水泵連接墊圈沖孔、落料沖壓復(fù)合模設(shè)計模具專業(yè)畢業(yè)論文

宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計題目：水泵連接墊圈沖孔、落料沖壓復(fù)合模設(shè)計題目：水泵連接墊圈沖孔、落料沖壓復(fù)合模設(shè)計系系 部部 現(xiàn)現(xiàn) 代代 制制 造造 工工 程程 系系 專專 業(yè)業(yè) 名名 稱稱 模模 具具 設(shè)設(shè) 計計 與與 制制 造造 班班 級級 模模 具具 1103 姓姓 名名 學(xué)學(xué) 號號 201012654 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 2012 年年 10 月月 10 日日附表 1宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)論文(設(shè)計設(shè)計)選題報告選題報告姓名肖超性別男學(xué)號201012654系部制造系專業(yè)模具設(shè)計題目水泵連接墊圈沖孔、落料沖壓復(fù)合模設(shè)計課題來源生產(chǎn)實際課題類別畢業(yè)設(shè)計選做本課題的原因及條件分析：原因：我國是一個模具制造大國,模具制造業(yè)居世界第二,目前，電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，的零部件，都要依靠模具成型。條件分析：指導(dǎo)老師的定期指導(dǎo)；大學(xué)期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識；學(xué)院提供資料查詢的圖書館和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。 因此，我申請此課題，望指導(dǎo)老師及系領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。內(nèi)容和要求內(nèi)容：1、零件的工藝分析（尺寸、精度）和模具總體結(jié)構(gòu)的方案的確定； 2、模具參數(shù)的設(shè)計與計算： 3、凸、凹模設(shè)計計算和工藝過程； 4、主要零件加工工藝過程設(shè)計。要求：1、設(shè)計出一套完整的模具； 2、按照國家標(biāo)準(zhǔn)繪制總裝圖、零件圖、及 5000 字論文。指導(dǎo)教師意見（簽章） 年 月 日系部畢業(yè)論文（設(shè)計）領(lǐng)導(dǎo)意見：（簽章） 年 月 日I水泵連接墊圈沖孔、落料沖壓復(fù)合模設(shè)計摘 要冷沖壓模具結(jié)構(gòu)簡單實用，使用方便可靠，根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計水泵連接墊圈的幾何形狀要求、材料和尺寸分析得出凸模的結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合模沖壓，這樣有利于提供高生產(chǎn)效率，模具設(shè)計和制造也相對簡單。分析該零件的排樣形式得出材料利用率，畫排樣圖。計算沖裁力、壓力中心和刃口尺寸，再進(jìn)行整體設(shè)計。當(dāng)所有的參數(shù)計算完后，對模具的裝備方案，主要零件的設(shè)計和裝備技術(shù)要求進(jìn)行分析。設(shè)計出主要零部件，再對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選取和加工制造。最后選擇壓力機(jī)，校核壓力機(jī)是否合格。在設(shè)計過程中除了設(shè)計說明書外，還包括模具的裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：水泵連接墊圈，沖孔，落料，復(fù)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計II目目 錄錄1 緒論.12 沖壓件工藝分析.2 2.1 材料分析.2 2.2 尺寸結(jié)構(gòu).2 2.3 尺寸精度.23 沖壓方案的確定.4 3.1 沖裁工藝方案的確定.4 3.2 沖裁工藝方法的選擇.4 3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取.54 模具總體結(jié)構(gòu)的確定.6 4.1 模具類型的選擇.6 4.2 送料方式的選擇.6 4.3 定位方式的選擇.6 4.4 卸料、出件方式的選擇.6 4.5 導(dǎo)向方式的選擇.65 工藝參數(shù)計算.7 5.1 排樣方式的選擇.8 5.1.1 搭邊值的確定.9 5.1.2 材料利用率的確定.10 5.2 沖壓力的計算.11 5.2.1 總沖裁力的計算.12 5.2.2 卸料力、推件力的計算.13 5.2.3 總沖壓力的計算.14 5.2.4 初選壓力機(jī).14 5.2.5 壓力中心的確定.146 刃口尺寸計算.17 6.1 沖裁間隙確定.17 6.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則.18III7 主要零部件設(shè)計.24 7.1 凹模的設(shè)計.24 7.1.1 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇.24 7.1.2 凹模精度與材料的確定.24 7.1.3 凹模外形尺寸計算.24 7.2 凸模的設(shè)計.27 7.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)確定.27 7.2.2 凸模的長度確定.27 7.2.3 凸模材料的確定.28 7.2.4 凸模精度的確定.28 7.3 凸凹模的設(shè)計.29 7.3.1 凸凹模外形尺寸的確定.29 7.3.2 凸凹模壁厚的確定.29 7.3.3 凸凹模洞口類型的選取.29 7.3.4 凸凹模尺寸的設(shè)計.30 7.3.5 凸凹模材料的選取.31 7.3.6 凸凹模精度的確定.31 7.4 卸料板的設(shè)計.31 7.4.1 卸料板外型設(shè)計.31 7.4.2 卸料板材料的選擇.32 7.4.3 卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計.33 7.4.4 卸料板整體精度的確定.33 7.5 固定板的設(shè)計.33 7.5.1 凸模固定板的設(shè)計.33 7.5.2 凸凹模固定板的設(shè)計.34 7.6 卸料橡膠的設(shè)計.35 7.7 推件塊、墊板、推板和推桿的設(shè)計.36 7.7.1 