畢業(yè)設計（論文）導柱式彈頂落料模具設計說明書

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1、 第一章 沖壓設備 1.1 沖壓技術簡介 冷沖壓在鍛壓生產(chǎn)中占有很重要的地位，在工業(yè)中的應用十分廣泛，它也是鍛壓專業(yè)教學的基本內容。 冷沖壓生產(chǎn)技術是多方面的，但其中最為主要的基礎內容是，在充分地了解和掌握各種沖壓變形規(guī)律的基礎上解決沖壓加工中出現(xiàn)的各種實際問題,確定最佳工藝參數(shù)，以最簡便的方式在消耗最低的條件下實現(xiàn)沖壓加工過程，獲得高質量的沖壓產(chǎn)品。 冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓.沖壓加工的范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬材料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，其內部產(chǎn)生使之變形的內力。冷沖

2、壓生產(chǎn)靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。一般的沖壓加工，每分鐘一臺沖壓設備可生產(chǎn)零件的數(shù)目是幾件到幾十件。但是，目前已有相當數(shù)量高速沖床的生產(chǎn)率已達每分鐘數(shù)百件或數(shù)千件以上。 1.2 沖床 沖床用來安裝與之相適應的模具。J23系列開式可傾沖床和J21S系列深喉沖床，在J21S系列深喉沖床中，快速沖床，特點是行程小，行程次數(shù)38～170(次/min)。J23系列開式可傾沖床為可傾式鑄造結構，傾斜時便于沖壓件或廢料從模具上滑下。它較J21S系列深喉沖床，它較偏心沖床有較大的行程，行程次數(shù)45～120(次/min)。其它沖床同J23系列開式

3、可傾沖床相似。 1.3參數(shù)計算 為了正確選用沖床，必須了解它的一些主要數(shù)據(jù)。 1.3.1額定噸位 沖床銘牌上規(guī)定的噸位為沖床的額定噸位。額定噸位的大小，反映沖床的沖裁力。在我國，J23系列開式可傾沖床特點系列生產(chǎn)，共8級，具體型號有J23-16、JB23-20A、J23-25、JB23-35、JG23-35、JG23-40、JD21-100、JB21-160等各種沖床。選擇沖床時，必須使沖床的額定噸位大于工件所需要的沖裁力。 由表1.1查得Q235的=375～460 Mpa，取=450 Mpa。 工件所需要的沖裁力P可從模具設計手冊查得： P= （1.1） 式中

4、t――圓盤的厚度（m）； D――圓盤的直徑（m）； ――材料的抗拉強度（MPa）； K――考慮彈性脫料裝置的壓縮力，圓盤厚度公差，沖模間隙的變化，刃口變鈍等因素使沖裁力增大的系數(shù)，可取K＝1.3. =14.04 (T) 表1.1 部分碳素結構鋼力學性能 牌號 屈服強度/MPa 伸長率/% 抗拉強度/MPa Q215 165～215 26～31 335～410 Q235 185～235 21～26 375～460 Q225 205～255 19～24 410～510 Q275 225～275

5、 15～20 490～610 故應選用35噸的的J23系列開式可傾沖床，床身材料為可傾式鑄造結構，傾斜時便于沖壓件或廢料從模具上滑下，采用剛性轉健離合器，具有單次和連續(xù)操作規(guī)范。 使用帶式制動器，滑塊裝有壓塌式保險器，超載時保險器壓塌，從而保證整機不受損壞。沖床具有通用性強、精度高、性能可靠、便于操作的優(yōu)點。 配備自動送料裝置可實現(xiàn)半自動化沖壓作業(yè)。具體基本參數(shù)見表1-2 JB23-35 噸開式可傾沖床使用說明書。 1.3.2. 閉合高度 閉合高度是沖模設計和沖模在沖床上安裝時都必須考慮的重要因素。閉合高度有兩種: (1) 沖模閉合高度: 沖模閉合高度是指上、下模在最低工作位置

6、時沖模高度。(2) 沖床閉合高度:沖床上的連桿,可以通過螺紋調節(jié)其長度調節(jié)量為M。沖床閉合高度是指沖床在M=0時從臺面至下止點時滑塊下平面間的距離。選擇沖床時,須使沖床的閉合高度大于沖模的閉合高度,否則, 滑塊在上止點時將沖模裝在沖床上,沖床開動后將會使沖模損壞。取合模后固定板和卸料板之間的安全距離為20毫米。 在本設計中閉合高度為:上模座 ＋墊板 ＋凸模固定板＋卸料板+凹模+下模座＋安全距離 即:=60+10+40+15+60+55+20=260(mm) 所選沖床閉合高度, 滿足 其中為最大閉合高度，最小閉合高度，為閉合高度。 所以，這套模具設計的閉合高度為260毫米。 1.3

