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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 電池殼的沖壓模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 湖南湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2006183915 姓 名： 謝豐林 指導(dǎo)教師： 周里群 老 師 完成日期： 2010- 05-31 目 錄 引言…………………………………………………………………………………….……. 5 摘要 …………………………………………………………………………………….……. 6 Abstract …………………………………………………………………………………….….6 第一章 零件的工藝性分析…………………………………………………..….… 6 第二章 工藝方案的選擇與確定…………………………………………….….… 7 第三章 搭邊與排樣…………………………………………………………….…… 8 第四章 計(jì)算沖壓力與壓力中心……………………………………………….… 9 第五章 初選設(shè)備…………………………………………………………………….12 第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定…………………………………………….. 13 第七章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………...……………. 18 第八章 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………… 21 第九章 其他工藝結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與選用……………………………………. 24 第十章 校核設(shè)備…………………………………………………………………… 25 第十一章 模具的裝配與試?！? 26 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………... 27 附錄……………………………………………………………………………………….... 27 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）題目： 電池殼的沖壓模具設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 2006183915 姓名： 謝豐林 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 周里群 老師 一、主要內(nèi)容及基本要求 對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。根據(jù)制件材料，形狀，尺寸等要求確定合適的成型工藝選定相應(yīng)的成型設(shè)備和成型工藝參數(shù)，完成成型模具的設(shè)計(jì)，基本要求如下： 1.繪制成型模具裝配圖 1張 2.繪制成型模具全套零件圖 1套 3.編寫設(shè)計(jì)說明書 1份 二、重點(diǎn)研究的問題 根據(jù)制件材料，形狀，尺寸等要求如何確定合適的成型工藝選定相應(yīng)的成型設(shè)備和成型工藝參數(shù)。了解各種不同材料的沖壓工藝及成型過程，了解模具凸、凹的計(jì)算過程，了解沖壓設(shè)備的各種工藝及成型過程。 三、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 收集資料、查找相關(guān)的參考文獻(xiàn) 1 周 2 確定成型工藝、選擇成型設(shè)備和成型工藝參數(shù) 1 周 3 設(shè)計(jì)模具的主體結(jié)構(gòu)、模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2 周 4 繪制成型模具裝配圖 1 周 5 繪制全套模具零件圖 3 周 6 編寫設(shè)計(jì)說明書、翻譯英文資料 1 周 7 畢業(yè)答辯 1 周 8 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2000 2. 馬正元、韓啓主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003 3. 張正修主. 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、要點(diǎn)及實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007 4. 薛啓翔主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)例分析.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2008 5. 李名望主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)指南. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008 6. 徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2003 29 引言 本次設(shè)計(jì)，是我的一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，通過這次訓(xùn)練，我對(duì)模具基礎(chǔ)知識(shí)及工程力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、工程材料等專業(yè)課的綜合運(yùn)用有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化.