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UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 方形墊片沖孔模設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： XXXXXXXX職 稱：副教授
二○一二 年 五 月
摘 要
沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫（冷態(tài)）下進(jìn)行的，所以又稱為冷沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復(fù)合材料，本設(shè)計(jì)中需要得到一個(gè)平直度較高的方形墊片，由于厚度只有1mm，采用沖壓的方法能夠快速得到大批量的工藝性較好的零件，使零件的加工工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)化，成本低。目前，沖壓成型工藝在制造加工方面運(yùn)用十分廣泛。通過(guò)對(duì)本工件工藝的正確綜合分析，設(shè)計(jì)了一幅少?gòu)U料排樣的沖孔落料復(fù)合模。本設(shè)計(jì)中詳細(xì)地?cái)⑹隽四＞叱尚土慵ㄍ鼓?、凹模、凸凹模及其他零件如卸料板、固定板、墊板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模架等的設(shè)計(jì)與加工工藝過(guò)程，要零件的工藝參數(shù)的選
擇與計(jì)算，沖裁機(jī)構(gòu)與卸料裝置以及其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并著重對(duì)模具的設(shè)計(jì)部分做了詳細(xì)的介紹。
關(guān)鍵詞：沖孔；落料；凸凹模；模具設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)件選用。
Abstract
Stamping die is in the press on the use of metal ( or non-metallic ) sheet put pressure for the separation or plastic deformation, resulting in a certain shape, and to meet certain requirements to use parts of the processing methods. As is usually at room temperature ( cold ) carried out under, also known as cold stamping. Cold stamping can not only processing of metallic materials, but also processing of non-metallic materials and composite materials, this design required to obtain a straightness high square gasket, due to the thickness of only 1mm, adopting a stamping method can quickly obtain large quantities of better technology parts, parts of the machining process is greatly simplified, cost low. At present, the forming process is widely used in machining. Through the process of the correct parts of comprehensive analysis, design a few layout of blanking punching compound die. This design is described in detail in the mold part includes a convex die, a concave die, punch and other components such as discharge plate, plate, plate, a guide column, a guide sleeve, die in the design and fabrication process, to be part of the process parameter selection.Selection and calculation, blanking mechanism and discharge devices and other structural design process, and focuses on the design of the mold is introduced in detail.
Key words: Punching; Blanking; Punch and die; mold design; selection of standard parts.
III
目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1 加工零件的工藝性分析 1
1.1 材料 1
1.2 工藝性 1
1.3 尺寸精度 1
2 沖裁工藝方案的確定 2
2.1沖裁方案 2
3 排樣 3
3.1 計(jì)算毛坯尺寸、合理排樣、計(jì)算材料利用率 3
3.1.1 排樣方式的選擇 3
3.2 搭邊值的確定 3
3.3 條料寬度的確定 4
3.4 材料利用率的計(jì)算 4
4 壓力機(jī)的選擇 5
4.1 沖裁力的計(jì)算 5
4.2 卸料力、頂件力的計(jì)算 6
4.3 確定壓力機(jī)公稱壓力 7
4.4 沖模壓力中心的確定 8
5 沖裁模間隙值的確定 8
6 凸模與凹模刃口尺寸的確定 9
6.1 計(jì)算方法 10
6.1.1 刃口尺寸計(jì)算 11
7 沖裁模主要部件和零件的選擇 12
