鐵心片零件沖裁復合模設計【沖壓模具】（全套含CAD圖紙）

下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985目 錄1. 緒論11.1 沖壓工藝的特點11.2 沖壓工藝的分類22. 沖壓件的結構及技術要求分析32.1 設計題目32.2 模具的結構設計42.3 沖裁工藝分析53. 結構設計及尺寸計算63.1 排樣圖設計63.2 沖裁力的計算83.3 推件力和卸料力的計算93.4 壓力機公稱壓力的確定103.5 沖模壓力中心的確定113.6 沖模閉合高度的計算133.7 工作零件的設計與計算143.8 凹模結構設計173.9 凸模結構設計193.10 凸凹模設計233.11 其它零件的設計233.12 模架及其零件設計274. 設計小結29參考文獻30下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第一章下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985緒論1.1 沖壓工藝的特點沖壓是利用沖模在壓力機上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產生分離或塑料變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫（冷態）下進行的，所以又稱為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的，比如搪瓷面盆，它是用一塊圓形金屬板料，在壓力機上利用模具對板料加壓力而沖出來的。1. 沖壓加工的三要素（1） 沖床 供給變形所需的力。（2） 模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模，沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變形所需的零件。（3） 原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。2. 沖壓生產特點沖壓是一種先進的板料加工方法，與其他加工方法（切削）比較，在技術上、經濟上有如下優點。（1） 它是無屑加工，被加工的金屬在再結晶溫度以下產生塑性變形，不產生切屑，變形中金屬產生加工硬化。（2） 在壓力機的簡單沖壓下，能得到形狀復雜的零件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。（3） 制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有一定的精度，具有互換性。（4） 在耗料不大的情況下，能得到強度高、足夠剛性而質量輕的零件，由于加工過程中不損壞原材料的表面質量，制得的零件外表光滑美觀。（5） 生產效率高，沖床一次一般可得一個零件，而沖床一分鐘的行程少則幾十次，多則幾百次、千次以上。同時，毛坯和零件形狀規則，便于實現機械化和自動化生產。（6） 沖壓零件的質量主要靠沖模保證，所以操作簡單，便于組織生產。（7） 在大量生產的條件下，產品的成本低。沖壓工藝存在的不足之處有：對于批量較小的制件，模具費用使得成本明顯增高，所以一般要有經濟批量，同時，模具需要一個生產準備周期；沖壓生產會產生噪聲和振動，勞動保護不到位時，還存在安全隱患；沖壓件的精度取定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產就難以達到?？傮w上看，沖壓是一種制件質量較好、生產效率高、成本低，其他加工方法無法替代的加工工藝，在機械、車輛、電機、電器、儀器儀表、農機、輕工、日用品、航空航天、電子、通信、船舶、鐵道、兵器等制造業中獲得了十分廣泛的應用。表 1.1 各類產品中沖壓加工零件所占比例產品 汽車 儀器儀表 電子 電機電器 家用電器 自行車、手下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985表比例% 6070 7070 85 7080 90 80工業發達國家（如美國、日本等）模具工業的產值已超過機床工業，從這些國家鋼材品種的構成可看出冷沖壓的發展趨勢，如表 1.2 所示，其中鋼帶和鋼板占全部品種的 67%，說明沖壓加工方法已成為現代工業生產的重要手段和發展方向。表 2.2 工業發達國家鋼材品種構成鋼材品種 鋼帶 鋼板 棒材 型材 線材 管材 其他比例% 50 17 13 9 7 2 21.2 沖壓工藝的分類生產中為滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求，沖壓加工方法是多種多樣的。但是，概括起來可分為分離工序和成形工序兩類。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等，目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、縮口等，目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發生塑性，并轉化成所需制件形狀。在實際生產中，為生產批量大時，如果僅以基本工序組成沖壓工藝過程，生產率可能很低，不可能滿足生產需要。因此，一般采用組合工序，即把兩個以上的單獨工序組成一道工序，構成所謂的復合、級進、復合級進的組合工序。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第二章 沖壓件的結構及技術要求分析2.1 設計題目零件沖裁復合模設計，工件尺寸如圖 2.1 所示：圖 2.1 鐵心片零件名稱：鐵心片材 料：硅鋼板料 厚：0.35mm生產批量：大批量精 度：IT12下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852.2 模具的結構設計分析該零件的結構，該零件有落料、沖孔兩個工序。在一套模具中，若一次完成落料、沖孔、拉深、彎曲等工序中的兩個或兩個以上工序，這樣的模具稱為復合模。沖孔落料復合模的基本結構，在模具的一方是落料凹模，中間裝著沖孔凸模，另一方面是凸凹模，外形是落料的凸模，內孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在上模上，稱為倒裝復合模，反之，稱為順裝復合模。復合模廣泛應用于大批量生產，尤其適合于形狀復雜，對精度和表面質量要求較高的零件。（1）復合模的特點：生產效率高，由于一套模具能完成若干個工序，所以大大地減少了沖壓設備的占用，減少了操作人員，減少了周轉時間，提高了生產率。