這次課程設(shè)計(jì)初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，鍛練了我綜合運(yùn)用模具設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的理論，結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。 通過制訂設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握模具零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單模具的設(shè)計(jì)過程和方法，對(duì)如計(jì)算、繪圖、熟練和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。 因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此通過設(shè)計(jì)的實(shí)踐，使我了解到模具設(shè)計(jì)的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序，掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面，培養(yǎng)了我們?cè)谀＞吖I(yè)方面的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)將來我在模具方面的發(fā)展起了一個(gè)重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我在機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。 本次設(shè)計(jì),我完全自己動(dòng)手做,獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過非常感謝李應(yīng)明老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了良好的訓(xùn)練。等專業(yè)課的綜合運(yùn)用有了 一 已知條件 （1）如下圖(1-1)所屬為沖裁零件限位板 零件名稱：限位板 零件材料：Q235A 生產(chǎn)要求：大批量生產(chǎn) 圖1-1 A—表示W(wǎng)c碳的含量在 0.14%~0.22%的低硬鋼 計(jì)算及說明 備注 第一章 零件的工藝分析 （1）沖孔 如圖（1-1）所示零件尺寸，寬帶b=42mm,厚度t=3mm,滿足設(shè)計(jì)要求d>2t,且沖裁件外形由直線和圓弧組成，沒有尖角，且圓角半徑r>0.5t 有利用模具壽命。零件沖孔d=29mm,查表1-1，已知材料Q235A屈服點(diǎn)大小235Mpa，選d≥t為最小孔，滿足要求。 表 1-1自由凸模沖孔的最小尺寸(mm) 材料 圓孔 方形孔 矩形孔 長(zhǎng)圓孔 鋼>700Mpa 鋼=400-700Mpa 鋼<400Mpa 銅 黃銅 d≥1.5t d≥1.3t d≥t d≥0.9t d≥1.2t d≥t d≥0.8t d≥0.7t d≥1.35t d≥1.2t d≥0.9t d≥0.8t d≥1.1t d≥0.9t d≥0.7t d≥0.6t 零件沖裁孔與邊緣的間距d=21-（29\2）=6.5mm，d>t滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）沖裁精度 2.6.7 沖裁斷面的表面粗糙度表　　　　　2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度 通過查上表2.6.7的沖裁斷面的表面粗糙度表Ra=12.5 ；查表2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度：新建試模時(shí)≤0.05mm，生產(chǎn)時(shí)≤0.15mm。 d為孔直徑 t為材料厚度 計(jì)算及說明 備注 第2章 工藝方案的選擇與確定 （1） 根據(jù)沖裁件的形狀，分為沖孔和落料兩道工序，且為大批量生產(chǎn)，故選擇復(fù)合模。 （2） 提出可能方案 沖裁該零件，所需工序有： （a） 落料 （b） 沖直徑29mm的孔 根據(jù)以上工序，可以有如下方案 方案一：先落料 再?zèng)_直徑29mm的孔； 方案二：在同一模具上同時(shí)完成沖直徑29mm的孔和落料 比較以上兩種方案，第二種方案易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，且生產(chǎn)率高操作安全，適合大批量生產(chǎn)，所以選方案二。 （3）沖模的生產(chǎn)過程簡(jiǎn)圖如圖1-2 圖1-2 計(jì)算及說明 備注 第三章 搭邊與排樣 （1）確定合理的排樣形式 根據(jù)材料的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用原則，材料利用率η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％ ，利用率越過越經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還要考慮沖裁件的精度要求，精度要求高的要留搭邊。 ? 