推件塊的設(shè)計.36 7.7.2 墊板的設(shè)計.37IV 7.7.3 推板的設(shè)計.37 7.7.4 推桿的設(shè)計.38 7.8 擋料銷、導(dǎo)料銷、卸料螺釘?shù)倪x用.38 7.8.1 擋料銷、導(dǎo)料銷的選用.38 7.8.2 卸料螺釘?shù)倪x用.39 7.9 上下模座、模柄、打桿的選用.39 7.9.1 上下模座的選用.39 7.9.2 模柄的選用.40 7.9.3 打桿的選用.41 7.10 螺釘、銷釘?shù)倪x用.418 沖壓設(shè)備的校核.43 8.1 沖壓設(shè)備的校核.43 8.2 沖壓設(shè)備的選用.439 壓力機(jī)的選用.4410 模具結(jié)構(gòu)簡述.45結(jié)論.46致謝.47參考文獻(xiàn).48附錄.4911 緒論緒論模具材料是模具加工業(yè)的基礎(chǔ)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對產(chǎn)品的審美觀、價值觀也不斷提高，從而對各類模具產(chǎn)品，無論是內(nèi)在質(zhì)量還是外表美觀等方面均要求日益精臻，因此勢必對工模具材料在數(shù)量上、系列上和質(zhì)量上提出更高的要求。中國的模具材料從無到有，從小到大，從少到多，直到現(xiàn)在，無論是從鋼種還是從規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等方面，都是伴隨著模具制造發(fā)展而發(fā)展的。 改革開放以來，我國的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，以前的手工作坊和落后的生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，迫切需要尋找另一種更有效率的方式來適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種、小批量和多樣式的方向發(fā)展，加快換型，采用柔性化加工，以適應(yīng)不同用戶的需要；另一方面朝著大批量、高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展，以提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來創(chuàng)造更多效益，生產(chǎn)上采取專用設(shè)備生產(chǎn)的方式。于是模具技術(shù)及模具工業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%90%的工業(yè)生產(chǎn)需要使用模具來加工。作為一種高效率的生產(chǎn)工具，模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛、地位極其重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實現(xiàn)無切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員沒有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再次加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的特點(diǎn)。22 沖壓件工藝分析沖壓件工藝分析 圖圖 2-1 水泵連接墊圈零件簡圖水泵連接墊圈零件簡圖生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235；材料厚度：1.5mm；未注公差：IT14。2.1 材料分析材料分析表表 2-1 部分碳素鋼抗剪性能部分碳素鋼抗剪性能材料名稱牌號材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）屈服點(diǎn)（Mpa）伸長率（%）普通碳素鋼Q235未退火3103803804702402125由上表 2-1 可知：Q235 鋼是普通碳素鋼，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。2.2 零件結(jié)構(gòu)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。零件中有三個圓孔，孔的最小尺寸為 5mm，滿足沖裁最小孔徑 dmin2mm 的要求。根據(jù)該零件形狀來分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。2.3 尺寸精度尺寸精度該零件上有 5 個尺寸標(biāo)注了公差要求，由公差等級表查得：其孔的公差要求都屬 IT13，所以普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要求。對于未注公差尺寸，屬3于自由尺寸，按 IT14 經(jīng)查表 2-2 得：零件外形尺寸：600-0.74，R100-0.36零件內(nèi)形尺寸：700.095，520+0.19，50+0.075通過查公差等級表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。表表 2-2 常見零件公差等級表常見零件公差等級表公差等級IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.5543 沖裁方案的確定沖裁方案的確定3.1 沖裁工藝方案的確定沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)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(jìn)沖裁三種。