冷沖壓沖裁模具設計

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1、前言 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備,它在各種生產(chǎn)行業(yè),特別是沖壓和塑料成行加工中,應用極為廣泛。我國模具工業(yè)總產(chǎn)值中,沖壓模具的產(chǎn)值約占50％。現(xiàn)代模具技術的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標準化的程度,優(yōu)質(zhì)模具材料的研究,先進的模具設計和制造技術,專用的機床設備及高水平的生產(chǎn)技術管 理等等,但其中模具設計是至關重要的一個方面。 沖壓模具設計包括沖壓工藝設計和模具結構設計兩方面。沖壓工藝設計是對沖壓件的生產(chǎn)過程,包括工藝方案、工序安排、工序尺寸,使用的設備及模具類型,以及各項技術經(jīng)濟指標等作綜合性的總體規(guī)劃,而模具結構設計則是按照沖壓工藝設計的要求,設計所需模具的具體結構,繪制出

2、模具裝配圖和模具零件圖。 本次畢業(yè)設計遵循理論聯(lián)系實踐，體現(xiàn)實用性、綜合性和先進性，激發(fā)了學生自我創(chuàng)新意識的原則，在總結自己對模具專業(yè)知識了解的基礎上編寫而成的。本次畢業(yè)設計的特點是基礎理論部分較全面，工藝部分簡明扼要，語言敘述通熟易懂。本次畢業(yè)設計較系統(tǒng)得介紹了冷沖壓沖裁模具設計的基礎理論和方法，客觀地分析了沖壓成型理論，冷沖壓工藝、冷沖壓模具、沖壓設備，內(nèi)容詳實，實踐性強。 本次沖壓畢業(yè)設計是在上次沖壓課程設計的基礎上,做出一套更完整的設計,要有模具工作零件的設計和加工過程,且要達到一定的標準。 目錄 一、沖壓件的工藝分析 1、沖裁件的工藝性分析 2、零件形狀及工藝性 二、確

3、定沖壓件的工藝方案 1、工序性質(zhì)、工序數(shù)的確定及工序順序的安排 2、確定沖壓模具的結構形式 三、沖壓工藝計算 1、凸、凹模間隙值的確定及凸、凹模刃口尺寸的計算 2、凸、凹模及凸凹模的結構形式和外形尺寸的確定 3、沖裁力及沖裁功的計算 四、壓力中心的計算 五、排樣設計 六、工作零件的設計 七、沖模閉合高度的確定 八、沖裁模其他零部件的結構設計 九 、卸料與推件零件的設計 十、凸模固定板與墊板的設計 十一、導向零件設計與標準 十二、壓力機的選擇 十三、模具總裝配圖 十四、設計總結 十五、參考文獻 一、 沖壓件的工

4、藝分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性，即設計的沖壓件在材料、結構、形狀、尺寸大小及公差和尺寸基準等個方面是否符合沖壓件加工的工藝要求。一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。工藝性差的沖壓件，材料損耗和廢品率會大量增加，甚至無法正常生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品；良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 產(chǎn)品零件圖是編制和分析沖壓工藝方案的重要依據(jù)。首先可以根據(jù)產(chǎn)品的零件圖紙，分析研究沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求，以及所用材料的機械性能、沖壓成形性能和使用性能等對沖壓加工難易程度的影響，分析產(chǎn)生回彈、

5、畸變、翹曲、歪扭、偏移等質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸（如最小孔間距、窄槽的最小寬度、沖孔的最小尺寸、最小彎曲半徑、最小拉深圓角半徑等），以及尺寸公差、設計基準等是否適合沖壓工藝的要求。 1.沖裁件的工藝性分析 (1) 零件材料,尺寸公差要求、斷面粗糙度（零件圖如下） (2) a.零件材料為Q235；其塑性，韌性較好,其抗剪強度T=304~373Mpa,抗拉強度為432~461Mpa ,延伸率為（21—25）%,屈服強度為235mpa。Q235為高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼，具有高塑性、細而均勻的鐵素體晶粒、此材料加工性能好有足夠的強度，適合

6、用沖壓生產(chǎn)。 b.從零件圖樣上看，其尺寸沒有公差要求，故精度不高，屬于一般零件．工件結構相對比較簡單，只有落料和沖孔兩道工序，將外形視為落料 分析該零件的尺村精度，工作尺寸86 58 12 為自由公差，可看作IT14級對待。中心圓的尺寸為16 尺寸精度較低，其公差按IT14處理,給模具制造帶來一系列方便 外形尺寸： ： 內(nèi)形尺寸: c. （2）斷面粗糙度 沖裁件的斷面粗糙度一般為Ra12.5~50m,最高可達Ra6.3m，根據(jù)查表該零件的斷面粗糙度為Ra12.5m 2.沖裁件形狀及工藝性 （1）沖裁件孔的最小尺寸 沖裁件的

