托架冷沖壓模具設計【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,托架,沖壓,模具設計,全套,CAD,圖紙,說明書 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 托架冷沖壓模具設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā) 年 6 月 3 日 摘 要 模具的出現(xiàn)給人類社會的生產(chǎn)部分帶來了方便和深遠的影響，同時，模具產(chǎn)業(yè)也是我國國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)之一。模具制造屬于大批量生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，盈利豐富，是許多大工業(yè)集團選擇的設計生產(chǎn)對象。 模具制造給沖壓產(chǎn)品制造提供了生產(chǎn)效率，同時也大大提高了沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，使我們生活所需的產(chǎn)品生產(chǎn)做到效率、美觀和加工精度，即產(chǎn)品質(zhì)量同時存在。并且用模具來生產(chǎn)零件可以不需要加熱，改變了以往沖壓工藝的面貌，其不僅提高了生產(chǎn)效率，也保證了生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，用模具來生產(chǎn)的零件還有著產(chǎn)品重量輕，制造成本低，節(jié)約能源等的優(yōu)點。使用模具來進行生產(chǎn)已經(jīng)成為當代工業(yè)生產(chǎn)的主流，也成為許多小型工廠的第一生產(chǎn)選擇對象。模具的發(fā)展不僅帶給人們一個全新的工業(yè)生產(chǎn)面貌，也帶動了其他制造業(yè)的發(fā)展，在整個國民制造有著至關重要的位置。 為了進一步了解模具生產(chǎn)和學習模具的設計，本畢業(yè)設計將進行以托架為生產(chǎn)零件的沖壓模具設計。本次設計的主要的工藝工序有沖孔、落料、彎曲。此編寫的托架沖壓模具設計說明書將簡要講述和記錄整個托架設計中的設計流程和設計要點，包括設計前的工藝分析、設計方案的確定、各個模具零部件的選取和重要凸模、凹模、凸凹模尺寸的計算和設計。 關鍵詞：模具；冷沖壓；沖孔；落料；彎曲；工藝性 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 Abstract Molds appear to produce part of the human society has brought convenience and far-reaching impact, at the same time, the mold industry is one of the basic industries of the national economy. Mold manufacturing industry is a large volume, profit rich, many large industrial groups selected design and production of objects. Manufacturing stamping die manufacturing to provide a production efficiency, but also greatly enhance the production quality stamping products, so we need to do live production efficiency, aesthetics and precision, that the quality of products exist.And molds to produce parts may not require heating, changed the face of the conventional stamping process, which not only improves productivity, but also to ensure the quality of products produced by molds to produce parts as well as the product is light weight, low manufacturing cost, the advantages of saving energy. The advantages.Using a mold for production has become the mainstream of contemporary industrial production, but also for many small factories producing first select the object. Development of mold not only bring people to a new industrial look, but also led to the development of other manufacturing industries in the entire national