鐵心片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)【鐵芯片沖壓模具設(shè)計(jì)】【E型墊片】【山型墊片】【變壓器鐵芯片】

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目前，沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中也占有地位。根據(jù)統(tǒng) 計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占相當(dāng)大的比重，尤其是在汽車(chē)、電機(jī)、儀表、軍工、 家用電器等方面占比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件儀表 指針到重型的汽車(chē)覆蓋件和大梁高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮機(jī)身等均 需沖壓加工。 模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是壓力加工或其他成形工藝中，使材料（金屬或非金屬） 變形成產(chǎn)品（成品或半成品）的重要工藝設(shè)備,它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使 材料成形， 具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被 廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。它在工業(yè) 生產(chǎn)中具有重要的作用，主要可從以下幾個(gè)方面看出： 模具是制品成形的一種重要工藝設(shè)備，應(yīng)用廣泛。沖壓件、擠壓和拉拔件都 是使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的。 少無(wú)切削是機(jī)械制造發(fā)展的一個(gè)方向，而模具是利用壓力加工實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削 工藝的關(guān)鍵。模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和低成本等特點(diǎn)，因此應(yīng)用及其廣 泛。 模具質(zhì)量影響到壓力加工水平的高低，是產(chǎn)品的精度、余量、生產(chǎn)率的決定 性因素。 模具的制造水平還是影響成形工藝所采用的自動(dòng)化等先進(jìn)設(shè)備能否發(fā)揮優(yōu)越 性的重要因素。往往由于模具質(zhì)量差、使用壽命短、報(bào)廢快、更換時(shí)間長(zhǎng)而造成停 產(chǎn)或設(shè)備利用率不高，影響了生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)率。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式都有越來(lái)越 高的要求。為了滿(mǎn)足人類(lèi)的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開(kāi) 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(guó)是世界上超級(jí)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國(guó)家?，F(xiàn) 在大家都認(rèn)識(shí)到，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)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(gè)國(guó)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)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各個(gè) 國(guó)家的高度重視和贊助。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” ，在德國(guó)則 1 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(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，模具技術(shù)也 會(huì)不斷發(fā)展，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用 9。 本課題通過(guò)對(duì)變壓器鐵芯沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)的研究，可與現(xiàn)今社會(huì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè) 沖壓件模具發(fā)展相關(guān)聯(lián)。有效的優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)過(guò)程，從而加深對(duì)模具設(shè)計(jì) 的實(shí)際應(yīng)用能力。 2 沖裁模工藝及模具設(shè)計(jì) 2.1 沖裁件的工藝性分析 如圖 2-1 所示工件為變壓器鐵芯，材料為 D42， b=235MPa。