7、尺寸受到凸模強度的限制，不能太小，沖孔的最小尺寸根據(jù)查表得為1.2mm。該零件的最小凸模為16mm，能滿足凸模強度要求。 （2）最小孔距、孔邊距 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不能太小，否則模具強度不夠或使沖裁件變形，一般取2t，但不得小于3~4 mm。該零件的最小孔邊距16 mm，按取值能滿足模具的強度。 綜上所述：此零件選擇普通沖裁法。 二、確定沖壓件的工藝方案 確定工藝方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)、工序的組合和順序等。工藝方案中一個主要內(nèi)容就是用什么類型的模具，用單工序模還是用連續(xù)?；驈秃夏?。 1、工序性質(zhì)、工序數(shù)的確定及工序順序的安排

8、 工序性質(zhì)是指沖壓件所需的工序種類，如分離工序中的沖孔、落料、切邊，成形工序中的彎曲、翻邊、拉深等。工序性質(zhì)的確定主要取決于沖壓件的結構形狀、尺寸精度，同時需要考慮工件的變形性質(zhì)和具體的生產(chǎn)條件。在一般情況下，可以從工件圖上直觀地確定出沖壓工序的性質(zhì)。如平板狀零件的沖壓加工，通常采用沖孔、落料等沖裁工序。 2.沖裁工藝方案的確定 方案一: 單工序模 落料→沖孔 方案二：級進模 沖孔→落料 方案三：復合模： 沖孔、落料一次完成 下面對方案進行分析比較 沖裁模的結構形式

9、多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進模、復合模等。各種沖裁模的構成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導向零件、聯(lián)結與固定零件等組成。 （1）.生產(chǎn)批量與模具類型的關系 （單位， 千件） 項目 生 產(chǎn) 批 量 單件 小批量 中批量 大批量 大批大量 大型件 ﹤1 1~2 >2~20 >20~300 >300 中型件 1~5 >5~50 >50~100 >1000 小型件 1~10 >10~100 >100~5000 >5000 模具 類型 單工序模組 合模簡易模 單工序 組合簡易

10、單工序連續(xù)、復 合半自動模 單工序連續(xù)、 復合自動 硬質(zhì)合金、連續(xù)、 復合自動 由此表可以得知生產(chǎn)批量與模具類型的關系，由于本零件的批量為8萬件，產(chǎn)品應屬于小型件，經(jīng)查表分析可得知，應為中批量生產(chǎn)，或大批量生產(chǎn)。首選單工序模，連續(xù)模，復合模，半自動模。 各種沖裁模的構成大體相同，主要由工作零件定位零件，卸料與推料零件，導向零件，聯(lián)接與固定零件等。 單工序模、復合模和級進模比較 比較項目 單工序模 復合模 級進模 沖壓精度 較低 較高 一般 沖壓生產(chǎn)率 低，壓力機一次 行程內(nèi)只能完成 一個工序 較高，壓力機一 次行程內(nèi)可完成 兩個以上工序 高，

11、壓力機在一次 行程內(nèi)能完成我個 工序 生產(chǎn)通用性 通用性好，適合在多 工位壓力機上實現(xiàn)自 動化 通用性較差，僅適合 于大批量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合中小型零件的大批量生產(chǎn) 沖模制造復雜 性和價格 結構簡單，制造周期短，價格低 復雜性和價格較高 低于復合模 實現(xiàn)操作機械化，自動化的可能性 較易，尤其適合于在多工位壓力機上實現(xiàn)自動化 難，制件和廢料排除較復雜，可實現(xiàn)部分機械化 容易，尤其適應于單機上實現(xiàn)自動化 連續(xù)模與復合模的性能比較 項 目 連續(xù)模 復合模 工 件 情 況 尺寸精度 可達IT13~10級 可達IT9~

12、8級 工件形狀 可加工復雜零件，如寬度極小的 形狀與尺寸要受模具結構與強度的限制較高， 孔與外形的位置精度 異形件、特殊形件較差、易彎曲，精度較差 推板上落料平整。精度高 工件的平整性 宜較小零件 可加工較大零件 工件料厚 0．6~6mm 0．05~3mm 工 藝 性 能 操作性能 方便 不方便，要手動進行卸料 安全性 比較安全 不太安全 生產(chǎn)率 可采用高生產(chǎn)率高速壓力機 不宜高速沖裁 條料寬度 要求嚴格 要求不嚴格 模具制造 形狀簡單的工作比復合模容易 可利用邊角余斜 形狀復雜工作比連續(xù)模容易 經(jīng)分析本零件由于

13、零件要求較高，生產(chǎn)批量為大，中批量，初步可選用復合?；蚣夁M模。 該產(chǎn)品只有一個孔，本產(chǎn)品兩邊孔位置要求很高不是高，同軸壓配，所以使用連續(xù)模進行沖裁也能達到要求。 （2）.連續(xù)模的特點 連續(xù)模能在壓力機一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔等數(shù)道工序。 .連續(xù)模具有以下主要特點： 1） 一沖件表面較為平整。 2） 適宜沖裁工件較小的，否者會使模具變得笨重，增加制造成本，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 3） 沖模面積較小。 4） 沖件與廢料能漏下，方便操作。生產(chǎn)率高。 連續(xù)模也存在一定的問題，如凹模內(nèi)、內(nèi)形與內(nèi)形間的壁厚，都不能過薄，以免影響強度。。 三、 沖壓工藝計算 1、凸、凹模間隙