單工序沖裁是在壓力機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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：表表 3-1 單工序沖裁、級進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能單工序沖裁、級進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能比較項目單工序模復(fù)合模級進(jìn)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(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個工序較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成二個以上工序高，壓力機(jī)在一次行程內(nèi)能完成多個工序?qū)崿F(xiàn)操作機(jī)械化自動化的可能性較易，尤其適合于多工位壓力機(jī)上實現(xiàn)自動化制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實現(xiàn)部分機(jī)械操作容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)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)沖模制造的復(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(jìn)模低沖裁較簡單零件時低于復(fù)合模 復(fù)合模的特點(diǎn)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(jìn)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5方案分析、比較，宜采用復(fù)合模沖裁。3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的沖裁結(jié)構(gòu)的選取選取按照復(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(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見表 3-2：表表 3-2 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)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(diǎn)沖出的沖件平直度較高結(jié)構(gòu)較簡單缺點(diǎn)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(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)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(diǎn)、缺點(diǎn)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(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)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。64 模具總體結(jié)構(gòu)的確定模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1 模具類型的選擇模具類型的選擇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)可采用從右到左自動送料方式。4.3 定位方式的定位方式的選擇選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)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。彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在 1.5mm 及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。因為工件料厚為 1.5mm，卸料力一般，可采用彈性卸料裝置。又因為是倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。4.5 導(dǎo)向方式的選擇導(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(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)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)，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作。但是不能使用浮動模柄。方案三：采用四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。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(zhǔn)7確。只能一個方向送料。（a） （b） （c） （d）圖圖 4-1 導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱模架（a）下模座 （b）導(dǎo)柱 （c）導(dǎo)套 （d）上模座根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(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(jìn)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。85 工藝參數(shù)計算工藝參數(shù)計算5.1 排樣排樣方式的選擇方式的選擇沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排 ，根據(jù)設(shè)計模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案：方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，故應(yīng)采用方案二。分析零件形狀，應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有圖 5-1和圖 5-2 所示兩種。 圖圖 5-1 直排樣一直排樣一 圖圖 5-2 直排樣二直排樣二95.1.1 搭邊值的確定搭邊值的確定排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗和查表來確定的，該制件的搭邊值采用查表取得。如表 5-1 所示：根據(jù)此表和工件外形可知 L50mm，可確定搭邊值 a 和a1，a 取 1.8mm，a1取 1mm，較為合理。