畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）導(dǎo)柱式彈頂落料模具設(shè)計(jì)說明書

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1、第一章 沖壓設(shè)備1.1 沖壓技術(shù)簡介 冷沖壓在鍛壓生產(chǎn)中占有很重要的地位，在工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，它也是鍛壓專業(yè)教學(xué)的基本內(nèi)容。冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)是多方面的，但其中最為主要的基礎(chǔ)內(nèi)容是，在充分地了解和掌握各種沖壓變形規(guī)律的基礎(chǔ)上解決沖壓加工中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題,確定最佳工藝參數(shù)，以最簡便的方式在消耗最低的條件下實(shí)現(xiàn)沖壓加工過程，獲得高質(zhì)量的沖壓產(chǎn)品。冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓.沖壓加工的范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬材料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。冷沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的

2、生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。一般的沖壓加工，每分鐘一臺沖壓設(shè)備可生產(chǎn)零件的數(shù)目是幾件到幾十件。但是，目前已有相當(dāng)數(shù)量高速沖床的生產(chǎn)率已達(dá)每分鐘數(shù)百件或數(shù)千件以上。1.2 沖床沖床用來安裝與之相適應(yīng)的模具。J23系列開式可傾沖床和J21S系列深喉沖床，在J21S系列深喉沖床中，快速沖床，特點(diǎn)是行程小，行程次數(shù)38170(次/min)。J23系列開式可傾沖床為可傾式鑄造結(jié)構(gòu)，傾斜時便于沖壓件或廢料從模具上滑下。它較J21S系列深喉沖床，它較偏心沖床有較大的行程，行程次數(shù)45120(次/min)。其它沖床同J23系列開式可傾沖床相似。1.3參數(shù)計(jì)算為了正確選用沖床，必須了解

3、它的一些主要數(shù)據(jù)。1.3.1額定噸位沖床銘牌上規(guī)定的噸位為沖床的額定噸位。額定噸位的大小，反映沖床的沖裁力。在我國，J23系列開式可傾沖床特點(diǎn)系列生產(chǎn)，共8級，具體型號有J23-16、JB23-20A、J23-25、JB23-35、JG23-35、JG23-40、JD21-100、JB21-160等各種沖床。選擇沖床時，必須使沖床的額定噸位大于工件所需要的沖裁力。由表1.1查得Q235的=375460 Mpa，取=450 Mpa。工件所需要的沖裁力P可從模具設(shè)計(jì)手冊查得： P= （1.1）式中 t圓盤的厚度（m）；D圓盤的直徑（m）；材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）；K考慮彈性脫料裝置的壓縮力，圓盤厚

4、度公差，沖模間隙的變化，刃口變鈍等因素使沖裁力增大的系數(shù)，可取K1.3. =14.04 (T) 表1.1 部分碳素結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能牌號屈服強(qiáng)度/MPa伸長率/%抗拉強(qiáng)度/MPa Q215 1652152631335410 Q235 1852352126375460 Q225 2052551924410510 Q275 2252751520490610故應(yīng)選用35噸的的J23系列開式可傾沖床，床身材料為可傾式鑄造結(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)健離合器，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，超載時保險器壓塌，從而保證整機(jī)不受損壞。沖床具有通用性強(qiáng)、精度

5、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)半自動化沖壓作業(yè)。具體基本參數(shù)見表1-2 JB23-35 噸開式可傾沖床使用說明書。1.3.2. 閉合高度 閉合高度是沖模設(shè)計(jì)和沖模在沖床上安裝時都必須考慮的重要因素。閉合高度有兩種: (1) 沖模閉合高度: 沖模閉合高度是指上、下模在最低工作位置時沖模高度。(2) 沖床閉合高度:沖床上的連桿,可以通過螺紋調(diào)節(jié)其長度調(diào)節(jié)量為M。沖床閉合高度是指沖床在M=0時從臺面至下止點(diǎn)時滑塊下平面間的距離。選擇沖床時,須使沖床的閉合高度大于沖模的閉合高度,否則, 滑塊在上止點(diǎn)時將沖模裝在沖床上,沖床開動后將會使沖模損壞。取合模后固定板和卸料板之間的安全距

6、離為20毫米。在本設(shè)計(jì)中閉合高度為:上模座 墊板 凸模固定板卸料板+凹模+下模座安全距離即:=60+10+40+15+60+55+20=260(mm)所選沖床閉合高度,滿足其中為最大閉合高度，最小閉合高度，為閉合高度。所以，這套模具設(shè)計(jì)的閉合高度為260毫米。1.3.3臺面尺寸(長寬)和臺面孔尺寸 在沖模設(shè)計(jì)和安裝時，必須考慮臺面尺寸和臺面孔尺寸，前者應(yīng)能保證模具在臺面上壓緊，后者應(yīng)能保證沖孔的余料或工件能從臺面孔落下。1.3.4模柄孔尺寸 在沖模設(shè)計(jì)和安裝時, 必須考慮沖床滑塊模柄孔的尺寸。通常，模柄外徑和上模座孔的配合采用H7/m6。表1-2 JB23-35 噸開式?jīng)_床使用說明書序號項(xiàng) 目

