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齒圈壓板沖壓工藝與模具設(shè)計
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河南機電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計說明書
畢業(yè)設(shè)計題目：齒圈壓板沖壓成形工藝與模具設(shè)計
系 部 材料工程系
專 業(yè) 模具設(shè)計與制造
班 級 模具113班
學(xué)生姓名 張家新
學(xué) 號 111304310
指導(dǎo)教師 原國森
2014年 4 月16 日
齒圈壓板沖壓工藝與模具設(shè)計
摘 要：?模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計是齒圈壓板沖孔、落料復(fù)合模設(shè)計，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的高低。選用材料時應(yīng)考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分。它應(yīng)用十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過大，壓力機不相匹配等問題。本文就以連接板沖孔、落料復(fù)合模設(shè)計主要介紹了沖壓模具設(shè)計的全過程：??
經(jīng)工藝分析工藝計算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。同時對所設(shè)計的模具分別進行了分析說明。對壓力機做出了合理的選擇。整個過程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和個別零件圖。
???
關(guān)鍵字：沖壓模，復(fù)合模，齒圈壓板，沖裁間隙，沖壓工藝
英文摘要
ABSTRACT:?Die?process?is?the?important?basis?for?the?manufacturing?sector,?manufacturers?in?China?die?of?special?equipment?manufacturing.?This?design?is?Lianjie?Ban?punching,?blanking?compound?die?design,?die?directly?reflect?the?structure?of?the?high?and?low?level?of?stamping?technology.?Optional?material?should?be?considered?the?work?of?mold,?the?force,?punching?pieces?of?material,?the?accuracy?of?press?parts,?molds?and?production?quantities?of?materials?processing?plant?performance?and?existing?conditions?and?other?factors.?Selection?of?Punch?Punch?is?determined?the?type?and?tonnage.?Sheet?metal?stamping?cold?machining?processing?is?an?important?component.?It?is?very?broad?application.?However,?due?to?the?traditional?processing?there?is?a?stamping?process?options?unreasonable,?stamping?gap?choice?is?too?large,?presses?do?not?match,?and?so?on.?In?this?paper,?to?Lianjie?Ban?punching,?blanking?the?main?compound?die?design?stamping?die?design?on?the?whole?process:??
1.?The?process?of?analysis,?the?gap?value?of?the?options,?determine?the?design?process?and?die?structure.??2.?At?the?same?time,?the?molds?were?designed?by?an?analysis?thatAbstract:?Die?process?is?the?important?basis?for?the?manufacturing?sector,?manufacturers?in?China?
die?of?special?equipment?manufacturing.?This?design?is?Lianjie?Ban?punching,?blanking?compound?die?design,?die?directly?reflect?the?structure?of?the?high?and?low?level?of?stamping?technology.?Optional?material?should?be?considered?the?work?of?mold,?the?force,?punching?pieces?of?material,?the?accuracy?of?press?parts,?molds?and?production?quantities?of?materials?processing?plant?performance?and?existing?conditions?and?other?factors.?Selection?of?Punch?Punch?is?determined?the?type?and?tonnage.?Sheet?metal?stamping?cold?machining?processing?is?an?important?component.?It?is?very?broad?application.?However,?due?to?the?traditional?processing?there?is?a?stamping?process?options?unreasonable,?stamping?gap?choice?is?too?large,?presses?do?not?match,?and?so?on.?In?thispaper,to?Lianjie?Ban?punching,?blanking?the?main?
compound?die?design?stamping?die?design?onthe?whole?process：??
1.?The?process?of?analysis,?the?gap?value?of?the?options,?determine?the?design?process?and?die?structure.??
2.?At?the?same?time,?the?molds?were?designed?by?an?analysis?that.?
3.?The?press?has?made?a?reasonable?choice.??
4.?AutoCAD?software?used?throughout?the?process?of?drawing?two-dimensional?mold?assembly?drawing?plans?and?individual?parts.??
