ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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說明書
題目 微電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
目 錄
一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………… (2)
二、 零件的工藝分析………………………………………… (3)
三、 沖壓力計(jì)算及設(shè)備選擇………………………………… (5)
四、 壓力中心計(jì)算…………………………………… (6)
五、 模具結(jié)構(gòu)草圖………………………………………… (8)
六、 凹模的外形尺寸確定…………………………… (9)
七、 沖裁間隙的確定……………………………………… (10)
八、 毛坯尺寸計(jì)算………………………………… (10)
九、 卸料裝置的選用 …………………………………… (14)
十、 材料利用率的計(jì)算………………………………………(15)
十一、模具零件設(shè)計(jì) ………………………………………… (16)
十二、設(shè)備校核 …………………………………………… (29)
十三、總結(jié)…………………………………………………（31）
十四、參考資料……………………………………………（32）
共 33 頁 第 1 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求：
一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：
1、 繪制產(chǎn)品零件圖。
2、 繪制模具裝配圖。
3、 繪制整套模具零件圖。
4、 編寫設(shè)計(jì)說明書。
二、 生產(chǎn)綱領(lǐng)：
大批量生產(chǎn)。
三、 設(shè)計(jì)要求：
1、 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好。設(shè)計(jì)計(jì)算正確，參數(shù)選用合理。
2、 模具繪圖布局合理，視圖完整、清晰，各項(xiàng)內(nèi)容符合規(guī)范。
3、 模具裝配圖必須采用CAD繪制并打印。
4、 繪制全套模具零件圖，無后續(xù)加工的標(biāo)準(zhǔn)件除外。
5、 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容完整，分析透徹，語言流暢，參考資料應(yīng)注明出處。數(shù)字在10000~15000之間。
6、 圖紙：裝配圖一份（零號(hào)紙）、全套零件圖（不需要后續(xù)加工的標(biāo)準(zhǔn)件除外），總量在2張零號(hào)紙以上。
7、 圖紙和說明書打印并交電子檔案，資料收集后要刻錄存檔。
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說 明
第二章 零件的工藝性分析
零件圖如下所示：
零件圖
1、 形狀：
微電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片由中心孔Φ3.238mm、周圍由12個(gè)沖槽一個(gè)R0.5mm的圓弧組成，而其零件總大小為Φ15.98mm，厚度為0.2mm，因此知道其零件較為復(fù)雜。
2、 尺寸：
該零件尺寸最大直徑為Φ15.98mm，而其零件上的各孔、各槽的尺寸小，因此看其尺寸而言，尺寸精度要求高。所以按要求取其精度等級為IT9級。
3、 沖孔、沖槽時(shí)工藝：
零件圖上中心孔直徑為Φ3.238mm，考慮到凸模強(qiáng)度限制，孔的尺寸不宜過小，其數(shù)值與孔的形狀、材料的機(jī)械性能、材料的厚度等有關(guān)。
沖槽時(shí)，兩個(gè)孔與孔之間的距離受模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的限制，其值不能過小，宜取a≥2t。而零件圖上的沖槽之間距離為11.05mm,較合適其強(qiáng)度和質(zhì)量要求。
4、 表面質(zhì)量：
共 33頁 第 3 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
做為微電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片，其平面度、同軸度要求高；從零件上所注的公差，則其質(zhì)量要求高。
5、 材料性能：
本零件所給的材料為Ni50坡莫合金，其硬度很高，近似于高碳鋼。則高碳鋼的抗拉強(qiáng)度在300~600Mpa之間。
6、 制定沖壓工藝方案：
由零件圖及零件圖中的工藝要求，制定沖壓工藝方案如下：
本零件的沖壓方案有一下幾種：（1）、本零件可以設(shè)計(jì)為一套復(fù)合模，即沖孔——沖槽——落料復(fù)合模。
（2）、本零件可以設(shè)計(jì)為一套連續(xù)模，即第一工位為沖中心孔和兩個(gè)導(dǎo)正孔；
第二工位為沖槽工位；第三工位為空工位；第四工位為落料工位；第五工位為空工位。
在依據(jù)其零件工藝要求、材料的利用率以及模架的設(shè)計(jì)方案和加工要求而選用連續(xù)模。
同時(shí)根據(jù)其精度分析如下：
