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家具隔板支撐座模具設(shè)計(jì)
THE PANELS SUPPORT STAMPING
DIE DESIGN
專 業(yè)：材料成型及其控制工程（模具）
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摘 要
本文結(jié)合現(xiàn)有的模具發(fā)展技術(shù)以及冷沖壓技術(shù)，針對(duì)要設(shè)計(jì)的連接板零件級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，確定沖壓方案后進(jìn)行帶料排樣方案的選擇與設(shè)計(jì)，沖裁及彎曲工藝計(jì)算，在此基礎(chǔ)上制定了零件的加工工藝，正確卸料方式及級(jí)進(jìn)模的總裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各部分零件設(shè)計(jì)以及壓力機(jī)的選擇，主沖裁方案的制定：本次設(shè)計(jì)采用沖孔—落料級(jí)進(jìn)模模具生產(chǎn)，因?yàn)榧?jí)進(jìn)模生產(chǎn)只需一副模具，尺寸精度較高且生產(chǎn)效率高，安全檢測自動(dòng)化，操作安全，故采用沖孔落料基金模具設(shè)計(jì)的形式。
關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模； 連接板； 排樣
Abstract
This combination of existing mold development technology and stamping technology,.aiming to design the supporting board parts progressive die design. The main contents are as follows: The main punching plan : the design of the punching and blanking progressive die for the production. Because of progressive die production only a pair of molds. precision is high and high production efficiency, safety testing automation, safe operation. So the use of piercing blanking die design in the form of fund.
Key words: Progressive die； combined board ； strip layout
目 錄
第一章 緒論 1
第一節(jié) 研究目的 1
第二節(jié) 研究背景 2
第三節(jié) 級(jí)進(jìn)模研究方法 4
第二章 沖裁件工藝性分析 6
第一節(jié) 工件結(jié)構(gòu) 6
第二節(jié) 工件材料屬性 6
第三節(jié) 工件尺寸精度 6
第四節(jié) 沖裁工藝方案種類 6
第五節(jié) 沖裁工藝方案分析及確定 7
第三章 沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì) 9
第一節(jié) 排樣、計(jì)算條料寬度、材料利用率 9
第二節(jié) 沖壓力的計(jì)算 11
第三節(jié) 模具壓力中心計(jì)算 13
第四章 模具主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 14
第一節(jié) 模架設(shè)計(jì) 14
第二節(jié) 各個(gè)模板尺寸設(shè)計(jì) 15
第三節(jié) 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
第四節(jié) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
第五節(jié) 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 23
第六節(jié) 模具材料的選用 25
第五章 級(jí)進(jìn)模裝配 26
第一節(jié) 連續(xù)沖裁模裝配精度要點(diǎn) 26
第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 26
第三節(jié) 組件裝配 26
第四節(jié) 總裝配 29
結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 34
致謝 35
第1章 緒論
第1節(jié) 研究目的
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是衡量一個(gè)國家生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
級(jí)進(jìn)模開發(fā)的重要意義在于可以將設(shè)計(jì)人員從大量繁重的重復(fù)性的手工勞動(dòng)中解放出來，使他們能將主要精力投入到新產(chǎn)品的開發(fā)、工藝裝備的改進(jìn)及新工藝的研究等具有創(chuàng)造性的工作中；大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高產(chǎn)品在市場上的競爭能力；提高企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，并有利于工藝設(shè)計(jì)的最優(yōu)化工作；能夠適應(yīng)當(dāng)前日趨自動(dòng)化的現(xiàn)代制造環(huán)節(jié)的需要，并為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)創(chuàng)造必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
級(jí)進(jìn)模（也叫連續(xù)模，據(jù)說連續(xù)模在標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語已經(jīng)取消）由多個(gè)工位組成，各工位按順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣，一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件只需要一副多工位級(jí)進(jìn)模就可以沖制完成。一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等。 一般來說，在多工位級(jí)進(jìn)模上能完成沖裁、彎曲、拉深等工藝。所以，無論沖壓件的形狀多么復(fù)雜，沖壓工序怎么多，只要選擇合適的壓力機(jī)，均可以在一副多工位級(jí)進(jìn)模上沖制完成。
多工位級(jí)進(jìn)模按模具的組合方式可以分為兩類:1模板式結(jié)構(gòu):各道工序的模具都固定于上下模板內(nèi), 工序數(shù)限制在12左右；2模塊式結(jié)構(gòu)：適用于工序數(shù)很多的情況。每個(gè)模塊都集中了幾道工序, 象獨(dú)立模具一樣由上下兩部分構(gòu)成, 并有自己的導(dǎo)向部件。
1.在一副級(jí)進(jìn)模內(nèi)：可以包括沖裁，彎曲，成型，拉深等多道工序，故用一臺(tái)沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，從而免去了用單工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過程，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和利用率。有些復(fù)雜的小型零件，若不采用級(jí)進(jìn)模幾乎是不能生產(chǎn)的。
