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購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計說明書 軸承端蓋沖孔修邊復(fù)合模設(shè)計 系 、 部： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： I 摘 要 本設(shè)計為軸承端蓋沖孔修邊復(fù)合模及典型工作零件的工藝分析。全文將設(shè)計思 路作為一條主線貫穿始終，所采用的設(shè)計思路為：取得必要的資料對沖裁零件進(jìn)行多方面的認(rèn)識、分析，其中最重要的是對其進(jìn)行工藝方面的分析。作好以上的工作之后，設(shè)計進(jìn)入了最為核心、最為重要的一步，即對零件進(jìn)行必要的工藝計算和確定模具主要工作零件的結(jié)構(gòu)型式、相關(guān)尺寸。有了整個設(shè)計的核心靈魂后，然后對模具的其它組成零件完成設(shè)計，從而完善整個模具。綜合上述的分析、計算、總體設(shè)計后，選好沖壓設(shè)備，畫好模具總裝配圖和各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。整個設(shè)計思路是成一條脈絡(luò)呈現(xiàn)的 。 關(guān)鍵詞： 沖孔；修邊；復(fù)合模；工藝分析；模具 he is of of to In it is of is of of it is to it be a of to to of on a of 目 錄 摘要 ................................................................... I ................................................... 5 裁零件圖 ......................................................... 5 裁零件的工藝性分析 ............................................... 5 3 必要的工藝計算 ......................................................... 7 壓力的計算（沖裁力、卸料力、推件力） ............................. 7 具壓力中心的確定 ................................................. 9 模和凹模工作部分尺寸的計算 ....................................... 9 、凹模合理間隙的確定 ............................................ 13 具各主要零件高度尺寸的計算或估算 ................................ 13 料所用彈性元件（彈簧）的選擇 .................................... 13 .......................................................... 16 ................................................ 17 模結(jié)構(gòu)型式設(shè)計 .................................................. 17 模結(jié)構(gòu)型式設(shè)計 .................................................. 17 料或推件型式的確定 .............................................. 18 據(jù)國標(biāo)選用導(dǎo)向和安裝緊固零件 .................................... 20 ........................................................ 27 力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓的工藝力 .............................. 27 力機(jī)的閉合高度必須滿足模具閉合高度要求 .......................... 28 力機(jī)工作臺尺寸必須大于模具下模座外形尺 寸 ........................ 28 見所附的圖紙） ...................................... 25 見所附的圖紙） ................................ 25 ................................................ 25 凹模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .................................................. 25 凹模的一些技術(shù)要求 .............................................. 26 凹模機(jī)械加工工藝過程 ............................................ 26 4 凹模的檢驗 ...................................................... 29 10 參考文獻(xiàn) ............................................................. 