搭邊a和a1的數(shù)值查表1-4 表 1-4搭邊a和a1數(shù)值(低碳鋼) 注：對(duì)于其他材料，應(yīng)將表中數(shù)值乘以下系數(shù)：中等硬度鋼0.9，硬鋼0.8硬黃銅1~1.1 ， 硬鋁1~1.2 故有： a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm) （2）確定條料寬度和步距 每次只沖一個(gè)零件的步距A的計(jì)算式為： A=D1+2a1=（51+21）+2*2.2=74.2（mm） 條料寬度： B=（D+2a）=（18+55）+2*2.5=78（mm） （3）計(jì)算利用率 選擇的排樣方式如圖1-3所示： η——材料利用率； Ｆ——工件的實(shí)際面積； F0——所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A—— 送料進(jìn)距 (相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離)； B——條料寬度。 D1—平行于送料方向的寬帶 D—垂直于平行于送料方向的寬帶 計(jì)算及說明 備注 圖1-3 工件的實(shí)際面積：F=52×55+3.14*9*9-2*（4*30）-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(29×29)/4=3361.40 F0=A*B=74.2×78=5787.6 材料利用率：η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％=58.08％ 第四章 計(jì)算沖壓力與壓力中心 （1）沖裁力的計(jì)算 普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 P一般可按下式計(jì)算： FP＝tLτ 材料抗剪強(qiáng)度： τ=（1.2×t/d+0.6）*σb ≈150(MPa) 沖孔邊緣: L1=29×3.14=91.06(mm) 落料邊緣： L2=21×3.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm) 沖孔力： F1=L1τt=91.06 ×150× 3=40977 N 落料力 ： F2= L2τt=305.02 ×150× 3=137259 N 沖裁力 ： F0=F1+F2= 178236 N 考慮到模具刃口的磨損和凸凹模間隙的波動(dòng)，材料的機(jī)械性能的變化，材料厚度偏差的，實(shí)際所需的沖裁力還要增加30％，即： F=1.3×F0=231706.8 N τ—— 材料抗剪強(qiáng)度 ，見附表 (MPa)； ?? ? L——沖裁周邊總長(zhǎng)(mm)； ?? ? t——材料厚度(mm) σb—抗拉強(qiáng)度為235(MPa) d---材料最大寬度 計(jì)算及說明 備注 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 收縮而緊箍在 凸模上 。為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ,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；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱為 頂件力 (圖1-5)。影響卸料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計(jì)算是困難的。在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算： 卸料力FＱ＝Ｋ FＰ= 推料力FＱ1＝n Ｋ1 FＰ 頂件力 FＱ２＝Ｋ２ FＰ 圖 1-4 工藝力示意圖 由下表1-5查的K=0.045 K1=0.05 K2=0.04 材料 厚度/（mm） K K1 K2 鋼 ≤0.1 0.1～ 0.5 0.5 ～ 2.5 2.5～ 6.5 6.5 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04 ～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 解得：FQ=0.045×178436.7=8029.65 N FQ1=0.05×178436.7=8921.84 N FQ2=0.04×178436.7=7137.47 N （2）沖裁中心 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （a）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （b）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （c）形狀復(fù)雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。 解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該坐標(biāo)軸力矩。求出合力作用點(diǎn)的座標(biāo)位置 O0(x0, y０)，即為所求模具的壓力中心如圖1-5 圖1-5 其中： X0=（X1+X2+X3+X4+X5）/5=66.2 Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4 P——沖裁力(N)； K——卸料力系數(shù)，其值為0.02～0.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K１——推料力系數(shù)，其值為0.03～0.07(薄料取大值， 厚料取小值)； K2—— 頂件力系數(shù)，其值為0.04～0.