（1）、本零件采用高精度的滾動(dòng)導(dǎo)向連續(xù)沖裁，且模架為四導(dǎo)柱模架。
（2）、本零件采用條料送進(jìn)。
（3）、模具中的定位采用側(cè)刃定距。
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說 明
第三章 沖壓力計(jì)算及設(shè)備選擇
1、沖裁力的計(jì)算：
各工位的主要工序是沖裁，利用式（1——3）計(jì)算沖裁力。
Ni50坡莫合金的抗剪強(qiáng)度θb=500Mpa。
第一工位：
F1=L1*t*θb
=[3.14*(3.238/2)2+3.14*42+8+2+17.98+7.5+（0.52+0.52）?]x0.2x500
=94.457*0.2*500
=9445.71N
第二工位：
F2=L2*t*θb
=12*{[3.14*(1.25/2)*(1.25/2)]/2+[3.14*(2.45/2)*(2.45/2)]/2
+0.47*2+0.67+2*[(12.92-8.3)/2]}*0.2*0.5
=12*(0.98+2.36+0.94+0.67+4.62)*0.2*500
=11484N
第三工位：空工位。
第四工位：
F4=L4* t*θb
=[3.14*(15.98/2)*(15.98/2)-1+0.5*0.5*3.14-12*0.67]*0.2*500
=(200.46-1+0.79-8.04)*0.2*500
=19220N
第五工位：空工位
因此總沖裁力為：
F總=F1+F2+F3+F4+F5
=40149.71068N
2、卸料力的計(jì)算：
Fθ1=K1*F
查表1——7 卸料力系數(shù) K1=2.3～2.5
則 Fθ1=K1*F
=2.5*40149.7068
=100374.2767N
參見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
1——7
1——11
P25、26
共 33 頁 第 5 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
所以總沖壓力： F0= Fθ1+ F總
=40149.7+100374.28
=140523.9767N
3、設(shè)備的選擇：
根據(jù)零件高精度的要求，以及其多工位的要求，同時(shí)根據(jù)計(jì)算所得選定壓力機(jī)為開式雙柱可傾壓力機(jī)。
因 F0=38195.795N，所以選定壓力機(jī)為J23——10。其壓力機(jī)的主要規(guī)格如下：
型號(hào) J23——10
公稱壓力/KN 100
滑塊行程/mm 45
滑塊行程次數(shù)/（次/min） 145
最大閉合高度/mm 200
最大裝模高度/mm 145
連桿調(diào)節(jié)長度/mm 35
模柄孔尺寸/mm Φ30x65
傾斜角 30o
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 50
滑塊中心到床身距離/mm 120
立柱間距離/mm 180
工作臺(tái)板厚度/mm 50
工作臺(tái)尺寸/mm（左右） 360
工作臺(tái)尺寸/mm（前后） 240
工作臺(tái)孔尺寸/mm（左右） 180
工作臺(tái)孔尺寸/mm（前后） 90
工作臺(tái)孔尺寸/mm（直徑） 130
第四章 壓力中心計(jì)算
1、 排樣圖如下：
參考
《沖壓設(shè)計(jì)手冊》
壓力機(jī)的選擇
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計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
排樣圖
2、 材料搭邊值：
查表2——10，取其最小工藝搭邊值：
a=1.8mm a1=2.0mm
3 、 計(jì)算步距：
S0=D+a=15.98+1.8=17.78mm
4、 決定定距方式：
由于工位數(shù)較多，從節(jié)省材料考慮決定采用雙側(cè)刃定距，即：采用B型側(cè)刃，其側(cè)刃長度 L=17.78+（0.05~0.1）=17.83mm；寬度 b=8mm
5、 確定首件定位線：
首件定位線是指條料端頭在第一工位應(yīng)處的位置線。在沖孔工位確定首件
位線，主要考慮條料送至落料工位時(shí)應(yīng)有足夠的搭邊。在排樣草圖上容易做到這一點(diǎn)，如上圖。確定初始定位線是為了確定入端側(cè)刃型孔的位置。顯然，入端側(cè)刃型孔與沖中心孔、導(dǎo)正孔的中心線對齊。
6、 計(jì)算壓力中心：
為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心一壓力機(jī)滑塊中心線相重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)精度。對與工件外行尺寸大、形狀復(fù)雜、多凸模的沖裁模和級進(jìn)模，正確確定其壓力中心就顯得更為重要。
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P56
共 33 頁 第 7 頁
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說 明
根據(jù)以上的排樣圖計(jì)算如下：
L1=8.23mm X1=0mm Y1=0mm
L2=14.13mm X2=8.99mm Y2=0mm