7、數(shù) 值單位1公稱壓力35噸2滑塊行程100毫米3滑塊每分鐘行程次數(shù)55次/分4封閉高度調(diào)節(jié)量80毫米5封閉高度(滑塊在下死點(diǎn)時至臺面的距離)最 大 300毫米最 小 220毫米6工作臺尺寸前 后480毫米左 右710毫米8喉口深度710毫米9立柱間距離390毫米10模柄孔尺寸直徑50毫米深度60毫米11滑塊底面尺寸前 后320毫米前 后270毫米12外形尺寸前 后1480毫米左 右1050毫米地面上高2200毫米13機(jī)床重量45噸 第二章 沖裁力和排樣2.1沖裁力計(jì)算沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力按公式（1.1）已計(jì)算。如圖2.1所示為模具所要加工的工件圓

8、盤的圖，材料為Q235，厚度1mm，大批生產(chǎn)。 圖2.1 圓盤2.1.1沖裁件工藝分析由圓盤圖可見，該沖裁件外形簡單，僅需一次沖裁加工即可成型。沖裁件為大批量生產(chǎn)，因此采用單工序、后導(dǎo)柱導(dǎo)向式?jīng)_裁模進(jìn)行加工，以方便工人操作，并保證尺寸精度，由于工件尺寸較薄，故可采用固定卸料板彈性卸料和下出料的方式。 2.1.2 確定模具壓力中心圓盤為對稱形狀制件，壓力中心位于制件輪廓圖形的幾何中心上。2.2沖裁排樣設(shè)計(jì)條料、帯料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏凳翘岣卟牧侠寐?、降低成本、保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。2.2.1材料利用率排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下，合理利用

9、原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率，一個進(jìn)矩的材料利用率計(jì)算見式（2.4）=F= nA = BL=(nA/BL)100% （2.4）A=式中：n一張板料（或帯料、條料）上沖件的數(shù)目A一個沖裁件的實(shí)際面積L板料長度B板料寬度r板料半徑值越大材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費(fèi)用一般占60%以上，可見材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。提高材料利用率的方法：沖裁所產(chǎn)生的廢料可分為兩類：一類是結(jié)構(gòu)廢料，是由沖件的形狀特點(diǎn)產(chǎn)生的；另一類是由于沖件之間和沖件與條料側(cè)邊之間的搭邊，以及料頭、料尾和邊余料而產(chǎn)生的廢料，稱為工藝廢料。要提高材料利用率，主要應(yīng)從減少工藝廢料著手。減少工藝廢料

10、的有力措施是：設(shè)計(jì)合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料），或利用廢料作小零件等。對一定形狀的沖件，結(jié)構(gòu)廢料是不可避免的，但充分利用結(jié)構(gòu)廢料是可能的。當(dāng)兩個不同沖件的材料和厚度相同時，在尺寸允許的情況下，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。另外，在使用條件許可下，當(dāng)取得零件設(shè)計(jì)單位同意后，也可以改變零件的結(jié)構(gòu)形狀，提高材料利用率.2.2.2條料排樣的分類根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種（1）有廢料排樣；（2）少廢料排樣；(3）無廢料排樣。在沖壓生產(chǎn)實(shí)際中，由于零件的形狀、尺寸、精度要求、批量大小和原材料供應(yīng)等方面的不同，不可能提供一種

11、固定不變的合理排樣方案。但在決定排樣方案時應(yīng)遵循的原則是：保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)條件要求的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)情況等。從各方面權(quán)衡利弊，根據(jù)排樣采用少廢料排樣。2.2.3搭邊的確定排樣時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搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過大，材料利

12、用率低；搭邊過小時，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至搭邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50以上。影響搭邊值的因素:（1）材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大（2）材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。（3）沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。（4）送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。（5）卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。表2.2為最小搭邊值（單行排列）： 表2.2

13、最小工藝搭邊值（單行排列）材料厚度t/mm工件間c/mm沿邊a/mm0.50.81.01.20.81.20.81.01.21.61.01.22.2.4計(jì)算排樣由表2.2取搭邊值c=1.5 mm,a=2mm，條料寬度為79mm，進(jìn)矩為76.5mm。第三章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁模是沖壓生產(chǎn)所用的主要工藝裝備，沖裁模具結(jié)構(gòu)的合理性和先進(jìn)性，對沖裁件的質(zhì)量與精度、沖裁加工的生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)效益、模具的使用壽命與操作安全等都有密切的關(guān)系。模具的整個裝配關(guān)系如圖3.1所示。 圖3.1 模具的總裝圖 1-上模座；2-彈簧；3-卸料螺釘；4-螺釘；5-模柄；6-止轉(zhuǎn)銷；7-圓柱銷；8-墊板；9-凸模固定板；10-凸模

