鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 摘 要 本文是對墊片的沖孔及其落料及其落料模具的設(shè)計，通過對零件圖形的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝性的分析，決定采取沖孔和落料在同一道工序完成的復(fù)合模。同時考慮到倒裝式復(fù)合模的沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，無頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，故采用倒裝式復(fù)合模具。 此倒裝式復(fù)合模具的設(shè)計，包含：1、首先對零件的工藝性進行分析，然后選擇了幾個可行方案，接著對工藝方案進行演算和比較，最終確定采用倒裝式復(fù)合沖裁模，2、制定工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進行計算，3、初步確定沖模結(jié)構(gòu)，包括：（1）模具的具體形式（2）定位裝置（3）卸料裝置（4）導(dǎo)向零件（5）模架4沖裁力計算5、模具刃口尺寸的計算6、沖裁模具主要零件的設(shè)計及計算，包括：（1）落料凹模（2）沖孔凸模（3）凸凹模7、標準零件的設(shè)計及計算，包括（1）模架（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套（3）上、下模座（4）卸料螺釘8、其它支撐零件，包括（1）模柄（2）固定板及墊板9、緊固件的選擇。關(guān)鍵詞：鏈板片、沖壓工藝、倒裝復(fù)合模Abstract This article is to punching and blanking of gasket and the design of the blanking die, based on the graphic structure and parts in the production of manufacturability analysis, decided to take a process with punching and blanking in the same compound die. At the same time considering the flip chip type compound die of punching waste directly by punching punch from intensive inner hole pushed down, no top device, simple structure, convenient operation, the flip chip type composite mould is adopted. The flip chip type compound mould design, includes: 1, first of all parts of the manufacturability analysis, and then select several feasible scheme, then the process calculation and comparison, the final determination by flip chip type compound blanking die, 2, making process, choose the layout diagram, the material utilization ratio is calculated, 3, preliminary determine the punching die structure, including: (1) the particular form of mould (2) the positioning device (3) discharging device (4) guide elements (5) die set 4 blanking force calculation blade dimension calculation of 6, 5, die blanking die design and calculation of main parts, including: (1) (2) of blanking die punching punch (3) intensive 7, the design and calculation of standard parts, including (1) (2) the guide pin, guide sleeve (3) (4) the upper and lower die shoe discharging screw 8, other supporting parts, including (1) (2) the handle fixed plate and plate 9, selection of fasteners. Keywords:chain plate, stamping process, flip composite modulus目 錄1.前言12.沖壓件工藝分析53.沖裁方案的確定74 模具總體結(jié)構(gòu)的確定95 模具設(shè)計工藝計算135.3 沖壓設(shè)備的選擇175.3.1 壓力中心的確定175.3.3 沖壓設(shè)備的校核195.4.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)206 主要零部件設(shè)計236.2 凸模的設(shè)計246.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定246.2.2 凸模材料的確定256.3 凸凹模的設(shè)計266.3.1 凸凹模外形的確定266.3.3 凸凹模精度的確定276.3.4 凸凹模壁厚的確定276.4 卸料裝置的選用286.4.1 卸料裝置的選用286.4.2 卸料板外型的設(shè)計286.4.3 卸料板材料的選擇306.4.5 卸料板整體精度的確定306.5 卸料橡膠的選用306.6 固定板的設(shè)計316.6.1 凸模固定板的設(shè)計316.6.2 凸凹模固定板的設(shè)計326.7 墊板的設(shè)計326.8 上下模座、模柄、打桿的選用336.8.1 上下模座的選用336.8.2 模柄的選用33結(jié)論35致謝37參考文獻39IV 1.前言當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 1、模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(塑封模已達到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位復(fù)合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，這就要求發(fā)展超精加工。2、多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合模具是在多工位復(fù)合?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔負轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀表的鐵芯組件等。 3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體還達不到10%，個別企業(yè)已達到20%-30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 4、模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 5、模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進的表面處理技術(shù)將進一步受重視 在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。