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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目 撥叉復(fù)合沖裁模的設(shè)計 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機(jī) 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 講師 2015 年 4 月 10 日 摘 要 我國的模具行業(yè)與國外模具行業(yè)相比起步較晚，雖然近些年有了較快的發(fā)展， 但是與國外的模具設(shè)計與制造業(yè)相比仍有一定的差距，這使得我國的模具壽命較低， 產(chǎn)品的價格偏高。因而應(yīng)該大力培養(yǎng)模具人才，努力縮小我國同發(fā)達(dá)國家之間的距 離。 本次我所設(shè)計的是撥叉復(fù)合沖裁模，主要是想通過本次設(shè)計提高對模具課程的 認(rèn)知和理解，了解模具加工和設(shè)計過程中的重難點。對本次的加工零件進(jìn)行分析， 該零件所用的材料是錫青銅，生產(chǎn)批量是大批量生產(chǎn)，初步設(shè)定幾個可行的加工方 案并進(jìn)行比較，選出其中比較合理的一個沖裁加工方案,本設(shè)計選擇正裝復(fù)合沖裁模； 選出符合該模具的定位方式，卸料、出件跟導(dǎo)向方式；通過計算分析，最終完成該 模具的主要設(shè)計計算；模具的凸、凹模的設(shè)計，選擇模具的材料，確定每個零部件 的加工方案。根據(jù)模具的裝配原則，完成模具的裝配。用裝配好的模具進(jìn)行試沖， 找出模具設(shè)計和制造中的不足，發(fā)現(xiàn)原因并對模具做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理。 關(guān)鍵詞：模具 ；凸凹模 ；正裝復(fù)合模 ABSTRACT China's mold industry and the mold industry abroad started late, although in recent years there have been rapid developments, but compared with the mold design and manufacturing abroad still have a gap, which mold lower life expectancy and product prices on the high side. Should therefore foster mold talents, efforts to narrow the distance between China and the developed countries. This what I design is a fork of the compound blanking die, mainly through the design improve the awareness and understanding of the mold course, knowledge of molding process and problems in the design process. On this time of processing parts for analysis, the parts by with of material is tin bronze, production bulk is big production, preliminary set several feasible of processing program and for compared, elected which compared reasonable of a rushed CD processing program; elected meet the mold of positioning way, unloading material, and out pieces with oriented way; through calculation analysis, eventually completed the mold of main design calculation; mold of convex, and concave die of design, select mold of material, determines each parts of processing program. According to mold assembly principle, complete the mold Assembly. Assembled mold test, find out shortcomings in mold design and manufacturing, cause finding, and the mold to make proper adjustments and repairs. Key words：die ; punch-die ; dress in compound blanking die 目 錄 1 沖壓件的工藝性分析與方案確定 5 1.1 沖壓件工藝性分析 .5 1.2 沖壓工藝方案的確定 .6 2 零件主要設(shè) 計計算 8 2.1 排樣方案的確定及計算 .8 2.2 沖壓力的計算 .9 2.3 壓力中心的確定 10 2.4 工作零件刃口尺寸計算 11 2.5 卸料橡 膠的設(shè)計表 13 3 模具的總體設(shè)計 .14 3.1 模具類型的選擇 14 3.2 定位方式的選擇 14 3.3 卸料﹑出件、導(dǎo)向方式的選擇 