提高了沖裁件的質量，在復合模中幾道沖壓工序是在同一共位上完成的，不用重新定位，可以避免重新定位產生的誤差，從而保證了沖壓見的位置精度。A 對模具制造要求要高，復合模的結構比單工序模復雜，要求模具制造應有較高的精度。早周期相對較長，因此模具制造成本顯著增加。B 對復雜形狀零件，用復合模比用級進模的制造難度低。C 通用性差，適用于形狀復雜、尺寸不大、精度要求較高零件的大批量生產。（2）選擇復合模的原則：確定是否采用復合模要考慮以下幾個方面：A 生產批量 由于復合模成本較高，小批量生產時易采用單工序模，幾個單工序?？赡鼙纫惶讖秃夏３杀镜?，在大批量生產時適合采用復合模。B 沖壓零件的精度 當沖壓件的尺寸或同軸度、對稱度等位置精度要求較高時，應該考慮采用復合模；對于形狀復雜、重新定位可能產生較大誤差的沖壓工件，也應采用復合模。C 復合工序數量 一般復合模工序數量在四道工序以下，否則模具過于復雜，同時模具的強度、剛度、可靠性也隨之降低。結合復合模的特點和復合模的選用原則，該工件是大批量生產，形狀也比較簡單，只有落料、沖孔兩個工序，它能依次完成落料、沖孔兩個工序，所以決定采用復合模。進一步確定該復合模采用倒裝形式，即凸凹模裝在下模。倒裝式復合模的優點是沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內孔推下，無頂件裝置，結構簡單，操作方便，但如果采用直刃壁凹模洞口，凸凹模內有積存廢料，脹力較大，當凸凹模壁厚較小時，可能導致凸凹模脹裂。擋料裝置采用活動擋料銷，卸料裝置采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置的基本零件是卸料板、彈性元件（選用橡膠） 、卸料螺釘等。2.3 沖裁工藝分析沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構、尺寸、形狀及公差等技術要求是否符合加工的工藝要求。工藝性是否合理，對沖裁件的質量，模具壽命和生產率有很大的影響。良好的沖裁工藝性應保證材料利用率高，工序數目少，模具結構簡單且壽命高，產品質量穩定。一般情況下，下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985對沖裁件工藝性影響最大的是精度要求和幾何形狀及尺寸。（1） 沖裁的工藝分析該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成。查參考文獻3表 2-3，表 2-5 可知，沖裁件內外形所能達到的經濟精度為 IT12IT13，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm ，將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可以認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次沖壓成形。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985第三章 結構設計及尺寸計算3.1 排樣圖設計3.1.1 排樣排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置的方法。工件的合理布置（即材料的經濟利用）與零件的形狀有密切關系。排樣的合理與否不但影響材料的利用率，而且影響模具的壽命與生產率。排樣時應考慮下面兩個問題：1.材料利用率 力求在相同的材料面積上得到最多的工件，以提高材料的利用率。一個進距的材料利用率 k 的計算式：k nAbh100%式中：k 材料利用率n個進距內沖裁件數目b 條料寬度（ mm）h 進距 (mm)2.生產批量排樣時必須考慮生產批量的大小決定排樣方案時應遵循的原則；保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產率的條件下得到符合技術要求的零件，同時要考慮方便生產操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產條件和原材料供應情況等，從各方面權衡利弊，以選擇出較為合理的排樣方案。1） 方案一：采用直對排根據材料厚度 t=0.35mm，查參考文獻2 表 2-7 可得最小搭邊值a=2.5mm，工件間搭邊值 a1=2.5mm。查參考文獻2表 2-18 得條料寬度公差=0.6mm 。（1） 計算沖壓件毛坯面積A60 15260251051523.5 4798mm22（2）條料寬度：b7532.5 150.698.1mm（3）進距： h1052525140mm（4）一個進距的材料利用率：K nA（b h）100%24798(98.1140)100%69.87%2） 方案二：采用直排條料寬度：b1052a 10522.5110mm進距：h752.577.5mm一個進距的材料利用率：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985K nA（ bh）100%14798(11077.5)100%56.26%從材料的利用率和經濟效益等方面考慮，選用方案一作為本設計的排樣方式。3.1.2 排樣圖按零件的不同幾何形狀，可得出其相適合的排樣類型，而根據排樣類型又可分為有搭邊與無搭邊兩種。根據零件的形狀分析和考慮到沖裁時的工藝合理性與經濟合理性，采用有搭邊的排樣方案比較合理。方案一的排樣圖，見圖 3.1 所示：圖 3.1 排樣圖一方案二排樣圖見圖 3.2 所示：圖 3.2 排樣圖二3.1.3 搭邊排樣時工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊雖然是下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985廢料，但在工藝上卻有很大的作用，搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的零件，搭邊還可以保證條料有一定的剛度，利于送進。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，在沖裁中有可能被拉斷，使零件產生毛刺，嚴重時會拉入凸模與凹模間隙之中，損壞模具刃口。搭邊值的大小通常與材料的機械性能、工件的形狀和尺寸、材料的厚度以及送料和擋料方式等因素有關。硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的復雜形狀時，搭邊值取大些，厚材料的搭邊值應取大些；用手工送料，有側壓裝置時，搭邊值可取小一些。