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1、1　緒 論 1.1 課題研究的目的和意義 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)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加工方法。 在沖壓加工中，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，稱為沖壓模具。沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，用模具加工出的沖壓件幾乎是“一模一樣”，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨特的優(yōu)

2、點。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行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，其制造屬單位小批量生產(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(jì)效益。 由于沖壓加工具有上述突出特點，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)中必不可少的加工方法。 本課題主要研究掌握模具設(shè)計的方法及工序，鞏固和加深對機(jī)械二維、三維的制圖能力。設(shè)計過程中鍛煉查閱

3、文獻(xiàn)和資料自我設(shè)計的能力，培養(yǎng)和提升我們的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)我們獨立思考問題和解決問題的能力。在對模具設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論計算上，掌握模具設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與性能、工藝適應(yīng)性與技術(shù)參數(shù)。從而能根據(jù)成型的生產(chǎn)要求，模具結(jié)構(gòu)等因素，經(jīng)濟(jì)、有效的使用設(shè)備，合理的選擇工藝，正確的設(shè)計模具，保證成型生產(chǎn)能夠經(jīng)濟(jì)、合理的進(jìn)行，提高自身在成型工藝和模具方面的綜合著機(jī)水平，提高自身解決實際問題的能力。 1.2 課題國內(nèi)外研究概況 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 為了適應(yīng)高速、自動、精密、一安全現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要,工業(yè)先進(jìn)國家發(fā)展的高效率、高精度、高壽命模具向多工位、多型腔、多功能方向發(fā)展。在沖模方面:國外多工

4、位級進(jìn)模多達(dá)50個工位。多次拉深成形工件發(fā)展了多工位傳遞模。多次冷擠壓工件也發(fā)展了多工位傳遞模。多次彎曲工件發(fā)展了前幾個沖裁工位用級進(jìn)模接著用多向自動彎曲模。在級進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展了多功能模具。 目前，國外人汽車公司為了降低模具開發(fā)、制造成本，縮短生產(chǎn)周期，將除轎車外覆蓋件之外的人部分轎車沖壓件的模具都交由專業(yè)模具公司（如FontanaPietro.Kuka.Laepple.SchulerCartec.Ogi-hala-FujiTechniaca等等）設(shè)計和制造，這些公司都有很強(qiáng)的開發(fā)能力，并在某些零件的模具制造方面擁有獨到的優(yōu)勢。但作為整車廠，考慮到新車型開發(fā)過程中的保密，對諸如翼子板、行李

5、箱蓋、車門、側(cè)圍、車頂、前蓋等敏感零部件的模具，則都由自己的模具制造部門來設(shè)計和制造。 1.2.2國內(nèi)模具發(fā)展概況 模具制造是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè)，起著振興和發(fā)展我國模具工業(yè)的重要作用，正日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機(jī)、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形。用模具生產(chǎn)制件,具備高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍,尤其是在沖壓技術(shù)相對落后的

6、中國，制造出優(yōu)質(zhì)的模具以及生產(chǎn)出高質(zhì)量的沖壓產(chǎn)品勢在必行。 我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快。尤其近10年來，中國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，仍然供不應(yīng)求，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元，進(jìn)口模具18.13億美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口達(dá)13.2億美元，為進(jìn)口量較大的國家。2008年中國模具進(jìn)出口總額為39.26億美元，比

7、2007年增長13.27%。其中進(jìn)口20.04億美元，比2007年減少2.39%；出口19.22億美元，比2007年增長36.02%?？梢?，出口繼續(xù)保持強(qiáng)勁的上升趨勢，逆差進(jìn)一步下降，總體情況良好。 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。加速發(fā)展模具工業(yè)的重要意義 模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、H用品等工業(yè)

8、部門極其重要的工藝裝備。沒有模具,就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具不是一般的工藝裝備,而是技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè),工業(yè)發(fā)達(dá)國家把模具作為機(jī)械制造方面的高科技產(chǎn)品來對待。他們認(rèn)為：“模具是發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“模具是一個企業(yè)的心臟”；“模具是富裕社會的一種動力”。 從未來的發(fā)展機(jī)會來看，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展期，國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這就為我國模具工業(yè)的高速發(fā)展提供了良好的條件與機(jī)遇。一方面是國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面是國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢和跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具的國際采購趨向也明顯。因此，展望未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景美好，預(yù)計中國模具工業(yè)將在良好的