L3=126.396mm X3=17.98mm Y3=0mm
L4=191.8125mm X4=17.98x3=53.94mm Y4=0mm
L5=17.98mm X5=0mm Y5=0mm
L6=2mm X6=8.99mm Y6=10.99mm
X=(X1*L1+X2*L2+X3*L3+X4*L4+X5*L5+X6*L6+)/（L1+L2+L3+L4+L5+L6）
=(0*8.23+8.99*14.13+126.396*17.98+191.8125*53.94+0*17.98+2*8.99)
/(8.23+14.13+126.396+191.8125+17.98+2)
=35.40155
Y=(YI*L1+Y2*L2+Y3*L3+Y4*L4+Y5*L5+Y6*L6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)
=(0*8.23+0*14.13+126.396*0+191.8125*0+17.98*0+2*8.99)
/(8.23+14.13+126.396+191.8125+17.98+2)
=0.0498
經(jīng)計(jì)算得壓力中心的坐標(biāo)為：X0=35.40155 Y0=0.0498。
可取 X0=35 Y0=2，作為設(shè)計(jì)模具的參數(shù)。
第五章 模具結(jié)構(gòu)草圖
結(jié)構(gòu)草圖如下：
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P87
2——39
2——40
共 33 頁 第 8 頁
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說 明
第六章 凹模的外形尺寸確定
1、如上排樣圖所示，從型孔邊界畫一矩形lxb初定為凹模有效面積。
凹模有效面積矩形的對稱中心應(yīng)與壓力中心重合，以便使模柄的中心線通過壓力中心。但壓力中心對于矩形的寬度b處于對稱位置，因此應(yīng)將矩形的長度增大為l’，使壓力中心對于l’處于對稱位置，即壓力中心到矩形左邊的距離為實(shí)際凹模有效面積矩形長度的一半。則修正后的凹模有效面積矩形長度l’與寬度b分別為：
L=2x（3x17.78+0.5）=107.68≈108mm
B=2x（1.5+7.99+8+4+2）=46.98≈47mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P135
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說 明
2、估算凹模的外行尺寸：
如上排樣圖所示，從凹模有效面積矩形l’xb向四周擴(kuò)大30～40mm，即為凹模外行尺寸LxB的尺寸范圍：
L=108+2x（30～40）mm=168～188mm
B=47+2x（30～40）mm=107～127mm
選用標(biāo)準(zhǔn)凹模：
查表14——6得：LxB=165x200
厚度的選擇：
查表14——5得： h=22～28mm
根據(jù)要求厚度選擇如下：
h=25mm
第七章 沖裁間隙的確定
根據(jù)零件的材料和厚度 查表1——3 確定零件的沖裁間隙：
材料厚度t 硬鋼 Wc（0.5%～0.6%）
Z/t Zmin Z/t Zmax
0.2 7% 0.014 9% 0.018
第八章 毛坯尺寸
1、條料寬度：
如下圖所示：
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P13
表1——3
共 33 頁 第 10 頁
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說 明
B=（D+2a1+nb1+2*2+1*1.5）0-Δ
=[15.98+（2*2）+（1*1.5）] 0-0.05
=22 0-0.05
導(dǎo)料板的入端導(dǎo)料尺寸：
B1=B+C1
查表 2——13 最小雙面導(dǎo)料間隙C1：
C1=0.1
即： B1=21.48+0.1=21.58mm
出端導(dǎo)料尺寸：
B2=D+2a1+C2+2*2
查表 2——14 出端導(dǎo)料間隙C2：
C2=0.1
即； B2=15.98+（2x2）+0.1=20.08mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P136
共 33 頁 第 11 頁
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說 明
2、主要刃口尺寸計(jì)算：
從排樣圖看，不僅有沖孔、落料、沖槽，而且還有側(cè)刃沖裁。如果按基本加工制度處理刃口尺寸，即沖孔以凸模為基準(zhǔn)件，落料以凹模為基準(zhǔn)件，則凹模即作配作件又作基準(zhǔn)件。不如凹模只作配作件，可一次線切割加工出全部凹模型孔，容易保證所有沖裁間隙都比較均勻。這樣只需計(jì)算刃口尺寸，凹模型孔按要求的沖裁間隙配作。凸模刃口尺寸共有五種類型，分別計(jì)算如下：
（1）、沖孔凸模刃口尺寸：
各沖孔凸模的刃口尺寸均屬于磨損后減小的尺寸，應(yīng)按式（2——34）計(jì)算，即：Bb=（bmin+xΔ）0-Δ/4 查公差為IT10級，則Δ=+0.013mm，沖孔尺寸為：
b1=Φ3.2380+0.013 mm
則按式（2——34）計(jì)算沖孔凸模刃口尺寸分別為：
B1=[3.238+（1x0.013）]0-0.013/4