7.1 工藝零件 13
7.1.1 凸模 13
7.1.2 凹模 14
7.1.3 凸凹模 16
7.2 定位零件 17
7.2.1 條料橫向定位裝置 17
7.2.2 條料縱向定位裝置 17
7.3 卸料、頂件零件 18
7.3.1 卸料裝置 18
7.3.2 頂件裝置 19
7.3.3 推件裝置 20
8 模架及零件 20
8.1 模架 20
8.2 導(dǎo)向裝置 21
8.3 上下模座 22
9 其他支撐零件 23
9.1 模柄 23
9.2 凸模固定板、凸凹模固定板 24
9.3 凸模墊板、凸凹模墊板 25
9.4 緊固件 26
9.4.1螺釘尺寸 27
9.4.2銷釘尺寸 27
參考文獻(xiàn) 28
致謝 29
1. 加工零件的工藝性分析
工件名稱：方形墊片（平直度較高）；
工件簡(jiǎn)圖：如圖1-1所示；
生產(chǎn)批量：大批量；
材料：Q235-A；
材料厚度：1mm。
1．1 材料
由圖1-1分析知：Q235-A號(hào)鋼，強(qiáng)度、硬度很高，塑性好，抗失穩(wěn)起皺能力強(qiáng)，表面質(zhì)量良好。沖壓性能良好，綜合分析適合沖裁加工。
1．2 工藝性
工件的公差等級(jí)不高，端面粗糙度沒(méi)有特別要求，當(dāng)沖裁厚度小于2mm的金屬板料時(shí)粗糙度可達(dá)Ra-12.5~3.2，工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、規(guī)則，沒(méi)有過(guò)長(zhǎng)的突出懸臂和過(guò)窄的凹槽，孔徑大小為Φ5mm，孔心距和孔邊距合適，為節(jié)約成本，采用手工送料的的方式，所以滿足沖裁要求。
1．3 尺寸精度
由零件所標(biāo)注的尺寸中可以看見(jiàn)，孔的尺寸精度為IT12，其余全部是自由公差，可以看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。外型尺寸是分別是160mm和130mm故是小型零件。圖樣中精度及斷面質(zhì)量均沒(méi)有特別的要求。查《沖壓與模具設(shè)計(jì)》標(biāo)準(zhǔn)公差表（3-6），各尺寸公差為：
160+0.5 mm 130+0.3mm
斷面質(zhì)量按一般標(biāo)準(zhǔn)處理。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐可知其裝配關(guān)系大致為一般的普通沖孔模
形式的改進(jìn)。 綜合上述分析得知：該工件適合沖裁加工。
2 沖裁工藝方案的確定
2．1 沖載方案
根據(jù)工件變形方式，考慮工序組合，可以有如下三種沖載方案：
方案一：設(shè)計(jì)兩個(gè)單工序模分兩次沖裁加工；
優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，制造簡(jiǎn)單，模具壽命長(zhǎng)，定位基準(zhǔn)統(tǒng)一且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，回彈小容易控制，尺寸精度高，操作方便。
缺點(diǎn)：工序分散，模具、設(shè)備、操作人員需求多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性不高。精度較低，沖件平整度一般。
方案二：側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模；
優(yōu)點(diǎn)：定位精度高，生產(chǎn)效率高，送料操作方便，比較安全。
缺點(diǎn)：材料消耗增大，沖裁力增大，成本高，工件的平整度低，高質(zhì)量的件需校平材料要求嚴(yán)格。
方案三：固定檔料銷和導(dǎo)料銷的正裝式復(fù)合模；
優(yōu)點(diǎn)：適合于沖裁板料較薄的平直度要求較高的沖件，頂件力大小容易調(diào)節(jié)，效率高，凸凹模內(nèi)不積存廢料，漲力小，不易破裂，精度高，模具壽命長(zhǎng)。
缺點(diǎn)：不宜用高速自動(dòng)壓力機(jī)，且要有安全裝置，模具制造周期長(zhǎng)。
通過(guò)對(duì)上述3種方案的綜合分析比較，該工件的復(fù)合沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。即采用固定檔料銷和導(dǎo)料銷定位的正裝式復(fù)合模。
3 排樣
3．1 計(jì)算毛坯尺寸，合理排樣并繪制排樣圖，計(jì)算出材料利用率。
3.1.1 排樣方式的選擇
方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。
方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
通過(guò)上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。
3．2 搭邊值的確定
排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫做搭邊。搭邊的作用有兩個(gè)：一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件。二是可以增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌?
根據(jù)零件形狀，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)得工件之間搭邊值
a=2.5mm
工件與側(cè)邊之間搭邊值
a1=2.0mm
3．3 條料寬度的確定
在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度和導(dǎo)料板之間的距離，條料是有板料裁剪下料而得，本次選用的是無(wú)側(cè)壓裝置，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值—△，查沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)得：
△=0.7 Z=0.5
條料寬度 B-0△ =（Dmax＋2a+Z）-0△ （公式3-17）
