鑰匙環(huán)連續(xù)模設(shè)計-沖壓級進模具【含12張CAD圖帶開題報告-獨家】.zip
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鑰匙環(huán)連續(xù)模設(shè)計
摘 要：現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中,模具占有舉足輕重的地位,由模具生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有成本低,效率高,質(zhì)量好等優(yōu)點,因此模具在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
本設(shè)計主要對鑰匙環(huán)進行級進模的設(shè)計，本設(shè)計首先闡述了沖壓模具的國內(nèi)外發(fā)展以及發(fā)展趨勢，然后根據(jù)鑰匙環(huán)的結(jié)構(gòu)特點進行工藝分析和排樣方案的確定，通過幾種方案對比選擇最佳方案，根據(jù)沖壓模具設(shè)計的一般步驟對凸凹模、凸模固定板、墊板等零件進行設(shè)計，選擇合適的模架和沖壓機，對壓力機進行了校核計算，還有一些關(guān)鍵零件進行了校核，為了簡化模具結(jié)構(gòu)對沖孔和落料采用相同的固定板固定，落料的凹模采用整體式的結(jié)構(gòu)，利用CAD軟件完成了二維裝配圖和零件的繪制。
關(guān)鍵詞：沖壓模；模架；沖壓機；級進模
Design of key ring continuous die
Abstract:Modern industrial development, mould occupies an important position, the mold to produce a product with low cost, high efficiency, as well as good quality, so the mold is widely used in many fields.
This design mainly fan-shaped gear plate for progressive die design, the design, first of all, this paper expounds the development at home and abroad and the development tendency of stamping die, and then according to the structure characteristics of the u-shaped bending plate layout for process analysis and determine, by comparison with two kinds of schemes to choose the best scheme, according to the general steps of stamping die design of convex concave die, punch plate, plate parts such as design, select the appropriate die set and punching machine, to press the check calculation, and some key parts, in order to simplify the mould structure of punching and blanking the same fixed plate fixed, blanking die adopts integral structure, using two-dimensional CAD software to complete the assembly drawing and part drawing.
Key words: Stamping die; Die set; Punching machine; Progressive die
目 錄
1 緒論 1
1.1 沖壓模具的現(xiàn)狀 1
1.2 沖壓模具的優(yōu)缺點 1
1.3 沖壓模具的發(fā)展 1
2 鑰匙環(huán)零件的沖壓工藝分析 3
2.1 零件的材料分析 3
2.2 零件工藝分析 4
2.3 尺寸精度 4
2.4 排樣設(shè)計 4
2.4.1 排樣原則 5
2.4.2 搭邊及其作用 5
2.4.3 搭邊值的確定 5
2.4.4 載體設(shè)計 6
2.5 材料利用率 7
