鐵心片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)【鐵芯片沖壓模具設(shè)計(jì)】【E型墊片】【山型墊片】【變壓器鐵芯片】,鐵芯片沖壓模具設(shè)計(jì),E型墊片,山型墊片,變壓器鐵芯片,鐵心片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)【鐵芯片沖壓模具設(shè)計(jì)】【E型墊片】【山型墊片】【變壓器鐵芯片】,鐵心,死心,沖孔,復(fù)合,設(shè)計(jì),芯片,沖壓,模具設(shè)計(jì),墊片,變壓器 目 錄 1 緒 論 1 2 沖裁模工藝及模具設(shè)計(jì) 2 2.1 沖裁件的工藝性分析 2 2.2 確定工藝方案 3 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 4 2.3.1 計(jì)算零件展開尺寸 4 2.3.2 排樣 4 2.3.3 搭邊 5 2.3.4 條料寬度和導(dǎo)尺間距離的計(jì)算 5 2.4 沖裁工藝力 6 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 6 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 7 2.4.3 沖裁力的計(jì)算 10 2.4.4 卸料力推件力和頂件力計(jì)算 11 2.4.5 模具壓力中心的確定 12 2.4.6 初步選定沖壓設(shè)備 12 2.4.7 模具閉合高度 13 2.5 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2.5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 2.5.3 定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 18 2.5.4 卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 18 2.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 20 2.5.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 20 2.5.7 橡膠墊的計(jì)算 21 2.5.8 模柄的選用 22 2.5.9 凸模固定板與墊板 23 2.5.10 沖模模架的型號(hào)與選擇 24 2.5.11 模具零件的材料選用 25 26 模具結(jié)構(gòu)圖 25 結(jié) 論 37 參考文獻(xiàn) 38 致 謝 39 0 1緒 論 目前，沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中也占有地位。根據(jù)統(tǒng) 計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占相當(dāng)大的比重，尤其是在汽車、電機(jī)、儀表、軍工、 家用電器等方面占比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件儀表 指針到重型的汽車覆蓋件和大梁高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮機(jī)身等均 需沖壓加工。 模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是壓力加工或其他成形工藝中，使材料（金屬或非金屬） 變形成產(chǎn)品（成品或半成品）的重要工藝設(shè)備,它以其特定的形狀通過一定的方式使 材料成形， 具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被 廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。它在工業(yè) 生產(chǎn)中具有重要的作用，主要可從以下幾個(gè)方面看出： 模具是制品成形的一種重要工藝設(shè)備，應(yīng)用廣泛。沖壓件、擠壓和拉拔件都 是使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的。 少無切削是機(jī)械制造發(fā)展的一個(gè)方向，而模具是利用壓力加工實(shí)現(xiàn)少無切削 工藝的關(guān)鍵。模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和低成本等特點(diǎn)，因此應(yīng)用及其廣 泛。 模具質(zhì)量影響到壓力加工水平的高低，是產(chǎn)品的精度、余量、生產(chǎn)率的決定 性因素。 模具的制造水平還是影響成形工藝所采用的自動(dòng)化等先進(jìn)設(shè)備能否發(fā)揮優(yōu)越 性的重要因素。往往由于模具質(zhì)量差、使用壽命短、報(bào)廢快、更換時(shí)間長(zhǎng)而造成停 產(chǎn)或設(shè)備利用率不高，影響了生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)率。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式都有越來越 高的要求。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開 發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，并取得了 顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)是世界上超級(jí)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國(guó)家。