料厚為 t=0.3mm， 生產(chǎn)性質(zhì)屬中批量生產(chǎn)，要求表面無(wú)劃痕。 圖 2-1 變壓器鐵芯 零件的經(jīng)濟(jì)性分析 該零件是一個(gè)簡(jiǎn)單的固定件。通過(guò)孔 4mm 的孔起到固 定的作用。零件不承受任何外力，對(duì)強(qiáng)度剛度要求不高。零件尺寸公差無(wú)特殊要 求，按 IT11 級(jí)選取，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件形狀規(guī)則對(duì)稱(chēng)， 中批量生產(chǎn)，所以適合沖裁加工。 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性，見(jiàn)表 2-1 所示內(nèi)容： 表 2-1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 工藝性質(zhì) 沖壓件工藝項(xiàng)目 工藝性允許值 工藝性評(píng)價(jià) 落料外形1 形狀 沖孔圓孔 4mm 符合工藝性 2 2.2 確定工藝方案 從零件的結(jié)構(gòu)形狀可知，零件所需的沖壓基本工序?yàn)椋郝淞?，沖孔。根據(jù)零件 特點(diǎn)和工藝要求，可能有的沖壓工藝方案如下： 方案一：沖 4mm 孔，然后落料外形尺寸。 方案二：先落料外形尺寸，后沖 4mm 孔。 方案三：合并工序，采用復(fù)合膜。 方案性能比較見(jiàn)表 2-2 內(nèi)容所示，考慮零件精度不高，定位準(zhǔn)確。從經(jīng)濟(jì)性的角度 故選擇方案三。 表 2-2 沖壓工藝方案比較 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 模具結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 模具壽命 模具壽命長(zhǎng) 模具壽命長(zhǎng) 模具壽命短 沖件質(zhì)量 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度高 模具數(shù)量 2 套 2 套 1 套 生產(chǎn)效率 低 低 高 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 2.3.1 計(jì)算零件展開(kāi)尺寸 如圖 2-2 所示，坯料展開(kāi)尺寸分段計(jì)算可得： 通過(guò) CAD 軟件進(jìn)行計(jì)算，坯料總尺寸 L 切斷 =359mm L 沖孔 =2r=25.14mm L 總 =359+25.14=384.14mm 2.3.2 排樣 為了節(jié)約金屬和減少?gòu)U料，考慮到坯料形狀為矩形，采用單排最適宜。具體排 布如圖 2-3 所示。 3 圖 2-3 排樣圖 2.3.3 搭邊 為了補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證材料有一定剛度，便于送料。 取搭邊沿邊 a= 2.0，工件間 a 1=2.0，查表 1得搭邊 a1 和 a 的數(shù)值（低碳鋼） 。 表 2-3 搭邊 a1 和 a 的數(shù)值（低碳鋼） 圓件及圓角 r2t 矩形件 邊長(zhǎng) l50 矩形件 邊長(zhǎng) l50 或圓角 r2t 材料厚度 t 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 1.6 2.0 1.2 1.5 1.8 2.5 2.0 2.0 2.3.4 條料寬度和導(dǎo)尺間距離的計(jì)算 在設(shè)計(jì)中采用無(wú)側(cè)壓裝置的模具，條料送進(jìn)時(shí)可能因條料的擺動(dòng)而使搭邊不能 保證。為了保證側(cè)搭邊，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)可能的擺動(dòng)量。如圖 2-4 所示，條料 寬度 B 按下式計(jì)算，其中 Z0=0.5，=0.5，查表 4得剪切條料寬度公差與導(dǎo)料板之間 的間隙如表 4 和表 5 所示： B=（L+2a+Z 0） 0- （2.1） =（67+22+0.5） 0-0.5 =71.50-0.5 導(dǎo)尺間距離 A 按下式計(jì)算，即： A=B+ Z0 （2.2） 4 =71.50-0.5+0.5 =720-0.5 式中： B 條料寬度（mm） ； L沖裁件垂直于送料方向的尺寸（mm） ； a搭邊（ mm） ； 條料寬度公差（ mm） ； Z0條料與導(dǎo)尺間的間隙（mm） 。 表 2-4 剪切材料寬度公差 材料厚度 t條料寬度 B 1 2 50 0.5 表示 2-5 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 無(wú)側(cè)壓裝置條料厚度 t 100 1 5 0.5 圖 2-4 條料寬度的確定 2.4 沖裁工藝力 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 凸、凹模間隙時(shí)沖裁過(guò)程最重要的工藝參數(shù)，它對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖 裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，一定要選擇一個(gè)合理的間隙， 使沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，模具壽命長(zhǎng)，所需沖裁力小。