2.6 本章小結(jié) 8
3 鑰匙環(huán)零件連續(xù)模的工藝計算 9
3.1 壓力的計算 9
3.1.1 沖裁力的計算 9
3.2 壓力中心計算 10
3.3 各主要零件尺寸的計算 11
3.3.1 凹模的設(shè)計 11
3.3.2 凸模固定板的設(shè)計 12
3.3.3 墊板的選用與厚度 13
3.3.4 卸料機構(gòu)的設(shè)計 13
3.4 沖裁間隙的確定 14
3.5 刃口尺寸的計算 15
3.5.1 刃口尺寸的計算 15
3.5.2 凸凹模刃口尺寸的確定 15
4 鑰匙環(huán)零件連續(xù)模的零部件設(shè)計與選用 18
4.1 模具主要零部件的設(shè)計 18
4.1.1 沖裁凸、凹模的設(shè)計 18
4.1.2 卸料板的設(shè)計 18
4.2 模架的設(shè)計 19
4.3 沖床選用 19
4.3.1 沖壓設(shè)備的選擇依據(jù) 19
4.3.2 壓力機的選擇 19
4.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
4.5 本章小結(jié) 20
5 壓力機的校核 21
5.1 公稱壓力 21
5.2 滑塊行程 21
5.3 行程次數(shù) 21
5.4 滑塊模柄孔尺寸 21
5.5 閉合高度 21
參考文獻 22
總結(jié) 23
致謝 24
IV
1 緒 論
1.1沖壓模具的現(xiàn)狀
模具制造水平的高低可以直接反映一個國家制造水平的高低，我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展對我國制造業(yè)也是一個較大的挑戰(zhàn)，模具生產(chǎn)企業(yè)也面臨著國內(nèi)外各種各樣的競爭，在整個模具行業(yè)中，沖壓模具的比例占據(jù)了一半的比例，沖壓就是對金屬進行塑形，通過將沖壓模具安裝在沖壓機上對鋼板施加一定的作用力將鋼板變形或者裁切獲得需要的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和外形，這種方法稱為沖壓，日常許多的生活用品都是通過沖壓成型的方法獲得，如常見的飯盒、金屬外殼，利用送料裝置將鋼板送至到?jīng)_壓機下方，利用不同的模具對鋼板進行不同工序的加工，有沖裁、拉伸和彎曲等工序，主要的原理就是對板料進行施加外力作用。
1.2沖壓模具的優(yōu)缺點
沖壓是一般機械加工無法實現(xiàn)的金屬成型的加工方法，與機械加工的方法相比，在很多方面占據(jù)很大優(yōu)勢，例如沖壓不會產(chǎn)生金屬切屑，對板料的利用率較高，在沖壓后板料不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，可以利用沖壓機和沖壓模具可以大批量的生產(chǎn)簡單和復(fù)雜形狀的零件，生產(chǎn)的效率很高，沖床每沖一次即可以沖出一個零件，由于沖床的頻率很高，利用曲柄連桿機構(gòu)高速沖壓，因此每分鐘的產(chǎn)量還是相對較高，零件的外形和精度主要依靠模具的結(jié)構(gòu)和精度來保證，對作業(yè)者的要求較低，可以進行大規(guī)模的制造生產(chǎn)。
沖壓模具也存在著不足之處，只能對于大批量的產(chǎn)品使用，對于那些外形復(fù)雜、需要的時間長以及制造要求高的工件不能滿足，對于小批量設(shè)計模具不經(jīng)濟，而且對鋼板的厚度也有要求，對于精度要求特別高的產(chǎn)品模具也是無法實現(xiàn)的。
1.3沖壓模具的發(fā)展
在沖壓模具中級進模是一個比較高效、精密和壽命長的模具，這個是未來模具的發(fā)展方向，級進模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以完成落料、沖孔、彎曲、翻邊以及拉伸等多道工序，可以通過一套模具來完成不同的工序，這樣可以節(jié)省模具的制造費用和節(jié)省生產(chǎn)時間，級進?？梢赃m用于產(chǎn)品尺寸很小、材料比較薄和形狀復(fù)雜以及批量較高的場合，對于大批量生產(chǎn)的零件，有的模具的工位可以達到幾十個，因此在設(shè)計的時候要根據(jù)產(chǎn)品的外形來制定不同的工位。級進?？梢酝瓿勺詣铀土虾蜋z測的功能。我國模具應(yīng)在滿足社會需求的基礎(chǔ)上，力求創(chuàng)新，進行技術(shù)層面的革新。
2 鑰匙環(huán)零件的沖壓工藝分析
2.1零件的材料分析
利用CAD二維軟件繪制出鑰匙環(huán)的二維圖，如圖2.1所示，該零件為平板結(jié)構(gòu)，材料厚度為2mm，材質(zhì)為08F鋼，該零件可以通過落料沖孔來獲得，該零件有19個孔，其中18個大小均為?8mm，另外還有一個橢圓形的孔。