=（160+2x2.5+0.5）-00.6
=165.5-00.7
式中 Dmax------------條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a-----------------沖裁件之間的搭邊值；
△-----------------板料剪裁下的偏差（其值查表）。
3．4 材料利用率的計(jì)算
其一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η可由下式計(jì)算得出：
η=A/BSx100% （3-15）
=（160x65—2xΠ2.5）x2/165.5x132x100%
=94.85%
式中： A ---------- 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積（mm）；
B --------- 條料寬度（mm）；
S --------- 步距（mm）。
4 壓力機(jī)的選擇
4．1 沖裁力的計(jì)算
用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力Ｆ一般按下式計(jì)算：
F=KLtτb ( 公式3-24)
式中 F—沖裁力（N）；
L—沖裁周邊長(zhǎng)度(mm)；
t—材料厚度(mm)；
τb—材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K—系數(shù)，系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。
為計(jì)算方便，也可按下式計(jì)算：
F≈Ltσb （3-25）
σb---------材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；
周邊長(zhǎng)度 L=130x2+160x2+4x3.14x5
=642.8mm
查詢?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè)得Q235-A的抗拉強(qiáng)度為375~460 MPa，取
σb =460 MPa
所以
F≈Ltσb
=642.8x1x460
=295.688(KN)
4．2 卸料力、頂件力的計(jì)算
卸料力FX
FX=KXF （公式3-26）
頂件力FD
FD =KDF （公式3-27）
（KX、KD為卸料力、頂件力系數(shù)，其值查表3-11可得）
表3-11
料厚t/mm
KX
KT
KD
鋼
＞0.5~2.5
0.04~0.05
0.055
0.06
翁其金.徐新成．沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7．
卸料力系數(shù)： Kx = 0.05
頂件力系數(shù)：KD = 0.06
Fx=0.05x295.688
=14.78KN
FD =0.06x295.688
=17.74KN
4．3 確定壓力機(jī)公稱壓力
壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。計(jì)算總沖壓力FZ，原則上只計(jì)算同時(shí)發(fā)生的力，并應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待。
本設(shè)計(jì)中模具使用彈性卸料裝置和上出料方式的結(jié)構(gòu)形式，因此沖壓力由沖裁力、卸料力及推件力構(gòu)成，可由下式計(jì)算得出：
FZ =F + Fx + FD （3-29）
所以總沖壓力：FZ =F + Fx + FD
=295.688+14.78+17.74
=328.21(KN)
則壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于328.21KN，由此查詢國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14347-1993）選擇公稱壓力為350kN的JC23-25開(kāi)式雙柱可傾標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)。
滑塊行程80mm；滑塊行程次數(shù)（次/分鐘）50；最大閉合高度280mm；閉合高度調(diào)節(jié)量60mm；滑塊中心線至床身距離205mm；立柱距離300mm；工作臺(tái)尺寸前后380mm、左右610mm；工作臺(tái)孔尺寸前后200mm、左右290mm、直徑260mm；墊板尺寸厚度60mm，直徑150mm；模柄孔尺寸直徑50mm、深度70mm；滑塊底面尺寸前后190mm、左右210mm；床身最大傾角20。
4．4 沖模壓力中心的確定
沖壓力合力的的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過(guò)壓力機(jī)滑塊的中心線。對(duì)于有模柄沖模來(lái)說(shuō)，須使壓力中心通過(guò)模柄的中心線。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過(guò)程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮，不宜于使壓力中心與模柄中心相重合的情況，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。
沖裁形狀對(duì)稱的沖件時(shí)，其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。通過(guò)對(duì)工件的分析計(jì)算得知，工件屬于對(duì)稱圖形，，所以壓力中心位于工件的幾何中心，即坐標(biāo)為（0,0）。
5 沖裁模間隙值的確定
凸模與凹模間每側(cè)的間隙稱為單面間隙，兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙。如無(wú)特殊說(shuō)明，一般都是指雙面間隙。
確定原則：根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這幾個(gè)因素規(guī)定一個(gè)范圍值。