14、；11-卸料板；12-凹模；13-下模座；14-圓柱銷；15-導(dǎo)柱；16-擋料銷；17-導(dǎo)套 3.1 模具的組成3.1.1概述沖模的種類很多,但都包括以下幾部分零件：1.工作件： 即直接參加沖裁工作的零件，如凸模、 凹模。2.定位件: 它的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確定位，如擋料銷。3.脫料件: 每完成一次沖裁后,用來退出工件或余料的零件，如卸料板、彈簧和卸料螺釘組成。4.裝配件：包括模具的其它零件，主要的有控制沖裁時凸模和凹模正確位置的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向零件，安裝和固定用的上、下模座、 凸模固定板、墊板和模柄等。在該模具設(shè)計(jì)中總裝圖如圖2.1所示。3.2 凸模凸模又稱沖頭，是沖裁的關(guān)鍵

15、零件之一，其工作端的截面形狀根據(jù)模形確定，我設(shè)計(jì)的凸模刃口是平的。凸模的材料應(yīng)滿足下列要求：(a) 能夠承受強(qiáng)大的剪切力、壓力、沖擊力和摩擦力。因此模刃需要有很高的硬度，很高的耐磨和耐疲勞的能力以及足夠的韌性；(b) 熱處理以后的變形應(yīng)該盡可能的??；(c) 長期使用中的變形應(yīng)盡可能的小。根據(jù)上述要求，通常采用碳素工具鋼和合金工具鋼制造，如Cr12、Cr12Mov、9SiCr、T10A、T12A等作為制造凸模的材料。凸模尾端淬硬至5660HRC（T10A、T12A）或5862 HRC（Cr12、Cr12Mov、9SiCr）。凸模尾端淬火后回火，硬度為4348 HRC為宜。3.3 凹模 凹模刃口的

16、周邊形狀和凸模相同，因?yàn)橐宄龔U料或工件，沿深度方向的尺寸不能上下一致。凹模材材可與凸模相同或優(yōu)于凸模，淬火硬度可與凸模相同或略高于凸模，如可取(6064) HRC。一般也采用合金工具鋼Cr12、Cr12Mov、9SiCr、T10A、T12A等制造,上下兩平面之間的平行度要求不超過0.003. 凹模工作表面的粗糙度要求是,凹模刃口要鋒利，強(qiáng)度要大，外廓棱角要倒鈍等。沖裁時凹模承受沖裁力和的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，目前還不可能用理論計(jì)算法確定凹模尺寸，在生產(chǎn)中大都采用經(jīng)驗(yàn)公式概略的計(jì)算凹模尺寸。凹模多采用機(jī)械法固定，由螺釘將其緊固在下模座上，并用圓柱銷定位，或用凹模的長寬尺寸與下模座過渡配

17、合的止口代替圓柱銷定位。3.4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在大批量生產(chǎn)中為了便于裝?；蛟诰纫蟾叩那闆r下，模具都采用導(dǎo)向裝置，以保證精確的定位，提高沖件質(zhì)量及模具壽命。導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)最廣泛的導(dǎo)向裝置?？稍谏?、下模座上分別設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套對凸模、凹模進(jìn)行導(dǎo)向。導(dǎo)柱和導(dǎo)套如圖3.2和3.3。 圖 3.2 導(dǎo)柱圖3.3 導(dǎo)套在選用時應(yīng)注意在沖裁過程中導(dǎo)柱最好不要脫離導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證模具的閉合后，導(dǎo)柱的上端面與模座頂面的距離不小于10mm15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為2mm3mm。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚在0.8mm以下的

18、間隙模具時，選用配合精度模架。當(dāng)沖裁板厚為0.8mm4mm時，選用配合的精度模架。一般導(dǎo)柱、導(dǎo)套大都采用低碳鋼（20鋼或25鋼）制造，經(jīng)滲碳（滲碳層厚度為1.2mm1.5mm）和淬火，導(dǎo)柱硬度為58HRC62HRC，導(dǎo)套為56HRC60HRC，再經(jīng)磨光方可使用，導(dǎo)柱和導(dǎo)套也可軸承鋼制造。導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別和下、上模座固定時，一般采用粘合劑將它們固定起來，固定的方法有以下幾種：1低熔點(diǎn)合金澆注 低熔點(diǎn)合金又名冷脹合金，它具有在冷卻凝固時體積膨脹的特性。這種特性可用于導(dǎo)柱式彈頂落料模具的緊固和導(dǎo)套的裝配。既保證模具的定位精度，又節(jié)省大量的機(jī)鉗工工時。同時模具損壞后，修理更換沖頭也很方便。低熔點(diǎn)合金的配

19、方表3.1。各種金屬的性能如下：銻-熔點(diǎn)為630，是一種銀白略帶淺藍(lán)色的金屬，性脆，可與多種金屬熔合成合金。銻合金具有高的硬度和蝕性，在泠卻凝固時，體積不收縮,并稍有膨脹，冷卻率為0.2，因此能得到清晰，飽滿的鑄件。銻是低熔點(diǎn)合金具有泠脹特性的主要元素。鉛-熔點(diǎn)為327，是合金中最便宜的，最容易買到的金屬，質(zhì)軟，機(jī)械性能差，鉛熔化后，揮發(fā)性大，有毒，在配制時應(yīng)注意。鉍-熔點(diǎn)為271，用以降低合金的熔點(diǎn)，改善流動性，在合金的配方比中數(shù)量最大。錫-熔點(diǎn)為232，錫可改善合金的機(jī)械性能，提高韌性,提高韌性，同時降低合金的熔點(diǎn)，增加流動性。采用低熔點(diǎn)合金澆注的最大缺點(diǎn)，是天熱的時候，它的冷脹特性減。為