14 4 撥叉復(fù)合沖裁模主要零部件設(shè)計 15 4.1 落料凸模的設(shè)計 .15 4.2 沖孔凸模的設(shè)計 .16 4.3 凹模的設(shè)計 16 5 模具材料的選用及其它零部件的設(shè)計 .18 5.1 模具的技術(shù)要求 .18 5.2 模具材料的選用及要求 18 5.3 定位零件的選擇 20 5.4 導(dǎo)料板、卸料部件設(shè)計 21 5.5 模架及其他零部件的設(shè)計 21 6 模具總裝圖及設(shè)備的選定 .22 6.1 模具的工作過程 22 6.2 模具的特點及結(jié)構(gòu)分析 23 結(jié) 論 .22 致 謝 .25 參考文獻(xiàn) .26 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 6 1 沖壓件的工藝性分析與方案確定 1.1 沖壓件工藝性分析 工件名稱：撥叉 零件簡圖：如圖 1.1 所示 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：QSn4-4-2.5 材料厚度：0.8 m 未注明尺寸公差為：IT7 級 圖 1.1 工件圖 沖裁件的工藝性指的是依據(jù)沖裁加工考慮其設(shè)計要求是否合理。通常情況下，在 滿足工件使用要求的條件下，能用最簡單、最經(jīng)濟(jì)的方法完成工件的沖裁加工，就可 認(rèn)定該件的沖壓工藝性好。否則，就認(rèn)定該件的沖壓工藝性差。沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀和 尺寸直接影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度甚至模具的壽命，因此必須提出一定的限制。 ⑴ 沖裁件的形狀應(yīng)盡量使排樣合理，以減少廢料。 ⑵ 沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處不應(yīng)是尖角，應(yīng)該有適當(dāng)?shù)膱A角過度。 ⑶ 沖裁件應(yīng)該盡量避免存在窄長的懸臂和凹槽。 ⑷在沖孔的時候，孔的尺寸不允許太小。 ⑸沖裁件的孔間距與孔邊距均受到模具強(qiáng)度限制，不宜太小。 材料分析：QSn4-4-2.5，是錫青銅 ,具有良好的耐蝕性,只能在冷態(tài)下進(jìn)行壓力加 工，具有較高的減摩性和良好的可切削性。 沖裁件的工藝分析：該工件的沖裁過程包含落料和沖孔兩道工序，材料為錫青銅， 該材料具有良好的沖壓性能，非常適宜于沖裁加工。工件結(jié)構(gòu)相對簡單,有個長 mm8.3 寬 mm 的鍵槽,鍵槽與 的圓弧之間距離為 ,還有一個槽寬為 mm 的叉形結(jié)8.11.2Rm2.15.2 構(gòu)，具有良好的沖裁性能，工件尺寸中未注明公差的均為自由公差,可看作 級，精7IT 度要求較高。把上述精度跟零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差進(jìn)行比較，可以看出這個零 件的精度要求可以在沖裁加工時得以保證，而且尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等其它的情況， 也全都符合沖裁的工藝性要求。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 7 1.2 沖壓工藝方案的確定 撥叉所需的沖壓工序包括落料、沖孔兩個基本工序，有以下三種可行的工藝方案： 方案 1：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)； 方案 2：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)； 方案 3：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案 1 模具雖然結(jié)構(gòu)簡單，能夠保證精度要求，但需要兩副模具，且生產(chǎn)時的效 率較低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求；方案 2 只需要一副模具，沖壓件的精度容易保 證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案 1 復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱， 模具的制造并不困難；方案 3 也只需一副模具，生產(chǎn)率也很高，能夠滿足精度要求， 但材料利用率較方案 2 低。 通過對比分析，采用方案二復(fù)合模沖裁最為合理。具體由以下兩表 1.1 和表 1.2 可查出。 表 1.1 三種方案的比較 模具種類 單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模 沖件精度 較低 高 一般 生產(chǎn)效率 較低 較高 高 生產(chǎn)批量 適合大、中、小批量 適合大批量 適合大批量 模具復(fù)雜程度 較易 較復(fù)雜 復(fù)雜 模具成本 較低 較高 高 模具制作精度 較低 較高 高 模具制造周期 較快 較長 長 模具外形尺寸 較小 中等 較大 沖壓設(shè)備能力 較小 中等 較大 工作條件 一般 較好 好 表 1.2 正、倒裝復(fù)合模的比較 比較項目 倒裝復(fù)合模 正裝復(fù)合模 凸模 在上模部分 在下模部分 凹模 在上模部分 在下模部分 工作零件 裝配位置 凸凹模 在下模部分 在上模部分 出件方式 采用頂桿、頂桿自上模（凹模）內(nèi)推 出，下落到模具工作面上 采用彈頂器自下模（凹模） 內(nèi)頂出至模具工作面上 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 8 沖裁件的平整度 較差 較好 廢料排除 廢料凸模內(nèi)積聚到一定程度后，便從下 模部分的漏料孔或排出槽排出 廢料不在凸凹模積聚。