圖2.1 鑰匙環(huán)零件圖
零件的尺寸分析：從圖2.1中可以看出鑰匙環(huán)的尺寸精度不高，圖中沒有標注的公差等級按照IT14來處理，最大尺寸為兩側(cè)面的寬度為250mm，尺寸比較大，材料的厚度為1mm。
零件的材料分析：查得08材質(zhì)的抗拉強度要大于295MPa，延伸率要大于0.35,08鋼的材料的塑形比較好，適合進行沖壓成型。
零件的結(jié)構(gòu)分析：鑰匙環(huán)有落料沖孔工序，可以通過一次成型，零件的結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，沖壓的性能很好。
從上面三個方面進行分析可以判斷出該零件可以進行沖壓，而且沖壓的性能好。
2.2 零件工藝分析
鑰匙環(huán)從結(jié)構(gòu)和工藝上分析可以看出有沖孔、落料等工序，下面擬定三種沖壓方案進行比較，選出最佳的沖壓方案。
方案一：沖孔，落料連續(xù)沖壓，采用連續(xù)模生產(chǎn)。
方案二：先落料，再沖孔采用單工序模生產(chǎn)。
方案三：落料沖孔復(fù)合沖壓采用復(fù)合模具生產(chǎn)。
方案二雖然模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是需要設(shè)計兩套模具，在設(shè)計成本和制造成本考慮相對較高，不宜采用。
采用方案一的級進模，不僅操作方便安全，而且生產(chǎn)率最高，也能夠滿足大批量生產(chǎn)的要求，可以一次完成沖孔落料的工序，成本比方案二的要低。
方案三也只需要一套模具進行生產(chǎn)但是零件上的一圈18個孔位離邊較近，模具的凸凹模強度不能保證，所以零件采用級進模具生產(chǎn)。
因此可以采用方案一的沖壓方案。
2.3尺寸精度
由于鑰匙環(huán)要求的沖壓精度不高，根據(jù)表3-1可以根據(jù)基本尺寸來確定公差等級，根據(jù)零件的尺寸確定沖壓的等級為IT11級。
表2.1 沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差（mm）
材料厚度t
基本尺寸
≤3
3～6
6～10
10～18
18～500
≤1
IT12～IT13
IT11
1～2
IT14
IT12～IT13
IT11
2～3
IT14
IT12～IT13
3～5
-
IT14
IT12～IT13
2.4 排樣設(shè)計
級進模在設(shè)計的過程中，首先需要設(shè)計排樣圖，將板料進行排樣，板料排樣是級進模初步設(shè)計的一個重要的方案，排樣圖設(shè)計的合理與否對模具的結(jié)構(gòu)和整個的成本影響還是很大的，對于大批量的模具制造過程中，如果排樣圖出現(xiàn)問題，會導致模具無法進行零件成型的加工，最終導致模具報廢，而一套模具的造價是很高的，而且一旦排樣圖確定后沖壓件的各工序的先后順序是無法改變，零件的排樣方式、步距的尺寸和條料的載體也被確定了，因此對于排樣的設(shè)計需要反復(fù)考慮方案在保證模具結(jié)構(gòu)不會發(fā)生錯誤的情況下達到最大的優(yōu)化，在本次的模具設(shè)計中需要先沖孔再落料。
2.4.1 排樣原則
在沖壓過程中，每個工序加工也要進行排樣，稱為工序排樣，每沖壓一次工件移動一個步距，由于不同的工序加工的實際內(nèi)容不同，特別是級進模的設(shè)計過程中需要合理的設(shè)計每個工序的內(nèi)容。
1．工序排樣的總體設(shè)計
在級進模的排樣時盡量將各個工位分散設(shè)計，這樣可以提高模具的壽命，為了簡化模具的結(jié)構(gòu)，設(shè)計的該級進模分為兩個工序，分別為沖孔工序和落料工序，都是一個工位完成。
2．空工位的設(shè)置
空工位是指在經(jīng)過沖裁的工序時不做任何的沖切加工，空位是為了增加模具的強度，確保模具的使用壽命，這樣可以保證零件的質(zhì)量以及特殊機構(gòu)的設(shè)置，空工位會增加模具的工作時間，對于本模具的設(shè)計無需設(shè)計空工位。
3．載體的設(shè)置
一個級進模包含幾個工位以上，這就是級進模和其他模的不同之處，級進模需要將工件從第一個工序一直完成到最后一個工序，這是設(shè)計級進模所需要具備的條件，而且級進模承受的載體需要具備足夠的強度，這樣才可以在大的沖壓力下將工序完成，承載條料的載體有三種形式，分為雙側(cè)載體、中間載體以及單側(cè)載體，在本次模具設(shè)計中采用的是雙載體，主要的原因就是雙側(cè)載體結(jié)構(gòu)簡單而且能夠滿足承載的需要。
