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西 南 交 通 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
托架沖模具設(shè)計及CAD
年 級:2003 級
學(xué) 號:
姓 名:
專 業(yè):
指導(dǎo)老師:
2007 年 6月
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第Ⅰ頁
院 系 專 業(yè)
年 級 2003級 姓 名
題 目 托架沖模具設(shè)計及CAD
指導(dǎo)教師
評 語
指導(dǎo)教師 (簽章)
評 閱 人
評 語
評 閱 人 (簽章)
成 績
答辯委員會主任 (簽章)
年 月 日
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第Ⅱ頁
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號
發(fā)題日期： 2007 年 3 月15 日 完成日期： 6 月25 日
題 目 托架沖模具設(shè)計及CAD
1、本論文的目的、意義 模具設(shè)計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經(jīng)驗才能勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展，模具設(shè)計工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設(shè)計經(jīng)驗的模具工程非常困難，而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學(xué)生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設(shè)計實踐， 采用CAD/CAM(Master CAM、UG、Pro/E)技術(shù)可以使設(shè)計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結(jié)合，各盡所長，充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力，控制設(shè)計過程，使模具設(shè)計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力。兩者結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于獲得最優(yōu)的設(shè)計成果，縮短開發(fā)周期。
2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 1、工藝分折;2、確定加工方案;3 排樣圖的設(shè)計及材料利用率計算;4、沖裁壓力和壓力中心計算;5、凸凹模設(shè)計;6、凸凹模刃口尺寸的確定;7、其它零件的設(shè)計;8、壓力機的選擇; 9、后附翻譯和實習(xí)報告
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第Ⅲ頁
3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 12 周）
第一部分工藝分折、確定加工方案、收集資料 ( 2周)
第二部分 排樣圖的設(shè)計及材料利用率計算、沖裁壓力和壓力中心計算 ( 2周)
第三部分凸凹模設(shè)計、凸凹模刃口尺寸的確定 ( 4周)
第四部分其它零件的設(shè)計、壓力機的選擇 ( 2周)
第五部分 寫說明書及翻譯 ( 1周)
評閱及答辯 ( 1周)
備 注 參考文獻： 沈興東，韓森和 《沖壓設(shè)計與模具設(shè)計》山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005年;翁其金《冷沖壓技術(shù)》機械工程出版社，2004年;王芳《沖壓設(shè)計與模具設(shè)計》機械工程出版社，2002年 鄭家賢《沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù)》機械工業(yè)出版社 2004年
指導(dǎo)教師： 2007年4月10日
審 批 人： 年 月 日
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第Ⅳ頁
摘 要
沖壓模具在實際工業(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)的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當今科技的發(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。沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負擔(dān)，具有重要的技術(shù)進步意義和經(jīng)濟價值。
本文提出采用模具來生產(chǎn)托架的新工藝，并針對某規(guī)格夾具托架設(shè)計了復(fù)合模。該模具設(shè)計的難點主要是如何解決好零件中的孔沖裁、確定模具結(jié)構(gòu)、如何進行模具的制造及沖裁方案選定等。本文結(jié)合托架的特點，具體解決了壓力機的選擇與校核、凸模和凹模刃口尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計、定位方案設(shè)計、卸料方式的設(shè)計、主要模具零件的加工工藝、標準零件的選用、模具的裝配等一系列的設(shè)計工作，這些設(shè)計可為類似的零件模具設(shè)計提供現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。此次模具設(shè)計的突出特點是嘗試使用復(fù)雜的復(fù)合模具，解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多、工藝路線長、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點，并為以后此類零件沖壓工藝的編制及模具設(shè)計提供了可靠的依據(jù)。
本文介紹的模具實例結(jié)構(gòu)簡單實用，使用方便可靠，對類似工件的大批量生產(chǎn)具有一定的參考作用。
關(guān)鍵詞 沖模；復(fù)合模；沖裁力；沖裁間隙
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第VI頁
Abstract
Punching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value.
