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機制052 羅文 150T-2(HD)側(cè)板沖孔落料復合模
學校代碼：10410
序 號：055019
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目： 150T-2(HD)側(cè)板沖孔落料復合模
學 院： 工 學 院
姓 名： 羅 文
學 號： 20055019
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 機制052
指導教師： 曾一凡
二OO九年 五 月
摘 要
本文是對150T-2（HD）側(cè)板零件的沖孔及其落料模具的設(shè)計，通過對零件圖形的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝性的分析，決定采取沖孔和落料在同一道工序完成的復合模，同時考慮到倒裝式復合模的沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，無頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，故選用倒裝式復合模具。
此倒裝式復合模具的設(shè)計，包含1.首先對零件的工藝性進行分析，然后選擇了幾個可行的方案，接著對工藝方案進行演算和比較，最終確定采用倒裝式復合沖裁模，2.制訂工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進行計算，3.初步確定沖模結(jié)構(gòu)，包括（1）模具的具體形式（2）定位裝置（3）卸料裝置
（4）導向零件（5）模架 4.沖裁力的計算 5.模具刃口尺寸的計算 6.沖裁模具主要零件的設(shè)計及計算 包括（1）落料凹模（2）沖孔凸模（3）凸凹模 7.標準零件的設(shè)計計算 包括（1）模架（2）導柱，導套 （3）上，下模座 （4）卸料螺釘 8.其它支承零件 包括（1）模柄 （2）固定板及墊板 9.緊固件的選擇
關(guān)鍵詞：沖孔 落料 倒裝式 復合模
Abstract
This article is about a 150T-2 (HD) components side blanking punch and die design,Through the analysising of the graphical parts of the structure and production process, so decided to adopt the gang dies which the pierceing and the shearing in the same process, At the same time taking into account the waste of gang dies directly pung down from the punch-die by press lineBecause of no lifting equipment,
The Structure is Simple,and easy to operate.So select the gang dies .
The design of the gang dies include 1 Analysising of the process of the part. Then select a number of possible program , calculate and comparison the process program.Finally choose the gang dies.2 Formulation the process process flows.Stocking layout , calculating the utilization of materials.3 Choose the structure of the punching dies initially include Specific forms of dies, locating device, discharging device, guiding parts, die carrier. 4 Calculating the blanking force.5 Calculating the dimension of the cutting edge. 6 Designing and Calculating the main parts of the dies .7. Designing and Calculating the standard components include die carrier, guide pillar, guide sleeve, punch set, lower die base, discharging bolt 8 Bearing components include die shank, fixing plate, shim plate, 9 Choosing the fastener.
Key words: punching hole, blanking, flip-over type, gang dies
1 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 沖壓的基本工序及模具 2
1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3
2設(shè)計課題及設(shè)計任務書 7
2．1設(shè) 計 課 題 7
2.2設(shè)計任務書 8
2.3 沖壓工藝性分析………………………………………………………………………….8 2.4 沖裁件的精度，表面粗糙度和毛刺………………………………………………….….8 2.5 沖裁件沖壓工藝方案的確定……………………………………………………………..9 2.6 沖裁件沖模結(jié)構(gòu)的確定…………………………………………..………………………9 2.7 沖裁件沖壓工藝計算 ………………………………………………………………..10
2.8 沖裁復合模主要零件的設(shè)計及其計算 18
2.9 標準零件的設(shè)計計算及其選擇 30
2.10 其他零件的設(shè)計計算及其選擇 34
3結(jié) 論 36
4.參 考 文 獻 37
5.致 謝 38
1 緒 論
1.1 引言
1.1沖壓的概念、特點及應用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。
(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。
（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。
（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。
沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn) 的。
1.2 沖壓的基本工序及模具
由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。
在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。
復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。
復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分
組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。
1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。
(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面
沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。
研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點成形設(shè)備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。
(2.)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.