30 致謝 .................................................................... 31 附錄 .................................................................... 32 設(shè)計體會 ................................................................ 36 1 1. 前 言 具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位 模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式是原材料成形。 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它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。振興和 發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60％ ~90％ 的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國 家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加， 2005 年將達(dá)到 170 種。一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有 80％ 的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車型， 1000 多個型號。單輛摩托車約有零件 2000 種，共計 5000 多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一 個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具，總價值為 1000 多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式都有越來越高的要求。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國是世界上超級經(jīng)濟(jì)大國，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國家。據(jù) 1989年統(tǒng)計，美國模具行業(yè)有 12554個企業(yè)，從業(yè)人員 具總產(chǎn)值達(dá) 美元。日本 模具工業(yè)是從 1957 年開始發(fā)展起來的，當(dāng)年 2 模具總產(chǎn)值僅有 106 億日元，到 1991年總產(chǎn)值已經(jīng)超過 17900億日元，在 34年之間增長了 169倍，這也是日本經(jīng)濟(jì)能飛速發(fā)展，并在國際市場上占有一定優(yōu)勢的重要原因之一?，F(xiàn)在，日本的模具工業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商品化。據(jù) 1991 年統(tǒng)計，日本全國有 13115 家模具工業(yè)企業(yè)，其中生產(chǎn)沖模的占40%，生產(chǎn)塑料模的占 40%，生產(chǎn)壓鑄模的占 5%，生產(chǎn)橡膠模的占 4%，生產(chǎn)鍛模的占 3%，生產(chǎn)鑄造模的占 3%，生產(chǎn)玻璃模的占 3%，生產(chǎn)粉末冶金模的占 2%?，F(xiàn)在，大家都認(rèn)識到， 研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展的質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各個國家的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會的原動力” ，在德國則冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王” ，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金” 。因此可以斷言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位會日益提高，模具技術(shù)也會不斷發(fā)展，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。 種模具的分類和占有量 模 具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 沖模：沖模是對金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的 50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。 鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同 ，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的 35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型 和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。 3 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。 