2.級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)和制造都比較費(fèi)事，與其他模具相比，好象是成本高，但如果用許多單工序模倒替一副級(jí)進(jìn)模，其許多單工序模的總造價(jià)比一副級(jí)進(jìn)模要高得多，因此在條件允許的情況下采用級(jí)進(jìn)模往往是減低模具成本的交好措施，采用級(jí)進(jìn)?？梢杂靡慌_(tái)沖床取代數(shù)臺(tái)甚至幾十臺(tái)沖床的工作，對(duì)提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本十分有利。此外，級(jí)進(jìn)模自動(dòng)化程度高，操作者可在沖床危險(xiǎn)區(qū)以外操作，具有操作安全的顯著特點(diǎn)。對(duì)于工序復(fù)雜的工作應(yīng)首先考慮采用級(jí)進(jìn)模，
3.采用級(jí)進(jìn)模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位數(shù)較多，模具自然也就比較大，這時(shí)要考慮模具與沖床工作臺(tái)面的匹配性。其二是級(jí)進(jìn)模要采用條料，對(duì)某些形狀復(fù)雜的工件產(chǎn)生的廢料較多，在選用級(jí)進(jìn)模的時(shí)候要注意材料利用率。一般級(jí)進(jìn)模的材料利用率偏低。其三是級(jí)進(jìn)模由于連續(xù)地進(jìn)行各種沖壓，必然會(huì)引起條料載體和工序件的變形，一般來說級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)的工件精度偏低。
第2節(jié) 研究背景
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對(duì)模具的需求量加大。我國設(shè)計(jì)生產(chǎn)的沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3～5um，有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進(jìn)水平。一般模具國內(nèi)可以自行制造，但很多大型復(fù)雜、精密和長壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口，近年來模具進(jìn)口量已超過國內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)
目前我國模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上；工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面。
國外從60年代初就開始了模具CAD/CAM的應(yīng)用研究工作，到目前為止已經(jīng)研究出了多種模具CAD系統(tǒng)。經(jīng)過近40年的發(fā)展，模具CAD系統(tǒng)由開始的二維系統(tǒng)發(fā)展成以實(shí)體造型、基于特征設(shè)計(jì)和CAD/CAM高度集成為特征的三維系統(tǒng)，并逐步向自動(dòng)化和智能化的方向邁進(jìn)。
級(jí)進(jìn)模開發(fā)的重要意義在于可以將設(shè)計(jì)人員從大量繁重的重復(fù)性的手工勞動(dòng)中解放出來，使他們能將主要精力投入到新產(chǎn)品的開發(fā)、工藝裝備的改進(jìn)及新工藝的研究等具有創(chuàng)造性的工作中；大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高產(chǎn)品在市場上的競爭能力；提高企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，并有利于工藝設(shè)計(jì)的最優(yōu)化工作；能夠適應(yīng)當(dāng)前日趨自動(dòng)化的現(xiàn)代制造環(huán)節(jié)的需要，并為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)創(chuàng)造必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
級(jí)進(jìn)模相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展概況
1.國外狀況：
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Ci matron 還引進(jìn)了Auto CAD CATIA 等軟件及法國Marta-D vision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。
2.國內(nèi)現(xiàn)狀：
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對(duì)模具的需求量加大。我國設(shè)計(jì)生產(chǎn)的沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3～5um，有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進(jìn)水平。一般模具國內(nèi)可以自行制造，但很多大型復(fù)雜、精密和長壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口，近年來模具進(jìn)口量已超過國內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速國產(chǎn)化的繁重任務(wù)。
自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以10℅~15℅的速度快速增長。
目前，我國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
第3節(jié) 級(jí)進(jìn)模研究方法
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) ：模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。
高速銑削加工：國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。
模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)：模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。
電火花銑削加工：電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度：我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(Ti N、Ti C等)、等離子噴涂等技術(shù)。
優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)：選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(Ti N、Ti C等)、等離子噴涂等技術(shù)。
模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化:模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展:這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
第2章 沖裁件工藝性分析
第1節(jié) 工件結(jié)構(gòu)