9、市場環(huán)境下將繼續(xù)得到高速發(fā)展。行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級過程中機(jī)會與風(fēng)險并存，如何抓住機(jī)會、規(guī)避風(fēng)險是模具企業(yè)需特別關(guān)注的。 1） 專業(yè)化程度及分布狀況 我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能

10、力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。 2）模具設(shè)計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模

11、具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 沖壓模具的設(shè)計在其生產(chǎn)、加工以及使用過程中尤為重要。特別是它的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對加工、裝配、工期、成本乃至沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率產(chǎn)生極大的影響。所以，此課題主要考慮以下幾個方面的內(nèi)容： 1. 分析沖壓件的圖樣及技術(shù)條件。

12、 2. 對沖壓件進(jìn)行工藝分析，為理論計算作準(zhǔn)備。 3. 計算沖裁、拉深力，確定壓力機(jī)參數(shù)，選擇合理的沖壓設(shè)備。 4. 確定模具的具體結(jié)構(gòu)，繪制草圖。 5. 繪制模具的裝配圖及主要零件圖。 6. 零件圖標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)條件，并進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。 7. 根據(jù)開題的研究過程撰寫設(shè)計說明書。 2　沖壓工藝設(shè)計 2.1 沖壓件簡介 形狀和尺寸如下圖所示。材料為10鋼，板材厚度2mm。 零件圖如下： 圖中尺寸公差取IT14級。板材規(guī)格為2500mm1500mm。 2.2 沖壓的工藝性分析 沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主

13、要的是包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。 1 影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素： ①工件的外形為平板形狀，外形簡單，上下對稱，適宜沖裁。 ②工件無細(xì)長的旋臂與窄槽，模具結(jié)構(gòu)簡單，適合沖壓。 ③材料為10鋼，是常見的沖壓材料。 ④工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按IT14級處理。 ⑤生產(chǎn)批

14、量，一般來說，大批量生產(chǎn)時，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時，常采用簡單模或復(fù)合模，以降低模具制造費用。 ⑥成型件的尺寸要求不高，表面粗糙度要求不高。 綜上所述，此工件適宜沖裁。 2 本沖壓件工藝分析如下： 1．圖形分析　形狀較簡單，且上下對稱，主要是落料、沖孔形狀。 2．尺寸分析　尺寸公差要求不高，均取IT14級。 3．材料10鋼，是常見的沖裁材料。 零件用的是厚2mm的10鋼板，10號鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，塑性焊接性都好，熱軋或正火后韌性好，冷變

15、形塑性不太好，適合沖裁。用途：此材料廣泛用于活塞、螺釘、傳動軸、機(jī)床，彈簧，制造注射模的推板、鎖楔、凹模套、復(fù)位桿、直徑較大的推桿、型芯固定板等結(jié)構(gòu)上。傳遞運動和能量的帶傳動、摩擦輪傳動、鍵傳動、諧波傳動、齒輪傳動、繩傳動和螺旋傳動等機(jī)械傳動，以及、聯(lián)軸器、離合器和制動器等相應(yīng)的軸系零（部）件等。 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：300～440（查參考文獻(xiàn)課本P24頁，表1.4.1） 屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：210 抗剪強(qiáng)度 τ(MPa)：260～340 伸長率 δ10 (％)：29 由于零件是一個平面形狀，內(nèi)部有一個小孔，關(guān)鍵是沖孔和落料能否同時進(jìn)行？ 4．批量　大批量

16、生產(chǎn)。 5．沖壓工序　落料、沖孔。 6．沖裁間隙 根據(jù)料厚t=2，再查參考文獻(xiàn)課本P35頁，公式C=（6%～8%）t，得雙面間隙Z＝0.12～0.16mm 2.3 沖壓工藝方案的確定 經(jīng)過對沖壓件的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝、沖壓次數(shù)，工藝順序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓分析方案。 方案一：單工序模。適當(dāng)整合各沖壓工序，需要兩副模具，即落料模和沖孔模，這些模具制造方便、經(jīng)濟(jì)，但需要零件二次定位，產(chǎn)品上孔定位精度不高，生產(chǎn)周長一些，占用沖壓設(shè)備多。 方案二：復(fù)合模。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]P31頁，表2-27，得到t=2時，凸凹模的最小壁厚為3.