國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 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)計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長。 目前，我國 17000 多個模具生產(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。 近年來，我國模具技術(shù)的主要進(jìn)步表現(xiàn)在： 1） 研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金、剛結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些熱處理新工藝，是模具使用壽命延長。 2） 發(fā)展了一些多工位級進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模。 3） 研發(fā)了一些新 技術(shù)和新工藝，如三維曲面數(shù)控仿形加工、模具表面拋光、表面皮紋加工、模具鋼的超塑性成形技術(shù)和各種快速制模技術(shù)等。 4） 模具加工設(shè)備已得到較大的發(fā)展，國內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計算機(jī)控制（ 形銑床， 火花線切割機(jī)床以及搞精度的電火花成形機(jī)床等。 5） 模具計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造（模具 在國內(nèi)很多單位得到開發(fā)和應(yīng)用。 雖然我國模具技術(shù)已得到較大發(fā)展，但任然不能 滿足國民經(jīng) 濟(jì)高速發(fā)展的需要，還需花費(fèi)大量資金從國外進(jìn)口一些模具，其原因是： 1） 專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。目前專業(yè)化程度不到 10% ，而 標(biāo) 4 準(zhǔn)化程度也只有 20% 。 2） 模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益也較差。 3） 制造周期長，模具精度不高，制造技術(shù)不先進(jìn)。 4） 模具使用壽命不長 根據(jù)我國模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應(yīng)朝著如下幾個方面發(fā)展： 1） 開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具，以滿足國內(nèi)市場的需要。國家已經(jīng)規(guī)劃分別在山東、廣東、北京、上海等地的有關(guān)單位重點(diǎn)扶植發(fā)展熱鍛模、熱鑄模、塑料模、冷沖模、頂桿等，以便于集中力量發(fā)展這些有影響的高水平模具及標(biāo)準(zhǔn)件。 2） 加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3） 大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具 高模具制造過程的自動化程度。 4） 積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。 5） 發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 5 裁零件圖 圖 1 沖裁零件圖 裁零件的工藝性分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料 — 沖壓加工工序 — 必要的輔助工序 — 質(zhì)量檢驗 — 組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一 過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序 6 組成的復(fù)合模、級進(jìn)模等各種模具。設(shè)計這些模具時，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計時各種計算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計。該零件產(chǎn)品的基本工序為沖孔、 修邊，現(xiàn)將軸承端蓋（零件材料為 10號鋼）的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下： 應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/ ，用 106 1 1N/； 109 屈服點(diǎn)s?，材料開始產(chǎn)生塑性變形時的應(yīng)力值，單位是 N/ 。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形。經(jīng)查表取s?=205 抗拉強(qiáng)度b?， 材料在拉伸斷裂前所能夠承受的最大拉應(yīng)力 ，單位是 取b?=335 抗剪強(qiáng)度b?，材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應(yīng)力值，單位是 b?=為 268 彈性模量 E，材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。 屈服比s?/b?。