現(xiàn) 在大家都認(rèn)識(shí)到，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的 意義。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)能促 進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各個(gè) 國(guó)家的高度重視和贊助。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” ，在德國(guó)則 1 冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王” ，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金” 。因此可以斷言， 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，模具技術(shù)也 會(huì)不斷發(fā)展，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用 9。 本課題通過對(duì)變壓器鐵芯沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)的研究，可與現(xiàn)今社會(huì)汽車產(chǎn)業(yè) 沖壓件模具發(fā)展相關(guān)聯(lián)。有效的優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)過程，從而加深對(duì)模具設(shè)計(jì) 的實(shí)際應(yīng)用能力。 2 沖裁模工藝及模具設(shè)計(jì) 2.1 沖裁件的工藝性分析 如圖 2-1 所示工件為變壓器鐵芯，材料為 D42， b=235MPa。料厚為 t=0.3mm， 生產(chǎn)性質(zhì)屬中批量生產(chǎn)，要求表面無劃痕。 圖 2-1 變壓器鐵芯 零件的經(jīng)濟(jì)性分析 該零件是一個(gè)簡(jiǎn)單的固定件。通過孔 4mm 的孔起到固 定的作用。零件不承受任何外力，對(duì)強(qiáng)度剛度要求不高。零件尺寸公差無特殊要 求，按 IT11 級(jí)選取，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件形狀規(guī)則對(duì)稱， 中批量生產(chǎn)，所以適合沖裁加工。 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性，見表 2-1 所示內(nèi)容： 表 2-1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 工藝性質(zhì) 沖壓件工藝項(xiàng)目 工藝性允許值 工藝性評(píng)價(jià) 落料外形1 形狀 沖孔圓孔 4mm 符合工藝性 2 2.2 確定工藝方案 從零件的結(jié)構(gòu)形狀可知，零件所需的沖壓基本工序?yàn)椋郝淞?，沖孔。根據(jù)零件 特點(diǎn)和工藝要求，可能有的沖壓工藝方案如下： 方案一：沖 4mm 孔，然后落料外形尺寸。 方案二：先落料外形尺寸，后沖 4mm 孔。 方案三：合并工序，采用復(fù)合膜。 方案性能比較見表 2-2 內(nèi)容所示，考慮零件精度不高，定位準(zhǔn)確。從經(jīng)濟(jì)性的角度 故選擇方案三。 表 2-2 沖壓工藝方案比較 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 模具結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 模具壽命 模具壽命長(zhǎng) 模具壽命長(zhǎng) 模具壽命短 沖件質(zhì)量 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度高 模具數(shù)量 2 套 2 套 1 套 生產(chǎn)效率 低 低 高 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 2.3.1 計(jì)算零件展開尺寸 如圖 2-2 所示，坯料展開尺寸分段計(jì)算可得： 通過 CAD 軟件進(jìn)行計(jì)算，坯料總尺寸 L 切斷 =359mm L 沖孔 =2r=25.14mm L 總 =359+25.14=384.14mm 2.3.2 排樣 為了節(jié)約金屬和減少?gòu)U料，考慮到坯料形狀為矩形，采用單排最適宜。具體排 布如圖 2-3 所示。 3 圖 2-3 排樣圖 2.3.3 搭邊 為了補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證材料有一定剛度，便于送料。 取搭邊沿邊 a= 2.0，工件間 a 1=2.0，查表 1得搭邊 a1 和 a 的數(shù)值（低碳鋼） 。 表 2-3 搭邊 a1 和 a 的數(shù)值（低碳鋼） 圓件及圓角 r2t 矩形件 邊長(zhǎng) l50 矩形件 邊長(zhǎng) l50 或圓角 r2t 材料厚度 t 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 1.6 2.0 1.2 1.5 1.8 2.5 2.0 2.0 2.3.4 條料寬度和導(dǎo)尺間距離的計(jì)算 在設(shè)計(jì)中采用無側(cè)壓裝置的模具，條料送進(jìn)時(shí)可能因條料的擺動(dòng)而使搭邊不能 保證。