14、值的確定 凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用。 沖裁間隙值的選用，還可根據(jù)不同情況靈活掌握。例如，沖小孔而導板導向又較差時，為防止凸模受力大而折斷，間隙可取大些，但這時廢料易帶出凹模 表面，所以凸模上應裝上彈性頂桿或采取以壓縮空氣從凸模端部小孔吹出等措施。 考慮到此沖壓件的精度要求為IT14級，且料厚t=2.5mm,材料為Q235，所以其凸、凹模的間隙值可查表得, =0.50 mm =0.36mm 查表2-14得磨損系數(shù)x=0.5

15、2、凸、凹模刃口尺寸的確定 （1）、確定凸、凹模刃口尺寸的原則 1）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應先決定凹模的尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模，因此沖孔模應先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 2）考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應取接近或等于沖件的最大極限尺寸。 3）考慮沖件精度與模具精度間的關系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度要高2~3級。 （2）、凸、

16、凹模工作部分尺寸的計算 根據(jù)尺寸計算原則，沖件中的孔Ф16孔采用分別加工法加工凸模凹模；分析沖件圖其外形復雜，磨損規(guī)律不一樣，為了保證凸模具與凹模間隙，凸模與凹模采用配合加工，先加工基準件即外形的落料凹模和沖孔的凸模，然后用非基準件按基準件配做。所以采用單配加工法制造。 孔Ф16凸、凹模尺寸計算： 查教材表3—4 沖裁模初始雙邊間隙值 得 Z=0.36mm Z=0.5mm Z—Z=（0.5—0.36）mm=0.14 mm 由表3—7 簡單形狀的工件沖裁時凸模凹模的制造公差： 落料部分： =﹢0.020 mm =－0.02

17、0 mm +=0.040≤0.140 mm 由教材表3-6知磨損系數(shù)X=0.5 沖孔部分：d=（（d+ x） d=（d+ Z） （1—1） 式中：d、d—分別為沖孔凸模和凹模的基本尺寸； d—沖孔件的最小極限尺寸； —沖裁件的公差； x—磨損系數(shù)，其值應在0.5-1之間，與沖裁件精度有關。可直接按沖裁件的公差值由表2.15查取或按沖裁件的公差等級選取。 當沖裁件公差為IT10以

18、上時，取x=1 當沖裁件公差為IT13-IT11時，取x=0.75 當沖裁件公差為IT14以下時，取x=0.5 凸模： d=（d+ x）=（16+0.50.1）=16.05 凹模： d=（d+ Z）=（16.05+0.36）=16.41 孔4Ф8.5凸凹模尺寸計算 同上，查表3—7 得 =﹢0.020 mm =－0.020 mm 同上 得 x＝0.5 由式（1—1）得 凸模： d=（d+ x）=（8.5+0.50.36）=8.68 凹模： d=（d+ Z）=（8.68+0.64）=9

19、.32 外形凸與凹模尺寸的計算（落料）： 根據(jù)零件的形狀，凹模磨損后其尺寸變化都為有A，B.C三類 由教材表3—6查得 ＝0.5 ＝0.5 = 式 ( 1—2 ) 式中： A—工件基本尺寸(mm) △—工件公差（mm） －凹模制造公差（mm） 查公差表，按IT14級對待，有 。另外有 。 將尺寸分類： A類尺寸： B類尺寸： C類尺寸： 按表2-16凸凹模刃口尺寸計算如下： =（186

20、－0.500.87)=㎜ =㎜ =㎜ ㎜ ㎜ 外形落料凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配做，并保證雙邊間隙值為0.36~0.50㎜。 3.沖裁力和沖裁功的計算 3.1沖裁力的計算 沖裁力是選擇設備噸位和設計、檢驗模具強度的重要依據(jù)。在我們這里，我們視沖裁為純剪進行計算，其沖裁力F： F=Lt 式（1—3） 式中：L－沖裁件承受剪切的周邊長度（mm） t－沖裁件的厚度(mm) －材料抗剪強度（Mpa） 實際選擇設備時，為了設備安全起見，常取1.3左右的安全系數(shù)。故所選設備的公

21、稱壓力應大于或等于計算出來的 F=1.3F 其中L=（58+86）2+124=336㎜ T=2.5 =450MPa 故 F落=3362.5450=378N 其中L=π16=50.24 故 F沖=50.242.5450=56.52N （3） 推件力 =（ +) 查表k取0.06 =0.06（378+56.52）N=26.1N F=1.3（F落＋F沖+）=598N 四、壓力中心的計算 壓力中心就是工件內(nèi)外圓周上沖裁力的合力中心.如果沖裁件是內(nèi)外周邊形狀對稱的工件，則其幾何