7、.3臺面尺寸(長寬)和臺面孔尺寸 在沖模設計和安裝時，必須考慮臺面尺寸和臺面孔尺寸，前者應能保證模具在臺面上壓緊，后者應能保證沖孔的余料或工件能從臺面孔落下。 1.3.4模柄孔尺寸 在沖模設計和安裝時, 必須考慮沖床滑塊模柄孔的尺寸。通常，模柄外徑和上模座孔的配合采用H7/m6。 表1-2 JB23-35 噸開式?jīng)_床使用說明書 序號 項 目 數(shù) 值 單位 1 公稱壓力 35 噸 2 滑塊行程 100 毫米 3 滑塊每分鐘行程次數(shù) 55 次/分 4 封閉高度調節(jié)量 80 毫米 5 封閉高度(滑塊在下死點時至

8、臺面的距離) 最 大 300 毫米 最 小 220 毫米 6 工作臺尺寸 前 后 480 毫米 左 右 710 毫米 8 喉口深度 710 毫米 9 立柱間距離 390 毫米 10 模柄孔尺寸 直徑 φ50 毫米 深度 60 毫米 11 滑塊底面尺寸 前 后 320 毫米 前 后 270 毫米 12 外形尺寸 前 后 1480 毫米 左 右 1050 毫米 地面上高 2200 毫米 13 機床重量 45 噸 第二章 沖裁力和排樣 2

9、.1沖裁力計算 沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力按公式（1.1）已計算。 如圖2.1所示為模具所要加工的工件圓盤的圖，材料為Q235，厚度1mm，大批生產(chǎn)。 圖2.1 圓盤 2.1.1沖裁件工藝分析 由圓盤圖可見，該沖裁件外形簡單，僅需一次沖裁加工即可成型。沖裁件為大批量生產(chǎn)，因此采用單工序、后導柱導向式?jīng)_裁模進行加工，以方便工人操作，并保證尺寸精度，由于工件尺寸較薄，故可采用固定卸料板彈性卸料和下出料的方式。 2.1.2 確定模具壓力中心 圓盤為對稱形狀制件，壓力中心位于制件輪廓

10、圖形的幾何中心上。 2.2沖裁排樣設計 條料、帯料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣和選擇適當?shù)拇钸呏凳翘岣卟牧侠寐省⒔档统杀?、保證沖件質量及模具壽命的有效措施。 2.2.1材料利用率 排樣的目的是為了在保證制件質量的前提下，合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料的利用率，一個進矩的材料利用率η計算見式（2.4） η= F= nA = BL η=(nA/BL)100% （2.4） A== η 式中：n——一張板料（或帯料、條料）上沖件的數(shù)目 A——一

11、個沖裁件的實際面積 L——板料長度 B——板料寬度 r——板料半徑 η值越大材料的利用率就越高，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(jīng)濟指標。 提高材料利用率的方法： 沖裁所產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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等。 對一定形狀的沖件，結構廢料是不可避免的，但

12、充分利用結構廢料是可能的。當兩個不同沖件的材料和厚度相同時，在尺寸允許的情況下，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。另外，在使用條件許可下，當取得零件設計單位同意后，也可以改變零件的結構形狀，提高材料利用率. 2.2.2條料排樣的分類 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種（1）有廢料排樣；（2）少廢料排樣；(3）無廢料排樣。 在沖壓生產(chǎn)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(chǎn)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

13、生產(chǎn)操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應情況等。從各方面權衡利弊，根據(jù)排樣采用少廢料排樣。 2.2.3搭邊的確定 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(chǎn)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，有時甚至搭邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞

14、模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)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 （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。 表2.2為最小搭邊值（單行排列）： 表2.2 最小工藝搭邊值（單行排列）

15、 材料厚度 t/mm 工件間c/mm 沿邊a/mm 0.5~0.8 1.0 1.2 0.8~1.2 0.8 1.0 1.2~1.6 1.0 1.2 2.2.4計算排樣 由表2.2取搭邊值c=1.5 mm,a=2mm，條料寬度為79mm，進矩為76.5mm。 第三章 模具結構設計 沖裁模是沖壓生產(chǎn)所用的主要工藝裝備，沖裁模具結構的合理性和先進性，對沖裁件的質量與精度、沖裁加工的生產(chǎn)率與經(jīng)濟效益、模具的使用壽命與操作安全等都有密切的關系。模具的整個裝配關系如圖3.1所示。

16、 圖3.1 模具的總裝圖 1-上模座；2-彈簧；3-卸料螺釘；4-螺釘；5-模柄；6-止轉銷；7-圓柱銷；8-墊板；9-凸模固定板；10-凸模；11-卸料板；12-凹模；13-下模座；14-圓柱銷；15-導柱；16-擋料銷；17-導套 3.1 模具的組成 3.1.1概述 沖模的種類很多,但都包括以下幾部分零件： 1.工作件： 即直接參加沖裁工作的零件，如凸模、 凹模。 2.定位件: 它的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確定位，如擋料銷。 3.脫料件: 每完成一次沖裁后,用來退出工件或余料的零件，如卸料板、彈簧和卸料螺釘組成。 4.裝配件：包括模具的其它零件