6、在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機遇，重點扶持國產(chǎn)模具軟件的開發(fā)和應(yīng)用。 加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)該一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對于已普及了模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。7、快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展 快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動完成復(fù)雜的三維實體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精密機械制造、計算機、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進、成本較低、設(shè)計制造周期短、精度適中等特點。從模具的概念設(shè)計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)，進一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點。本文主要講解了鏈板片落料沖孔模的加工制造過程，步驟分為：1、沖壓件工藝分析2、沖裁方案的確定3、模具總體結(jié)構(gòu)的確定4、模具設(shè)計工藝計算5、模具設(shè)計工藝計算6、主要零部件設(shè)計。本文計算過程嚴謹、圖片豐富，詳細的講述了一個鏈板片落料復(fù)合模的加工過程，詳細易懂。但由于作者水平有限再加之時間倉促，本文還有諸多值得商榷之處，歡迎各位老師給與寶貴意見。35 2.沖壓件工藝分析 墊片年產(chǎn)量為20萬件，采用大批量生產(chǎn)，材料為10鋼，厚度為0.5mm，未注公差為IT14。零件如圖2-1所示：圖2-1 墊片零件簡圖2.1 材料分析由下表2-1可知：10鋼具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。表2-1 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱材料狀態(tài)抗剪強度/MPa10已退火300-360 2.2 零件結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，無尖角，對沖裁加工較為有利。凸、凹模允許的最小壁厚4.5mm，小于最小孔邊距5mm。所以，用倒裝式復(fù)合模沖壓這個零件。2.3 尺寸精度由于本零件給定的精度都按生產(chǎn)所需經(jīng)濟精度要求IT14查表2-2得：屬于A類尺寸的有： 屬于B類尺寸的有： 通過查公差等級表2-2，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。 表2-2 常見零件公差等級表公差等級IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.553.沖裁方案的確定3.1 沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。3.2 沖裁工藝方法的選擇沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進沖裁三種。單工序沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)只完成一個沖壓工序的沖裁模。復(fù)合沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序。級進沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。其三種工序的性能見表3-1：表3-1 單工序沖裁、級進沖裁和復(fù)合沖裁性能比較項目單工序模復(fù)合模級進模生產(chǎn)批量小批量中批量和大批量中批量和大批量沖壓精度較低較高較高沖壓生產(chǎn)率低，壓力機一次行程內(nèi)只能完成一個工序較高，壓力機一次行程內(nèi)可完成二個以上工序高，壓力機在一次行程內(nèi)能完成多個工序?qū)崿F(xiàn)操作機械化自動化的可能性較易，尤其適合于多工位壓力機上實現(xiàn)自動化制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械操作容易，尤其適應(yīng)于單機上實現(xiàn)自動化生產(chǎn)通用性通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)沖模制造復(fù)雜性和價格結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價格低沖裁較復(fù)雜零件時，比級進模低沖裁較簡單零件時低于復(fù)合模復(fù)合模的特點是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小。由于零件的生產(chǎn)要求的是大批量生產(chǎn)、零件的尺寸較小，制造相對比較難，為提高生產(chǎn)率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復(fù)合模沖裁。3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點、缺點及適用范圍見表3-2：表3-2 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點、缺點及適用范圍比較項目正裝（順裝）式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模優(yōu)點沖出的沖件平直度較高結(jié)構(gòu)較簡單缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件適用范圍沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛通過對正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點、缺點及適用范圍的分析比較，正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡單，可以直接利用壓力機打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1 模具類型的選擇按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點、缺點及適用范圍見表4-1。表4-1 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點、缺點及適用范圍比較項目表正裝(順裝)式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模優(yōu)點沖出的沖件平直度較高結(jié)構(gòu)較簡單缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件適用范圍沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。倒裝式冷沖模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡單，可以直接利用壓力機打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。由以上沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，模具類型為倒裝式復(fù)合模。4.2 送料方式的選擇由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動送料方式。