=3.2510-0.003 mm
（2）沖槽凸模刃口尺寸：
各沖槽凸模的刃口尺寸屬于磨損后減小的尺寸，應(yīng)按式（2——34）計(jì)算，即： Bb=（bmin+xΔ）0-Δ/4 。零件圖中所注的公差為IT10級，各槽的尺寸為：
b1=0.670+0.007 mm
b2=2.450+0.06 mm
b3=1.250+0.06 mm
b4=8.820+0.022 mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P136——137
共 33 頁 第 12 頁
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說 明
則按式（2——34）計(jì)算沖槽凸模刃口尺寸分別為：
B1=[0.67+（1x0.007）]0-0.007/4
=0.6770-0.002 mm
B2=[2.45+（1x0.06）]0-0.06/4
=2.510-0.015 mm
B3=[8.82+（1x0.022）]0-0.022/4
=8.8420-0.005 mm
（3）、落料凸模尺寸：
落料凸模尺寸均屬于磨損后增大的尺寸，現(xiàn)以凹模為配作件，需計(jì)算落料凸模刃口尺寸，應(yīng)按式（2——36）進(jìn)行計(jì)算，即：
Bp=（amax-xΔ+Δ/4-Zmin）0-Δ/4 。工件落料尺寸為：
b1=Φ15.980-0.012 mm
尺寸15.98的公差為IT10級，取x=1；按板料厚度0.2mm，查表1——3其最小沖裁間隙Zmin=0.014mm。則按式（2——36）計(jì)算落料凸模刃口尺寸為：
B1=（15.98-1x0.012+0.012/4-0.014）0-0.012/4
=15.9570-0.003 mm
（4）、導(dǎo)正孔凸模尺寸：
導(dǎo)正孔凸模尺寸均屬于磨損后減小的尺寸，應(yīng)按式（2——34）計(jì)算，即： Bb=（bmin+xΔ）0-Δ/4 ，其公差要求為IT 10級，取x=1。
沖孔尺寸為：
b1=30+0.058 mm
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P136——137
共 33 頁 第 13 頁
計(jì) 算 內(nèi) 容
說 明
則按式（2——34）計(jì)算導(dǎo)正凸模刃口尺寸為：
B1=[3+（1x0.058）]0-0.048/4
=3.0480-0.012 mm
（5）、側(cè)刃尺寸：
側(cè)刃工作尺寸應(yīng)與步距尺寸協(xié)調(diào)，一般兩者取相同的尺寸，當(dāng)考慮草測刃沖切后在條料臺(tái)階處產(chǎn)生的毛刺影響送料精度時(shí)，可將側(cè)刃工作尺寸增大0.02～0.05mm。本模具采用了B型側(cè)刃，沖裁后產(chǎn)生的毛刺對送料步距的影響很小。因此側(cè)刃工作尺寸可與步距相同。其公差按模具國標(biāo)規(guī)定為0.02mm，并取負(fù)偏差，則側(cè)刃工作尺寸及公差為：
S=17.780-0.02
側(cè)刃的其余尺寸可參照標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃確定。凹模側(cè)刃型孔則按側(cè)刃實(shí)際尺寸配作?？梢?，以凹模為配作件是比較合理的。
第九章 卸料裝置的選用
卸料裝置的功用是在一次沖裁結(jié)束之后，將條料或工序件與落料凸?；驔_孔凸模脫離，以便進(jìn)行下一次沖裁。
因本模具零件精度要求較高，同時(shí)為防止零件的變形。因此采用彈性卸料，而因零件精度高，在采用彈性卸料的同時(shí)要采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。
所以初步選用橡膠塊和卸料板。
選用橡膠塊的計(jì)算如下：
其材料厚度t為0.2mm，經(jīng)計(jì)算卸料力Fx為1644.8N，選用卸料橡膠塊，其計(jì)算過程如下：
1）、假設(shè)考慮模具結(jié)構(gòu)，決定用4個(gè)厚壁筒形的聚氨脂彈性體。
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說 明
2）、計(jì)算每個(gè)彈性體的預(yù)壓力Fy：
Fy=1644.8N/4=411.2N
3）、考慮橡膠塊的工作壓縮量較小，取預(yù)壓縮率εy=10%，并由表2——27查得單位壓力Fq=1.1Mpa。
4）、按式（2——49）計(jì)算彈性體的截面面積A：
A=Fy/Fq=411.2/1.1=373.8mm2
5）、如果選用直徑為8mm的卸料螺釘，選取彈性體穿卸料螺釘孔的直徑
d=Φ8.5mm。則彈性體的外徑D可按下式求得：
π（D2-d2）/4=A
則 D =（4A/π+d2）1/2
=（4x373.8/π+8.52）1/2
=22.8mm
驗(yàn)算外徑D： Fy=AxFq
=[π/4（22.82-8.52）x1.1]
=355.3N
因此取 D =23mm
6）、橡膠塊高度的確定：
H=hg/εj-εy
=0.2+1/35%-10%
=15mm
所以經(jīng)計(jì)算選取卸料橡膠塊為：
橡膠塊的高度為 H=15mm
總計(jì)塊數(shù)為 n=8
橡膠塊的材料為 邵氏70～80A的聚氨脂橡膠
第十章 材料利用率的計(jì)算
一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為材料利用率。