This Article proposes using mold to produce retainer of the new technology, And against a standard fixture retainer design of the compound dies. The main problems of this mold design is how to solve retainer of punching holes, determine mold structure, how to manufacturing the mold and selected blanking programs and so on. This Article Combine the characteristics of retainer, concretely solve the choice and verify check of the press machine, the numeration and structure design of the point dimension of punch and matrix, the locating project design, the method of stripper, the main mold parts processing, the choice of standard parts, the design of the model assemble. These designs can provide realistic guiding significance for similar mold design. But the characteristics of the design is to try to using the complicate dies. To solve the problem of original process, such as large numbers of die, long process of technology, high production cost, low efficiency, difficulty in keeping symmetry of working parts are solved, and a reliable evidence for the workout of stamping process and die design of these parts is provided.
The dies here discussed can be easily made, conveniently used, and safely operated. And it could be used as the reference in the large scale production of similar workpieces.
key words dies; compound dies; blanking force; blanking dearance
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第VIII頁
目 錄
第1章 緒論 1
1.1模具行業(yè) 1
1.2國內(nèi)外模具發(fā)展狀況及趨勢 1
1.3本次設(shè)計的主要方向、內(nèi)容及目的 2
第2章 沖壓工藝與模具設(shè)計 4
2.1 沖壓件工藝分析 4
2.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 4
2.3 排樣及搭邊 5
2.4 沖壓力與壓力中心計算 6
2.4.1 沖壓力 6
2.4.2 壓力中心 7
2.5 工作零件刃口尺寸計算 8
2.5.1 刃口尺寸確定的原則 8
2.5.2 刃口尺寸確定的方法 9
2.6 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 11
2.6.1 落料凹模板尺寸 11
2.6.2 落料凸模尺寸 11
2.6.3 沖孔凸模尺寸 11
2.7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸及模架選用 12
2.8 壓力機的規(guī)格選用 12
2.9 模具裝配圖 13
2.10 模具零件圖 14
2.11 零件技術(shù)要求 24
第3章 模具制造 25
3.1 主要模具零件及其加工工藝過程 25
3.1.1 落料凹模加工工藝過程 26
3.1.2 沖孔凸模加工工藝過程 26
3.1.3 落料凸模加工工藝過程 27
3.1.4 凸模固定板加工工藝過程 28
3.1.5 落料凸模固定板加工工藝過程 28
3.1.6 卸料板加工工藝過程 29
3.1.7 上墊板加工工藝過程 29
3.1.8 下墊板加工工藝過程 30
3.1.9 空心墊板加工工藝過程 30
3.1.10 推件塊加工工藝過程 31
3.1.11 上模座加工工藝過程 31
3.1.12 下模座加工工藝過程 32
3.2 其余模具標準零件 32
3.2.1 固定擋料銷及導(dǎo)料銷 32
3.2.2 推桿 33
3.2.3 防轉(zhuǎn)銷 33
3.2.4 圓柱銷 34
3.2.5 卸料螺釘 35
3.2.6 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 35
3.2.7 模柄 36
3.2.8 卸料彈簧 37
3.2.9 導(dǎo)柱導(dǎo)套 38
3.2.10 模座 38
第4章 模具裝配與調(diào)試 40