壓力 機(jī)回程時及從凸凹模內(nèi)推出 凸凹模的強(qiáng)度和壽命 凸凹模承受的漲力太大，凸凹模的最小 壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會漲裂 受力情況比倒裝復(fù)合模好， 但凸凹模的內(nèi)形尺寸易磨損 增大，壁厚可比倒裝的薄 生產(chǎn)操作 廢料自漏料孔中排出，有利于清理模具 的工作面，生產(chǎn)操作較安全 廢料自上而下?lián)袈?，和工?一起匯聚在模具工作面上， 對生產(chǎn)操作不利 適應(yīng)性 沖裁件平整要求不高，凸凹模強(qiáng)度足夠 時采用。凸凹模尺寸較大時，可直接固 定要下模上，不用固定板 適用于薄料的生產(chǎn)，平整度 要求較高，以及壁厚較小， 強(qiáng)度較差的凸凹模 參見表 1.2 分析所沖裁零件的形狀結(jié)構(gòu),由于條料只有 0.8mm 很薄，而且沖壓件較 小，質(zhì)量要求一般，屬于普通沖裁。對于薄料及平直度要求較高的沖裁件，宜采用彈 性推件裝置，因此此處用彈性裝置來完成卸料、壓料的動作，以保證工件的平整度。 由于毛坯在進(jìn)入模具時是以條料的形式送進(jìn)的，而且是大批量生產(chǎn)，所以可以在卸料 板上加工一個形槽使其與條料一樣寬，這樣就使得送料條料送進(jìn)時能正確定位，同時 因為沖件結(jié)構(gòu)較簡單，所以可以采用手動送料。 正裝式復(fù)合模較適用于沖制材質(zhì)較軟的或板料較平的平直度要求較高的沖裁件還 可以沖制孔邊距較小的沖裁件，故此處選用正裝式。 至于上下模座的導(dǎo)向方式，由于沖件生產(chǎn)批量是大量的生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)也較為簡單， 尺寸精度要求較高，為了提高模具的使用壽命，宜采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合的形式來實現(xiàn) 上下模正確的沖裁。 綜上，經(jīng)過比較分析，選用正裝復(fù)合模進(jìn)行沖裁加工較為合適，加工時采用手動 送料。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 9 2 零件主要設(shè)計計算 2.1 排樣方案的確定及計算 排樣是指沖裁件在條料、板料上的布置方法。合理的排樣可以使材料利用 率得到提高，因此在滿足工件使用要求的前提下，盡可能選擇簡單的排樣方案， 以簡化模具結(jié)構(gòu)。如果是生產(chǎn)量大，特別是材料較貴的金屬（主要指黃銅、青 銅）時，應(yīng)盡可能選擇材料利用率高的排樣方案，以節(jié)省材料。 設(shè)計模具時，首先要對條料的排樣圖進(jìn)行設(shè)計，拔叉銅片具有一頭大一頭 小且對稱的特點，選用于直對排時用料較少，結(jié)構(gòu)較為合理。排樣圖如圖 2.1 所示根據(jù)排樣方法設(shè)成隔位沖壓，這樣就能顯著減少廢料。隔位沖壓就是將第 一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn) ，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中018 沖裁處第二部分工件。搭邊值查表 2.1 取 0.5 和 1.1，條料寬度為 ，m04.2?? 步距為 ，一個步距的材料利用率為 。m6.1 05.72 圖 2.1 排樣圖 沖裁件面積 ： 251.9mA? 由表 2.1，查得最小搭邊值： ，a5.0?ma1.? 表 2.1 最小搭邊值 a 搭邊值/mm R2t L50 卸料 板型 式 條料厚度 t/mm a a1 a a1 a a1 0～0.25 1.2 1.0 1.5 1.2 1.8～2.6 1.5～2. 5 彈性卸料板 0.2～0.5 1.0 0.8 1.2 1.0 1.5～2.5 1.2～2. 2 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 10 0.5～1.0 1.2 0.9 0.5 1.1 1.0～2.6 1.5～2. 5 1.0～1.5 1.3 1.0 1.5 1.2 2.2～3.2 1.8～2. 8 1.5～2.0 1.5 1.2 1.8 1.5 2.4～3.4 2.0～3. 0 條料寬度 ： （2—1）mB04.26.18.02????? 步距： （2—2）S.45 一個步距材料的利用率： 0×BSA=?0×6.159 （2—3） 5.72 其中： ——條料的利用率? ——條料寬度B A——工件的實際面積 ——條料步距S 2.2 沖壓力的計算 本次設(shè)計的撥叉，工件尺寸較小,材料較薄,因此不需要太大的沖裁力,一般 的沖裁設(shè)備就能夠滿足所需的沖裁力,不必采取其它的措施,采用平刃沖裁就能 滿足要求。 1．落料力的計算 落料力的計算按下式可得： （2—4） bKLtF??落 式中 ——落料力落 ——工件外輪廓周長 m ——材料厚度t ——材料抗剪強(qiáng)度( )取b?MPaPab280?? ——系數(shù)一般取 1.3K 2×14.3+95.31×2.6+492.174.+86×2954.=L m≈0? 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 11 NF1.72803.16.???落 2．卸料力的計算 表 2.2 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 材料及厚度 /m卸K推K頂K1.0? 