確定方法有理論法和查表法，由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，通常用查表法確定間隙值。查表（3-4）得知：
表（3-4）
材料厚度
Q235
Zmin
Zmax
1.0
0.100
0.140
資料來(lái)源：翁其金.徐新成．沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7．
Zmin=0.10mm
Zmax=0.14 mm
6 凸模與凹模刃口尺寸的確定
6．1 計(jì)算方法
凸模與凹模分別加工法
優(yōu)點(diǎn)：凸凹模具有互換性，制造周期短。便于成批制造。
缺點(diǎn)：模具的制造公差小，模具制造困難，成本較高。
凸模與凹模配合加工法
優(yōu)點(diǎn)：模具的間隙由配制保證，工藝簡(jiǎn)單，還可適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差。
缺點(diǎn)：凸凹模沒(méi)有互換性，制造周期長(zhǎng)，不利于成批制造。
綜合分析選用凸模與凹模分別加工法。計(jì)算公式如下：
落料 Dd=(Dmax-x△) 0+δd （3-2）
Dp=(Dd- Zmin) –δp0=( Dmax-x△- Zmin) –δp0 （3-3）
沖孔 dp=(dmin+ x△) –δp0 （3-4）
dd =( dp + Zmin) 0+δd=( dmin+ x△ + Zmin) 0+δd （3-5）
孔心距 Ld=（Lmin+△/2）+δd/2=（Lmin+△/2）+△/8 （3-6）
式中Dd、Dp---------------落料凹、凸模尺寸；
dp、dd----------------沖孔凸、凹模尺寸；
Ld-------凹模孔心距的尺寸，公差δd取工件公差的1/4，即δd=△/4；
Lmin----工件孔心距的最小極限尺寸；
Dmax------落料件的最大極限尺寸；
Dmin-------沖孔件孔的最小極限尺寸；
△ ---沖裁件制造公差；
Zmin-------最小初始雙面間隙；
δp 、δd----凸凹模的制造公差，可查有關(guān)資料，或取δp≤0.4（Zmax—Zmin
）、δd≤0.6（Zmax—Zmin）；
x---------系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸，應(yīng)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。X值在0.5~1之間，與沖裁件的精度等級(jí)有關(guān)。
6．1．1 刃口尺寸計(jì)算
表3-5 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
＜0.16
0.17~0.35
≥0.36
＜0.16
≥0.16
資料來(lái)源：翁其金.徐新成．沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7．
本工件中：
外形160+0.5 mm ；130+0.3mm 屬于落料，內(nèi)形Φ50.160屬于沖孔，85+0.20；
96+0.20為孔心距尺寸。
（1） 落料 查表3-4、3-5和設(shè)計(jì)手冊(cè)得：
Zmax=0.140mm Zmin=0.100mm δp=0.020mm
δd=0.030mm x=0.75
校核間隙：
|δp|+ |δd|=（0.020+0.030）mm=0.050mm> Zmax—Zmin
=（0.140—0.100）mm=0.040mm
說(shuō)明所取凸凹模公差不能滿足|δp|+ |δd|≤Zmax—Zmin條件，但相差不大，可調(diào)整如下：
δp=0.4（Zmax—Zmin）=0.4x0.040=0.016mm
δd=0.6（Zmax—Zmin）=0.6x0.040=0.024mm
將已知和查表的的數(shù)據(jù)帶入公式，即得
Dd=(Dmax-x△) 0+δd=（130-0.75x0.3）0+0.024=129.7750+0.024
Dp=(Dd- Zmin) –δp0=（129.775-0.10）–0.0160=129.675–0.0160
Dd=(Dmax-x△) 0+δd=（160-0.5x0.5）0+0.024=159.75 0+0.024
Dp=(Dd- Zmin) –δp0=（159.75-0.10）–0.0160=159.65–0.0160
（2） 沖孔 查表3-4、3-5和有關(guān)資料得：
Zmax=0.140mm Zmin=0.100mm δp=0.020mm
δd=0.020mm x=0.5
校核：
|δp|+ |δd|=（0.020+0.020）mm=0.040mm= Zmax—Zmin，故符合條件。
將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式，即得
dp=(dmin+ x△) –δp0=（5+0.5x0.16）–0.0200mm=5.08–0.0200mm
dd =( dp + Zmin) 0+δd=(5.08+0.100) 0+δd=5.18 0+0.020mm
6．1．2 凹?？仔木喑叽?
Ld=（Lmin+△/2）+△/8=（85+0.20/2）+0.20/8=85.10+0.025mm
Ld=（Lmin+△/2）+△/8=（96+0.20/2）+0.20/8=96.10+0.025mm
7 沖裁模主要部件和零件的設(shè)計(jì)和選用
7．1 工藝零件
7．1．1 凸模
凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法：由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模結(jié)構(gòu)與加工以及裝配工藝等實(shí)際條件不同，所以時(shí)間生產(chǎn)中凸模結(jié)構(gòu)形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；凸模的固定方法有抬肩固定、鉚接、螺釘、銷釘固定，黏結(jié)劑澆注法固定等。