搭邊值大小的確定，目前是由經驗確定的，實際生產中，考慮材料的利用率，可根據條料的長度作適當的增減。3.2 沖裁力的計算在沖裁過程中，沖裁力是隨著凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。用平刃口模具沖裁時，其落料力 F1 一般按下式計算：F1K Lt b式中 F1落料力（N）L沖裁周邊長度（mm）t 材料厚度（ mm）b材料抗剪強度（Mpa）K系數由于 K 是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數，一般取 K=1.3為方便計算，也可按下式：F1L1t b式中 b材料的抗拉強度該工件材料是硅鋼片，它的抗剪強度 b=190Mpa，經計算，該工件沖裁周邊長度：L1 75210560 4 253152=600mm計算落料力：F1K L1t b=1.36000.35190=51.87103N沖孔力：F2K L2t bL2=43.5=43.96mm則 F2=1.343.960.35190=3.8103N3.3 推件力和卸料力的計算沖裁過程中，材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊在凸模上，而下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985沖落部分的板料緊卡在凹模洞口內，為繼續下一步的沖裁工作，必須將在凸模上的板料卸下，將卡在凹模洞口的板料推出，從凸模上卸下緊著的板料叫卸料，所需的力叫卸料力；順著沖裁方向將卡在凹模洞口內的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；有時需將卡在凹模洞口內的板料逆著沖裁方向頂出，這就叫頂件，頂件所需的力叫頂件力。推件力、頂件力和卸料力是從沖床、卸料裝置或頂件器獲得的，所以，選擇設備噸位或設計沖模的卸料裝置以及頂件器時，都需要對卸料力、推件力及頂件力進行計算。影響推件力、頂件力和卸料力的因素很多，主要有材料的機械性能、材料厚度、模具間隙、零件的形狀和尺寸以及潤滑條件等。大間隙沖裁時，由于板料所受拉伸變形大，故沖裁后的彈性回復使落料件比凹模尺寸小，而沖下的孔比凸模尺寸大，因此卸料力、推件力都有顯著下降，要準確地計算這些力是困難的，生產中常用以下經驗公式進行計算。推件力： Ft n Kt F卸料力： Fx KxF式中 F沖裁力Kt、Kx推件力和卸料力系數n同時卡在凹模洞口的零件數，n = h/t式中 h凹模洞口的直刃壁高度 查參考文獻2表 2-8 取凹模刃口直壁高度 h4mm，則 n ht 40.3511由文獻2表 2-5，當 t0.35mm 時，Kx 0.05 ，Kt0.063推件力 Ft n Kt F110.0633.8 10 2.6310 N33卸料力 FxKxF0.0551.8710 2.610 N采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模：F 總 F1F2FtFx=51.8710 3+3.8103+2.6310 +2.610 =60.910 N3333.4 壓力機公稱壓力的確定壓力機公稱壓力必須大于或等于沖壓力。由于確定模具結構為倒裝復合模，卸料裝置為彈性卸料裝置，出料方式是下出料。則計算沖壓力為F 總 F1 F2FtFx=60.9 10 N3因計算出沖壓力為 60.910 N， 查13表 1.3 及以后模柄孔徑的標準，選用開3式固定臺壓力機，所選壓力機的基本參數是：公稱力/KN 160滑塊行程/mm 70滑塊行程次數/（次 /min） 120最大封閉高度/mm 205封閉高度調節量 /mm 45喉深/mm 160兩立柱距離/mm 220工作臺尺寸/mm 前后 300，左右 450墊板厚度/mm 40下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985最大傾斜角/（） 35模柄孔尺寸/mm 直徑 40，深度 60電動機功率/kw 1.53.5 沖模壓力中心的確定沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為保證沖模正確和平衡地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線相重合，以免滑塊受偏心載荷，從而減少沖模和壓力機導軌的不正常磨損，提高模具壽命，避免沖壓事故。確定復雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用下面幾種方法：（1） 按比例畫出沖壓件形狀（2） 選定坐標 XOY。（3） 將工件沖裁周邊分成若干基本線段，求出各段長度，并同時求出各段重心。按比例畫出零件行狀，選定坐標系 XOY，如圖所示, 因零件左右對稱，即 X c=0，故只需計算 Yc，將零件沖裁周邊分成 L1、L2L6 基本線段，求出各段長度及各段的重心位置。圖 3.3 壓力中心下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985L1=105mm Y1=0mmL2=150mm Y2=37.5mmL3=30mm Y3=75mmL4=240mm Y4=45mmL5=50mm Y5=15mmL6=43.96mm Y6=7.5mmL7=25mmm Y7=75mmYc(L1Y1L2Y2L3Y3L6Y6+L7Y7)/( L1L6+L7)=33.59mm計算出的壓力中心（0，33.59）3.6 沖模閉合高度的計算沖模的閉合高度 H 是指模具在最低的工作位置時，下模座的底面至上模座的頂面的距離。在設計模具時，應與壓力機的閉合高度相協調。壓力機的閉合高度 h 是指滑塊在下死點時，工作臺面至滑塊的距離。大多數壓力機，其連桿長度可以調節，即壓力機的閉合高度可以調整。當連桿調至最短時，壓力機閉合高度最大，稱為最大閉合高度 Hmax，連桿調至最長時，壓力機閉合高度最小，稱為最小的閉合高度 Hmin（HmaxHminM 其中 M 為連桿的調節量）沖模閉合高度 H，一般應滿足如下關系Hmin10mmH Hmax 5mm無特殊情況，H 應取上限值，最好取在 HHmin+M/3 ，這是為里避免連桿調節過長，螺紋接觸面過小容易被壓壞。如果沖模閉合高度小于壓力機的最小閉合高度，則可以在壓力機工作臺面上加墊板。