在沖模的設(shè)計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。
(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面
性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。
近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。
(4)沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面
模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。
2設(shè)計課題及設(shè)計任務書
2．1設(shè) 計 課 題
設(shè)計150T—2（HD）側(cè)板沖孔落料復合模
2.1.1課題來源
實際的生產(chǎn)中
2.1.2課題研究的目的與主要內(nèi)容
2.1.3、目的
（1）用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行一項冷沖模設(shè)計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。
（2）擴充“冷沖模設(shè)計”課程所學內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟。
（3）握冷沖壓模具設(shè)計的基本知識。如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
2.1.4、基本要求
（1 ）到課題研究的目的所提的要求。
（2）點放在實際生產(chǎn)中，即親自與模具的跟蹤生產(chǎn)，熟悉自己所設(shè)計模具的工藝和生產(chǎn)全過程。
（3）生產(chǎn)者的身份來設(shè)計模具；為求所設(shè)計模具適合在所在設(shè)備條件下生產(chǎn)， 即要綜合生產(chǎn)實際，又要滿足生產(chǎn)要求，更要提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
（4）生產(chǎn)實際中，熟悉所用制造模具的設(shè)備的使用。課題研究已具備的條件有校辦工廠的所有設(shè)備。
2.2設(shè)計任務書
設(shè)計工件如圖1.1所示 零件名稱：150T-2（HD）側(cè)板落料沖孔模 材料：10# 材料厚度：t=2mm 批量：大批量成產(chǎn)
2.3 沖壓工藝性分析 2.3.1產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀分析：由零件圖可知，產(chǎn)品為方形落料，圓形沖孔。產(chǎn)品形狀較為簡單，（1）排樣時，應盡量符合合理排樣，減少廢料的原則（2）沖裁件圓角沖裁件個直線或曲線連接處，應有適當?shù)膱A角，根據(jù)α〈90°查冷沖壓手冊得，最小圓角半徑R>0.5t=1mm,由零件圖可知，滿足條件。（3）沖孔極限尺寸 因為受到凸模強度和穩(wěn)定性的限制，沖孔沖孔的尺寸不宜過小，其數(shù)值與孔的形狀，材料的力學性能，材料的厚度有關(guān)，查冷沖壓手冊得，圓孔的最小直徑d>0.35t=0.7mm，由零件圖可知，滿足條件。（4）孔間距與孔邊距，孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離a，受到模具強度和沖裁件質(zhì)量的限制，其值不能過小，宜取a≥2t=4mm,根據(jù)零件圖可知道，amin =6.8>a ,滿足條件。 2.4 沖裁件的精度，表面粗糙度和毛刺 2.4.1 尺寸精度 根據(jù)冷沖壓手冊可知，本例的零件尺寸符合IT11的要求，又因為設(shè)計要求模具精度為一般精度IT8 ，查冷沖壓手冊知，零件精度必須屬于IT10~IT13故IT11滿足要求 2.4.2 沖裁件斷面質(zhì)量 因為一般用普通沖裁方式?jīng)_2mm的金屬板料時，起斷面粗糙度Ra可達到12.5—6.3μm，毛刺允許高度為0.22~0.35mm?？梢娫摦a(chǎn)品在斷面尺寸粗糙度和毛刺高度上沒有太嚴格的要求，所以只要模具達到一般精度，沖裁件斷面質(zhì)量就可以保證。 2.4.3 產(chǎn)品材料分析 對于沖壓件材料一般要求達到的力學性能是，強度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標準。