17、，主要的有控制沖裁時凸模和凹模正確位置的導柱和導套的導向零件，安裝和固定用的上、下模座、 凸模固定板、墊板和模柄等。 在該模具設計中總裝圖如圖2.1所示。 3.2 凸模 凸模又稱沖頭，是沖裁的關鍵零件之一，其工作端的截面形狀根據(jù)模形確定，我設計的凸模刃口是平的。凸模的材料應滿足下列要求： (a) 能夠承受強大的剪切力、壓力、沖擊力和摩擦力。因此模刃需要有很高的硬度，很高的耐磨和耐疲勞的能力以及足夠的韌性； (b) 熱處理以后的變形應該盡可能的??； (c) 長期使用中的變形應盡可能的小。 根據(jù)上述要求，通常采用碳素工具鋼和合金工具鋼制造，如Cr12、Cr12Mov、9SiCr、T1

18、0A、T12A等作為制造凸模的材料。凸模尾端淬硬至56～60HRC（T10A、T12A）或58～62 HRC（Cr12、Cr12Mov、9SiCr）。凸模尾端淬火后回火，硬度為43～48 HRC為宜。 3.3 凹模 凹模刃口的周邊形狀和凸模相同，因為要清除廢料或工件，沿深度方向的尺寸不能上下一致。 凹模材材可與凸模相同或優(yōu)于凸模，淬火硬度可與凸模相同或略高于凸模，如可取(60～64) HRC。一般也采用合金工具鋼Cr12、Cr12Mov、9SiCr、T10A、T12A等制造,上下兩平面之間的平行度要求不超過0.003. 凹模工作表面的粗糙度要求是,凹模刃口要鋒利，強度要大，外廓棱角要倒

19、鈍等。 沖裁時凹模承受沖裁力和的作用，由于凹模的結構形式不一，目前還不可能用理論計算法確定凹模尺寸，在生產(chǎn)中大都采用經(jīng)驗公式概略的計算凹模尺寸。 凹模多采用機械法固定，由螺釘將其緊固在下模座上，并用圓柱銷定位，或用凹模的長寬尺寸與下模座過渡配合的止口代替圓柱銷定位。 3.4 導柱和導套 在大批量生產(chǎn)中為了便于裝?；蛟诰纫蟾叩那闆r下，模具都采用導向裝置，以保證精確的定位，提高沖件質量及模具壽命。 導柱、導套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)最廣泛的導向裝置?？稍谏稀⑾履Ｗ戏謩e設置導柱、導套對凸模、凹模進行導向。導柱和導套如圖3.2和3.3。

20、 圖 3.2 導柱 圖3.3 導套 在選用時應注意在沖裁過程中導柱最好不要脫離導套的導向孔，導柱的長度應保證模具的閉合后，導柱的上端面與模座頂面的距離不小于10mm～15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為2mm～3mm。 導柱和導套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當沖裁板厚在0.8mm以下的間隙模具時，選用配合精度模架。當沖裁板厚為0.8mm～4mm時，選用配合的精度模架。 一般導柱、導套大都采用低碳鋼（20鋼或25鋼）制造，經(jīng)滲碳（滲碳層厚度為1.2mm～1.5mm）和淬火，導柱硬度為58HRC～62HRC，導套為56HRC～60HRC，再經(jīng)磨光方可使

21、用，導柱和導套也可軸承鋼制造。 導柱、導套分別和下、上模座固定時，一般采用粘合劑將它們固定起來，固定的方法有以下幾種： 1低熔點合金澆注 低熔點合金又名冷脹合金，它具有在冷卻凝固時體積膨脹的特性。這種特性可用于導柱式彈頂落料模具的緊固和導套的裝配。既保證模具的定位精度，又節(jié)省大量的機鉗工工時。同時模具損壞后，修理更換沖頭也很方便。低熔點合金的配方表3.1。各種金屬的性能如下： 銻------熔點為630℃，是一種銀白略帶淺藍色的金屬，性脆，可與多種金屬熔合成合金。銻合金具有高的硬度和蝕性，在泠卻凝固時，體積不收縮,并稍有膨脹，冷卻率為0.2％，因此能得到清晰，飽滿的鑄件。銻是低熔點合金具

22、有泠脹特性的主要元素。 鉛------熔點為327℃，是合金中最便宜的，最容易買到的金屬，質軟，機械性能差，鉛熔化后，揮發(fā)性大，有毒，在配制時應注意。 鉍------熔點為271℃，用以降低合金的熔點，改善流動性，在合金的配方比中數(shù)量最大。 錫------熔點為232℃，錫可改善合金的機械性能，提高韌性,提高韌性，同時降低合金的熔點，增加流動性。 采用低熔點合金澆注的最大缺點，是天熱的時候，它的冷脹特性減。為了克服這個缺點，可采用環(huán)氧樹脂澆注和無機粘結劑澆注。 低熔點合金的配方表3.1 序號 銻 鉛 鉍 錫 鎘 合金熔點 澆注溫度 備注 1 9％ 28.5％