由于板料沖裁時(shí)板厚是一定的，所以材料利用率可用面積之比，即一段條料的有效面積與這段條料的面積之比，來代替重量之比。
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P105——107
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說 明
同一工件，排樣不同時(shí)，材料利用率也會(huì)不同，材料利用率越高者越省料。因此，材料利用率是判斷排樣是否經(jīng)濟(jì)的重要參數(shù)。但材料利用率并不是選擇排樣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。一般按下述原則選擇：對于銅板等較貴重材料，特別是在生產(chǎn)量較大時(shí)，應(yīng)盡量選擇材料利用率較高的排樣。如果某種排樣不其它排樣的材料利用率提高不到5%，且使模具復(fù)雜化時(shí)，那么這種排樣是不可取的。而在生產(chǎn)量小時(shí)，應(yīng)盡可能選擇比較簡單的排樣，以便模具容易制造。
按條料計(jì)算材料利用率來計(jì)算：
η=n*A/L*B
A=π*R2
=3.14*7.992
=200.458mm
即： η=4*200.458/71.92*22
=50.17%
式中說明：
n——一根條料能沖出的工件數(shù)；
L——條料的長度（mm）；
A——一個(gè)工件的實(shí)際面積（mm2）
第十一章 模具零件設(shè)計(jì)
1、 工作零件設(shè)計(jì)：
1）、工作凸、凹模設(shè)計(jì)：
凸模設(shè)計(jì)的三原則：
為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足如下三原則：
（1）、精確定位
凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的位移，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。
（2）、防止拔出
回程時(shí)，卸料力對凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來。
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P64
共 33 頁 第 16 頁
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說 明
（3）、防止轉(zhuǎn)動(dòng)
對于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)問題?？墒菍τ谝恍┙孛姹容^簡單的凸模，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將啃模。
工作凸、凹模的設(shè)計(jì)包括沖導(dǎo)正孔凸模、中心孔凸模、沖槽凸模、落料凸模及側(cè)刃凸模。
（1）、導(dǎo)正孔凸模的設(shè)計(jì)及加工：
根據(jù)沖裁時(shí)凸模所受的力，為滿足其需要，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如下：
根據(jù)以前所取，各凸、凹模都以凸模為基準(zhǔn)，凹模為配作件，則凸模的尺寸計(jì)算如下：
根據(jù)式（2——34）計(jì)算，即：Bp=（bmin+xΔ）0-Δ/4
凸模根據(jù)其強(qiáng)度要求，選用Cr12MoV，而熱處理后的硬度為58～60HRC
凸模的安裝與固定方法如下：因所設(shè)計(jì)的凸模為圓凸模，所以其固定方式為凸模固定板上加工出臺(tái)階來固定。（示圖如下：）
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P64
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說 明
凸模與固定板的配合為過渡配合。
凸模的裝配方法為壓入法，其特點(diǎn)為連接牢固可靠，對配合孔的精度要求高。加工成本高，因以凹模為配作件，所以凹模以凸模為基準(zhǔn)配作，保證單面間隙為0.014mm～0.018mm。其結(jié)構(gòu)圖如下：
其加工方法采用鉆、鉸加工（精度高時(shí)精孔鉆加工）。
凹模的固定采用銷釘、螺釘緊固方法。
凸模的加工方法：
沖壓模具的凸模都需進(jìn)行淬火等熱處理工藝，獲得高硬度和高耐磨性，則可采取以下加工方案：
（1）、粗車（留磨削余量）——熱處理——磨削
（2）、粗車——熱處理——精車、拋光
（3）、精車成行——熱處理——拋光
綜合各種實(shí)際因素，則采用方案為（1）。
凸模長度的確定：
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，當(dāng)選定了典型組合以后，凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要，并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具，因此凸模的長度就可以通過公式來求，具體計(jì)算如下：
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算：（2——17）