通過(guò)查表選取 5 法，選擇 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。（查 4表得沖裁模刃口雙面間隙 Z（機(jī)電行業(yè) 用）。 表 2-6 沖裁模刃口雙面間隙 Z（機(jī)電行業(yè)用） T8、45、1Cr18N i9Ti Q215、D42、35 CrMo 08F、10、15 、H 62、T1、T2 、T3 L2、L3、L3 、 L 4 材料厚 度 t Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 2.0 0.28 0.32 0.20 0.24 0.13 0.18 0.08 0.12 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算原則： 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為基準(zhǔn)， 間隙取在凹模上。 設(shè)計(jì)時(shí)間隙一律采用最小合理間隙值 Zmin。 刃口尺寸的制造偏差方向：?jiǎn)蜗蜃⑷雽?shí)體內(nèi)部。即磨損后，凸凹模刃口尺 寸變大取+；磨損后凸凹模刃口尺寸變小的取-。 刃口尺寸制造偏差的大小：簡(jiǎn)單形狀，按 IT6IT7 取值；復(fù)雜形狀，取 0.25；磨損后尺寸無(wú)變化，取 0.125。 加工方法：簡(jiǎn)單形狀，分別加工；復(fù)雜形狀，配合加工。 （1）沖孔凸、凹模 dt=(dmin+x1)0t （2.3） da=(dmin+x1+ Zmin) a0 （2.4） 凹模型孔中心距 La=（L min+0.752）0.125 2（mm） （2.5） 以上各式中： d t 沖孔凸模刃口尺寸； da 沖孔凹模刃口尺寸； dmin 沖孔件孔的最小極限尺寸（mm） ； x系數(shù)，查表 x=0.75； 1工件孔徑公差（ mm） ； 1=0.11mm t凸模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 t=0.02mm 6 a凹模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 a=0.02mm Zmin 凸、凹模最小初始雙面間隙（mm） ，查表 Zmin =0.2mm Lmin 工件孔件最小極限偏差（mm） ，L min =0.24mm 2工件兩孔中心距公差（mm） ， 2 =0.11mm 所以 d t=(dmin+x1)0t=(4+0.750.11)0-0.02 =4.0825 0-0.02（mm） da=(dmin+x1+ Zmin) a0=(4+0.750.11+0.20) 0.020 =4.28250.020（mm） 校核 因?yàn)閨 t | + |a|=0.04 Zmax -Zmin =0.04（Z max 是凸、凹模最大許用雙面間隙，查表 Zmax =0.24） 滿(mǎn)足| t | + |a|Zmax -Zmin=0.24-0.2=0.04 所以沖孔凸、凹模刃口尺寸 dt=4.0825 0-0.02 da=4.28250.020 設(shè)計(jì)合理。 （2）落料凸、凹模 因?yàn)槠湫螤顝?fù)雜，所以其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工 好凹模作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，配作凸模，使它們保持一定的 間隙。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱(chēng)尺寸，并注明 “尺寸按凹模配作，保證雙面間隙” 。這樣可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模的間隙。 由于復(fù)雜形狀工件各部分性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢(shì)不同， 所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算得方法也不相同。 落料：零件應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，然后配作凸模。 先做凹模，凹模磨損后（圖 2-5 中雙點(diǎn)畫(huà)線位置） ，刃口尺寸變化有增大、減小、 不變?nèi)N情況。因此凹模刃口尺寸應(yīng)按不同情況分別計(jì)算。 凹模磨損后尺寸變大（圖中 A 類(lèi)） 。計(jì)算這類(lèi)尺寸，先把工件圖尺寸化為 A0- 再按落料凹模公式進(jìn)行計(jì)算 Ad=(Amax-x) +0d （2.6） 凹模磨損后尺寸變?。▓D中 B 類(lèi)） 。計(jì)算這類(lèi)尺寸，先把工件圖尺寸化為 B+0 7 ,再按沖孔凸模公式進(jìn)行計(jì)算 Bd=(Bmin+x) 0-d （2.7） 凹模磨損后尺寸不變（圖中 C 類(lèi)）。計(jì)算這類(lèi)尺寸，則按下述三種情況計(jì) 算 制件尺寸為 C+0 Cd=(Cmin+0.5) 0.5d （2.8） 制件尺寸為 C0- Cd=(Cmin-0.5) 0.5d （2.9） 制件尺寸為 C Cd=Cmin 0.5d （2.10） 式中： A d Bd Cd凹模刃口尺寸（ mm）； A、B、C 工件標(biāo)稱(chēng)尺寸（ mm）； 工件公差（mm ）； d-凹模制造公差， d=/4； 工件偏差，對(duì)稱(chēng)偏差時(shí)， =/2 。 