23、 48％ 14.5％ _ 120℃ 150～200℃ 2 5％ 35％ 45％ 15％ _ 100℃ 120～150℃ 3 _ 27％ 50％ 13％ 10％ 70℃ 90～120℃ 澆注電極用 2 環(huán)氧樹脂澆注 環(huán)氧樹脂的配方如下：6101環(huán)氧樹脂：鐵粉(填料)；磷苯二甲酸二丁(吸濕劑)；乙二胺(固化劑)。 環(huán)氧樹脂加熱到30～40℃，加入磷苯二甲酸二丁酯，均勻攪拌后，再加入鐵粉，再攪拌均勻。在一切工作準備好的情況下，加入乙二胺，進行攪拌，在氣泡完全消失后進行澆注。 3 無機粘結劑澆注 無機粘結劑的成分為： 氧化銅-----黑色

24、粉末，粗度要求320目左右，保持干燥； 磷酸------無色透明稠厚液體； 氫氧化鋁------白色粉末。 無機粘結劑固體(氧化銅)和液體(配制好的含有氫氧化鋁的磷酸)的配比對粘結性能有直接性的影響，固液配比K為固體的克數(shù)比液體的毫升數(shù)。K大則粘結強度高。但凝固快，在室溫下倘使K＞5，粘結劑的調制工作便很難進行，往往在調制中，就已干固。反之K小，粘結時使用時間長，但粘結強度低。通常取K=5：1。配好后不斷攪拌至成為棕黑色膠狀體，便成為無機粘結劑，即可進行澆注。澆注后放入烘箱內，保持溫度在40～50℃烘干。 3.5擋料銷 模具上的擋料銷的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確的定

25、位。根據(jù)毛坯形狀、尺寸及模具的結構形式，可選用不同的定位方式。擋料銷的定位面抵住條料的淺搭邊或工件內輪廓的前（后）面，使條料送進準確。 3.6彈簧 在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的是彈簧，彈簧起平穩(wěn)緩沖和退料作用，所得沖裁零件質量較好，沖壓平穩(wěn)，平直度較高。因此，質量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈簧。考慮模具設計時出件裝置中的彈簧很少專門計算。 彈簧的材料為65Mn、60SiMn等經(jīng)淬火，回火至硬度為40 HRC～45HRC ,淬火前兩端壓緊3/4圈后磨平，使其與軸線垂直。圓形斷面螺旋壓縮彈簧加工容易，價格便宜，一般模具采用較多。當強力彈簧剛度大，一般承載能力會提高45%左右，但強力彈

26、簧加工較困難，價格貴，故多用于大批量生產(chǎn)的模具中。彈簧是標準件，直接外購即可。 3.7 模柄 中小型模具一般均通過模柄將模具固定在沖床滑塊上的。對于大型模具則可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。在設計沖模時，除按模具結構特點選用不同模柄種類外，必須根據(jù)確定的沖床確定模柄的安裝直徑和高度，模柄安裝直徑d和長度L應與滑塊模柄孔尺寸相適應。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/d11，模柄長度應小于模柄孔深度5mm～10mm。模柄支撐面應垂直于模柄的軸線（垂直不超過0.02：100）。壓入式模柄配合面的表面粗糙度應達到1.6～0.8。模柄通常采用Q235或Q275鋼制造。 3.8

27、上、下模座 模座分上模座和下模座，它們是沖模全部零件的安裝的基體，又承受和傳遞沖裁力，因此它具有足夠的強度、剛度和足夠大的外形尺寸。上模座通過模柄安裝在沖床滑塊上，下模座用壓板和螺栓固定在工作臺上。帶導柱的模板已經(jīng)標準化了。上、下模座通過導柱、導套的連接而形成模架，模架已經(jīng)標準化，可由專門模具廠提供，模座要有足夠的厚度，一般取凹模的1倍～1.5倍。 模座的前側面需進行機械加工，以便在此面上打上該模具的標記，上模座導套孔的外側面要加工一條淺窄槽，便于工作時對導套的潤滑。模座常用灰鐵制造，該材料有較好的吸振性，常用的有HT200、HT400。 3.9 其它固定零件 其它固定零件主要指凸模固

28、定板、螺母、螺柱、墊板、托板、頂桿、圓柱銷、止轉銷、螺釘和卸料螺釘?shù)取? 固定板主要用于凸、凹模等工作零件的固定。在必須進行凸模固定板的設計時，其平面尺寸除應保證凸模的安裝外，應有足夠的尺寸來安放螺釘和圓柱銷釘。固定板材料一般選用Q235，有時也用45鋼。 墊板裝在固定板與上模座之間，它的作用是承受凸?；虬寄毫?，防止過大的沖裁力在上、下模座上壓出凹坑，而影響模具的正常工作。墊板外形多與凹模外形一致，厚度一般取3mm～10mm。墊板材料選用45鋼或T8A進行淬火。材料為45鋼時，熱處理后硬度為40HRC～45HRC，材料為T7時，淬火硬度為52HRC～56HRC。 螺釘與各種銷釘、螺母、螺