0.065~0.075 0.1 0.14 0.1~0.5 0.045~0.055 0.065 0.08 0.5~2.5 0.04~0.05 0.055 0.06 2.5~6.5 0.03~0.04 0.045 0.05 鋼 6.5 0.02~0.03 0.025 0.03 鋁、鋁合金 0.025~0.08 0.03~0.07 紫銅、黃銅 0.02~0.06 0.03~0.09 卸料力按式： （2—5） 落卸卸 FK? 式中 ——卸料力系數(shù)其值查表 2.2 得卸 04.?K卸 故 N1.72804.?卸 = 3.推件力的計算 推件力按式 （2—6） 落推推 FnK? 式中 ——推件力系數(shù)其值由表 2.2 查得推 03.?推K ——工件在凹模內(nèi)的個數(shù)此取 7n 則 N1.72803.?推 1456= 沖壓工藝總力： 推卸落總 FF?? 456 （2—7）K963 該模具采用彈性卸料和下出料方式。 2.3 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用線與凹模平面的交點就是模具的壓力中心。用毛線分別 懸掛模擬件的不同位置，分別由懸掛處做鉛垂線，交點就是圖示的 P 點。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 12 對稱沖件的壓力中心就位于沖件圖形的輪廓的中心線上,如圖 2.2 所示。 圖 2.2 壓力中心圖 利用該方法可以得出：模具的壓力中心在 P（-3.4 ，0）點上。 2.4 工作零件刃口尺寸計算 在沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越 小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使得間隙越用越大。因此，確定凸凹模刃口尺寸 時就按分開加工的方法來計算。查初始雙面間隙表 2.3 得： 表 2.3 初始雙面間隙 Zmax、Z min 08、10、35 09M2、Q235 Q345 QSn4-4-2.5 40、50 65Mn材料 厚度 t/mm Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin 于 0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.021 0.015 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 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 0.260 0.380 0.260 0.380 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 13 經(jīng)查表 2.3 得 015.min?Z021.max?Z 查表 2.4 得因數(shù) 7.X 表 2.4 磨損系數(shù) 非圓形沖件 圓形沖件 1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度 mt/ 沖件公差 m/? 1 0.36 0.16 1~2 0.42 0.20 2~4 0.50 0.24 4~ 0.60 0.30 計算如下： () 0p_min1.2DZ=???()06.+1.2d_D=?? 0p_15.2×75.? .025×7. 06._8 06.+8 () 0p_4.20D.=?()13.0+4.20d._=D 013._ 13.0+ () 0p_2.5D5.×7?()075.d×.5 05._964= 075.+94= () 06._D1.28.1 ()06.d2._81D 06._ 06.+ () 06._D5.×754= ()06._d5×7.4= 06._ 06.+1 () 06._p2+9d ()06.+d .25.9 06._1= 06.+= 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 14 () 06._p25×7.+2=d ()06.+d 15.20×75.+2= 06._9 6.01 () 06._p3()06.+d3 06._1=06.+2= ()43.±+cCp?? 1.02. 1=()45.±.×75+Cp069.2 2.5 卸料橡膠的設(shè)計表 表 2.5 卸料橡膠的設(shè)計表 項目 公式 結(jié)果 備注 卸料板作行程 21htI??3.3mm 為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1h 1 ； 為凸模沖裁后進(jìn)m2 入凹模的深度 2 橡膠工作行程 修hHI8.5mm 為凸模修磨量，取 5修H 橡膠自由高度 I4?自 由 34mm 取 %2的為 自 由I 橡膠的預(yù)壓縮量 自 由預(yù) %155.1mm 自 由預(yù) ）（ H15~0? 每個橡膠承受的 載荷 4/1卸F?722mm 選用 4 個圓筒形橡膠 橡膠的外徑 5.0)/(27.(1pdD? 32mm 校核橡膠自由高 .4/5.0??H自 由 滿足要求 為 圓筒形橡 膠的內(nèi)徑d 取 MPapm5.0;13? 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 15 度 橡膠的安裝高度 預(yù)自 由安 H??31mm 3 模具的總體設(shè)計 3.1 模具類型的選擇 經(jīng)過前面沖壓工藝分析可知：該模具采用正裝式復(fù)合沖裁模。 3.2 定位方式的選擇 沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。 