本零件產(chǎn)品選用10#鋼，屬于低碳鋼，退火后即可以使用，用沖裁的加工方法是完全可以成形的，由于零件對于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴格要求，所以采用國家標準的板材，其沖裁的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就完全可以保證。故綜上分析可知，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。 2.4.4 生產(chǎn)批量 由于該零件為大批量生產(chǎn)，很適合采用沖壓加工的方法，最好采用符合?；蜻B續(xù)模，若是能加上自動送料裝置，會大大提高生產(chǎn)效率，降低成本。 2.5 沖裁件沖壓工藝方案的確定 由零件圖可知，沖裁完成此工件需要落料，沖孔兩道工序。其加工工藝方案可以分為以下三種 2.5.1 第一種方案 采用單工序逐步加工，此方案的特點：由于采用單工序模，模具制造簡單，維修方便。但生產(chǎn)效率低，不適合大批量生產(chǎn)。 2.5.2 第二種方案 采用復合模加工成型，即在模具同一位置同時完成落料，沖孔兩道工序。該方案的特點：生產(chǎn)效率高，工件精度高，但模具制造較為復雜，調(diào)整維修較為麻煩，使用壽命低下等。2.5.3 第三種方案 采用連續(xù)模加工成型。該方案的特點：生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)機械化，自動化，但模具制造復雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度較低。根據(jù)本零件的設(shè)計要求，以及方案的特點，故采用第二種方案，即復合模具較為合理。 2.6 沖裁件沖模結(jié)構(gòu)的確定 2.6.1 模具的的形式 根據(jù)凸凹模在模具種的位置及其工件和廢料清除裝置的特點，將復合模分為正裝式和倒裝式 (1)正裝式的特點：工件和沖孔廢料都將落在凹模表面上，必須加以清除后才能進行下一次沖裁，因此操作不方便，也不安全，對多孔工件不宜采用，但沖出的工件表面比較平直。（2）倒裝式特點：沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口種，，積聚到一定數(shù)量，由下模座的漏料孔排除，不必清除廢料，操作方便，應用很廣，但工件表面平直度較差凹凸模承受的張力較大，因此凹凸模塊的壁厚應嚴格控制，以免強度不足。 經(jīng)分析，此工件有數(shù)量較多的孔，若采用正裝式復合模，操作較復雜。此外，該工件對平直度要求不高，工件精度要求也不高，所以從操作方便，模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復合模。 2.6.2 定位裝置 由于沖裁零件的尺寸較大，采用三個外六角螺栓，彈簧片，定位銷組成的伸縮式擋料銷定位。安裝在凹模與退料板之間，工作時，可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)，工作很方便。且對模具強度削落小。 2.6.3 卸料裝置 （1）條料的卸除，采用彈性退料板。因為式倒裝式復合模，所以退料板安裝在下模。（2）工件的卸除，采用模具上部的卸料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。（3）沖孔廢料的卸除，采用下模座上漏料孔排出，沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出 2.6.4 導向零件 （1）導板導向，特點：在模具上安裝不便，且阻擋操作者的視線，故不采用。（2）滾珠式導柱導套，特點：導向精度高，壽命長，但結(jié)構(gòu)較復雜，故也不采用。（3）滑動式導柱導套，特點：使模具在壓力機上的安裝較簡單，操作方便，還可以較低成本，針對該零件的產(chǎn)品精度要求不高，故采用滑動式導柱導套即可。 2.6.4 模架 （1）中間導柱模架，特點：導柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料（2）對角導柱模架，特點：受力平衡，滑動平穩(wěn)，可以縱向或橫向送料。（3）后側(cè)導柱模架，特點：可以三方送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。 綜上考慮，選用對角模架。 2.7 沖裁件沖壓工藝計算
2.7.1 排樣
（1） 橫排 a 搭邊值 查《冷沖壓模具手冊》如下圖，確定a,b.
當t=2時，a=2.2 b=2.0
b 條料寬度 采用無側(cè)壓裝置，即B-△=(b+2a+Z)_△
式中Z—倒料板與最寬條料之間的最小間隙，差手冊得Z=1mm
△ —條料寬度的單向偏差 查手冊得 △=0.8mm