29、柱都是標準件，設計模具時按標準選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。模具中廣泛應用的是內六角螺釘和圓柱銷釘，其中M6mm～M12mm的螺釘和4mm～10mm的銷釘最為常用。 具體配合和粗糙度見表3.2,模具的主要材料見表3.3。 表3.2 沖模中主要零件的材料 零件名稱 材 料 熱 處 理 硬 度 凸 模 鋼T10A 淬 火 HRC56～60 凹 模 鋼T10A 淬 火 HRC58～62 凸模固定板 鋼45 ---- ------ 模 柄 Q235 ---- ---- 墊 板 鋼 45

30、 淬 火 HRC28～32 上模座 灰鑄鐵HT200 消除內應力 ---- 下模座 灰鑄鐵HT200 消除內應力 ---- 卸料版 鋼 45 ---- ---- 頂尖塊 鋼45 ---- ---- 托 板 鋼 Q235-A ---- ----- 導 柱 鋼 20 滲碳淬 火 HRC58～62 導 套 鋼 20 滲碳淬 火 HRC56～60 橡 皮 聚氨酯 ---- ---- 表3.3 模具制造公差配合 零部件配合名稱 采用配合 粗糙度 凸模與凸模固定板 H7/m6或H7/

31、n6 6.3um～12.5 um 導套與導柱 H7/h6 0.1 um～0.4 um 凸模與卸料板 H7/h6 0.8 um 模柄與上模座 H7/m6 0.8 um～ 1.6 um 模柄與沖床滑塊 H7/d11 3.2 um 銷釘孔與銷釘 H7/n6 1.6 um～3.2 um 第四章 沖裁?；炯庸? 凸模和凹模是沖裁模的最主要的工作零件，對于不同的模具，其形狀、尺寸差別較大。由較高的加工要求。它們的加工質量直接影響模具的使用壽命及沖裁根據(jù)的質量。 在凸模和凹模的加工過

32、程中，凸模的刃口輪廓和凹模的型孔，往往是加工中難度最大的部位，花費的勞動量也最多，由于沖裁件的形狀繁多，凹模型孔和凸模的刃口輪廓也多種多樣，但從工藝角度考慮大致可分成圓形和異形兩類。本設計中的凸模和凹模都都屬于圓形，所以重點分析它們的加工過程和上下模座的加工過程。 4.1凸模的加工 具有圓形刃口的凸模加工比較簡單，熱處理前用線切割機床即可獲得較理想的刃口形狀和配合表面。凸模的工藝路線為：備料—線切割—熱處理—檢驗。 4.2凹模的加工 具有圓形單型孔刃口的凹模的型孔加工比較簡單，熱處理前用線切割機床即可獲得圖紙的基本要求。凹模的工藝路線為：備料—線切割—熱處理—檢驗。 4.3沖裁模工裝

33、制造工藝過程卡 一套完整的工裝模具設計出來后，要有一系列加工制造過程控制，完整合理的工藝制造過程是保證模具沖裁質量的關鍵。但就本設計來說，是大批量生產(chǎn)，凸模的輪廓尺寸太小，不能用一般的加工方法加工，只能采用線切割加工來加工凸模，這樣精度高、方便，直接在線切割機上切割成型。表 4.1是本套沖模模具主要零件工裝制造工藝過程卡。 表4.1為模具主要零件工裝制造工藝過程卡 學校 機械加工工藝過程卡 零件名稱 導柱式彈頂落料模具 寧夏理工學院 生產(chǎn)類型 大批生產(chǎn) 加工零件 工序內容 工 序 說 明 機床 上 模 座 (HT200) 備

34、料 鑄造毛坯 刨平面 刨上下平面 牛頭刨長 磨平面 磨上下平面 平面磨床 鉗工劃線 劃前部、導套孔線和卸料螺釘、螺釘、止轉銷和圓柱銷的中心線 虎鉗 銑前部 按劃線銑前部 立式銑床 鉆孔 按線鉆導套至48mm，按中心線分別鉆2mm、8mm、11.5mm、12mm的孔。按中心線鉆孔20mm至35mm、1 8mm至20mm。 立式鉆床 鏜孔 與下模座重疊，鏜孔保證垂直 鏜床 銑槽 按線銑R2.5mm的圓弧槽 立式銑床 檢驗 按圖紙檢驗 下 模 座 （HT200） 備料 鑄造毛坯 刨平面 刨上下平面 牛頭刨長

35、 磨平面 磨上下平面 平面磨床 鉗工劃線 劃前部線，劃導柱孔、螺紋孔、螺釘孔及銷孔線 虎鉗 銑床加工 按線銑前部，銑肩臺至尺寸 立式銑床 鉆床加工 鉆導柱孔至33mm、頂桿孔至10mm、圓柱銷孔至10mm,鉆螺紋底孔并攻螺紋 立式鉆床 鏜孔 和上模座重疊，一起鏜孔至mm，鏜圓柱孔至mm 鏜床 檢驗 按圖紙檢驗 凸 模 (T10A) 備料 備好棒料 線切割 編程序 快速走絲數(shù)控電火花線切割機床 熱處理 按熱處理工藝淬火達56～60HRC 檢驗 按圖紙檢驗 凹 模 (T10A) 備料 備好棒料