該設(shè)計用導(dǎo)料銷 27 作為送進(jìn)導(dǎo)向定位零件，無側(cè)壓裝置。在送料方向上的 限位，控制條料一次送進(jìn)的距離稱為送料定距，選用定位銷 26 對送料進(jìn)行定距 定位，對工序進(jìn)行定位的定位零件是定位銷。 3.3 卸料﹑出件、導(dǎo)向方式的選擇 在一次行程中，工作行程完成沖裁加工后，就可以由卸料與出件裝置將沖 件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便進(jìn)行下一次沖裁。 （1）卸料：把沖件或廢料從凸模上卸下來的裝置稱為卸料裝置。有以下幾 種形式固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀。 固定卸料裝置是由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上。 彈性卸料裝置由彈壓卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成。 在工作行程，橡膠板受壓縮而儲蓄能量，所產(chǎn)生的壓力使彈壓卸料板起壓料作 用。而在回程，橡膠板釋放能量，所產(chǎn)生的壓力又使彈壓卸料板起卸料作用。 因此，彈壓卸料裝置既有卸料作用，又有壓料作用，適合沖薄料，可獲得比較 平整的工件。 （2）出件：出件裝置的作用是將廢料或工件從凹模內(nèi)卸下，推件裝置一般 是剛性的。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便性，以及工件料厚為 ，相對較薄，8.0m 卸料力也比較小，故可采用彈性卸料，又因為是復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件 比較便于操作和提高生產(chǎn)效率。 （3）導(dǎo)向方式：沖模的導(dǎo)向方式分為無導(dǎo)向沖裁和有導(dǎo)向沖裁。該模具采 用的是有導(dǎo)向沖裁，具體為中間導(dǎo)柱導(dǎo)向方式，導(dǎo)柱導(dǎo)套的直徑不相同，這樣 可以方便安裝調(diào)整，并能夠防止上模與下模裝錯位而發(fā)生事故，提高模具壽命 和工件質(zhì)量，故該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 16 4 撥叉復(fù)合沖裁模主要零部件設(shè)計 4.1 落料凸模的設(shè)計 結(jié)合工件外形并考慮加工特性，將落料凸模設(shè)計成直通式，采用線切割機(jī) 加工，2 個 螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 。其總長 L8M56mH 可按公式計算： （3—1） htL??21 式中 ——凸模長度 (mm) ——凸模固定板厚度（mm）1 ——卸料板厚度（mm）2h ——材料厚度（mm）t ——增加長度（mm） ，它包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹 模的深度（0.5~1mm） 、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般取 10~20mm。 1.5d mm ?1h31?h m70.2?? ??L.423.? 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 17 圖 4.1 落料凸模 4.2 沖孔凸模的設(shè)計 為保證凸模能夠正常工作，設(shè)計任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足三個原則： 精確定位、防止拔出、防止轉(zhuǎn)動。該設(shè)計中所沖孔均為圓形，而且不需要對小 凸模特殊保護(hù)，所以此處沖孔凸模選用了臺階式，一方面加工制造簡單，另一 方面又便于裝配與互換。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 18 圖 4.2 沖孔凸模 4.3 凹模的設(shè)計 凹模厚度：10 m 表 4.3 凹模厚度系數(shù) km 材料厚度 t 板料寬度 s ≤1 ＞1~ 3 ＞3~ 6 ≤50 0.30~0.40 0.35~0.50 0.45~0.6 ＞50~ 100 0.20~0.30 0.22~0.35 0.30~0.45 ＞100~ 200 0.15~0.20 0.18~0.22 0.22~0.30 ＞200 0.10~0.15 0.12~0.18 0.15~0.22 凹模按結(jié)構(gòu)分為整體式、組合式和鑲拼式。該模具選用整體凹模，要依據(jù) 所算出的壓力中心的數(shù)據(jù)，調(diào)整凹模在模架上的位置，使壓力中心與模柄中心 重合。其輪廓尺寸可按資料《沖壓模具設(shè)計與制造》上的公式計算，見表 4.3： 凹模壁厚： mc20~15)25.1(??? ——沖裁輪廓長度修正系數(shù) 1KK ——凹模材料修正系數(shù) 2 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 19 ——沖裁力P 凹模壁厚： mc20~15)25.1(??? 取 mm0 凹模寬度： （4—1） bB4.894.? 凹模長度：115 m 凹模輪廓尺寸為： mm，結(jié)構(gòu)如圖 4.3 所示。20.581? 圖 4.3 凹模 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 20 5 模具材料的選用及其它零部件的設(shè)計 5.1 模具的技術(shù)要求 1、明確設(shè)計思路，合理布置設(shè)計的先后次序 2、根據(jù)實際沖裁要求正確的計算出有關(guān)數(shù)據(jù) 3、認(rèn)真分析并確定主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸 4、正確的選取有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件 5.2 模具材料的選用及要求 1.