4.1 模具裝配特點 40
4.2 裝配技術(shù)要求 40
4.3 裝配過程 41
4.3.1 常用的裝模工具 41
4.3.2 模具的裝配 41
4.4 裝模與試模 43
4.4.1 模具的安裝 43
4.4.2 模具的調(diào)試 44
4.5 檢驗和驗收技術(shù)條件 45
4.6 使用規(guī)定 46
4.7 沖模設(shè)計的審核項目 46
4.8 模具制造者的保證 47
結(jié)論 49
致謝 50
參考文獻 51
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第43頁
第1章 緒論
1.1模具行業(yè)
沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60～80%的零部件都要依靠模具成型。
1.2國內(nèi)外模具發(fā)展狀況及趨勢
我國具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀，近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分,我國模具基本分為10大類，其中,沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。目前,我國以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步。幾大汽車模具廠由于采用了國際上先進的模具加工廠設(shè)備、制造技術(shù)和軟件,實現(xiàn)了CAD(計算機輔助設(shè)計)/CAE(計算機輔助實驗)/CAM(計算機輔助制造)一體化,提高了沖壓模具的設(shè)計開發(fā)和制造能力,縮短了模具的生產(chǎn)周期。國內(nèi)的模具企業(yè)也在充分抓住汽車工業(yè)所帶來的發(fā)展契機,加大設(shè)備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級步伐,積極開拓國內(nèi)外市場。
然而，我國模具制造技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家的差距還很大，沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的開發(fā)手段比較落后、技術(shù)的普及率不高,應(yīng)用不夠廣泛，僅有約10%的模具在設(shè)計中采用了CAD技術(shù),距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應(yīng)用CAE進行模具方案設(shè)計和分析計算方面,也才剛剛起步,在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面,由于缺乏先進適用的制造裝備和工藝設(shè)備,只有5%左右的模具制造設(shè)備被應(yīng)用于這項工作。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中所占比重較低,工藝設(shè)備落后,直接影響國產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。
我國模具工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力只能滿足需求量的60%左右,大部分模具廠的模具加工設(shè)備陳舊,在役期長、精度差、效率低,還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。生產(chǎn)沖壓模具的專用技術(shù)尚未成熟,大多仍還處于試驗摸索階段，如模具的表面涂層、表面熱處理技術(shù)、導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、型腔傳感及潤滑技術(shù)、去應(yīng)力技術(shù)、抗疲勞及防腐技術(shù)等未完全形成生產(chǎn)能力,走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)缺少知識產(chǎn)權(quán)的保護。
模具標準件標準化程度及使用覆蓋率較低，在汽車制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。近5年來,汽車模具標準件的使用覆蓋率盡管有了較大增長,已從20世紀末的25%～30%提高到目前的45%左右。但這種增長距國際先進水平(一般在70%以上,中小模具在80%以上)差距還很大。這是汽車模具交貨期長,也是我國成為模具進口大國的重要原因之一。
目前模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 模具CAD/ CAE/ CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展；快速經(jīng)濟制模技術(shù)的廣泛應(yīng)用；模具材料及表面處理技術(shù)的研究；模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展；模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛；壓鑄模、擠壓模及粉末鍛模比例增加；模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式。 還有模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式，在成型工藝方面，主要是沖壓模具功能復(fù)合化，模具加工系統(tǒng)自動化等。另一方面，隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和整體制造水平的提高,在模具行業(yè)提出新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式。主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標準件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。