4.3 定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。4.4 卸料、出件方式的選擇剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料版只起卸料作用時與凸模間隙隨材料厚度的增大而增加，單邊間隙?。?.20.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙，此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大，材料厚度大于2mm的材料。彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t，若彈性卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時，二者的配合間隙性小于沖裁間隙，常用作落料模、沖孔模、癥狀復(fù)合模的卸料裝置。由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。工件平直度較高，料厚為0.5mm相對較薄，卸料力不大，由于彈性卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進狀態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料。4.5 導(dǎo)向方式的選擇方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)式導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損對模具使用壽命有一定影響。方案三：采用四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四：采用中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準確。（a） （b） （c） （d）（a）中間導(dǎo)柱模架 （b）后側(cè)導(dǎo)柱模架 （c）對角導(dǎo)柱模架 （d）四角導(dǎo)柱模架圖4-1 導(dǎo)柱模架根據(jù)以上方案比較并結(jié)合圖4-1中模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案二最佳。5 模具設(shè)計工藝計算5.1 排樣設(shè)計由于產(chǎn)量大，材料利用率是一項很重要的經(jīng)濟指標，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動強度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。5.1.1 確定搭邊值搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。選擇工件間搭邊值a=3mm、側(cè)面a=3mm。5.1.2 送料步距與條料寬度的計算采用直對排的排樣方案，如圖5-1所示。送料步距A：送料步距的大小應(yīng)為條料上沖裁件的對應(yīng)點之間的距離，每次沖1個零件的步距按式： A寬a1，A24+327mm 條料寬度B： B：B長+2a=（60+23）mm=66mm圖5-1 排樣圖沖壓件的毛坯面積的計算，利用cad測量得面積為1316.4mm25.1.3 材料利用率的計算材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比，他是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標，一個步距內(nèi)的材料利用率計算式為：式中，A為一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，B為條料寬度,S為步距,即每次條料送進模具的距離。所以計算得加工該零件的材料利用率如下：5.2 沖裁力的計算 計算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸?，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計算： （5-3）式中：-材料抗剪強度，見表5-4（MPa）； L-沖裁周邊總長（mm）； T-材料厚度（mm）；系數(shù)Kp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)Kp，一般取13。當查不到抗剪強度時，可以用抗拉強度b代替，而取Kp=1.3的近似計算法計算。的數(shù)值取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設(shè)計資料及有關(guān)手冊中查找，本設(shè)計取值的通過查表5-1確定，材料厚度0.5mm，取360Mpa。表5-1 不銹鋼抗剪性能材料名稱材料狀態(tài)抗剪強度（Mpa）10已退火300-360計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設(shè)計模具以及檢驗?zāi)＞叩膹姸取毫C的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算：式中 FP-沖裁力（N）； L-沖裁周邊長度（mm）； t-沖裁料厚(mm)； b- 抗剪強度（MPa）； （1）落料力計算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=0.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。材料為10鋼，由查表，。 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度L=147.4mm 則 （2）沖孔力式中 沖孔力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=0.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。 由查表， 。根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度 L=62.8(mm) 則 2. 落料時的卸料力的計算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N）KX -卸料系數(shù)，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表3-11，P57其值為0.030.04，取K=0.04。 則=KX =0.0427=1.1（KN）3. 沖孔時的推件力的計算 =nkT式中 -推料力（N）； K1-推料系數(shù)，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表3-11，其值 為0.05； n- 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=4mm，t=0.5mm，取n=8，則 =nkT=80.0512=4.8(KN)沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和= + +式中：沖裁力 =27KN，=12KN，卸料力=1.1KN，推料力=4.8KN，則:= + +=44.9kN5.3 沖壓設(shè)備的選擇5.3.1 壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時所有沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則會使沖模和壓力機滑塊產(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，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，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。