本設(shè)計(jì)中需要沖裁的孔是圓形的，查《新編實(shí)用模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，凸模應(yīng)該選用B型圓凸模，固定方法是凸模固定板固定的方法。
D=129.7+0.006+0.015 ，D1=11mm， h=3mm（Ⅰ型） ，L=65mm，（JB/T8057.2-1995）
材料：T10A；
硬度：56~60HRC；
熱處理：尾部回火40~50HRC；
技術(shù)條件：按JB/T7653-1994處理。
凸模的強(qiáng)度和剛度校核
1) 承壓能力的校核：
σ=F/A≤[σ] （3-38）
對(duì)于圓形凸模，當(dāng)推件力或者頂件力為零時(shí)，將F=Πdtτ代入上式可得
d≥4tτ/[σ] （3-39）
式中 σ---------凸模最小截面的壓應(yīng)力（MPa）；
F-----------凸模縱向承受的壓力（N）；
A----------凸模最小截面面積(mm)；
d-----------凸模工作部分最小直徑（mm）；
t------------材料厚度（mm）；
τ-----------沖裁件的抗剪強(qiáng)度（MPa）；
[σ]--------凸模材料的許用抗壓強(qiáng)度（MPa）。
本設(shè)計(jì)中 d≥4x1x460/1.3x1x10=1.4mm≤5mm
所以凸模能夠符合條件
2）失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的的校核：
本設(shè)計(jì)中凸模有頂件塊導(dǎo)向，相當(dāng)于一端固定，另一端鉸支的壓桿，凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長(zhǎng)度為：
Lmax≤270d/
式中 F--------凸模所受總壓力（N）；
Lmax≤270x25/84.98=79.43mm≥65mm
所以凸模彎曲強(qiáng)度符合規(guī)定。
7．1．2 凹模
凹模類型很多，凹模的外形有圓形和矩形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；刃口有平刃和斜刃。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凹模板，在其上面開(kāi)設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在模板上。本設(shè)計(jì)也采用此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。查詢?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè)得：凹模類型采用整體式，凹模固定形式采用直接連接的方法，即銷釘連接。
凹模外形尺寸的確定：
凹模外形尺寸是否合理，將直接影響到凹模的強(qiáng)度、剛度和耐用度。凹模外形主要與制件外形尺寸及制件厚度有關(guān)。沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用。由于凹模結(jié)構(gòu)形式和固定方法不同，受力情況又比較復(fù)雜，目前尚不用理論計(jì)算方法確定凹模輪廓尺寸。一般采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。
凹模厚度
H=ks（不小于8） （3-46）
式中 s----垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm）
s=160mm
k----系數(shù)，考慮板料厚度的影響，其值查表（3-15）
取 k=0.15
表3-15 凹模厚度系數(shù)
S
材料厚度t
≤1
＞100~200
0.15~0.20
翁其金.徐新成．沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7．
所以 H=ks=160x0.15=24 mm
垂直送料方向的凹模寬度B
B=s+(2.5~4.0)H （3-47）
送料方向的的凹模長(zhǎng)度表
3-14凹?？妆谥吝吘壍木嚯x（s2）
材料寬度
B
材料厚度t
＞0.8~1.5
＞120~150
45
翁其金.徐新成．沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7．
L=s1+2s2 （3-48）
式中 s1-----送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm）；
s1=130mm
s2-----送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離（mm），其值查表（3-14）。
s2=45mm
所以 B=160+(2.5~4.0)x24=(220~256)mm
L=130+2x45=220mm
根據(jù)模架標(biāo)準(zhǔn)分析：取L=250mm B=250mm
材料：T10A；
熱處理：硬度58~62HRC；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定。
7．1．3 凸凹模
凸凹模是復(fù)合模中的主要工作部件。
由于凸凹模內(nèi)外緣之間的壁厚是由沖件孔邊距保證的，所以當(dāng)沖件孔邊距較小時(shí)必須考慮凸凹模強(qiáng)度，凸凹模強(qiáng)度不夠時(shí)不能采用復(fù)合模。凸凹模最小壁厚和沖模的結(jié)構(gòu)有關(guān)：正裝式復(fù)合模由于凸凹模內(nèi)孔不積存廢料，漲力小，最小壁厚可小些。
目前凸凹模的最小壁厚一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，對(duì)于正裝式復(fù)合模，當(dāng)沖件材料為黑色金屬時(shí)，取其料厚的1.5倍，但不應(yīng)小于0.7mm（沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè)），本設(shè)計(jì)中，根據(jù)圖中分析得知：
凸凹模的高度
H=h1+h2+h3 (3-37)
h1----------凸凹模固定板的厚度（mm）；