1.3本次設(shè)計的主要方向、內(nèi)容及目的
沖壓工藝在機電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛是眾目共睹的，而沖模是實現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在模具制造行業(yè)中占有重要的地位。
沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命以及設(shè)計和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟效果顯著，深受制造行業(yè)的重視。沖壓—就是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具--在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。
沖壓加工的特點：由于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn) 品，其制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高（約占產(chǎn)品成本的10%～30%）的特點。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。
托架一般是沖裁件，材料是Q235鋼，厚度是根據(jù)受力情況而定，精度等級也根據(jù)用途而定，一般為IT11～IT14級，大批量生產(chǎn)，圖1-1為典型的托架零件圖，即此次設(shè)計—托架沖壓模具設(shè)計。
本設(shè)計注重在模具的設(shè)計方案、方法上面。零件簡單，但屬于金屬加工，有較難的模具加工工藝，所以必須采用復(fù)合沖裁或級進模沖裁才能沖出工件。這樣沖出的工件才具有更高的精度，且加工速度也可得以提高。
第2章 沖壓工藝與模具設(shè)計
沖壓件的工藝性系指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。沖壓件工藝性對沖壓件質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及設(shè)備選用等都有很大影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本。
2.1 沖壓件工藝分析
1.材料：該沖裁件的材料Q235鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。
2.零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)具有對稱性，轉(zhuǎn)角處有R2圓角，比較適合沖裁。
3.尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級確定尺寸的公差?？走吘?2㎜的公差為 -0.11，屬IT11級精度。查表【《實用沖壓技術(shù)手冊》 P469，附錄G 沖壓基準件標準公差數(shù)值表】，可得各尺寸公差
結(jié)論：適合沖裁。
2.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型
該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案：
① 先落料，再沖孔，采用兩個單工序模生產(chǎn)。
② 落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
③ 沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩副模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結(jié)構(gòu)一般，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級進模沖裁方式。由于孔邊距尺寸㎜有公差要求，為了更好地保證尺寸精度，最后確定用復(fù)合沖裁方式進行生產(chǎn)。對本工件可以采用的
復(fù)合模的結(jié)構(gòu)可分為倒裝式與正裝式復(fù)合模兩個，在選擇模具結(jié)構(gòu)時要根據(jù)沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)批量、精度要求、方便操作等方面來確定。
正裝式結(jié)構(gòu)與倒裝式結(jié)構(gòu)比較：