（3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。因為該零件的左右、上下基本對稱，所以該零件的對稱中心就是該零件的壓力中心，并且在柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計合理。5.3.2沖壓設(shè)備的選用根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機型號為J23-16，能滿足各項要求，因此選取J23-16號壓力機。計算得總沖壓力是44.9KN，所選壓力機的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力的1.3倍。所以選用公稱壓力為160KN的機械壓力機。壓力機主要參數(shù)經(jīng)查沖模設(shè)計手冊、沖壓模具設(shè)計師手冊、沖壓手冊得表5-6。表5-2 J23系列開式可傾壓力機主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)型號J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-63滑塊公稱壓力31.563100160250350400630滑塊行程2535455565100100120封閉高度120150180220270290330360連桿調(diào)節(jié)量2530354555606570滑塊中心線至機身距離90110130160200200250300滑塊地面尺寸左右100140170200250250300300前后90120150180220220260260模柄孔尺寸直徑2530304040405050深度4055556060607080墊塊厚度3030354050656590最大傾斜角4545353530303030工作臺尺寸左右250310370450560610700710前后1602002403003703804604805.3.3 沖壓設(shè)備的校核該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。該模具閉合高度：H閉=H上+H下+H墊+L+H-h （8-1）式中： L-沖孔凸模長度； H-凸凹模厚度； h-沖孔凸模沖裁后進入凸凹模的深度h=2mm。根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為：H閉=H上+H下+H墊+L+H-h =195（mm）可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機型號為J23-16的最大閉合高度為220mm，可以使用。5.4刃口尺寸的計算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計沖裁模主要任務(wù)之一。5.4.1 沖裁間隙的確定根據(jù)實用間隙表5-1查得材料不銹鋼的最小雙面間隙Zmin=0.04mm，最大雙面間隙Zmax=0.06mm。表5-1 沖裁模初始雙邊間隙值材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙(或無間隙)0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1265.4.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則：（1）根據(jù)落料和沖孔的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凹模尺寸，故沖孔以凹模為基準件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。（2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凹模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應(yīng)使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。（3）凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理的間隙。（4）凸模和凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。制造模具時常用以下兩種方法來保證合理間隙：（1）分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內(nèi)，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。（2）單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準件，然后非基準件按基準件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常，落料件選擇凹模為基準模，沖孔件選擇凸模為基準模。這種方法多用于沖裁件的形狀復(fù)雜、間隙較小的模具。根據(jù)上述計算法則，對于采用配合加工的方法： （1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸-第一類尺寸AAj=(Amax-x) （2）凸模或凹模磨損后會減小的尺寸-第一類尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸-第一類尺寸CCj=(Cmin+)其中，x為磨損系數(shù)。查表得：工件精度IT10級以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT14級精度，x=0.5。在所有的尺寸中，屬于A類尺寸的有：屬于B類尺寸的有：屬于C類尺寸的有：注：凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸第一類尺寸A。凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸第二類尺寸B。凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸第三類尺寸C。其中，x為磨損系數(shù)。具體計算如表5-2。表5-2 工作零件刃口尺寸計算尺寸類型公稱尺寸公式計算后尺寸備注落料保證雙邊間隙為0.04-0.06。沖孔中心距Cj=(Cmin+)6 主要零部件設(shè)計雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們在模具中的功用和特點，可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩類。設(shè)計主要零部件時，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，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進定距和導(dǎo)料銷送進定位，無測壓裝置。下面分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。6.1 凹模的設(shè)計凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)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71所示。 凹模各尺寸計算公式如下： 凹模厚度 （6-1）凹模邊壁厚 （6-2）凹模板邊長 （6-3）凹模板邊寬 （6-4） 式中： b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸； b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸； K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表6-1。