工件名稱：隔板支撐座 生產(chǎn)批量：大批量? 材料：Q235 料厚：1.0mm
工件圖，如圖2.1所示：
圖2-1 隔板支撐座
圖2-2 制件實(shí)體圖
第2節(jié) 工件材料屬性
Q代表的是這種材質(zhì)的屈服極限，后面的235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235MPa左右。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。
用途大致如下：1、大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋爐、容器、船舶等，也大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。C、D級(jí)鋼還可作某些專業(yè)用鋼使用。2、可用于各種磨具把手以及其他不重要的磨具零件。
3、采用Q235鋼做沖頭材料，經(jīng)淬火后不回火直接使用，硬度為36~40HRC，解決了沖頭在使用中碎裂的現(xiàn)象。
Q235是沖壓用鋼板中沸騰鋼的一種牌號(hào)。特性：強(qiáng)度低和硬度塑性好，易于深沖拉延彎曲和焊接。適合連接板的加工要求?！】估瓘?qiáng)度為（σb/MPa）：375-500。這里取400MPa。
第3節(jié) 工件尺寸精度
該零件有四個(gè)5mm的小孔，且孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足沖壓最小距離要求，最小壁厚2mm零件尺寸全部為未注公差尺寸，均可按照IT12級(jí)尺寸精度。所以零件要求精度較低，同時(shí)零件外形及位置公差等均為一般技術(shù)要求，因此使用普通沖裁方式完全滿足零件的精度等級(jí)以及形位公差等技術(shù)要求。
第4節(jié) 沖裁工藝方案種類
此工件所需的基本沖壓工序?yàn)闆_孔、落料?？梢詳M出如下幾種工藝方案：
方案一：先落料，再?zèng)_孔的單工序沖裁。采用單一工序的沖壓方法即先落方半圓的外形，在以這個(gè)工件定位沖?5的圓孔。
方案二：沖孔、落料復(fù)合模沖裁。采用復(fù)合工序的沖壓方法，即沖的圓孔和方半圓外形在同一副模具同一工位的一次沖壓行程中完成。
方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)模沖裁。采用級(jí)進(jìn)工序的沖壓方法，即在同一副模具的不同工位上先后連續(xù)完成沖ф5的圓孔→方半圓外形。
第5節(jié) 沖裁工藝方案分析及確定
方案一：單工序模具。模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。如示例圖2-3
圖2-3 單工序模示例圖
方案二：復(fù)合模具。只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高。如示例圖2-4
圖2-4 復(fù)合模示例圖
方案三：級(jí)進(jìn)模。只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時(shí)比復(fù)合模低。如示例圖2-5
圖2-5 級(jí)進(jìn)模示例圖
綜合以上通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為最佳。其優(yōu)缺點(diǎn)見表2-1。
表2-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較
模具種類比較項(xiàng)目
單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）
級(jí)進(jìn)模
復(fù)合模
零件公差等級(jí)
低
一般
可達(dá)IT13～I(xiàn)T10級(jí)
可達(dá)IT10～I(xiàn)T8級(jí)
零件特點(diǎn)
尺寸不受限制厚度不受限制
中小型尺寸厚度較厚
小零件厚度0.2～6mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件
形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)3mm
零件平面度
低
一般
中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平
由于壓料沖件的同時(shí)得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面
生產(chǎn)效率
低
較低
工序間自動(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高
沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔希仨毷謩?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低
安全性
不安全，需采取安全措施
比較安全
不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本
低
比無導(dǎo)向的稍高
沖裁簡單的零件時(shí)，比復(fù)合模低
沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低
適用場合
料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)
大批量小型沖壓件的生產(chǎn)
形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)
第三章 沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)
第一節(jié) 排樣、計(jì)算條料寬度、材料利用率
一、 計(jì)算條料寬度
排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝廢料叫做搭邊。搭邊的作用是：1、補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格件，2、保持條料有一定的剛度，方便條料送進(jìn)，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。
搭邊值通常由表4-1所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。
根據(jù)零件形狀，查表4-1工件之間搭邊值a=2mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=2.0mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值—△
式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a1---沖裁件之間的搭邊值；
△—板料剪裁下的偏差；（其值查表4-2）可得△=0.6mm。
故條料寬度為35mm。
表3-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值
材料厚度t（mm)
圓件及類似圓形制件
矩形或類似矩形制件長度≤50
矩形或類似矩形制件長度＞50
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a
側(cè)邊 a1
≤0.25
1.0
1.2
1.2
1.5
1.5~2.5
1.8~2.6
＞0.25～0.5
0.8
1.0
1.0
1.2
1.2~2.2
1.5~2.5
＞0.5～1.0
0.8
1.0
1.0
1.2
1.5~2.5
1.8~2.6
＞1～1.5
1.0
1.3
1.2
1.5
1.8~2.8
2.2~3.2
＞1.5～2.0
1.2
1.5
1.5
1.8
2.0~3.0
2.4~3.4
＞2.0～2.5
1.5
1.9
1.8
2.2
2.2~3.2
2.7~3.7