查13附表 8-1，所選壓力機最大閉合高度 Hmax=205mm，最小閉合高度Hmin=135 mm，計算模具的閉合高度為：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985H=188mmHmin10=145mmH Hmax 5mm=200mm滿足要求。3.7 工作零件的設計與計算3.7.1 凹模及凸凹模刃口尺寸計算根據沖裁件結構的不同，刃口尺寸的計算方法如下：（1） 落料 落料時應以凹模為基準件來配作凸模。凹模磨損后刃口尺寸有變大，變小，不變三種情況，故凹模刃口尺寸也應分三種情況進行計算第一類 凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模尺寸公式計算，即：Ad（Ax） d0第二類 當凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模尺寸公式計算即：Bd（Bx） 0第三類 當凹模磨損后沒有變化的尺寸，可分為三種情況1）沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd（C0.5 ）d2）沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd（C0.5 ）d3）沖裁件尺寸標注為 C 時 CdCd各式中各符號的意義： Ad、 Bd、Cd 凹模尺寸（ mm）下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985A、B 、C相應沖裁件基本尺寸（mm）沖裁件的公差 凸模制造偏差（ mm） ，當標注為+d 或-d 時，d4，當標注形式為 d 時，d48以上是落料時凹模尺寸的計算方法，相應的凸模尺寸按凹模尺寸配作，并保證最小間隙 Zmin。故在凸模上只標基本尺寸，不標注偏差，同時在圖樣技術要求上注明：“凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙值為ZminZmax”。1）落料凹模工件精度為 IT12 時，磨損系數 x=0.75a) 落料凹模磨損后尺寸變大，按 2式（2-4）得：即： Ad（A x） ，其中 d 按 2表 2-4 取值d0Ad2(750.750.3) 74.78 mm03. 03.圖 3.4 落料凹模刃口尺寸圖下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985Ad3(150.750.2) 14.85 mm02.02.Ad4(250.750.2) 24.85 mm 025. 025.b) 凹模尺寸磨損變小的尺寸，按參考文獻2 式（2-4 ）得：Bd=（Bx） 0dB25=(25+0.750.2) =25.15 mm025.025.Ad1104.85 mm03.c) 凹模尺寸磨損沒有變化的尺寸，沖裁件尺寸標注為 C 時，可按參考文獻2式（2-6）得：Cd=(C0.5)dCd1=(600.50.3) 0.03=60.150.03mm2) 凸凹模刃口尺寸計算落料時相應的凸凹模尺寸按凹模尺寸配作，并保證最小間隙Zmin0.02mm。則：Ap274.78-0.0274.76mmAp314.85-0.0214.83mmAp424.85-0.0224.83mmAp25=25.15-0.02=25.13mmAp560.15-0.0260.13mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985Ap90900.035=900.035mm Ap114.832+25.132+24.83=104.75mm3.7.2 沖孔凸模刃口尺寸計算 設計沖孔凸模時，因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上，考慮到沖裁中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較大尺寸，再增大凹模刃口尺寸，以保證最小合理間隙。對沖孔 7mm 采用凸、凹模配作，其凸、模刃口尺寸部分計算如下：查參考文獻2表 2-10 得間隙值 Zmin0.02，Zmax0.05工件精度為 IT12，磨損系數 0.75查2表 2-4 得凸、凹模制造公差 p=0.02mm ， d=0.02mm凸模磨損后尺寸變小，則：Dp= = =7.04-0.02mm(+)(7+0.750.05)0.02Dd=Dp+Zmin=7.04+0.02=7.06mm3.8 凹模結構設計1） 確定凹?？卓诘慕Y構形式凹?？卓谛问接兄比斜谛问胶托比斜谛问?。直刃壁凹模特點是刃口強度高，修模后刃口尺寸不變，制造較方便簡單，但是在廢料或沖件向下推出的模具結構中，廢料或沖件會積存在孔口內，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。斜刃壁凹?？變炔灰追e存廢料，磨損后修模量較小，刃口強度較低，修模后孔口尺寸會變大。由于設計時采用倒裝復合模結構，凹模固定在上模座，不會出現沖件積存在孔口的情況，所以凹?？卓诓捎弥比斜谛问?，如圖 3.5 所示：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852）凹模厚度的確定可按下式計算：凹模厚度：H 凹=Kb(15mm)式中：K 修正系數，考慮坯料厚度影響的系數，其值可查2 表 2-9b 沖裁件最大外形尺寸（mm ）查2表 2-9 得 K=0.15，算的 H 凹=0.15105=15.75mm 取 H 凹=16mm3） 凹模壁厚凹模壁厚即刃口到邊緣的距離。凹模壁厚： C=(1.52.0)H(3040mm)C=(1.52.0)16=2432mm 取 C=32mm4） 凹模周邊尺寸的確定L 凹2C bB 寬2C b1式中： L 凹凹模的長度（mm）B 寬凹模的寬度（mm）b 沖裁件最大外形尺寸（mm ）b1沖裁件最大外寬度尺寸（mm ）則： L 凹2C b232105169mm ， 取 L 凹=170mm圖 3.5 凹模尺寸下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985B 寬 2Cb1 23275139mm， 取 B 寬=140mm再根據以后模架的標準選擇，確定凹模長度尺寸為 200mm，凹模寬度尺寸為 160mm。3.9 凸模結構設計3.9.1 凸模的結構設計、長度計算及固定方法凸模的結構總的來說包括兩大部分，即凸模的工作部分與安裝部分。用凸模固定板將凸模連接固定在模板的正確位置上，其平面尺寸除保證能安裝凸模外，還應該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘。凸模和固定板之間采用過渡配合，凸模裝入固定板后，端面進行磨平。凸模長度 L 應根據模具的具體結構確定L 凸=H1H2H3 h式中： H1凸模固定板厚度（ mm）H2凹模厚度（mm）H3凹模固定板厚度（ mm）h 附加長度（1mm 2mm）凸模固定板厚度: H1（ 0.60.8 ）H 凹=（0.6 0.8）16=9.6mm12.8mm取 H1=12mm卸料板厚度： H2 （ 0.81）H 凹16 mm凹模固定板厚度： H3=（1.01.5 ）H 凹16 mmL 凸H1 H2H3h=12+16+16+(12)=45mm46mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985取標準 45mm按 標準：h= mm，D= mm，D1=13mm，d= mm5+0.10 1000.02 7.0400.02圖 3.7 沖孔凸模3.9.2 凸模強度校核一般情況下，凸模的強度是足夠的，沒有必要作強度校核，但對于特別細長的凸模則必須進行凸模承載能力和抗縱向彎曲能力的校核。圖 3.6 凸模示意圖下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985（1）承載能力校核沖裁時，凸模承受的壓應力 c 必須小于凸模材料允許的壓應力c，即c ccF Amin c對于圓形凸模，根據2式（ 2-22）得，AmincF/c式中 F 沖孔力（N ）Amin 凸模最小截面積（mm ）2c 凸模材料的許用壓應力（ MPa）由前面計算： F3.810 （N ）3Amin 38.465 mm 2故 cF Amin98.79（MPa）凸模材料選用 Cr12MoV，查得許用壓應力c=1.01.610 3Mpa，取c=1.2103Mpa，因 c c，所以強度條件符合。（2）抗縱向彎曲能力的校核為了凸模在沖裁時不致縱向彎曲失穩，凸模的自由長度必須受到限制。根據參考文獻2式（2-27）：L95 d /2F式中： L凸模最大自由長度（mm）d凸模的最小直徑（mm）下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985F沖裁力（N）L957 / =75.5mm2380凸模長度為 45mm，故凸模的彎曲強度也滿足。3.10 凸凹模設計當復合沖裁模中，凸、凹模的內外緣均為刃口。由于設計時選擇將凸凹模固定在下模座上，凸凹?？變葧e存廢料，積存廢料的凸凹模，壁厚最小值可查2表 2-10 得，最小壁厚 a=1.4mm，分析該工件圖，最小壁厚為 3mm， 完全符合最小壁厚要求。如圖所示：圖 3.8 凸凹模3.11 其它零件的設計1. 墊板的采用與厚度是否采用墊板，視模座所承受的應力是否超過模座材料的許用應力而定，當壓應力 ,則應采用墊板，反之可以不加墊板。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985FA式中： F凸模所承受的壓力（N ）A凸模與上下模板的接觸面積（mm ）2模板的允許抗壓強度（Mpa）則 FA3.810 （13 4）28.64Mp32查參考文獻7表 7-11，90140 Mpa所以不需要使用墊板。2. 彈性卸料板彈性卸料裝置一般由卸料板、橡膠、卸料螺釘組成。卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致，卸料板的厚度與制件尺寸和卸料力有關，一般為：H 卸（0.81）H 凹16mm3. 橡膠的選用與計算1） 橡膠的自由高度根據工件材料厚度為 0.35mm，沖裁時凸模進入凹模深度為 1mm，與凸模的總修磨量為 46mm，模具開啟時推件塊高出凸模 1mm，因此，總的工作行程為：Hz=t14=5.35mm根據15 式 7-42 橡膠的自由高度：HoHz/（0.250.3）式中 Hz橡膠的工作行程（mm）Ho橡膠的自由高度（mm ）下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985則 HoHz/ （0.250.3）5.35/ （0.25 0.3）18.422.12mm，取標準Ho=20 mm2） 橡膠墊的橫截面積 A：為使橡膠滿足壓力的要求，則 F 預APF 卸，則AF 卸P式中 F 卸卸料力P橡膠單位壓力，與橡膠墊的壓縮量、形狀及尺寸大小有關查參考文獻15表 7-9，P2.1A F 卸P26002.11238mm 2初選圓柱橡膠 4 塊，則單個橡膠的截面積 A0A 4332 mm ，則選2D25 mm 的圓柱橡膠。膠墊的自由高度 0.5HoD1.5 取 D25mm，則 HoD0.8 ，滿足要求。3） 橡膠墊的安裝高度由16普通橡皮預壓量 H 預（10%15% ）Ho（0.10.15）20=2.03.0mm ，取H 預 = 2mm，則 H 裝HoH 預18mm 。4. 推料件（頂料件或打料桿）采用剛性推件裝置，一般裝于上模，其推件是靠壓力機中滑塊內的橫梁作用，推件力大且可靠，通常由推桿、推板、推銷和推件塊組成。推桿的長度應高出壓力機滑塊模柄孔 510mm，取 10 mm。推件塊須高出凹模刃口平面 0.51mm，取 1 mm。為了使推件力均衡分布，長短一致。推板一般裝在上?？變?，其厚度與工件尺寸和推件力有關。5.固定零件設計1）模柄下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985中、小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。模柄的結構形式很多；主要有：旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄和浮動模柄。 據實際情況，采用凸緣模柄，用 3 個或 4 個螺釘固定在上模板的窩孔內。多用于較大型模具。查文獻13 表 1.7，模柄孔徑（直徑深度/mm ）： 4060，則d=40mm,d1=122mm,L=91mm,L1=23mm,L2=4mm,d2=11mm,d3=81mm,d4=9mm,d5=15mm,h=9mm。2） 螺釘與銷釘螺釘是用于緊固模具的傳統零件，主要承受拉應力。一般按經驗選用。對于中、小型模具螺釘的尺寸可根據凹模厚度選用。螺釘的數量視被緊固零件的外型尺寸及其受力大小而定，一般采用 6 個，也可采用 4 個。螺釘的布置應對稱，使緊固的零件受力均衡。沖模上的螺釘常用圓柱內六角螺釘。這種螺釘緊固牢靠，且螺釘埋在凹模內，使模具結構緊湊，外形美觀。螺釘擰入最小深度：采用鋼時與螺紋直徑相等；采用鑄鐵時為螺紋直徑的 1.5 倍。銷釘起定位作用，防止零件之間發生錯移，銷釘本身承受切應力。