KEYWORDS:?stamping?die,compound?die,?connection?tablets,blanking?gap,?stamping?process
目 錄
1.緒論 1
2.設(shè)計任務(wù)書 2
2.1設(shè)計題目 2
3.沖裁件的工藝分析 2
4.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 3
5.模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3
5.1?模具類型的選擇 3
5.2定位方式的選擇 3
5.3卸料方式的選擇 3
5.4導(dǎo)向方式的選擇 4
6.模具設(shè)計工藝計算 4
6.1排樣、計算條料寬度及步距的確定 4
6.1.1搭邊值的確定 4
6.1.2條料寬度的確定 4
6.1.3 導(dǎo)板間間距的確定 5
6.1.4 排樣 6
6.1.5材料利用率的計算 6
7.沖裁力的計算 9
7.1計算沖裁力的公式 9
7.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 9
7.2.1 總沖裁力 10
7.2.2 卸料力FQ的計算 11
7.2.3推料力FQ1的計算 11
7.2.4頂件力FQ2的計算 12
7.2.5總的沖壓力的計算 12
8.模具壓力中心與計算 12
9.沖裁模間隙的確定 13
10.刃口尺寸的計算 14
10.1刃口尺寸計算的基本原則 14
10.2刃口尺寸的計算 15
10.3計算凸、凹模刃口的尺寸 16
10.4沖裁刃口高度 19
11.主要零部件的設(shè)計 19
11.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
11.1.1凹模的設(shè)計 20
11.1.2凸凹模的設(shè)計 22
11.1.3外形凸模的設(shè)計 22
11.1.4內(nèi)孔凸模設(shè)計 24
11.2卸料部分的設(shè)計 24
11.2.1卸料板的設(shè)計 24
11.2.2卸料彈簧的設(shè)計 25
11.3定位零件的設(shè)計 27
11.4模架及其它零件的設(shè)計 28
11.4.1上下模座 28
11.4.2模柄 29
11.4.3模具閉合高度 29
12.模具總裝圖 30
13.壓力機的選擇 30
總結(jié) 32
致謝 33
參考文獻 34
V
1.緒 論
冷沖壓技術(shù)從最初的作坊式生產(chǎn)到現(xiàn)在的專業(yè)化模具工業(yè)生產(chǎn)，從無到有發(fā)展迅速。而我國模具工業(yè)在近20年來發(fā)展更是迅速，模具及模具加工設(shè)備市場需求潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。?
隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多，對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美、華麗。所以改革開放20多年以來，我國已成為使用各類模具的大國，其中，汽車、摩托車與家電產(chǎn)品生產(chǎn)用的各類模具的年需求量已占全國模具總量的60%以上。但是，我國模具生產(chǎn)能力和水平，與國外相比則差距頗大，造成20世紀(jì)90年代模具進口量占全國模具銷售總額的1/3以上，達6億~10億美元。?
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。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)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。?
導(dǎo)柱式?jīng)_裁模的導(dǎo)向比導(dǎo)板模的準(zhǔn)確可靠,并能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長，而且在沖床上安裝使用方便，因此導(dǎo)柱式?jīng)_裁模是應(yīng)用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產(chǎn)。
設(shè)計了一副簡單的復(fù)合模，該工藝過程中利用了沖孔和落料等工藝方法。由于缺乏經(jīng)驗、知識有限、時間倉促，該說明書中難免出現(xiàn)一些不足之處，請老師和同學(xué)們多多指教，謝謝大家的支持！
本說明書由河南機電高等專科學(xué)校材料工程系模具設(shè)計與制造專業(yè)11級3班張家新主編，原國森老師審核。在編寫的過程中得到了原國森老師指導(dǎo)和幫助，同時還得到了同學(xué)們的提示，特在此表示衷心的感謝！?