對沖壓模具材料的性能要求 （1）具有較高的硬度、抗彎強(qiáng)調(diào)、抗壓強(qiáng)調(diào)等，一般要求其工作零件熱處 理以后的硬度達(dá)到 60 以上。HRC （2）具有較高的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度 （3）具有較好的耐磨性和膠合能力。 （4）具有較好的冷、熱加工工藝性。 2.沖模零件材料選用原則： （1）要選用滿足模具零件工作要求的綜合性能最佳的材料。 （2）要根據(jù)模具失效形式合理選用鋼材。鋼材的失效對模具的壽命影響巨 大，主要包括： 1）為防止模具開裂，要選用韌性好的材料。 2）為防止磨損，應(yīng)選用合金元素高的材料。 3）對于大型沖模應(yīng)采用淬透性好的材料。 （3）要根據(jù)制品批量大小，以低成本為選材原則。 （4）要根據(jù)沖模零件的作用選擇。 （5）要根據(jù)沖模精密程度選用：在制造小型而又復(fù)雜的精密模具時可選用 優(yōu)質(zhì)合金鋼制作，而對于比較簡單，形狀、精度要求不高的模具應(yīng)采用比較便宜 的低合金鋼或碳鋼。 （6）根據(jù)圖紙要求該工件板料較薄只有 0.8 ，并且外形尺寸較大，生m 產(chǎn)批量是大批量生產(chǎn)。見表 5.1。 表 5.1 模具工作零件的常用材料及熱處理要求 熱處理硬化/ HRC 類 型 零件名稱及使用條件 材料牌號 凸模 凹模 沖 裁 模 沖裁厚度 t≤3 ,形狀m 簡單的凸模、凹模和凸 凹模 ， ，AT810VMn29 58～6 2 60～ 64 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 21 2 沖裁厚度 t≤3 ,形m 狀復(fù)雜或沖裁厚 t＞3 的凸模、凹模和凸 凹模 ， ， ,CrWMnVr6n29 , ，12o15GCr 58～6 2 62～ 64 , ，Vr48Vr20 60～6 2 61～ 63)65(365NbWMoC 56～5 8 58～ 60 3 要求高度耐磨的凸模、 凹模和凸凹模，或生產(chǎn) 量大、要求特長壽命的 凸、凹模 , ，1YG20 , ,82rrirno ， 48～52 4 材料加熱沖裁時用凸、 凹模 )2(346?CWVNiMo 51～53 1 一般拉深用的凸模和 凹模 ， ， ，AT810n9 58～6 2 60～ 64 , ，2CroV15GCr 60～6 2 62～ 64 2 要求耐磨的凹模和凸 凹模，或沖壓生產(chǎn)批量 大、要求特長壽命的凸、 凹模材料 ,8Y— 拉 深 件 3 材料加熱拉深用的凸 模和凹模 ,CrNiMo5riT52～56 綜合各種材料進(jìn)行比較及材料的用途，查表 5.1 表 5.2 和表 5.3 可選擇 為冷沖模工作零件所用的鋼材。GrWMn 表 5.2 冷沖模工作零件材料 零件名稱 使用條件 選用材料 凸模，凹模，凸凹模， 凸、凹模鑲塊，連續(xù)模， 側(cè)刃凸模 形狀簡單，沖裁材料厚度 小于等于 3 ，中小批量tm 生產(chǎn)的沖裁 T8、T8A、T10、T10A 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 22 沖裁件厚度 3 ，形t?m 狀復(fù)雜，或沖裁厚度 3? 的中小批量沖裁 Gr12、GrWMn、GGr15、 Gr12MoV 要求批量較大，使用壽命 較長的沖裁模 W18GrV、 、MoVWGr24 、YG15、YG56 20 需要加熱沖裁模 3W2Gr8V、5GrMoV、6Gr4Mo3 NiWV 選擇說明：在選擇沖裁凸模、凹模材料時，應(yīng)依據(jù)模具的工作條件與失效 特點，量材而用。對于形狀簡單、尺寸較小、受力也比較小的凸、凹模，只需 要適當(dāng)熱處理工藝，其性能就能夠滿足使用要求，而當(dāng)生產(chǎn)批量不大時，可采 用碳素工具鋼作為模具材料，這樣能夠使成本降低；反之，就應(yīng)該選用變形較 小，耐磨性較高的合金工具鋼。對于大、中型沖裁模，其材料的成本占模具總 成本 10﹪~18﹪左右，故應(yīng)選用變形小、耐磨性高的合金工具鋼較適宜。 表 5.3 冷沖模輔助材料的選用 零件名稱 選用材料 熱處理 硬度 HRC 上模座、下模座 HT20~40HT25~47、Z G 模柄 A3、A5 凸模固定板、凸、 凹模固定板 A3、A5 側(cè)面導(dǎo)板 45 淬火 43~48 導(dǎo)柱 20 滲碳 0.8~1 58~62 導(dǎo)套 20 淬火 58~60 導(dǎo)正銷、定位銷 T7、T8 淬火 52~56 擋料銷、擋料板 45 淬火 45~48 墊板、定位板 45、T7A 淬火 43~48 螺母、墊圈 A3 固定螺栓、螺釘 A3、45 銷釘 45 淬火 45~48 頂桿、推桿 45 淬火 43~48 5.3 定位零件的選擇 沖模的定位零件主要用于確保條料的正確送進(jìn)及在模具中時的正確位置。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 23 定位零件在選擇的時候需注意坯料形式、模具結(jié)構(gòu)、沖件精度和生產(chǎn)率等要求。 活動定位銷用于彈壓導(dǎo)料板上，彈簧選用標(biāo)準(zhǔn)件，落料凸模下設(shè)置兩個導(dǎo) 料銷，導(dǎo)正條料位置，減少誤差。 