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凸模固定板工藝過程卡片
產(chǎn) 品 代 號
零 （部） 件 名 稱
零 （部） 件 代 號
凸模固定板
材
料
45
毛 坯 種 類
矩形毛坯
毛 坯 尺 寸
每一毛坯可制零件數(shù)
1
工序序號
工序
名稱
工 序 內(nèi) 容
設(shè) 備
夾 輔 具 名 稱
刀 具 名 稱 規(guī) 格
量 具 名 稱 及 規(guī) 格
5
鑄造
毛坯
鍋爐 砂型箱
扳鉗
10
熱處理
去應(yīng)力退火
扳鉗
20
粗銑
粗銑外形六面
XK52
臺(tái)虎鉗
立銑刀 10
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
30
精銑
精銑外形六面
XK52
臺(tái)虎鉗
立銑刀 5
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
40
線切割
矩形槽
DK7725e
螺釘 壓板
0.18 鉬絲
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
50
精銑
精銑至尺寸
XK52
臺(tái)虎鉗
立銑刀5
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
60
精銑
精銑至尺寸
XK52
臺(tái)虎鉗
立銑刀5
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
70
鉆削
4×M8螺紋底孔
Z525
臺(tái)虎鉗
6.8麻花鉆
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
80
攻絲
4×M8
絲錐柄
臺(tái)虎鉗
M10絲錐
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
90
磨削
保證Ra1.6 保證平行度 Ra3.2
MK2932B
工作臺(tái)磁鐵
氧化鋁砂輪
游標(biāo)卡尺 規(guī)格0.02
100
熱處理
淬火 保證HRC46
扳鉗
110
檢驗(yàn)
編 制
陳召福
校 核
審 查
共 1 張
第 1 張
凹模加工工藝過程卡片
文件編號
凹模加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
零(部)件圖號
共2頁
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
凹模
第1頁
材料牌號
Cr12MoV
毛坯種類
鍛造
毛坯外形尺寸
每坯件數(shù)
1
每臺(tái)件數(shù)
1
備注
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
設(shè)備
工藝裝備
基本時(shí)間/min
1
鍛造
鍛造，鍛成六面體，并進(jìn)行退火處理。
鍛造車間
空氣錘
2
銑六個(gè)面
在刨銑床上加工鍛坯的六個(gè)面。
機(jī)加工車間
銑床
Ф315㎜的YG8硬質(zhì)合金面銑刀
通用夾具
游標(biāo)卡尺
10.98
3
平磨
磨削上、下兩個(gè)平面和角尺面。
機(jī)加工車間
磨床
通用夾具
CBN砂輪
4
鉗工劃線
鉗工劃線劃出型孔輪廓線及螺孔和銷孔等位置。
鉗工車間
T68
專用夾具
游標(biāo)卡尺
內(nèi)規(guī)徑
25.47
描繪
5
去廢料
先在型孔適當(dāng)位置鉆孔，然后用帶鋸機(jī)去除中心廢料。
機(jī)加工車間
6
鉗工
加工螺孔（鉆孔、攻螺紋）和加工銷孔（鉆孔、鉸孔）
機(jī)加工車間
Ф7㎜直柄短麻花鉆
Ф5㎜直柄短麻花鉆
通用夾具
絲錐
底圖號
7
熱處理
淬火和回火處理，檢查硬度，表面硬度要求達(dá)到58~62HRC。
鉗工車間
8
平磨
平磨上下兩面
機(jī)加工車間
磨床
通用夾具
CBN砂輪
9
銑導(dǎo)槽
在銑床上銑削工件的導(dǎo)槽，
保證一定的加工精度
機(jī)加工車間
銑床
硬質(zhì)合金鍵槽銑刀
通用夾具
游標(biāo)卡尺
10
退磁處理
11
電火花加工型孔
利用凸模加長一段鑄鐵后做為電極，電加工完成后去掉鑄鐵部分做凸模用。由于間隙較大，故先用粗加工，然后調(diào)整平動(dòng)頭的偏心量，再用精加工，從而達(dá)到凸凹模的配合間隙要求。
電火花加工車間
裝訂號
姓名
學(xué)號
日期
指導(dǎo)老師
40
XX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目四方墊沖壓模具設(shè)計(jì)
姓 名 學(xué) 號
系 部
專 業(yè)
指導(dǎo)教師 職 稱
2015年 月 日
摘 要
本設(shè)計(jì)為一四方墊的冷沖壓模具設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，確定排樣和裁板，計(jì)算沖壓力和壓力中心，初選壓力機(jī)，計(jì)算最后設(shè)計(jì)選用零、部件，對壓力機(jī)進(jìn)行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行編制。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要對凸模、凹模定位零件、模架、沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對于部分零部件選用的是標(biāo)準(zhǔn)件，就沒深入設(shè)計(jì)，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對部分零部件進(jìn)行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模
Abstract
The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project.
KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die
目錄
第一章 緒言 1
第一節(jié) 材料的工藝分析 1
第二節(jié) 材料選擇 2
第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀 2
第四節(jié) 尺寸精度 3
第二章 沖裁工藝方案的確定 6
第三章 模具總體設(shè)計(jì) 7
第一節(jié) 模具類型的選擇 7
第二節(jié) 操作與定位方式 7
第三節(jié) 卸料、出件方式 7
第四節(jié) 確定送料方式 8
第五節(jié) 確定導(dǎo)向方式 8
第四章 模具工藝參數(shù)確定 9
第一節(jié) 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
第二節(jié) 搭邊值的確定 9
第三節(jié) 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 10
第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算 13
第五章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 14
第一節(jié) 沖裁力Fp的計(jì)算 14
第二節(jié) 卸料力Fq1的計(jì)算 15
第三節(jié) 頂件力Fq2的計(jì)算 15
第四節(jié) 總的沖壓力F的計(jì)算 15
第五節(jié) 壓力機(jī)的初選 16
第六章 模具壓力中心的確定 17
第七章 沖裁模間隙的確定 18
第一節(jié) 沖裁間隙Z 18
第二節(jié) 沖裁間隙分析 19
第八章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算 20
第一節(jié) 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 20
第二節(jié) 刃口尺寸的計(jì)算 21
第九章 主要零部件的設(shè)計(jì) 25
第一節(jié) 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25
第二節(jié) 橡膠的選用 31
第三節(jié) 模架及其零件的設(shè)計(jì) 32
第十章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) 34
第一節(jié) 閉合高度的計(jì)算 34
第二節(jié) 沖壓設(shè)備的選定 34
第十一章 模具總裝圖與凸、凹模零件圖 35
結(jié)論 36
致謝 37
第一章 緒言
第一節(jié) 材料的工藝分析
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(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（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。
工件名稱：四方墊 工件簡圖：如圖1.1所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：O8F 厚度：1mm 工件精度：IT14
圖1.1工件簡圖
第二節(jié) 材料選擇
根據(jù)表1.1，O8F為碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評比均適合沖裁加工。
第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀
工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，屬軸對稱結(jié)構(gòu)，除有一個(gè)孔,其余皆為直線，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。
2.2展開尺寸的計(jì)算
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時(shí)，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時(shí)，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長度的計(jì)算了，這需要一個(gè)中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
第四節(jié) 尺寸精度
零件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1.2為IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。
根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
零件外形： 6.345mm
零件內(nèi)形：2.75mm
表1.1黑色金屬的力學(xué)性能
材料名稱
材料牌號
材料狀態(tài)
極限強(qiáng)度
伸長率
屈服強(qiáng)度
彈性模量E/MPa
抗剪
抗拉
碳素結(jié)構(gòu)鋼
O8F
已退火的
216-304
275-383
32
177
08
255-353
324-441
32
196
186000
10F
216-333
275-412
30
186
10
255-333
294-432
29
206
194000
15F
245-363
314-451
28
15
265-373
333-471
26
225
198000
20F
275-383
333-471
26
225
196000
2O
275-392
353-500
25
245
206000
25
314-432
329-539
24
275
198000
30
353-471
441-588
22
294
197000
35
392-511
490-637
20
314
197000
40
412-530
511-657
18
333
209000
45
432-549
539-686
16
353
200000
50
432-569
539-716
14
373
216000
表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等級
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～80
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
從表1.1中查出O8F
抗拉強(qiáng)度：σ=275～383Mpa
抗剪強(qiáng)度：τ=216～304Mpa
伸長率： δ=32%
分析其力學(xué)性能較好，故選擇O8F材料。
第二章 沖裁工藝方案的確定
該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案：
方案一：先沖孔，后落料，彎曲，起伏。單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔—落料復(fù)合沖壓然后彎曲，起伏。復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料—彎曲級進(jìn)沖壓，起伏。級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓設(shè)備噸位不夠的問題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二次沖孔時(shí)，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。
方案二也只需2副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡單。