20、了克服這個缺點(diǎn)，可采用環(huán)氧樹脂澆注和無機(jī)粘結(jié)劑澆注。低熔點(diǎn)合金的配方表3.1序號銻鉛鉍錫鎘合金熔點(diǎn)澆注溫度備注1928.54814.5_12015020025354515_1001201503_275013107090120澆注電極用2 環(huán)氧樹脂澆注 環(huán)氧樹脂的配方如下：6101環(huán)氧樹脂：鐵粉(填料)；磷苯二甲酸二丁(吸濕劑)；乙二胺(固化劑)。環(huán)氧樹脂加熱到3040，加入磷苯二甲酸二丁酯，均勻攪拌后，再加入鐵粉，再攪拌均勻。在一切工作準(zhǔn)備好的情況下，加入乙二胺，進(jìn)行攪拌，在氣泡完全消失后進(jìn)行澆注。3 無機(jī)粘結(jié)劑澆注 無機(jī)粘結(jié)劑的成分為：氧化銅-黑色粉末，粗度要求320目左右，保持干燥；磷酸-

21、無色透明稠厚液體；氫氧化鋁-白色粉末。無機(jī)粘結(jié)劑固體(氧化銅)和液體(配制好的含有氫氧化鋁的磷酸)的配比對粘結(jié)性能有直接性的影響，固液配比K為固體的克數(shù)比液體的毫升數(shù)。K大則粘結(jié)強(qiáng)度高。但凝固快，在室溫下倘使K5，粘結(jié)劑的調(diào)制工作便很難進(jìn)行，往往在調(diào)制中，就已干固。反之K小，粘結(jié)時使用時間長，但粘結(jié)強(qiáng)度低。通常取K=5：1。配好后不斷攪拌至成為棕黑色膠狀體，便成為無機(jī)粘結(jié)劑，即可進(jìn)行澆注。澆注后放入烘箱內(nèi)，保持溫度在4050烘干。3.5擋料銷 模具上的擋料銷的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確的定位。根據(jù)毛坯形狀、尺寸及模具的結(jié)構(gòu)形式，可選用不同的定位方式。擋料銷的定位面抵住條料的淺搭邊或工

22、件內(nèi)輪廓的前（后）面，使條料送進(jìn)準(zhǔn)確。3.6彈簧在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的是彈簧，彈簧起平穩(wěn)緩沖和退料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，沖壓平穩(wěn)，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈簧?？紤]模具設(shè)計(jì)時出件裝置中的彈簧很少專門計(jì)算。彈簧的材料為65Mn、60SiMn等經(jīng)淬火，回火至硬度為40 HRC45HRC ,淬火前兩端壓緊3/4圈后磨平，使其與軸線垂直。圓形斷面螺旋壓縮彈簧加工容易，價格便宜，一般模具采用較多。當(dāng)強(qiáng)力彈簧剛度大，一般承載能力會提高45%左右，但強(qiáng)力彈簧加工較困難，價格貴，故多用于大批量生產(chǎn)的模具中。彈簧是標(biāo)準(zhǔn)件，直接外購即可。3.7 模柄中小型模具一般均通過

23、模柄將模具固定在沖床滑塊上的。對于大型模具則可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。在設(shè)計(jì)沖模時，除按模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用不同模柄種類外，必須根據(jù)確定的沖床確定模柄的安裝直徑和高度，模柄安裝直徑d和長度L應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/d11，模柄長度應(yīng)小于模柄孔深度5mm10mm。模柄支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線（垂直不超過0.02：100）。壓入式模柄配合面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到1.60.8。模柄通常采用Q235或Q275鋼制造。3.8 上、下模座模座分上模座和下模座，它們是沖模全部零件的安裝的基體，又承受和傳遞沖裁力，因此它具有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠大的外形尺

24、寸。上模座通過模柄安裝在沖床滑塊上，下模座用壓板和螺栓固定在工作臺上。帶導(dǎo)柱的模板已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。上、下模座通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套的連接而形成模架，模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可由專門模具廠提供，模座要有足夠的厚度，一般取凹模的1倍1.5倍。模座的前側(cè)面需進(jìn)行機(jī)械加工，以便在此面上打上該模具的標(biāo)記，上模座導(dǎo)套孔的外側(cè)面要加工一條淺窄槽，便于工作時對導(dǎo)套的潤滑。模座常用灰鐵制造，該材料有較好的吸振性，常用的有HT200、HT400。3.9 其它固定零件其它固定零件主要指凸模固定板、螺母、螺柱、墊板、托板、頂桿、圓柱銷、止轉(zhuǎn)銷、螺釘和卸料螺釘?shù)?。固定板主要用于凸、凹模等工作零件的固定。在必須進(jìn)行凸模固定板的設(shè)計(jì)時，其平