由于水平有限，缺點錯誤再所難免，歡迎大家指正！
2.設(shè)計任務(wù)書
2.1設(shè)計題目
圖2—1零件圖
如圖2—1所示零件圖。
工件名稱：齒圈壓板
生產(chǎn)批量：大批量
材料及厚度：T8A，0.8mm
淬火回火后有較高硬度和耐磨性，但熱硬性低、淬透性差、易變形、塑性及強度較低，用作需要具有較高硬度和耐磨性的零件。
3.沖裁件的工藝分析
該零件形狀簡單、形狀規(guī)則，且成幾何中心對稱。沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為IT11—IT14，因零件的形狀尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可依IT14級確定工件的公差。
工件結(jié)構(gòu)形狀：制件需要進行沖孔、落料兩道基本工序，尺寸較小。
結(jié)論：該制件可以進行沖裁?
制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證模具的復(fù)雜程度和模具的壽命。
4.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)制件的工藝分析，其工序有沖孔、落料兩道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案;
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(fù)合沖壓，采用復(fù)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)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的產(chǎn)量要求。方案二只需一副模具，沖壓精度容易保證且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具生產(chǎn)率也很高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝鉸復(fù)合膜復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
5.?模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1?模具類型的選擇?
由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。
5.2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，有側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用導(dǎo)正銷定距。
5.3卸料方式的選擇?
因為工件料厚為0.8mm，相對較薄，卸料力不大，故可采用彈性料裝置卸料。
5.4導(dǎo)向方式的選擇?
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用對角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6.?模具設(shè)計工藝計算
6.1排樣、計算條料寬度及步距的確定
?6.1.1搭邊值的確定
排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。?
表所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。
搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損。
查表取得搭邊值為0.8mm和1mm。
6.1.2條料寬度的確定
計算條料寬度有三種情況需要考慮；
有側(cè)壓裝置時條料的寬度。
無側(cè)壓裝置時條料的寬度。
有定距側(cè)刃時條料的寬度。有定距側(cè)刃時條料的寬度。
有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進。
條料寬度公式：
B=（D+2a） 公式（6—1）
其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見表6—1條料寬度偏差。
D ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。
a——側(cè)搭邊值。
查表6—1條料寬度偏差為0.1
根據(jù)公式6 —1 B=（D+2a）
=（26+2×1）0-0.15
=280-0.15
表6—1 條料寬度公差(mm)
條料寬度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
6.1.3 導(dǎo)板間間距的確定
導(dǎo)料板間距離公式：
A=B+Z 公式（6—2）
Z——導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）；
查表得Z=5mm
根據(jù)公式6—2 A= B+Z
=28+5
=33（mm）
6.1.4 排樣
根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。
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，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。
由于設(shè)計的零件是圓形零件，且中間只有一個孔，所以采用有廢料多排法
6.1.5材料利用率的計算：
沖裁零件的面積為：
F=πR2=πx13x13=530(mm2)
毛坯規(guī)格為：500×700（mm）。
送料步距為：h=D＋a1=26+1=27
一個步距內(nèi)的材料利用率為：
n11=(nF/Bh)×100%
n為一個步距內(nèi)沖件的個數(shù)。
n11=(nF/Bh)×100%
=（1×530/28×27）×100%
=70.11%
橫裁時的條料數(shù)為：
n1 =700/B
=700/28
=25 可沖25條，
每條件數(shù)為：
n2 =(500-)/h
=(500-0.8)/27
=18.49 可沖18件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=n1×n2=25×18=450(件)
板料利用率為：
n12=(nF/500×1000)
=(450×530/500×700) ×100%
=68.1%
縱裁時的條料數(shù)為：
n1=500/B
=500/28
=17.006 可沖17條，
每條件數(shù)為：
n2=(700-a)/h
=(700-0.8)/27
=25.896 可沖25件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=n1×n2=17×25=425（件）
板料的利用率為：
n12=(nF/500×1000)
=(425×530/500×700) ×100%
=64.4%
橫裁比縱裁的材料利用率高，故該零件采用橫裁法。
圖6—3 排樣圖
7 沖裁力的計算
7.1計算沖裁力的公式
計算沖裁力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F p一般可以按下式計算：
Fp=KptLτ 公式（7—1）
式中 τ——材料抗剪強度，見附表（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1~3。當(dāng)查不到抗剪強度r時，可以用抗拉強度σb代替τ，而取Kp=1的近似計算法計算。
根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學(xué)性能查出T8A的抗剪強度為600~950(MPa)，
取τ=800(MPa)
7.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力
由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式?？偟臎_裁力包括
F——總沖壓力。
Fp——總沖裁力。
FQ——卸料力
FQ1——推料力。
FQ2——頂件力
FC——彎曲力
根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學(xué)性能查出T8A的抗剪強度為600～950(MPa )
7.2.1 總沖裁力：
Fp=F1+F2 公式(7—2)
F1——落料時的沖裁力。
F2——沖孔時的沖裁力.