表3-2 普通剪床用帶料寬度偏差△（mm）
條料厚度t(mm)
條料寬度b(mm)
≤50
＞50～100
＞100～200
＞200
≤１
0.4
0.5
0.6
0.7
＞１～2
0.5
0.6
0.7
0.8
＞2～3
0.7
0.8
0.9
1.0
＞3～5
0.9
1.0
1.1
1.2
二、 排樣
沖裁件在條料、帶料或拌料上的布置方法稱為排樣。排樣是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)極其重要的工作，派楊方案對(duì)材料利用率、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等都有重要影響。
排樣方法如下：
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，生產(chǎn)中大多數(shù)沖裁件是采用有廢料排樣，但材料利用率低。
方案二：少廢料排樣 沿沖件部分外形切斷或沖裁，只在沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊，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 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無任何搭邊。沖件的質(zhì)量和模具壽命更差一些，材料利用率最高。
通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。下面就計(jì)算該排樣的材料利用率。
沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
其材料的利用率由下面公式計(jì)算
式中 N——一張板料上沖件的總數(shù)目；
A——沖壓件的面積（包括沖出的小孔）（mm）；
B——條料的寬度（mm）；
L——條料的長度（mm）；
由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。
排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：
1）提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀）。
2)排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全。
3)模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。
4)保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。
圖3-1 排樣材料利用率計(jì)算
根據(jù)排樣圖，通過PRO/E進(jìn)行調(diào)料分析，可計(jì)算η=（NA/BL）×100%=41.61%。
第2節(jié) 沖壓力的計(jì)算
一、 沖裁力
沖裁力是指沖裁時(shí)凸模所承受的最大壓力，包括施加給板料的正壓力和摩擦阻力。在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。
用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力Ｆ一般按下式計(jì)算：
式中 F為沖裁力；
為材料的抗拉強(qiáng)度，Q235材料的取400Mpa；
t為材料厚度t=1.2mm；
L為沖裁周長。
第一工位L=40mm，F(xiàn)=16KN；
第二工位中 L=31.4mm，F(xiàn)=12.56KN；
第三工位中L=31.4mm，F(xiàn)=125.6KN；
第四工位中L=20mm，F(xiàn)=8KN；
第五工位中 L=64.84mm，F(xiàn)=25.9KN；
16+12.56+125.6+8+25.9=188.06KN。
二、卸料力
板料經(jīng)沖裁后，由于彈性變形恢復(fù)的作用，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊固在凸模上，為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將緊固在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出，從凸模上卸下固著的料所學(xué)的力稱為卸料力。
式中： K1-系數(shù)，查表4-3得K1 =0.04～0.05取?K1=0.04。
表3-3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
K1
K2
K3
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.050
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
3、 總壓力及沖壓設(shè)備的選擇
則：
沖壓設(shè)備的選擇，沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多，選用沖壓設(shè)備時(shí)主要應(yīng)考慮下列要求：?
1、壓設(shè)備的類型和工作形式是否適合于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保要求；
2、沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要。
3、沖壓設(shè)備的裝模高度，工作尺寸，行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。
4、沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。根據(jù)模具的形狀尺寸及制件精度，這里選用開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)，壓力機(jī)代號(hào)為J23—160，其主要參數(shù)見表3-4:
經(jīng)計(jì)算得總沖壓力F=78KN，初選15噸的壓力機(jī)。選擇曲柄壓力機(jī)的型號(hào)：J23—15。J23—25壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表2。
表3-4 J23—25開式壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)
名 稱
符號(hào)
量值
標(biāo)稱壓力
Fg/10kN
25
標(biāo)稱壓力行程
sg/mm
6
最大封閉高度
H/mm
300
封閉高度調(diào)節(jié)量
H/mm
70
工作臺(tái)尺寸
左右
L/mm
560
前后
B/mm
360
工作臺(tái)孔尺寸
左右
L1/mm
260
前后
B1/mm
130
直徑
D1/mm
180
模具的閉合高度H0應(yīng)為上模板、下模板、墊板、凸模固定板、卸料板、卸料背板、凹模板、凹模墊板、模腳等厚度及料厚的總和。即
H0=280mm。
所選壓力機(jī)的閉合高度Hmax=300mm，Hmin=（300-70）=230mm。滿足：
Hmin+10mm≤H0≤Hmax-5mm
故可以選用該型號(hào)的壓力機(jī)。
第3節(jié) 模具壓力中心計(jì)算
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相垂合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，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(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。
2. 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。