h2----------彈性橡膠的厚度（mm）；
h3----------卸料板的厚度（mm）。
所以 H=20+7+19.2=46.2mm
考慮到凸凹模下端面離卸料板下端面需有一定的距離，所以取
H=45mm L=160mm B=130mm
帶肩部分h=5mm，長(zhǎng)度L1=170mm，B1=140mm
材料：T10A；
硬度：56~60HRC；
熱處理：尾部回火40~50HRC；
技術(shù)條件：按JB/T7653-1994處理。
7．2 定位零件
7．2．1 條料橫向定位裝置
在復(fù)合沖裁模上，通常采用導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料，導(dǎo)料銷有固定式和彈頂式兩種，本設(shè)計(jì)中是正裝復(fù)合模，所以采用固定導(dǎo)料銷，設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)料銷的中心距應(yīng)盡可能大些，以便于送料，并有利于防止條料偏斜。
導(dǎo)料銷 A10 JB/T7649.10-1994
材料：Q235 GB699；
熱處理：硬度43~48HRC；
技術(shù)條件：按JB/T7653的規(guī)定。
直徑d=10-0.090mm d1=4 +0.004+0.120 h=3 L=13的導(dǎo)料銷
7．2．2 條料縱向定位裝置
在復(fù)合模中，縱向定位的作用是保證縱向搭邊值。
固定擋料銷主要用于正裝復(fù)合模中，所以本設(shè)計(jì)中也采用A型固定擋料銷。固定擋料銷裝在凹模型孔出料一側(cè)，利用落料以后的廢料孔邊進(jìn)行擋料，控制送料距離。
固定擋料銷 A10 JB/T7649.10-1994
材料：Q235 GB699；
熱處理：硬度43~48HRC；
技術(shù)條件：按JB/T7653的規(guī)定。
直徑d=10-0.090mm d1=4 +0.004+0.120 h=3 L=13的A型固定擋料銷。
7．3 卸料、頂件零件
7．3．1 卸料裝置
（1）固定卸料裝置；（2）彈性卸料裝置
由于本設(shè)計(jì)中采用導(dǎo)料銷定位，所以本次設(shè)計(jì)采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置包括卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)取椥孕读涎b置卸料力小，還能起到壓板作用，所沖零件質(zhì)量較好，平直度高。板料較薄時(shí)通常采用這種方法。
卸料板：彈壓卸料板的型孔與凸模之間應(yīng)有合理的間隙。當(dāng)彈壓卸料版無(wú)精確導(dǎo)向時(shí)，其間隙可取0.3~0.5mm之間。為了確保卸料可靠，裝配模具時(shí)彈壓卸料板的的壓料面應(yīng)凸出凸模端面0.2~0.5mm。卸料板厚度一般取凹模厚度的0.8倍，一般和凸模H7/h6配合。由于采用檔料銷和導(dǎo)料銷定位，在卸料板上需鉆出讓位孔。
根據(jù)分析得：L=250mm，B=250mm，H=24x0.8=19.2mm。
材料：45 GB699；
熱處理：35~40HRC；
技術(shù)條件：按JB/T7653的規(guī)定。
彈性元件：本設(shè)計(jì)中采用彈性橡膠，厚度L=7mm，L=45mm，B=250mm。
卸料螺釘：圓柱頭內(nèi)六角螺釘M8x55 （JB/T7650.6-1994）。
材料：45 GB699；
熱處理：35~40HRC；
技術(shù)條件：按GB89的規(guī)定。
7．3．2 頂件裝置
頂件裝置一般是彈性的。如圖所示是典型的正裝式復(fù)合模頂件裝置，由頂桿、頂件塊和裝在下模座的彈頂器組成。頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖件平直度較高，頂件塊與凹模間隙配合。
頂件塊：為保證頂件可靠，頂件塊需高出凹模一小段距離，且下面要有帶肩裝置保證頂件塊不會(huì)被彈出。根據(jù)分析，取L=160mm，B=130mm，H=33mm，帶肩部分長(zhǎng)度L1=180mm，B1=140mm，帶肩厚度取h=8mm。
材料： 45；
熱處理：43~48HRC。
彈頂器：彈頂器由夾板，雙頭螺柱，螺栓，彈性橡膠組成，
夾板：根據(jù)圖紙分析，夾板和彈性橡膠的長(zhǎng)度都取L=180mm，B=140,夾板厚度H=10mm，夾板材料用45#；橡膠厚度H=20mm，雙頭螺柱M20x100 GB/T897-88-A，螺栓M20 GB/T41-2000
頂桿：16x110，JB/T7650.3-1994。
材料： 45;
熱處理：43~48HRC。
7．3．3 推件裝置
推件裝置一般是剛性的，由打桿、推板、推桿組成，由于剛性推件裝置推件力大，工作可靠，所以應(yīng)用十分廣泛。
帶肩打桿：A8x130，參照J(rèn)B/T7650.1-94。
材料：45；
熱處理：43~48HRC。
推板：推板 A160 D=160， H=6，參照J(rèn)B/T7650.4-1994。
材料：45 GB699；
熱處理：調(diào)質(zhì)43~48HRC；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定。
帶肩推桿：L=4+45+10=59mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，取L=60mm，d=5mm，d1=8mm。
材料：45；
熱處理：調(diào)質(zhì)43~48HRC；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定。
8 模架及零件
8．1 模架
（1）導(dǎo)柱模模架 按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)分為滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種。滑動(dòng)導(dǎo)向分模架的精度等級(jí)分Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)，滾動(dòng)導(dǎo)向分0Ⅰ級(jí)和0Ⅱ級(jí).