17、2，本產(chǎn)品的最小壁厚為3.5，故可以采用復(fù)合模。復(fù)合模具結(jié)構(gòu)相對要復(fù)雜一些，制造難度也高一些，但因為只需一副模具制造成本并不高多，同時沖壓生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量高，占用設(shè)備少，能起到節(jié)能、節(jié)省勞動力作用。 因此綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量，制造周期，生產(chǎn)周期，節(jié)省成本等因素，采用方案二。 3　落料沖孔復(fù)合模設(shè)計 3.1 模具結(jié)構(gòu) 由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模，即落料凹模裝在上模部分，落料凸模（確切說是凸凹模）裝在下模部份，即沖孔凹模（即凸凹模）裝在下模部份，沖孔凸模裝在上模部份。卸料采用彈性卸料結(jié)構(gòu)，建議彈性材料采用橡膠或矩形彈簧。產(chǎn)品件采用推件塊剛性推出，由上而下推出。沖

18、孔廢料采用向下直接推出。條料采用手動左右送料裝置，采用定位銷定位方式。模具結(jié)構(gòu)類似參考文獻(xiàn)課本P62頁圖2.7.8。本模具結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。 圖3.1落料沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu) 3.2 確定其搭邊值 考慮到成型范圍，應(yīng)考慮以下因素： 1 材料的機(jī)械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。 2 沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復(fù)雜或尺寸較大時，搭邊值大一些。 3 材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。 4 材料及擋料方式 用手工送料，手動側(cè)壓。 5 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。

19、 6 材料為：10鋼，落料部是帶大圓角的形狀。 綜上所述，根據(jù)參考文獻(xiàn)課本P48頁，表2.5.2，確定其搭邊值： 兩工件間的搭邊值：a=1.2mm 工件側(cè)面搭邊值：a1=1.5mm 3.3 確定排樣圖 在沖壓零件中，材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認(rèn)真計算，確保排樣相對合理，以達(dá)到較好的材料利用率。 排樣方法可分為三種： 1．有廢料排樣 2．少廢料樣 3．無廢料排樣 少廢料排樣的材料利用率也可達(dá)70%－90%。但采用少、無廢料排樣時也存在一些缺點，就是由于條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定們所產(chǎn)生的誤差，

20、使工作的質(zhì)量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質(zhì)量和模具壽命。 根據(jù)本工件的形狀和批量，對模壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。 排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進(jìn)。 本產(chǎn)品外形是帶大圓弧形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮對排，對排方式可以是直排或斜排，具體由下面計算決定。 送料步距A＝20+8+1.22＝30.4mm。 條料寬度B＝(D+2a1) 其中：Ｄ＝44，a1＝1.5， B＝（44+21.5）=47 由于在剪板時也有公差，故剪板寬

21、度B＝(D+2a1+Δ)， 其中：Ｄ＝44，a1＝1.5， Δ條料寬度公差，查參考文獻(xiàn)課本P49頁，表2.5.3得，Δ＝0.4mm 所以 剪板寬度B＝（44+21.5+0.4）=47.0-0.4 排樣圖如圖所示。 3.4 材料利用率計算 在沖壓零件中，材料利用率是一個非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的途徑之一。 由于本產(chǎn)品采用復(fù)合工序的單副模具生產(chǎn)，送料采用手動送料，因此可以假設(shè)原材料為板料，再經(jīng)剪板后成為條料。查參考文獻(xiàn)[2]P207頁，表8-4，及結(jié)合目前市場，故采用尺寸為25001500mm，厚2mm的板料。 材料利用率計算公式： 其中：S0————

22、板材總面積 　　　S ————實際產(chǎn)品面積 故 S0=25001500=3750000 mm2 S=S落-S孔=595.416-19.635=575.781mm2 S落————為落料部份面積，由于形狀復(fù)雜計算不方便，采用CAXA軟件畫圖后，測量所得面積為：595.416 mm2 由于在剪板時可橫裁或豎裁兩種，這兩種對方式裁剪數(shù)有影響，下面分別計算。 第一種：橫裁 共2500/47≈53條 每條1500/15.2≈98個 共計：5398=5194個 第二種：豎裁 共1500/47≈31條 每條2500/15.2≈164個 共計：31164=