表6-1 系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表6-1得：K=0.3根據(jù)公式（7-1）可計算落料凹模板的尺寸：=0.360=18(mm)根據(jù)公式（7-2）可計算凹模邊壁厚：C =(1.52)H=(1.52)18=2736(mm)取凹模邊壁厚c=35mm選凹模尺寸為140mm120mm25mm6.2 凸模的設(shè)計6.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復(fù)雜，所以將落料模設(shè)計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。6.2.2 凸模材料的確定該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應(yīng)選Cr12，熱處理5862HRC。6.2.3 凸模精度的確定根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級，表面粗糙度為Ra1.6um，同軸度為0.02。6.2.4 凸模高度的確定因為該制件形狀不是很復(fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和，如圖6-3所示。圖6-1 凸模高度尺寸凸模高度為：L=h1+h2+附加長度 (6-5) 式中： h1-凸模固定板厚度，可得： h1=18mm； h2-凹模厚度，可得： h2=25mm；附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入凸凹模的深度。（附加長度取1mm）由公式(7-5)得： L=18+25+1=44(mm)由以上可得凸模簡圖如圖6-2所示：圖6-2 凸模6.3 凸凹模的設(shè)計6.3.1 凸凹模外形的確定凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定。6.3.2 凸凹模材料的選取由于沖模為復(fù)合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用Cr12鋼。6.3.3 凸凹模精度的確定零件精度：由于該零件為工作零件，起主要成型的作用，對精度要求較高，外形精度公差為IT7。6.3.4 凸凹模壁厚的確定凸凹模是復(fù)合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當模具為正裝結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直筒型刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大一些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見表6-3。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小一些。表6-3 凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.710凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為1.8mm，該壁厚為1.8mm即可，本設(shè)計中凸凹模的壁厚為7mm，故該凸凹模的側(cè)壁強度要求足夠。6.3.5 凸凹模洞口類型的選取本設(shè)計采用的是倒裝式復(fù)合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設(shè)計凸凹模洞口類型，排出積存廢料。凸凹模洞口的類型如圖6-3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(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強度都帶來了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。綜上所述，本設(shè)計選用a型洞口。(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)錐筒式 (e)錐形式圖6-3 凸凹模洞口的類型6.4 卸料裝置的選用6.4.1 卸料裝置的選用彈性卸料裝置由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈性卸料起導(dǎo)向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹間隙小，此時，凸模與固定板以H7/h6配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工件零件刃口0.30.5mm，以便順利卸料。6.4.2 卸料板外型的設(shè)計在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了卸料裝置為彈性卸料，采用卸料板卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導(dǎo)向，對凸凹模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表7-4確定，取0.1mm。卸料板的厚度查表7-5，卸料板與凹模的外形尺寸相同。根據(jù)凹模的尺寸140mm150mm25mm，從而確定卸料板的尺寸。查表6-5卸料板厚度為14mm。表6-4 卸料板與凸凹模間隙值材料厚度t/mm0.50.511單邊間隙Z/mm0.050.10.15表6-5 固定卸料板厚度沖件厚度t卸料板寬度2000.866810120.81.5681012141.53810121416卸料板如圖6-4所示。圖6-4 卸料板6.4.3 卸料板材料的選擇卸料板主要是起卸料的作用，對它的強度和硬度要求較高，所以材料選擇是45鋼。45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的質(zhì)量較好，含碳量（0.45%）波動小，性能較穩(wěn)定。經(jīng)過熱處理（調(diào)質(zhì)）后具有良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。6.4.4 卸料板結(jié)構(gòu)的設(shè)計 卸料板與凸凹模應(yīng)該是間隙配合，要保證單邊間隙為0.15mm。本套模具采用了一個擋料銷和兩個導(dǎo)料銷進行條料的定位和導(dǎo)料。根據(jù)條料的寬度（94.4mm）和搭邊值（2.2mm）確定擋料銷和導(dǎo)料銷的位置，由于兩個導(dǎo)料銷之間的距離必須大于一個步距，所以兩個導(dǎo)料銷之間的距離為52mm。模具采用的是彈壓卸料板、彈簧和卸料螺釘進行卸料。四個卸料螺釘對稱分布，使每個卸料螺釘受力均勻。6.4.5 卸料板整體精度的確定 卸料板外輪廓的精度要求不高，所以選IT14級，粗糙度為Ra3.2；而內(nèi)輪廓的精度要求比外輪廓的要求稍高，所以選IT11級，粗糙度為Ra1.6；四個螺紋孔和擋料銷、導(dǎo)料銷有定位作用，所以精度要求要高一些為IT7級，粗糙度為 Ra3.2。6.5 卸料橡膠的選用 在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈簧和橡膠，考慮模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為橡膠。橡膠允許承受的負載較大，占據(jù)空間尺寸較小，安裝調(diào)整較方便靈活，而且成本低，是中小型沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置常用的彈性元件。卸料橡膠的選用與計算步驟： （1）確定自由高度H自H自=L工/(0.250.30)+h修模 （6-7）式中： L工-沖模的工作行程，對沖裁模而言，L工=t+1； h修模-預(yù)留的修模量，根據(jù)模具設(shè)計壽命一般取46 mm。根據(jù)公式（7-7）得： H自=L工/（0.250.30）+h修模 =3/（0.250.30）+（46） =（6.78）+（46） =1418 =18（mm） （2）確定L預(yù)和H裝L預(yù)=（0.10.15）H自 （6-8）