對(duì)應(yīng)的 x=0.75，尺寸 18 對(duì)應(yīng) x=1磨損后增大的尺寸的：Aj＝（Amax－x△)＋0.25△42mm 的 ：A1= （42-0.75×0.25）+0.25/4=41.81+0.0652mm 的： A2= （52-0.75×0.30）+0.30/4=51.81+0.0618mm 的： A3= （18-1×0.18）+0.18/4=17.82+0.05圓弧 R9，R21 的尺寸為了保證分別與 18mm，42mm 相切，不用計(jì)算直接取其A3,A1 值的一半。磨損后不變的尺寸：Cj=(Cmin＋0.5△ )±0.125△44mm 的 C1=（55+0.7 5×0.3）±0.125 ×0.3=54.78±0.04凸模的尺寸按上述凹模相關(guān)尺寸配制，保證雙面間隙Zmin～Zmax=0.21～0.27mm（前面以由表 1-11 查的）（C）模具間隙模具間隙即模具凸模與凹模之間的間隙，其對(duì)沖裁件的質(zhì)量，沖裁力，模具壽命都有較大的影響。因此選擇合理的間隙，非常重要，確定合理間隙的方法如下：計(jì)算及說明 備注181. 理論確定法如圖 1-7，中的三角形 ABC 可確定合理的間隙，圖 1-7C = （t-h0）×t ×tgβ=t（1- h0/t）×tgβ查下表 1- 12 的 ：h0/t=0.2 ，β=4°表 1-12 h0/t 與 β 的值h0/t β材料 退火 硬化 退火 硬化軟鋼 紫銅 軟黃銅 0.5 0.35 6° 5°中硬鋼 硬黃銅 0.3 0.2 5° 4°硬鋼 硬青銅 0.2 0.1 4° 4°解得： C =3×（1-0.2）×tg4°=3×0.8×0.07=0.168 mmZ=2c=0.336 mm2. 經(jīng)驗(yàn)法材料為硬材料：t＜3mm Z=（8%～10%）tt=1～3mm Z=（11% ～17%）tt=3～5mm Z=（17% ～25%）t已知材料厚度為：t=3mm解得： Z= 0.33 ～0.51 mm式中， h０—— 凸 模切入深度；β——最大剪應(yīng)力方向與垂線方向的夾角計(jì)算及說明 備注19第 7 章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 模具的類型選擇根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需沖孔和落料兩道工序方能完成零件成型，而且要進(jìn)大批量的生產(chǎn)，綜合上述，課選擇正裝式復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)圖如圖 1-7.。圖 1-7在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為復(fù)合模。計(jì)算及說明 備注20模具各部分名稱和代號(hào)等參數(shù)如下表 1-12表 1-12（2） 模架的選擇模架由上下模座，模柄及導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱，導(dǎo)套）組成。（a）模架的形式模架的形式選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，可縱橫送料，送料方便。其模架的形式結(jié)構(gòu)如下圖 1-8計(jì)算及說明 備注21圖 1-8（b）導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)柱和導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可以直接從標(biāo)準(zhǔn)中選取，選滑動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)柱導(dǎo)套，安裝尺寸示意圖如圖 1-9.圖 1-9計(jì)算及說明 備注22（c）模柄的選擇所作設(shè)計(jì)為大型，模具都通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的，可使用螺釘固定。第八章 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）凸模（a）凸凹模和凸模的結(jié)構(gòu)形式由于沖裁件的落料件為非圓形的，可選擇直通式凸凹模，直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。1-10 整體式凸模 而沖孔凸模則選擇用臺(tái)階式凸模，如下圖 1-11圖 1-11 標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模計(jì)算及說明 備注23（b）長(zhǎng)度計(jì)算凸模長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要來確定。