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n——梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n＝h/t); h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。 計(jì)算及說明 備注 第五章 初選設(shè)備 （1）計(jì)算壓力機(jī)的表承壓力 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 ?? ?采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時(shí)： FP總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2 =178436.7+8029.65+7137.47 =246873.92 N≈247 KN 根據(jù)標(biāo)稱壓力等參數(shù)查表1-7，可初選壓力機(jī)為：JH23-25 壓力機(jī)型號(hào) J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH23-25 JH23-40 標(biāo)稱壓力/KN 31.5 63 100 160 250 400 滑塊行程/mm 25 35 45 70 75 80 滑塊行程 200 170 145 120 80 55 最大封閉高度 120 150 180 205 260 330 封閉高度調(diào)節(jié)量 25 35 35 45 55 65 立柱間距/mm 120 150 180 220 270 340 喉深/mm 90 110 130 160 200 250 工作臺(tái)前后尺寸/mm 160 200 240 300 370 460 工作臺(tái)左右尺寸/mm 250 310 370 450 560 700 墊板厚度/mm 30 30 35 40 50 65 墊板孔徑/mm 100 140 170 210 260 320 模柄孔直徑/mm 25 30 30 40 40 50 模柄孔深度/mm 40 55 55 60 60 70 最大傾斜角 45 45 35 35 30 30 電動(dòng)機(jī)功率/kw 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 5.5 表1-7 第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定 已知沖裁件材料為Q235A鋼厚度t=3mm,沖裁件精度IT12，查公差表1-8 公差表1-8 查的各尺寸如下圖1-6所示： FP總－沖裁各工藝力的總和 dd—沖孔凹?；境叽?mm)； dp—沖孔凸?；境叽?mm)； dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； △—制件公差 (mm)； x—系數(shù) 計(jì)算及說明 備注 沖裁模刃口尺寸計(jì)算的基本原則： 落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 沖裁件內(nèi)圓孔由沖孔制成，外形為非圓形落料而成， （a）沖孔 凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下： ??dp＝ （ dmin＋x△)－δp dd=（dp+Zmin）+δp 通過查下沖裁件處始雙面間隙表1-9， 表1-9 沖裁件處始雙面間隙 材料厚度mm 軟鋁 含碳（0.08~0.2）%的鋼 Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 1 0.04 0.06 0.05 0.07 0.06 0.08 1.2 0.05 0.084 0.072 0.096 0.084 0.108 1.5 0.075 0.105 0.09 0.12 0.105 0.135 1.8 0.09 0.126 0.108 0.144 0.126 0.162 2 0.1 0.14 0.12 0.16 0.14 0.18 2.2 0.13 0.176 0.154 0.198 0.176 0.22 2.5 0.15 0.2 0.175 0.225 0.2 0.25 2.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.28 3 0.18 0.24 0.21 0.27 0.24 0.3 3.5 0.245 0.315 0.28 0.35 0.315 0.385 4 0.28 0.36 0.32 0.4 0.36 0.44 4.5 0.315 0.405 0.36 0.45 0.405 0.49 δp—凸模下偏差， δd—凹模上偏差 計(jì)算及說明 備注 得到：Zmax=0.27mm Zmin=0.21mm Zmax-Zmin=0.06 mm 沖孔部分沖裁凸模，凹模的制作公差，可查表1-10 表1—10 基本尺寸、mm 凸模偏差δp/mm 凹模偏差δd/mm 基本尺寸、mm 凸模偏差δp/mm 凹模偏差δd/mm ≤18 0.02 0.02 >180 ～260 0.03 0.045 ＞18 ～30 0.02 0.25 >260 ～360 0.035 0.05 >30 ～80 0.02 0.03 >360 ～500 0.04 0.06 >80 ～120 0.025 0.035 >500 0.05 0.07 >120 ～180 0.3 0.04 查的： δp=0.02 mm δd=0.025 mm 有： δp+δd=0.045 mm＜Zmax-Zmin x—系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，按下列關(guān)系取值，也可查表1-11： 當(dāng)制件公差為 IT10以上，取x＝１  當(dāng)制件公差為 IT11～I(xiàn)T13，取x＝0.75 當(dāng)制件公差為 IT14以下時(shí)，取x＝0.5。 