22、中心就是其壓力中心。如果工件是不對稱的，則工件內(nèi)外周邊沖裁力的合力是有工件周邊各線段重心位置所決定的，這樣就可以利用解析法和圖解系法求得合力的中心。 4.1由圖任意距離處建立坐標X軸和Y軸 1. 計算凸模重心到X軸距離y.y2.y到y(tǒng)軸的距離x1.x2.x3. 2. 沖模壓力中心到坐標軸的距離 到y(tǒng)軸的距離. 3. X0= 到x軸的距離y0= 圖。 又由公式可得 壓力中心為（16.5、3.5） mm 。 五、排樣設計 沖壓件在條料上的布置方法稱為排樣。同一個沖壓件，可以有多種排樣方法，但不同的排樣方法，在材料利用率、操作方便性、模具結構復雜性、模具使用壽命，以及

23、制件質(zhì)量等方面就會有不同的影響。 5.1排樣原則 1>提高村料利用率。 2>使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強度。 3>使模具結構簡單、模具壽命較高。 4>排樣應保證沖裁件的質(zhì)量。 5.2搭邊 排樣時沖裁件與沖裁件之間（a）以及沖裁件與條料側邊之間（a1）留下的工藝余料為搭邊。 搭邊的作用 1． 補償條料的剪裁誤差、送料步距誤差以及補償因條料與導料板之間的間隙所造成的送料歪斜誤差。若沒有搭邊則可能發(fā)生工伯缺角、缺邊或尺寸超差等廢品。 2． 使凸、凹模刃口雙邊受力。 3． 有些模具的自動送料裝置是通過牽拉已沖過的廢料將條料拖向模具的。對于利用廢料上的搭邊條料的自動送料模

24、具，搭邊可使廢料的則度提高，以保證條料的連續(xù)送進。 搭邊的數(shù)值 搭邊值的大小十分重要，應合理確定。若搭邊過大就浪費材料，搭邊太小則起不到應有的作用。過小的搭邊還可能因剛性不足而被拉入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具刃口。 搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁質(zhì)量、保證模具較大壽命、保證自動送料準確到位條件下允許的最小值。 拾邊的合數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般說來，板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值也應愈大。 本產(chǎn)品屬于低碳鋼，材料厚度為2.5mm，能性形狀可歸為圓件及r>2t的圓角這一類 經(jīng)查《沖模應用實例》

25、表2—16可以得知 : t=2.5 mm 得=2.8mm a=2.5mm 條料的寬度： B=（D+a+） 式（ ） D——沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸 a——沖裁件與條料側邊方向的搭邊 △——板料剪裁時的下偏差 剪板機剪料下偏差△ 查教材表3—21得t3~4，條料寬度在﹥150~220，所以選擇△=1.2mm 方案一：采用單排直排 可以求出條料的寬度 B=（D+a+） =(170+23.5+1.2)0-1

26、 =178.20-1 mm≈ mm 一個進距：h=d+b=154+3=157mm F=26094 () 材料利用率的計算 η= 式中，F(xiàn)— 沖去件的面積； N— 一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b—條料寬度； h—進距。 方案二：雙排直排 B=170+33.5+1.2+170=352.3mm≈353mm h=d+b=157mm 一個進距內(nèi)的材料利用率 η= 將以上計算結果對比 92.3%＞47% 所以采用方案一的排樣可以獲得一個進距內(nèi)的最高材料利用率。 為了計算更準確的利用率就還應考慮料頭、料尾以至裁板時邊料

27、消耗情況，此時可用條料的總利用率 η= n——為沖裁零件的個數(shù) S——為沖裁零件的實際面積 L——板料或條料的長度 B——為板料或條料的寬度 5.3確定排樣方式及排樣圖 沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。同一個沖裁件，可以有多種排樣方法，但不同的排樣方法，在材料利用率，操作方便性，模具結構復雜性，模具使用壽命，以及制件質(zhì)量等方面就會有不同的影響。 根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排，斜排，對排（直對排，斜對排）混合排，多排和裁搭邊等多種形式；根據(jù)條料上的材料是否全部利用，有無廢料產(chǎn)生。排樣又可以分為有廢料排樣法，少廢料排樣法，無廢料排樣法

28、。 排樣原則有1.提高材料利用率；2.使工人操作方便，安全，減輕工人的勞動強度；3.使模具結構簡單，模具壽命較高；4.排樣應保證沖裁件的質(zhì)量。 此零件采用直排其排樣圖如右圖： 5.4板料的剪裁 條料是從板料剪裁而得。條料寬度一經(jīng)決定，就可以裁板。軋制的板料一般都是長方形，所以就有縱裁（沿長邊裁，也就是沿輾制纖維方向裁）和橫裁（沿短邊裁）兩種方法。 因為縱裁的裁板次數(shù)少，沖壓時調(diào)換條料的次數(shù)少，工人操作方便，生產(chǎn)率高，所以在通常情況下應盡可能縱裁。但在以下情況應考慮橫裁： （1）板料縱裁后的條料太長，受沖壓車間壓力機排列的限制，移動不便時；