25、面尺寸除應(yīng)保證凸模的安裝外，應(yīng)有足夠的尺寸來安放螺釘和圓柱銷釘。固定板材料一般選用Q235，有時也用45鋼。墊板裝在固定板與上模座之間，它的作用是承受凸?；虬寄毫Γ乐惯^大的沖裁力在上、下模座上壓出凹坑，而影響模具的正常工作。墊板外形多與凹模外形一致，厚度一般取3mm10mm。墊板材料選用45鋼或T8A進(jìn)行淬火。材料為45鋼時，熱處理后硬度為40HRC45HRC，材料為T7時，淬火硬度為52HRC56HRC。螺釘與各種銷釘、螺母、螺柱都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具時按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。模具中廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘，其中M6mmM12mm的螺釘和4mm10

26、mm的銷釘最為常用。具體配合和粗糙度見表3.2,模具的主要材料見表3.3。表3.2 沖模中主要零件的材料零件名稱材 料熱 處 理硬 度凸 模鋼T10A淬 火HRC5660凹 模鋼T10A淬 火HRC5862凸模固定板鋼45-模 柄Q235-墊 板鋼 45淬 火HRC2832上模座灰鑄鐵HT200消除內(nèi)應(yīng)力-下模座灰鑄鐵HT200消除內(nèi)應(yīng)力-卸料版鋼 45-頂尖塊鋼45-托 板鋼 Q235-A-導(dǎo) 柱鋼 20滲碳淬 火HRC5862導(dǎo) 套鋼 20滲碳淬 火HRC5660橡 皮聚氨酯-表3.3 模具制造公差配合零部件配合名稱采用配合粗糙度凸模與凸模固定板H7/m6或H7/n66.3um12.5 u

27、m導(dǎo)套與導(dǎo)柱H7/h60.1 um0.4 um凸模與卸料板H7/h60.8 um模柄與上模座H7/m60.8 um 1.6 um模柄與沖床滑塊H7/d113.2 um銷釘孔與銷釘H7/n61.6 um3.2 um第四章 沖裁?；炯庸ね鼓：桶寄Ｊ菦_裁模的最主要的工作零件，對于不同的模具，其形狀、尺寸差別較大。由較高的加工要求。它們的加工質(zhì)量直接影響模具的使用壽命及沖裁根據(jù)的質(zhì)量。在凸模和凹模的加工過程中，凸模的刃口輪廓和凹模的型孔，往往是加工中難度最大的部位，花費(fèi)的勞動量也最多，由于沖裁件的形狀繁多，凹模型孔和凸模的刃口輪廓也多種多樣，但從工藝角度考慮大致可分成圓形和異形兩類。本設(shè)計(jì)中的凸模和

28、凹模都都屬于圓形，所以重點(diǎn)分析它們的加工過程和上下模座的加工過程。4.1凸模的加工具有圓形刃口的凸模加工比較簡單，熱處理前用線切割機(jī)床即可獲得較理想的刃口形狀和配合表面。凸模的工藝路線為：備料線切割熱處理檢驗(yàn)。4.2凹模的加工具有圓形單型孔刃口的凹模的型孔加工比較簡單，熱處理前用線切割機(jī)床即可獲得圖紙的基本要求。凹模的工藝路線為：備料線切割熱處理檢驗(yàn)。4.3沖裁模工裝制造工藝過程卡一套完整的工裝模具設(shè)計(jì)出來后，要有一系列加工制造過程控制，完整合理的工藝制造過程是保證模具沖裁質(zhì)量的關(guān)鍵。但就本設(shè)計(jì)來說，是大批量生產(chǎn)，凸模的輪廓尺寸太小，不能用一般的加工方法加工，只能采用線切割加工來加工凸模，這樣

29、精度高、方便，直接在線切割機(jī)上切割成型。表 4.1是本套沖模模具主要零件工裝制造工藝過程卡。表4.1為模具主要零件工裝制造工藝過程卡學(xué)校機(jī)械加工工藝過程卡零件名稱導(dǎo)柱式彈頂落料模具寧夏理工學(xué)院生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)加工零件工序內(nèi)容工 序 說 明機(jī)床上模座(HT200)備料鑄造毛坯刨平面刨上下平面牛頭刨長磨平面磨上下平面平面磨床鉗工劃線劃前部、導(dǎo)套孔線和卸料螺釘、螺釘、止轉(zhuǎn)銷和圓柱銷的中心線虎鉗銑前部按劃線銑前部立式銑床鉆孔按線鉆導(dǎo)套至48mm，按中心線分別鉆2mm、8mm、11.5mm、12mm的孔。按中心線鉆孔20mm至35mm、1 8mm至20mm。立式鉆床鏜孔與下模座重疊，鏜孔保證垂直鏜床銑槽