manufacturing has a critical position. To learn more about mold and die design, this design will graduate to the bracket for the production of parts of mold design. The main process steps are designed punching, blanking, bending. Important position.This writer bracket stamping die design and specification will be briefly described and record the entire bay design design flow and design elements, including the identification of process analysis and design before the design, selection and various mold components important punch, mold, calculation and design of punch and die size. Keywords: mold; stamping; punching; blanking; bending; Crafts 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 目 錄 引言 1 1 零件的工藝性分析 2 1.1 零件結構分析 2 1.2 零件用材分析 2 1.3 零件沖裁質(zhì)量要求 3 1.4 零件生產(chǎn)要求 3 1.5 彎曲形式的選擇 3 2 零件加工工序的方案確定 3 3 彎曲落料復合模的設計 4 3.1 彎曲工藝分析 4 3.2 模具零件設計選用方案的比較 4 3.3 模具類型和模具結構的確定 5 3.3.1 模具類型的確定 5 3.3.2 操作與定位方式 5 3.3.3 卸料與出件方式 5 3.3.4 模座類型及精度選擇 6 3.4 排樣設計 6 3.4.1 零件展開長度的計算 6 3.4.2 排樣的選擇 6 3.4.4排樣利用率計算 7 3.5 模具沖裁力計算以及選用壓力機 8 3.5.1沖裁模刃口形式 8 3.5.2工藝力計算 9 3.5.5壓力中心的確定 10 3.6落料刃口尺寸及公差的計算 10 3.7彎曲凸模、凹模間隙及尺寸的確定 11 3.7.1凸模、凹模間隙 11 3.7.2凹模深度和圓角半徑的設計 12 3.7.3凸模、凹模的寬度尺寸 12 3.8落料凹模的設計 13 3.8.1凹模刃口形式 13 3.8.2落料凹模厚度的計算 13 3.8.3凹模外形尺寸設計 13 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 3.9其他部分板類零件尺寸選擇 13 3.9.1其他板類零件的長度、寬度選擇 14 3.9.2其他板類零件的厚度選擇 14 3.10彈性元件和卸料元件的設計 14 3.10.1彈性元件 14 3.10.2卸料元件的設計 14 3.11彎曲凸模的設計 15 3.11.1彎曲凸模的外形 15 3.11.2凸模以及凸凹模的長度 16 3.11.2凸模和凸凹模的結構形式 16 3.12所用定位元件設計 17 3.13模座與模柄的設計、選擇 18 3.13.1模座的選擇 18 3.13.2模座的結構設計 18 3.13.3模柄的結構設計 18 3.14模具閉合高度的計算 19 3.15導向元件的設計與選擇 19 3.15.1導柱的設計 19 3.15.2導套的設計 20 3.16緊固件的設計與選擇 21 3.16.1緊固螺釘?shù)脑O計與選擇 21 3.16.2銷釘?shù)脑O計與選擇 21 3.17模具裝配圖的繪制與安裝 21 3.17.1裝配圖的明細欄 22 3.17.2技術要求 22 3.17.3模具裝配規(guī)程 23 3.17.4檢驗與調(diào)整 23 3.17.5模具裝配注意事項： 24 3.17.6裝配圖 24 4 沖孔單工序模的設計 25 4.1沖孔工藝分析 25 4.2制件毛坯尺寸 25 4.3沖孔模工藝力的計算 25 4.4壓力機的選擇及壓力中心的確定 26 4.5沖孔凹模的設計 26 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 4.6沖孔凸模的設計 28 4.7沖孔凸模長度的計算 29 4.8沖孔刃口尺寸的計算 29 4.9其他部分板類零件尺寸選擇 30 4.10卸料元件的設計 30 4.11模座與模柄的設計、選擇 31 4.11.1模座的選擇 31 4.11.2模座的結構設計 31 4.11.3模柄的結構設計 31 4.12模具閉合高度的計算 32 4.13導向元件的設計與選擇 32 4.13.1導柱的設計 32 4.13.2導套的設計 32 4.14緊固件的設計與選擇 33 4.14.1緊固螺釘?shù)脑O計與選擇 33 4.14.2銷釘?shù)脑O計與選擇 33 4.15模具裝配圖的繪制與安裝 34 4.15.1裝配圖的明細欄 34 4.15.2技術要求 34 4.15.3模具裝配規(guī)程 35 4.15.4檢驗與調(diào)整 36 4.15.5模具裝配注意事項 36 4.15.6裝配圖 36 設計總結 38 謝 辭 39 參考文獻 40 第 47 頁 共 40 頁 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 引言 本文設計的沖壓模具例子結構比較簡單且實用，貼近生活，是大家都比較熟悉的托架設計。