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明：
h1——凸模固定板厚度（mm）
h2——彈壓卸料板厚度（mm）
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
2——17
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說 明
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度（mm），h5=（0.85～0.9）H，
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
（2）、中心孔凸模設(shè)計(jì)：
根據(jù)沖裁時(shí)凸模所受的力，為滿足其需要，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如下：
根據(jù)以前所取，各凸、凹模都以凸模為基準(zhǔn)，凹模為配作件，則凸模的尺寸計(jì)算如下：
根據(jù)式（2——34）計(jì)算，即：Bp=（bmin+xΔ）0-Δ/4
凸模根據(jù)其強(qiáng)度要求，選用Cr12MoV，而熱處理后的硬度為58～60HRC
凸模的安裝與固定方法如下：因所設(shè)計(jì)的凸模為圓凸模，所以其固定方式為凸模固定板上加工出臺(tái)階來固定。（示圖如下：）
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說 明
凸模與固定板的配合為過渡配合。
凸模的裝配方法為壓入法，其特點(diǎn)為連接牢固可靠，對配合孔的精度要求高。加工成本高，因以凹模為配作件，所以凹模以凸模為基準(zhǔn)配作，保證單面間隙為0.014mm～0.018mm。其結(jié)構(gòu)圖如下：
其加工方法采用鉆、鉸加工（精度高時(shí)精孔鉆加工）。
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說 明
凹模的固定采用銷釘、螺釘緊固方法。
凸模的加工方法：
沖壓模具的凸模都需進(jìn)行淬火等熱處理工藝，獲得高硬度和高耐磨性，則可采取以下加工方案：
（1）、粗車（留磨削余量）——熱處理——磨削
（2）、粗車——熱處理——精車、拋光
（3）、精車成行——熱處理——拋光
綜合各種實(shí)際因素，則采用方案為（1）。
凸模長度的確定：
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，當(dāng)選定了典型組合以后，凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要，并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具，因此凸模的長度就可以通過公式來求，具體計(jì)算如下：
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算：（2——17）
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明：
h1——凸模固定板厚度（mm）
h2——彈壓卸料板厚度（mm）
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度（mm），h5=（0.85～0.9）H，
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
（3）、沖槽凸模設(shè)計(jì)：
根據(jù)其零件結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)、加工其沖槽凸模，因要將其沖斷，則沖槽凸模要多加工1mm，其結(jié)構(gòu)圖如下：
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
2——17
共 33頁 第 21 頁
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說 明
根據(jù)以前所取，各凸、凹模都以凸模為基準(zhǔn)，凹模為配作件，則凸模的尺寸計(jì)算如下：
根據(jù)式（2——34）計(jì)算，即：Bp=（bmin+xΔ）0-Δ/4 ，而其零件的沖槽為12個(gè)，為其固定方便將其設(shè)計(jì)成組合基體形式。其形狀為圓柱形，用線切割機(jī)床加工出型孔。各槽形凸模都以H7/n6的配合固聯(lián)。組合基體外圓形直徑取25mm，用H7/n6的配合裝在凸模固定板上。組合基體上沒有臺(tái)階作為垂直方向的固定，在線槽凸模外側(cè)用齊縫銷釘與凸模固定板固定防止轉(zhuǎn)動(dòng)。線槽凸模的固定方法不宜采用鉚接方法，因經(jīng)常拆卸、更換對組合基體會(huì)有損壞，其尺寸小又不能用螺釘固定。采用圓環(huán)卡圈的方法固定，在基體上加工出槽，圓環(huán)卡圈切割成兩半，用圓環(huán)卡住后裝入組合基體，如下圖所示：
參考《沖壓實(shí)例》
共 33 頁 第 22 頁
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說 明
本共位線槽型孔與組合基體用同一程序由線切割機(jī)床加工，配合間隙如下表：
序號(hào)
模具沖裁間隙/z