23、5084個 故采用第一種橫裁。 所以，n=5194 故材料總利用率 材料利用率大于60%，能符合要求。 因此板材料裁剪后尺寸為：472500，每板沖5194個，。 3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 本模具有2個工序組成，落料和沖孔，下面分兩部份分別計算。 3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 （1）計算原則 本產(chǎn)品外形是非圓形，屬于落料工序，因此計算原則以凹模為基準(zhǔn)。 由于產(chǎn)品是非圓形，為了方便加工，故采用凸、凹配合加工方法來制造，保證沖裁間隙，以此下面進(jìn)行設(shè)計計算。 （2）凸、凹模制造公差 1. 尺寸有：，沖裁雙面間隙Z＝0.12～0.16mm 凸、凹模制造公

24、差取對應(yīng)尺寸公差的1/4。 （3）落料凸、凹模刃口尺寸計算 由于以凹模為基準(zhǔn)，所以查參考文獻(xiàn)[1]P64-P65頁，得公式 凹模磨損后尺寸變大的： 凹模磨損后尺寸變小的： 凹模磨損后尺寸不變?。? 屬于磨損后尺寸變大的，屬于磨損后尺寸不變的。 1．尺寸計算 A=44，Δ=0.625 凹模偏差δd=Δ/4=0.15625mm 查參考文獻(xiàn)[1]P64頁，得χ=0.5 所以 2．尺寸計算 A=4，Δ=0.30 凹模偏差δd=Δ/4=0.075mm 查參考文獻(xiàn)[1]P64頁，得χ=0.75 所以 3．尺寸21計算 C=21，Δ=0.52 凹模偏差δd

25、=Δ/4=0.13mm δd/2= 0.065mm 所以 0.065 mm 4．尺寸20計算 C=20，Δ=0.52 凹模偏差δd=Δ/4=0.13mm δd/2= 0.065mm 所以 0.065 mm 5．尺寸8計算 C=8，Δ=0.36 凹模偏差δd=Δ/4=0.09mm δd/2= 0.045mm 所以 0.045 mm 凸模尺寸與凹模配做，雙面小一個最小間隙Z＝0.12～0.16mm。 3.5.2沖孔部分凸、凹模刃口尺寸計算 （1）計算原則 由于沖孔部份僅有兩處，均為圓形，因此計算原則以凸模為基準(zhǔn)。 由于是圓柱類形狀，故采用凸、凹模

26、分開加工方法來制造，并進(jìn)行設(shè)計計算。 查參考文獻(xiàn)[1]P63頁，得計算公式： 凸模尺寸： 凹模尺寸： （2）凸、凹模刃口尺寸計算 1．孔尺寸計算 查參考文獻(xiàn)[1]P63頁，表2-10，得 凸模偏差δp=0.020mm 凹模偏差δd=0.020mm 沖裁雙面間隙Zmax -Zmin＝0.180-0.126=0.054 因此：δp+δd=0.020+0.020=0.040<0.054=Zmax -Zmin 所以凸、凹模制造公差合理。 查參考文獻(xiàn)[1]P64頁，得χ=0.5 又因為d=5，Δ=0.30 所以：mm mm

27、3.6 落料沖孔復(fù)合模沖壓力 沖壓力是保證能否沖壓完成的主要動力，同時也是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)之一，因此必須認(rèn)真計算沖壓力。本模具沖壓力（F總）有二大部分組成，即落料部分力（F落）和沖孔部分力（F拉）組成，因此這兩部份需要分別計算。 3.6.1 落料部分沖壓力 根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，沖壓力包括落料沖裁力、卸料力。 已知材料10鋼，板材厚度2mm，材料的抗剪強(qiáng)度取中間值τ=300MPa進(jìn)行計算。 1．沖裁力 式中 L——落料件的周長，119.416mm K——修正系數(shù)，一般取1.3 t ——板料厚度，mm

28、 τ——材料抗剪強(qiáng)度，300MPa 2．卸料力 式中 K卸——卸料力系數(shù)，N 查參考文獻(xiàn)[1]P52頁，表2-2，得K卸=0.050 3．落料部分總沖壓力 F落=F沖+F卸=93145+4658=97803N 3.6.2 沖孔部分沖壓力 此產(chǎn)品有兩處沖孔，即φ6和φ5處，沖孔部分沖壓力主要有沖裁力（F沖）和推件力（F推）二部分組成，即 F孔=F沖 +F推 1．沖裁力 式中 t ——板料厚度，mm L——沖孔周長，15.708 mm： τ——材料抗剪強(qiáng)度，300MP