方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。
通過對上述三種方案的分析比較,采用方案一是比較合理的。
本課題根據(jù)安排只需要做沖四方墊四角處的凹陷設(shè)（起伏）設(shè)計(jì)。
第三章 模具總體設(shè)計(jì)
第一節(jié) 模具類型的選擇
經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。
第二節(jié) 操作與定位方式
一、操作方式
零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。
二、定位方式
因?yàn)閷?dǎo)料銷和擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用固定擋料銷。
第三節(jié) 卸料、出件方式
一、卸料方式
剛性卸料與彈性卸料的比較：
剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。
彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。
工件平直度較高，料厚為1mm，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。
二、出件方式
因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。
第四節(jié) 確定送料方式
因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，采用橫向送料方式，即由右向左送料。
第五節(jié) 確定導(dǎo)向方式
采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。
第五章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計(jì)算：
Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1）
式中τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
L——沖裁周邊總長（mm）；
t——材料厚度（mm）；
系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)，取Kp =1.3。
第一節(jié) 沖裁力Fp的計(jì)算
據(jù)圖5.3可得一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=12.69mm。
查碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表知：O8F的抗剪強(qiáng)度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=1mm，則
根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Ltτ
=1.3×1×12.69×260
=233524.4(N)
≈233.5（KN）
第二節(jié) 卸料力Fq1的計(jì)算
Fq1=KxFp （6.2）
式中Kx——卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx＝0.05。
根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp
=0.05×233.5（KN）
≈11.675(KN)
表6.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～2.5
＞2.5～6.5
＞6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
第三節(jié) 頂件力Fq2的計(jì)算
Fq2= KdFp （6.3）
式中Kd——頂件力系數(shù)。
查表6.1得Kd＝0.06.
根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp
=0.06×233.5（KN）
≈14.01（KN）
第四節(jié) 總的沖壓力F的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2
=233.5+11.675+14.01
=259.185(KN)
選用的壓力機(jī)公稱壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則：
P≥1.3F=1.3x259.185 (KN)=336.94(KN)。
4.3 起伏力的計(jì)算
本產(chǎn)品屬于V形彎曲，由于彎曲雖然是一副模具，定位做成可調(diào)接的，所以在計(jì)算彎曲力時(shí)，需要計(jì)算1次，V形彎曲的計(jì)算公式如下
，彎曲力計(jì)算
F=0.6KBttδ/(R+t) (4-1)
F=0.6×1.3×20×1×600/（0.5+2）=7488N
=7.488KN
式中 F——彎曲力（N）；
B——產(chǎn)品的彎曲的寬度（mm）；
δ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；（550-700 MPa）
t——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
第五節(jié) 壓力機(jī)的初選
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。
沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)。
表6.2部分常用開式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
單位
型號
J23-4
J23-6.3
J23-10
J23-16
J23-25
J23-63
J23-100
滑塊公稱壓力
KN
40
63
100
160
250
630
1000
滑塊行程次數(shù)
次/mm
200
160
135
115
100
70
70
最大閉合高度
mm
160
170
180
220
250
360
360
閉合高度調(diào)節(jié)量
mm
35
40
50
60
70
90
90
立柱間距
mm
100
150
180
220
260
250
250
滑塊地面尺寸
左右
mm
100
140
170
200
300
300
前后
mm
90
120
150
180
340
340
模柄孔尺寸
直徑
mm
30
50
深度
mm
50
70
墊塊厚度
mm
35
40
50
60
70
80
90
最大傾斜角
°
45
35
30
工作臺(tái)尺寸
左右
mm
280
315
360
450
560
630
710
前后
mm
180
200
240
300
360
420
480
根據(jù)沖壓力的計(jì)算和壓力中心的計(jì)算，選擇開式壓力機(jī)的型號為J23-63。
第六章 模具壓力中心的確定
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。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)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。
模具的壓力中心，可按以下原則來確定：
1.對稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。
2.工件形狀相同且分布對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
3.各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的 力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