30、按線銑R2.5mm的圓弧槽立式銑床檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)下模座（HT200）備料鑄造毛坯刨平面刨上下平面牛頭刨長磨平面磨上下平面平面磨床鉗工劃線劃前部線，劃導(dǎo)柱孔、螺紋孔、螺釘孔及銷孔線虎鉗銑床加工按線銑前部，銑肩臺至尺寸立式銑床鉆床加工鉆導(dǎo)柱孔至33mm、頂桿孔至10mm、圓柱銷孔至10mm,鉆螺紋底孔并攻螺紋立式鉆床鏜孔和上模座重疊，一起鏜孔至mm，鏜圓柱孔至mm鏜床檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)凸模(T10A)備料備好棒料線切割編程序快速走絲數(shù)控電火花線切割機(jī)床熱處理按熱處理工藝淬火達(dá)5660HRC檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)凹模(T10A)備料備好棒料線切割編程序快速走絲數(shù)控電火花線切割機(jī)床熱處理按熱處理工藝淬火達(dá)6064

31、 HRC檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)導(dǎo)柱（20）下料按尺寸38X215mm切斷鋸床車端面鉆中心孔車端面保持長度212.5mm，鉆中心孔，調(diào)頭車端面保持210mm，鉆中心孔臥式車床車外圓車外圓至35.4mm，切10X0.5mm槽到尺寸；車端部，調(diào)頭車外圓至35.4mm，車端部臥式車床檢驗(yàn)按熱處理按熱處理工藝進(jìn)行，保證滲碳深度0.81.2mm，表面硬度5862HRC研中心孔研中心孔，調(diào)頭研另一端中心孔臥式車床磨外圓磨35h6外圓留研磨量0.01mm，調(diào)頭磨35r6外圓到尺寸外圓磨床研磨研磨外圓35h6外圓到尺寸臥式車床檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)導(dǎo)套（20）下料按尺寸56X125mm切斷鋸床車外圓及內(nèi)孔車端面保持長度123m

32、m，鉆35mm的孔至33mm，車50mm的外圓至50.4mm，倒角，車3X1mm的槽至尺寸，鏜35mm的孔至34.6mm，鏜油槽，鏜36的孔至尺寸，倒角臥式車床車外圓倒角車52mm的外圓至尺寸，車端面保證長度120mm，倒內(nèi)外圓角臥式車床檢驗(yàn)熱處理按熱處理工藝進(jìn)行，保證滲碳層深度0.81.2mm，硬度5862HRC磨內(nèi)外圓磨50mm外圓達(dá)到圖樣要求，磨35mm內(nèi)孔，留研磨量0.01mm萬能外圓磨床研磨內(nèi)孔研磨35mm的孔達(dá)圖樣要求，研磨圓弧臥式車床檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)第五章 模具的間隙確定5.1 引言沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊間隙用C表示，雙邊間隙用Z表示，從模具設(shè)計(jì)手冊

33、差得：圓形沖裁模間隙為Z=- （5.1）式中： -沖裁模凹模直徑尺寸，mm； -沖裁模凸模直徑尺寸，mm。沖裁間隙值的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力和卸料力的影響很大，是模具設(shè)計(jì)中的一個重要因素。因此設(shè)計(jì)模具時一定要選擇一個合理的間隙，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙，由于模具在使用過程中會逐步磨損，設(shè)計(jì)和制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙。5.2 間隙對沖裁工作的影響間隙值影響到?jīng)_裁時彎曲、拉伸、擠壓等附加變形的大小，因而對沖裁工序影響很大，主要有以下幾個方面。5.2.1間隙對零件質(zhì)量的影

34、響模具間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素，提高斷面質(zhì)量的關(guān)鍵在于推遲裂紋的產(chǎn)生，其主要途徑就是減小間隙。模具間隙對沖裁件尺寸精度影響主要是當(dāng)間隙較大時，材料所受拉拉伸作用增大，沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復(fù)，使沖孔件的尺寸增大，落料件的尺寸變小，當(dāng)間隙較小時，材料受凹、凸模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。5.2.2間隙對沖裁力的影響間隙增大，材料所受的拉應(yīng)力增大、材料容易斷裂分離，沖裁件可得到一定程度的降低，繼續(xù)增大間隙值，會因從凹、凸模刃口處產(chǎn)生不相重合的影響，沖裁力下降變慢。當(dāng)單向間隙為材料厚的5%20%時，沖裁力的降低并不顯著（不超過5%10

35、%）。間隙減小。材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不易產(chǎn)生撕裂，使沖裁力增大，在間隙合理情況下，沖裁力最小。5.2.3間隙對模具壽命的影響模具間隙是影響模具壽命中最主要的因素之一。沖裁過程中，凸、凹模刃口受到材料對它的作用力。在這些力的作用下，模具的失效形式一般有磨損、崩刃、變形、脹裂、斷裂等。間隙主要對模具的磨損和脹裂有影響，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，磨損也越嚴(yán)重。過小的間隙會引起沖裁力、側(cè)壓力、摩擦力增大，甚至?xí)牧险尺B刃口，這就加劇了刃口的磨損；如果出現(xiàn)剪切，產(chǎn)生的碎屑也會使磨損加大，間隙小，落料件或廢料往往滯留在凹?？诙纯冢瑢?dǎo)致凹模脹裂。所以過小的間隙對模具的壽命極為不利。