正裝式結(jié)構(gòu)較適用于沖制材質(zhì)比較軟的或板料比較薄的平直度要求度較高的沖裁件，還可以沖裁孔邊距較小的沖裁件，便由于沖裁過程中沖片廢料落在模具下模的表面，每次沖裁工人必需先清理廢料操作不便，而且正裝式結(jié)構(gòu)需要三套卸料、頂料裝置，制造裝配不便。倒裝式不宜沖裁孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸件可靠，沖裁過程中的廢料直接從模具下面被推出，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。
本設(shè)計由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復(fù)合模具結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模及彈性卸料和定位釘定位方式，這種結(jié)構(gòu)操作、維修較方便。
2.3 排樣及搭邊
查表（《實用沖壓技術(shù)手冊》P36，表2-11 沖裁金屬材料的搭邊值），確定搭邊值：
兩工件間的搭邊：a=2.2㎜；
工件邊緣搭邊：a1=2.5㎜；
步距為：38.2㎜；
條料寬度
(1-1)
確定后排樣圖
一個步距內(nèi)的材料利用率為：
查表（《實用沖壓技術(shù)手冊》 P303，表8－5 冷軋薄鋼板規(guī)格），選用710㎜×1500㎜鋼板，每張鋼板可剪裁為10張條料（70㎜×1500㎜），每張鋼板可沖390個工件，則為：
2.4 沖壓力與壓力中心計算
2.4.1 沖壓力
落料力：
其中按非退火Q235鋼板計算，查表(《實用沖壓技術(shù)手冊》 P329，表8－49 黑色金屬的機械性能)，得＝310～380MPa 。
沖孔力 ：
卸料力：
推件力：
其中是因有兩個孔。
總沖壓力：
2.4.2 壓力中心
由于工件結(jié)構(gòu)對稱，故壓力中心在零件中心上。：
L1距y軸10mm
L2距x軸10mm
壓力中心：
沖裁合力中心s相對y軸的距離為：
沖裁合力中心s相對x軸的距離為：
其中 L1=24, L2=14.5, L3=38.61, L4=14.5, L5=24, L6=14.5, L7=38.61,
L8=14.5, L9=31.42, L10=31.42
x1=10, x2=18.25, x3=42.5, x4=66.75, x5=75, x6=66.75, x7=42.5,
x8=18.25, x9=24, x10=61
y1=22, y2=10, y3=11.69, y4=10, y5=22, y6=34.03, y7=32.35,
y8=34.03, y9=22, y10=22
計算時，忽略圓角4-ФR2
由以上計算可知沖壓件壓力中心的坐標為（42.5，22）。
2.5 工作零件刃口尺寸計算
2.5.1 刃口尺寸確定的原則
凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟效果，是沖裁模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律、沖模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟的合理性，遵循以下原則：
① 設(shè)計落料模時，應(yīng)以凹模尺寸為基準，間隙取在凸模上，靠減小其尺寸獲得；設(shè)計沖孔模時，應(yīng)以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。
② 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，因此設(shè)計落料模時，凹模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的下極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小，因此設(shè)計沖孔模時，凸模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的上極限尺寸。
③ 沖裁模在使用中，由于磨損間隙值將不斷增大，因此設(shè)計時無論是落料模還是沖孔模，新模具都必須選取最小合理間隙，使模具具有較長的壽命。
④ 根據(jù)工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級。
2.5.2 刃口尺寸確定的方法
模具刃口尺寸計算方法分為兩種。
① 凸模和凹模分開加工
在這種情況下，需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。落料時，間隙取在凸模上；沖孔時，間隙取在凹模上。凸模和凹模分開加工的優(yōu)點是凸模和凹模具有互換性，可以批量生產(chǎn)。但是為了保證合理的間隙，要求加工凸模和凹模的機床精度高，加工難度大，因此凸模和凹模分開加工的方法僅適用于形狀簡單的沖裁模。
② 凸模和凹模配合加工
所謂配合加工就是在凸模和凹模中先選定一件為基準件，制造好后用它的實際刃口尺寸來配做另一件，使它們之間達到最小合理間隙值。落料時，先做凹模，以它為基準件配做凸模，保證最小的合理間隙值；沖孔時，先做凸模，以它為基準件配做凹模，保證最小的合理間隙值。
凸、凹模配合加工方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設(shè)備的精度要求，而沖模的生產(chǎn)規(guī)模多數(shù)情況下均屬于單件或小批量生產(chǎn)，因此，目前多數(shù)工廠均采用配合加工法生產(chǎn)凸模和凹模。
所以，根據(jù)工件圖，確定落料部分以落料凹模為基準計算 ,落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準計算,沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。