36、 線切割 編程序 快速走絲數(shù)控電火花線切割機床 熱處理 按熱處理工藝淬火達60～64 HRC 檢驗 按圖紙檢驗 導 柱 （20） 下料 按尺寸38X215mm切斷 鋸床 車端面鉆中心孔 車端面保持長度212.5mm，鉆中心孔，調頭車端面保持210mm，鉆中心孔 臥式車床 車外圓 車外圓至35.4mm，切10X0.5mm槽到尺寸；車端部，調頭車外圓至35.4mm，車端部 臥式車床 檢驗 按 熱處理 按熱處理工藝進行，保證滲碳深度0.8～1.2mm，表面硬度58～62HRC 研中心孔 研中心孔，調頭

37、研另一端中心孔 臥式車床 磨外圓 磨35h6外圓留研磨量0.01mm，調頭磨35r6外圓到尺寸 外圓磨床 研磨 研磨外圓35h6外圓到尺寸 臥式車床 檢驗 按圖紙檢驗 導 套 （20） 下料 按尺寸56X125mm切斷 鋸床 車外圓及內孔 車端面保持長度123mm，鉆35mm的孔至33mm，車50mm的外圓至50.4mm，倒角，車3X1mm的槽至尺寸，鏜35mm的孔至34.6mm，鏜油槽，鏜36的孔至尺寸，倒角 臥式車床 車外圓倒角 車52mm的外圓至尺寸，車端面保證長度120mm，倒內外圓角 臥式車床 檢驗 熱處理 按熱處理工藝進行

38、，保證滲碳層深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC 磨內外圓 磨50mm外圓達到圖樣要求，磨35mm內孔，留研磨量0.01mm 萬能外圓磨床 研磨內孔 研磨35mm的孔達圖樣要求，研磨圓弧 臥式車床 檢驗 按圖紙檢驗 第五章 模具的間隙確定 5.1 引言 沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊間隙用C表示，雙邊間隙用Z表示，從模具設計手冊差得： 圓形沖裁模間隙為Z=- （5.1） 式中： ---沖裁模凹模直徑尺寸，mm； ---沖裁模凸模直徑尺寸，

39、mm。 沖裁間隙值的大小對沖裁件質量、模具壽命、沖裁力和卸料力的影響很大，是模具設計中的一個重要因素。因此設計模具時一定要選擇一個合理的間隙，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙，由于模具在使用過程中會逐步磨損，設計和制造新模具時應采用最小合理間隙。 5.2 間隙對沖裁工作的影響 間隙值影響到?jīng)_裁時彎曲、拉伸、擠壓等附加變形的大小，因而對沖裁工序影響很大，主要有以下幾個方面。 5.2.1間隙對零件質量的影響 模具間隙是影響斷面質量的主要因素，提高斷面質量的關鍵在于推遲裂紋的產(chǎn)生，其主

40、要途徑就是減小間隙。 模具間隙對沖裁件尺寸精度影響主要是當間隙較大時，材料所受拉拉伸作用增大，沖裁結束后，因材料的彈性恢復，使沖孔件的尺寸增大，落料件的尺寸變小，當間隙較小時，材料受凹、凸模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復使落料尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。 5.2.2間隙對沖裁力的影響 間隙增大，材料所受的拉應力增大、材料容易斷裂分離，沖裁件可得到一定程度的降低，繼續(xù)增大間隙值，會因從凹、凸模刃口處產(chǎn)生不相重合的影響，沖裁力下降變慢。當單向間隙為材料厚的5%～20%時，沖裁力的降低并不顯著（不超過5%～10%）。間隙減小。材料所受拉應力減小，壓應力增大，材料不易產(chǎn)生撕

41、裂，使沖裁力增大，在間隙合理情況下，沖裁力最小。 5.2.3間隙對模具壽命的影響 模具間隙是影響模具壽命中最主要的因素之一。沖裁過程中，凸、凹模刃口受到材料對它的作用力。在這些力的作用下，模具的失效形式一般有磨損、崩刃、變形、脹裂、斷裂等。間隙主要對模具的磨損和脹裂有影響，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，磨損也越嚴重。過小的間隙會引起沖裁力、側壓力、摩擦力增大，甚至會材料粘連刃口，這就加劇了刃口的磨損；如果出現(xiàn)剪切，產(chǎn)生的碎屑也會使磨損加大，間隙小，落料件或廢料往往滯留在凹?？诙纯?，導致凹模脹裂。所以過小的間隙對模具的壽命極為不利。 間隙增大，可使沖裁力、卸料力等減小，使模具側面與材