表表5-1 搭邊搭邊a和和a1數(shù)值（低碳鋼）數(shù)值（低碳鋼） mm圓件或圓角 r2t 的工件矩形件邊長 L50mm材料厚度t/mm工件間 a1沿邊 a工件間 a1沿邊 a0.25 以下1.82.02.22.5 0.25-0.51.21.51.82.00.5-0.81.01.21.51.80.8-1.20.81.01.21.51.2-1.61.01.21.51.81.6-2.01.21.51.82.52.0-2.51.51.82.02.22.5-3.01.82.22.22.53.0-3.52.22.52.52.83.5-4.02.52.82.53.24.0-5.03.03.53.54.0 寬度的確定：根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)不同，可分為有側(cè)壓裝置的模具和無側(cè)壓裝置的模具，側(cè)壓裝置的作用是用于壓緊送進(jìn)模具的條料（從料帶側(cè)面壓緊） ，使條料不至于側(cè)向竄動，以利于穩(wěn)定地加工生產(chǎn)。本套模具無導(dǎo)料板為無側(cè)壓裝置。故按下式計算： B=（Dmax+2a1+C） 0 - 0 - （5-1） 式中：B-條料寬度； Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a1-側(cè)搭邊值，可參考表 5-1；10 -條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表 5-2； C-導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見表 5-3。 表表 5-2 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙 mm材料厚度 t/mm條料寬度B/mm0112233550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3 表表 5-3 有側(cè)壓裝置和無側(cè)壓裝置對照表有側(cè)壓裝置和無側(cè)壓裝置對照表 mm無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度 B（mm）材料厚度t（mm）10010020020030010010000.50.51122334450.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888所以根據(jù)以上理論數(shù)據(jù)由公式（5-1）得出： 直排樣一：條料寬度 B=（Dmax+2a1+C）=90+2.4+0.5=91.9-00.60 - 0 - 直排樣二：條料寬度 B=（Dmax+2a1+C）=60+3.6+0.5=63.1-00.60 - 0 - 5.1.2 材料利用率材料利用率的計算的計算沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比就叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。關(guān)于材料利用率，可用下式表示： =A/BS100% （5-2） 式中: A-一個步距內(nèi)沖裁件的實際面； B-條料寬度； S-步距。 由圖 5-1 和圖 5-2；公式（5-2）得：11A=3600+314+200 =4114（mm2）直排樣一： =A/BS100% =4114（91.961.5）100% 71.08%直排樣二： =A/BS100% =4114（63.191）100% 72.39%根據(jù)上述縱排、橫排兩個式子的計算對比，可確定直排樣二的材料利用率比直排樣一的材料利用率高。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)，方便操作，最終選用圖5-2 直排樣二作為零件的排樣圖，具體如圖 5-3 所示：圖圖 5-3 排樣示意圖排樣示意圖5.2 沖壓力的計算沖壓力的計算 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)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：Fp=KptL （5-3） 式中: -材料抗剪強(qiáng)度，見表 5-3（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(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度時，可以用抗拉強(qiáng)度b代替，而取Kp=1.3的近似計算法計算。由于Q235鋼的力學(xué)性能查表2-1可得：抗剪強(qiáng)度取350MPa。12 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 取值的通過查下表確定，材料厚度 t=1.5mm，取 =350MPa。13 表表 5-3 部分材料抗剪強(qiáng)度部分材料抗剪強(qiáng)度 /MPa5.2.1 總沖裁力總沖裁力的計算的計算 F沖= F1+F2 （5-4） 式中: F沖-總沖裁力；F1-落料時的沖裁力； F2-沖孔時的沖裁力。 沖裁周邊的總長（mm）落料周長為： L1=（460-220）+（23.1410）+（45） =282.8（mm）沖孔周長為： L2=23.145+3.1452 =184.68（mm）落料沖裁力由公式（5-3）得： F1=KptL1 =1.3282.81.5320 =176（KN）沖孔沖裁力由公式（5-3）得： F2=KptL2 =1.3184.681.5320 =115（KN）所以可求總沖裁力由公式（5-4）得：F沖=F1+F2=115+176=291（KN）材料名稱牌號材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長率屈服強(qiáng)度普通碳素鋼Q235未退火3103803804702125240鋁L2、L3、L5已退火8075110255080145.2.2 卸料力、推件力的計算卸料力、推件力的計算當(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會緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，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。 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，凹模型口直壁高度 h=6mm，所需卸料力 F卸和推件力 F推分別為：推件力、卸料力計算公式如下： F推=nK推F沖 （5-5） F卸= K卸 F沖 （5-6）式中： F推-推件力；F卸-卸料力； F沖-沖裁力；K卸-卸料力系數(shù)，見表 5-4；K推-推件力系數(shù)，見表 5-4； n-卡在凹模里的工件個數(shù)，n=h/t。 