采用固定卸料板和導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)時(shí)，圖 1-12 所示，凸模的長(zhǎng)度應(yīng)該為：L＝h1＋h2＋h3＋（15 ～20）mm 圖 1-12（c）材料和其他要求沖裁件的形狀復(fù)雜，可選擇 Cr12，熱處理為淬火；工作部份的粗糙度為：Ra0.8～0.4 um 固定部分粗糙度為： Ra1.6～0.8 um（2）凹模(一)凹模洞口的類型1. 凹模洞口的類型常用凹模洞口類型如圖 1-14 所示，其中 a)、b)、c)型為直筒式刃口凹模。其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)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(fù)雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內(nèi)的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強(qiáng)度都帶來了不利的影響。一般復(fù)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(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小。但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 (如 α＝30`時(shí)，刃磨 0.1mm，其尺寸增大 0.0017mm)。圖 1-14 凹模洞口的類型h1、h2、h3、t 分別為凸模固定板、卸料板、導(dǎo)料板、材料的厚度。15～20mm為附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。凹模錐角α、后角 β和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝4～10mm。24計(jì)算及說明 備注設(shè)計(jì)的為復(fù)合模和上出件的沖裁模用 a)型，洞口的主要參數(shù)可查下表 1-13，得到：a=30` β＝３°、h＝10mm。表 1-13 洞口的主要參數(shù)板料厚度t/mm a β h/mm≤0.50 15` 2° ≥40.5～1 15` 2° ≥51～2.5 15` 2° ≥6≥2.5 30` 3° ≥82. 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定如圖 1-15 所示。  圖 1-15 凹模外形尺寸凹模厚度 H＝Kb（≥15mm) 凹模壁厚 c＝(1.5～２)H (≥30～４０mm)式中 b 為沖裁件的最大外形尺寸；K 是考慮板料厚度的影響系數(shù)。查表 1-15根據(jù)凹模壁厚即可算出其相應(yīng)凹模外形尺寸的長(zhǎng)和寬，然后可在冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)中選取標(biāo)準(zhǔn)值。 表 1-15 系數(shù) K 值 b 材料厚度 t0.5 1 2 3 ＞3≤ 5050～ 100100～ 200＞ 2000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22t=3mmb=73mm為沖裁件的最大外形尺寸；K 是考慮板料厚度的影響系數(shù)25查的： K = 0.5凹模厚度： H＝Kb= 0.5×73=36.5mm （ ≥15mm) 凹模壁厚 ：c ＝(1.5～2)H =（54.75 ～73）mm (≥30～40mm)第九章 其他工藝結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與選用1.定位零件模具上的定位零件的作用是將毛坯和半成品在模具上能夠正確的定位，根據(jù)毛坯的形狀，尺寸，模具的結(jié)構(gòu)形式可選以下定位零件：導(dǎo)料板：用于條形料的送料，條料靠在一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的方向送料。定位銷：為上下模座定位，保證沖裁精度。2.卸料和壓料零件（1）卸料板如圖 1-16，為固定卸料板，適用于設(shè)計(jì)沖裁件卸料，作用為當(dāng)凸凹模完成一次回程時(shí)，阻擋余料，使其脫落，卸料班為 45 鋼，熱處理為淬火硬度HRC40～50。