5.4 導(dǎo)料板、卸料部件設(shè)計 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間間隙 ，m1 這樣就確定了導(dǎo)料板寬度。查表 5.4 得厚度 。導(dǎo)料板采用 45 鋼制作，熱7?H 處理硬度為 ，用螺釘和銷釘固定在凹模上。HRC45~0 表 5.4 定位裝置尺寸 導(dǎo)料板厚度 H材料厚度 t 擋料銷高度 h 固定導(dǎo)料銷 自動導(dǎo)料銷 0.3~2 2~3 3~4 4~6 6~10 3 4 4 5 8 6~8 8~10 10~12 12~15 15~25 4~8 6~8 8~10 8~10 10~15 卸料板厚度為 3 ；m 卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40～45 。HRC 5.5 模架及其他零部件的設(shè)計 該模具選用中間導(dǎo)柱模架，該模架的導(dǎo)柱位于模具兩側(cè)對稱的位置，為防 止可能產(chǎn)生側(cè)向推力，可設(shè)置止推塊使得導(dǎo)柱不受彎曲力。為了防止上下模座 倒置，模架中導(dǎo)柱導(dǎo)套直徑是不一樣的，一般相差 2～5mm，以凹模的周界尺寸 為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 經(jīng)查表選擇模架規(guī)格 100×125×12.5mm。 導(dǎo)柱直徑 12mm 導(dǎo)套直徑 18mm 墊板寬厚 20×40mm 上模座厚度取 20mm 上模墊板厚度取 5mm 固定板取 5mm 下模座厚度取 25mm 模具閉合高度： 2hHLH????下 模固墊上 模閉 )510352( m91? 式中： ——凸模長度， L? ——凹模厚度， 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 24 ——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2h mh2? 6 模具總裝圖及設(shè)備的選定 6.1 模具的工作過程 根據(jù)本零件的形狀、尺寸及技術(shù)要求，經(jīng)分析計算及選擇，得出本設(shè)計的 模具裝配圖如圖 6 所示。沖裁時，剪切好的條料通過導(dǎo)料銷 27、定位銷 26 定 位，并有卸料板 6 壓住條料，沖裁時，沖裁件又同時受到凸凹模 13 和頂件塊 22 的壓緊力壓緊，隨后在凸凹模 13 與凹模 5 共同作用下沖出制件外形；在小 凸模 21 與凸凹模 13 的共同作用沖出鍵槽，這樣就完成了沖裁變形，滑塊回升 時由頂件塊 22 把工件頂出，由卸料板 6 把條料板推出，由推桿 20 把廢料推出， 每次沖裁后沖孔廢料就會被推下一次，凸凹?？變?nèi)不會積存廢料。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 25 圖 6 裝配圖 1-螺釘 2—墊板 3—凹模固定板 4—支撐板 5—凹模 6—卸料板 7-橡膠 8—導(dǎo)柱 9—導(dǎo)套 10—卸料螺釘 11—凹凸模固定板 12-上模座 13—凸凹模 14—墊板 15—打板 16—模柄 17—打桿 18—止動銷 19—圓柱銷 20—推桿 21-沖孔凸模 22-頂件塊 23-圓柱銷 24-頂桿 25-下模座 26-定位銷 27-導(dǎo)料銷 6.2 模具的特點及結(jié)構(gòu)分析 該模具是復(fù)合沖裁模，該模具采用了凸凹模在上，落料凹模和沖孔凸模在 下的布置方式。它在一次沖壓過程中完成了沖孔落料兩道工序。沖裁時，卸料 板 6 先壓住條料，并有導(dǎo)料銷 27、定位銷 26 定位，沖裁件又同時受到頂件塊 22 和凹模 5 的壓平作用，所以能使沖裁件達(dá)到平整的要求。上模下行卸料板與 推桿對板料進(jìn)行壓緊，然后凸凹模完成沖孔的工作，上模繼續(xù)下行，工件被推 件塊壓緊進(jìn)而完成落料，上模回升時，由卸料板及頂件塊完成卸料。 根據(jù)模具的工作過程可知，正裝式?jīng)_孔落料復(fù)合模的沖孔廢料由上模帶上， 再由推料裝置推出，工件則由下模推件裝置推出，條料由上模脫出，三者混雜 在一起，如果不及時排出工件或廢料而進(jìn)行下一次沖壓，就易崩裂模具刃口。 因此，一般不推薦廣泛使用。 然而正裝復(fù)合模的頂件裝置、鞋料裝置均是彈性的，條料與沖裁件同時受 到壓平作用，所以較軟、較薄的沖裁件，且零件平整度要求較高、沖裁精度也 較高的情況優(yōu)先選擇使用正裝復(fù)合模進(jìn)行加工。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 26 結(jié) 論 本次我所設(shè)計的內(nèi)容是撥叉復(fù)合沖裁模，根據(jù)對我所設(shè)計的零件的相關(guān)分 析，最終選擇正裝式復(fù)合沖裁模作為加工該零件的模具。 本次設(shè)計自我創(chuàng)新的部分較少，主要是通過對模具的設(shè)計，了解模具的相 關(guān)專業(yè)知識，學(xué)習(xí)模具的設(shè)計步驟及重難點知識。 通過本次設(shè)計，我對模具課程有了深入的了解，在加工時首先得進(jìn)行材料 分析、工藝分析，還要選出導(dǎo)料、夾緊、沖孔、落料等各個環(huán)節(jié)的加工方式和 加工零件。模具雖是我們的相關(guān)專業(yè)，但是我們并沒有開設(shè)該項課程，所以在 設(shè)計過程中我遇到了許多難題，面對困難，我找了很多的模具專業(yè)課本，查閱 了許多的模具資料，最終完成了本次設(shè)計。 我認(rèn)為，本次設(shè)計不僅拓寬了我的專業(yè)知識，也是對我的學(xué)習(xí)能力，鉆研 精神的一種考驗，只有努力完成了設(shè)計任務(wù)，才可以證明自己。