刃口尺寸計算見表2-2：
表2-2 刃口尺寸計算
基本尺寸及分類
沖裁間隙
磨損系數(shù)
計算公式
制造公差
計算結(jié)果
落料凹模
Zmin=0.246
Zmax=0.36
Zmax –Zmin
=0.36-0.246
=0.11㎜
制件精度為：IT14級,故x=0.5
相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.246～0.36之間
同上
同上
同上
相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證單面間隙在0.123～0.18之間
同上
同上
沖孔凸模
同上
相應(yīng)凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證雙面間隙在0.246～0.36之間
孔邊距
同上
制件精度為：IT11級,故x=0.75
孔心距
同上
x=0.5
2.6 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸
2.6.1落料凹模板尺寸
凹模厚度：H=KB(B≥15㎜)
查表【《實用沖壓技術(shù)手冊》 P225，表7－4 系數(shù)K值】，得K=0.28
H=0.28×65＝18.2㎜
凹模邊壁厚：C≥（1.5～2）H
C＝（1.5～2）×18.2＝（27.3～36.4）㎜
實取C=30㎜
凹模板邊長：L＝B+2C＝65+2×30＝125㎜
查標準JB/T6743.1－94：凹模板寬B＝125㎜
故確定凹模板外形為：125×125×18（㎜）。將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后，查表【《沖模設(shè)計手冊》 P631，表14－6 矩形和圓形凹模外形尺寸】，實取為：125×125×14（㎜）。
校核：因凹模的外形尺寸已接近標準尺寸，不用在進行強度和剛度的核算。
使用螺釘與上模座固定。
2.6.2 落料凸模尺寸
落料凸模長度：L=h1+h2+h=16+10+24=50（㎜）
其中：h1—落料凸模固定板厚度
h2—彈性卸料板厚度
h—增加長度（包括凸模進入凹模深度，彈性元件安裝高度等）
落料凸模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)，落料凸模內(nèi)外刃口最小壁厚為7㎜，根據(jù)強度要求查表【《實用沖壓技術(shù)手冊》 P228，表7－6 凸凹模最小壁厚】知，該壁厚為4.9㎜，故該落料凸模側(cè)壁強度足夠。
使用落料凸模固定板固定。
2.6.3 沖孔凸模尺寸
凸模長度：L凸＝h1+h2+h3＝14+12+14＝40㎜
其中：h1—凸模固定板厚
h2—空心墊板厚
h3—凹模板厚
凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。
使用凸模固定板固定。
2.7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸及模架選用
根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點： 凹模板尺寸并查《冷沖模國家標準》，確定其它模具模板尺寸列于下面：
上墊板(GB2858.6-81) 125×125×6（㎜） T8A鋼
凸模固定板(GB2858.5-81) 125×125×14（㎜） 45 鋼
空心墊板(GB2858.6-81) 125×125×12（㎜） 45 鋼
卸料板(GB2858.5-81) 125×125×10（㎜） 45 鋼
落料凸模固定板(GB2858.5-81) 125×125×14（㎜） 45 鋼
下墊板(GB2858.6-81) 125×125×6（㎜） T8A鋼
根據(jù)模具凹模等零件結(jié)構(gòu)尺寸，查【《實用沖壓技術(shù)手冊》 P477，附錄J 沖模模架標準】，選取后側(cè)導(dǎo)柱125×125×140～165㎜ 標準模架一副。
模架型式（標準號）GB/T2851.3—1990。
上模座：125×125×30㎜ 后側(cè)導(dǎo)柱上模座按GB/T 2855.5—1990選用
下模座：125×125×35㎜ 后側(cè)導(dǎo)柱下模座按GB/T 2855.6—1990選用
導(dǎo)柱：22×130㎜ A型導(dǎo)柱按GB/T 2861.1—1990標準選用
導(dǎo)套：22×80×28㎜ A型導(dǎo)套按GB/T 2861.6—1990標準選用
2.8 壓力機的規(guī)格選用
根據(jù)以下條件：
⒈ 總沖壓力 F總＝362kN
⒉ 模具閉合高度 Hmax-5mm≥160≥Hmin+10mm
裝模高度 hmax-5mm≥160≥hmin+10mm
可調(diào)節(jié)連桿，對壓力機工作有利。如果模具閉合高度過小，可再加一塊附加墊板，如果模具的閉合高度大于壓力機的最大封閉高度時，模具就不能在壓力機
上使用。
⒊ 沖床工作臺面和滑塊底面尺寸
一般壓力機臺面應(yīng)大于模具底座尺寸50～70mm以上。
⒋ 壓力機的精度和剛度
⒌ 凸、凹模尺寸等
查表【《實用沖壓技術(shù)手冊》P400，表10—6 開式壓力機基本參數(shù)】。選用J23-63開式雙柱可傾壓力機，工作臺面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下：
公稱壓力：630kN
發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離：8mm
滑塊行程：120mm
標準行程次數(shù)：70次∕min