29、a K——修正系數(shù)，一般取K=1.3 2．推件力 式中 K推——推件力系數(shù)，N 查參考文獻(xiàn)[1]P52頁，表2-2，得K推=0.055 n——推件數(shù)，設(shè)凹模刃口高度為6mm，n=6/2=3 沖孔部分總沖壓力 F孔=F沖+F壓=12253+2022=14275N 3.6.3 落料沖孔復(fù)合?？倹_壓力 由上述計算可以得 F總=F落+ F孔=97803+14275=112078N 3.7壓力機(jī)選用 假設(shè)落料和沖孔同時進(jìn)行，此時壓力機(jī)實際工作行程是很短的，約2.2mm。 為了保護(hù)壓力機(jī)，實際壓力機(jī)的沖壓選用

30、1.3倍總沖壓力以上。 即，F(xiàn)≥1.3F總=1.3112078=145702N≈146KN。 綜合上述，查參考文獻(xiàn)[2]P210頁，表8-10，選得開式雙柱可傾式壓力機(jī)型號為：J23-16。 J23-16壓力機(jī)參數(shù)如下： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 最大封閉高度：220mm 工作臺尺寸：左右450mm前后300mm 工作臺孔尺寸：φ210mm 模柄孔尺寸：φ40mm60mm 床身最大可傾角：35 圖3.3 雙柱可傾式壓力機(jī) 3.8 壓力中心計算 一副模具的壓力中心就是這副沖模各個壓力的合力作用點

31、，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機(jī)滑塊的中心在同一垂直線上，否則沖壓時會產(chǎn)生偏心載荷，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機(jī)的使用壽命，而且也影響沖壓件的質(zhì)量，因此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復(fù)雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機(jī)中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點“合力對某軸的力矩之和”的力學(xué)原理求得。本次設(shè)計的工件是對稱的，所以壓力中心就是工件的幾何中心。 由于本產(chǎn)品是非回轉(zhuǎn)體類，只是上單面對稱形狀，故壓力中心一個方向需借助計算CAXA輔助設(shè)計計算，如圖3.4所示，結(jié)果壓中心為： X0=10

32、.145 Y0=50.688 圖3.4 壓力中心尺寸 3.9落料沖孔模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)本模具采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，其主要零件有：落料凹模、凸凹模、凸凹模固定板、凸凹模墊板、一個沖孔凸模、沖孔凸模固定板、沖孔凸模墊板、卸料板、推件塊等。 3.9.1落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1．凹模及刃口形狀 采用直刃口，刃口高度取h≥6mm，考慮修模和內(nèi)置推件塊，此處取10mm。由于凹模是倒裝的，上方為臺階形，又由于內(nèi)部還要放推件塊，四周單邊大5mm左右。形狀如下圖所示。 圖3.5 凹模刃口形狀 2．凹模材料和

33、熱處理 查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-8得材料為Cr12MoV，熱處理60～64HRC。 3．凹模外形尺寸 由于沖裁外形是非圓形，故凹模外形取長方形。 凹模厚度：H=Kb（≥15mm） b=44，查參考文獻(xiàn)[1]P224頁，表8-1得，K=0.42（取均值） 所以 H=0.4244=18.48≈19mm 考慮內(nèi)部還要放推件塊，故調(diào)整后 H=26mm 凹模壁厚：C=（1.5～2.0）H（≥30mm） C=2H=219=38 由于圖形不對稱，故壓力中心是偏向一側(cè)，計算凹模外形尺寸以偏向大的一側(cè)為準(zhǔn)。凹模外形： 長度方向尺寸為：125mm 寬度方向尺寸為：10

34、0mm 4．凹模固定和定位方式 凹模放在沖孔凸模固定板上，用螺釘與上模座固定，再用銷與上模座定位。 3.9.2凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于此凸模不僅是落料，還要充當(dāng)沖孔凹模的作用，因此稱它為凸凹模。 （1）落料凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 1．落料凸模形狀及長度 凸模形狀為柱體狀，如圖3.6所示。 凸?？傞L度：L=H固+h壓+H卸+H沖=20+18.3+12+1.7 =52mm 注：H固、h壓、H卸、H沖分別為固定板厚度、彈性材料壓縮后高度、卸料板高度、總沖壓深度，具體各長度計算確定見后面各相應(yīng)部分計算。 2．落料凸模定位、固定方式 凸模是非圓形，靠與固定板間配合定位，在凸模上打1個M6螺紋孔