根據(jù)零件形狀，凹模磨損后其尺寸變化有三種情況： （1）凹模磨損后，尺寸 A1 A 2 A 3 A 4 A 5 由查表 4得：X 1 =X2 =1 由公式（2.8）得： A1d=(67-0.11) +00.250.11 =67.89 +00.02mm A2d=(45.5-0.11) +00.250.11 =45.39 +00.02mm (2)凹模磨損后，尺寸 B 變小。 由表 4查得：X 1 =X2 =X3=1 由公式（2.9）得： B1d=(12+0.11) 0-0.250.11 =12.11 0-0.02mm B2d=(19+0.11) 0-0.250.11 =19.11 0-0.02mm 由表 4查得 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。 8 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)尺寸配置，保證雙面間隙值 Zmin Zmax=0.20 0.24mm。 2.4.3 沖裁力的計(jì)算 一般情況下，材料的 b=1.3， b=235MPa，為計(jì)算方便，可用下列計(jì)算沖裁 力 F（N） F= Ltb (2.11) =384.140.3235=27081.87N 式中 L沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm） ； t材料厚度（mm） ； b材料的抗拉強(qiáng)度（MPa ） 。 2.4.4 卸料力推件力和頂件力計(jì)算 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用彈性卸料裝置和下出料方式，凹模刃口直臂高度 h=6mm。 卸料力：由表 4查得 K 卸 =0.04 F 卸 =K 卸 F (2.12) =0.0427081.87 =1083.27（N） 頂件力：由表 2-2 查的 F 頂 =0.06 n=ht (2.13) F 頂 =K 頂 F (2.14) =0.0627081.87=1624.91（N） 沖壓力 F 總 =F+F 卸 +F 頂 (2.15) =27081.871083.27+1624.91 =29790(N) 式中： F 沖裁力（N） ； K 卸 卸料力系數(shù)，見(jiàn)表 4； K 頂 推件力系數(shù)，見(jiàn)表 4； n同時(shí)卡在凹模中的工件（或廢料）數(shù)目，n=ht,h 為凹模腔口高度， mm，t 為材料厚度，mm； 9 F 卸 卸料力（N） ； F 頂 推件力（N） 。 表 2-7 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 料厚（mm） F 卸 F 推 F 頂 鋼 0.5 2.5 0.04 0.05 0.55 0.06 注：卸料力系數(shù) F 卸 在沖多孔，大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。 2.4.5 模具壓力中心的確定 沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn) 地工作，減少導(dǎo)向件的磨損，提高模具及壓力機(jī)壽命。因該變壓器鐵芯形狀對(duì)稱(chēng)， 則壓力中心位于其對(duì)稱(chēng)中心線的交點(diǎn)。 2.4.6 初步選定沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、 尺寸及精度要求等因素來(lái)確定的。參照（參照表 1常見(jiàn)沖壓設(shè)備與應(yīng)用） ，初步選擇 開(kāi)式壓力機(jī)： 表 2-8 常見(jiàn)沖壓設(shè)備的類(lèi)型與應(yīng)用 類(lèi)型 特點(diǎn) 應(yīng)用 開(kāi)式壓力機(jī) 價(jià)格便宜，具有三面敞 開(kāi)的操作空間，操作方 面，容易安裝機(jī)械化上 料，取件裝置。 在中小型的沖裁件，彎 曲件貨淺拉伸件的沖壓 成產(chǎn)中，主要選用開(kāi)式 壓力機(jī) 確定沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，通常選用沖壓設(shè)備注意以下因素： 沖壓設(shè)備的類(lèi)型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保 的要求。 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿(mǎn)足應(yīng)完成工序的需要 沖壓設(shè)備的裝模高度，工作臺(tái)面尺寸，行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)時(shí)候滿(mǎn)足生產(chǎn)率的要求等. 通過(guò)以上計(jì)算分析，F(xiàn) 總 =29790N，綜合考慮之后選擇 250KN 的開(kāi)式壓力機(jī)， 相關(guān)數(shù)據(jù)（參照表 1開(kāi)式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)的主要參數(shù)）如下： 表 2-9 開(kāi)式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)的主要參數(shù) 10 tf 25標(biāo)稱(chēng)壓力 KN 250 標(biāo)稱(chēng)壓力時(shí)，滑塊離下死點(diǎn)距離mm 6 滑塊行程mm 80 行程次數(shù)次。