表 1-11 系數(shù)x 材料厚度t(㎜) 非 圓 形 圓 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差Δ < 1 1~2 2~4 > 4 ≤0.16 ≤0.20 ≤0.24 ≤0.30 0.17~0.35 0.21~0.41 0.25~0.44 0.31~0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 <0.16 <0.20 <0.24 <0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 計(jì)算及說明 備注 查的x＝0.75 ，Δ=0.24 故得：dp＝ （ dmin＋x△)+δp=（（29+0.75×0.21）+0.02 =29.16+0.02 dd=（dp+Zmin）-δp=*（29.16+0.27）-0.025 =29.43-0.025 （b）落料 落料時(shí)以落料凹模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)的刃口尺寸計(jì)算如下表 表1-11 以落料凹模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)的刃口尺寸計(jì)算 工序性質(zhì) 凹模刃口尺寸磨損情況 基準(zhǔn)件凹模的尺寸圖2.3.3 (b) 配制凸模的尺寸 落料 磨損后增大的尺寸 Aj＝（Amax－x△)＋0.25△ 按凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面合理間隙2cmin ~2cmax 磨損后減小的尺寸 Bj＝（Bmin＋x△)－0.25△ 磨損后不變的尺寸 Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△ ?注：Aj、Bj、Cj為基準(zhǔn)件凹模刃口尺寸；Amax、Bmin、Cmin為落料件的極限尺寸。 計(jì)算凹模各尺寸： 查上表1-11的，尺寸42，52，55對(duì)應(yīng)的x=0.75，尺寸18對(duì)應(yīng)x=1 磨損后增大的尺寸的：Aj＝（Amax－x△)＋0.25△ 42mm的 ：A1= （42-0.75×0.25）+0.25/4=41.81+0.06 52mm的： A2= （52-0.75×0.30）+0.30/4=51.81+0.06 18mm的： A3= （18-1×0.18）+0.18/4=17.82+0.05 圓弧R9，R21的尺寸為了保證分別與18mm，42mm相切，不用計(jì)算直接取其 A3,A1值的一半。 磨損后不變的尺寸：Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△ 44mm的 C1=（55+0.75×0.3）±0.125 ×0.3=54.78±0.04 凸模的尺寸按上述凹模相關(guān)尺寸配制，保證雙面間隙Zmin～Zmax=0.21～0.27mm（前面以由表1-11查的） （C）模具間隙 模具間隙即模具凸模與凹模之間的間隙，其對(duì)沖裁件的質(zhì)量，沖裁力，模具壽命都有較大的影響。因此選擇合理的間隙，非常重要，確定合理間隙的方法如下： 計(jì)算及說明 備注 1. 理論確定法 如圖1-7，中的三角形ABC可確定合理的間隙， 圖1-7 C = （t-h0）×t ×tgβ=t（1- h0/t）×tgβ 查下表1- 12 的 ：h0/t=0.2 ，β=4° 表1-12 h0/t與β的值 材料 h0/t β 退火 硬化 退火 硬化 軟鋼 紫銅 軟黃銅 0.5 0.35 6° 5° 中硬鋼 硬黃銅 0.3 0.2 5° 4° 硬鋼 硬青銅 0.2 0.1 4° 4° 解得： C =3×（1-0.2）×tg4° =3×0.8×0.07 =0.168 mm Z=2c=0.336 mm 2. 經(jīng)驗(yàn)法 材料為硬材料： t＜3mm Z=（8%～10%）t t=1～3mm Z=（11% ～17%）t t=3～5mm Z=（17% ～25%）t 已知材料厚度為：t=3mm 解得： Z= 0.33 ～0.51 mm 式中， h０—— 凸 模切入深度； β——最大剪應(yīng)力方向與垂線方向的夾角 計(jì)算及說明 備注 第7章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 模具的類型選擇 根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需沖孔和落料兩道工序方能完成零件成型，而且要進(jìn)大批量的生產(chǎn)，綜合上述，課選擇正裝式復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)圖如 圖1-7.。 圖1-7 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為復(fù)合模。 計(jì)算及說明 備注 模具各部分名稱和代號(hào)等參數(shù)如下表1-12 表1-12 （2） 模架的選擇 模架由上下模座，模柄及導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱，導(dǎo)套）組成。 （a）模架的形式 模架的形式選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，可縱橫送料，送料方便。其模架的形式結(jié)構(gòu)如下圖1-8 計(jì)算及說明 備注 圖1-8 （b）導(dǎo)柱和導(dǎo)套 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可以直接從標(biāo)準(zhǔn)中選取，選滑動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)柱導(dǎo)套，安裝尺寸示意圖如圖1-9. 