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在 拉深工序中，材料的屈服比較小時，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。 伸長率δ。在材料性能實(shí)驗時，試件由拉伸試驗機(jī)拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量與原長度之比稱為伸長率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為 10 號鋼的伸長率δ =31％。 綜上所述，對該軸承端蓋零件材料 10 號鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計中各參數(shù)的計算，因此在后序的模具設(shè)計中各參數(shù)的計算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計算。 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設(shè)計是否合理。一般的 講，在滿足使用的要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)的水平和設(shè)備條件等因素的影響。 該沖裁件的外形形狀簡單、規(guī)則，能減少工序數(shù)目，并提高模具壽命，降低工件成本?？梢匀〉幂^好的沖裁件質(zhì)量和較高的經(jīng)濟(jì)效益。 7 3 必要的工藝計算 壓力的計算（沖裁力、卸料力、推件力） 第一、沖裁力的計算： 沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力，它是隨凸模的行程而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。它是 選用壓力機(jī)，模具設(shè)計以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機(jī)的潛力，避免因過載而損壞壓力機(jī)，沖裁力的計算是非常必要的。 沖裁是一個剪切過程，沖裁力可按照下式計算： F=······················································ (1) 公式（ 1）中： F：沖裁力（ N） L：零件周長（ t：材料厚度（ b?：材料的強(qiáng)度極限（ 其一、沖孔時的沖裁力的計算 ： 由以下的 軸承端蓋零件圖（圖 2）及所給的原始資料可知： L=? D=13? （ t=2（ 圖 2 沖裁零件俯視圖 8 將以上的已知的數(shù)據(jù)代入式（ 1）可得到： 沖裁力 F=N） 所以沖四個孔的沖裁力為： 4F=N） 其二、修邊時的沖裁力的計算： 由軸承端蓋零件圖（圖 2）及所給的原始資料可知： 'L =180? =565.2(（說明： 'L 為修邊時零件的周長） t=2(b?=3351）得： 修邊時的沖裁力 378684' ?F （ N） 第二、卸料力、推件力的計算： 影響卸料力的因素較多，主要有材料的性能及厚度、沖裁間隙、零件形狀及尺寸、搭邊、模具結(jié)構(gòu)以及潤滑情況等。不可能準(zhǔn)確計算出這些 力，一般用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力： F ·························································· (2) 推件力： F ························································ (3) 式 (2)、式 (3)中： F：沖裁力（ N） 分別為卸料力、 推件力系數(shù)（其值可以從《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》一書第 28 頁表 2— 4 查得： 表 1 系數(shù) K 材料種類 板料厚度 /1K 2K 3~. 1 銅、紫銅 、鋁合金 取 9 其一、沖孔時卸料力、推件力的計算： 卸料力的計算：已知 4F=已知的數(shù)據(jù)代 入式（ 2）可以得沖孔時卸料力： N） 推件力的計算：已知 4F=已知的數(shù)據(jù)代入式（ 3）可以得沖孔時推件力； N） 其二、修邊時的卸料力、推件力的計算： 修邊時卸料力的計算：已知 378684' ?F （ N） ， 將已知 的數(shù)據(jù)代入式 (2)可以得修邊時卸料力： F'1 =N） 修邊時推件力的計算：已知 378684' ?F （ N） ， 將已知的數(shù)據(jù)代入式 (3)可以得修邊時推件力： F'2 =N） 具壓力中心的確定 沖裁合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具設(shè)計時，模具壓力中心應(yīng)與沖床滑塊中心一致，否則將降低模具壽命，甚至損壞模具 ，因此應(yīng)根據(jù)沖件圖樣確定模具壓力中心。通常利用求平行力系合力作用點(diǎn)的解析法或圖解法確定壓力中心。此處沖裁的工件是對稱的，因此模具的壓力中心在幾何中心。 模和凹模工作部分尺寸的計算 孔凸、凹模工作部分尺寸計算 因工件為圓形的簡單形狀，可采用凸模與凹模分開加工的方法來加工模具。采用這種方法要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差（凸模p?、凹模d?）， 為了保證間隙值，必須滿足下列 條件： p?+d? ? 根據(jù)以上原則，沖孔時首先確定刃口尺寸，使的凸?；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值凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。 