為了保證側(cè)搭邊，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)可能的擺動(dòng)量。如圖 2-4 所示，條料 寬度 B 按下式計(jì)算，其中 Z0=0.5，=0.5，查表 4得剪切條料寬度公差與導(dǎo)料板之間 的間隙如表 4 和表 5 所示： B=（L+2a+Z 0） 0- （2.1） =（67+22+0.5） 0-0.5 =71.50-0.5 導(dǎo)尺間距離 A 按下式計(jì)算，即： A=B+ Z0 （2.2） 4 =71.50-0.5+0.5 =720-0.5 式中： B 條料寬度（mm） ； L沖裁件垂直于送料方向的尺寸（mm） ； a搭邊（ mm） ； 條料寬度公差（ mm） ； Z0條料與導(dǎo)尺間的間隙（mm） 。 表 2-4 剪切材料寬度公差 材料厚度 t條料寬度 B 1 2 50 0.5 表示 2-5 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 無側(cè)壓裝置條料厚度 t 100 1 5 0.5 圖 2-4 條料寬度的確定 2.4 沖裁工藝力 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 凸、凹模間隙時(shí)沖裁過程最重要的工藝參數(shù)，它對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖 裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，一定要選擇一個(gè)合理的間隙， 使沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，模具壽命長(zhǎng)，所需沖裁力小。通過查表選取 5 法，選擇 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。（查 4表得沖裁模刃口雙面間隙 Z（機(jī)電行業(yè) 用）。 表 2-6 沖裁模刃口雙面間隙 Z（機(jī)電行業(yè)用） T8、45、1Cr18N i9Ti Q215、D42、35 CrMo 08F、10、15 、H 62、T1、T2 、T3 L2、L3、L3 、 L 4 材料厚 度 t Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 2.0 0.28 0.32 0.20 0.24 0.13 0.18 0.08 0.12 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算原則： 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為基準(zhǔn)， 間隙取在凹模上。 設(shè)計(jì)時(shí)間隙一律采用最小合理間隙值 Zmin。 刃口尺寸的制造偏差方向：?jiǎn)蜗蜃⑷雽?shí)體內(nèi)部。即磨損后，凸凹模刃口尺 寸變大取+；磨損后凸凹模刃口尺寸變小的取-。 刃口尺寸制造偏差的大小：簡(jiǎn)單形狀，按 IT6IT7 取值；復(fù)雜形狀，取 0.25；磨損后尺寸無變化，取 0.125。 加工方法：簡(jiǎn)單形狀，分別加工；復(fù)雜形狀，配合加工。 （1）沖孔凸、凹模 dt=(dmin+x1)0t （2.3） da=(dmin+x1+ Zmin) a0 （2.4） 凹模型孔中心距 La=（L min+0.752）0.125 2（mm） （2.5） 以上各式中： d t 沖孔凸模刃口尺寸； da 沖孔凹模刃口尺寸； dmin 沖孔件孔的最小極限尺寸（mm） ； x系數(shù)，查表 x=0.75； 1工件孔徑公差（ mm） ； 1=0.11mm t凸模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 t=0.02mm 6 a凹模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 a=0.02mm Zmin 凸、凹模最小初始雙面間隙（mm） ，查表 Zmin =0.2mm Lmin 工件孔件最小極限偏差（mm） ，L min =0.24mm 2工件兩孔中心距公差（mm） ， 2 =0.11mm 所以 d t=(dmin+x1)0t=(4+0.750.11)0-0.02 =4.0825 0-0.02（mm） da=(dmin+x1+ Zmin) a0=(4+0.750.11+0.20) 0.020 =4.28250.020（mm） 校核 因?yàn)閨 t | + |a|=0.04 Zmax -Zmin =0.04（Z max 是凸、凹模最大許用雙面間隙，查表 Zmax =0.24） 滿足| t | + |a|Zmax -Zmin=0.24-0.2=0.04 所以沖孔凸、凹模刃口尺寸 dt=4.0825 0-0.02 da=4.28250.020 設(shè)計(jì)合理。 （2）落料凸、凹模 因?yàn)槠湫螤顝?fù)雜，所以其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工 好凹模作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，配作凸模，使它們保持一定的 間隙。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺寸，并注明 “尺寸按凹模配作，保證雙面間隙” 。這樣可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模的間隙。 由于復(fù)雜形狀工件各部分性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢(shì)不同， 所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算得方法也不相同。 