所以 B-△=(b+2a+Z)_△ =（131.73+4.4+1）0 -0.8 =137.130 -0.8
c 材料利用率η0 =nF/LB×100%
式中 n—板料上實際沖裁的零件數(shù)量
F1—零件的實際面積 mm2
L—板料長度mm
B—板料寬度 mm
若取工件數(shù)量n=20件 則料長為L=20×633.53+19×2＋2×2＝12712.3mm
取L=12713mm 所以條料規(guī)格為 12713×137.2×2
零件的實際面積：F1 =2×[131.73×240.27＋89.23×17.25＋（52.23＋72.23）/2×59.25]=73746.66mm2
所以材料的實際利用率為 η0 =20×73746.66／12713×137.2 ×100%=84.6%
（2） 豎排 （a）搭邊值 同上 查手冊得 搭邊值 a=2.2 b=2.0
b 條料寬度 B-△=(b+2a+Z)_△ 同上 查手冊得 Z=1mm △=0.8
所以 B-△=（633.53＋2×2.2＋1）0 -0.8 =638.93 0 –0.8
c 材料利用率η0 =nF/LB×100% 若取工件數(shù)量n=20件，則料長為
L=20×131.73＋21×2＝2676.6mm 取L=2677mm
所以條料規(guī)格：2677×638.9×2
所以材料利用率為η0 =nF/LB×100%=20×73746.66／2677×638.9 ×100%=86.2%
綜上從材料的利用率分析可以知道，豎排排樣比橫排排樣節(jié)省材料，材料利用率高，所以確定采用豎排排樣法。 如圖
2.7.2 計算沖壓力
沖裁力公式為P=P孔+P落
式中P—沖裁力
P孔 –沖孔沖裁力
P落—落料沖裁力
（1）落料沖裁力P落
P落=KL落Tτ
式中K—系數(shù) K=1.3
L落—落料周長，L落=515.03+17+120=652.03
t—材料厚度 t=2
τ—材料抗剪強度，查手冊得 10# 退火后 τ=300mpa
所以 P落=1.3×652.03×2×300=508583.4N≈508.6KN
（2）沖孔沖裁力P孔
P孔 =KL孔Tτ
式中K—系數(shù) K=1.3
L孔—沖孔周長，L孔=π×（2×19.84＋6×7.92＋2×5.92＋2×6.12＋8.42）≈375.86
t—材料厚度 t=2
τ—材料抗剪強度，查手冊得 10# 退火后 τ=300mpa
所以 P孔=1.3×375.86×2×300=293170.8N≈293.2KN
（3）卸料力PX
PX=KXP落
式中PX—卸料力
KX —卸料系數(shù)，查手冊得 KX =0.04~0.05 取KX=0.045
所以 PX=0.045×506.6=22.9KN
（4） 推料力Pt
Pt=KtP孔n
式中 Kt—退料系數(shù) 查手冊得Kt=0.055
n—同時卡在凹模洞口內(nèi)的件數(shù)，n=8/2=4件
Pt=0.055×293.2×4＝64.5KN
（5） 頂件力Pd
式中Pd-頂件力
Kd-頂件系數(shù)，查手冊得Kd=0.06
所以Pd=0.06×（508.6+293.2）=48.1KN
（6） 總壓力P總
沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同，本例中選取采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的壓力為
P總=P+Px+Pt= P孔＋P落＋ PX＋ Pt=293.2+508.6+22.9+64.5=889.2KN
綜上，可初選壓力機 JA23—1000A
2.7.3 計算壓力中心
雖然落料件形狀是關(guān)于x,y軸對稱，但由于多凸模沖孔造成沖孔后零件形狀不對稱，故使用解析法確定該沖裁件的壓力中心。
沖孔所需沖裁力為：F沖 =KL沖t τ =1.3×(π×8.42)×2×300≈20.7KN
F沖 1 = KL沖1t τb=1.3×(π×7.92)×2×300≈19.4 KN
F沖 2 = KL沖2t τb=1.3×(π×5.92)×2×300≈14.5 KN
F沖 3 = KL沖3t τb=1.3×(π×6.12)×2×300≈15 KN
F沖 4 = KL沖4t τb=1.3×(π×19.84)×2×300≈48.6 KN
分別以零件最外輪廓為x,y軸建立坐標系，如下圖
由解析法得 X1=28.3mm X2=126.3mm X3=126.3mm X4=136.8mm X5=316.8mm
X6=417.8mm X7=477.8mm X8=496.8mm X9=605.3
Y1=9.9mm Y2=43.9mm Y3=65.9mm Y4=87.9mm Y5=96.9mm
由于合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之和。設(shè)壓力中心坐標（X0,Y0）