3. 形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、?級(jí)進(jìn)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)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置。
計(jì)算壓力中心時(shí)，畫出圖。在圖3-33中將XOY坐標(biāo)建立在圖的對(duì)稱中心線上。根據(jù)圖分析，因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱，故落料時(shí)F1的壓力中心在O1點(diǎn)上；沖孔時(shí)F2的壓力中心在O2上。
求合力壓力中心按式：
計(jì)算得：
所以，沖壓壓力中心為（10，11.5）。
第4章 模具主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算
第1節(jié) 模架設(shè)計(jì)
模架由上模座，下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。模架是模具的主題結(jié)構(gòu)，它是連接級(jí)進(jìn)模所有零件的重要部件。模具的全部零件都是固定至它上面，并承受沖壓過程中的全部載荷。該模架選用非標(biāo)準(zhǔn)模架，且為四導(dǎo)柱模架。其具體的結(jié)構(gòu)尺寸如表4-1所示：
表4-1 模架的結(jié)構(gòu)尺寸
名稱
尺寸（mm）
材料
熱處理
上模座
80040060
45
HT200
下模座
80040070
45
HT200
導(dǎo)柱
A55 h5×230
20
58-62HRC
導(dǎo)套
A55 H6×140×53
20
58-62HRC
模架的導(dǎo)向裝置是指在上下模座上安裝了主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件組成的導(dǎo)向副，有了它們，可以使得上下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)位置始終沿著一個(gè)正確的方向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到精密沖壓的目的。
圖4-1 導(dǎo)套導(dǎo)柱組件
標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)進(jìn)模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級(jí)進(jìn)模比不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當(dāng)凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。
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。
本模具采用四導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。滑動(dòng)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(shí)（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15mm。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(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)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。
第2節(jié) 各個(gè)模板尺寸設(shè)計(jì)
模座的的尺寸L/mm×B/mm為260mm×140mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5~2倍，上模座的厚度為40，上墊板厚度取15，固定板厚度取20，下模座的厚度為50mm。
該級(jí)進(jìn)模各模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：
凸模固定板：，如圖4-2
圖4-2 凸模固定板
卸料板：，如圖4-3
圖4-3 卸料版
凹模板：，如圖4-4
圖4-4 凹模板
上墊板：，如圖4-5
圖4-5 上墊板
故：模具閉合高度。
第3節(jié) 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)零件精度及排樣圖,決定沖裁凸模單個(gè)制造,然后用適當(dāng)方法固定在固定塊上，固定塊最終通過過盈配合固定在凸模固定板各型腔中，除沖孔凸模外，其他凸模在適當(dāng)?shù)拈L度方向上開擋槽，通過壓板和螺釘固定在固定板反面上，這樣可防止凸模滑落。
凸模尺寸以第四章計(jì)算尺寸為準(zhǔn)；長度方向上，因側(cè)刃與沖定位孔凸模要求不高，長度可取50mm；其他沖裁凸模應(yīng)保持長度一致，長度L=固定板厚度+自由高度+卸料板厚度+入體深度=80+入體深度，取84mm。
圖4-2 矩形沖孔凸模
沖孔凸模主要作用沖切廢料。材料為Cr12，淬火硬度為58—64HRC，長度51mm。
圖4-3 成型凸模
落料凸模主要作用為工件的切出。凸模材料為Cr12MoV，淬火硬度為58—64HRC，長度51mm。
圖4-4 切斷凸模
切斷載體凸模主要為公布最后切斷廢料，使工件脫出，凸模材料為CR12MOV，淬火硬度為62-64HRC。
圖4-5 異性孔凸模
異型孔凸模主要為沖工件周邊材料，成型工件輪廓，材料為CR12MOV，淬火硬度為62-64HRC。
圖4-6 彎曲成形凸模
彎曲成形凸模主要為彎曲工件周圍邊，使工件出現(xiàn)后側(cè)、兩邊的凸邊，材料為CR12MOV，淬火硬度為62-64HRC。
第4節(jié) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模的設(shè)計(jì)制造有以下兩種方案:
1.凹模采用整體制造。該方案機(jī)械加工余量很大,平面磨削也不方便,成形模塊向上凸起,且成形模塊磨損后不可修復(fù),必須整塊凹模更換。
2.將側(cè)刃、沖定位孔凹模采用同一固定塊固定，這樣可保證定位的準(zhǔn)確性，也增加了凹模的整體強(qiáng)度；將其他凹模各自以固定塊固定，通過過盈配合鑲嵌在凹模固定板上，以慢走絲一次定位割出固定板各型腔，確保凹模位置準(zhǔn)確。
本設(shè)計(jì)選用的是第二套方案，凹模采用螺釘和銷釘定位固定時(shí)，要保證螺孔間、螺孔、與銷孔及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命，因?yàn)楣ぜ纫蟛桓?，整體凹?？梢愿焖偌庸ぶ圃?。
圖4-7 凹模板
凹模材料定為Cr12MoV，淬火硬度為60—62HRC，厚度為40mm。
第5節(jié) 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
一、 凸、凹模的加工方法?
凸、凹模的加工方法一般有兩種，一種是凸、凹模分開加工，另一種是凸、凹模配合加工。凸、凹模分開加工時(shí)，是指凸模與凹模分別按圖加工尺寸要求加工。凸、凹模具有互換性，當(dāng)制件形狀復(fù)雜或凸、凹模，配合間隙較小時(shí)，采用分開加工法比較困難。此時(shí)，可采用配合加工法（配做法就是按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙配制另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙呦配制保證，工藝比較簡單，并且還可適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易，故目前一般工廠常常使用此方法加工），即無加工凸模（或凹模），這種加工法容易保證凸凹模間的間隙。 ?