2.4.2 搭邊及其作用
條料搭邊是沒用的剩料，但是又不可缺少，是零件與條料側(cè)邊以及兩個相鄰零件之間的剩料，目的是將條料進行定位，這樣可以保證零件在沖壓過程中的精度和質(zhì)量，可以保證沖壓出尺寸和精度合格的零件，而且使得條料具有一定的剛度不會發(fā)生彎曲，并能延長模具的使用壽命
2.4.3 搭邊值的確定
搭邊值的選擇一般是從材料的利用率這方面來考慮，目的是減少廢料降低成本，搭邊值如果設(shè)計的太小，會使得凸模側(cè)面上的法向力分布不均勻，這樣會影響沖裁的重量和模具的使用時間，因此搭邊的最小值要大于沖壓時零件發(fā)生塑形變形區(qū)的寬度值，假如搭邊值設(shè)計的比板材的厚度還小，在沖壓時搭邊在沖壓力的作用下被拉斷，嚴重時會使得零件產(chǎn)生很多毛刺，對模具的刃口損壞。
設(shè)計的搭邊有兩個分別為間隙搭邊和側(cè)搭邊，間隙搭邊是指兩個相鄰沖件之間的間距，一般取搭邊值等于沖件的板厚，為了保證送料的自動運行，可以將間隙的搭邊值取得大些。側(cè)搭邊是指沖件在寬度方向的剩余的多余的料的寬度，為了保證送料的自動運行，同樣可以將零件的側(cè)搭邊值取得大些。
表2.2最小工藝搭邊值
材料厚度
圓件及r>2t的圓角
矩形件邊長L≤50mm
矩形件邊長L>50mm或圓角r≤2t
a
a1
a
a1
a
a1
≤0.25
0.25～0.5
0.5～0.8
0.8～1.2
1.2～1.6
1.6～2.0
2.0～2.5
2.5～3.0
3.0～3.5
3.5～4.0
4.0～5.0
5.0～12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.5
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
2.4.4 載體設(shè)計
穩(wěn)步向前推進的這一部分材料， 并且在這一過程中級進模承受的載體必須要具有很大的強度，這樣才可以在大的沖壓力下將工序完成，承載條料的載體有三種形載體是指連續(xù)模在進行沖壓工序時，零件條料內(nèi)在連接工序和承擔運載其式，分為雙側(cè)載體、中間載體以及單側(cè)載體，在本次模具設(shè)計中采用的是由于是平板零件，采用中間載體符合要求。
步距是模具設(shè)計中一個重要的參數(shù)，模具一次沖完一步個工序后條料移動的距離，這個距離是固定的，步距對零件的尺寸精度影響較大，因此在進行模具設(shè)計時需要設(shè)計合理的步距，步距是任意相鄰工序之間的距離值，由于每個工位的距離是相同的，因此步距適合于任何一個工序，而且都是相同的。
排樣方式采用如圖2-2所示的兩種排樣方案，一個為單排直排，一個為單排斜排，送料定距采用使用導料銷和檔料銷以及導料板定位，送料步距分別為253mm和210mm.
圖2.2（a）單排直排
圖2.2（b）單排斜排
2.5 材料利用率
零件的面積由CAD測量可知：A=19152.91mm2
一個步距距的材料利用率：
式中一個布距內(nèi)沖裁件數(shù)目
沖裁件面積
條料寬度
布距
此零件為大批大量生產(chǎn)，而且零件本身的材料利用率較低。由于鑰匙環(huán)中間大部分都是挖空處理，因此導致材料大部分不能有效利用。出于這個原因，合適的排樣方式就顯得尤為重要。如果能使材料的利用率提高即使1%,對于生產(chǎn)成本的降低也是大有裨益。雖然斜對排的方案第一次沖裁會浪費一個零件的材料，但對大局影響不大。
把有效的利用材料，降低生產(chǎn)成本放在首要因素，最終確定了排樣方案二斜排的排樣進行沖裁加工是最合理的。
零件兩個刃口位置間隙排布，如圖2.3所示：
圖2.3 零件刃口位置
第1工位：沖孔。
第2工位：落料
2.6 本章小結(jié)
本章節(jié)通過對鑰匙環(huán)的選材、加工工藝路線等方面進行了細致的研究。接著對鑰匙環(huán)展開面積進行了精確的計算，最終還確定了模具最佳的實施方法、選擇排樣的最佳設(shè)計方式和操作的具體步驟進行了合理的規(guī)劃，保證設(shè)計有條不紊的推進。這是本次設(shè)計最基礎(chǔ)的部分。
3 鑰匙環(huán)零件連續(xù)模的工藝計算
3.1 壓力的計算
3.1.1 沖裁力的計算
沖壓的工藝計算主要是對壓力機的沖裁力、壓力的中心以及頂件力的計算，這樣可以有效的利用壓力機，防止壓力機承載過大而損壞，工藝計算是模具設(shè)計中不可缺少的步驟。
外形周邊長度：
沖孔周長：
則總長度為：
沖裁力是零件在沖壓的過程中凸模對材料施加的壓力，沖裁力的大小是變化的，隨著凸模的行程變化而變化，沖裁力的校核主要是對其最大值的校核，平刃沖模的沖裁力大小可以根據(jù)下面的公式來計算。