其中、、………分別為各沖裁周邊長度。
圖7.1壓力中心
由于工件是對稱結(jié)構(gòu)，按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計(jì)算出零件壓力中心為（0，0）
第七章 沖裁模間隙的確定
第一節(jié) 沖裁間隙Z
指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值（如圖8.1），是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。
圖8.1沖裁間隙
第二節(jié) 沖裁間隙分析
一、間隙對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，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。
二、間隙值的確定
凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。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Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax。考慮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Zmin。
確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。
對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。
根據(jù)間隙表8.1查得材料O8F的最小雙面間隙Zmin=0.246mm，最大雙面間隙Zmax=0.360mm
表8.1部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙
材料厚度
08、10、35、09Mn2、O8F
40、50
16Mn
65Mn
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
小于0.5
較小間隙
0.5
0.04
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.8
0.072
0.104
0.072
0.104
0.072
0.104
0.064
0.092
1.0
0.100
0.140
0.100
0.140
0.100
0.140
0.90
0.126
1.2
0.126
0.180
0.132
0.180
0.132
0.180
1.5
0.132
0.240
0.170
0.240
0.170
0.240
2.0
0.246
0.360
0.260
0.380
0.260
0.380
2.5
0.360
0.500
0.380
0.540
0.380
0.540
3.0
0.460
0.640
0.480
0.660
0.480
0.660
4.0
0.640
0.880
注：08鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，取間隙的25%。
第八章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算
第一節(jié) 刃口尺寸計(jì)算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：
1.落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔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)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。
3.確定沖模刃口制造公差時(shí)。如果對刃口精度要求過高，增加成本，如果對刃口精度要求過低，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件按國家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模可按IT11級制造；對于圓形工件按IT6～I(xiàn)T7級制造。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
第二節(jié) 刃口尺寸的計(jì)算
根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法分為兩種情況。凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。對于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開加工方法。
凸模與凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax必須滿足下列條件：
或者、
一、沖孔凸、凹模計(jì)算
設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式為：
凸模 dp=(d＋x△)0- δp
凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd
在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距Ld按下式確定：
Ld=(Lmin＋0.5△)±0.125△
式中dd——沖孔凹?；境叽?mm)；
dp——沖孔凸模基本尺寸(mm)；
d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；
Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)；
△——沖孔件孔徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(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)，可查表9.1取值：當(dāng)工件精度IT10以上，取x=1；當(dāng)工件精度IT11～I(xiàn)T13，取x=0.75；當(dāng)工件精度IT14，則取x=0.5。
表9.1磨損系數(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
根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.5
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，所以
凸模： dp =(d+X△) 0- δp
=(2.35+0.5×0.30)
=2.5
凹模： dd=( dp +Zmin)
=(2.5+0.246)
=2.746
校核: ｜δp｜＋｜δd｜=0.011+0.018=0.029mm
表8.1得Zmax =0.1；Zmin =0.14)。
｜δp｜＋｜δd｜≤Zmax－Zmin
二、落料凸、凹模計(jì)算
凹模： Dd=(D－X△)
凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin)
式中Dd——落料凹?；境叽?mm)；
Dp——落料凸?；境叽?mm)；
D——落料件最大極限尺寸(mm)；
r——落料件外徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(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)。表9.1取X=0.5。
由公差表（1.2）查得： 6.345mm 設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工。
所以凹模