本文所定的工件形狀較為復(fù)雜。凸、凹模采用配合加工法較為適宜。但對(duì)于工件上一些通孔及形狀規(guī)則的孔采用分開加工法比較適宜。
?
二、 凸、凹模間隙
根據(jù)JB/Z271——86規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號(hào)C表示，其值可為正也可為負(fù)，在普通沖裁模中均為正值。它對(duì)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。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。
1）、間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁結(jié)束后沖裁件相對(duì)于凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。沖裁件尺寸越小，形狀越簡單則精度越高。這是由于模具精度易保證，間隙均勻，沖件的翹曲小，以及沖裁件的彈性形變絕對(duì)量小的緣故。
2）、間隙對(duì)模具壽命的影響
模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁模常以刃口磨鈍與崩刃的形式失效。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，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。而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，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。
3）、間隙對(duì)沖裁工藝力的影響
隨著間隙的增大，沖裁力有一定程度降低，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小，通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對(duì)卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的15~25%左右時(shí)的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂件力迅速增大?
4）、間隙值的確定
由以上分析可見，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)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，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)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(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Cmin。
確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。
在沖模刃口尺寸計(jì)算需要注意：在計(jì)算工件外形落料時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸按相應(yīng)的按凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙查表得0.17—0.23mm，為了保證與16的輪廓線相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也取一半。
在計(jì)算沖孔模刃口時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙為0.13—0.25mm。
表4-2 系數(shù)x
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1~2
2~4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
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
①5mm沖孔凸模：如圖
圖4-8
②中間矩形孔凸模：如圖
圖4-9
③切邊沖孔凸模：如圖
圖4-10
④落料尺寸：如圖
圖4-11
凹模刃口尺寸按照凸模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙值0.13 -0.25。
⑤彎曲尺寸
外形：
內(nèi)行：
圖4-12
第6節(jié) 模具材料的選用
模具材料的選用原則道德要根據(jù)模具的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷性質(zhì)、鍛造工工敢（工序）和設(shè)備特性等模具的工作環(huán)境，以及企業(yè)的綜合技術(shù)水平、選材理念和習(xí)慣等因素進(jìn)行綜合考慮。此外還要貫徹實(shí)用、安全和經(jīng)濟(jì)的基本原則。根據(jù)這些基本因素和原則，需要有針對(duì)性地考慮如下各點(diǎn)：
1.熱負(fù)荷性質(zhì)
模具材料必須滿足模具工作的熱負(fù)荷環(huán)境，例如，模具工作全過程中的最高溫度及其變化幅度等。（1）熱鍛模具材料不但在400℃～600℃應(yīng)具有優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性，還應(yīng)在1000℃～200℃溫度敬意具有良好的抗冷熱疲勞性能。（2）等溫鍛造模具材料則需要在鍛造溫度（如900℃或1000℃）條件下，不但始終具有很高的高溫硬度、好的耐磨性、足夠的韌性和高的抗蠕變性能，而且模具材料在其工作溫度下的抗拉強(qiáng)度應(yīng)該達(dá)到鍛造溫度下鍛件材料流變應(yīng)力的3倍～5倍。