落料：零件應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，然后配作凸模。 先做凹模，凹模磨損后（圖 2-5 中雙點(diǎn)畫線位置） ，刃口尺寸變化有增大、減小、 不變?nèi)N情況。因此凹模刃口尺寸應(yīng)按不同情況分別計(jì)算。 凹模磨損后尺寸變大（圖中 A 類） 。計(jì)算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 A0- 再按落料凹模公式進(jìn)行計(jì)算 Ad=(Amax-x) +0d （2.6） 凹模磨損后尺寸變?。▓D中 B 類） 。計(jì)算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 B+0 7 ,再按沖孔凸模公式進(jìn)行計(jì)算 Bd=(Bmin+x) 0-d （2.7） 凹模磨損后尺寸不變（圖中 C 類）。計(jì)算這類尺寸，則按下述三種情況計(jì) 算 制件尺寸為 C+0 Cd=(Cmin+0.5) 0.5d （2.8） 制件尺寸為 C0- Cd=(Cmin-0.5) 0.5d （2.9） 制件尺寸為 C Cd=Cmin 0.5d （2.10） 式中： A d Bd Cd凹模刃口尺寸（ mm）； A、B、C 工件標(biāo)稱尺寸（ mm）； 工件公差（mm ）； d-凹模制造公差， d=/4； 工件偏差，對(duì)稱偏差時(shí)， =/2 。 根據(jù)零件形狀，凹模磨損后其尺寸變化有三種情況： （1）凹模磨損后，尺寸 A1 A 2 A 3 A 4 A 5 由查表 4得：X 1 =X2 =1 由公式（2.8）得： A1d=(67-0.11) +00.250.11 =67.89 +00.02mm A2d=(45.5-0.11) +00.250.11 =45.39 +00.02mm (2)凹模磨損后，尺寸 B 變小。 由表 4查得：X 1 =X2 =X3=1 由公式（2.9）得： B1d=(12+0.11) 0-0.250.11 =12.11 0-0.02mm B2d=(19+0.11) 0-0.250.11 =19.11 0-0.02mm 由表 4查得 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。 8 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)尺寸配置，保證雙面間隙值 Zmin Zmax=0.20 0.24mm。 2.4.3 沖裁力的計(jì)算 一般情況下，材料的 b=1.3， b=235MPa，為計(jì)算方便，可用下列計(jì)算沖裁 力 F（N） F= Ltb (2.11) =384.140.3235=27081.87N 式中 L沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm） ； t材料厚度（mm） ； b材料的抗拉強(qiáng)度（MPa ） 。 2.4.4 卸料力推件力和頂件力計(jì)算 在設(shè)計(jì)過程中，采用彈性卸料裝置和下出料方式，凹模刃口直臂高度 h=6mm。 卸料力：由表 4查得 K 卸 =0.04 F 卸 =K 卸 F (2.12) =0.0427081.87 =1083.27（N） 頂件力：由表 2-2 查的 F 頂 =0.06 n=ht (2.13) F 頂 =K 頂 F (2.14) =0.0627081.87=1624.91（N） 沖壓力 F 總 =F+F 卸 +F 頂 (2.15) =27081.871083.27+1624.91 =29790(N) 式中： F 沖裁力（N） ； K 卸 卸料力系數(shù)，見表 4； K 頂 推件力系數(shù)，見表 4； n同時(shí)卡在凹模中的工件（或廢料）數(shù)目，n=ht,h 為凹模腔口高度， mm，t 為材料厚度，mm； 9 F 卸 卸料力（N） ； F 頂 推件力（N） 。 表 2-7 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 料厚（mm） F 卸 F 推 F 頂 鋼 0.5 2.5 0.04 0.05 0.55 0.06 注：卸料力系數(shù) F 卸 在沖多孔，大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。 2.4.5 模具壓力中心的確定 沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn) 地工作，減少導(dǎo)向件的磨損，提高模具及壓力機(jī)壽命。因該變壓器鐵芯形狀對(duì)稱， 則壓力中心位于其對(duì)稱中心線的交點(diǎn)。 2.4.6 初步選定沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、 尺寸及精度要求等因素來確定的。參照（參照表 1常見沖壓設(shè)備與應(yīng)用） ，初步選擇 開式壓力機(jī)： 表 2-8 常見沖壓設(shè)備的類型與應(yīng)用 類型 特點(diǎn) 應(yīng)用 開式壓力機(jī) 價(jià)格便宜，具有三面敞 開的操作空間，操作方 面，容易安裝機(jī)械化上 料，取件裝置。 在中小型的沖裁件，彎 曲件貨淺拉伸件的沖壓 成產(chǎn)中，主要選用開式 壓力機(jī) 確定沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，通常選用沖壓設(shè)備注意以下因素： 沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保 的要求。 