落料時的周邊長度為：L1=2×（26+26）=104（mm）
根據(jù)公式7-1 F1=KptLτ
=1×1.2×104×800
=99.84 (KN)
沖孔時的周邊長度為：L2=πd=3.14×10=31.4（mm）
F2= KptLτ
=1×1.2×31.4×800
=30.14(KN)
總沖裁力：Fp=F1+F2=99.84+30.14=129.98(KN)
表7—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~0.25
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄的材料取大值。
7.2.2 卸料力FQ的計算
FQ=Kx Fp 公式(7—3)
K——卸料力系數(shù)。
查表7—1得KＸ＝0.025~0.06，取KＸ＝0.06
根據(jù)公式7—3 FQ=KＸ Fp
＝0.06×129.98
≈7.80(KN)
7.2.3推料力FQ1的計算
FQ1=KtFp 公式(7—4)
Kt——推料力系數(shù)。
查表7—1得Kt＝0.05, 取Kt=0.05
根據(jù)公式7—4 FQ1=KtFp
=0.05×129.98
≈6.50(KN)
7.2.4頂件力FQ2的計算
FQ2=KdFp 公式(7—5)
Kd——頂件力系數(shù)。
查表6—5得Kd＝0.06, 取Kt=0.06
根據(jù)公式6—4 FQ2=KdFp
=0.06×129.98
≈7.80(KN)
7.2.5總的沖壓力的計算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2
F=Fp+FQ+FQ1+FQ2
=129.8+7.8+6.5+7.8
=151.9(KN)
根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23—25。
8 模具壓力中心與計算
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O處。如圖8—1所示：
圖8—1 壓力中心
9沖裁模間隙的確定
考慮到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。
沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。
根據(jù)實用間隙表 查得T8A的最小雙面間隙2Cmin=0.072mm，最大雙面間隙2Cmax=0.104mm
10 刃口尺寸的計算
10.1刃口尺寸計算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙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制造公差，是設(shè)計沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)：
1、由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。
2、在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。
3、沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則：
1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計沖孔模時，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。
2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料凹模時，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。
3、確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格，會使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件按國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形工件可按IT17～IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
10.2刃口尺寸的計算
沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計算和標(biāo)注的方法，即分開加工和配做加工兩種方法。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場合，后者用于形狀復(fù)雜或薄板工件的模具。