卸料板與凸模間隙/（mm）
輔助小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套間隙/mm
1
>0.015～0.025
>0.005～0.007
約為0.003
2
>0.0025～0.05
>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
與組合模對應(yīng)的凹模設(shè)計(jì)為局部凹模，凹模自身臺(tái)階和齊縫銷釘固定在凹模板上，凹模板用銷釘和螺釘與墊板和下模板的固定，凹模刃口以下的漏料部分用擴(kuò)大型孔的方法，采用點(diǎn)火花機(jī)床加工。
凸模長度的確定：
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，當(dāng)選定了典型組合以后，凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要，并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具，因此凸模的長度就可以通過公式來求，具體計(jì)算如下：
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算：（2——17）
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明：
h1——凸模固定板厚度（mm）
h2——彈壓卸料板厚度（mm）
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度（mm），h5=（0.85～0.9）H，
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
（4）、落料凸模設(shè)計(jì)：
原落料設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，而為使其加工統(tǒng)一，則改為以凸模為基準(zhǔn)，同時(shí)根據(jù)落料時(shí)的受力情況設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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說 明
現(xiàn)以凸模為基準(zhǔn)，凹模為配作件，則按式（2——36）計(jì)算凸模尺寸：
Bp=（amax-xΔ+Δ/4-Zmin）0-Δ/4
凸模根據(jù)其強(qiáng)度要求，選用40Cr或45鋼，而熱處理后的硬度為56～60HRC凸模的安裝與固定方法如下：因所設(shè)計(jì)的凸模為圓凸模，所以其固定方式為凸模固定板上加工出臺(tái)階來固定。（示圖如下：）
共 33 頁 第 24 頁
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說 明
凸模與固定板的配合為過渡配合。
凸模的裝配方法為壓入法，其特點(diǎn)為連接牢固可靠，對配合孔的精度要求高。加工成本高，因以凹模為配作件，所以凹模以凸模為基準(zhǔn)配作，保證單面間隙為0.014mm～0.018mm。其結(jié)構(gòu)圖如下：
其加工方法采用鉆、鉸加工（精度高時(shí)精孔鉆加工）。
凹模的固定采用銷釘、螺釘緊固方法。
凸模的加工方法：
沖壓模具的凸模都需進(jìn)行淬火等熱處理工藝，獲得高硬度和高耐磨性，則可采取以下加工方案：
（1）、粗車（留磨削余量）——熱處理——磨削
（2）、粗車——熱處理——精車、拋光
（3）、精車成行——熱處理——拋光
綜合各種實(shí)際因素，則采用方案為（1）。
凸模長度的確定：
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，當(dāng)選定了典型組合以后，凸模的長度就確定了。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具時(shí)，凸模的長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要，并考慮磨損量和安全因素來確定。因本模具采用的是標(biāo)準(zhǔn)模具，因此凸模的長度就可以通過公式來求，具體計(jì)算如下：
彈性卸料方式的凸模長度按下式計(jì)算：（2——17）
L=h1+h4+h5-0.2
=15+8+15-0.2
=37.8mm
式中說明：
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
2——17
共 33 頁 第 25 頁
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說 明
h1——凸模固定板厚度（mm）
h2——彈壓卸料板厚度（mm）
h5——預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度（mm），h5=（0.85～0.9）H，
H為自由狀態(tài)下橡膠的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。
2、 其它零件設(shè)計(jì)
（1）、各標(biāo)準(zhǔn)件的選用：
① 各用途的螺釘、銷釘?shù)倪x用：
根據(jù)模具的實(shí)際選用螺釘、銷釘，其結(jié)構(gòu)圖如下：