本套冷沖壓模具的設計不是以復雜模具形狀的設計為重點，也不是追求一步到位的簡潔方案為主，而主要是對冷沖壓模具設計知識比較全面的系統(tǒng)學習和自主設計的練習，以達到切實掌握冷沖壓模具設計的實用技能的目的。 第一，對工件、零件做具體的分析。其中包括：材料的屬性、精度的要求、工序的選擇和作業(yè)成本的合理性等。設計要盡可能低成本，其中對排樣方式進行合理設計是重要的方法；第二，根據(jù)工件形狀對工件進行工藝鏈設計。通過材料工藝性能的確定、零件工序的設計、壓力機的合理選擇等來實現(xiàn)模具的整體設計；第三，要盡量保證制件的精度，必須要認真計算模具的各個刃口尺寸。因為刃口是冷沖壓模具的一個重點設計因素，刃口的精度決定著工件的精度，必須根據(jù)合理的公差，進行精確的計算。第四，由計算出的各個刃口尺寸設計出相對應的凸模、凹模和凸凹模，結合查找資料合理選擇或設計零件，自主設計的零件或所查零件符合標準后，就把所有零件進行總體裝配。確定了整套模具閉合高度后，選出合適的壓力機進行最后的沖壓加工。 1 零件的工藝性分析 本次設計的工件圖如圖1.1所示。 圖1.1 托架工件圖 1.1 零件結構分析 該零件是形狀為凹形矩形的托架零件，形狀比較簡單，并且是左右對稱零件。本次設計的零件最大長度為48mm，規(guī)模為中小型零件。所以，根據(jù)其結構特點以及形狀需求可以知道，該零件的生產(chǎn)可用冷沖壓模具來實現(xiàn)。 1.2零件用材分析 根據(jù)所要設計零件的要求，本次設計的零件用材為08鋼。而08鋼屬于一種極軟的碳素鋼，其既有良好的韌性，也有良好的塑性，所以08鋼具有良好的沖孔、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。根據(jù)設計前的學習以及所查資料可以知道，其抗拉強度為 ，其抗剪強度：，還有它的延伸率為：。而本次所要設計的零件用材要求彎曲性能較好，即塑性較好，由此可見可見，08鋼符合該零件的設計要求。 1.3零件沖裁質(zhì)量要求 根據(jù)所需的沖裁質(zhì)量，沖裁類型可以大概分為精密、半精密、普通沖裁。本次設計采用普通沖裁，其原因是：該零件的落料尺寸精度要求不高，按IT10~IT14級，因為普通沖裁落料可達IT10級，所以普通沖裁能夠達到該零件的精度要求。該零件的設計要求對飛邊毛刺、落料、沖孔的斷面粗糙度等都沒有明顯的特殊要求，而普通沖裁可以達到=3.2～6.4μm。所以采用普通沖裁合理可行。 1.4零件生產(chǎn)要求 該工件具有沖孔、落料、彎曲等工序，生產(chǎn)批量為3萬件/年，屬于中大批量生產(chǎn)，為考慮零件加工效率和精度正確，而本次設計涉及的工序有沖孔、落料、彎曲，所以可以考慮使用落料彎曲復合模再加上沖孔單工序模進行生產(chǎn)，也可以進行三種工序復合模的設計。且因為如果使用正裝復合模，落料之后再進行彎曲的話會不方便要進行彎曲的毛坯的放置，所以該復合模采用倒裝復合模是最好的選擇。 1.5 彎曲形式的選擇 方案1、一次彎曲成型模：該模具的特點是結構簡單，制造及裝配調(diào)試容易，生產(chǎn)效率較高，但難以精確控制工件各邊尺寸，適用于工件精度要求不高、生產(chǎn)批量大的場合。 方案2、二次成型彎曲模：該模具的特點是板料經(jīng)過兩次彎曲，并且第二次還是反向彎曲成型，所以工件回彈量相對較小，成型精度較高。但需要兩道工序和兩套模具來完成，生產(chǎn)效率低。 根據(jù)本次設計的制件要求，其中需要大批量生產(chǎn)，以及制件的各種屬性，最終決定采用上述方案1，即一次彎曲成型模作為本次彎曲工序設計的方案。 2 零件加工工序的方案確定 由該零件的外形可以知道，本次設計包括落料、沖孔、彎曲三種工序。由此，可以得出由三種工序組合成的方式： 方案A：利用落料單工序模、彎曲單工序模和沖孔單工序模依次對毛坯進行加工：單工序模有結構簡單的特點，生產(chǎn)精度高，設計起來比較簡單，方便理解，且模具制造、維護和修理方便。但缺點是使用三套模具來對毛坯進行加工會使生產(chǎn)成本大大增加，并且生產(chǎn)效率低。而對于這個結構比較簡單的零件，主要需求是加工方便，并且可以滿足該零件的中大批量生產(chǎn)。 方案B：采用落料、彎曲、沖孔復合模，一步完成沖裁：其最大的特點是生產(chǎn)效率和沖件精度要求較高。但考慮該這種模具制造麻煩，特別是這種復合模包括沖壓、落料再加上彎曲工序，所用模具尺寸、重量都偏大，制造的成本較高。所以勉強適合該零件的生產(chǎn)。 方案C：設置先落料再彎曲再沖孔的級進模：其具有較高的生產(chǎn)效率，成本比復合模要低，可以從落料孔進行落料，也適合大批量生產(chǎn)。但是也有缺點，就是這種級進模維修起來麻煩，并且考慮到零件中心距的精度要求和制造的計算復雜，所以本次設計不適合采用這種方案。 方案D：采用彎曲落料復合模與沖孔單工序模：其生產(chǎn)效率較高，成本合理，而且先彎曲再沖孔使沖出來的孔精度最高，適合中大批量生產(chǎn)。本次設計的托架年生產(chǎn)批量是3萬件，屬于中大批量生產(chǎn)。 由以上分析，決定采用方案D。即落料彎曲復合模具再加上沖孔單工序模。雖然達不到最大批量生產(chǎn)和最高的生產(chǎn)效率，但也可以滿足本次設計的要求。 