1. 沖裁力：
2. 卸料力：
3. 推件力：
注：式中 L—沖裁件周長（mm）
t—材料厚度（mm）
--抗剪強度（M）
K—系數(shù)（一般取K=1.3）
、、--卸料力、推件力、頂件力系數(shù)可由表3.1查得:
表3.1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)
材料
鋼
材料厚度/mm
>0.1~0.5
0.045~0.055
0.065
0.08
>0.5~2.5
0.04~0.05
0.050
0.06
>2.5~6.5
0.03~0.04
0.045
0.05
注：本表摘自《沖壓工藝與模具設(shè)計》P22 表2-10
以上兩項沖壓力的總合為:
=831.24kN +37.41kN +45.72kN
=914.55KN
3.2 壓力中心計算
大致由沖壓力外力之和的作用點的計算，沖壓機上沖頭的中心盡量保持與模具上滑塊的中心一致，這樣才能確保模具工作的的精度和產(chǎn)品的精度，可以避免模具磨損較快并且提高其壽命。
計算公式:
=
=
取兩孔的中心為零點，通過力矩相等可以計算出壓力中心的坐標值為：
圖3.1 壓力中心的位置
3.3 各主要零件尺寸的計算
3.3.1 凹模的設(shè)計
凹模一般有三種結(jié)構(gòu)，分別為整體式的結(jié)構(gòu)、拼合式的結(jié)構(gòu)和嵌塊式的結(jié)構(gòu)，下面對這三種結(jié)構(gòu)進行分析。
整體式凹模就是采用一個鋼板加工成型，上面的孔可以通過線切割出，不足之處就是凹模出現(xiàn)磨損的情況下不能更換必須整體都要進行重新加工替換，整體式的凹模在加工方式上也比較靈活，在工序較少的級進模中用的較多，整體式凹模是通過螺釘和銷釘將其固定在模座上。
拼合式的凹模又可以分成兩種，分別為分段拼合和拼合型孔，主要針對的是凹模型孔難以加工的條件下，它與模座的固定方式和整體式的相同，由于這類凹模的加工精度較高而且制造很容易，模具的壽命也相對較長，因此這種結(jié)構(gòu)廣泛的被采用。
嵌塊式凹模顧名思義是由兩件組成，通過固定板裝在凹模的鑲塊上，鑲塊采用的結(jié)構(gòu)一般用圓形或者矩形，其特點與拼合式的凹模一樣，為了方便調(diào)整其間隙并對模具進行維修，嵌塊與固定板之間采用過渡配合裝在一起，配合的公差為H7/m6，固定板下面再增加一個墊板，通過螺釘進行連接，這樣凹模構(gòu)成了一個整體結(jié)構(gòu)形式。
由凹模的計算依據(jù)得出:
(315mm) （3.10）
算出所需的凹模的厚度,其中=218.03mm,查表3.3，得=0.2,故：
= 0.2′218.03mm =43.61mm
凹模厚度,可取=40mm。
表3.3 系數(shù)K的數(shù)值（mm）
凹?？椎淖畲髮挾萣
材料的厚度t
1
>1~3
>3~6
K
50
>50~100
>100~250
0.3~0.4
0.2~0.3
0.15~0.2
0.35~0.5
0.22~0.35
0.12~0.22
0.45~0.6
0.30~0.45
0.22~0.3
注：本表摘自《沖壓工藝與模具設(shè)計》P47 表2-19
根據(jù)公式:
C=(1.5~2) （3.11）
= 60~80mm,
綜合考慮取C=80mm。
凹模的刃口尺寸需要根據(jù)凸模上的尺寸進行計算，本次設(shè)計的模具的凹模尺寸設(shè)計為315mmx630mm。根據(jù)常用的模具材料選用凹模的材質(zhì)為Cr12，凹模熱處理后的硬度范圍在60HRC-64HRC，如圖3.2所示為凹模的設(shè)計。
圖3.2 凹模的設(shè)計
3.3.2 凸模固定板的設(shè)計
根據(jù)凸模固定板的厚度公式：
,取凸模固定板厚度30mm
沖孔凸模和落料凸模通過臺階掛臺和凸模固定板進行固定且裝配后需要把切口毛刺磨平，使用墊板確保其壓重平穩(wěn)。由模具材料選用凸模的材質(zhì)為Cr12，凸模經(jīng)過熱處理后的硬度范圍在58HRC-62HRC，如圖3.3所示為凸模固定板的設(shè)計。
圖3.3 凸模固定板的設(shè)計
3.3.3 墊板的選用與厚度
因為上模板所加工的的大面積都做挖空處理，所以一定要使用墊板，由于凸模在工作過程對墊板施加較大壓力，墊板相應(yīng)要厚重一些。權(quán)衡之后確定凸模墊板厚度為H=20mm。
3.3.4 卸料機構(gòu)的設(shè)計
卸料機構(gòu)主要是在凸模上將條料卸下來，而且卸料機構(gòu)可以用來壓料防止沖壓時發(fā)生變形，可以對物料進行導向并且對凸模起到保護作用，卸料裝置可以分為兩種，一種是剛性卸料，另外一種是彈性卸料，彈性卸料的主要功能就是在沖壓前將帶料進行壓緊，沖壓完畢后平穩(wěn)的將料卸掉。