圖1-9 計(jì)算及說明 備注 （c）模柄的選擇 所作設(shè)計(jì)為大型，模具都通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的，可使用螺釘固定。 第八章 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （1）凸模 （a）凸凹模和凸模的結(jié)構(gòu)形式 由于沖裁件的落料件為非圓形的，可選擇直通式凸凹模，直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。 1-10 整體式凸模 而沖孔凸模則選擇用臺(tái)階式凸模，如下圖1-11 圖1-11 標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模 計(jì)算及說明 備注 （b）長(zhǎng)度計(jì)算 凸模長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要來確定。采用固定卸料板和導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)時(shí)，圖1-12所示，凸模的長(zhǎng)度應(yīng)該為： 　　　　　　　　　　　　L＝h1＋h2＋h3＋（15～20）mm 圖1-12 （c）材料和其他要求 沖裁件的形狀復(fù)雜，可選擇Cr12，熱處理為淬火； 工作部份的粗糙度為：Ra0.8～0.4 um固定部分粗糙度為：Ra1.6～0.8 um （2）凹模 (一)凹模洞口的類型 ?1. 凹模洞口的類型 　　常用凹模洞口類型如圖1-14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。但因廢料或制件在洞壁內(nèi)的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強(qiáng)度都帶來了不利的影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用 a)、c)型，下出件的用b)或a)型。d)、e)型是錐筒式刃口，在凹模內(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 (如α＝30`時(shí)，刃磨0.1mm，其尺寸增大0.0017mm)。 圖 1-14 凹模洞口的類型 h1、h2、h3、t分別為凸模固定板、卸料板、導(dǎo)料板、材料的厚度。15～20mm為附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。 凹模錐角α、后角β和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝4～10mm。 計(jì)算及說明 備注 設(shè)計(jì)的為復(fù)合模和上出件的沖裁模用 a)型，洞口的主要參數(shù)可查下表1-13， 得到：a=30` β＝３°、h＝10mm。 表1-13 洞口的主要參數(shù) 板料厚度t/mm a β h/mm ≤0.50 15` 2° ≥4 0.5～1 15` 2° ≥5 1～2.5 15` 2° ≥6 ≥2.5 30` 3° ≥8 2. 凹模的外形尺寸 　　凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。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)被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定如圖1-15所示。  圖1-15凹模外形尺寸 凹模厚度 H＝Kb（≥15mm) 凹模壁厚 c＝(1.5～２)H (≥30～４０mm) 式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K是考慮板料厚度的影響系數(shù)。查表1-15 　　　根據(jù)凹模壁厚即可算出其相應(yīng)凹模外形尺寸的長(zhǎng)和寬，然后可在冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)中選取標(biāo)準(zhǔn)值。 表 1-15 系數(shù)K值 b 材料厚度t ≤ 50 50～ 100 100～ 200 ＞ 200 0.5 1 2 3 ＞3 0.3 0.2 0.15 0.1 0.35 0.22 0.18 0.12 0.42 0.28 0.2 0.15 0.5 0.35 0.24 0.18 0.6 0.42 0.3 0.22 t=3mm b=73mm為沖裁件的最大外形尺寸； K是考慮板料厚度的影響系數(shù) 查的： K = 0.5 凹模厚度： H＝Kb= 0.5×73=36.5mm （ ≥15mm) 凹模壁厚 ：c＝(1.5～2)H =（54.75 ～73）mm (≥30～40mm) 第九章 其他工藝結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與選用 1.定位零件 模具上的定位零件的作用是將毛坯和半成品在模具上能夠正確的定位，根據(jù)毛坯的形狀，尺寸，模具的結(jié)構(gòu)形式可選以下定位零件： 導(dǎo)料板：用于條形料的送料，條料靠在一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的方向送料。 定位銷：為上下模座定位，保證沖裁精度。 2.卸料和壓料零件 （1）卸料板 如圖1-16，為固定卸料板，適用于設(shè)計(jì)沖裁件卸料，作用為當(dāng)凸凹模完成一次回程時(shí)，阻擋余料，使其脫落，卸料班為45鋼，熱處理為淬火硬度HRC40～50。 