3 彎曲落料復合模的設計 模具的設計要考慮到模具設計的方案以及模具類型和模具結構。要逐步分析后采用最合理的設計。 3.1 彎曲工藝分析 所用材料08鋼有良好的沖壓性能，適合進行彎曲。該制件彎曲的形狀左右對稱，且彎曲半徑的左右圓角都為，不會產(chǎn)生進行彎曲變形時毛坯各方向受力不均勻產(chǎn)生偏移的現(xiàn)象，有因為該彎曲件的變形位置沒有缺口，不會發(fā)生叉口、裂痕等現(xiàn)象，所以滿足合理彎曲的要求。 所設計的彎曲件的相對彎曲半徑應該大于其最小彎曲半徑，但是也不能大于最小彎曲半徑太多。查表得材料的最小彎曲半徑為0.1、0.4、0.4、0.8，而制件彎曲的相對彎曲半徑，大于最小彎曲半徑，也不算太大，所以滿足要求。 制件彎曲的相對彎曲半徑小于5~8，所以該制件彎曲后變形回彈現(xiàn)象不明顯，彎曲的半徑變化也不大，適合簡單的直壁校正彎曲法。 3.2 模具零件設計選用方案的比較 模具形式設計的方案有以下幾種： 方案A：無導向式落料模。以這種方式設計的模具特點是結構簡單，并且制造容易，值適用于形狀簡單、沖裁精度要求不高的沖件，最重要的是與本次所需的中大批量生產(chǎn)的設計矛盾。 方案B：導板式落料模。該方案與方案A相比，其沖件精度較高，模具壽命較長，且安裝、卸料方便，操作相對安全。但是制造起來比較麻煩，一般只適用于形狀結構較簡單、尺寸小的沖件。 方案C：導柱式?jīng)_孔落料模。該模具比無導向式模和導板式模都要可靠，不僅沖件精度高、模具壽命長、使用安裝方便，而且還適用于沖裁中大批量的沖件。 由以上方案分析，本次設計適合采用導柱式彎曲落料復合模。 3.3 模具類型和模具結構的確定 接下來我們要確定模具類型和模具的結構，進一步落實模具設計的基礎工作。 3.3.1 模具類型的確定 因為本次設計采用的是落料彎曲復合模，所以要考慮模具類型的選取是否正確。主要類型有正裝和倒裝兩種。 由于本次設計的模具凸凹模壁厚不算小，并且考慮到落料廢料的處理，又因為該零件需要中大批量生產(chǎn)，所以選擇生產(chǎn)效率較高的倒裝復合模。 由以上分析，本次設計的模具類型選用后側導柱式倒裝復合模。 3.3.2 操作與定位方式 雖然零件為中大批量生產(chǎn)生產(chǎn)，但一般都選用手工送料的操作方式，故本次設計的操作方式是選擇手工送料。 模具的工作需要有工件加工的定位系統(tǒng)，以保證加工精度。本次設計采用的定位方式為導料銷導料和擋料銷擋料相結合。 3.3.3 卸料與出件方式 零件形狀扁長，厚度為t=1.5mm，類似薄片工件，由此可知所用卸料力不大，所以決定選用移動卸料板卸料裝置和卸料螺釘配合彈性橡膠卸料裝置。卸料螺釘配合彈性橡膠卸料裝置：用于落料的卸料。移動卸料板卸料裝置：一般沖裁出來的制件會緊扣凸模，隨著凸模向上移動，沖裁完成的工件利用上推板裝置頂住卸料板，制件會由于卸料板的固定，被卸料板格擋從而脫離向上移動的凸模，即卸料板將工件頂出。 由以上分析，本次設計采用卸料板卸料裝置和上推板裝置。 3.3.4 模座類型及精度選擇 由于需要彎曲落料的零件形狀簡單，所需工作環(huán)境不用太過平穩(wěn)，所以本次設計不采用四角導柱模座，而是采用后側雙導柱模座，其特點是導向比較準確，且進料方便。又因為該工件的精度要求不是太高，所以模座可以選擇I級精度。 由以上分析可得：本次設計選用后側雙導柱式I級精度模座。 3.4 排樣設計 排樣方案是模具設計的重要依據(jù)之一。排樣的意義在于保證用最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率得到合格的零件，排樣的合理性我們要通過計算來確定。 3.4.1 零件展開長度的計算 由本次設計的制件以及展開長度計算公式可得： = （為彎曲件的展開長度，單位：mm） 3.4.2 排樣的選擇 對于同一沖裁件，采用不一樣的排樣類型，材料的利用率也會跟著類型的不同而不一樣。經(jīng)過模具理論課的學習可以知道排樣類型主要有：有廢料的排樣方式、少廢料的排樣方式和無廢料的排樣方式。 有廢料排樣：有廢料排樣是比較普遍的一種排樣方式，其特點是凸模沿工件的全部外形邊緣沖裁，工件的周邊都留有相應面積的余料，余料的值我們稱之為搭邊值。沖壓件尺寸完全由沖模來保證，所以沖壓件的尺寸更接近沖模的尺寸，沖壓件的精度較高，沖裁的模具壽命也會大大提高。但其缺點是材料的利用率較低。 少廢料排樣：其缺點是沖壓件質(zhì)量不高，所用的沖裁模具壽命相對于有廢料排樣較低，但材料利用率相對于有廢料排樣較高，沖模結構較為簡單，并且這種排樣方式縮短了刃口的長度，減輕了沖床的負載力。 無廢料排樣：其特點是利用率最高，但沖件質(zhì)量更差與模具壽命更低。 由以上分析，由零件圖可以知道，其形狀左右對稱，且結構比較簡單，部分尺寸精度（比如落料部分的精度）要求不是很高，中批量生產(chǎn)，且上述中我們選用了復合模具生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，對比以上三種類型并結合選擇排樣類型所要考慮的幾個因素：零件形狀、零件質(zhì)量及精度、沖模結構、模具壽命、操作方式與安全、和生產(chǎn)率等，最終決定選用的方式是少廢料排樣。 又因為所加工工件是簡單幾何形狀（矩形），所以采用直排的排樣方式。 結論：排樣類型及方式選用少廢料直排排樣方式。 3.4.4排樣利用率計算 圖3.1 排樣圖 搭邊值的確定： 表3-1 工件間搭邊和側搭邊a數(shù)值（低碳鋼） 單位mm 該制件厚度為1.5mm，根據(jù)排樣圖方式及表3-1，可確定排樣的搭邊值： 工件間 ， 沿邊 在毛坯的排樣方式及其搭邊的數(shù)值經(jīng)過查表確定之后，接下來要對條料的寬度進行相應的計算和確定。