在扇形齒板的級進模的設(shè)計中，本設(shè)計采用的卸料機構(gòu)為彈性卸料，通過其自身的卸料、壓料功用，常用在零件厚度比較薄的材質(zhì)上，這樣可以提高零件的平整度，零件在進行彎曲的時候，這種卸料方式也可以對條料起到防止移動的作用，彈簧卸料機構(gòu)的卸料的力是通過8角處橡膠彈簧提供的彈力，當上模往上工作時，卸料板會將條料往下推，只有上模移動到一定的距離時卸料板將條料松開，完成了一個工序的成型，接著向前重復(fù)下一個步距的距離進行下一個工序的沖制。
前面計算的卸料力：
=37.41kN
卸料裝置初定8根彈簧,則每根彈簧分擔的卸料力為:
彈性元件的自由高度，由下式得：
式中H自——彈性元件的自由高度()；
h——卸料板的工作行程()；
H——凹模或凹凸模的刃磨量（mm）；一般取4～10mm；
綜合考慮，彈簧承受的力比較大考慮將樹脂的高度取厚一點則樹脂高度取30mm。
3.4 沖裁間隙的確定
因為模具在重復(fù)使用中由于摩擦的緣故，導致材料間隙變大，所以在生產(chǎn)制造時取最小間隙值。通過查資料最終得知雙面間隙最小值，最大雙面間隙
表3.4 初始雙面間隙、
材料厚度/
08、10、35
09M2、Q235
Q345
40、50
65
小于0.5
極小間隙
1.0
0.010
0.14
0.100
0.140
0.100
0.140
0.090
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
1.75
0.220
0.320
0.220
0.320
0.220
0.320
2.0
0.246
0.360
0.246
0.360
0.246
0.360
3.5 刃口尺寸的計算
3.5.1 刃口尺寸的計算
刃口計算的方法有分開加工法和配做加工法，在產(chǎn)品要求不高的時候選擇分開加工的方法，對于沖件外形復(fù)雜精度較高時采用配做加工，該設(shè)計選用分開加工的方法。
圖3.4 零件落料沖孔尺寸示意圖
3.5.2 凸凹模刃口尺寸的確定
凸凹模的刃口尺寸對沖裁件的尺寸精度有較大影響，而且刃口尺寸的精度影響著間隙的大小，還會對模具的制造成本和壽命有影響，因此對凸模和凹模刃的計算是模具設(shè)計過程中不可缺少的一項工作，對凸模和凹模刃口的計算依據(jù)如下：
（1）凸模的外徑要與孔的直徑相同，這個即是沖裁變形的規(guī)律；
（2）根據(jù)孔的尺寸精度；
（3）凸模與孔之間的配合間隙；
（4）凸模與孔之間的磨損；
（5）凸模的加工方式。
因而，在計算刃口尺寸時應(yīng)按照以下原則進行：
1）凹模的尺寸要通過落料的尺寸來計算，凸模的尺寸需要通過沖孔的尺寸來計算;
2）計算凸凹模的尺寸時需要考慮到凸凹模的磨損問題，在計算刃口尺寸時在凸凹模的刃口尺寸磨損增加后，刃口的公稱尺寸選擇公差最小的一個數(shù)值，相反的條件下，就應(yīng)該取公差數(shù)值較大的一個；
3）計算凸凹模的刃口尺寸可以沖出零件的尺寸符合要求，對模具的壽命有一定的保證；
4）便于對模具的生產(chǎn)加工以及維護并且可以降低模具的費用；
對沖模的加工主要是對凸模和凹模的刃口尺寸進行控制，不同結(jié)構(gòu)導致加工方法不同，主要分為先后加工法和配合加工法，具體內(nèi)容如下。
（1）分別加工法
分別對凸模和凹模進行加工，這種加工的方式只適合與對沖壓件為圓形或者結(jié)構(gòu)簡單的零件，利用這種方法加工的凸模和凹模具有互換性，這種方法加工的精度較高，為了保證間隙合理，凸凹模的公差選用較小的公差，這樣會造成模具的加工困難增加制造成本。
（2）配合加工法
配合加工法一般用于沖裁件外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜或材料厚度模具上，為了保證凸凹模的工作間隙，選用配合加工的方法，這種方法是將一件加工好的工件作為樣板件，將樣板件作為標準去加工另外一個零件，這樣可以保證它們之間的間隙，此種加工的特點是可以保證模具中的凸模和凹模的間隙，在加工基準件的同時將模具的公差適當?shù)姆诺拇笠稽c，方便加工，基準件上要寫尺寸工差，配合件只標注好基本的尺寸并標明配合件的間隙尺寸。
最終用分別加工凹凸模的方式，標注好各自的公差參數(shù)，滿足下式:
查《沖壓手冊》可知，
校核間隙：滿足｜｜+｜｜≥條件 ，因此間隙的取值滿足要求。
沖孔時首先確定凸模刃口尺寸。刃口會由于摩擦的緣故在不斷減小，因此在設(shè)計時應(yīng)保證凸模的基本尺寸最可能的靠近于工件的最大極限尺寸，只有這樣凸模制造去負偏差，凹模去正偏差，----磨損系數(shù)查《沖壓手冊》x=0.5，
-----工件公差按IT12級選取.