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要 沖壓設(shè)備的裝模高度，工作臺(tái)面尺寸，行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)時(shí)候滿足生產(chǎn)率的要求等. 通過以上計(jì)算分析，F(xiàn) 總 =29790N，綜合考慮之后選擇 250KN 的開式壓力機(jī)， 相關(guān)數(shù)據(jù)（參照表 1開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)的主要參數(shù)）如下： 表 2-9 開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)的主要參數(shù) 10 tf 25標(biāo)稱壓力 KN 250 標(biāo)稱壓力時(shí)，滑塊離下死點(diǎn)距離mm 6 滑塊行程mm 80 行程次數(shù)次。Min -1 100 固定臺(tái)和可傾式mm 250 活動(dòng) 臺(tái) 最低mm 360 最大封閉高度 位置 最高mm 180 封閉高度調(diào)節(jié)量mm 70 滑塊中心到床身的距離mm 190 左右mm 560工作臺(tái)尺寸 前后mm 360 立柱間距離mm 260 活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到床身緊固工作臺(tái)平 面距離mm 180 模柄孔尺寸（直徑深度）mm 5070 2.4.7 模具閉合高度 沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必須使沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)（圖 2-6） 。通 常滿足下列關(guān)系式: （H max-5) H（H min+10） (2.16) 式中： H max壓力機(jī)的最大閉合高度（mm） ； Hmin壓力機(jī)的最小閉合高度（mm ） ； H沖模的閉合高度（mm） 。 11 圖 2-6 沖模閉合高度 在沖模結(jié)構(gòu)中，計(jì)算沖模的閉合高度時(shí)，對(duì)于沖裁類沖模，不需考慮沖裁料厚 （與料厚無關(guān)） ，但要考慮刃口進(jìn)入量 ， 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度（ mm） ； 對(duì)于普通沖裁模取 =1（圖 2-7）： H=h1+ h2+ h3+ h4- (2.17) =40+45+10+20+35+10+45-1 =204mm 式中： H沖模的閉合高度（mm） ； h1上模板的厚度（mm） ； h2下模板的厚度（mm） ； h3凸凹模的厚度（mm） ； h4凸模的長(zhǎng)度（mm） 。 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度（ mm） ；對(duì)于普通沖裁模取 =1，對(duì) 于精密沖裁模取 =0。 12 圖 2-7 沖模的閉合高度 2.5 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）沖孔凸模的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)時(shí)，凸模采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的圓形凸模型式，如 圖 2-8 所示，這種型式的凸模剛性較好，可用于直徑 d1.1mm 的凸模，根據(jù)國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)（GB2863.12-81）規(guī)定，這里凸模材料采用 Cr12MoV。刃口部分熱處理硬度前 兩種材料為 58 60HRC,尾部回火 4050HRC。凸模尺寸如下表 2-10 所。： 表 2-10 凸模相關(guān)尺寸 D(m6)d 基本尺寸 極限偏差 L 20 26 +0.012 0 56 凸模的固定方法，這里采用臺(tái)階式凸模，將凸模壓入固定板內(nèi)，采用 H7m6 配合。 凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定。應(yīng)留有修磨余量，并且模具在閉合狀 態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應(yīng)留有避免壓手的安全距離。在此設(shè)計(jì)中，盡量選用 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 凸模一般不進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)，但對(duì)于特別細(xì)長(zhǎng)的凸?；蛲鼓嗝娉叽缧《辶虾?13 度大時(shí)，則進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。因此所選凸模不必進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。 圖 2-8 圓形凸模 （2）落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種，根據(jù)模具形狀， 這里選擇矩形。如圖 2-9 所示，因采用公式計(jì)算和查表的方法都不準(zhǔn)，誤差較大， 經(jīng)常用經(jīng)驗(yàn)公式法確定。