根據(jù)模具特點，選擇無側壓裝置。 條料寬度： 公式（3-1） —條料寬度 —條料寬度方向 —條料側搭邊 —條料寬度的單邊偏差 C—導料板與最寬條料間的單邊間隙 表3-2 條料寬度偏差（單位：mm） 表3-3 導料板、條料之間的最小間隙 （符號：C ） （mm） 因為所加工制件的厚度t=1.5mm及根據(jù)表3-2、表3-3得 則條料寬度： 因為本次設計的彎曲落料復合模的工序順序是先彎曲后落料，所以取消縱向搭邊，排樣板從一開始就要保證好工件的寬度是22mm，則由制件圖及排樣圖可以得到定步距： 制件的總面積 則材料利用率 公式(3-2) 3.5 模具沖裁力計算以及選用壓力機 3.5.1沖裁模刃口形式 根據(jù)本次設計的制件以及所選用的復合模，采用普遍的臺階形刃口，并掛上推塊件。 圖3.2 臺階型刃口 3.5.2工藝力計算 落料力的計算 由公式得： 公式（3-3） 其公式中，K—沖裁的安全系數(shù)，一般取K=1.3作為計算的安全系數(shù)； F—落料力，單位KN； L—工件外輪廓周長，單位mm； t—材料厚度，單位mm； —材料的抗剪強度，查表得材料的抗剪強度，取。 則 卸料力的計算 由計算公式得： 公式（3-4） 其公式中，—卸料力因數(shù)。查表得。 則 彎曲力的計算 由自由彎曲力的計算公式得： 公式（3-5） 其中，—自由彎曲力，單位KN； B—彎曲件（主視圖長度）的寬度，單位mm； t—所用毛坯的厚度，t=1.5mm； r—彎曲件所設計的內(nèi)彎曲半徑，r=0.5mm； —材料的強度極限；查表得其范圍為330~450Mpa，取400Mpa； K—彎曲模具相應安全因數(shù)，一般取值為K=1.3。 則 （4）壓料力的計算 壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%-80%。 則 公式（3-6） 頂出力的計算 根據(jù)頂出力的計算公式： 公式（3-7） 其公式中，—頂出因數(shù)，查表可得。 則 （6）計算工藝力的總和 公式（3-8） 3.5.3壓力機的選擇 根據(jù)以上計算，初選公稱壓力為160KN的開式壓力機。該壓力機與模具設計的有關系參數(shù)： 公稱壓力：160KN 快速型滑塊行程：30mm 最大閉合高度：220mm 閉合高度的調(diào)節(jié)量：60mm 模柄孔尺寸： 3.5.5壓力中心的確定 因為該制件的形狀比較簡單，并且為對稱件，所以其壓力中心位于沖壓件輪廓圖形的幾何中心上，即矩形中心。 3.6落料刃口尺寸及公差的計算 根據(jù)零件形狀及落料模具，零件的落料刃口尺寸有長、寬兩個刃口尺寸。 計算長度刃口尺寸： 長： mm 零件的該尺寸的設計精度為IT14，則可以查表得到其計算所需的磨損系數(shù)。又因為該零件所用毛坯的厚度為t=1.5mm，查表得沖裁模初始雙邊間隙值 表3-4 規(guī)則形狀沖裁凸、凹模的極限偏差（單位：mm） 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 又由表3-4查得凸模偏差mm，凹模偏差mm 則根據(jù)刃口尺寸計算公式得 凹模的刃口計算： 公式（3-9） 凸模的刃口計算： 公式（3-10） 進行間隙校核，應滿足 公式（3-11） 則有 說明所取凸、凹模公差能滿足校核。 計算寬度刃口尺寸： 寬： mm 零件的該尺寸精度為IT14，則該精度相應的磨損系數(shù)為。因為零件生產(chǎn)所用的材料即毛坯的厚度為t=1.5mm，根據(jù)毛坯厚度，查表得沖裁模初始雙邊間隙值 又由表3-4查得凸模偏差mm，凹模偏差mm 則根據(jù)刃口尺寸計算公式得 凹模的刃口計算： 凸模的刃口計算： 進行間隙校核，應滿足 則有 說明所取凸、凹模公差能滿足校核。 3.7彎曲凸模、凹模間隙及尺寸的確定 3.7.1凸模、凹模間隙 當時，； 公式（3-12） 當時， 公式（3-13） 其中，t—材料厚度，單位mm； z—單邊間隙，單位mm； —材料上下偏差，單位mm。 由于本次設計的托架毛坯厚度為t=1.5mm，所以根據(jù)上式得z=t=1.5mm。 3.7.2凹模深度和圓角半徑的設計 設計中，如果凹模的深度太小，會導致工件兩邊的自由或空缺部分太多，以及彎曲件的回彈力較大，對彎曲件的彎曲質(zhì)量造成不良影響；如果凹模的深度太大。會導致材料的消耗增加，間接影響壓力行程，使之增大。 為了合理選擇凹模深度，查表得本次設計的合適深度為： 根據(jù)理論：所用凸模的圓角半徑應該等于該工件彎曲部分的內(nèi)側的圓角半徑r，不過不可以小于該工件所用材料的允許選擇的最小彎曲半徑，經(jīng)查表后最終選擇=r=0.5mm。 所選用的凹模的圓角半徑不能太小，不然會導致彎曲的時候擦傷工件毛坯的表面，有時候會產(chǎn)生壓痕，使該彎曲模的彎曲力增大，從而影響模具的壽命。同時，所選用凹模的兩邊圓角半徑應該保持一致，這是為了防止彎曲的時候毛坯發(fā)生偏移現(xiàn)象。一般來說，的尺寸可以以毛坯的厚度作為依據(jù)來選擇： 當t<2mm時，=（3~6）t 當t=（2~4）mm，=（2~3）t 當t>4mm，=2t 公式（3-14） 因為本次設計的工件厚度為1.5mm，所以選擇=4.5mm。 3.7.3凸模、凹模的寬度尺寸 彎曲零件給定的尺寸位置不同，計算其凹模、凸模的寬度尺寸方法也不同。 