F4X1+2F1X2+F沖X3+(F1+F3)X4+2F1X5+F2X6+F2X7+(F1+F3)×X8+F4X9=(6F1+2F2+2F3+2F4+ F沖) X0
2F3Y1+F1Y2+(2F4+3F1)Y3+2F1Y4+(F沖+2F2)Y5=(6F1+2F2+2F3+2F4+F沖)Y0
解得 X0=201.57mm Y0=66.88mm
即 壓力中心坐標為（201.57，66.88）
2.7.4 計算刃口尺寸
因為凸模，凹模分開加工時，具有互換性，適合批量生產(chǎn)，所以本例中選用凸凹模分開加工方法制造凸凹模。
1> 落料凸凹模 落料時間隙取在凸模上
凸模尺寸：Dp=(D-xΔ-2Cmin)0 δp 凹模尺寸：Dd=(D-xΔ)δd 0
式中 Dp Dd —分別為落料凹模和凸模的刃口。
D —落料件外徑的基本尺寸。
δd δp —分別為凹模和凸模的制造公差 如下圖。
x —系數(shù)，與工件制造精度有關(guān) 如下圖。
Δ —落料件外徑公差 查沖壓手冊，根據(jù)基本尺寸確定。
Cmin —最小合理間隙 查手冊得Cmin=0.09mm Cmax—最大合理間隙 查手冊得Cmax=0.15mm
對于尺寸 633.53mm δd=+0.07 δp=-0.05 Δ=0.7
Dd=(633.53-0.75×0.7)+0.07 0=633+0.07 0
Dp=(633.53-0.75×0.7-2×0.09) 0 -0.05 =632.820 -0.05
對于尺寸 515.03mm δd=+0.07 δp=-0.05 Δ=0.7
Dd=(515.03-0.75×0.7)+0.07 0=514.5+0.07 0
Dp=(514.5-2×0.09) 0 -0.05=514.320 -0.05
對于尺寸480.53mm δd=+0.06 δp=-0.04 Δ=0.7
Dd=(480.53-0.75×0.7)+0.06 0=480+0.06 0
Dp=(480-2×0.09) 0 -0.04=479.820 -0.05
對于尺寸52.23mm δd=+0.03 δp=-0.02 Δ=0.3
Dd=(52.23-0.75×0.3)+0.03 0=52+0.03 0
Dp=(52-2×0.09) 0 -0.02=51.820 -0.02
對于尺寸72.23mm δd=+0.03 δp=-0.02 Δ=0.3
Dd=(72.23-0.75×0.3)+0.03 0=72+0.03 0
Dp=(72-2×0.09) 0 -0.02=71.910 -0.02
對于尺寸89.23mm δd=+0.04 δp=-0.03 Δ=0.3
Dd=(89.23-0.75×0.3)+0.04 0=72+0.04 0
Dp=(89-2×0.09) 0 -0.03=71.910 -0.03
對于尺寸131.73mm δd=+0.04 δp=-0.03 Δ=0.3
Dd=(131.73-0.75×0.3)+0.04 0=131.5+0.04 0
Dp=(131.5-2×0.09) 0 -0.03=131.320 -0.03
校核 以上取值中都滿足校驗公式|δd|＋|δp|≤2(Cmax－Cmin)
所以 落料的凸凹模刃口尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。
2> 沖孔凸凹模 沖孔時，間隙取在凹模上。
則 凸模尺寸：dp=(d+xΔ)0 δp 凹模尺寸：dd =(d+xΔ+2Cmin) δd 0
式中 dp dd—分別為沖孔時，凸模和凹模的刃口尺寸。
d —沖孔件孔徑的基本尺寸。
對孔徑φ8.42mm 查手冊得 δd=0.02 δp=-0.02 Δ=0.18 x=0.75
dp=(8.42+0.75×0.18)0 -0.02 =8.550 -0.02
dd =(8.55+ 2×0.09) +0.02 0=8.73+0.02 0
對孔徑φ7.92mm 查手冊得 δd=0.02 δp=-0.02 Δ=0.18 x=0.75
dp=(7.92+0.75×0.18)0 -0.02 =8.050 -0.02
dd =(8.05+ 2×0.09) +0.02 0=8.23+0.02 0
對孔徑φ5.92mm 查手冊得 δd=0.02 δp=-0.02 Δ=0.18 x=0.75
dp=(5.92+0.75×0.18)0 -0.02 =6.050 -0.02
dd =(6.05+ 2×0.09) +0.02 0=6.23+0.02 0
對孔徑φ6.12mm 查手冊得 δd=0.02 δp=-0.02 Δ=0.18 x=0.75
dp=(6.12+0.75×0.18)0 -0.02 =6.250 -0.02
dd =(6.25+ 2×0.09) +0.02 0=6.43+0.02 0