Min -1 100 固定臺(tái)和可傾式mm 250 活動(dòng) 臺(tái) 最低mm 360 最大封閉高度 位置 最高mm 180 封閉高度調(diào)節(jié)量mm 70 滑塊中心到床身的距離mm 190 左右mm 560工作臺(tái)尺寸 前后mm 360 立柱間距離mm 260 活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到床身緊固工作臺(tái)平 面距離mm 180 模柄孔尺寸（直徑深度）mm 5070 2.4.7 模具閉合高度 沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必須使沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)（圖 2-6） 。通 常滿(mǎn)足下列關(guān)系式: （H max-5) H（H min+10） (2.16) 式中： H max壓力機(jī)的最大閉合高度（mm） ； Hmin壓力機(jī)的最小閉合高度（mm ） ； H沖模的閉合高度（mm） 。 11 圖 2-6 沖模閉合高度 在沖模結(jié)構(gòu)中，計(jì)算沖模的閉合高度時(shí)，對(duì)于沖裁類(lèi)沖模，不需考慮沖裁料厚 （與料厚無(wú)關(guān)） ，但要考慮刃口進(jìn)入量 ， 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度（ mm） ； 對(duì)于普通沖裁模取 =1（圖 2-7）： H=h1+ h2+ h3+ h4- (2.17) =40+45+10+20+35+10+45-1 =204mm 式中： H沖模的閉合高度（mm） ； h1上模板的厚度（mm） ； h2下模板的厚度（mm） ； h3凸凹模的厚度（mm） ； h4凸模的長(zhǎng)度（mm） 。 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度（ mm） ；對(duì)于普通沖裁模取 =1，對(duì) 于精密沖裁模取 =0。 12 圖 2-7 沖模的閉合高度 2.5 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）沖孔凸模的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)時(shí)，凸模采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的圓形凸模型式，如 圖 2-8 所示，這種型式的凸模剛性較好，可用于直徑 d1.1mm 的凸模，根據(jù)國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)（GB2863.12-81）規(guī)定，這里凸模材料采用 Cr12MoV。刃口部分熱處理硬度前 兩種材料為 58 60HRC,尾部回火 4050HRC。凸模尺寸如下表 2-10 所。： 表 2-10 凸模相關(guān)尺寸 D(m6)d 基本尺寸 極限偏差 L 20 26 +0.012 0 56 凸模的固定方法，這里采用臺(tái)階式凸模，將凸模壓入固定板內(nèi)，采用 H7m6 配合。 凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定。應(yīng)留有修磨余量，并且模具在閉合狀 態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應(yīng)留有避免壓手的安全距離。在此設(shè)計(jì)中，盡量選用 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 凸模一般不進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)，但對(duì)于特別細(xì)長(zhǎng)的凸?；蛲鼓嗝娉叽缧《辶虾?13 度大時(shí)，則進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。因此所選凸模不必進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。 圖 2-8 圓形凸模 （2）落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種，根據(jù)模具形狀， 這里選擇矩形。如圖 2-9 所示，因采用公式計(jì)算和查表的方法都不準(zhǔn)，誤差較大， 經(jīng)常用經(jīng)驗(yàn)公式法確定。根據(jù)被沖材料的厚度和沖件的最大外形尺寸確定，這里系 數(shù) K 根據(jù)表 2-243查得 K=0.42： 凹模厚度： H=Kb (2.18) =0.4211045mm 凹模壁厚： C=（1.52）H (2.19) =60mm 凹模長(zhǎng)度和寬度 L、B： L=190mm，B=137mm 式中： b沖裁件的最大外形尺寸； K系數(shù)，根據(jù)板料厚度的影響，可參照表 3。 表 2-11 系數(shù) K 值 料厚 tmmbmm 2 50 0.42 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2863.481 及 GB2863.581） ，凹模采用材料 Cr12，熱處理 硬度為 5862HRC。 注意：凹模高度的要求： a. 凹模最小高度為 7.5mm； 14 b. 凹模表面積在 3200mm以上時(shí)，H 最小值為 10.5mm； c. 凹模高度還應(yīng)加上刃口重磨量； d. 