29、（2）條料太重，超過12kg時（工人勞動強度太高）； （3）橫裁的板料利用率顯著高于縱裁時； （4）縱裁不能滿足彎曲件坯料對纖維方向的要求時。 綜上所述，沖壓此零件的條料剪裁選用縱裁。 六、工作零件的設計 1、凹模的的設計 凹模類型很多，凹模的外形有圓形和板形；

30、結構有整體式和鑲拼式；刃口也有平刃和斜刃。 6.1凹模外形結構及其固定方法 標準中的兩種圓形凹模及其固定方法。這兩種圓形凹模尺寸都不大，直接裝在凹模固定板中，主要用于沖孔。 采用螺釘和銷釘直接固定在支承件上的凹模，這種凹模板已經(jīng)有標準，它與標準固定板、墊板和模座等配合使用?？鞊Q式?jīng)_孔凹模固定方法。 凹模采用螺釘和銷釘定位固定時，要保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及 6.2凹模刃口形式 沖裁凹模的刃口形式有直筒形和錐形兩種。選用刃口形式時，主要應根據(jù)沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具的具體結構來決定，其刃口形式見表 凹模洞口形式是指凹模型孔壁部的形狀。其基本形式有如下幾

31、種： （1） 直壁式：孔壁垂直于表面，在修磨刃口時凹模型孔尺寸不會改變，故沖件質(zhì)量較 高，刃口強度也較好。但在沖裁時磨損較大，洞口磨損后會形成倒錐形，因此每 次修磨的刃磨量大，總壽命低。沖裁時，工件易在孔內(nèi)積聚，嚴重時會使凹模脹裂。 （2）斜壁式：其特點與直壁式相反。適用于沖件形狀簡單、材料較薄的沖裁模。 （3）凸臺式：其淬火硬度為35～40HRC，是一種低硬度的凹模刃口。這種凹模主要用于沖裁板料厚度0.3mm以下的小間隙、無間隙模具。 根據(jù)該沖裁件的形狀結構并結合以上，凹模選用直壁式。 (3）凹模輪廓尺寸的確定 沖裁時凹模承受沖裁力和側向擠壓力的作用。由于凹模結構形式個固定方

32、法不同，受力情況又比較復雜，目前還不能理論方法確定凹模輪廓尺寸。在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸，或凹?？卓谌斜陂g距離，按經(jīng)驗公式來確定，如圖2.9.7所示。 凹模的外形一般有矩形與原形兩種。凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度與剛度。凹模的厚度還應包括使用期內(nèi)的修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。 查《沖壓工藝及模具設計》 萬戰(zhàn)勝 主編 中國鐵道出版社 表2—22 凹模外形尺寸得 凹模最小壁厚C=52mm 凹模厚度H=36mm 故凹模板的外形尺寸：長 L=L1＋2C=170＋522=274mm

33、 寬 B=L2＋2C=154＋522=258mm 故LBH=27425836 mm 又查《模具手冊之四—沖模設計手冊》編寫組 編著 機械工業(yè)出版社 表14-6 矩形和圓形凹模外行尺寸（GB2858-81）將上述尺寸改為31525040mm。 2、凸模的設計 6.2.1凸模的結構形式及其固定方法 最大直徑的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。 由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結構形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結構有整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護

34、套式等。凸模的固定方法有臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結劑澆注法固定等。 圓形凸模 按標準規(guī)定，圓形凸模有以下3種形式如圖2.9.1所示。 臺階式的凸模強度剛性較好，裝配修磨方便，其工作部分的尺寸由計算而得； 與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造； 最大直徑的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。 圖2.9.1a用于較大直徑的凸模，圖2.9.1b用于較小直徑的凸模，它們適用于沖裁力和卸料力大的場合。圖2.9.1c是快換式的小凸模，維修更換方便。與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造； 圖2.9.1a用于較大直徑

35、的凸模，圖2.9.1b用于較小直徑的凸模，它們適用于沖裁力和卸料力大的場合。圖2.9.1c是快換式的小凸模，維修更換方便。 根據(jù)國標（GB.2863.1～2-81）規(guī)定，凸模材料T10A.Cr6WV.9Mn2V.Cr12.CrMoV.刃口部分熱處理硬度前兩種材料為58～60HRC.后三中材料58～62HRC，尾部回火40～50HRC。 6.2.2凸模長度的確定 凸模長度根據(jù)模具結構的需要來確定，并且考慮修磨，操作安全，裝配等的需要來確定。按下式計算： L=++++h 式中—凸模固定板厚度 —卸料板厚度 —導板厚度 —凸模進入凹模的深度