首先確定基準(zhǔn)件沖孔凸 模（如下圖所示）工作部分尺寸 加上 是凹模工作部分尺寸。 10 圖 3 沖孔凸模圖 其計算式如下： d+x? )0p??················································· (4) d??0=(d+ x? + d??0···················· (5) 其中式子 (4)、 (5)中： d：零件孔徑公稱尺寸（ 孔凸模工作部分尺寸（ 沖孔凹模工作部分尺寸（ ?： 零件制造公差（ 最小合理間隙（ p?：凸模制造公差（ d?：凹模制造公差（ x? ：磨損量，磨損系數(shù) x 是為了使零件的實(shí)際尺寸盡量 11 接近零件公差帶的中間尺寸。 x 值在 之間，與零件制造精度有關(guān)?？梢圆楸?5（ 見附錄），或者可按下列關(guān)系?。? 表 2 系數(shù) X 工件尺寸公差等級 X 1 3 級 直徑為 13孔，查表 3（見附錄）、表 4（見附錄）和表 5（見附錄）可得： p?= d?= x= =核間隙： p?+d?=（ 合p?+d? ?件 將以上查得的已知數(shù)據(jù)代入式子 (4)和 (5)得： 13+） 0020.0? 13+ 因此： 沖孔凸模工作部分尺寸 沖孔凹模工作部分尺寸 12 邊凸凹模工作部分尺寸計算 修邊凸模（草圖方案）如下圖所示： 圖 4 修邊凸模圖 修邊凹模（草圖方案）如下圖所示： 圖 5 修邊凹模圖 13 首先確定修邊凹模工作部分尺寸，凹模磨損后，凹模磨損后 A— x? ） d??0············································ (6) 式 (6)中 模韌口尺寸（ A： 零件相應(yīng)的極限尺寸（ ? ：工件公差 （ ? ：基準(zhǔn)件制造偏差（ 當(dāng)刃口尺寸公差標(biāo)注形式為 +?（或 — ? ）時， ? =? /4，當(dāng)標(biāo)注形式為 ? ? 時， ? =? /8。 查表 3（見附錄）得： x=? =沖裁零件圖上可知：零件圓弧直徑為 180以上的數(shù)據(jù)代入式 (6)可得： 表 3（見附錄）得： 模工作部分尺寸按照凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙值 、凹模合理間隙的確定 凸、凹模合理間隙可以依據(jù)經(jīng)驗確定法確定，因此可以查表 3（見附錄）得： （ 1） 沖孔凸、凹模合理間隙值為： 2） 修邊凸、凹模合理間隙值為； 具各主要零件高度尺寸的計算或估算 根據(jù)必要的工藝計算，初步估算出模具各主要零件高度尺寸（其估算出的模具各主要零件高度尺寸可參考所附的各零件圖）。 料所用彈性元件（彈簧）的選擇 已知工件材料厚度 t=2料力 N），所選定圓形鋼絲彈簧的尺寸和規(guī)格。 選用彈簧時，除了已知的卸料力外，還必須具備有關(guān)彈簧的標(biāo)準(zhǔn)，它給出了彈簧的數(shù)據(jù)和特征曲線。具體選用可以按照如下步驟進(jìn)行： 據(jù)模具結(jié)構(gòu)和卸料力 F 確定彈簧根數(shù) n，求 出每根彈簧的卸料力 F0=··························································· (7) 為了使沖模正常工作，沖模不工作時，彈簧預(yù)壓力應(yīng)等于每根彈簧的卸料力 14 據(jù) 表 9（見附錄）初選彈簧規(guī)格，使選用的彈簧的許用最大工作負(fù)荷 [F]大于 大 70%~90%），并求出彈簧最大允許壓縮量 [h] [h]=] ······················································ (8) 公式 (8 )中， 簧的自由長度（ [H]： 彈簧最大工作負(fù)荷時的長度（ 據(jù)彈簧的預(yù)壓力 出其預(yù)壓縮量 ： ? ?? ?···················································· (9) 算沖壓過程 中彈簧的總壓縮量 總壓力 彈簧工作時的總壓縮量為： h0+h' + h" ··············································· (10) 式 (10)中， 簧預(yù)壓縮量（ h' ：卸料板工作行程。 h' =0.5+t+0.5=t+1（ 式中 t 為材料厚度） h" ：凸?？傂弈Ａ?。凸模修模后長度變短，工作時彈簧壓縮量變大，該值一般取 5~10 沖壓時彈簧的總壓力為： 010······················································· (11) 核所選用彈簧滿足沖壓工藝的需要 把彈簧的總壓 縮量和總壓力同允許的壓縮量和允許的壓力相比較，若 [h]， [F]則選用彈簧合理，否則，需重選。有時，滿足使用要求的彈簧可能有幾種，這時可根據(jù)結(jié)構(gòu)空間的要求，選擇一種比較合適的彈簧。 解每根彈簧的卸料力 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，可以安放 4 個彈簧，則每根彈簧的卸料力，即彈簧裝于模具后的預(yù)壓力為（由公式 7 可見）： F0=nF=N），取為 1231N。 15 據(jù) 表 8— 4（見附錄）初選彈簧規(guī)格，使選用的彈簧的許用最大工作負(fù)荷 [F]大于 為 70%~90%），并求出彈簧的最大允許壓縮量 [h] 由 （見附錄），預(yù)選 32 號彈簧（ D=50d=8可知： 取彈簧自由長度 5許最大負(fù)荷 [F]=2400N，每圈壓縮距離f=距 t=彈簧許可的總壓縮量 [h]= 彈簧的預(yù)壓縮量 9）可知： ? ?? ?400 = 算沖壓過程中彈簧的總壓力和總壓縮量 總壓縮量： 由公式（ 10）可知： h0+h' +h" h' =0.5+t+0.5=t+1=2+1=3（ h" 取為 5h" ：凸?？