銷釘一般用兩個，多用圓柱銷，與零件上的銷孔采用過渡配合，其直徑與螺釘的直徑相同。若零件受到的錯移力較大時，可選用較大的銷釘。銷釘的最小配合長度是銷釘直徑的 2 倍。 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985上模座和下模座所用的螺釘，查14表 9-7 得：上模：型號 M1270mm 數量：4 個下模：型號 M845mm 數量：4 個圓柱銷 14表 9-27 得：上模座：D 型銷 1070mm 數量 2 個下模座：D 型銷 650mm 數量 2 個4） 擋料銷定位零件采用擋料銷，擋料銷的形式較多，它與條料的進料邊一端或與條料上搭邊相接觸，限定條料在送進方向的移動距離，主要起定位的作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，根據模具的結構，由于卸料板采用的是彈壓卸料板，所以擋料銷采用活動擋料銷，活動擋料銷能根據外界條件自由伸縮，比較方便，不用在凹模上鉆相應的讓位孔。3.12 模架及其零件設計對于生產批量大，要求模具壽命長，便于安裝、精度高的沖壓模具，都應采用導向裝置，常采用的導向裝置有：導板式、導柱導套式和滾珠導套式。本設計采用導柱導套式。導柱導套的布置方式常見的有后側布置、中間兩側布置、對角布置和四角布置等幾種。采用后側布置時，送料操作方便，容易實現機械化、自動化生產。根據沖壓工序性質工件精度及模具壽命等要求，導柱與導套的配合精度可分為 H6/h5 或 H7/h6 兩種。對于沖裁模，導柱與導套間隙應小于凸、凹模間隙。凸、凹模間隙小于 0.03mm 時，導柱與導套的配合取 H6/h5，大于 0.03mm 時，取 H7/h6。對于硬質合金?；驈碗s的連續模，應取 H6/h5，一般模具取 H7/h6。導柱、導套既要耐磨，又要具有足夠的韌度，一般選用 20 號鋼經滲碳淬火處理，硬度為 HRC58 62，滲碳層深度 0.81.2mm。根據參考文獻11表 22.4-30，上模座：L/mmB/mmH/mm 20016040下模座：L/mmB/mmH/mm 20016045下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985導柱： d/mmL/mm28170導套：d/mmL/mmD/mm=2810038第四章 設計小結在本次學習與設計中，我對模具的設計與制造有了一定的了解，對模具的工作原理也有掌握，尤其是對沖壓模的典型結構、凸凹模的固定方式、復合模的結構設計中應注意的問題有了進一步的了解與認識。同時，在設計過程中還查閱了模具制造加工技術相關的資料。本次設計我主要設計的是簡單的落料沖孔復合沖裁模。在設計過程中我學到了很多關于倒裝復合模的知識，通過對導料、定距、卸料、擋料等機構的設計，使我學到了很多實用的東西。沖壓模具有精度高，生產效率高的特點，并且它能夠制造范圍很廣的零件，因而在工業制造中句有非常重要的地位，沖壓模具是模具中的主導產品，沖壓模具的設計有十分重要的意義。模具具有很多相似的地方，如導向、定位、出料等，因此沖壓模具的設計也為其他的設計打下了基礎。在這次的設計中，需要查找很多的相關資料，設計重要的目的就是要學會查手冊，而在這次的設計中讓我跟進一步的熟悉了這項技能。在此過程中也有很多不明白的問題，在老師和同學的指導和幫助下，問題才得以一一解決。模具設計綜合了大學所學的各種課程的各方面的知識，如材料力學、工程材料、模具制造工藝等，使我們將所學的知識運用到本次設計中，也在設計學到更多的知識，重溫一遍所學的東西。在這次設計中，我的計算機繪圖的水平也大有提高。在這次的設計中，我學到了很多東西，這使得我知道不管在以后的學習或是工作中，要在實踐中不斷的總結分析，遇到問題想辦法解決，只有這樣才能讓自己的能力得到一定的提高，積累一定的經驗。我相信這次的設計將對我即將走上工作崗位會有很大的幫助。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985參考文獻1萬戰勝. 沖壓工藝及模具設計. 中國鐵道出版社，1995.12黨根茂 駱志斌 李集仁. 模具設計與制造. 西安：西安電子科技大學出版社，1995.23 模具實用技術叢書編委會. 沖模設計應用實例 . 北京：機械工業出版社，1996.64 王同海、孫勝. 實用沖壓技術手冊. 北京：機械工業出版社，1996.65顧圣巖 . 沖壓設計資料. 中國鐵道出版社，2000.76劉湖云 . 沖壓工藝及模具設計. 航空工業出版社，2004.9 7 肖白白. 沖壓模具設計. 機械工業出版社，2000.108 王孝培 . 沖壓手冊（第二版）. 機械工業出版社，2000.109 成虹 沖壓工藝與模具設計成都：電子科技大學出版社，2000 1110翁其金冷沖壓技術北京：機械工業出版社， 20001111夏巨諶 李志剛 . 中國模具設計大典（電子版）12賈俐俐 . 沖壓工藝與模具設計 . 北京：人民郵電出版社，2008.913李奇 朱江峰. 模具設計與制造 . 北京：人民郵電出版社，2006.114洪家娣 李明 黃興元. 機械設計指導 . 江西：江西高校出版社，2006.715 沖壓工藝及模具設計（電子版）下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098516 沖裁模橡膠卸料裝置設計方法（電子版）XXXX 學院畢業論文目 錄1. 緒論11.1 沖壓工藝的特點11.2 沖壓工藝的分類22. 沖壓件的結構及技術要求分析32.1 設計題目32.2 模具的結構設計42.3 沖裁工藝分析53. 結構設計及尺寸計算63.1 排樣圖設計63.2 沖裁力的計算83.3 推件力和卸料力的計算93.4 壓力機公稱壓力的確定103.5 沖模壓力中心的確定113.6 沖模閉合高度的計算133.7 工作零件的設計與計算143.8 凹模結構設計173.9 凸模結構設計193.10 凸凹模設計233.11 其它零件的設計233.12 模架及其零件設計274. 設計小結29參考文獻30第一章 緒論1.1 沖壓工藝的特點沖壓是利用沖模在壓力機上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產生分離或塑料變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫（冷態）下進行的，所以又稱為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的，比如搪瓷面盆，它是用一塊圓形金屬板料，在壓力機上利用模具對板料加壓力而沖出來的。1. 