1、當所設計的彎曲零件給定的是外形尺寸與公差的時候，應該要把凹模作為基準件，其間隙要通過縮小其凸模尺寸獲得； 2、當所設計的彎曲零件給定的是內(nèi)形尺寸與公差的時候，應該要把凸模作為基準件，其間隙要通過增大其凹模尺寸獲得。 由于本次設計的工件給定的是內(nèi)形尺寸，所以本次設計零件尺寸應該要以凸模為其尺寸設計的相應基準件，并且要把它的加工間隙取在模具設計的凹模上，工件按照IT14級制造公差，設計的模具按照IT9級制造公差，經(jīng)查表得 即零件公差為mm 所以，凸模的寬度尺寸： 公式（3-15） 凹模的寬度尺寸： 公式（3-16） 其中，L—彎曲部分基本尺寸，單位mm； —彎曲件制造公差，單位mm； Z—所設計的凸模和凹模的雙邊間隙值，為單邊間隙z的兩倍），上述已得出z數(shù)值為1.5mm。單位mm； —所設計的凹模和凸模的相應制造公差，可以經(jīng)查表獲得。 3.8落料凹模的設計 3.8.1凹模刃口形式 根據(jù)制件形狀以及沖裁模刃口形式設計，決定采用臺階式刃口結構。 3.8.2落料凹模厚度的計算 由凹模刃口最大尺寸=48mm，查表得系數(shù)K=0.4 則凹模厚度 公式（3-17） 最終取厚度 3.8.3凹模外形尺寸設計 根據(jù)公式，有： 凹模壁厚： 公式（3-18） 取C=35mm，則， 公式（3-19） 經(jīng)查國家標準表，通過分析： 最終取長度L=125mm，取寬度B=100mm。 即最終凹模外形尺寸選擇長、寬、厚：125mm100mm35mm。 3.9其他部分板類零件尺寸選擇 在確定了凹模的尺寸之后，可以根據(jù)凹模的尺寸通過查找國家標準表并結合模具設計的實際情況進行其他板類零件尺寸的選取。 3.9.1其他板類零件的長度、寬度選擇 根據(jù)凹模尺寸的選擇，通過查國家標準表并經(jīng)過分析： 取固定板、卸料板等的尺寸為（）= 3.9.2其他板類零件的厚度選擇 由計算公式： 固定板厚度為 公式（3-20） 為了更好與凹模外形相結合，根據(jù)查表，及各板長度、寬度尺寸，最終各板類零件尺寸選擇為： 凸凹模固定板（）=mm 彎曲凸模固定板（）=mm 卸料板（導料板）（）=mm 墊板=mm 3.10彈性元件和卸料元件的設計 彈性元件和卸料元件是有助于模具工作順利進行的重要輔助零件，對彈性元件和卸料元件的正確選取對模具的工作效率有很大的幫助。 3.10.1彈性元件 對彈性元件進行選擇：因為模具工作要求平穩(wěn)，且模具尺寸屬于中等，經(jīng)濟上，決定選用一般模具設計所用的橡膠作為彈性元件。 3.10.2卸料元件的設計 本次設計采用的是卸料螺釘與移動卸料板卸料裝置作為卸料元件，其中卸料螺釘選用一般的圓柱頭卸料螺釘。 卸料螺釘?shù)慕Y構：因為所用橡膠的內(nèi)徑為d=8.5，經(jīng)查表可知，該卸料螺釘螺紋公稱直徑為，長度經(jīng)查標準取。即所用卸料螺釘?shù)某叽缍椤? 卸料螺釘?shù)亩ㄎ唬喝鐖D3.3，卸料螺釘連接的零部件有下模座、下模墊板、凸凹模固定板、彈性橡膠裝置以及模具導料板。 圖3.3 卸料螺釘連接位置 卸料板卸料裝置的工作方式：一般沖裁出來的制件會緊扣凸模，隨著凸模向上移動，沖裁完成的工件利用上推板裝置頂住卸料板，制件會由于卸料板的固定，被卸料板格擋從而脫離向上移動的凸模，即卸料板將工件頂出。如圖3.4所示。 圖3.4 卸料裝置 3.11彎曲凸模的設計 依據(jù)所要生產(chǎn)加工的零件外形分析，其結構比較簡單、對稱，所以所要設計的凸模外形和尺寸也比較簡單。 3.11.1彎曲凸模的外形 根據(jù)零件外形可以判斷，所用的彎曲凸模應為方形口凸模，與其配合的是凹形部分邊緣為方形口的凸凹模。如圖3.4所示。 3.11.2凸模以及凸凹模的長度 圖3.5 凸模、凸凹模位置 如圖3.5所示，根據(jù)國家標準查得各個零部件板塊的厚度和長度以及寬度，凸模長度可以根據(jù)連接它的板塊高度總和得出。由圖可以知道查表所得的模具的凸模固定板的厚度t=14mm，其制件卸料板的厚度t=25mm，凸模凸出部分即凸模和凹模相連接的刃口深度可根據(jù)零件加工所需的尺寸以及厚度取值為h=13.5mm，從設計的題目可以知道本次設計所要生產(chǎn)的零件的厚度為1.5mm。則凸模長度。 凸凹模的長度查表可得mm。（根據(jù)參考資料：《模具設計與制造簡明手冊》） 3.11.2凸模和凸凹模的結構形式 根據(jù)制件的形狀以及上述查表和計算，可得分別如圖3.6（a）與圖3.6（b）所示凸模以及凸凹模的結構形式及其尺寸。 （a）彎曲凸模 （b）彎曲落料凸凹模 圖3.6 彎曲凸模、彎曲落料凸凹模 3.12所用定位元件設計 導料銷對進料起到導向作用，本次設計用了3個導料銷。3個導料銷在模具送料板上的設計具體位置如圖3.7。它距離和位置是根據(jù)排樣圖的料條寬度以及搭邊值來安裝的。在模具工作過程中對毛坯送料過程起到導向和固定的作用。 圖3.7 導料銷 3.13模座與模柄的設計、選擇 如果把一套模具比作是一個人，那么上模座和下模座在模具中就相當于頭和腳，在模具的整體結構中有著至關重要的作用。 模具要正常工作，就需要壓力機在其外界施加工作力才能進行沖裁，所以模具與壓力機之間的安裝配合十分重要，這就取決于模柄的尺寸是否能與相應的壓力機模柄槽尺寸相結合。 3.13.1模座的選擇 所選擇的模座類型：由精度與模座類型的分析，且對模具結構設計，最終選擇采用后側雙導柱式模座。 3.13.2模座的結構設計 根據(jù)所設計的落料凹模尺寸，經(jīng)過查表，上模座的結構設計： 根據(jù)上述初選的壓力機公稱壓力為160N的壓力機，經(jīng)過查表，得到該壓力機的最大閉合高度為220mm。