2.機(jī)械負(fù)荷性質(zhì)
模具材料必須滿足模具工作的機(jī)械負(fù)荷環(huán)境。例如，模具是在沖擊負(fù)荷、還是在靜壓負(fù)荷下工作，負(fù)荷的大小和應(yīng)力狀態(tài)，以及在加壓條件下熾熱鍛件與模具的接觸時(shí)間等。（1）錘鍛模具承受極大的沖擊負(fù)荷，除要求模具材料具有高的強(qiáng)度和耐磨性外，還要求模具材料具有優(yōu)良的沖擊韌性。（2）液壓機(jī)模具承受靜壓負(fù)荷，模具材料對(duì)機(jī)械負(fù)荷的要求不如錘鍛模具高，但是在加壓條件下熾熱鍛件與模具的接觸時(shí)間長，對(duì)模具材料的高溫耐磨性有更高的要求。（3）機(jī)械壓力機(jī)和螺旋（含摩擦）壓力機(jī)模具所承受的負(fù)荷性質(zhì)介于鍛錘和液壓機(jī)之間，對(duì)模具材料的要求是二者的折中，但是，這類設(shè)備生產(chǎn)鍛件批量大，因此要求模具材料具有更高的耐磨性。（4）冷鍛和冷擠壓模具的工作應(yīng)力極高（基至接近模具材料的屈服強(qiáng)度），但冷鍛和冷擠壓往往是靜態(tài)負(fù)荷的壓應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行，因此，應(yīng)選擇低溫強(qiáng)度高但塑性和沖擊韌性智謀的模具材料。
3.模具結(jié)構(gòu)
根據(jù)模具的大型整體結(jié)構(gòu)、小型鑲塊結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的不同，應(yīng)按照模具材料的特性有針對(duì)性的選材。
在冷沖壓模具中，使用了各種金屬和非金屬材料，在金屬材料中，有各種的品種和牌號(hào)的鋼、銅、鋁、鎂、鈦、及其他合金，也有一些貴重金屬等。設(shè)計(jì)模具時(shí)，合力選取模具材料是關(guān)系到模具壽命和成本的一項(xiàng)重要工作。模具的工作零件---凸凹模材料的選取尤為重要和慎重，在選取材料是應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：
（1）生產(chǎn)批量 當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時(shí)，凸凹模的材料應(yīng)選取質(zhì)量高、耐磨、性好的模具鋼。對(duì)于模具的其他工藝結(jié)構(gòu)部分和輔助結(jié)構(gòu)部分的零件材料要求也相應(yīng)的提高。在批量不大時(shí)，應(yīng)考慮減低成本，可適當(dāng)放寬對(duì)材料性能的要求；
（2）被沖壓件材料的性能、工序性質(zhì)和凸凹模的工作條件 當(dāng)被沖壓件材料較硬或變形抗力較大時(shí)，末句凸凹模應(yīng)選取耐磨性好、強(qiáng)度高的材料，對(duì)于凸凹模工作條件較差的冷擠壓模，應(yīng)選取有足夠強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性等綜合性能比較好的模具鋼，同時(shí)應(yīng)具有一定的紅硬性和熱疲勞強(qiáng)度等；
（3）材料性能 應(yīng)考慮模具材料的冷熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件；
（4）生產(chǎn)和使用情況 應(yīng)考慮我國模具鋼的生產(chǎn)和使用情況。
這里對(duì)凹模的技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)劃：
凹模是沖裁模具的主要工作零件，在沖裁時(shí)坯料對(duì)凸模和凹模的刃口產(chǎn)生很大的側(cè)壓力導(dǎo)致凸凹模都與制件或廢料發(fā)生了摩擦和磨損。模具刃口越鋒利沖裁件斷面質(zhì)量越好。因此凸凹模的加工制造應(yīng)注意以下五點(diǎn)要求：① 結(jié)構(gòu)合理；②高的尺寸精度、行位精度、表面質(zhì)量；③足夠的強(qiáng)度與精度；④良好的耐磨性；⑤一定的疲勞強(qiáng)度。
凹模的加工要求見表4-3。
表4-3 凹模加工要求
項(xiàng)目
加工要求
尺寸精度
達(dá)到圖樣要求，凹模間隙合理均勻
表面形狀
凹模側(cè)壁要求平行或稍有斜度，大端應(yīng)位于工作部分，決不允許有反斜度
位置精度
凹?？着c固定板安裝孔、卸料板孔孔位應(yīng)一致，各步步距應(yīng)等于側(cè)刃的長度
表面粗糙度
刃口部分的表面粗糙度為Ra為0.8，固定部分的表面粗糙度Ra為1.6，其余為6.3，刃口要求鋒利
硬度
凹模工作部分硬度為62—64HRC
第5章 級(jí)進(jìn)模裝配
第1節(jié) 連續(xù)沖裁模裝配精度要點(diǎn)
① 凹模上各型孔的位置尺寸及步距，要求加工正確。
② 凹模型孔板、凸模固定板和卸料板，三者型孔位置尺寸必須一致，即裝配后各組型孔三者的中心線一致。
③ 各組凸、凹模的沖裁間隙均勻一致。
第2節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
凡工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國家，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作都十分重視，因?yàn)槟芙o工業(yè)帶來質(zhì)量、效率和效益。模具是專用成形工具產(chǎn)品，雖然個(gè)性化強(qiáng)，但也是工業(yè)產(chǎn)品，所以標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要。模具標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包括模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和執(zhí)行、模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)和應(yīng)用以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳、貫徹和推廣等工作。模具標(biāo)準(zhǔn)件在模具總成本中占比不大，但對(duì)整體模具性能卻起到至關(guān)重要的作用，此模具所選標(biāo)準(zhǔn)件如下：