35、用螺釘固定。 圖3.6 凸模形狀 （2）沖孔凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于是沖圓柱孔，所以凹?？资菆A柱孔狀。刃口高度取均取6mm，下面為了方便落料，開一個大一些的圓柱孔，，沖φ5的孔下部孔直徑為φ7，如圖3.7所示。 圖3.7 凸凹模 （3）凸模材料和熱處理 查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-8得材料為Cr12MoV，58～62HRC。 3.9.3條料定位零件的設(shè)計 由于采用手工送料，故條料必須采用可靠的定位裝置，現(xiàn)采用左側(cè)配置2個固定擋料銷起擋料導(dǎo)向作用，后側(cè)增加1個固定擋料銷起確定送料步距作用，此3個固定擋料銷尺寸、裝配關(guān)系相

36、同。固定擋料銷安裝在卸料板上，固定擋料銷與卸料板上圓柱孔成H7/m6過渡配合，在凹模板上開相應(yīng)的讓位孔。固定擋料銷尺寸和形狀如下圖所示。 圖3.7 固定擋料銷 固定擋料銷規(guī)格為：A863，GB2866.11-81 材料為：45鋼，熱處理43～48HRC。 3.9.4落料卸料板設(shè)計 1．卸料板形狀確定 外形與落料凹模相似即長方形，材料為45鋼（查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-9得），熱處理硬度40～45HRC。 2．卸料板尺寸計算 周界與凹模尺寸相同，125mm100mm。 由于后側(cè)也有1個固定擋料銷，它距中心距離為31.6<90/2-8，因此不必增加

37、寬方向尺寸。 厚度?。篐卸=12mm 由于料厚t=2，所以卸料板與落料凸模間單面間隙Z1/2=1mm 3.9.5凸凹模固定板設(shè)計 1．凸凹模固定板確定 外形為長方形，中間與凸凹模成過渡配合的柱形孔，材料為45鋼（查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-9得），熱處理硬度40～45HRC，如下圖所示。 2．凸凹模固定板尺寸確定 周界與凹模尺寸相同，尺寸為125mm100mm20mm。中間的非圓孔與凸凹模構(gòu)成過渡配合，間隙在0～0.02間，可采用配合加工法進(jìn)行加工。 圖3.8 凸凹模固定板 3.9.6凸凹模墊板設(shè)計 1．凸凹模墊板確定 外形為長方形，

38、材料為45鋼（查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-9得），熱處理硬度40～45HRC。 2．凸凹模墊板尺寸確定 周界與凹模尺寸相同，125mm100mm10mm，由于下面要沉入內(nèi)六角螺釘（M6）頭部，故需要厚度10mm。 3.9.7推件塊設(shè)計 1．推件塊確定 外形與模刃口相似，但為了使它在凹模刃口中不掉下左右各有一個臺階，具體形狀如下圖所示。材料為45鋼（查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-9得），熱處理硬度40～45HRC。 2．推件塊尺寸確定 周界與凹模尺寸相似，成間隙配合，單面間隙約0.1mm，高為10.5mm，左右臺階大自身輪廓約4mm，高8mm，具體尺寸如下圖所示。

39、 圖3.9 推件塊 3.9.8凸模（沖孔φ5）設(shè)計 1．凸模形狀及長度 此處名命此凸模為小凸模1，是圓柱臺階形，如下圖所示。 由前面計算知孔φ5的凸模直徑：mm 中間圓柱與沖孔凸模固定板成不定期渡配合，直徑為φ5.4mm 凸臺部分，直徑為：φ7mm，高度為：3mm 凸模長度：L=H凹+H固配=26+10-3=33mm 注：H拉、H固配分別為：凹高度、沖孔凸模與固定板間配合高度。 2．凸模定位、固定方式 凸模與沖孔凸模固定板間配合定位，配合為過渡配合H8/js7，用沖孔凸模墊板壓緊來固定。 圖3.10 小凸模1 3．凸模材料和