根據(jù)表中標準的凹模周界和模具閉合高度，得上模座尺寸為 （長、寬、厚） 同樣的，下模座的結構設計與上模座同理，可得到下模座尺寸為 （長、寬、厚） 3.13.3模柄的結構設計 根據(jù)所選壓力機對應的模柄參數(shù)，以及上模座和打料桿、上頂板的設計，最終設計的模柄孔尺寸取，類型為壓入式模柄。其形狀如圖3.8所示。 圖3.8 模柄 3.14模具閉合高度的計算 根據(jù)以上設計，知上模座、下模座、上墊板H=6mm、凸模的主視圖高度為39mm、凸凹模的主視圖高度為46mm，下墊板的主視圖高度為6mm，在不計算所要加工的毛坯厚度的前提下，其復合模具的閉合高度經(jīng)計算得： h=35+40+6+6+39+46=172mm 3.15導向元件的設計與選擇 因為本次設計的模具為沖壓復合模，所以一般選用適用于沖裁?；瑒訉蚰Ｗ腁型導柱導套。 3.15.1導柱的設計 經(jīng)過模具閉合高度的計算，并根據(jù)其計算結果，查表得導柱尺寸為 。如圖3.9所示。 圖3.9 導柱 3.15.2導套的設計 結合模具的閉合高度，與導柱尺寸，查表并經(jīng)過分析，得最終選用A型導套，其尺寸： ，形狀如圖3.10所示。 圖3.10 導套 3.16緊固件的設計與選擇 模具各零部件制件的結合和連接需要用緊固件作為中介，緊固件的選取是模具設計的必要環(huán)節(jié)。 3.16.1緊固螺釘?shù)脑O計與選擇 在沖裁模具中，為了不讓螺釘頭部外露，影響模具外形美觀，所以螺釘類型一般采用內(nèi)六角螺絲釘。 螺絲釘?shù)某叽邕x擇：根據(jù)以上設計的凹模厚度，經(jīng)過查表可得出所用螺釘都為。 ①上模座、上墊板、固定板、落料凹模之間的螺釘長度根據(jù)國家標準件來選取尺寸： 該螺釘尺寸為。其數(shù)量為4個。 ②下模座、下墊板、固定板之間的螺釘長度同上可查表并結合實際設計得： 該螺釘尺寸。其數(shù)量為4個。 3.16.2銷釘?shù)脑O計與選擇 因為該模具對銷釘基本無特殊要求，所以本次設計中銷釘?shù)念愋筒捎贸Ｓ玫膱A柱銷。 銷釘?shù)某叽邕x擇：由3.15.1中緊固件設計原則可以同理獲得銷釘尺寸。經(jīng)過查表得：該模具中銷釘?shù)墓Q直徑都為。 ①凹模板、固定板、墊板、上模座之間的銷釘： 查表并經(jīng)過分析修整得：銷釘尺寸，數(shù)量為2個。 ②下模座、墊板、固定板之間的銷釘： 查表并經(jīng)過分析修整得：銷釘尺寸，數(shù)量為2個。 3.17模具裝配圖的繪制與安裝 通過CAXA軟件繪制出模具裝配圖的二維圖及相關部分零件圖。 3.17.1裝配圖的明細欄 圖3.11 明細欄 3.17.2技術要求 裝配的時候必須要保證凹、凸模之間的間隙同樣均勻，配合間隙應符合設計的技術要求，并且不允許采取凹、凸模變形的方式來改正間隙。 各零部件的接合面保持密合。 為保證零件的加工精度，各緊固銷釘螺釘在模具中不能有松動，而且為了保證美觀和模具能順利工作，銷釘和螺釘?shù)穆菝奔炊嗣娑疾荒芡钩龈鱾€零部件的板面。 固定板與凸模的配合分別為H7/m6或H7/n6，要保證模具工作的穩(wěn)定和可靠。 模具最終的裝配必須符合所繪畫的模具裝配圖中的明細欄以及其中的技術條件。 模具各個零部件的裝配配合精度方面如表3-5所示。 表3-5各零件配合精度 模具零部件 配合精度 上模座和導套 下模座和導柱 導柱和導套 銷釘和銷釘孔 模柄和模柄孔 3.17.3模具裝配規(guī)程 （1）初始裝配 此次設計的模具比較簡單，屬于簡單模，因為一般來說簡單模應選取凹模作為基準件，所以進行模具的總裝配時應從裝下模開始。 （2）整體模具裝配順序 首先，將下模座放在水平位置后把凹模放在下模座的正確位置上（螺釘孔要對齊）；然后對照下模座和凹模的各個螺釘孔的位置，正確在各個螺釘孔插入螺釘相應的，螺釘不宜太緊；接著在正確的位置上用緊固螺釘定位凹模；再將各個導柱正確的裝在下模座其相對應的各個導柱孔中。下部分安裝完成之后，將上固定板和工作用到的凸模的鉚接后進行磨平；然后將模柄裝進上模座，同時安裝防轉(zhuǎn)銷，目的是防轉(zhuǎn)，保證位置精度；接下來找到導套安裝的正確位置并固定到上模座里；裝配中間位置：將卸料板找準位置定位在凹模上，并放入橡膠，然后將各個凸模組件以及上模組件找準位置并有序裝入，在各個零部件調(diào)整好位置后打入銷釘、卸料螺釘以及緊固螺釘，螺釘不宜太緊。 在零部件都上裝以后，要進一步進行位置調(diào)整。用眼睛檢查零部件之間的配合是否透光來調(diào)整凸凹模之間的間隙，俗稱透光法。然后將上模和下模進行組合，同上，用燈光從其底面照射，用眼睛正面觀察凸模和凹模刃口間隙的是否過大，或者是否均勻；最后再一次進行定位調(diào)整，直到凸模和凹模間隙均勻或者合理之后，便可擰緊螺釘完成裝配。 3.17.4檢驗與調(diào)整 1、凸、凹模的之間配合深度可以利用壓力機連桿長度的調(diào)節(jié)功能來實現(xiàn)。凹模與凸模沖頭的之間配合深度要適中，不宜太深或者太淺，最終標準是能沖出檢驗合格的零件。 2、 凸、凹的間隙配合 沖裁時沖裁模的凸模沖頭與凹模之間的間隙要均勻合理；其中有助導向功能的沖模，其間隙配合調(diào)節(jié)比較方便，只要確保該導向零件的運動順利便可；先進行試模，再檢查試沖件，看試沖件的表面有沒有太多毛刺，并且對斷面質(zhì)量進行嚴格判斷。 3、確定定位裝置的合格 仔細檢查裝配模具的沖模定位零部件能不能滿足所要定位的需求或要求，其定位是不是可靠合理。如不滿足要求或定位不可靠，應在試模的時候就要進行修整，甚至還要更換。 