我雖然并沒有 把這次設(shè)計做的至善至美，但是，我已經(jīng)做了最大的努力，并且自己對結(jié)果也 是比較滿意的。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 27 致 謝 經(jīng)過幾個月的辛苦勞作，我的畢業(yè)設(shè)計也終將告一段落。雖然模具也是我 們專業(yè)的相關(guān)課程，但是我們學(xué)校沒有開設(shè)該門學(xué)科，所以我對模具設(shè)計基本 上時所知甚少，于是自己通過長時間在圖書館借閱模具書籍、在網(wǎng)上查閱相關(guān) 資料的艱難的自學(xué)過程，最終做出了本次設(shè)計。又由于能力和時間的關(guān)系，總 是覺得還有許多地方做的不盡如人意，例如感覺設(shè)計的不夠得體，一些內(nèi)容表 述的不是很完善，有些需要具體闡述的東西沒能夠準(zhǔn)確表達(dá)。但整體來看，我 感覺做的還可以。通過這次畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了許多東西，也正是這次畢業(yè)設(shè)計 讓我意識到知識的重要性。 這可能是我大學(xué)生活當(dāng)中的最后一次作業(yè)，回想在大學(xué)生活中的美好時光， 一切都是那樣清晰。感謝各位老師對我們不厭其煩的教導(dǎo)，教給我們文化知識； 感謝輔導(dǎo)員老師對我們的關(guān)懷與問候；感謝同學(xué)們給我的幫助和支持。所有這 些讓我感受到大學(xué)生活的美好，同時也讓我在大學(xué)期間認(rèn)真學(xué)習(xí)了自己的專業(yè) 課程，發(fā)展了自己的個人興趣愛好。當(dāng)我走入大學(xué)校門的時候，很長時間我也 是迷茫著的。我也曾經(jīng)為自己選擇的專業(yè)而發(fā)愁。當(dāng)我真正的站在我自己專業(yè) 立場上的時候我才明白，原來什么專業(yè)都是一樣的。你面對一個陌生的問題時， 就是考驗自己的時候。當(dāng)你對自己的專業(yè)保持懷疑的時候，你才能對其產(chǎn)生興 趣。進(jìn)而你也會去好好學(xué)習(xí)，你最終會真正的學(xué)到屬于自己的知識。而那些不 敢面對自己的人，常常會一事無成。正是大學(xué)讓我選擇了自己的專業(yè)，也正是 大學(xué)讓我意識到了什么是踏實。 對于我們這些馬上就要畢業(yè)參加工作的學(xué)生來說，就業(yè)是一個很大的挑戰(zhàn)。 只有具備了高素質(zhì)才能更符合時代的潮流。也許這次畢業(yè)設(shè)計并不能給自己的 就業(yè)帶來多么大的幫助。但我想也算是對自己的一個挑戰(zhàn)吧。這次畢業(yè)設(shè)計讓 我對自己有了更好的了解，既有學(xué)習(xí)上的，還有能力上的，也使我變得更加自 信，相信以后會更加輝煌。 最后，祝愿老師們工作順利，身體健康，同學(xué)們有個好的工作施展才華。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2011 界畢業(yè)設(shè)計 28 參考文獻(xiàn) [1] 韓洪濤.機(jī)械制造技術(shù) 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2003.7 [2] 王立剛.沖 模 設(shè) 計 手 冊 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2002.5 [3] 王芳.冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1998.10 [4] 馮愛欣.沖模設(shè)計應(yīng)用實例 模具實用技術(shù)叢書編委會編 機(jī)械出版社 [5] 王秀鳳 萬良輝.冷沖壓模具設(shè)計與制造.北京航空航天大學(xué)出版社 2005.4 [6] 成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計 高等教育出版社 2007.7 [7] 楊玉英，崔令江.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊.機(jī)械工業(yè)出版社 2005.1 [8] 羅學(xué)科.模具識圖與制圖 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2003.6 [9] 萬本善.實用沖模結(jié)構(gòu)圖解與沖壓新工藝詳圖及常用數(shù)據(jù)速查速用手冊.北京科大電子出版社 2004.8 [10] 李銘杰 沖模設(shè)計應(yīng)用實例 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.8 [11] 郭 書 彬 最新沖壓新工藝新技術(shù)與沖模設(shè)計圖集及典型疑難實例應(yīng)用手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.9 [12] 王剛.沖模設(shè)計應(yīng)用實例 模具實用技術(shù)叢書編委會編 機(jī)械出版社 [13] 彭建生.模具設(shè)計與加工速查手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.7 [14] 徐政坤.沖壓模具及設(shè)備 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.1 [15] 張超英.沖壓模具與制造 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2003.6 [16] 劉建超 張寶忠等 沖壓模具設(shè)計與制造 北京高等教育出版社 20