表表 5-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)卸料力、推件力和頂件力系數(shù) mm料厚/mmK卸K推K頂鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁及鋁合金紫銅、黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09注：卸料力系數(shù) K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時取上限值。K推-推件力系數(shù)通過查表 5-4 確定，推件力系數(shù)取 K推0.055；由公式（5-5）得： 推件力 F推=nK推F沖 =6/1.50.05529115 =64（KN）K卸卸料力系數(shù)通過查表 5-4 確定，卸料力系數(shù)取 K卸0.045；由公式（5-6）得： 卸料力 F卸= K卸 F沖 =0.05291 =14.55（KN）5.2.3 總沖壓力的計算總沖壓力的計算 F= F沖+F卸+F推 =291+14.55+64 =369.55（KN）5.2.4 初選壓力機(jī)初選壓力機(jī)壓力機(jī)可分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式分為摩擦壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)、高速沖床，液壓式分為油壓機(jī)、水壓機(jī)，而在生產(chǎn)中一般常選用曲柄壓力機(jī)，曲柄壓力機(jī)分有開式和閉式兩種，開式機(jī)身形狀似英文字母 C，其機(jī)身前端及左右均敞開，操作可見大，但機(jī)身剛度差，壓力機(jī)在工作負(fù)荷作用下會產(chǎn)生變形，一般壓力機(jī)噸位不超過 2000KW。閉式機(jī)左右兩側(cè)封閉，操作不方便，但機(jī)身剛度好，壓力機(jī)精度高?？紤]到經(jīng)濟(jì)性能、加工要求和操作方便在此選開式壓力機(jī)。根據(jù)以上計算數(shù)值，查下表 5-5 初選壓力機(jī)為 J23-40 型壓力機(jī)。 表 5-5 開式壓力機(jī)規(guī)格及參數(shù)型號J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公稱壓力/KN100160250350400滑塊行程/mm455565100100最大閉合高度/mm180220270290330閉合高度調(diào)節(jié)/mm3545556065滑塊中心線至床身距離/mm130160200200250前后150180220220260滑塊底面尺寸/mm左右170200250250300工作臺板厚度/mm35405029065直徑3040404050模柄孔尺寸/mm深度3560606070165.2.5 壓力中心的確定壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則會使沖模和壓力機(jī)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(jī)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，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(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)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(diǎn)的坐標(biāo)位置（X0，Y0） ，即為所求模具的壓力中心。單個零件的壓力中心計算如下： X0（L1X1+L2X2+LnXn）（L1+L2+Ln） （5-7） Y0（L1Y1+L2Y2+LnYn）（L1+L2+Ln） （5-8） 式中： X0-壓力中心的橫坐標(biāo)； Y0-壓力中心的縱坐標(biāo)； L-各線段的長度； X-各線段重心的橫坐標(biāo)； Y-各線段重心的縱坐標(biāo)。分析本制件圖 2-1 可知，該圖關(guān)于 X 軸和 Y 軸對稱，外輪廓為中心對稱。壓力中心的 X 軸和 Y 軸為 0。由圖 5-3 分析壓力中心：17 圖圖 5-3 壓力中心分析壓力中心分析由于該零件是一個圓形圖形，屬于對稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心處，O（0，0）為壓力中心。186 刃口尺寸計算刃口尺寸計算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，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。6.1 沖裁間隙的確定沖裁間隙的確定沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數(shù)，其定義為沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸，如圖 6-1 所示。設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高。沖裁過程中模具的失效形式一般有磨損、變形、崩刀和凹模刃口脹裂四種。間隙大小主要對模具磨損及脹裂產(chǎn)生影響,間隙增大可以使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減小。但當(dāng)間隙繼續(xù)增大時，卸料力增加，又影響模具壽命。一般間隙為（10%15%）t 時的磨損最小，模具壽命較高。圖圖 6-1 沖裁間隙圖沖裁間隙圖由于沖裁間隙對斷面質(zhì)量、工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī)律并非一致，所以，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長、沖裁力最小等各方面的要求。所以在實際生產(chǎn)中，其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命達(dá)到最長。目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗法和查表法來確定合理的間隙植。本套模具采用查表法予以確定其間隙植。根據(jù)表 6-1 查得材料 Q235 的最小雙邊間隙 2Cmin=0.13mm，最大雙邊間隙2Cmax=0.17mm。 