36、H—附加長度（mm） 查（模具設計大典）表20.1-8凸模進入凹模深度的取值。=0.5～2mm. 凸模的強度與剛度的校核 在一般情況下，凸模的強度是足夠的，不必進行強度計算。但是，對細長的凸?；虬寄！Ｍ鼓嗝娉叽巛^小，而毛坯厚度又比較大的情況下，必須進行承受壓能力和抗縱向彎曲能力兩力方面的校核。 1. 凸模承載能力的校核。 凸模最小斷面承受的壓力應力［］，必須小于凸模才材料強度允許的壓應力［］，即 =［］ 式中—凸模最小斷面的壓力應力（Mpa）. P—凸模縱向總壓力（N）。、 _凸模最小斷面積

37、（） —凸模最小直徑（mm） T-沖裁材料厚度（mm） ［］—凸模材料的許用壓應力（Mpa）。 孔Ф5.5 =18.8（mm）故18.8（mm） 孔Ф8.5 =36（mm） 36(mm) 孔Ф26 =192.7（mm）192.7(mm0. 3、 凸凹模的結構形式和外形尺寸 凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結構有關：當模具為正裝結構時，內(nèi)孔不積存廢料，

38、脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結構時，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。 七、沖模閉合高度的確定 沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當連桿調(diào)至最短時為壓力機的最大裝模高度Hmax；連桿調(diào)至最長時為最小裝模高度Hmin。 沖模的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，其關系式為： Hma

39、x－5mm≥H≥Hmin＋10mm 八、沖裁模其他零部件的結構設計 沖裁模零件及模架已有國家標準或部分標準，模架產(chǎn)品標準（GB/T2851.1～7—GB/T2852.1～4）共10個，與標準模架相對應的標準零件（GB/T2855.1～14、GB/T2856.1～8、GB/T2861.1～16）共38個。設計模具時應盡量采用標準零件及其組合。 1、定位零件的設計與標準 沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進及在沖模中的正確位置。使用條料時，保證條料送進導向的零件有導料板、導料銷等。保證條料進距的零件有擋料銷、定距側刃等。在級進模中保證工件孔與外形相對位置使用導正銷。單個毛坯定位則用定位

40、銷或定位板。 定位零件的設計原則： 1）定位至少應有三個支撐點，及兩個導向點和一個定距點。 2）定位的方向和位置必須與人們的操作習慣相適應。 3）某些非軸對稱外形的毛坯定位時應有防范措施。 4）連續(xù)模具應設置初始定位和最終定位。 5）為保證毛坯在送進初期和沖壓過程中定位的穩(wěn)定性，有時必須考慮毛坯夾緊措施。 2、導料裝置 導料板、導料銷的作用是導正材料的送進方向。導料板有時還靠其一側定位，將條料送進。導料銷一般用兩個，壓裝在凹模上的為固定式，在卸料板上的為活動式。導料銷多用于單工序模和復合模。 此次沖壓模選用復合模，所以導料裝置選用活動式的導料銷。 3、 擋料銷 擋料銷

41、起定位作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料送進距離。它可分為固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料 （1） 固定擋料銷 標準結構的固定擋料銷如圖2.9.16a所示，其結構簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距；其缺點是銷孔離凹模刃壁較近，削弱了凹模的強度。在部頒標準中還有一種鉤形擋料銷，圖2.9.16b，這種擋料銷的銷孔距離凹模刃壁較遠，不會削弱凹模強度。但為了防止鉤頭在使用過程發(fā)生轉動，需考慮防轉。 （2）活動擋料銷 標準結構的活動擋料銷有：彈簧彈頂擋料裝置；扭簧彈頂擋料裝置；橡膠彈頂擋料裝置；回帶式擋料裝置?；貛綋趿涎b置的擋料銷對著送料方向帶有斜面，送料

42、時搭邊碰撞斜面使擋料銷跳起并越過搭邊，然后將條料后拉，擋料銷便擋住搭邊而定位。即每次送料都要先推后拉，作方向相反的兩個動作，操作比較麻煩。采用哪一種結構形式擋料銷，需根據(jù)卸料方式、卸料裝置的具體結構及操作等因素決定?；貛降某Ｓ糜诰哂泄潭ㄐ读习宓哪＞呱?；其它形式的常用于具有彈壓卸料板的模具上?；顒訐趿箱N裝于卸料板上，銷子要倒角或做出斜面，便于條料通過。 在此次沖壓模中擋料裝置選用活動擋料銷。查《沖壓工藝及模具設計》 萬戰(zhàn)勝主編 附表8—26 得 dL=820 mm (GB2866.7—81) 九 、卸料與推件零件的設計 1、卸料裝置 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸

43、料板、活動卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。 剛性卸料板，用螺釘和銷國定在下模上能承受卸料力較大，常用于厚板沖壓件的卸料。 彈性卸料有敞開的工作空間，操作方便生產(chǎn)效率高，沖壓前可對毛坯進行預壓作用，沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料。 在此次沖壓模中卸料裝置選用彈壓卸料板。 2、 推件裝置 推薦裝置有兩種一種為剛性推件裝置，其推力大，推件可靠，但不起壓料作用；彈性推件裝置，在沖壓時能壓住工件，沖出的工件質(zhì)量較高，但彈性原件的壓力有限，當推出較厚材料時推件力量不足或者結構龐大。在此模具設計當中考慮沖出的工件尺寸比較大而且比較厚故剛性推件裝置如圖所示： 推桿常選用2～4個且均勻分布