傂弈チ?。凸模修磨后長度變短，工作時彈簧壓縮量變大，該值一般取 5~10 ： +5=壓時彈簧總壓力： 由公式 (11)可知： 010=N） 核 因： [h]=1 = [F]=2400N 因此所預(yù)選的序號 32 的圓鋼絲螺旋彈簧滿足沖壓工藝要求，能保證模具的正常工作。 16 在以上的基礎(chǔ)上，對模具進(jìn)行整體設(shè)計，初步畫出模具整體草圖。（草圖可參考以下的圖） 圖 6 模具裝配草圖 1— 下模座 2— 下墊板 3— 導(dǎo)柱 4— 凸凹模固定板 5— 凸凹模 6— 卸料板 7— 修邊凹模 8— 修邊凹模固定 板 9— 工件 10— 螺釘 11— 螺釘 12— 螺釘 13— 銷子 14— 模柄15— 圓柱定位銷 16— 上模座 17— 推桿 18— 導(dǎo)套 20— 沖孔凸模固定板 21— 沖孔凸模 22— 推板 23— 彈簧 24— 卸料螺釘 模具閉合高度 模具閉合高度是指工作行程終了時，模具上模座上表面與下模座下表面之間的距離。通過前文的分析、論述、計算畫出模具整體草圖，初步計算出模具閉合高度為： 6017 模結(jié)構(gòu)型式設(shè)計 凸模按橫斷面形狀分為圓 形和非圓形，按刃口形狀分為平刃和斜刃等。凸模在模架內(nèi)的固定應(yīng)滿足如下的要求： 證足夠的穩(wěn)定性； 作的可靠性； 損壞和修理時應(yīng)保證拆卸方便 采用的凸模結(jié)構(gòu)形式為圓形斷面標(biāo)準(zhǔn)凸模，為了避免應(yīng)力集中，保證強(qiáng)度和剛度方面的要求，做成圓滑過渡的階梯形，另外采用護(hù)套結(jié)構(gòu)既可以提高抗縱向彎曲的能力，又能節(jié)省模具鋼，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。 任何模具的凸模、凹?；蛲拱寄?，無論形式怎樣多樣化，其結(jié)構(gòu)主要有兩部分，一是工作部分，用以成形零件；二是固定部分，用來使凸模、凹模正確地固定在模架上，設(shè)計模 具工作部分時候，主要是決定刃口形式和固定方法。 一般情況下，凸模（見圖 3）的強(qiáng)度是足夠的，不必作強(qiáng)度校驗。但是，在凸模特別細(xì)長而坯料厚度較大的情況下，要進(jìn)行校驗。 模結(jié)構(gòu)型式設(shè)計 凹模常用的孔口形式有錐形凹?？卓?、柱孔口錐形、筒形。第一種形式?jīng)_裁件容易通過，但刃口強(qiáng)度較低，孔口尺寸在修磨后略有增大。一般用于形狀簡單且精度要求不高的零件沖裁。第二種形式刃口強(qiáng)度較高，修磨后孔口尺寸不變，但在孔口內(nèi)可能積存沖裁件而增加沖裁力和孔口的磨損?？卓谀p后每次修磨量較大，所以模具總壽命較低。適用于沖裁形狀復(fù)雜而且 精度要求較高的沖壓件。第三種形優(yōu)缺點(diǎn)類似前兩者，另外其結(jié)構(gòu)簡易、適用，比較而言宜采用筒形式的凹模。 凹模是模具中主要的零件，起到比較重要的作用，因此凹模的制造質(zhì)量對沖裁工件的影響稍微大些。 凹模的型式多樣，對于如何選用凹模的型式應(yīng)根據(jù)具體所要設(shè)計的模具以及 其它一些方面的影響因素。 18 在此，凹模選用如下的結(jié)構(gòu)比較好。 圖 7 凹模結(jié)構(gòu)形式圖 料或推件型式的確定 卸料形式有剛性、彈性和廢料切刀等型式。剛性卸料形式的卸料力大，結(jié)構(gòu)簡 單，但有時候零件要變形，適用于厚料。彈性卸料形式卸料力小，卸料均勻，工件平整，適用于薄料，還能實(shí)現(xiàn)廢料沖壓，常用于復(fù)合模中。就本零件而言應(yīng)采用彈性卸料較適宜。 19 卸料板結(jié)構(gòu)型式如圖 8，經(jīng)過計算（詳細(xì)過程請參見彈性元件的選擇）在卸料板上放四個彈簧。 圖 8 卸料板結(jié)構(gòu)型式圖 推件裝置有剛性和彈性的兩種，剛性推件一般裝于上模，推件力大而且可靠。推件力來自壓力機(jī)滑塊。彈性推件一般用于下模。根據(jù)設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)型式， 應(yīng)采用剛性推件，置于上模。 推件的型式具有多樣化，不同型式的推件適用不同的模具，且用在不同的情 20 況中。 選好推件裝置對于模具的整體結(jié)構(gòu)有比較積極方面的意義。 此處所選用的推件裝置其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 推件裝置結(jié)構(gòu)型式如下圖 9： 圖 9 推件裝置結(jié)構(gòu)型式圖 據(jù)國標(biāo)選用導(dǎo)向和安裝緊固零件 （如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模柄、上下模座等結(jié)構(gòu)型式）導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇： 模具導(dǎo)向有導(dǎo)板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等，最常見的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向。導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是模具應(yīng)用最廣的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合表面要求堅硬耐 磨，而且具有一定的強(qiáng)韌性。