對孔徑φ19.84mm 查手冊得 δd=0.02 δp=-0.02 Δ=0.22 x=0.75
dp=(19.84+0.75×0.22)0 -0.02 =200 -0.02
dd =(20+ 2×0.09) +0.02 0=20.18+0.02 0
2.7.5 計算孔與孔間中心距 無論分開加工還是配作法加工，凹模孔中心距LA
LA=（Lmin+0.5Δ）±0.5δA
式中 LA —工件孔距最小極限尺寸
Δ— 工件孔距公差
δA—凹?？拙嘀圃炱?，取δA=Δ/4
對中心距576.9±0.2 查手冊得 Δ=0.4，δA=Δ/4=0.1
LA=（576.9-0.2+0.5×0.4）±0.5×0.1 =576.9±0.05
對中心距360±0.2 查手冊得 Δ=0.4，δA=Δ/4=0.1
LA=（360-0.2+0.5×0.4）±0.5×0.1=360±0.05
對中心距230.5±0.2 查手冊得 Δ=0.4，δA=Δ/4=0.1
LA=（230.5-0.2+0.5×0.4）±0.5×0.1=230.5±0.05
對中心距190.5±0.2 查手冊得 Δ=0.4，δA=Δ/4=0.1
LA=（190.5-0.2+0.5×0.4）±0.5×0.1 =230.5±0.05
對中心距101±0.08 查手冊得 Δ=0.16，δA=Δ/4=0.04
LA=（101-0.08+0.5×0.16）±0.5×0.04 =101±0.02
對中心距 60±0.08 查手冊得 Δ=0.16，δA=Δ/4=0.04
LA=（60-0.08+0.5×0.16）±0.5×0.04 =60±0.02
對中心距 56±0.08 查手冊得 Δ=0.16，δA=Δ/4=0.04
LA=（56-0.08+0.5×0.16）±0.5×0.04 =56±0.02
對中心距 31±0.08 查手冊得 Δ=0.16，δA=Δ/4=0.04
LA=（31-0.08+0.5×0.16）±0.5×0.04 =31±0.02
對中心距 22±0.08 查手冊得 Δ=0.16，δA=Δ/4=0.04
LA=（22-0.08+0.5×0.16）±0.5×0.04 =22±0.02
校核 綜上，所有δd，δp 均滿足|δd|＋|δp|≤2(Cmax－Cmin)
所以，沖孔中的所有凸凹模刃口尺寸均設(shè)計合理
2.8 沖裁復合模主要零件的設(shè)計及其計算
2.8.1 落料凹模設(shè)計計算 落料凹模的設(shè)計計算 1>凹模刃口形式 本例中沖裁模選擇常用的直刃壁孔口 模，該凹模的特點：刃口強度高，修模后刃口尺寸不變，制造方便。在廢料或沖件向下推出的模具結(jié)構(gòu)中，廢料或沖件會積存在孔口內(nèi)，凹模脹力大，增加沖裁力和刃壁的磨損，磨損后每次修模量較大。
（1） 凹模外形結(jié)構(gòu)設(shè)計 一般矩形刃口凹模外形結(jié)構(gòu)也為矩形。詳細見下圖
（3） 凹模外形尺寸的計算 1> 厚度 Ha=k
式中 K— 修正系數(shù) 查手冊得K=1.5
P落— 落料沖裁力 P落=508.6KN
Ha=1.5×=50mm
2> 凹模周界尺寸的計算 a.凹模刃口輪廓為平滑曲線時，W1=1.2Ha
b.凹模刃口輪廓為直線時，W2=1.5Ha c.凹模刃口為尖角或其他復雜形狀時，W3=2.0Ha 本例中，凹模刃口基本為直線，W2=1.5Ha=1.5×50=75mm
最后得出，凹模長l=783mm,寬b=282mm
（4） 凹模的固定方法 因為是倒裝式復合模，故凹模安裝在上模座中，采用內(nèi)六角螺栓加緊，圓柱銷定位的方式與沖頭固定板聯(lián)結(jié)。
2.8.2固定板的設(shè)計計算 凸模固定板的外形尺寸 一般情況下，凸模固定板 外形尺寸與凹?；蛐读习?寸相同，故凸模長取783.mm,寬取282mm。
凸模固定板的厚度，根據(jù)公式得：
Ht=(0.6~0.8)Ha=(0.6~0.8)×50=30~40 mm
式中 Ht—凸模固定板厚度。
Ha—落料凹模厚。
本例中取 Ht=35mm 詳見下圖
2.8.3卸料板及其退料板的設(shè)計計算
卸料板和退料板的作用是：將抱在凸模上的工件或廢料頂出和卸下，由于本例采用倒裝式復合模結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)需要，故設(shè)計一塊卸料板和一塊退料板，卸料板安裝在上模座中，當沖孔時，沖孔廢料沖壓進凸凹模的凹模之中，當凹模中廢料累積到一定數(shù)量后，將其沖出，而剩下的沖裁件卡在沖頭之上，通過裝在上模座中的卸料板將其推下，退料板安裝在下模座中，落料時，落料件進入上方的凹模中，可通過卸料板將其推下，而沖裁剩余料則卡在凹凸模上，這時，通過裝在下模之中的彈性退料板將其頂出。
（1）卸料板 退料板類型選擇，一般常用的卸料板，退料板有固定卸料板和彈壓卸料板兩種，固定卸料板裝在下模，具有