對于該工件厚度只有0.8（mm）屬于薄板零件，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，應(yīng)采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實際尺寸來配合加工另一件，使它們之間保留一定的間隙值，因此，只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸制造公差，另一件只標(biāo)注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。這δp與δd就不再受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗，普通模具的制造公差一般可取δ=△/4（精密模具的制造公差可選4~6μm）。這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙很小。而且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。在計算復(fù)雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時，可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后，在一個凸?；虬寄Ｉ蠒瑫r存在三種不同磨損性質(zhì)的尺寸，這時需要區(qū)別對待。
第一類：凸模或凹模磨損會增大的尺寸；
第二類：凸模或凹模磨損或會減小的尺寸；
第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸；
10.3計算凸、凹模刃口的尺寸
凸模與凹模配合加工的方法計算落料凸凹模的刃口尺寸。
1、凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計算，即
Aa=（Amax-x△） 公式（10—1）
2、凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模公式計算，因它在凹模上相當(dāng)于沖孔凸模尺寸，即
Ba=(Bmax+x△) 公式（10—2）
3、凹模磨損后無變化的尺寸，其基本計算公式為Ca=(Cmax+0.5△)±0.5δA為了方便使用，隨工件尺寸的標(biāo)注方法不同，將其分為三種情況：
工件尺寸為C時
Ca=(C+0.5△) ±0.5δA 公式（10—4）
工件尺寸為C時
Ca=(C-0.5△) ±0.5δA 公式（10—5）
工件尺寸為C±△時
Ca=C±δA 公式（10—6）
式中 Aa、Ba、Ca——相應(yīng)的凹模刃口尺寸；
Amax——工件的最大極限尺寸；
Bmin——工件的最小極限尺寸；
C——工件的基本尺寸；
△——工件公差；
△——工件偏差；
x——系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸），x值在0.5~1之間，與工件精度有關(guān)可查表或按下面關(guān)系選取。
工件精度IT10以上 x=1
工件精度IT11~IT13 x=0.75
工件精度IT14 x=0.5
δA、0.5δA、δA——凹模制造偏差，通常取δA=△/4。
（一） 落料刃口尺寸計算
圖10—1 計算刃口尺寸示意圖
圖上的尺寸均無公差要求，按國家標(biāo)準(zhǔn)IT14級公差要求處理，查公差表得：
260-0.52 30-0.25 ?100 +0。30
如圖10—1所示的固定夾的落料零件圖，計算凸、凹模的刃口尺寸?？紤]到零件形狀比較復(fù)雜，采用配作法加工凸、凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況, 落料時應(yīng)以凹模的實際尺寸按間隙要求來配作凸模，沖孔時應(yīng)以凸模的實際尺寸按間隙要求來配制凹模。
凸模安凹模尺寸配制，保證雙面間隙（0.072～0.104）(mm).
沖孔凸模的尺寸從圖10—1上可知，沖孔凸模的尺寸在磨損過程中將變小，屬于第二類尺寸，計算公式為：Ba=(Bmax+x△) （δA=△/4)
查表9—1得：2Cmin=0.072mm，2Cmax=0.104mm；查表 10—1磨損系數(shù)X=0.5
沖孔凸模的刃口尺寸計算如下：
根據(jù)公式9—2 E凸=(Bmax+x△)
=（10+0.5×0.3）0-0.3/4
= 10.150-0.075(mm)
凹模按凸模尺寸配制，保證雙面間隙（0.072～0.104）(mm)
10.4沖裁刃口高度
表10—2 刃口高度
料厚
≤0.5
＞0.5～1
＞1～2
＞2～4
＞4
刃口高度h
≤6
＞6～8
＞8～10
＞10～12
≥14
查表9—1，刃口高度為h＞6～8(mm),取h=7(mm)
11主要零部件的設(shè)計
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，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。
11.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
11.1.1凹模的設(shè)計
凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架上位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。
模具厚度的確定公式為：
H=Kb
式中：
K——系數(shù)值，考慮板料厚度的影響；
b—— 沖裁件的最大外形尺寸；
按上式計算后，選取的H值不應(yīng)小于（8～11）mm;
表11—1 系數(shù)值K
s/mm
材料厚度t/mm
<1
>1~3
>3~6
<50
>50~100
>100~200
>200
0.30~0.40
0.20~0.30
0.15~0.20
0.10~0.15
0.35~0.50
0.22~0.35
0.18~0.22
0.12~0.18
0.45~0.60
0.30~0.45
0.22~0.30
0.15~0.22
查表11—1得：K=0.35
H=0.35×26
=9.1mm
取H=10mm
模具壁厚的確定公式為：
C=(1.5~2)H
=1.5×10~2×10
=15~20mm
凹模壁厚取C=18mm
凹模寬度的確定公式為：
B=b+2C
=26+2×18
=62mm
查表11—1取標(biāo)準(zhǔn)取B=100mm
凹模長度的確定公式為：
L=30+2×30
=80mm
凹模的長度要考慮導(dǎo)料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表10—2取標(biāo)準(zhǔn)L=80mm。 （送料方向）
凹模輪廓尺寸為100mm×80mm×18mm。凹模材料選用Cr12，熱處理60~64HRC。
表11—2 矩形和圓形凹模的外形尺寸
矩形凹模的寬度和長度
B×L
矩形和圓形凹模厚度
H
63×50 63×63
10、12、14、16、18、20
80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80
12、14、16、18、120、22
125×100、125×125、140×80、140×80
14、16、18、20、22、25
140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×125
16、18、20、22、25、28
160×160、200×140、200×160、250×125、250×140
16、20、22、25、28、32
200×200、250×160、250×200、280×160
18、22、25、28、32、35
250× 250、280×200、280×250、315×200
20、25、28、32、35、40
315×250
20、28、32、35、40、45
11.1.2凸凹模的設(shè)計
凸凹模的內(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，為保證凸凹模的強度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。
11.1.3外形凸模的設(shè)計
因為該制件形狀不是很復(fù)雜，所以將落料模設(shè)計成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機床加工?？梢灾苯佑?個M8的螺釘固定在墊板上，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導(dǎo)料板的厚度的總和，外形凸模下部設(shè)置1個導(dǎo)正銷，借用工件上的孔作為導(dǎo)正孔。外形凸模長度為：
L=H1 +H3+（15~20）mm
H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×10=8mm(標(biāo)準(zhǔn)為20mm)
H3——卸料板厚度；查表11—5得H3=6mm
(15~20)——附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（附加長度取15）
L=20+6+15
=41mm
導(dǎo)正銷的直線部分應(yīng)為(0.5~0.8）t ，導(dǎo)正銷伸入定位孔是，板料應(yīng)處于自由狀態(tài)。在手工送料時，板料以由擋料銷定位，導(dǎo)正銷將工件導(dǎo)正的過程的將板料向后拉回約0.2mm。必須在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正。所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為：
L導(dǎo)=0.8×1.2=9.6mm
在外形凸模的底部鉆安裝導(dǎo)正銷，采用H7/r6的配合，為防止其脫落，在凸模上打橫向孔，用銷釘固定導(dǎo)正銷。
11.1.4內(nèi)孔凸模設(shè)計
因為內(nèi)孔凸模是圓凸摸，仍然選用直通式凸模，采用線切割加工。與凸模固定板采用H7/r6配合。凸模長度與外形凸模長度相等為80mm。凸模材料應(yīng)選T10A，熱處理56~60HRC，凸模與卸料板之間的間隙見表11—3查得凸模與卸料板的間隙選為0.035mm。