44、、長短一致。推板裝置裝在上模板的孔內(nèi)，為保證凸模支承剛度和強度，放推板的孔不能全挖空。 3、橡皮的選擇及計算 橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝方便，調(diào)整也方便，成本低。為了保證橡膠的正常使用，不至于過早損壞，應控制其允許的最大壓縮量S總。一般取自由高度H自由的35%~45%而橡膠的預壓縮量S預一般取H自由的10%~15%。 橡膠的高度H與直徑D之比必須在0.5≦≦1.5范圍內(nèi)。如果超過1.5，應將橡膠分成若干段，在其間墊圈，并使每段橡膠的值T13在上述的范圍內(nèi)。 橡膠斷面面積的確定：一般是憑經(jīng)驗估計，并根據(jù)模具空間大小合理布置。同時在橡膠裝上模具后周圍要留有足夠的空隙位置，以允

45、許橡膠壓縮時斷面的脹大。 根據(jù)工件材料厚為2mm,沖裁時凸模進入凹模深度取1mm，考慮模具維修時的刃磨留量2mm，考慮開啟時卸料板高出凸模1mm，則總的工作行程H工作=8mm，則橡膠的高度H自由===27～32mm.取H=32mm。 模具在組裝時橡皮的預壓量為： H=10%～15%32=3.2～4.8mm 取H=4mm 由此可算出模具中安裝橡膠皮的空間高度尺寸為29mm。 十、凸模固定板與墊板的設計 1、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保證凸模安裝孔以外，還要螺釘與銷釘孔的設置。其形式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的06~08倍。 由沖裁件形

46、狀為矩形，故這里的固定板的形狀為矩形，其尺寸厚度為： 式中： — 凹模的厚度 ( mm)。 所以 H=（0.6～0.8）36=21.6～28.8 （mm） 取凸模固定板H= 25(mm) 凸凹模固定板H=28(mm) 2、墊板的設計 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力以降低模座所受的單位壓力，保護模座以免被凸模端面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應根據(jù)模座承受壓力的大小進行判斷。凸模支承端面對模座的單位壓力（Mpa）為： P= 式中： F=沖裁力 A=凸模支承端面面積（） 故P==130≤［ ］=1500 故需要加墊板，墊板經(jīng)淬硬磨平

47、的墊板。其厚度一般取4～12mm.所以墊板厚度H=8mm。 十一、導向零件設計與標準 1、模架的選擇 模架是上.下模座與導向零件的組合體. 模架是模具的主體結構,它是連接沖模主要工作零件的部件.沖模的只要零件,都要通過螺釘.銷釘連接到模架上,構成一幅完整的沖模結構才可使用.在冷沖模國家標準GB2851.1-81~GB2853.281中,模架有許多種.一般上.下模座和導柱.導套都已標準化,所以上述各類模架可以通過組合變化許多種規(guī)格的模架,以供任意選擇. 模架的結構形式,按導柱在模座上位置的不同,可分為對角導柱模架.后導柱模架.中間導柱模架.四導柱模架,按導向形式不同有滑動導向

48、模架和滾動導向模架. 對角導柱模架.中間導柱模架和四導柱模架的共同特點是導向零件都是安裝在模具對稱線上,滑動平穩(wěn),導向準確可靠.不同的是,對角導柱模架工作面的橫向(左右方向)尺寸一般大雨縱向(前后方向)尺寸,故常用于橫向送料的級進模.縱向送料的復合?；騿喂ば蚰?中間導柱模架只能縱向送料,一般用于復合模或單工序模.四導柱模架常用于精度要求較高或尺寸較大沖件的沖壓及大批量生產(chǎn)用的動模. 后測導柱模架的特點::是導向裝置的后側橫向和縱向送料都比較方便.但如有偏心載荷,壓力機導向又 不精確,就會造成上模偏斜,導向零件和凸.凹模都易磨損,從而影響模具壽命.一般用于較小的沖模.