最大閉合高度：360mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：90mm
標準型：滑塊中心到機身距離（喉深）260mm
工作臺尺寸（前后×左右）480mm×710mm
工作臺孔尺寸（前后×左右×直徑）180mm×340mm×230mm
活動臺壓力機滑塊中心到機身緊固工作臺平面之距離：250mm
模柄孔尺寸（直徑×深寬）：Ф50mm×70 mm
工作臺板厚度：90mm
傾斜角（不小于）：30°
2.9 模具裝配圖
（詳見圖紙）
工作過程：模具采用復(fù)合模，依靠各零件的作用，實現(xiàn)沖切、卸料、落料等機械化操作。模具開啟時，上模根據(jù)導(dǎo)套〔8〕導(dǎo)柱〔7〕路徑上移，通過最大開模高度，又向下移；閉模時，推桿〔14〕推動推件塊〔11〕下移，壓住材料，沖孔凸?！?2〕和凹模〔20〕同時進行沖孔、落料，沖孔廢料從落料凸?！?〕至下模座〔1〕落出，同時卸料板〔21〕向下移動；當上模上移時，卸料板〔21〕經(jīng)卸料彈簧〔22〕的作用復(fù)位，頂出制件，達到卸料的目的，然后材料跟進，又是下一次沖壓，如此循環(huán)，直至壓力機停止工作。
2.11 零件技術(shù)要求
⑴ 沖模的設(shè)計和制造若無特殊要求，一律按GB/T 2851.1～2851.7—1990、GB/T 2852.1～2851.4—1990、JB/T 8050—1999（沖模模架），和JB/T 7643～7653（冷沖模）選用標準模架和標準件，并符合相應(yīng)的技術(shù)要求。
⑵ 沖模零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機械損傷、銹蝕等表面缺陷。經(jīng)熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻，不允許有軟點和脫碳區(qū)，并清除氧化物等。
⑶ 沖模各零件的材料和熱處理硬度應(yīng)優(yōu)先按規(guī)定選用，允許采用性能高于規(guī)定的其他鋼種。
⑷ 零件圖中普通螺紋的基本尺寸應(yīng)符合GB/T196 的規(guī)定，選用的極限與配合應(yīng)符合GB/T197的規(guī)定。
⑸ 零件圖上未注明倒角的尺寸，除刃口外所有銳邊均應(yīng)倒角或倒圓。視零件大小，倒角尺寸為0.5×45°～2×45°，倒圓尺寸為 R0.5～1㎜。
⑹ 經(jīng)磁性吸力磨削后的鋼件應(yīng)退磁。
⑺ 零件上銷釘孔的配合長度一般不應(yīng)小于銷釘直徑的1.5倍。
⑻ 固定板、凹模、墊板、卸料板的形狀和位置公差按GB/T 1182—1996等的規(guī)定。
⑼ 固定卸料的導(dǎo)料板應(yīng)磨成等高。
⑽ 沖模各零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應(yīng)符合設(shè)計圖樣要求。
⑾ 零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按 GB/T 1804 的規(guī)定。
⑿ 零件圖中未注的形狀和位置公差按 GB/T 1184—1996。
⒀ 當沖模重量達20㎏時，應(yīng)設(shè)吊環(huán)螺釘并符合 GB/T 825 規(guī)定，若采用其他起吊措施時亦應(yīng)符合其相應(yīng)的規(guī)定。
⒁ 成形工作零件的口部圓角及拉伸筋等必須圓滑過渡，符合設(shè)計要求并允許在試模時給予修正，以達到?jīng)_壓零件的要求。
⒂ 沖裁模之凸、凹模刃口及側(cè)刃等必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機械損壞。
⒃ 沖裁模凹模工作孔不允許有倒錐度。
⒄ 用鍛壓加工的零件不應(yīng)有過熱、過燒的內(nèi)部組織和機械加工不能去掉的裂紋、夾層及凹坑。
第3章 模具制造
3.1 主要模具零件及其加工工藝過程
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時就不加工，若以導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。
使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設(shè)計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，例如這次我們在設(shè)計時沒有充分考慮到材料對加工帶來的問題，導(dǎo)致加工使用Cr12材料的零件很困難，刀具無法加工這么硬的材料，所以在加工前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明哪幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用加速進給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標，在設(shè)置坐標時要將分中器的半徑算進去，這樣才能使主軸對應(yīng)工件原點，x-y平面的坐標定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當前銑床的刀具起點相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。
3.1.1 落料凹模加工工藝過程
材料:Cr12 硬度:60～62HRC
表3-1 落料凹模加工工藝
⒈ 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：130×130×16㎜