沖壓加工的三要素（1） 沖床 供給變形所需的力。（2） 模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模，沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變形所需的零件。（3） 原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。2. 沖壓生產特點沖壓是一種先進的板料加工方法，與其他加工方法（切削）比較，在技術上、經濟上有如下優點。（1） 它是無屑加工，被加工的金屬在再結晶溫度以下產生塑性變形，不產生切屑，變形中金屬產生加工硬化。（2） 在壓力機的簡單沖壓下，能得到形狀復雜的零件，而這些零件用其他的方法是不可能或者很難得到的。（3） 制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有一定的精度，具有互換性。（4） 在耗料不大的情況下，能得到強度高、足夠剛性而質量輕的零件，由于加工過程中不損壞原材料的表面質量，制得的零件外表光滑美觀。（5） 生產效率高，沖床一次一般可得一個零件，而沖床一分鐘的行程少則幾十次，多則幾百次、千次以上。同時，毛坯和零件形狀規則，便于實現機械化和自動化生產。（6） 沖壓零件的質量主要靠沖模保證，所以操作簡單，便于組織生產。（7） 在大量生產的條件下，產品的成本低。沖壓工藝存在的不足之處有：對于批量較小的制件，模具費用使得成本明顯增高，所以一般要有經濟批量，同時，模具需要一個生產準備周期；沖壓生產會產生噪聲和振動，勞動保護不到位時，還存在安全隱患；沖壓件的精度取定于模具精度，如零件的精度要求過高，用冷沖壓生產就難以達到?？傮w上看，沖壓是一種制件質量較好、生產效率高、成本低，其他加工方法無法替代的加工工藝，在機械、車輛、電機、電器、儀器儀表、農機、輕工、日用品、航空航天、電子、通信、船舶、鐵道、兵器等制造業中獲得了十分廣泛的應用。表 1.1 各類產品中沖壓加工零件所占比例產品 汽車 儀器儀表 電子 電機電器 家用電器 自行車、手表比例% 6070 7070 85 7080 90 80工業發達國家（如美國、日本等）模具工業的產值已超過機床工業，從這些國家鋼材品種的構成可看出冷沖壓的發展趨勢，如表 1.2 所示，其中鋼帶和鋼板占全部品種的 67%，說明沖壓加工方法已成為現代工業生產的重要手段和發展方向。表 2.2 工業發達國家鋼材品種構成鋼材品種 鋼帶 鋼板 棒材 型材 線材 管材 其他比例% 50 17 13 9 7 2 21.2 沖壓工藝的分類生產中為滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求，沖壓加工方法是多種多樣的。但是，概括起來可分為分離工序和成形工序兩類。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等，目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、縮口等，目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發生塑性，并轉化成所需制件形狀。在實際生產中，為生產批量大時，如果僅以基本工序組成沖壓工藝過程，生產率可能很低，不可能滿足生產需要。因此，一般采用組合工序，即把兩個以上的單獨工序組成一道工序，構成所謂的復合、級進、復合級進的組合工序。第二章 沖壓件的結構及技術要求分析2.1 設計題目零件沖裁復合模設計，工件尺寸如圖 2.1 所示：圖 2.1 鐵心片零件名稱：鐵心片材 料：硅鋼板料 厚：0.35mm生產批量：大批量精 度：IT122.2 模具的結構設計分析該零件的結構，該零件有落料、沖孔兩個工序。在一套模具中，若一次完成落料、沖孔、拉深、彎曲等工序中的兩個或兩個以上工序，這樣的模具稱為復合模。沖孔落料復合模的基本結構，在模具的一方是落料凹模，中間裝著沖孔凸模，另一方面是凸凹模，外形是落料的凸模，內孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在上模上，稱為倒裝復合模，反之，稱為順裝復合模。復合模廣泛應用于大批量生產，尤其適合于形狀復雜，對精度和表面質量要求較高的零件。（1）復合模的特點：生產效率高，由于一套模具能完成若干個工序，所以大大地減少了沖壓設備的占用，減少了操作人員，減少了周轉時間，提高了生產率。提高了沖裁件的質量，在復合模中幾道沖壓工序是在同一共位上完成的，不用重新定位，可以避免重新定位產生的誤差，從而保證了沖壓見的位置精度。A 對模具制造要求要高，復合模的結構比單工序模復雜，要求模具制造應有較高的精度。早周期相對較長，因此模具制造成本顯著增加。B 對復雜形狀零件，用復合模比用級進模的制造難度低。C 通用性差，適用于形狀復雜、尺寸不大、精度要求較高零件的大批量生產。（2）選擇復合模的原則：確定是否采用復合模要考慮以下幾個方面：A 生產批量 由于復合模成本較高，小批量生產時易采用單工序模，幾個單工序?？赡鼙纫惶讖秃夏３杀镜?，在大批量生產時適合采用復合模。B 沖壓零件的精度 當沖壓件的尺寸或同軸度、對稱度等位置精度要求較高時，應該考慮采用復合模；對于形狀復雜、重新定位可能產生較大誤差的沖壓工件，也應采用復合模。C 復合工序數量 一般復合模工序數量在四道工序以下，否則模具過于復雜，同時模具的強度、剛度、可靠性也隨之降低。結合復合模的特點和復合模的選用原則，該工件是大批量生產，形狀也比較簡單，只有落料、沖孔兩個工序，它能依次完成落料、沖孔兩個工序，所以決定采用復合模。進一步確定該復合模采用倒裝形式，即凸凹模裝在下模。倒裝式復合模的優點是沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內孔推下，無頂件裝置，結構簡單，操作方便，但如果采用直刃壁凹模洞口，凸凹模內有積存廢料，脹力較大，當凸凹模壁厚較小時，可能導致凸凹模脹裂。擋料裝置采用活動擋料銷，卸料裝置采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置的基本零件是卸料板、彈性元件（選用橡膠） 、卸料螺釘等。2.3 沖裁工藝分析沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構、尺寸、形狀及公差等技術要求是否符合加工的工藝要求。工藝性是否合理，對沖裁件的質量，模具壽命和生產率有很大的影響。良好的沖裁工藝性應保證材料利用率高，工序數目少，模具結構簡單且壽命高，產品質量穩定。