按導(dǎo)柱位置不同，分為如下四種模架：
1） 中間導(dǎo)柱：可避免上下模發(fā)生啃模事件
2） 后側(cè)導(dǎo)柱模架：剛性和安全性差
3） 對(duì)角導(dǎo)柱模架：送料方便，特別適合級(jí)進(jìn)模
4） 四導(dǎo)柱模架：導(dǎo)向非常平穩(wěn)準(zhǔn)確可靠，但價(jià)格高。
（2） 導(dǎo)板模模架 有保護(hù)凸模的作用，一般用于帶有細(xì)凸模的級(jí)進(jìn)模
通過(guò)分析比較，本設(shè)計(jì)采用中間導(dǎo)柱圓形模架，如圖所示：
凹模周界L=250mm，B=250mm，閉合高度H220~260mm，Ⅰ級(jí)精度的中間導(dǎo)柱模架：模架250x250x220~260Ⅰ，GB/T2851.5-90
材料：HT200。
技術(shù)條件：按JB/T8050的規(guī)定。
8．2 導(dǎo)向裝置
常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套、滾珠導(dǎo)向式。
導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置一般用的比較少；滾珠導(dǎo)向裝置是一種無(wú)間隙導(dǎo)向，適用于精密沖裁模、硬質(zhì)合金模、告高速?zèng)_模即其他高精密模具上；本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置，將導(dǎo)柱與導(dǎo)套制成小間隙配合，為H6/h5時(shí)稱為一級(jí)模架，為H7/h6時(shí)稱為二級(jí)模架。圖示為常用形式，導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座均為H7/r6過(guò)盈配合。
為了保證使用中的安全性和可靠性，當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面應(yīng)留10~15mm的距離；導(dǎo)柱下端面與下模座下端面應(yīng)留2~5mm的距離，導(dǎo)套與上模座上端面應(yīng)留不小于3mm的距離，同時(shí)上模座開(kāi)橫槽，以便排氣和出油。
由于本設(shè)計(jì)中模架已經(jīng)選定，相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)套和導(dǎo)柱也已經(jīng)有所規(guī)定，根據(jù)木架的結(jié)構(gòu)：
導(dǎo)套Ⅰ：直徑d=35mm，極限偏差為H6，長(zhǎng)度L=115，H=43的A型導(dǎo)套，導(dǎo)套A35H6x115x43， GB/T2861.6-90。
材料：20；
熱處理：參碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。
導(dǎo)套Ⅱ：直徑d=40mm，極限偏差為H6，長(zhǎng)度L=115，H=43的A型導(dǎo)套，導(dǎo)套A40 H6x115x43， GB/T2861.6-90。
材料：20；
熱處理：參碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。
導(dǎo)柱Ⅰ：直徑d=35mm，極限偏差為h5，長(zhǎng)度L=210mm，l=55mm的B型導(dǎo)柱，導(dǎo)柱B35 h5x210x55， GB/T2861.1-90。
材料：20；
熱處理：參碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。
導(dǎo)柱Ⅱ：直徑d=40mm，極限偏差為h5，長(zhǎng)度L=210mm，l=55mm的B型導(dǎo)柱，導(dǎo)柱B40 h5x210x55， GB/T2861.1-90。
材料：20；
熱處理：參碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。
8．3 上、下模座
上下模座的作用是直接或者間接地安裝沖模零件，非別與壓力機(jī)滑塊和工作臺(tái)連接并傳遞壓力。因此，必須十分重視上、下模座的強(qiáng)度和剛度。
設(shè)計(jì)模座是盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架，而標(biāo)準(zhǔn)模座的形式和規(guī)格就決定了上、下模座的形式和規(guī)格。所選用的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)中采用中間導(dǎo)柱圓形模座。
上模座：凹模周界L=250mm、B=250mm、厚度H=45mm、中間導(dǎo)柱上模座：上模座250x250x45 GB/T2855.9-90
材料：HT200 GB9439(灰鑄鐵件)；
技術(shù)條件 按GB/T12446的規(guī)定。（沖模模架零件技術(shù)條件）
下模座：L=250mm、B=250mm、厚度H=55mm、中間導(dǎo)柱下模座：下模座250x250x55 GB/T2855.10-90。
材料：HT200 GB9438(灰鑄鐵件)；
技術(shù)條件 按GB/T12446的規(guī)定。（沖模模架零件技術(shù)條件）
9 其他支撐零件
9．1 模柄
中小型模具一般是通過(guò)將上模固定在壓力機(jī)滑塊上，通用模柄形式有以下幾種
（1） 旋入式模柄：主要用于中小型有導(dǎo)柱的模具上
（2） 壓入式模柄：主要用于上模座較厚而又沒(méi)有開(kāi)設(shè)推板孔的場(chǎng)合
（3） 凸緣模柄：裝配后模柄的垂直度遠(yuǎn)不如壓入式模柄
（4） 浮動(dòng)模柄：主要用于滾動(dòng)導(dǎo)向模架
（5） 通用模柄
（6） 槽型模柄
通過(guò)分析，本設(shè)計(jì)中采用A型旋入式模柄。
d=50mm，d1=M30x1.5，L=91L1=68，L2=5，S=41，d2=27.5，d3=15，d4=M8
b=4.5，C=2。
旋入式模柄 A 32 JB/T7646.2-2008
材料：45;
配鉆銷：GB/T878-2004 M8x14
技術(shù)條件：應(yīng)符合JB/T7653的規(guī)定
9．2 凸模固定板
標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板有圓形和矩形、單凸模固定板等多種形式。選用時(shí)根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的60%~80%。