⒉ 粗銑 銑六面到尺寸125.3×125.3×15㎜，注意兩大平面與兩相鄰側(cè)面用標準角尺測量達到基本垂直
⒊ 平面磨 磨光兩大平面，厚度達14.6㎜，并磨兩相鄰側(cè)面達四面垂直，垂直度為
0.02㎜/100㎜
⒋ 鉗 ①劃線 劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸
②鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓?，凹模穿線孔
③鉸孔 鉸銷釘孔到要求
④攻絲 攻螺紋絲到要求
⒌ 熱處理 淬火 使硬度達60～64HRC
⒍ 平面磨 磨光兩大平面，使厚度達14.3㎜
⒎ 線切割 割凹模洞口，并留0.01～0.02㎜研磨余量
⒏ 鉗 ①研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達0.8μm
②配推件塊到要求
⒐ 鉗 用墊片層保證凸模與凹模間隙均勻，凹模與上模座配作銷釘孔
⒑ 平磨 磨凹模板上平面厚度達要求
⒒ 鉗 總裝配
3.1.2 沖孔凸模加工工藝過程
材料：Cr12 硬度：60～62HRC
表3-2 沖孔凸模加工工藝
⒈ 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：Ф15×55㎜
⒉ 熱處理 退火，硬度達180～220HB
⒊ 車 ①車一端面，打頂尖孔，車外圓至Ф12㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸50㎜；打頂尖孔
②兩頭頂尖頂，車外圓尺寸Ф11.4±0.04㎜，Ф10.6±0.04㎜至要求；車尺寸至要求。
⒋ 檢驗 檢驗
⒌ 熱處理 淬火 使硬度達60～62HRC
⒍ 磨削 磨削外圓尺寸，至要求
⒎ 線切割 切除工作端面頂尖孔，長度尺寸至要求
⒏ 磨削 磨削端面至Ra0.8μm
⒐ 檢驗
⒑ 鉗工 裝配（鉗修并裝配，保證）
3.1.3 落料凸模加工工藝過程
材料:Cr12 硬度:60～64HRC
表3-3 落料凸模加工工藝
⒈ 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：70×40×55㎜
⒉ 粗銑 銑六面見光
⒊ 平磨 磨高度兩平面到尺寸51㎜
⒋ 鉗 ①劃線 在圓弧一側(cè)留線切割夾位6㎜后，分中劃凸模輪廓線并劃兩凹模洞口中心線
②鉆孔 按凹模洞口中心鉆線切割穿絲孔
③锪擴凹模落料沉孔到要求，鉆螺紋底孔并攻絲到要求
⒌ 熱處理 淬火 使硬度達60～64HRC
⒍ 平磨 磨高度到50.4㎜
⒎ 線切割 割凸模及兩凹模，并在各邊留0.01～0.02㎜研磨余量
⒏ 鉗 ①研配 研落料凸模并配入固定板
②研 各側(cè)壁到0.8μm
⒐ 平磨 磨高度到要求
⒑ 鉗 總裝配
3.1.4 凸模固定板加工工藝過程
材料:45 硬度:24～28HRC
表3-4 凸模固定板加工工藝
⒈ 備料 氣割下料130×130×16㎜
⒉ 熱處理 調(diào)質(zhì) 硬度24～28HRC
⒊ 粗銑 銑六面達125.3×125.3×14.8㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面相互基本垂直
⒋ 平磨 磨光兩大平面厚度達14.4㎜，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
⒌ 鉗 ①劃線 凸模固定孔中心線，銷釘孔中心線，螺紋過孔中心線，銷釘過孔中心線
②鉆孔 凸模固定孔穿絲線，螺紋過孔和銷釘過孔達要求
⒍ 線切割 割凸模安裝固定孔單邊留0.01～0.02㎜研余量
⒎ 銑 銑凸模固定孔背面沉孔到要求
⒏ 鉗 研配凸模
⒐ 平磨 磨厚度到要求
⒑ 鉗 總裝配 用透光層使凸模，凹模間隙均勻后，與上模座板配作銷釘孔
3.1.5 落料凸模固定板加工工藝過程
材料:45 硬度:24～28HRC
表3-5 落料凸模固定板加工工藝
⒈ 備料 氣割下料130×130×18㎜
⒉ 熱處理 調(diào)質(zhì) 硬度24～28HRC
⒊ 粗銑 銑六面達125.3×125.3×16.8㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面相互基本垂直
⒋ 平磨 磨光兩大平面厚度達16.4㎜，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
⒌ 鉗 ①劃線 螺紋孔中心線，螺紋過孔中心線，銷釘孔中心線，落料凸模固定孔輪廓線
②鉆孔 螺紋底孔，螺紋過孔到要求，凸凹模固定孔線切割穿絲孔
③攻絲 攻螺紋底絲到要求
⒍ 線切割 割落料凸模安裝固定孔，單邊留0.01～0.02㎜研余量
⒎ 鉗 研配 將凸凹模配入安裝固定孔
⒏ 平磨 磨厚度到要求
⒐ 鉗 裝配 與下模座配作銷釘孔
3.1.6 卸料板加工工藝過程
材料:45 硬度:24～28HRC
表3-6 卸料板加工工藝
⒈ 備料 氣割下料130×130×12㎜
⒉ 熱處理 調(diào)質(zhì) 硬度24～28HRC
⒊ 粗銑 銑六面達125.3×125.3×10.8㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面相互基本垂直
⒋ 平磨 磨光兩大平面厚度達10.4㎜，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
⒌ 鉗 ①劃線 螺紋孔中心線，定位釘孔中心線，中間型孔輪廓線
②鉆孔 螺紋底孔，定位釘孔，型孔穿絲孔
③鉸孔，攻絲 鉸定位釘?shù)卓椎揭?，螺紋孔攻絲到要求
⒍ 線切割 割型孔到要求
⒎ 鉗 ①型孔與落料