4、檢查卸料裝置的主要內(nèi)容 卸料裝置檢查的主要內(nèi)容有：所用的卸料板靈活度達不達要求；所用卸料橡膠或者卸料彈簧是不是合適；卸料裝置的活動空間是不是合理；對落下的廢料或者落料進行過程能否暢通。在這些需要檢查的內(nèi)容中，如若有其中一條有故障，就應該及時進行調(diào)節(jié)改正，為了保證沖裁模的有效工作，在條件允許和必要的情況下要更換出故障的零部件。 3.17.5模具裝配注意事項： 1、制件的每個成形部分不能刮傷，除有專門要求外； 2、各零部件裝配時如有敲打的需要，不能用硬度過大的工具，如鐵錘； 3、安裝螺絲的時候要對稱，力度要均勻； 4、裝配過程中，裝銷釘和裝螺絲的順序應該是先裝銷釘，后裝螺絲。 3.17.6裝配圖 通過使用CAXA繪制的裝配圖如下圖3.13. 圖3.13 彎曲落料裝配圖 4 沖孔單工序模的設計 根據(jù)本次所要得出的制件，沖裁的工序包括彎曲、落料與沖孔。以上章節(jié)采用彎曲落料復合模對工件進行彎曲落料，接下來將對工件進行沖孔，經(jīng)過分析本次設計的沖孔工序所設計的模具是單工序模。 4.1沖孔工藝分析 以上已經(jīng)對該工件進行了彎曲落料，接下來是對該半成型托架進行單工序模沖孔，所以這次模具設計只有一道彎曲工序，所用材料08鋼有良好的沖孔（沖裁）性能，適合進行沖孔。 4.2制件毛坯尺寸 因為該制件已經(jīng)經(jīng)過彎曲落料，其彎曲展開長度為： 公式（4-1） 而其投影輪廓的長度與寬度為48mm22mm。 則，此沖孔單工序模所用到的毛坯尺寸為。 4.3沖孔模工藝力的計算 經(jīng)分析，該模具的工藝力主要包括沖孔力、卸料力和推掉廢棄件的力，俗稱推件力。工藝力的計算要從這三個力入手，分別進行計算這三個力后它們的總和就是模具工作過程中總的工藝力，從而選出相應的工作壓力機。 沖孔力的計算 根據(jù)沖孔力的計算公式： 公式（4-2） 其公式中，K—沖裁加工的安全系數(shù)，其值一般取K=1.3； F—沖孔力，單位KN； L—工件外輪廓周長，單位mm； t—材料厚度，單位mm； —材料的抗剪強度，可以經(jīng)查表獲得，根據(jù)本次設計所用材料，查表所得的材料的抗剪強度，最終取300Mpa。 則 （2）卸料力的計算 根據(jù)卸料力的計算公式： 公式（4-3） 其公式中，—卸料力因數(shù)。查表得。 則 （3）推件力的計算 根據(jù)推件力的計算公式： 公式（4-4） 其公式中，n—滯留廢料數(shù)，取該模具的刃口深度為3mm，有5個刃口，零件厚度為1.5mm。單位：個； —模具推件力中所規(guī)定的安全因數(shù)，可查表獲得，根據(jù)零件的厚度，查表得； 則 根據(jù)以上計算得出總工藝力： 公式（4-5） 4.4壓力機的選擇及壓力中心的確定 根據(jù)以上計算，并查表得，選用公稱壓力為100KN的開式壓力機。該壓力機與模具設計的有關系參數(shù)： 公稱壓力：100KN 快速型滑塊行程：30mm 最大閉合高度：180mm 閉合高度的調(diào)節(jié)量：50mm 模柄孔尺寸： 因為本次設計的制件結構比較簡單，又為左右對稱工件，所以其壓力中心是該模具沖裁輪廓的中心，且位于其幾何中心上。 4.5沖孔凹模的設計 在第三章節(jié)中已經(jīng)采用落料彎曲復合模對本次設計所要進行的三道工序中的兩道工序進行了設計。再加上本次模具設計的單工序模的沖孔就可以完成全部的模具設計，制造出所需要的托架零件。第三章中做出的零件毛坯如圖4.1所示。 圖4.1 半成品毛坯 考慮到毛坯在模具中的方便放置，本次沖孔單工序模所用的凹模參考彎曲落料復合模用到的凸凹模，即既有彎曲時的凹槽部分，又有沖孔所用到的凹孔。如圖4.2所示。 圖4.2 沖孔凸凹模 其厚度與彎曲落料所用的凸凹模相同，為46mm，其他尺寸也基本相同。但沖孔時的定位對于沖孔的精度質(zhì)量十分重要，所以為了考慮到?jīng)_孔的時候零件的定位，在彎曲落料凸凹模尺寸得基礎上，增加了其一定的寬度，在零件放置的位置上通過銑削，銑出左右兩個凹槽，其作用是對毛坯在進行沖孔的工作環(huán)節(jié)中起到定位的作用。如圖4.3所示。 圖4.3 定位槽 其每個銑削出來的凹槽深度為1.5mm，使其剛好等于零件的厚度，長度為11mm，使其也等于零件兩邊的長度。所以綜合所有尺寸，得到其外形輪廓尺寸（即長寬高）為： 70mm30mm46mm 4.6沖孔凸模的設計 根據(jù)零件的外形可以確定，此次沖孔所用的凸模形狀為圓口形凸模，經(jīng)過查閱國家標準表，最終選用A型圓口凸模。 該零件的沖孔數(shù)為5，其中4個孔的尺寸相同，一個空的尺寸不同。所以可以確定所用的凸模尺寸類型有兩種。一種基本尺寸d為5mm，另一種基本尺寸d為8mm。分別如圖4.4a、4.4b所示。 （a） （b） 圖4.4 沖孔凸模 4.7沖孔凸模長度的計算 圖4.5 凸模位置 由圖4.5所示可知道，有兩塊凸模固定板，其厚度都為14mm，制件卸料板的厚度為25mm，中間凹槽的深度為15mm，凸模凸出部分即刃口深度都取3mm，所設計的零件厚度為1.5mm。則： 5凸模長度 8凸模長度 4.8沖孔刃口尺寸的計算 計算沖孔mm刃口尺寸： 沖件精度為IT7，查得；由表得：、，，凸、凹模制造公差分別先按IT6、IT7級查標準公差表得：、。 校核間隙： ，說明所取凸、凹模公差能滿足。 公式（4-6） 凸模刃口：mm 公式（4-7） 凹模刃口：mm 公式（4-8） 計算沖孔刃口尺寸： 沖件精度為IT7，查得，凸、凹模制造公差分別先按IT6、IT7級查 標準公差表