49、標準模架的選用包括三個方面:根據(jù)沖件形狀尺寸精度.木局種類及條料送進方向等選擇模架類型,根據(jù)凹模周界尺寸和閉合高度要求確定模架的大小.規(guī)格;根據(jù)沖件精度.模具工作零件配合精度等確定模架的精度. 綜上所述,該沖件適合使用對角導柱模架.根據(jù)凹模長L=315 mm ,B=250mm .查《沖壓工藝及模具設計》萬戰(zhàn)勝主編.中國鐵道出版社.附表8-12： 閉合高度220～265mm 上模座 20020050 GB／T-2855.5-81 下模座 20020060 GB／T-2855.6-81 導柱 32210 GB／T-2861.1-81 導

50、套 3211548 GB／T-2861.6-81 查<<冷沖壓模具設計指導>>王芳主編 機械工業(yè)出版社 表2-40 對角式導柱模架 GB/T2851.1-90. 2、導向零件 導向零件是作為上模在工作時的運動定向,保證模具上.下部分正確的相對位置的零件.它用于提高模具精度.減少壓力機對模具精度的不良影響,同時還可以節(jié)省模具的調(diào)整時間以及提高制件的精度和模具壽命. 最常用的導向裝置是導柱導套結構形式和導板導向形式的.導柱導套結構又可分為光滑的圓柱導向和滾珠導向裝置兩種. 導柱.導套的裝配方式有以下幾種: 1. 最常用的裝配方式是將導柱裝在下模座,導套則裝在上模座上,分

51、別采用過盈配合. 2. 為模具工作部分刃磨方便起見,可以將中心一側導柱裝在下模座上,而將另一側的導柱裝在上模座上. 3. 在采用彈壓卸料板的結構形式時,可以采用將導柱裝在上模座上,而將導套裝在下模座上. 4. 為便于加工并保證導柱和導套的同軸度,使導柱的壓入部分直徑與導套部分的外徑相同,可以采用臺階式的導柱 在選擇導柱的長度時,應保證模具在閉合位置時,上模座的上平面與導柱面的距離不小于5mm,而當壓力機滑塊在上死點位置時,對于采用浮動模柄結構形式及采用滾珠導向結構形式的導柱不能和導套相脫開,此時還需保證能起一定的導向作用 導向零件可保證模具沖壓時，上、下模有一精確

52、的位置關系。在中、小型模具中最廣泛采用的導向零件是導柱和導套。 導柱（導套）常用兩個。對中型沖模或沖件精度要求高的自動化沖模，則采用四個導柱。 一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合。分滑動導柱、導套和滾動導柱、導套及鋼球保持圈。 結合此沖裁模和此沖件的精度要求，并據(jù)上所述，導向裝置選用滑動導柱導套。 3、模柄的選用 中、小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。常用的模柄形式有：壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄、浮動模柄四種。 考慮到此模具有頂件裝置，會影響到模柄的剛性，選用凸緣模柄即可避免此問題。 十二、壓力機的選擇 由于沖裁模具選用的是

53、復合模，工件的精度要求不高，因此可選用開式可傾史壓力機，它具有操作空間三面敞開、操作方便、容易安裝機械化的附屬設備和成本低廉等優(yōu)點。又因為總沖裁力F總=598(KN)， 故選擇的壓力機為： 型號 J23-63 標稱壓力 630 滑塊行程 130mm 行程次數(shù) 50次/min 最大閉合高度 360m 最大裝模高度 220mm 連桿調(diào)節(jié)高度 80mm 工作臺尺寸 480mm710mm 模柄孔尺寸 Φ5080mm 工作臺板孔漏料尺寸 Φ250mm 十三、模具總裝配圖 級進模是將凹模裝在下模部分.條料的卸料通過剛性卸料裝置推出,廢料與

54、工件在凹模上的漏料孔內(nèi)排出.但在沖裁過程中并沒有使沖壓件起壓緊的作用. 這種結構形式的模具制造簡單,操作方便,生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)時也比較安全,模具周圍清潔.但所得到的沖壓件平整度較差. 設計總結 畢業(yè)設計是檢驗我們在校期間對專業(yè)知識的掌握和熟練程度，是對我們所學專業(yè)知識的一次驗收 這次畢業(yè)設計是對我們所學知識的一次綜合運用，把所學的知識運用到實際加工中。通過這次畢業(yè)設計，鞏固且擴充了“沖壓工藝與模具設計”等課程所學的內(nèi)容，掌握了沖壓模具設計的方法和步驟，知道如何運用相關資料、書籍與手冊、圖表等來查閱設計中所需的相關數(shù)據(jù)和內(nèi)容。且學會了綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和

55、生產(chǎn)實際知識。進行沖壓模具設計工作的實際訓練，培養(yǎng)和提高了獨立工作的能力，做到為設計而設計。 但在設計過程中，發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)知識掌握的不牢固，意識到自己還有很多不足之處，幸虧有老師為我們排憂解難，及時、耐心地解答我們的提問。 畢業(yè)設計不只是單一地加強了對專業(yè)知識的了解，還使我們在其他方面的能力也得到了提高。 當然，設計中還有不盡完美的地方，在這里懇請老師批評并指正，力爭交一份滿意的答卷，讓老師滿意。 參考文獻 賈崇田等主編 《沖壓工藝與模具設計》 郵電出版社 王芳主編 《冷沖壓模具設計指導》 機械工業(yè)出版社 楊占堯主編 《沖壓模具圖冊》 高等教育出版社 王孝培主編 《冷沖模設計手冊》 機械工業(yè)出版社 《金屬材料學》 中央廣播電視大學出版社 其他相關資料 《機械設計手冊》