19 表表 6-1 沖裁模初始雙邊間隙值沖裁模初始雙邊間隙值 mm 08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn材料厚度ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于 0.5極小間隙（或無間隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.03.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則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(diǎn)，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凸模尺寸，故沖孔以凹模為基準(zhǔn)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；凸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)。20制造模具時常用以下兩種方法來保證合理間隙： 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。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(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)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(zhǔn)模，沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)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，對于采用分別加工的凸模和凹模，應(yīng)保證下述關(guān)系：凸凹ZmaxZmin所以，新制造的模具應(yīng)該保證凸凹ZminZmax，否則，模具的初始間隙已超過了允許的變動范圍 ZminZmax，影響模具使用壽命。本套模具采用分別加工法進(jìn)行加工。分開加工時計算公式如下：沖孔凸模尺寸： （6-0min凸凸xdd1）沖孔凹模尺寸： （6-凸0minmin凸Zxdd2）落料凸模尺寸： （6-0凸minmax凸凸凸x凸ZDD3）落料凹模尺寸： （6-凸0max凸xDD4）孔距尺寸： （6-1/8LLd5）其中，-分別為落料凸、凹?；境叽?；凸D凸D21 ，-分別為沖孔凸、凹?；境叽?；凸d凸d -沖孔件孔的最小極限尺寸；mind -落料件最大極限尺寸；maxD ，-分別為凹模上偏差，可按 IT7，凸模下偏差，可按 IT6；凸凸 -制造公差； -磨損系數(shù)，其值在 0.51 之間。x該制件的最小雙邊間隙為，最大雙邊間隙為，mm13. 0Zminmm17. 0Zmax則有。查表 2-1 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值得：mm04. 013. 017. 0ZZminmax250+0.075mm、700.095mm、520+0.19mm、為 IT11 級，x=0.75；600-0.74mm、R100-0.36mm 為 IT14 級，x=0.5。沖孔根據(jù)公式（6-1）有： 0min凸凸xdd 0008. 0075. 075. 05 mm056. 50008. 0沖孔根據(jù)公式（6-2）有： 凸0minmin凸Zxdd 0.012013. 0075. 075. 05 mm186. 50.0120校核，為了保證初始間隙值小于最大合理間隙值，需滿足以下條件：maxZ minmax凸凸ZZ故由上面的計算結(jié)果可知：mm04. 002. 0mm012. 0mm008. 0滿足以上要求。沖孔根據(jù)公式（6-1）有： 0min凸凸xdd22 mm19. 05 . 0520008. 0 mm095.520008. 0 沖孔根據(jù)公式（6-2）有： 凸0minmin凸Zxdd mm225.520.0240校核，為了保證初始間隙值小于最大合理間隙值，需滿足以下條件：maxZ minmax凸凸ZZ故由上面的計算結(jié)果可知：mm04. 0026. 0mm024. 0mm002. 0滿足以上要求。 孔距尺寸根據(jù)公式（6-5）有：1/8LLd mm024. 070落料根據(jù)公式（6-3）有： 0凸minmax凸凸凸x凸ZDD mm13. 00.7457 . 06000.008- mm315.5900.008-落料根據(jù)公式（6-4）有： 凹凹0maxxDD =mm445.590.0260校核，為了保證初始間隙值小于最大合理間隙值，需滿足以下條件：maxZminmax凸凸ZZ故由上面的計算結(jié)果可知：mm04. 0028. 0mm026. 0mm002. 0滿足以上要求。落料根據(jù)公式（6-3）有：23 0凸minmax凸凸Z凸x凸DD mm315. 90009. 0落料根據(jù)公式（6-4）有： 凸0max凸xDD mm445. 9015. 00表表 6-2 簡單形狀（方形、圓形）沖裁時凸、凹模制造偏差簡單形狀（方形、圓形）沖裁時凸、凹模制造偏差 mm公稱尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹公稱尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.0401802602603603605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070由下表 6-3 可查得：按照圓形公差查得磨損系數(shù) x=0.75，非圓形件磨損系數(shù) x=0.5。 表表 6-3 磨損系數(shù)磨損系數(shù) mm材料厚度工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30非圓形 x 值圓形 x 值磨損系數(shù)10.750.50.750.5工作零件刃口尺寸如圖6-2，根據(jù)以上公式（6-1） 、 （6-2） 、 （6-3） 、 （6-4） 、（6-5）分別計算工作零件刃口尺寸見表6-4：24 （a） （b）圖圖6-1 工作零件刃口尺寸工作零件刃口尺寸（a）落料 （b）沖孔表表 6-4 工作零件刃口尺寸的計算工作零件刃口尺寸的計算 mm尺寸及分類尺寸轉(zhuǎn)換計算公式結(jié)果0.0260445.59D凹60600-0.7400.008-315.59D 凸015. 00445. 9D凹落料R10R100-0.36 凸0max凸xDD 0凸Z凸x凸DD凸minmax凸0009. 