42、料間的摩擦減小，從而刃口磨損減小。適當大的間隙還可補償因模具制造精度不夠及動態(tài)間隙不均勻所造成的不足，不至于傷刃口，起到延長模具壽命的影響。 5.2.4間隙對沖裁力尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對于凸、凹模的偏差，主要是制件從凹模推出（落料件）或從凸模上卸下（沖孔件）時，因材料所受的擠壓變形、纖維伸長穹彎等產(chǎn)生彈性恢復而造成的。偏差值有可能是正的，也有可能是負的。影響這個偏差值的因素有：凸、凹模間隙，材料性質，工件形狀與尺寸等。其中主

43、要因素是凸、凹模的間隙值。 當凸、凹模間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁結束后，因材料的彈性恢復使沖裁件尺寸向實體方向收縮，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。當間隙較小時，由于材料受凸、凹模的擠壓力大，故沖裁后材料的彈性回復使落料尺寸增大，沖孔孔徑變小。尺寸變化量的大小與料性質、厚度、軋制方向等因素有關。材料性質直接決定了材料在沖裁過程中的彈性變形量，軟剛的彈性變形量較小，沖裁后的彈性恢復也小；硬鋼的彈性恢復也大。 表5.1模具精度與沖裁件精度的關系 沖模制造精度 材料厚度t/mm 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6～10 IT6～I

44、T7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 IT7～ IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 上述因素的影響是在一定的模具制造精度的前提下討論的。若模具刃口的制造精度低，則沖裁件的制造精度也就無法保證。所以，凸、凹模刃口的制造公差一定要按工工件的尺寸要求來決定。此外，模具的結構形式及定位方式對孔的定位尺寸精度也有較大的影響。沖模制造精度與沖裁件精度之間的關系可從模具設計手冊差得如下表5.1所示。 5.3

45、合理間隙值的選取 合理間隙值的選取主要與沖壓零件的材料的力學性能、材料厚度、制件使用要求等因素有關，間隙選擇合適，可使沖裁件的斷面質量較好，所需沖裁力較小，模具壽命較高。但不同行業(yè)的沖裁間隙值也有所不同，一般說來，對于斷面質量與沖件精度均要求高的工件選用較小的間隙值，但模具壽命較低。對于斷面質量、沖件精度均要求不高的工件，滿足沖裁件要求的前提下，所以提高模具壽命為主，采用較大的合理間隙。模具對于被沖裁的板料發(fā)生切割作用,其變形過程：a) 彈性變形b)塑性變形 c) 剪切階段 d)分離階段。 確定間隙的方法一般有兩種：理論確定法和查表確定法。下面分別簡單介紹這兩種方法。 1 查表確定法 查

46、表確定法是普遍采用的方法之一，可用于一般條件下的沖裁。由于各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，必須根據(jù)沖件尺寸與形狀，模具材料和加工方法，以及沖壓方法、速度等因素增減間隙值。如： 1）在相同條件下，非圓形比圓形間隙大，沖孔比落料間隙大。 2）直壁凹模比錐口凹模間隙大。 3）高速沖壓時，模具易發(fā)熱，間隙應增大，當形成次數(shù)超過200次/min時，間隙值應增大10%左右。 4）冷沖時比熱沖時間要大。 5）沖裁熱軋硅鋼板比沖裁冷軋硅鋼板的間隙大。 6）用電火花加工的凹模，其間隙比用磨削加工的凹模小0.5%～2%。 2 理論確定法 理論確定的主要根據(jù)是保證上、下裂紋重合，以獲得良好的沖裁

47、斷面，沖裁過程中開始產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)。由于該計算方法在生產(chǎn)中使用不便，故目前常用的是查表確定法。 5.4 沖裁模刃口尺寸計算 沖裁件的尺寸精度主要取決于凸、凹刃口尺寸及公差，合理間隙值也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹刃口尺寸及其公差，是沖裁模設計的一項重要工作。 5.4.1凸、凹模刃口尺寸計算原則 由沖裁過程和生產(chǎn)實踐可知：落料件是凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。同時考慮到模具使用后的磨損情況，在確定模具刃口尺寸及其制造公差時，需遵循以下原則：落料時，先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基

48、本尺寸取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內，沖出合格制件。凸模刃口的基本尺寸和凹模刃口基本尺寸減小一個最小合理減小值來確定。 凸模和凹模刃口的制造公差，主要取確定于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高1～2級。若工件沒有標注公差，則對于非圓型件按國家標準非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件一般可按IT10級精度來處理。制件精度與模具的關系見表5.1。 5.4.2刃口尺寸計算方法 凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關，基本上可分為兩類。 （1）凸模與凹模分開加工 這種方法主要適用于圓形或形狀簡單的沖裁件。采用這種方法時，要分別標注凸模和凹

49、模刃口尺寸與制造公差（凸模公差、凹模公差）。同時，為保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足《模具設計手冊》中的公式： （5.2） （5.3） （5.4） 式中：-----凸模制造公差； ----凹模制造公差； --最大合理間隙； --最小合理間隙