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)如下圖 10： 導(dǎo)柱 21 導(dǎo)套 圖 10 導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖 模柄的選擇： 模柄是 安裝在上模架最上面上的一個柄狀的零件 ,類型有很多種 ,因為沖壓模是要裝到壓力機(jī)上的 ,在壓力機(jī)的滑塊上會有一個孔 ,這個孔就是模柄插進(jìn)去的地方 ,滑塊上會有鎖緊機(jī)構(gòu) ,在模具設(shè)計時你的模柄就要和你選的壓力機(jī)的模柄孔要相符才行 精度要求高時還需要導(dǎo)柱導(dǎo)套 ),并且壓力機(jī)的滑塊在上升時 ,也需要模柄來傳遞上模向上運(yùn)動的動力 。 根據(jù)所設(shè)計的模具，選擇應(yīng) 用比較廣泛，模柄中間有孔，可以通過推件裝置 22 的打桿的這種結(jié)構(gòu)的模柄，同時按照模柄尺寸（直徑 ? 深度）與所選擇的壓力機(jī)中的滑塊的參數(shù)模柄孔尺寸 d? l （直徑 ? 深度）要求一致的原則來選擇模柄。 根據(jù)以上的分析和選用原則，按照所選用的壓力機(jī)中的模柄孔尺寸 d? l（直徑 ? 深度）為 8070?? 從而選擇的模柄（凸緣模柄 B 70 2008）如下： 圖 11 模柄 23 模柄的參數(shù)如下表： 表 6 模柄參數(shù)表 材料 45 d （ 基本尺寸 70 極限偏差 （ 基本尺寸 152 極限偏差 0 100 h 23 15 110 20 13 上下模座的選擇： 模座分為上模座、下模座。 上模座是上模最上面的板狀零件，工件時緊貼壓力機(jī)滑塊，并通過模柄或直接與壓力機(jī)滑塊固定 ， 下模座是下模底面的板狀零件，工作時直接固定在壓力機(jī)工作臺面或墊板上。 它們的作用是安裝全部模具零件以構(gòu)成模具的總體和傳遞壓力。上、下模座用于安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及凸凹模固定板等零件。對它們的技術(shù)要求如下： （ 1） 上、下兩平面應(yīng)保持平行，平行度偏差不應(yīng)超過規(guī)定的數(shù)值。 （ 2） 安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的孔，位置應(yīng)該一致，而且要求孔與底面垂直。 24 因而，模座應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。選用或設(shè)計模座時應(yīng)注意，圓形模座的外徑應(yīng)比圓形凹模直徑大 30~70便安裝和固定模具。上、下模座的結(jié)構(gòu)如圖所示。 上模座結(jié)構(gòu)示意圖： 圖 12 上模座圖 25 下模座結(jié)構(gòu)示意圖： 圖 13 下模座圖 26 表 7 上模座的參數(shù)表 凹模周界起重孔尺寸 H h S R 1l 2l D(t 基本尺寸 偏差 基本尺寸 偏差 200 45 40 210 280 260 50 85 90 100 45 +0 +4 28 180 50 250 45 40 260 340 315 55 95 90 100 50 +5 +1632 220 50 表 8 下模座的參數(shù)表 凹 模 周 界 起重孔尺寸 H h S R 1l 2l D(t 基本尺寸 偏差 基本尺寸 偏差 200 50 40 210 280 260 50 85 90 100 32 +5 +4 28 180 60 250 50 40 260 340 315 55 95 90 100 35 +0 +1632 220 60 27 根據(jù)總的沖壓力選取大于總沖壓力的壓力機(jī)沖裁。選擇合適的壓力機(jī) 型號，使之與模具行成合理的配置關(guān)系 ，可提高模具使用過程中的安裝可靠性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和模具壽命。選擇壓力機(jī)型號主要是使其技術(shù)規(guī)格能符合模具成型工藝的要求，主要考慮公稱壓力、閉合高度、滑塊行程以及工作臺墊板尺寸等。 根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓的集合尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型 加工小型工件，可選用開式可傾壓力機(jī)。 開式可傾壓力機(jī)機(jī)身為可傾式鑄造結(jié)構(gòu)，傾斜時便于沖壓件或廢料從模具上滑下。采用剛性轉(zhuǎn)鍵離合器，具有單次和連續(xù)操作規(guī)范。使用帶式制動器，滑塊裝有壓塌式保險器，超載時保險器被壓塌，從而保證整機(jī)不受損壞。本機(jī) 具有通用性強(qiáng)，精度高，性能可靠，便于操作的優(yōu)點(diǎn)。配備自動送料裝置可實(shí)現(xiàn)半自動沖壓作業(yè)。 25 噸以上機(jī)床可選配緊急制動裝置。 開式可傾壓力機(jī)是用高強(qiáng)度鑄鐵制造，采用單盤氣動塊式摩擦離合器和制動器 ,接合平穩(wěn) ,磨損小，無故障使用壽命遠(yuǎn)高于同類產(chǎn)品?；瑝K帶有壓塌式保險裝置，當(dāng)機(jī)床超載時，保險器首先被壓塌，從而保 證了 整機(jī)不受損壞。 曲柄壓力機(jī)必須滿足以下要求： 力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓的工藝力 當(dāng)沖裁、修邊時，在這個過程中，總沖壓力 ?P 不要超過壓力機(jī)額定壓力的30% ~ 40%。 即： ?············································· (12) 又： ?P ? 