下模座緊定螺釘 M10*85 10個(gè)，上模座緊定螺釘M10*75 10個(gè)，緊定螺釘 M10*55 2個(gè)，導(dǎo)套 A40h5*140*53 4個(gè)，導(dǎo)柱 A40h5*230 4個(gè)，模柄A60 1個(gè)，定位銷釘m6*45 1個(gè)，卸料螺釘M12*100 8個(gè)，圓柱卸料彈簧2*20*70 8個(gè)，模座定位銷釘m12*100 4個(gè)，圓柱壓縮彈簧 1.6*28*72 10個(gè)，導(dǎo)正銷A5*2*32 1個(gè)。
第3節(jié) 組件裝配
選擇裝配基準(zhǔn)件。連續(xù)沖裁模以凹模為裝配基準(zhǔn)件。
① 將凸模依次壓入固定板。復(fù)查凸模與固定板的垂直度合格后，磨削凸模組件的上端面平齊。
② 將模柄壓入上模座中，配磨端面平齊。
第4節(jié) 總裝配
① 組裝下模。
把凹模放在下模座的對(duì)稱中心位置上，用平行夾板夾緊，通過凹模螺釘孔在下模座上鉆出錐窩，通過凹模銷孔在下模座上引鉆、鉸銷孔成。拆去凹模，在下模座上按錐窩制螺紋過孔及沉孔。再重新將凹模裝在下模座上，裝入銷釘定位，用螺釘緊固。
② 將凸模組件裝在上模座上。
a．在凹模上放上等高墊塊，將凸模組件裝入凹?？變?nèi)。
b．預(yù)裝上模座。以導(dǎo)柱、導(dǎo)套定位安裝上模座，用平行夾頭將上模座和凸模固定板夾緊。通過凸模固定板孔在上模座上鉆錐窩，拆開后按錐窩鉆螺紋過孔、沉孔，然后用螺釘將上模座、凸模固定板稍加緊固
③ 調(diào)整凸、凹模配合間隙。將上、下模合模，再將模具翻轉(zhuǎn)，從下模座的漏料孔觀察凸、凹模的配合間隙, 用手錘敲擊凸模固定板的側(cè)面進(jìn)行調(diào)整使配合間隙均勻。經(jīng)上述調(diào)整后，以紙作沖壓材料，進(jìn)行試沖。如果沖出的紙樣輪廓齊整，沒有毛刺或毛刺均勻，說明凸、凹模間隙是均勻的，如果只有局部毛刺，則說明間隙是不均勻的，應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)整直到間隙均勻?yàn)橹埂?
④ 調(diào)好間隙后，將凸模固定板的緊固螺釘擰緊，在鉆床上配鉆、配鉸定位銷孔，裝入定位銷釘。
⑤ 裝導(dǎo)板。以凹模為基準(zhǔn)，調(diào)整導(dǎo)板位置；試沖，達(dá)到要求后鉆、鉸銷孔并裝銷釘。
⑥ 裝承料板及彈簧側(cè)壓裝置。
模具裝配圖如圖6-1所示
圖5-1裝配圖
結(jié)論
經(jīng)過幾個(gè)月的設(shè)計(jì)與調(diào)配，家具隔板沖壓模終于完成， 上述模具結(jié)構(gòu), 在完全滿足使用要求情況下, 生產(chǎn)效率大幅度提高, 制品尺寸穩(wěn)定, 材料消耗降低。共五個(gè)工步：沖孔、中間成型，沖異型孔、彎曲成形、切邊，設(shè)計(jì)排樣基本合理。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中也遇到過大量的問題，通過解決這些問題，我也受益良多。導(dǎo)致這些問題主要原因是:
1.經(jīng)驗(yàn)不足 第一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模具，對(duì)一些經(jīng)驗(yàn)性的東西不了解，對(duì)某些經(jīng)驗(yàn)性東西不會(huì)運(yùn)用，尤其在繪制裝配圖和零件圖時(shí)，經(jīng)常標(biāo)注不全，這些都是由于經(jīng)驗(yàn)不足造成的。由于沒有在生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí)過，很多設(shè)計(jì)出來的零件都是不合理的零件，甚至是加工不出來的零件。
2.資料、信息不足 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要大量的資料與信息，而我們剛好在這塊做的不夠好，有客觀原因也有自身的原因。學(xué)校圖書館由于要搬遷，導(dǎo)致我們所能借到的資料相當(dāng)少；在網(wǎng)上能夠查閱到大量的資料，但由于自己文獻(xiàn)檢索這塊沒有學(xué)扎實(shí)，也沒有找到很多的資料。
3專業(yè)知識(shí)不扎實(shí) 在設(shè)計(jì)當(dāng)中有些原理性的東西不是很確定，模棱兩可，甚至一些常用的零件簡化畫法都是很模糊，如螺栓連接以及螺紋的標(biāo)注等。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我明白了自身的不足，也讓我有了很大的收獲，無論是專業(yè)知識(shí)上，還是在其他方面都有很大的進(jìn)步。在當(dāng)今手工具迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用情況下, 追求產(chǎn)品價(jià)格及質(zhì)量的競爭日益劇烈。采用先進(jìn)的沖壓成形技術(shù)是一行之有效的最佳途徑, 它既能提高產(chǎn)品質(zhì)量及材料利用率, 又可明顯減少機(jī)械加工工時(shí), 從而大大降低了產(chǎn)品成本, 經(jīng)濟(jì)效益顯著。 參考文獻(xiàn)
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