凹模刃口周長(zhǎng)超過(guò) 50mm 且材料為合金工具鋼時(shí)，凹模高度應(yīng)乘以表 1中的修正 系數(shù)，如為碳素工具鋼，凹模高度應(yīng)再增加 30%。則 H 總 =1.25H=25mm。 根據(jù)凹模刃口輪廓不同，凹模壁厚 C 與凹模高度 H 的關(guān)系也可按下式確定： 輪廓線具有復(fù)雜形狀或尖角時(shí) C2H。 凹模上螺釘孔道凹模外緣的距離一般取（1.72.0）d，最小允許尺寸見(jiàn)表 1。 螺釘?shù)桨寄？住⒙葆數(shù)戒N(xiāo)釘?shù)木嚯x一般取 b2d,當(dāng)凹?？诪閳A弧時(shí)，其最 小 尺寸見(jiàn)表 1。 凹模上螺釘大小及間距的確定：根據(jù)表 1和表 1確定。 2.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸。凸凹模的 最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)影響。對(duì)于正裝復(fù)合模，由于凸凹模裝于上模，內(nèi)孔不會(huì)積存 廢料，脹力小，最小壁厚可小些；對(duì)于倒裝復(fù)合模，因孔內(nèi)會(huì)積存廢料，所以最小 壁厚要大些。 凸凹模相關(guān)尺寸 凸凹模的最小壁厚值，一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。倒裝復(fù)合模的 最小壁厚：對(duì)于黑色金屬和硬材料約為工件料厚的 1.5 倍。因此這里確定該凸凹模 的最小壁厚 a=3mm。同時(shí)根據(jù)國(guó)標(biāo)（GB2863.5 81） ，選擇凸凹模的材料為 Cr12, 硬度為 5862HRC。取漏料孔 =28mm，刃口直邊高度設(shè)計(jì)存三片料，高為 6mm。 凸凹模長(zhǎng)度確定 凸凹模長(zhǎng)度 Hta Hta=H0-F0+FX-1+（2025） （2.20） =20+15+11-1 =45mm 式中： H0彈簧的自由長(zhǎng)度，mm； F0橡膠壓縮量， mm； FX卸料板厚度， mm。 15 2.5.3 定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。設(shè)計(jì)中為保 證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件，采用導(dǎo)料板。保證條料進(jìn)距的零件，采用擋料銷(xiāo)。 導(dǎo)料銷(xiāo) 導(dǎo)料板有與卸料板分離和聯(lián)成整體的兩種結(jié)構(gòu)?？紤]經(jīng)濟(jì)性，加工難 易程度原則，這里采用聯(lián)成整體的結(jié)構(gòu)。為使條料順利通過(guò)，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等 于條料的最大寬度加上一間隙值（一般大于 0.5mm） 。 L=50.98+253mm 擋料銷(xiāo) 在設(shè)計(jì)中，采用固定擋料銷(xiāo)。固定擋料銷(xiāo)分圓形和鉤形兩種。圓形擋 料銷(xiāo)（如圖 2-10 所示）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但銷(xiāo)孔離凹模刃口較近，會(huì)削弱凹模 強(qiáng)度。為防止不對(duì)稱(chēng)的鉤頭轉(zhuǎn)動(dòng)，需加定向銷(xiāo)，因此增加了制造的工作量。從經(jīng)濟(jì) 性原則考慮，采用圓形固定銷(xiāo)相關(guān)數(shù)據(jù)如查表 6固定擋料銷(xiāo)。 表 2-12 固定擋料銷(xiāo) d(h11) d1(m6) 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 H L 10 0 -0.075 6 +0.008 +0.002 5 8 圖 2-10 固定擋料銷(xiāo) 2.5.4 卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板和廢料切 刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。 在設(shè)計(jì)中，采用彈性卸料板，如圖 2-11 所示，此卸料板常用于復(fù)合沖裁模，其彈力 16 來(lái)源為彈簧或橡膠，用后者使模具裝較更方便。設(shè)計(jì)時(shí)注意以下事項(xiàng)： 卸料力一般取 5%-20%沖裁力。 卸料板應(yīng)有足夠的剛度。 卸料板要求耐磨，材料一般選 45 鋼，淬火，磨削，粗糙度 Ra0.4-0.8m。 卸料板安裝尺寸，計(jì)算中要考慮凸模有 46mm 刃磨量。 卸料板課根據(jù)工件形狀制作成圓形或舉行，型孔與凸模的配合為 H7h6 或 H8f7 。 綜合考慮： （1）采用彈性卸料板 彈性卸料板除了在沖裁后卸料外，還可以沖裁前壓住材料， 使沖制的工件平整度好。如果采用固定卸料板會(huì)給送料、定位增加難度（視線不好） ， 所以采用彈壓卸料板。卸料板孔和凸模的單邊間隙 Z2=0.1-0.5t （t 為材料厚度， mm）,硬材料的單邊間隙取大值，軟材料取小值。卸料板孔與凸模的單邊間隙值從 表 1中選取。 表 2-13 卸料板孔與凸模的單邊間隙 料厚 tmm 1 單邊間隙 z2 0.15 為了可靠卸料，彈壓卸料板應(yīng)高出凸模 0.2 0.5mm。 （2）卸料板的尺寸 外形 彈壓卸料板的外形與同方向上的固定板的外形一致。 厚度 查表 1得彈性卸料板的厚度 H。 