表11—3 凸模與卸料板、導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙
序號
模具沖裁間隙
Z
卸料板與凸模間隙Z1
輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙Z2
1
>0.015~0.025
>0.005~0.007
約為0.003
2
>0.025~0.05
>0.007~0.015
約為0.006
3
>0.05~0.10
>0.015~0.025
約為0.01
4
>0.10~0.15
>0.025~0.035
約為0.02
11.2卸料部分的設(shè)計
11.2.1卸料板的設(shè)計
本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有用外形凸模導(dǎo)向，對內(nèi)孔凸模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，卸料板的厚度按表選擇，卸料板厚度為6mm。卸料板與凸模的間隙以在凸模設(shè)計中確定了為0.035。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度40~45HRC。
11.2.2卸料彈簧的設(shè)計
在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈簧和橡膠，考慮本模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為彈簧。
1、彈簧的選擇與計算 在卸料裝置中，常用的彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧。這種彈簧已標(biāo)準(zhǔn)化（GB2089—1980），設(shè)計時根基所要求的壓縮量和生產(chǎn)的壓力按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。
（1）卸料彈簧的選擇原則
a、為保證卸料正常工作，在非狀態(tài)下，彈簧應(yīng)該預(yù)壓，其與壓力應(yīng)大于等于單個彈簧承受的卸料力，即
Fy≥Fx/n 公式（11—1）
式中 Fy——彈簧的預(yù)壓力，N；
Fx ——卸料力，N；
N——彈簧根數(shù)。
b、彈簧的極限壓縮量應(yīng)大于或等于彈簧工作時的總壓縮量，即
Hj≥H=Hy+Hx+Hm 公式（11—2）
式中 Hj——彈簧的極限壓縮量，mm；
H——彈簧工作時的總壓縮量，mm；
Hy——彈簧在余壓力作用下的預(yù)壓量，mm；
Hx——卸料板的工作行程mm；
Hm——凸模與凸凹模的刃磨量，mm，通常取Hm=4～10mm。
C、選用的彈簧能夠合理的布置在模具的相應(yīng)空間。
（2）卸料彈簧的選用與計算步驟
a、根據(jù)卸料力和模具安裝彈簧的空間大小，初定彈簧根數(shù)n，計算每個彈簧應(yīng)產(chǎn)生的預(yù)壓力Fy。
b、根據(jù)根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)預(yù)選彈簧的規(guī)格，選擇時應(yīng)使彈簧的極限工作壓力大于預(yù)壓力，初選時一般可取Fj=（1.5～2）Fy。
C、計算預(yù)選彈簧在預(yù)壓力下的預(yù)壓量Hy
Hy= FyHj /Fj 公式（11—3）
d、校核彈簧的極限壓縮量是否大于工作時的實際總壓縮量，即 Hj≥H=Hy+Hx+Hm。如不滿足，則需重選彈簧規(guī)格，直至滿足為止。
e、列出所選彈簧的主要參數(shù)：d（鋼絲直徑）D2(彈簧中徑)t（節(jié)距）h0 （自由高度）n（圈數(shù)）Fj（彈簧的極限壓力）Hj（彈簧的極限工作量）
由于固定夾的料厚為0.8mm,計算出的卸料力為4550N。
（1）假設(shè)考慮模具結(jié)構(gòu)，初定彈簧的根數(shù)n=4，則每個彈簧的預(yù)壓力為
根據(jù)公式11—1 Fy≥Fx/n=4550/4≈1137(N)
(2)初選彈簧規(guī)格，按2Fy估算彈簧的極限工作壓力Fj
Fj=2Fy=2×1137=2274(N)
查標(biāo)準(zhǔn)GB2089—1980，初選彈簧規(guī)格為d×D2 ×h0=4×35×100, Fj=1400, Hj=30.9(mm)
(3)計算所選彈簧的的預(yù)壓量Hy
根據(jù)公式11—3 Hy= FyHj /Fj=1137×30/1400=24.3（mm）
(4)校核所選彈簧是否合適。卸料板的工作行程Hx=0.6+1=1.6（mm）,取
凹模刃磨量為4（mm）,則彈簧工作時的總壓縮量為
H=Hy+Hx+Hm
=24.3+1.6+4
=29.9(mm)
應(yīng)為H＜Hj=30.9mm，故所選彈簧合格。
（5）所選彈簧的主要參數(shù)為：d=4mm,D2=35mm,t=12.5mm,n=12圈，h0=100mm, Fj=1400, Hj=30.9(mm)。彈簧的標(biāo)記為：彈簧4×35×100 GB2089—1980.