圖 1-16（3） 頂件桿如圖 1-17，為頂件桿，取直徑 5～10mm，其與凹模內(nèi)壁的間隙不宜過大，一般取 0.1～0.2mm，但不小于 0.05mm，頂件板的材料為 45 鋼。計(jì)算及說明 備注263.緊固零件（1）沉頭螺釘：表 1-12 中 17，用于固定導(dǎo)料板。（2）螺釘：表 1-12 中的，8，11，20 用于固定模具固定板，從而固定凸凹模和凹模，保證沖裁精度。第十章 校核設(shè)備（1）壓力機(jī)和閉模高度的校核沖裁時(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時(shí)： FP 總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據(jù)標(biāo)稱壓力等參數(shù)查表 1-7，可初選壓力機(jī)為：JH23-25，其閉模高度最大為260mm又由落料凸凹模標(biāo)準(zhǔn)查得，高度為 101mm，符合要求，如下圖圖 1-16-2 閉模高度計(jì)算及說明 備注27第十一章 模具的裝配與試模（1） 模具安裝順序1. 清洗壓力機(jī)滑塊底面，工作臺(tái)和墊片平面及上下模座的頂面和底面。2. 降沖模置于壓力機(jī)工作臺(tái)或墊片上，移至近似工作位置。3. 觀察工件或廢料能否落下。4. 用手搬動(dòng)飛輪或壓力機(jī)的寸裝置，是壓力機(jī)滑塊逐漸降至下極點(diǎn)。在滑塊下降過程中移動(dòng)沖模，以便模柄進(jìn)入滑塊中的模柄孔內(nèi)。5. 調(diào)節(jié)壓力機(jī)至近似的閉合高度。6. 安裝固定下模的壓板，墊塊和螺栓，但不擰緊。7. 緊固上模，確保上模頂部與滑塊底面貼近無縫隙。8. 緊固下模，逐次交替擰緊。9. 調(diào)整閉模高度，使凸模進(jìn)入凹模。10.回升滑塊，在個(gè)滑動(dòng)部分加潤(rùn)滑劑，確保導(dǎo)套上部出氣槽暢通。11.以紙?jiān)嚊_，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻?；瑝K寸動(dòng)或手搬使飛輪移動(dòng)。12.刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質(zhì)量。13.安裝，調(diào)試送料和出料裝置。14.再次試沖。15.安裝安全裝置。（2）常見的試沖缺陷和調(diào)整方法試沖的缺陷 生產(chǎn)原因 調(diào)整方法送料不暢或料被卡死1.兩導(dǎo)料板件的尺寸過小或有斜度2.凸模與卸料板之間間隙過大，是搭邊翻扭3.用側(cè)刃定距的的沖裁模導(dǎo)料板的工作面和側(cè)刃不平行形成毛刺1.根據(jù)情況修整或重裝卸料板2.減小凸模和卸料板的間隙3.重裝導(dǎo)料板卸料不正常，退不下料1.裝配不正確，卸料機(jī)構(gòu)不能移動(dòng)2.凹模和下模座的漏料孔沒對(duì)正3.頂出桿過短或卸料板行程不夠1.修整卸料板2.修整漏料孔，修整凹模3.頂出器的頂出部分加長(zhǎng)或加深卸料螺釘沉孔的深度凸，凹模刃口相碰1.上模架，下模架，固定板，凹模，墊片等零件不平行2.凸，凹模錯(cuò)位3.導(dǎo)桿和導(dǎo)套配合間隙過大使導(dǎo)向不準(zhǔn)1.修整有關(guān)零件，重裝上?；蛳履?.重新安裝凸，凹模是對(duì)正3.更換導(dǎo)柱或?qū)淄鼓Ｕ蹟?.沖裁時(shí)產(chǎn)生側(cè)向力未抵消2.卸料板傾斜1.在模具上設(shè)置靠塊來抵消側(cè)向力2.修整卸料板或在凸模加導(dǎo)向裝置凹模被脹裂凹模口有倒錐現(xiàn)象 修磨凹?？?8沖裁件的形狀和尺寸不正確 凹模與凸模的刃口形狀及尺寸不正確 修整凸模和凹模的尺寸落料位置和沖孔位置不正確，成偏位現(xiàn)象1.擋料釘位置不正2.導(dǎo)料板和凹模送料中心不平行1.修整導(dǎo)料釘2.修整導(dǎo)料板沖壓件不平1 落料凹模有上口大，下口小的倒錐，沖裁件從中通過會(huì)被壓彎2.沖孔結(jié)構(gòu)不當(dāng)，落料是沒有壓料裝置1.修磨凹?？?，去倒錐現(xiàn)象2.加壓料裝置沖壓件毛刺較大1.刃口不鋒利或淬火硬度低2.凸，凹模配合間隙過大或間隙不均勻1.修磨工作刃口2.重新調(diào)整凸，凹模間隙，使其均勻參考文獻(xiàn)1. 夏巨諶、李志剛主編. 中國模具設(shè)計(jì)大典.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社 , 2003 2. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等編. 現(xiàn)代工程圖學(xué) 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