表 2-14 彈性卸料板的厚度 H 卸料板寬度 Bmm 80-125 沖件料厚 tmm h0 0.8 10 在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中，沖壓?jiǎn)蝹€(gè)毛坯時(shí)直接采用橡膠緊箍在凸模上進(jìn)行卸料， 這樣可以使模具設(shè)計(jì)、加工以及維修簡(jiǎn)單化，縮短周期，降低成本。 17 圖 2-11 卸料板 2.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時(shí) 間。 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)： 導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時(shí)應(yīng)保證 導(dǎo)柱上端距上模座上平面留有 1015mm。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保證導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端 與上模座的上平面均留 23mm 的間隙。 對(duì)于對(duì)稱(chēng)件的工件，為避免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位 置應(yīng)有所不同。 當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè) 向力。 導(dǎo)套應(yīng)開(kāi)排氣孔以排除空氣。 在設(shè)計(jì)中，采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工裝配方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，但承 受側(cè)壓能力差。導(dǎo)柱導(dǎo)套的間隙值應(yīng)小于沖模中凸模、凹模間隙?；瑒?dòng)導(dǎo)柱的型式 和尺寸見(jiàn)表 6，滑動(dòng)導(dǎo)套的形式和尺寸見(jiàn)表 6。 2.5.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 卸料板螺釘孔深度的確定見(jiàn)圖 2-12 所示。 H= h1+ h2+1-h3-L （2.21） = 50+43+1-10-78 =6mm 并且 H= h+ h4+（35 ） 18 式中： h螺釘頭部高度（mm） ； h1 模板高度（mm） ； h2 凸凹模高度（mm） ； h3 卸料板厚度（mm） ； h4 刃口修磨量（mm） ； L卸料螺釘長(zhǎng)度（mm） 。 圖 2-12 卸料板螺釘沉孔深度 2.5.7 橡膠墊的計(jì)算 由于橡膠墊允許承受的負(fù)荷較大，而且安裝調(diào)整比較靈活方便，因此，它常用 做沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置的彈性元件。 橡膠墊的選用原則如下： 為保證橡膠墊不過(guò)早失去彈性而損壞，其允許的最大壓縮量不得超過(guò)自由高 度的 45%，一般取 h 總 =（ 0.350.45）h 自由 。 由工作行程可計(jì)算出橡膠墊高度： h 自由 = h 工作 （0.250.35） (2.22) 式中： h 自由 橡膠墊自由狀態(tài)下的高度（mm） ； h 工作 所需工作行程（mm） 。 橡膠墊產(chǎn)生的力 F=Sp (2.23) 19 式中： F壓力（N ） ； S橡膠墊橫截面積（ mm） ； P與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力（ MPa） ，由表 15-63查得。 核算橡膠墊的高度和直徑 0.5hd1.5 (2.24) 式中 d橡膠墊直徑（mm） 。 根據(jù)工件材料厚度為 2mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取 1mm，考慮模具維修時(shí)刃磨 留量 2mm，在考慮開(kāi)啟時(shí)卸料高出凸模 1mm，則總的工作形成 h 工作 =6mm，根據(jù)式 (2.22)，橡膠墊的自由高度 h 自由 = h 工作 （0.250.35）=1724mm 。 取 h 自由 =20mm。 模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓縮量為 h 預(yù) = h 自由 （10%15% ） =23mm。 取 h 預(yù) =2mm 由此可算出模具安裝橡皮的空間高度尺寸為 18mm。 2.5.8 模柄的選用 中小型沖模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。在安裝模具時(shí)應(yīng)注意模柄 尺寸與壓力機(jī)模柄孔直徑要一致。這里采用凸緣模柄如圖 2-13 所示，參照表 3模柄 (G2862.1-81)，相關(guān)數(shù)據(jù)如下: 表 2-15 凸緣模柄 d (d11 ) D1 H h 基 本 尺 寸 極限偏 差 35 0.05 80 70 15 20 圖 2-13 凸緣模柄 2.5.9 凸模固定板與墊板 凸模固定板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模 安裝孔外，還要考慮螺釘與銷(xiāo)釘孔的位置。設(shè)計(jì)中采用矩形固定板，厚度一般取凹 模厚度的 0.60.8 倍。所以 H 固定板 =（0.60.8）H=1520mm。 凸凹模固定板尺寸，外形為矩形，厚度為 2025mm。 