0315. 9D凸 0008. 0095.52d凸52520+0.190 0.0240225.52d凹 0008. 0056. 5d凸沖孔550+0.075 0min凸凸xdd 凸0minmin凸Zxdd 0.0120186. 5d凹孔心距70700.095 1/8LLd 024. 070Ld通過上述對工作零件刃口尺寸的計算，落料凹模、凸模的尺寸如圖 6-2： （1） （2）圖圖 6-2 落料凹模、凸模的尺寸落料凹模、凸模的尺寸（1）落料凹模尺寸 （2）落料凸模尺寸257 主要零部件設(shè)計主要零部件設(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(diǎn)，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的定位、固定以及總體裝配方法，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(jìn)定距和導(dǎo)料銷送進(jìn)定位，無側(cè)壓裝置。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。7.1 凹模設(shè)計凹模設(shè)計7.1.1 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時主要根據(jù)沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類型刃口強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變。7.1.2 凹模精度與材料的確定凹模精度與材料的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為 IT11 級，內(nèi)型腔精度為 IT7 級，表面粗糙度為 Ra3.2um，上下平面的平行度為 0.02，材料選Cr12MoV。7.1.3 凹模外形的確定凹模外形的確定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(qiáng)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7-1所示。凹模各尺寸計算公式如下： 凹模邊壁厚 H=Kb1 （7-1） 凹模邊壁厚 c=（1.52）H （7-2） 凹模板邊長 L=b1+2c （7-3） 凹模板邊寬 B=b2+2c （7-4）26 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7-1。表表 7-1 系數(shù)系數(shù) K 值值材料厚度 t/mm材料料寬 s/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圖圖7-1 凹模外形尺寸的確定凹模外形尺寸的確定查表7-1得：K=0.3。根據(jù)公式（7-1）可計算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb127 =0.360 =18（mm）根據(jù)公式（7-2）可計算凹模邊壁厚： c=（1.52）H =1.518218 =2736（mm）取凹模邊壁厚為40mm。根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長、寬的尺寸。根據(jù)公式（7-3）可計算凹模長： L=b1+2c =90+230 =150（mm）根據(jù)公式（7-4）可計算凹模寬： L=b2+2c =60+230 =120（mm） 即：LBH=150mm120mm18mm查表 7-2 得凹模尺寸為 160mm125mm18mm。 表表 7-2 矩形和圓形凹模外形尺寸矩形和圓形凹模外形尺寸 mm矩形凹模的長度和寬度 LB矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑d6350、6363 10、12、14、16、18、20638063、8080、10063、10080、100100、12580 12、14、16、18、20、2280、100125100、125125、（140）80、（140）100 14、16、18、20、22、25125（140）125、（140）（140）、160100、160125、160（140）、200100、200125 16、18、20、22、25、28（140）28160160、200（140）、200160、200125、250（140） 16、20、22、25、28、32160200200、250160、250200、（280）160 18、22、25、28、32、35200250250、（280）200、（280）250、 20、25、28、32、35、40250315250 20、28、32、35、40、45（280）、315落料凹模的作用是起落料的作用，該零件在模具上所受力較大，對硬度、強(qiáng)度的要求較高。該零件選擇材料為 Cr12， Cr12 具有更高的淬透性、耐磨性和承載強(qiáng)度，且淬火變形小。它的強(qiáng)度、硬度，能夠滿足零件的加工要求。凹模采用銷釘和螺釘固定。銷釘?shù)臄?shù)量為兩個，其位置按對稱分布。螺釘?shù)臄?shù)量為四個，其位置按對稱分布。這樣有利于力的均勻分布。凹模外形簡圖如圖 7-2 所示： 29圖圖 7-2 凹模簡圖凹模簡圖7.2 凸模的設(shè)計凸模的設(shè)計7.2.1 凸模凸模結(jié)構(gòu)的確定結(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。7.2.2 凸模高度的確定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7-3所示。圖圖7-3 凸模高度尺寸凸模高度尺寸凸模高度為： L=h1+h2+（12） （7-5） 式中: h1-凸模固定板厚度，可得：h1=18mm； h2-凹模厚度，可得：h2=18mm； 12-附加長度。附加長度包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凸凹模的深度。 （附加長度取1mm）由公式（7-5）得： L=18+18+2=38（mm）由以上可得凸模簡圖如圖 7-4 所示：30 圖圖 7-4 凸模簡圖凸模簡圖7.2.3 凸模材料的確定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 Cr12MoV，熱處理 5862HRC。7.2.4 凸模精度的確定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Ra 為 1.6um，同軸度為 0.02。