40、熱處理 查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-8得材料為Cr12MoV，58～62HRC。 3.9.10沖孔凸模固定板設(shè)計 1．沖孔凸模固定板形狀 是長方體，周界與落料凹模外形尺寸相同，尺寸為：125mm100mm10mm。 2．沖孔凸模固定板材料和熱處理 材料為45鋼（查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-9得），熱處理硬度40～45HRC。 3.9.11沖孔凸模墊板設(shè)計 1．沖孔凸模墊板形狀 是長方體，周界與落料凹模外形尺寸相同，尺寸為：125mm100mm6mm。 2．沖孔凸模墊板材料和熱處理 材料為45鋼（查參考文獻(xiàn)[2]P209頁，表8-9得），熱處理硬度40～45

41、HRC。 3.10標(biāo)準(zhǔn)件確定 本小節(jié)主要進(jìn)行模架、彈性元件、卸料螺釘、螺釘、銷、模柄等標(biāo)準(zhǔn)件的確定。 3.10.1模架確定 根據(jù)凹模外形尺寸100100等，查參考文獻(xiàn)[2] P61、P62頁，表2-43得，選用LB為125125的中間滑動導(dǎo)柱模架。因此上模座尺寸為12510035，GB/T2855.9，下模座尺寸為12510045，GB/T2855.10，閉合高度為160～190mm，左右導(dǎo)柱尺寸為φ22150和φ25150，GB/T2861.1，左右導(dǎo)套尺寸為φ228033和φ258033，GB/T2861.6。 上模座、下模座材料為：HT300。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套材料為：20鋼，

42、熱處理硬度為：58～62HRC。 3.10.2上模螺釘確定 根據(jù)凹模的外形尺寸125100，落料凹模高度、上模座高度、沖孔凸模墊板高度、沖孔凸模固定板高度，查參考文獻(xiàn)[2] P30頁，表2-25和P31頁，表2-26得，采用4個分布在四邊中點位置的內(nèi)六角螺釘，各螺釘中心距邊線距離為16mm，內(nèi)螺紋做在落料凹模上。 查參考文獻(xiàn)[2] P210頁，表8-9和P222，表8-30，得材料和熱處理要求。結(jié)果如下： 螺釘規(guī)格為：M1050 GB/T70.1－2000。 材料45鋼，熱處理硬度40～45HRC。 3.10.3上模銷確定 同上，根據(jù)落料凹模的外形尺寸125100，落料凹模高度、

43、上模座高度、沖孔凸模墊板高度、沖孔凸模固定板高度，查參考文獻(xiàn)[2] P30頁，表2-25，采用2個對角分布的圓柱銷，定位尺寸為φ1060。 查參考文獻(xiàn)[2] P210頁，表8-9和P231，表8-34，材料和熱處理要求。結(jié)果如下： 圓柱銷規(guī)格為：φ1060 GB/T119.1－2000。 材料45鋼，熱處理硬度43～48HRC。 3.10.4彈性元件設(shè)計 1．彈性元件形式選用 由于沖裁壓縮量很小，力也不大，故采用長方體的橡膠為彈性元件，如果力不夠可以改用圓柱體的聚氨酯橡膠。 2．彈性元件尺寸確定 此時彈性元件沖壓工作時再壓縮量為2.2mm，在工作初必須要有一定的預(yù)壓量，此時必須

44、能克服卸料力F卸=2939N，由于沖壓時再壓縮量不大，可以假設(shè)預(yù)壓量為15%，查參考文獻(xiàn)[2]P244頁，表8-45得p=0.5MPa。 根據(jù)工式：F=Ap F——這壓力，此處即卸料力 A——為沖壓方向橡膠總投影面積 P——為橡膠單位面積壓力。 所以A=F/p=2939/0.5=5878mm2 現(xiàn)在假設(shè)橡膠形狀為長方體，根據(jù)卸料板和凸凹模形狀及卸料螺釘?shù)奈恢谩⒊叽?，可以算出橡膠的寬為B=30mm，所需橡膠總長度L為： BL=5878 L=5878/30=196mm L/2=98mm 又因為可以卸料板和凸凹模固定板的四周都可以放橡膠，所以可以將98分為60+38兩部分都能放在

45、邊上，因此，橡膠的面積為6030和3830各兩塊。 橡膠的高度只要不超過30就可以了，現(xiàn)在假設(shè)總壓縮后的高度為18.3，則橡膠的自由高度H自為： H自（1-15%）-2.2=18.3 H自=24.1≈24mm 同時將橡膠適當(dāng)加長一些，以補償預(yù)壓力。 故最終橡膠的尺寸為：653024和403024。 3.10.5卸料螺釘確定 采用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘，共4個，查表得螺紋為M8，螺紋端長度=10mm；圓柱頭部分直徑為：φ15mm，高度為：h=10mm；卸料螺釘長度L=75mm。 說明：為了以后修模需要，在閉合狀態(tài)卸料螺釘必須縮進(jìn)下模座底面一定距離，下模座上沉孔直徑為φ17，深20