根據(jù)被沖材料的厚度和沖件的最大外形尺寸確定，這里系 數(shù) K 根據(jù)表 2-243查得 K=0.42： 凹模厚度： H=Kb (2.18) =0.4211045mm 凹模壁厚： C=（1.52）H (2.19) =60mm 凹模長(zhǎng)度和寬度 L、B： L=190mm，B=137mm 式中： b沖裁件的最大外形尺寸； K系數(shù)，根據(jù)板料厚度的影響，可參照表 3。 表 2-11 系數(shù) K 值 料厚 tmmbmm 2 50 0.42 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2863.481 及 GB2863.581） ，凹模采用材料 Cr12，熱處理 硬度為 5862HRC。 注意：凹模高度的要求： a. 凹模最小高度為 7.5mm； 14 b. 凹模表面積在 3200mm以上時(shí)，H 最小值為 10.5mm； c. 凹模高度還應(yīng)加上刃口重磨量； d. 凹模刃口周長(zhǎng)超過 50mm 且材料為合金工具鋼時(shí)，凹模高度應(yīng)乘以表 1中的修正 系數(shù)，如為碳素工具鋼，凹模高度應(yīng)再增加 30%。則 H 總 =1.25H=25mm。 根據(jù)凹模刃口輪廓不同，凹模壁厚 C 與凹模高度 H 的關(guān)系也可按下式確定： 輪廓線具有復(fù)雜形狀或尖角時(shí) C2H。 凹模上螺釘孔道凹模外緣的距離一般?。?.72.0）d，最小允許尺寸見表 1。 螺釘?shù)桨寄？?、螺釘?shù)戒N釘?shù)木嚯x一般取 b2d,當(dāng)凹?？诪閳A弧時(shí)，其最 小 尺寸見表 1。 凹模上螺釘大小及間距的確定：根據(jù)表 1和表 1確定。 2.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸。凸凹模的 最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)影響。對(duì)于正裝復(fù)合模，由于凸凹模裝于上模，內(nèi)孔不會(huì)積存 廢料，脹力小，最小壁厚可小些；對(duì)于倒裝復(fù)合模，因孔內(nèi)會(huì)積存廢料，所以最小 壁厚要大些。 凸凹模相關(guān)尺寸 凸凹模的最小壁厚值，一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。倒裝復(fù)合模的 最小壁厚：對(duì)于黑色金屬和硬材料約為工件料厚的 1.5 倍。因此這里確定該凸凹模 的最小壁厚 a=3mm。同時(shí)根據(jù)國(guó)標(biāo)（GB2863.5 81） ，選擇凸凹模的材料為 Cr12, 硬度為 5862HRC。取漏料孔 =28mm，刃口直邊高度設(shè)計(jì)存三片料，高為 6mm。 凸凹模長(zhǎng)度確定 凸凹模長(zhǎng)度 Hta Hta=H0-F0+FX-1+（2025） （2.20） =20+15+11-1 =45mm 式中： H0彈簧的自由長(zhǎng)度，mm； F0橡膠壓縮量， mm； FX卸料板厚度， mm。 15 2.5.3 定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。設(shè)計(jì)中為保 證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件，采用導(dǎo)料板。保證條料進(jìn)距的零件，采用擋料銷。 導(dǎo)料銷 導(dǎo)料板有與卸料板分離和聯(lián)成整體的兩種結(jié)構(gòu)。考慮經(jīng)濟(jì)性，加工難 易程度原則，這里采用聯(lián)成整體的結(jié)構(gòu)。為使條料順利通過，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等 于條料的最大寬度加上一間隙值（一般大于 0.5mm） 。 L=50.98+253mm 擋料銷 在設(shè)計(jì)中，采用固定擋料銷。固定擋料銷分圓形和鉤形兩種。圓形擋 料銷（如圖 2-10 所示）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會(huì)削弱凹模 強(qiáng)度。為防止不對(duì)稱的鉤頭轉(zhuǎn)動(dòng)，需加定向銷，因此增加了制造的工作量。從經(jīng)濟(jì) 性原則考慮，采用圓形固定銷相關(guān)數(shù)據(jù)如查表 6固定擋料銷。 表 2-12 固定擋料銷 d(h11) d1(m6) 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 H L 10 0 -0.075 6 +0.008 +0.002 5 8 圖 2-10 固定擋料銷 2.5.4 卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切 刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。 在設(shè)計(jì)中，采用彈性卸料板，如圖 2-11 所示，此卸料板常用于復(fù)合沖裁模，其彈力 16 來源為彈簧或橡膠，用后者使模具裝較更方便。設(shè)計(jì)時(shí)注意以下事項(xiàng)： 卸料力一般取 5%-20%沖裁力。 卸料板應(yīng)有足夠的剛度。 卸料板要求耐磨，材料一般選 45 鋼，淬火，磨削，粗糙度 Ra0.4-0.8m。 卸料板安裝尺寸，計(jì)算中要考慮凸模有 46mm 刃磨量。 卸料板課根據(jù)工件形狀制作成圓形或舉行，型孔與凸模的配合為 H7h6 或 H8f7 。 綜合考慮： （1）采用彈性卸料板 彈性卸料板除了在沖裁后卸料外，還可以沖裁前壓住材料， 使沖制的工件平整度好。如果采用固定卸料板會(huì)給送料、定位增加難度（視線不好） ， 所以采用彈壓卸料板。卸料板孔和凸模的單邊間隙 Z2=0.1-0.5t （t 為材料厚度， mm）,硬材料的單邊間隙取大值，軟材料取小值。