圖1-16 （3） 頂件桿 如圖1-17，為頂件桿，取直徑5～10mm，其與凹模內(nèi)壁的間隙不宜過大，一般取0.1～0.2mm，但不小于0.05mm，頂件板的材料為45鋼。 計(jì)算及說明 備注 3.緊固零件 （1）沉頭螺釘：表1-12中17，用于固定導(dǎo)料板。 （2）螺釘：表1-12中的，8，11，20用于固定模具固定板，從而固定凸凹模和凹模，保證沖裁精度。 第十章 校核設(shè)備 （1）壓力機(jī)和閉模高度的校核 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 ?? ?采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時(shí)： FP總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N≈247 KN 根據(jù)標(biāo)稱壓力等參數(shù)查表1-7，可初選壓力機(jī)為：JH23-25，其閉模高度最大為260mm 又由落料凸凹模標(biāo)準(zhǔn)查得，高度為101mm，符合要求，如下圖 圖 1-16-2 閉模高度 計(jì)算及說明 備注 第十一章 模具的裝配與試模 （1） 模具安裝順序 1. 清洗壓力機(jī)滑塊底面，工作臺(tái)和墊片平面及上下模座的頂面和底面。 2. 降沖模置于壓力機(jī)工作臺(tái)或墊片上，移至近似工作位置。 3. 觀察工件或廢料能否落下。 4. 用手搬動(dòng)飛輪或壓力機(jī)的寸裝置，是壓力機(jī)滑塊逐漸降至下極點(diǎn)。在滑塊下降過程中移動(dòng)沖模，以便模柄進(jìn)入滑塊中的模柄孔內(nèi)。 5. 調(diào)節(jié)壓力機(jī)至近似的閉合高度。 6. 安裝固定下模的壓板，墊塊和螺栓，但不擰緊。 7. 緊固上模，確保上模頂部與滑塊底面貼近無縫隙。 8. 緊固下模，逐次交替擰緊。 9. 調(diào)整閉模高度，使凸模進(jìn)入凹模。 10. 回升滑塊，在個(gè)滑動(dòng)部分加潤(rùn)滑劑，確保導(dǎo)套上部出氣槽暢通。 11. 以紙?jiān)嚊_，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻。滑塊寸動(dòng)或手搬使飛輪移動(dòng)。 12. 刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質(zhì)量。 13. 安裝，調(diào)試送料和出料裝置。 14. 再次試沖。 15. 安裝安全裝置。 （2）常見的試沖缺陷和調(diào)整方法 試沖的缺陷 生產(chǎn)原因 調(diào)整方法 送料不暢或料被卡死 1.兩導(dǎo)料板件的尺寸過小或有斜度 2.凸模與卸料板之間間隙過大，是搭邊翻扭 3.用側(cè)刃定距的的沖裁模導(dǎo)料板的工作面和側(cè)刃不平行形成毛刺 1.根據(jù)情況修整或重裝卸料板 2.減小凸模和卸料板的間隙 3.重裝導(dǎo)料板 卸料不正常，退不下料 1.裝配不正確，卸料機(jī)構(gòu)不能移動(dòng) 2.凹模和下模座的漏料孔沒對(duì)正 3.頂出桿過短或卸料板行程不夠 1.修整卸料板 2.修整漏料孔，修整凹模 3.頂出器的頂出部分加長(zhǎng)或加深卸料螺釘沉孔的深度 凸，凹模刃口相碰 1.上模架，下模架，固定板，凹模，墊片等零件不平行 2.凸，凹模錯(cuò)位 3.導(dǎo)桿和導(dǎo)套配合間隙過大使導(dǎo)向不準(zhǔn) 1.修整有關(guān)零件，重裝上模或下模 2.重新安裝凸，凹模是對(duì)正 3.更換導(dǎo)柱或?qū)? 凸模折斷 1.沖裁時(shí)產(chǎn)生側(cè)向力未抵消 2.卸料板傾斜 1.在模具上設(shè)置靠塊來抵消側(cè)向力 2.修整卸料板或在凸模加導(dǎo)向裝置 凹模被脹裂 凹?？谟械瑰F現(xiàn)象 修磨凹模口 沖裁件的形狀和尺寸不正確 凹模與凸模的刃口形狀及尺寸不正確 修整凸模和凹模的尺寸 落料位置和沖孔位置不正確，成偏位現(xiàn)象 1.擋料釘位置不正 2.導(dǎo)料板和凹模送料中心不平行 1.修整導(dǎo)料釘 2.修整導(dǎo)料板 沖壓件不平 1落料凹模有上口大，下口小的倒錐，沖裁件從中通過會(huì)被壓彎 2.沖孔結(jié)構(gòu)不當(dāng)，落料是沒有壓料裝置 1.修磨凹?？?，去倒錐現(xiàn)象 2.加壓料裝置 沖壓件毛刺較大 1.刃口不鋒利或淬火硬度低 2.凸，凹模配合間隙過大或間隙不均勻 1.修磨工作刃口 2.重新調(diào)整凸，凹模間隙，使其均勻 參考文獻(xiàn) 1. 夏巨諶、李志剛主編. 中國模具設(shè)計(jì)大典.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社 , 2003 2. 鄭家賢主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等編. 現(xiàn)代工程圖學(xué) .長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社 , 2000 4. 徐政坤主編. 沖壓模具及設(shè)備.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005 5. 第四機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所.冷壓沖模設(shè)計(jì).第四機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社 , 1999 7. 李奇 朱江峰主編 .模具設(shè)計(jì)與制造 ， 人民郵電出版社，2008 計(jì)算及說明 備注