與凸模過(guò)渡配合，壓裝后將凸模端面與固定板磨平。
凸模固定板厚度：h=（0.6~0.8）x24=14.4~19.2mm
查詢國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（JB/T7643.2-2008）。優(yōu)先采用h=20mm L=250mm，B=250mm
材料：45；
熱處理： 28~32HRC；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定（JB/T7643.2-2008）。
同理凸凹模固定板：L=250mm B=250mm h=20mm
材料：45；
熱處理： 28~32HRC；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定（JB/T7643.2-2008）。
9．3 墊板
在凸模固定板與下模座之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的下模座因局部受到凸凹模的較大的沖擊力而出現(xiàn)缺陷，致使凸模松動(dòng)。墊板的形狀尺寸與固定板相同，厚度一般取6~10mm。本設(shè)計(jì)中查詢（JB/T7643.3-2008），L=250mm，B=250mm
取墊板厚度h=10mm
材料：45；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定（JB/T7643.3-2008）。
墊塊：為防止沖裁時(shí)沖裁力直接作用在凸模固定板上，在凹模與凸模固定板之間需加上一塊鋼板一緩沖沖裁力，保護(hù)凸模固定板，本設(shè)計(jì)中取L=250mm，B=250mm，H=20mm
材料：45；
熱處理： 28~32HRC；
技術(shù)條件：按照J(rèn)B/T7653的規(guī)定。
9．4 緊固件
螺釘、銷釘在沖模中起緊固定位作用，設(shè)計(jì)時(shí)主要確定它的規(guī)格和緊定位置。螺釘擰入得深度不能太淺，否則緊固不牢靠；也不能太深，否則拆裝量大。圓柱銷釘配合深度一般不小于其直徑的兩倍，也不宜太深。
按螺釘所需力和所承擔(dān)力相等的條件，可近似的計(jì)算螺釘?shù)闹睆?，?
d=
≈
==7.15mm
式中 p------沖裁力，N；
N------螺釘數(shù)，一般取偶數(shù)；
σb----螺釘材料的極限強(qiáng)度，MPa。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)得知：d=M8
9．4．1 螺釘尺寸
螺釘：圓柱頭內(nèi)六角螺釘M8x70，JB/T7650.6-2008；螺釘孔尺寸：D=11， D2=16，H2=10.5
材料：45；
熱處理：硬度35~40HRC；
圓柱頭內(nèi)六角螺釘M8x95，JB/T7650.6-2008；螺釘孔尺寸：D=11，D2=16，H2=10.5。
材料：45；
熱處理：硬度35~40HRC；
9．4．2 銷釘尺寸
銷釘：公稱直徑d=10mm，公差為h8，公稱長(zhǎng)度l=90mm，材料為A1組奧氏體不銹鋼，表面簡(jiǎn)單處理：銷，GB/T119.1，10 h8x90-A1
銷釘：公稱直徑d=10mm，公差為h8，公稱長(zhǎng)度l=70mm，材料為A1組奧氏體不銹鋼，表面簡(jiǎn)單處理：銷，GB/T119.1，10 h8x70-A1
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致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在樊十全老師的親自指導(dǎo)下完成的第一次設(shè)計(jì)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，不僅檢驗(yàn)了我大學(xué)四年來(lái)知識(shí)積累的程度，而且豐富了我在實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)的累積，更是對(duì)我設(shè)計(jì)思想的一次全面升華。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我本著認(rèn)真刻苦的態(tài)度去學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的步驟、方法、以及經(jīng)驗(yàn)，但是由于該設(shè)計(jì)許多方面的細(xì)節(jié)問(wèn)題涉及面太廣，而本人知識(shí)面和能力都極其有限，同時(shí)由于時(shí)間倉(cāng)促，因而不能科學(xué)詳盡做出正確的選擇與判斷。所以設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)很多錯(cuò)誤。雖然有這些不足和遺憾，但是總的來(lái)說(shuō)，該設(shè)計(jì)還是比較成功的?；旧贤瓿闪朔叫螇|片沖孔模的的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和一些零部件設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的所有功能，成功的完成了老師布置的任務(wù)。不夠完善的地方還望各位老師同學(xué)不吝賜教，敬請(qǐng)斧正。
在這一個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們得到了有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)老師樊老師的大力支持和幫助，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他不知疲倦、不厭其煩的給我分析和講解，而且也給我灌輸了一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，使我們大受裨益。在此，我忠心地向樊老師表示感謝。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也得到很多同學(xué)的支持和幫助，在此，我一同表示最忠誠(chéng)的感謝。
設(shè)計(jì)者：劉長(zhǎng)華
2012.05.10.
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