卸料板孔與凸模的單邊間隙值從 表 1中選取。 表 2-13 卸料板孔與凸模的單邊間隙 料厚 tmm 1 單邊間隙 z2 0.15 為了可靠卸料，彈壓卸料板應(yīng)高出凸模 0.2 0.5mm。 （2）卸料板的尺寸 外形 彈壓卸料板的外形與同方向上的固定板的外形一致。 厚度 查表 1得彈性卸料板的厚度 H。 表 2-14 彈性卸料板的厚度 H 卸料板寬度 Bmm 80-125 沖件料厚 tmm h0 0.8 10 在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中，沖壓?jiǎn)蝹€(gè)毛坯時(shí)直接采用橡膠緊箍在凸模上進(jìn)行卸料， 這樣可以使模具設(shè)計(jì)、加工以及維修簡(jiǎn)單化，縮短周期，降低成本。 17 圖 2-11 卸料板 2.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時(shí) 間。 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)： 導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時(shí)應(yīng)保證 導(dǎo)柱上端距上模座上平面留有 1015mm。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保證導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端 與上模座的上平面均留 23mm 的間隙。 對(duì)于對(duì)稱件的工件，為避免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位 置應(yīng)有所不同。 當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè) 向力。 導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。 在設(shè)計(jì)中，采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工裝配方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，但承 受側(cè)壓能力差。導(dǎo)柱導(dǎo)套的間隙值應(yīng)小于沖模中凸模、凹模間隙。滑動(dòng)導(dǎo)柱的型式 和尺寸見表 6，滑動(dòng)導(dǎo)套的形式和尺寸見表 6。 2.5.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 卸料板螺釘孔深度的確定見圖 2-12 所示。 H= h1+ h2+1-h3-L （2.21） = 50+43+1-10-78 =6mm 并且 H= h+ h4+（35 ） 18 式中： h螺釘頭部高度（mm） ； h1 模板高度（mm） ； h2 凸凹模高度（mm） ； h3 卸料板厚度（mm） ； h4 刃口修磨量（mm） ； L卸料螺釘長(zhǎng)度（mm） 。 圖 2-12 卸料板螺釘沉孔深度 2.5.7 橡膠墊的計(jì)算 由于橡膠墊允許承受的負(fù)荷較大，而且安裝調(diào)整比較靈活方便，因此，它常用 做沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置的彈性元件。 橡膠墊的選用原則如下： 為保證橡膠墊不過早失去彈性而損壞，其允許的最大壓縮量不得超過自由高 度的 45%，一般取 h 總 =（ 0.350.45）h 自由 。 由工作行程可計(jì)算出橡膠墊高度： h 自由 = h 工作 （0.250.35） (2.22) 式中： h 自由 橡膠墊自由狀態(tài)下的高度（mm） ； h 工作 所需工作行程（mm） 。 橡膠墊產(chǎn)生的力 F=Sp (2.23) 19 式中： F壓力（N ） ； S橡膠墊橫截面積（ mm） ； P與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力（ MPa） ，由表 15-63查得。 核算橡膠墊的高度和直徑 0.5hd1.5 (2.24) 式中 d橡膠墊直徑（mm） 。 根據(jù)工件材料厚度為 2mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取 1mm，考慮模具維修時(shí)刃磨 留量 2mm，在考慮開啟時(shí)卸料高出凸模 1mm，則總的工作形成 h 工作 =6mm，根據(jù)式 (2.22)，橡膠墊的自由高度 h 自由 = h 工作 （0.250.35）=1724mm 。 取 h 自由 =20mm。 模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓縮量為 h 預(yù) = h 自由 （10%15% ） =23mm。 取 h 預(yù) =2mm 由此可算出模具安裝橡皮的空間高度尺寸為 18mm。 2.5.8 模柄的選用 中小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。在安裝模具時(shí)應(yīng)注意模柄 尺寸與壓力機(jī)模柄孔直徑要一致。這里采用凸緣模柄如圖 2-13 所示，參照表 3模柄 (G2862.1-81)，相關(guān)數(shù)據(jù)如下: 表 2-15 凸緣模柄 d (d11 ) D1 H h 基 本 尺 寸 極限偏 差 35 0.05 80 70 15 20 圖 2-13 凸緣模柄 2.5.9 凸模固定板與墊板 凸模固定板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模 安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。