11.3定位零件的設(shè)計
采用活動擋料銷制造簡單、使用方便。活動擋料銷固定在卸料板上，擋料銷的位置應(yīng)保證導(dǎo)正銷在導(dǎo)正條料過程中條料活動的可能，活動擋料銷的位置可以由公式確定。
e=c-D/2+d/2+0.1 公式(11—1)
式中：
c——送料步距；
D——在送料方向上工件的尺寸；
d——擋料銷頭部直徑；
0 .1——導(dǎo)正銷往前推的活動余量；
根據(jù)公式11—1 e=33.2-26/2+10/2+0.1
=25.3mm
即活動擋料銷的位置在距導(dǎo)正銷25.3mm處。采用45鋼制造，熱處理硬度43~48HRC。
11.4模架及其它零件的設(shè)計
11.4.1上下模座
模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。
本模具采用對角導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用R7/h5的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過盈配合。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬56~60HRC。
導(dǎo)柱的直徑、長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。
導(dǎo)柱：d/mm×L/mm分別為φ28×160，φ32×160；
導(dǎo)套：d/mm×L/mm×Dmm分別為φ28×105×42, φ32×105×45
模座的的尺寸L/mm×B/mm為150mm×80mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5~2倍上模座的厚度為25，上墊板厚度取10，固定板厚度取20，下模座的厚度為30mm。
11.4.2模柄
模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。（5）浮動式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對對沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。
本模具采用帶臺階的壓入式模柄。
在設(shè)計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。
11.4.3模具的閉合高度
該模具的閉合高度為
H閉=H上模+H墊+H凸模固定板+H落料凹模+t+H卸料板+H彈簧外露+H下模座
=(25+10+20+18+0.8+14+30.8+30)mm
=148.6（mm）≈149（mm）
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23—25的最大裝模高度（220）可以使用。
12 模具總裝圖
通過以上的設(shè)計，可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及卸料板等組成。卸料方式是采用的彈性卸料板卸料。上模座、上模墊板、凸模固定板、及卸料板用4個M81螺釘和4個 φ6圓柱銷固定。
螺釘選?。篗8×60mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度24~28HRC。
圓柱銷選?。害?×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度40~45HRC。
下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。下模座、凹模、卸料板用4個M8的螺釘和4個φ6的圓柱銷固定。
螺釘選?。篗8×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度24~28HRC。
圓柱銷選取：φ6×70mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度40~45HRC。
沖孔廢料由漏料孔漏出。
13 壓力機的選擇
通過校核，該沖裁件所需的沖裁力為108.03KN，選擇開式雙柱可傾壓力機J23—25能夠滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：250KN
滑塊行程：65mm
最大閉合高度：270mm
最大裝模高度；220mm
作臺尺寸（前后×左右）：370mm×560mm
墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm
模柄孔尺寸：Ф40mm×60mm
最大傾角高度：30°
總結(jié)
在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我綜合了三年來所學(xué)的所有專業(yè)知識，使我受益匪淺。不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練，也加強了在大學(xué)階段所學(xué)專業(yè)理論知識的鞏固。
在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，在設(shè)計和繪圖都遇到方面遇到了一些問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助，再加上自身不懈的努力，問題得到了及時解決。這次的畢業(yè)設(shè)計使我對冷沖壓模具設(shè)計有了一定的認識，在模具設(shè)計過程中，不僅把大學(xué)三年所學(xué)到知識加深了，還學(xué)會了查有關(guān)書籍和資料，能夠把各科靈活的運用到設(shè)計中去。
這次的畢業(yè)設(shè)計不僅是對自己大學(xué)三年的考核，也是在工作之前對自身的一次全面、綜合型的測試。這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎(chǔ)。
致謝
這次畢業(yè)設(shè)計說明書及其模具裝配圖的完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師原國森在畢業(yè)設(shè)計裝配圖及其說明書編制過程中，給予了精心的指導(dǎo)，并講解了各項專業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專業(yè)意見，模具設(shè)計過程中，也要感謝曾經(jīng)的任課教師，是他們的精心指導(dǎo)和教學(xué)才使我的畢業(yè)設(shè)計能夠按期完成，感謝學(xué)校給予的支持和機會，感謝同學(xué)的無私幫助。同時要感謝百忙之中參加畢業(yè)答辯的評審老師。
謝謝你們！
參考文獻
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