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位 壓力，保護(hù)模座以免被凸模斷面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承受的大 小進(jìn)行判斷。凸模支承端面對(duì)模座的單位壓力（MPa ）為 P=FA （2.25） 式中： F 沖裁力（N） ； A凸模支承端面積（mm 2） 。 如果凸模支承端面的單位壓力 p 大于模座材料的許用應(yīng)力 p (表 2-39)，則需 加經(jīng)淬硬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取 412mm。墊板的常用材料 T7 或 T8 工具鋼，熱處理硬度為 4852HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度 Ra0.320.63。 沖孔凸模與上模板之間（見(jiàn)圖 2-14 所示） 。 由圖 F=0.25D2 （2.28） =0.253.142626 =530.66 21 代入 y=PF (2.30) =62.14（MPa） 結(jié)論：本設(shè)計(jì)中上模板采用鋼制材料， y=200MPa，則 y y，應(yīng)加墊板。 圖 2-14 沖孔凸模尺寸 2.5.10 沖模模架的型號(hào)與選擇 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn) 方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 通常中小型沖模常采用后側(cè)式、對(duì)角式或?qū)ΨQ(chēng)式的導(dǎo)柱型模架。設(shè)計(jì)中采用， 后側(cè)式導(dǎo)柱模架（GBT2851.3 90） ，相關(guān)數(shù)據(jù)參照表 6得： 表 2-16 模架相關(guān)數(shù)據(jù) 零件件號(hào)，名稱(chēng)及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) 1 2 3 4 上模座 GBT2855 .7 下模座 GBT2855 .8 導(dǎo)柱 GBT28 61.1 導(dǎo)套 GBT28 61.6 凹模周邊 閉合高度（參 考）H 數(shù)量 L B 最小 最大 1 1 2 2 22 規(guī)格 200 150 170 230 20015040 20015045 28160 289538 選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時(shí)還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。這種模架前面和左右不受限制，送料和操作方便。但導(dǎo)柱 安裝在后側(cè)，工作時(shí)偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱，導(dǎo)套單邊磨損，一般用在小型沖模中。 2.5.11 模具零件的材料選用 應(yīng)根據(jù)模具的工作特征、受力情況、沖壓件材料性能、沖壓件精度以及生產(chǎn)批 量等因素，合理選擇模具材料。表 2-17 為沖裁模零件的材料和熱處理如下： 表 2-17 沖模零件材料和熱處理 零件名稱(chēng) 材料 熱處理 上、下模座（板） 45 調(diào)質(zhì)處理 2832HRC 導(dǎo)柱、導(dǎo)套（滑動(dòng)） 20 導(dǎo)柱滲碳淬火 6064HRC 模柄 Q235 固定板、卸料板等 45 螺母、墊圈 Q235 銷(xiāo)、螺釘 45、Q235 4348HRC 26 模具結(jié)構(gòu)圖 23 圖 2-15 落料、沖孔復(fù)合模 1-下模座；2-內(nèi)六角螺釘；3-銷(xiāo)釘；4-凸凹模；5-導(dǎo)柱；6-橡膠墊；7-彈性卸料板； 8-凹模；9-銷(xiāo)釘；10-上模座；11-凸模；12-模柄；13-推料桿；14-銷(xiāo)釘；15-螺釘； 16-凸模固定板；17-導(dǎo)套；18-推件桿；19-推件塊；20-凸凹模固定板；21-圓柱頭 卸料螺釘；22-擋料銷(xiāo) 24 參考文獻(xiàn) 1 郝濱海.沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11. 2 周玲.沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.1. 3 王新華、陳登.簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.7. 4 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5. 5 黃毅宏.模具制造工藝M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6. 6 王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10. 7 胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2005.2. 8 俞漢清、陳金德.金屬塑性成形原理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.8. 9 彭建聲.冷沖壓技術(shù)回答M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.