沖裁力 +卸料力 +頂件力 =F' + F'1 + F'2 ····················································· (13) 式 (12)中， ?P ：總沖壓力 壓力機(jī)F：壓力機(jī)額定壓力 已知： 沖裁力： F' =378684 （ N） 卸料力 ： F'1 =N） 頂件力： F'2 =N） 將已知數(shù)據(jù)代入式 (13)得： 總沖壓力： ?P =N） = 28 將 ?P =入式 (12 可得：?力機(jī)F ····················· (14) 力機(jī)的閉合高度必須滿足模具閉合高度要求 選擇壓力機(jī)時，必須使模具的封閉高度介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，一般應(yīng)滿足： H ? 10······························· (15) 式 (15)中， 桿調(diào)節(jié)到最短（偏心沖床的行程應(yīng)調(diào)到最?。r，壓力機(jī)的裝模高度。 連桿調(diào)節(jié)到最長（偏心沖床的行程應(yīng)調(diào)到最大）時，壓力機(jī)的裝模高度即最小裝模高度。 H：模具的閉合高度。 式 (15)中的 5考慮裝模方便所留的 間隙， 10保證修模所留尺寸。 通過以上的分析、計算和壓力機(jī)選用原則，查《材料成形設(shè)備》（王衛(wèi)衛(wèi)主編 機(jī)械工業(yè)出版社）一書中的表 2用的壓力機(jī)為： 125，所選用的壓力機(jī)的公稱壓力為 1250詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)見表 10（見附錄） 校核： 因為 ?250壓力機(jī)閉合高度亦滿足模具閉合高度的要求，所以所選的壓力機(jī)符合要求。 29 見所附的圖紙） 模具總圖的繪制是在以上各方面準(zhǔn)備充分的基礎(chǔ)上所要完成的很關(guān)鍵的一步，其集中體現(xiàn)了整個設(shè)計核心內(nèi)容。因此繪制模具總圖時務(wù)必科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。 見所附的圖紙） 零件圖是生產(chǎn)中必不可少的非常重要的技術(shù)文件，是組織生產(chǎn)的重要依據(jù)。因此要充分仔細(xì)的繪制好零件圖。 下模座之凸凹模（以下簡稱凸凹模）的工藝分析： 凹模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 凸凹模是模具中的主要組成部分，它在沖裁過程中起著重要作用。其技術(shù)要求較高，制造時應(yīng)注意保證質(zhì)量。因此，凸凹模的加工質(zhì)量直接影響著模具的性能、精度和壽命。 圖十五為凸凹模簡圖。由圖可以知道，凸凹模結(jié)構(gòu)相對稍復(fù)雜，加工部位較多，在整個模具加工過程中，其所占的機(jī)械加工勞動量約占整個產(chǎn)品的15%~20%。 圖 15 凸凹模簡圖 30 凹模的一些技術(shù)要求 孔徑精度 孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會使導(dǎo)柱、導(dǎo)套與孔配合不良。孔徑過大，配合過松，使導(dǎo)柱的軸線不穩(wěn)定，并降低了支承剛度，易產(chǎn)生振動；孔徑 過小，使配合過緊，導(dǎo)柱將因?qū)鬃冃味荒苷＿\(yùn)動，縮短壽命。裝導(dǎo)套的孔不圓，也使導(dǎo)套外環(huán)變形而引起導(dǎo)柱的徑向跳動。從以上的分析可以知道，對孔的精度要求較高。 孔與孔的位置精度 同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線垂直度誤差，會使導(dǎo)柱、導(dǎo)套裝配到模座上后產(chǎn)生歪斜，致使導(dǎo)柱產(chǎn)生徑向跳動和軸向竄動，同時也使溫度升高，加劇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的磨損。 主要平面的精度 裝配基面的平面度誤差影響凸模與模座連接時的接觸剛度，若在加工過程中作為定位基準(zhǔn)時，還會影響孔的加工精度。因此底面和導(dǎo)向面必須平直和相互垂直。 表面粗糙度 重 要孔和主要表面的表面粗糙度會影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度，其具體要求一般用 來評定。 凹模機(jī)械加工工藝過程 凸凹模結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，加工面多點(diǎn)。通常平面的加工精度較易保證，而精度要求較高的孔以及孔與孔間、孔與平面間的相互位置精度則較難保證，往往成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵。所以在制定凸凹模加工工藝過程時，應(yīng)將如何保證孔的精度作為重點(diǎn)來考慮。 在機(jī)械制造中，采用各種機(jī)械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機(jī)器。為了使上述制造過程滿足“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本”的要求， 首先要指定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)器的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制訂的工藝規(guī)程來進(jìn)行機(jī)械加工和裝配。由于零件的工藝過程可以是多種多樣的，工藝人員的任務(wù)是從現(xiàn)有生產(chǎn)條件出發(fā)，制訂出一個切合實(shí)際的最優(yōu)工藝過程，并將其有關(guān)內(nèi)