36、間隙增大，可使沖裁力、卸料力等減小，使模具側(cè)面與材料間的摩擦減小，從而刃口磨損減小。適當(dāng)大的間隙還可補(bǔ)償因模具制造精度不夠及動態(tài)間隙不均勻所造成的不足，不至于傷刃口，起到延長模具壽命的影響。5.2.4間隙對沖裁力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。沖裁件相對于凸、凹模的偏差，主要是制件從凹模推出（落料件）或從凸模上卸下（沖孔件）時，因材料所受的擠壓變形、纖維伸長穹彎等產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。偏差值有可能是正的，也有可能是負(fù)的。影響這個偏差值的因素有：凸、凹模間

37、隙，材料性質(zhì)，工件形狀與尺寸等。其中主要因素是凸、凹模的間隙值。當(dāng)凸、凹模間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復(fù)使沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。當(dāng)間隙較小時，由于材料受凸、凹模的擠壓力大，故沖裁后材料的彈性回復(fù)使落料尺寸增大，沖孔孔徑變小。尺寸變化量的大小與料性質(zhì)、厚度、軋制方向等因素有關(guān)。材料性質(zhì)直接決定了材料在沖裁過程中的彈性變形量，軟剛的彈性變形量較小，沖裁后的彈性恢復(fù)也??；硬鋼的彈性恢復(fù)也大。表5.1模具精度與沖裁件精度的關(guān)系沖模制造精度材料厚度t/mm0.50.81.01.52345610IT6IT7IT8IT8IT9

38、IT10IT10IT7 IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14上述因素的影響是在一定的模具制造精度的前提下討論的。若模具刃口的制造精度低，則沖裁件的制造精度也就無法保證。所以，凸、凹模刃口的制造公差一定要按工工件的尺寸要求來決定。此外，模具的結(jié)構(gòu)形式及定位方式對孔的定位尺寸精度也有較大的影響。沖模制造精度與沖裁件精度之間的關(guān)系可從模具設(shè)計(jì)手冊差得如下表5.1所示。 5.3 合理間隙值的選取合理間隙值的選取主要與沖壓零件的材料的力學(xué)性能、材料厚度、制件使用要求等因素有關(guān)，間隙選擇合適，可使沖裁件的斷面質(zhì)量較好，所需沖裁力較小，模

39、具壽命較高。但不同行業(yè)的沖裁間隙值也有所不同，一般說來，對于斷面質(zhì)量與沖件精度均要求高的工件選用較小的間隙值，但模具壽命較低。對于斷面質(zhì)量、沖件精度均要求不高的工件，滿足沖裁件要求的前提下，所以提高模具壽命為主，采用較大的合理間隙。模具對于被沖裁的板料發(fā)生切割作用,其變形過程：a) 彈性變形b)塑性變形 c) 剪切階段 d)分離階段。 確定間隙的方法一般有兩種：理論確定法和查表確定法。下面分別簡單介紹這兩種方法。1 查表確定法查表確定法是普遍采用的方法之一，可用于一般條件下的沖裁。由于各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，必須根據(jù)沖件尺寸與形狀，模具材料和加工方法，以及沖壓方法、速度等因素增減間

40、隙值。如：1）在相同條件下，非圓形比圓形間隙大，沖孔比落料間隙大。2）直壁凹模比錐口凹模間隙大。3）高速沖壓時，模具易發(fā)熱，間隙應(yīng)增大，當(dāng)形成次數(shù)超過200次/min時，間隙值應(yīng)增大10%左右。4）冷沖時比熱沖時間要大。5）沖裁熱軋硅鋼板比沖裁冷軋硅鋼板的間隙大。6）用電火花加工的凹模，其間隙比用磨削加工的凹模小0.5%2%。2 理論確定法理論確定的主要根據(jù)是保證上、下裂紋重合，以獲得良好的沖裁斷面，沖裁過程中開始產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)。由于該計(jì)算方法在生產(chǎn)中使用不便，故目前常用的是查表確定法。5.4 沖裁模刃口尺寸計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要取決于凸、凹刃口尺寸及公差，合理間隙值也是靠凸、凹模刃口尺

41、寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹刃口尺寸及其公差，是沖裁模設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。5.4.1凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則由沖裁過程和生產(chǎn)實(shí)踐可知：落料件是凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。同時考慮到模具使用后的磨損情況，在確定模具刃口尺寸及其制造公差時，需遵循以下原則：落料時，先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)，沖出合格制件。凸模刃口的基本尺寸和凹模刃口基本尺寸減小一個最小合理減小值來確定。凸模和凹模刃口的制造公差，主要取確定于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造

42、精度比沖裁件的精度至少高12級。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓型件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件一般可按IT10級精度來處理。制件精度與模具的關(guān)系見表5.1。5.4.2刃口尺寸計(jì)算方法凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。（1）凸模與凹模分開加工這種方法主要適用于圓形或形狀簡單的沖裁件。采用這種方法時，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差（凸模公差、凹模公差）。同時，為保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足模具設(shè)計(jì)手冊中的公式： （5.2） （5.3） （5.4）式中：-凸模制造公差； -凹模制造公差； -最大合理間隙； -最小合理間隙。其計(jì)算公式見表5