6.345:Dd4=(D4-X)
=(6.345-0.5×0.36)
=6.165mm
凸模
6.345:Dp4=(Dd4- Zmin)
=(6.165-0.246)
=5.919mm
滿足｜｜＋｜｜≤Zmax－Zmin。
第九節(jié) 模架及其零件的設(shè)計(jì)
常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺(tái)固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用后側(cè)導(dǎo)柱模架如圖10.6，后側(cè)導(dǎo)柱模架，由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu)。
圖10.6模架
一、模架的選用
以凹模周界尺寸為依據(jù)，本課題的工件比較小，而國家標(biāo)準(zhǔn)沒有這么小的模架可選用，故本課題選用的是非標(biāo)模架，圖紙自己根據(jù)設(shè)計(jì)。
二、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，在選用時(shí)導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最底工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于(10～15)mm。在最高工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與導(dǎo)套的下端面的距離不小于(10～20)mm，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度由表10.7查出選擇II級。
表10.7導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙
配合形式
導(dǎo)柱直徑
模架精度等級
配合后的過盈量
I級
II級
配合間隙值
滑動(dòng)配合
≤18
≤0.010
≤0.015
＞18～30
≤0.011
≤0.017
＞30～50
≤0.014
≤0.021
＞50～80
≤0.016
≤0.025
滾動(dòng)配合
＞18～35
0.01～0.02
三、上、下模座的選用
自己設(shè)計(jì)，非標(biāo)件。
四、模柄的選用
根據(jù)上模座的厚度可選擇材料O8FA型40x85凸緣式模柄；JB/T7646.3-1994。
第十章 壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)
通過校核，選擇開式壓力機(jī)J23—63能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：630kN
滑塊行程：70mm
最大閉合高度：360m
閉合調(diào)節(jié)量：90mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：630mm×420mm
墊板尺寸（厚度）：80mm
模柄孔尺寸：直徑 50mm，深度70mm
第十一章 模具總裝圖與凸、凹模零件圖
根據(jù)已確定的零件結(jié)構(gòu)及參數(shù)，按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖，本次的所有的零部件圖采用CAD2004繪制。
通過以上的設(shè)計(jì)，可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及凹模板等組成。由推件塊將凹模內(nèi)的制件推出，上模座、上模墊板、凸模固定板及凹模用4個(gè)M10螺釘固定；下模部分由下模座、凸凹模固定板、凸凹模、卸料板等組成，卸料方式是采用的彈性卸料板卸料，下模座與凸凹模固定板用4個(gè)M10螺釘固定。卸料板由4個(gè)M8螺釘與下模部分的其他零件連接。橡膠的中心線與卸料螺釘孔中心線重合。
圖10 模具總裝圖
圖11 凸模圖
圖12 凹模圖
結(jié)論
本文闡述了四方墊沖壓模具設(shè)計(jì)的全過程。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我遵循沖壓工藝的基本理論和沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟，利用CAD2007設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行了沖壓的倒裝復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，完成的具體工作如下：
1.收集相關(guān)資料，確定材料及類型。
2.計(jì)算相關(guān)參數(shù)。
3.繪制零件圖。
以CAD2007為工具，進(jìn)行沖壓件的模具設(shè)計(jì)，大大提高了模具設(shè)計(jì)的效率，充分體現(xiàn)了CAD的靈活和高效。
計(jì)算機(jī)技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來了新的理念和方法，促進(jìn)了沖壓模具設(shè)計(jì)和制造手段的進(jìn)步。我相信：將計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)運(yùn)用于沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造是模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展的必然，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模具CAD/CAM系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)融入了我大學(xué)三年的全部知識,比如有《機(jī)械制圖》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《冷沖壓模具設(shè)計(jì)》、《CAD/CAM》等重要課程，讓我把這些課程完美的結(jié)合在一起。
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致謝
首先，我們應(yīng)感謝在設(shè)計(jì)過程中老師的精心指導(dǎo)，在此要向\老師致以最崇敬的感謝！\老師總是在百忙之中抽出時(shí)間來為我們解答設(shè)計(jì)過程中的疑問，在審方案階段，\老師總是不厭其煩地給我們細(xì)心講解，以消除我們的盲點(diǎn)。在這里，我們要一并感謝機(jī)械教研室的其他老師，以及那些在無意間幫助過我們的老師和同學(xué)，謝謝你們。
幾個(gè)月心血此時(shí)凝聚在這本厚厚的設(shè)計(jì)書中，我頗感激動(dòng)。它是我這幾個(gè)月在畢業(yè)設(shè)計(jì)中共同協(xié)作，努力克服困難的見證。它記錄了我這幾個(gè)月的生活，也見證了我大學(xué)的最后時(shí)光。這次設(shè)計(jì)是我第一次進(jìn)行全面和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，難免會(huì)有疏漏和不足之處，可能存在計(jì)算不夠準(zhǔn)確，圖紙質(zhì)量不高等問題，還有許多細(xì)節(jié)未做到及時(shí)處理，請各位老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進(jìn)步。我們相信通過這次全面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及在這個(gè)過程中各位老師的不斷點(diǎn)撥，在今后的工作中我們一定會(huì)做到更好。
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