7.3 凸凹模設(shè)計凸凹模設(shè)計7.3.1 凸凹模外形尺寸的確定凸凹模外形尺寸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(qiáng)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。7.3.2 凸凹模壁厚的確定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(qiáng)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(dāng)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(dāng)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 7-3。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小一些。表表 7-3 凸凹模的最小壁厚凸凹模的最小壁厚31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凸凹模內(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4mm，該壁厚為4mm即可，本設(shè)計中凸凹模的壁厚為5mm，故該凸凹模的側(cè)壁強(qiáng)度要求足夠。 7.3.3 凸凹模洞口類型的選取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 7-5 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(qiáng)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(qiáng)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） （b） （c） （d） （e）圖圖 7-5 凸凹模洞口的類型凸凹模洞口的類型（a）直通式 （b）直通式 （c）直通式 （d）錐筒式 （e）錐形式7.3.4 凸凹模尺寸的設(shè)計凸凹模尺寸的設(shè)計凸凹模高度尺寸如圖 7-6 所示，計算公式如下： L=h+h1+h2 （7-326） 式中： h-增加長度（包括凸模進(jìn)入凸凹模深度，彈性元件安裝高度等） ； h1-彈性卸料板厚度； h2-橡膠； h3-凸凹模固定板厚度； 圖 7-6 凸凹模高度尺寸根據(jù)公式（7-6）凸凹模高度： L=h+h1+h2+h3=2+10+18+14=44（mm）綜上所述，結(jié)合總體設(shè)計中對零件圖樣的設(shè)計，最終確定零件尺寸：106mm76mm44mm。凸凹模簡圖如圖 7-7 所示：33 圖圖 7-7 凸凹模簡圖凸凹模簡圖7.3.5 凸凹模材料的選取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(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12MoV 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(qiáng)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 Cr12MoV 鋼。7.3.6 凸凹模精度的確定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。7.4 卸料板的設(shè)計卸料板的設(shè)計7.4.1 卸料板外型設(shè)計卸料板外型設(shè)計選擇彈性卸料裝置，采用卸料板進(jìn)行卸料。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(hù)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 0.15mm。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160mm125mm10mm，從而可以確定卸料板的尺寸。查表 7-5，卸料板的厚度為 10mm。34表表 7-4 卸料板與凸凹模間隙值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表表 7-5 固定卸料板厚度固定卸料板厚度卸料板寬度沖件厚度 t505080801251252002000.866810120.81.5681012141.53810121416卸料板簡圖如圖 7-8 所示：圖圖 7-8 卸料板簡圖卸料板簡圖7.4.2 卸料板卸料板材料的選擇材料的選擇卸料板主要是起卸料的作用，對它的強(qiáng)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(qiáng)度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。357.4.3 卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計卸料板的結(jié)構(gòu)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(jìn)行條料的定位和導(dǎo)料。根據(jù)條料的寬（63.6mm）和搭邊值（1.8mm）確定擋料銷和導(dǎo)料銷的位置，兩個導(dǎo)料銷之間的距離為 30mm。模具采用的是彈壓卸料板、橡膠和卸料螺釘進(jìn)行卸料。兩個卸料螺釘對稱分布，使每個卸料螺釘受力均勻。7.4.4 卸料板整體精度的確定卸料板整體精度的確定卸料板外輪廓的精度要求不高，所以選取 IT14 級，粗糙度 Ra 為 3.2；而內(nèi)輪廓的精度要求比外輪廓的要求稍高，所以選取 IT11 級，粗糙度 Ra 為 1.6；兩個螺紋孔和擋料銷、導(dǎo)料銷有定位的作用，所以精度要求要高一些為 IT7 級，粗糙度 Ra 為 3.2。7.5 固定板的設(shè)計固定板的設(shè)計7.5.1 凸模固定板的設(shè)計凸模固定板的設(shè)計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強(qiáng)度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按 H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則凸模固定板的厚度：