50、。 其計算公式見表5.2. 2）凸模與凹模配作加工 凸、凹模配作加工是指先按圖樣設計尺寸加工好凸?；虬寄Ｖ械囊患鳛榛鶞始ㄒ话懵淞蠒r以凹模為基準件，沖孔時以凸模為基準件），然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工的方法的特點是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不需要公式來進行校核，并且還可以放大基準件的制造公差（一般可取沖裁件公差的1/4），使制造容易，因此是目前工廠常常采用的方法。用配合法加工法制造模具常使用于復雜及薄料的沖裁件，圖樣上只需標注基準件的尺寸及其公差，配作件僅注基本尺寸，并注明與基準件配作及保證的間隙值。 表5.2 凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差

51、計算公式 工序性質 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 后求出 先求出 沖孔 先求出 后求出 注： 、------落料凸、凹?；境叽纾琺m；、、---沖孔凸、凹?；境叽纾琺m；----制件制造公差，mm；--最小合理間隙；---因數(shù)，其值見表5.3，、-----凸、凹模制造公差，見表5.4。 表5.3因數(shù) 材料厚度t/mm 非圓形值 圓形值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 制造公差/mm <1 0.16 0.17～0.35 0.36 <0.16 0.16 1～2 0.20 0.21～0.

52、41 0.42 <0.20 0.20 表5.4凸模的制造公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 18 0.020 0.020 >30～80 0.020 0.030 >18～30 0.020 0.025 >80～120 0.025 0.035 表5.5沖裁模初始雙面間隙z（z=2c） 材料厚度t/mm 08、10、35、Q235 40、50 65Mn 極小間隙 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.14

53、0 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 ----- ----- 本設計利用公式（5.2）來計算凹模、凸模刃口尺寸，由模具設計手冊差得表5.5，=0.100mm，=0.14mm。 由模具設計手冊差得表5.4，=0.020mm，=0.030mm。由模具設計手冊差得表5.3， =0.5。 =0.050mm =0.040mm 不滿足 因此 可按（5.3）

54、和 （5.4） =0.4（0.140-0.100）=0.016mm =0.6（0.140-0.010）=0.024mm =0.016+0.024=0.040mm =0.040mm 滿足 故凸、凹模采取分別制造的方法。 利用模具設計手冊差得表5.2凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式 先求出凹模尺寸： mm 后求出凸模尺寸：=mm 結束語 伴隨著歷時近三個月的畢業(yè)設計的結束，我四年的大學生涯也即將就此劃上句號。在這寶貴的四年中，我學到了很多機械方面的專業(yè)知識，這次畢業(yè)設計，是我第一次將四年

55、所學知識用于生產(chǎn)中的問題，也是第一次將四年所學知識得到了一次的綜合運用。 本次畢業(yè)設計的課題是在指導老師的精心安排下，按照我們的專業(yè)知識及社會的發(fā)展需要而制定的，在本次設計中我查閱了大量的設計手冊,以及有關沖模方面的資料。 通過本次畢業(yè)設計，對于我來說得到了如下幾個方面的收獲： 1．使我掌握模具的設計過程和方法，包括設備的參數(shù)計算和型號的選擇、主要零、部件的計算、結構設計等，培養(yǎng)了我對模具的結構分析和設計的能力。 2. 訓練和提高了工程設計的基本技能，如數(shù)據(jù)計算、機械制圖、現(xiàn)場記錄、計算機及網(wǎng)絡的應用、查閱技術資料和手冊、編寫技術文件等。 3. 綜合應用大學四年所學的理論知識，提高理

56、論聯(lián)系實際和綜合分析的能力，培養(yǎng)我們獨立創(chuàng)新的意識和能力。 4. 通過這次的設計讓我們養(yǎng)成了科學嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L以及腳踏實地的工作態(tài)度，為成功走上工作崗位邁出堅實的一步。 本次設計題目《導柱式彈頂落料模具設計》，先通過對沖裁力的計算選出沖床，再對零件的工藝性分析確定模具具體類型，完成模具的整體結構設計，模具的基本加工知識，模具間隙的確定。通過一個比較典型的工件來說明沖裁模具的工作原理，設計了步驟及工作流程。對于以后在工作中解決實際問題有很大的參考價值。本次設計是在孟天祥老師的指導下完成的，限于本人水平，內容中有很大不足，敬請各位老師諒解。 參 考 文 獻

57、 機械零件手冊. 周開勤. 北京. 高等教育出版社，2006.12 沖壓工藝與模具設計. 牟林 北京. 北京大學出版社，2006.8 模具制造工藝學. 李云程. 北京. 機械工業(yè)出版社，2000.10 沖壓模具圖冊. 楊占堯. 北京. 高等教育出版社，2008.3 機械制造與模具制造工藝學. 陳國香. 北京. 清華大學出版社，2006.5 沖壓工藝模具學.盧險峰. 北京. 機械工業(yè)出版，2006.4 機械制造技術基礎.盧秉恒. 北京. 機械工業(yè)出版社，2008.3 機械制造工藝設計簡明手冊. 李益民. 北京. 機械工業(yè)出版社，2008.6 畫法幾何及機械制圖. 毛昕. 北京. 高等教育出版社，2004.7 機械制造工藝學.陳明. 北京. 機械工業(yè)出版社，2007年10月 - 25 -