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說 明
螺釘?shù)倪x用例表如下：
螺紋規(guī)格d M8 M10
螺距p 1.25 1.25
b參考 22 26
min 0.15 0.15
c max 0.6 0.6
da max 9.2 11.2
ds max 8 min 7.78 max10 min 9.78
e min 14.20 17.59
k 6.86 7.89
s 12.57 15.57
銷釘?shù)倪x用例表如下：（圓柱銷）
銷 GB 119——86
d（公稱）
6
8
10
a≈
0.80
1.0
1.2
c≈
1.2
1.6
2.0
L（公稱）
12～60
14～80
20～95
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
附錄
共 33 頁 第 27 頁
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說 明
②模柄的選用：結(jié)構(gòu)圖如下：
根據(jù)壓力機(jī)選擇模柄：
查表2——38 選用浮動(dòng)模柄
d
D
D1
H
1
2
3
4
凹球面模柄
墊塊
錐面壓圈
螺釘
30
65
100
25
30*63
65*10.5
100*20
M8*25
③模架的選用：
各模架才名稱 尺寸
凹模周界 315*200
上模座 315*200*50
下模座 315*200*65
導(dǎo)柱 32*195
導(dǎo)套 32*120*48
保持圈 32*395*76
彈簧 2*37*79
壓板 16*20
螺釘 M6*16
參考《冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》
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說 明
④各模板的尺寸：
凹模板 165*200*25
凹模墊板 165*200*15
導(dǎo)料板 69*200*8
卸料板 165*200*16
上模墊板 165*200*10
凸模固定板 165*200*15
卸料橡膠 H=15
所以依據(jù)上面所選的各標(biāo)準(zhǔn)的模架，則整個(gè)模架的尺寸都以選擇了。因此其它的尺寸根據(jù)各模架的尺寸來確定。
⑤側(cè)刃的設(shè)計(jì)：
因本模具的精度要求高，所以設(shè)計(jì)雙側(cè)刃定距。則側(cè)刃的設(shè)計(jì)如下：
設(shè)計(jì)側(cè)刃時(shí)，第一個(gè)側(cè)刃位置應(yīng)有置在第一工位上，若側(cè)刃孔離凹?？椎?
距離太近，為照顧凹模強(qiáng)度，側(cè)刃位置可成倍進(jìn)距地位移。
第二個(gè)側(cè)刃，目的是使料尾能充分利用。但雙側(cè)用料的耗損更多，只有當(dāng)條料不長，不用第二側(cè)刃則料尾所造成損耗更大時(shí)才宜采用。第二側(cè)刃位置選擇，只需考慮凹模有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，沒有嚴(yán)格要求。
第十二章 設(shè)備校核
模具結(jié)構(gòu)和各零件都設(shè)計(jì)好后必須對模具進(jìn)行必要的校核。其中的校核包括凸模強(qiáng)度校核、壓力機(jī)的校核等。
因各尺寸都是計(jì)算出來的，所以壓力機(jī)的校核以及其它一些的校核都不要校核。因?yàn)樗呀?jīng)有足夠的強(qiáng)度等，而必要校核的是凸模強(qiáng)度的校核。
凸模強(qiáng)度的校核：
一般凸模的強(qiáng)度是足夠的，沒有必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。只有當(dāng)凸模特別細(xì)長，或凸模的截面尺寸相對于板厚很小時(shí)，才進(jìn)行強(qiáng)度校核。凸模強(qiáng)度校核包括抗壓能力和抗縱向彎曲能力兩個(gè)方面的內(nèi)容。
（1）、凸?？箟耗芰π：耍?
參考《
冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
P70
共 33 頁 第 29 頁
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說 明
凸模能正常工作，其最小截面承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力[σ]：
σ=F/A≤[σ]
對于圓形凸模，F(xiàn)=πdtτ代入上式可得：
d≥4tτ/[σ]
=（4x0.2x350）/500
=0.56
式中說明：
σ——凸模最小截面的壓應(yīng)力（Mpa）
F——沖裁力（N）
A——凸模最小截面積（mm2）
d——凸模最小直徑（mm）
t——板料厚度（mm）
τ——板料抗剪強(qiáng)度（Mpa）
[σ]——凸模材料許用壓應(yīng)力（Mpa）
如果凸模材料用一般工具鋼，淬火硬度為58～62HRC，可取[σ]為1000～1600Mpa，沖裁低碳鋼板時(shí)，τ取300Mpa，則按式（2——19），可計(jì)算無導(dǎo)向沖裁時(shí)凸模的最小直徑應(yīng)為：dmin=（0.75～1.2）t?？紤]到某些不穩(wěn)定因素，一般可以這樣認(rèn)為：當(dāng)凸模直徑接