沖孔（8mm）
查標準公差表知=0.15
沖孔（180mm）
查標準公差表知=0.4
沖孔（114.17mm）
查標準公差表知=0.35
沖孔（R115mm）
查標準公差表知=0.35
沖孔（35.42mm）
查標準公差表知=0.35
落料尺寸250mm
查標準公差表知=0.46
落料尺寸184.17mm
查標準公差表知=0.46
落料尺寸150mm
查標準公差表知=0.4
落料尺寸70.42mm
查標準公差表知=0.46
根據(jù)查表獲得的公式進行計算，再結(jié)合鑰匙環(huán)的實際形狀加以校正，最終確定材料的使用數(shù)據(jù)，截取材料，為下一步進行的實際制造做好準備。接下來就進行零件的選用設(shè)計環(huán)節(jié)。
4 鑰匙環(huán)零件連續(xù)模的零部件設(shè)計與選用
4.1 模具主要零部件的設(shè)計
本次設(shè)計的級進模有2個工位，沒有空工位，設(shè)計的步距大小為最終確定為210mm，模具的最大長度最終確定為為6300mm，模具的裝配樣式圖如圖4.2示意。
4.1.1 沖裁凸、凹模的設(shè)計
凹模的主要的加工方式采用線切割，線切割的加工精度高，可以對異型孔或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜的形狀進行加工，本設(shè)計采用的凹模的材料為Cr12，淬火處理，硬度為HRC60~64。
凹模主要有2種結(jié)構(gòu)形式，圓形和矩形，矩形結(jié)構(gòu)主要用在級進模中，如圖4.1所示為凹模的6種結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計采用b型的結(jié)構(gòu)。
圖4.1 凹模的結(jié)構(gòu)形式
4.1.2 卸料板的設(shè)計
設(shè)計的級進模中采用彈性卸料的方式進行卸料，彈性卸料包括卸料板和壓板，卸料板上設(shè)計有固定螺釘用的孔，數(shù)量為4個，導向螺釘?shù)某叽鐬椤?mm，長度為104mm，并且有凸?？着c凸模進行配合，配合公差為H7/f6，卸料板完成落料沖孔工序后，在彈簧的作用下將條料從凸模上推出，可以進行卸料，通過螺釘進行固定，而且螺釘也起到一個定距的作用。
4.2 模架的設(shè)計
多工位級進模選擇模架精度,主要根據(jù)模具的配合精度、沖裁間隙和模具復(fù)雜程度。模具沖裁間隙小于0.05mm時,采用過盈導向模架。本模具采用上述模架。
上模座: 315mm ′ 630mm ′ 55mm 材質(zhì)為HT200
下模座: 315mm ′ 630mm ′65mm 材質(zhì)為HT200
4.3 沖床選用
4.3.1 沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)
在模具的設(shè)計過程中沖壓機的選用是一項重要的工作，選擇合適的沖壓機可以延長模具的壽命， 沖壓機主要選擇的依據(jù)還是依據(jù)沖壓力的大小以及模具的結(jié)構(gòu)大小，而且沖壓機的壓力要足夠大這樣可以保證沖壓機的剛度并且可以提高沖壓機的壽命。
4.3.2 壓力機的選擇
選擇的設(shè)備需要考慮零件的尺寸大小、模具的尺寸大小和工藝產(chǎn)生的變形力，選用的設(shè)備需要考慮下面三個參數(shù)：
（1）壓力機的行程是為了確保零件的毛胚料易于進出活動，就像拉伸工序所規(guī)定壓力機的行程大小必須要大于2倍的零件的高度，即是公式為S>2h（式中h為零件的高度）；
（2）壓力機的工作臺的外形尺寸必須要大于模具的外形尺寸，這樣可以確保模具的安裝，如果壓力機的工作臺尺寸過大會使得工作臺的受力不均勻，對于噸位較大的壓力機在滑塊上應(yīng)該設(shè)計有燕尾槽，這樣可以對模具進行固定，而在開式的壓力機的滑塊上一般設(shè)計有模柄孔，主要采用螺栓夾緊。
（3）閉合高度也是壓力機需要進行校核計算的一個參數(shù)，它表示沖壓機可以沖壓的高度的范圍，壓力機的最大的閉合高度要比模具的最大的閉合高度要大，否則不能進行正常工作，可以通過下面的公式來進行計算。
-5mm≥H≥+10mm
如果壓力機的最大閉合的高度尺寸大于模具的閉合高度，這樣會導致模具不能正常的進行工作，如果相反，可以在壓力機上增加墊板。
選擇合理的噸位需要根據(jù)零件所受的壓力產(chǎn)生的變形來進行選擇，壓力機的名義的壓力要比零件的變形力要大。
前面計算出總的沖壓力為914.55KN，根據(jù)最大壓力初步選擇壓力機的型號為J23-160，最大的公稱壓力為1600KN，選擇的壓力機還需要根據(jù)工作臺面的尺寸來選擇，模具的閉合高度等要素，在工作臺上要預(yù)備墊塊，這樣可以調(diào)整沖壓的行程和高度。