設(shè)計(jì)中采用矩形固定板，厚度一般取凹 模厚度的 0.60.8 倍。所以 H 固定板 =（0.60.8）H=1520mm。 凸凹模固定板尺寸，外形為矩形，厚度為 2025mm。 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位 壓力，保護(hù)模座以免被凸模斷面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承受的大 小進(jìn)行判斷。凸模支承端面對(duì)模座的單位壓力（MPa ）為 P=FA （2.25） 式中： F 沖裁力（N） ； A凸模支承端面積（mm 2） 。 如果凸模支承端面的單位壓力 p 大于模座材料的許用應(yīng)力 p (表 2-39)，則需 加經(jīng)淬硬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取 412mm。墊板的常用材料 T7 或 T8 工具鋼，熱處理硬度為 4852HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度 Ra0.320.63。 沖孔凸模與上模板之間（見圖 2-14 所示） 。 由圖 F=0.25D2 （2.28） =0.253.142626 =530.66 21 代入 y=PF (2.30) =62.14（MPa） 結(jié)論：本設(shè)計(jì)中上模板采用鋼制材料， y=200MPa，則 y y，應(yīng)加墊板。 圖 2-14 沖孔凸模尺寸 2.5.10 沖模模架的型號(hào)與選擇 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn) 方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 通常中小型沖模常采用后側(cè)式、對(duì)角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架。設(shè)計(jì)中采用， 后側(cè)式導(dǎo)柱模架（GBT2851.3 90） ，相關(guān)數(shù)據(jù)參照表 6得： 表 2-16 模架相關(guān)數(shù)據(jù) 零件件號(hào)，名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) 1 2 3 4 上模座 GBT2855 .7 下模座 GBT2855 .8 導(dǎo)柱 GBT28 61.1 導(dǎo)套 GBT28 61.6 凹模周邊 閉合高度（參 考）H 數(shù)量 L B 最小 最大 1 1 2 2 22 規(guī)格 200 150 170 230 20015040 20015045 28160 289538 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。這種模架前面和左右不受限制，送料和操作方便。但導(dǎo)柱 安裝在后側(cè)，工作時(shí)偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱，導(dǎo)套單邊磨損，一般用在小型沖模中。 2.5.11 模具零件的材料選用 應(yīng)根據(jù)模具的工作特征、受力情況、沖壓件材料性能、沖壓件精度以及生產(chǎn)批 量等因素，合理選擇模具材料。表 2-17 為沖裁模零件的材料和熱處理如下： 表 2-17 沖模零件材料和熱處理 零件名稱 材料 熱處理 上、下模座（板） 45 調(diào)質(zhì)處理 2832HRC 導(dǎo)柱、導(dǎo)套（滑動(dòng)） 20 導(dǎo)柱滲碳淬火 6064HRC 模柄 Q235 固定板、卸料板等 45 螺母、墊圈 Q235 銷、螺釘 45、Q235 4348HRC 26 模具結(jié)構(gòu)圖 23 圖 2-15 落料、沖孔復(fù)合模 1-下模座；2-內(nèi)六角螺釘；3-銷釘；4-凸凹模；5-導(dǎo)柱；6-橡膠墊；7-彈性卸料板； 8-凹模；9-銷釘；10-上模座；11-凸模；12-模柄；13-推料桿；14-銷釘；15-螺釘； 16-凸模固定板；17-導(dǎo)套；18-推件桿；19-推件塊；20-凸凹模固定板；21-圓柱頭 卸料螺釘；22-擋料銷 24 參考文獻(xiàn) 1 郝濱海.沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11. 2 周玲.沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.1. 3 王新華、陳登.簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.7. 4 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5. 5 黃毅宏.模具制造工藝M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6. 6 王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10. 7 胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2005.2. 8 俞漢清、陳金德.金屬塑性成形原理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.8. 9 彭建聲.冷沖壓技術(shù)回答M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.