43、.2.2）凸模與凹模配作加工凸、凹模配作加工是指先按圖樣設(shè)計(jì)尺寸加工好凸模或凹模中的一件作為基準(zhǔn)件（一般落料時以凹模為基準(zhǔn)件，沖孔時以凸模為基準(zhǔn)件），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工的方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不需要公式來進(jìn)行校核，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差（一般可取沖裁件公差的1/4），使制造容易，因此是目前工廠常常采用的方法。用配合法加工法制造模具常使用于復(fù)雜及薄料的沖裁件，圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸及其公差，配作件僅注基本尺寸，并注明與基準(zhǔn)件配作及保證的間隙值。表5.2 凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計(jì)算公式工序性質(zhì)制件尺寸凸模尺寸凹

44、模尺寸落料后求出先求出沖孔先求出后求出注： 、-落料凸、凹模基本尺寸，mm；、-沖孔凸、凹模基本尺寸，mm；-制件制造公差，mm；-最小合理間隙；-因數(shù)，其值見表5.3，、-凸、凹模制造公差，見表5.4。表5.3因數(shù)材料厚度t/mm非圓形值圓形值10.750.50.750.5 制造公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.4230800.0200.03018300.0200.025801200.0250.035表5.5沖裁模初始雙面間隙z（z=2c）材料厚度t/mm08、10、35、Q23540、5065Mn極小間隙0.90.0900.1260

45、.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.180-本設(shè)計(jì)利用公式（5.2）來計(jì)算凹模、凸模刃口尺寸，由模具設(shè)計(jì)手冊差得表5.5，=0.100mm，=0.14mm。由模具設(shè)計(jì)手冊差得表5.4，=0.020mm，=0.030mm。由模具設(shè)計(jì)手冊差得表5.3， =0.5。 =0.050mm =0.040mm不滿足 因此 可按（5.3）和 （5.4） =0.4（0.140-0.100）=0.016mm=0.6（0.140-0.010）=0.024mm=0.016+0.024=0.040mm=0.040

46、mm滿足 故凸、凹模采取分別制造的方法。利用模具設(shè)計(jì)手冊差得表5.2凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計(jì)算公式先求出凹模尺寸： mm后求出凸模尺寸：=mm結(jié)束語伴隨著歷時近三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，我四年的大學(xué)生涯也即將就此劃上句號。在這寶貴的四年中，我學(xué)到了很多機(jī)械方面的專業(yè)知識，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我第一次將四年所學(xué)知識用于生產(chǎn)中的問題，也是第一次將四年所學(xué)知識得到了一次的綜合運(yùn)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是在指導(dǎo)老師的精心安排下，按照我們的專業(yè)知識及社會的發(fā)展需要而制定的，在本次設(shè)計(jì)中我查閱了大量的設(shè)計(jì)手冊,以及有關(guān)沖模方面的資料。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對于我來說得到了如下幾個方面的收獲：1使我掌握模

47、具的設(shè)計(jì)過程和方法，包括設(shè)備的參數(shù)計(jì)算和型號的選擇、主要零、部件的計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，培養(yǎng)了我對模具的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。2. 訓(xùn)練和提高了工程設(shè)計(jì)的基本技能，如數(shù)據(jù)計(jì)算、機(jī)械制圖、現(xiàn)場記錄、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用、查閱技術(shù)資料和手冊、編寫技術(shù)文件等。3. 綜合應(yīng)用大學(xué)四年所學(xué)的理論知識，提高理論聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的能力，培養(yǎng)我們獨(dú)立創(chuàng)新的意識和能力。4. 通過這次的設(shè)計(jì)讓我們養(yǎng)成了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)以及腳踏實(shí)地的工作態(tài)度，為成功走上工作崗位邁出堅(jiān)實(shí)的一步。本次設(shè)計(jì)題目導(dǎo)柱式彈頂落料模具設(shè)計(jì)，先通過對沖裁力的計(jì)算選出沖床，再對零件的工藝性分析確定模具具體類型，完成模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具的基本加工

48、知識，模具間隙的確定。通過一個比較典型的工件來說明沖裁模具的工作原理，設(shè)計(jì)了步驟及工作流程。對于以后在工作中解決實(shí)際問題有很大的參考價值。本次設(shè)計(jì)是在孟天祥老師的指導(dǎo)下完成的，限于本人水平，內(nèi)容中有很大不足，敬請各位老師諒解。參 考 文 獻(xiàn)機(jī)械零件手冊. 周開勤. 北京. 高等教育出版社，2006.12沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 牟林 北京. 北京大學(xué)出版社，2006.8模具制造工藝學(xué). 李云程. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10沖壓模具圖冊. 楊占堯. 北京. 高等教育出版社，2008.3機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué). 陳國香. 北京. 清華大學(xué)出版社，2006.5沖壓工藝模具學(xué).盧險峰. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版，2006.4機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).盧秉恒. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2008.3機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊. 李益民. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2008.6畫法幾何及機(jī)械制圖. 毛昕. 北京. 高等教育出版社，2004.7機(jī)械制造工藝學(xué).陳明. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2007年10月- 25 -