J23-160壓力機的其主要工藝參數(shù)如下：
最大公稱壓力為1600KN，最大行程為160mm，每分鐘可以沖壓40次，工作臺尺寸為1120mmx720mm。
4.4 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
有了上述各步計算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案,便可以對模具進行總體設(shè)計,如圖裝配圖4.2所示。
從結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度:
=261mm
4.5 本章小結(jié)
本章節(jié)對模具的主要零件凸凹模和卸料板進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并對模架和壓力機進行了選擇，確定了整體的裝配圖設(shè)計，最終完成了模具的設(shè)計。
5 壓力機的校核
5.1 公稱壓力
由于前面計算的總的沖壓力為914.55，需要乘以安全系數(shù)1.4，可以得出1280KN，小于1600KN，因此所選的沖壓機滿足壓力的需要。
5.2 滑塊行程
毛坯需要能夠安全的從模具中取出并且放入加工處，滑塊行程是一個重要的參數(shù)，由于材料的厚度為1mm，卸料板的位移為3mm，凸凹模的最大深度才1mm，它們相加之和遠小于滑塊行程，因此滑塊行程滿足要求。
5.3 行程次數(shù)
行程次數(shù)為為40次/min,符合零件的生產(chǎn)速率因此是得以校核.
5.4 滑塊模柄孔尺寸
模具上模柄孔的直徑為60mm,模柄孔深度為80mm,而所選的模柄夾持部分直徑為60mm,長度為80mm,故符合要求,得以校核;
5.5 閉合高度
對于落料沖孔以及第一次彎曲模具由壓力機型號知Hmax=380mm M=130 H1=160
Hmin=Hmax–M=380-130=250即 260-5≥H?！?80+10 所設(shè)計的模具厚度為261mm,m所以所選壓力機合適,即壓力機得以校核.
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總 結(jié)
這次鑰匙環(huán)沖壓級進模具畢業(yè)設(shè)計大體的實施步驟是這樣的：首先是要根據(jù)要設(shè)計的鑰匙環(huán)形狀進行可行性較高的工藝分析，確定最終的成形辦法:第一步先沖壓打孔，落料接著再實施彎曲級進模沖壓設(shè)計的后續(xù)步驟。
接著按確定的鑰匙環(huán)材料的寬度還有壓力中心位置進行了精確的工藝計算，確定最好的排樣順序，最終對零件沖孔、落料和彎曲的級進模進行設(shè)計，對凸模和凹模進行計算，選擇合理的壓力機，對模具的工作零件進行設(shè)計和計算，對導向機構(gòu)和卸料裝置進行了設(shè)計，設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)簡單，成本低效率高，由于本人的能力有限，本設(shè)計難免有些錯誤，希望老師給予意見進行修改。
致 謝
通過最后幾個月不懈努力，鑰匙環(huán)級進模具設(shè)計快要制作完成。時光飛逝，在這大學四年的最后階段，畢業(yè)設(shè)計是考驗我們對大學四年學習的一個初步鍛煉，通過畢業(yè)設(shè)計才能體現(xiàn)我們遇事解決困難的能力，本次設(shè)計是在老師和同學們的耐心幫助和指導下完成的。
這次設(shè)計我特別要感謝的就是老師，本次的畢業(yè)設(shè)計的工作量相對較大，由于之前沒有什么設(shè)計基礎(chǔ)的我不知道怎么樣去設(shè)計，在老師的耐心輔導下完成了鑰匙環(huán)的模具設(shè)計，這段時間通過學習和設(shè)計使我獲得了不少的經(jīng)驗，在整個設(shè)計過程中對我耐心的指導，對我疑惑的地方及時解答，再次表示衷心的感謝。
馬上就要離開對我人生影響較深的母校，現(xiàn)在有點依依不舍，以前總是想逃離學校投身社會，現(xiàn)在卻感覺有很多的遺憾，有很多的課沒有認真去聽，有很多的書沒有去看，在學校剩下的時光里我會倍加珍惜，好好的學習，利用學校的資源去提升自己的能力，做一個對社會有用的人，我也會不忘母校對我的栽培，我會永遠對她懷著感激之情，他年實現(xiàn)偉大抱負必然來感謝我的母校。
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