46、.5mm。 卸料螺釘規(guī)格：M1075 GB699-88。 卸料螺釘材料：45鋼，熱處理硬度達(dá)：35～40HRC。 3.10.6下模螺釘確定 根據(jù)凸凹模固定板的外形尺寸125100，凸凹模固定高度、下模座高度、凸凹模墊板高度，查參考文獻(xiàn)[2] P30頁，表2-25和P31頁，表2-26得，采用4個分布在四邊中點位置的內(nèi)六角螺釘，各螺釘中心距邊線距離為16mm，內(nèi)螺紋做在凸凹模固定板上。 查參考文獻(xiàn)[2] P210頁，表8-9和P222，表8-30，得材料和熱處理要求。結(jié)果如下： 螺釘規(guī)格為：M860 GB/T70.1－2000。 材料：45鋼。熱處理硬度：43～45HRC。

47、3.10.7下模銷確定 同上，根據(jù)凸凹模固定板的外形尺寸125100，凸凹模固定高度、下模座高度、凸凹模墊板高度，查參考文獻(xiàn)[2] P30頁，表2-25，采用2個對角分布的圓柱銷，定位尺寸為8829。 查參考文獻(xiàn)[2] P210頁，表8-9和P231，表8-34，得： 圓柱銷規(guī)格為：860 GB/T119.1－2000。 材料45鋼，熱處理硬度43～48HRC。 3.10.8模柄確定 根據(jù)復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點，選用壓入式模柄，在與上模座間用圓柱銷止轉(zhuǎn)，同時為了保護(hù)模柄，在模柄外加一個彈性模套，故模柄直徑可比模柄孔小一些。 根據(jù)壓力機(jī)的參數(shù)，模柄孔為φ4060，再查參考文獻(xiàn)[2] P4

48、9頁，表2-37得，選φ32的模柄，規(guī)格為：B3283 GB2862.1-81。材料為Q235。 該模柄與上模座之間成φ34H7/m6過渡配合，總高度h=35，凸臺直徑為φ42，高5mm。為了銷止轉(zhuǎn)騎縫開1個φ6H7的盲孔。同時模柄中間有1個通孔，為方便打桿穿過，此孔直徑為φ11mm。 3.10.9模柄上止轉(zhuǎn)銷的確定 根據(jù)壓入式模柄的規(guī)格，必須用1個φ6m6的圓柱銷止轉(zhuǎn)。 規(guī)格為：A612 GB/T119.1－2000。 材料45鋼，熱處理硬度40～48HRC。 3.10.10打桿確定 打桿是為了防止沖壓件在模具開啟時留在落料凹模內(nèi)而設(shè)的，其作用是在模具上行時，打桿頂?shù)綁毫Φ臈澚?/p>

49、，迫使打桿不動，從而頂住推件塊，再頂住工件，而此時模仍在上行，從而使工件推出凹模。 打桿形狀是下部帶凸臺的圓柱柱，有凸臺的一端頂住推件塊，根據(jù)模柄孔和整個推出過程確定打桿尺寸為： 直徑φ10mm，總長140mm，頭部圓柱凸臺尺寸為φ12mm3mm 打桿規(guī)格為：A10150 GB2867.1-81 材料45鋼，熱處理硬度43～48HRC。 3.10.11凸凹模固定螺釘?shù)拇_定 為了凸凹模能固定住，在凸凹模和凸凹模墊板間用1個內(nèi)六角螺釘連接。 此內(nèi)六角螺釘規(guī)格為：M614　GB/T70.1－2000。 材料45鋼，熱處理硬度40～45HRC。 3.11 模具閉合高度、校驗壓力機(jī) 1．模具閉合高度計算 H閉=183.5mm<190-5mm（壓力機(jī)裝模最大高度-5） 閉合高度符合壓力機(jī)要求。 2．校驗壓力機(jī) 實際模具行程2.2mm，小于壓力機(jī)公稱力行程55mm，符合要求。 其它各項略。