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是精度要求和幾何形狀及尺寸。（1） 沖裁的工藝分析該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成。查參考文獻3表 2-3，表 2-5 可知，沖裁件內外形所能達到的經濟精度為 IT12IT13，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm ，將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可以認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次沖壓成形。第三章 結構設計及尺寸計算3.1 排樣圖設計3.1.1 排樣排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置的方法。工件的合理布置（即材料的經濟利用）與零件的形狀有密切關系。排樣的合理與否不但影響材料的利用率，而且影響模具的壽命與生產率。排樣時應考慮下面兩個問題：1.材料利用率 力求在相同的材料面積上得到最多的工件，以提高材料的利用率。一個進距的材料利用率 k 的計算式：k nAbh100%式中：k 材料利用率n個進距內沖裁件數目b 條料寬度（ mm）h 進距 (mm)2.生產批量排樣時必須考慮生產批量的大小決定排樣方案時應遵循的原則；保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產率的條件下得到符合技術要求的零件，同時要考慮方便生產操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產條件和原材料供應情況等，從各方面權衡利弊，以選擇出較為合理的排樣方案。1） 方案一：采用直對排根據材料厚度 t=0.35mm，查參考文獻2 表 2-7 可得最小搭邊值a=2.5mm，工件間搭邊值 a1=2.5mm。查參考文獻2表 2-18 得條料寬度公差=0.6mm 。（1） 計算沖壓件毛坯面積A60 15260251051523.5 4798mm22（2）條料寬度：b7532.5 150.698.1mm（3）進距： h1052525140mm（4）一個進距的材料利用率：K nA（b h）100%24798(98.1140)100%69.87%2） 方案二：采用直排條料寬度：b1052a 10522.5110mm進距：h752.577.5mm一個進距的材料利用率：K nA（ bh）100%14798(11077.5)100%56.26%從材料的利用率和經濟效益等方面考慮，選用方案一作為本設計的排樣方式。3.1.2 排樣圖按零件的不同幾何形狀，可得出其相適合的排樣類型，而根據排樣類型又可分為有搭邊與無搭邊兩種。根據零件的形狀分析和考慮到沖裁時的工藝合理性與經濟合理性，采用有搭邊的排樣方案比較合理。方案一的排樣圖，見圖 3.1 所示：圖 3.1 排樣圖一方案二排樣圖見圖 3.2 所示：圖 3.2 排樣圖二3.1.3 搭邊排樣時工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊雖然是廢料，但在工藝上卻有很大的作用，搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的零件，搭邊還可以保證條料有一定的剛度，利于送進。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，在沖裁中有可能被拉斷，使零件產生毛刺，嚴重時會拉入凸模與凹模間隙之中，損壞模具刃口。搭邊值的大小通常與材料的機械性能、工件的形狀和尺寸、材料的厚度以及送料和擋料方式等因素有關。硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的復雜形狀時，搭邊值取大些，厚材料的搭邊值應取大些；用手工送料，有側壓裝置時，搭邊值可取小一些。搭邊值大小的確定，目前是由經驗確定的，實際生產中，考慮材料的利用率，可根據條料的長度作適當的增減。3.2 沖裁力的計算在沖裁過程中，沖裁力是隨著凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。用平刃口模具沖裁時，其落料力 F1 一般按下式計算：F1K Lt b式中 F1落料力（N）L沖裁周邊長度（mm）t 材料厚度（ mm）b材料抗剪強度（Mpa）K系數由于 K 是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數，一般取 K=1.3為方便計算，也可按下式：F1L1t b式中 b材料的抗拉強度該工件材料是硅鋼片，它的抗剪強度 b=190Mpa，經計算，該工件沖裁周邊長度：L1 75210560 4 253152=600mm計算落料力：F1K L1t b=1.36000.35190=51.87103N沖孔力：F2K L2t bL2=43.5=43.96mm則 F2=1.343.960.35190=3.8103N3.3 推件力和卸料力的計算沖裁過程中，材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊在凸模上，而沖落部分的板料緊卡在凹模洞口內，為繼續下一步的沖裁工作，必須將在凸模上的板料卸下，將卡在凹模洞口的板料推出，從凸模上卸下緊著的板料叫卸料，所需的力叫卸料力；順著沖裁方向將卡在凹模洞口內的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；有時需將卡在凹模洞口內的板料逆著沖裁方向頂出，這就叫頂件，頂件所需的力叫頂件力。推件力、頂件力和卸料力是從沖床、卸料裝置或頂件器獲得的，所以，選擇設備噸位或設計沖模的卸料裝置以及頂件器時，都需要對卸料力、推件力及頂件力進行計算。影響推件力、頂件力和卸料力的因素很多，主要有材料的機械性能、材料厚度、模具間隙、零件的形狀和尺寸以及潤滑條件等。大間隙沖裁時，由于板料所受拉伸變形大，故沖裁后的彈性回復使落料件比凹模尺寸小，而沖下的孔比凸模尺寸大，因此卸料力、推件力都有顯著下降，要準確地計算這些力是困難的，生產中常用以下經驗公式進行計算。推件力： Ft n Kt F卸料力： Fx KxF式中 F沖裁力Kt、Kx推件力和卸料力系數n同時卡在凹模洞口的零件數，n = h/t式中 h凹模洞口的直刃壁高度 查參考文獻2表 2-8 取凹模刃口直壁高度 h4mm，則 n ht 40.3511由文獻2表 2-5，當 t0.35mm 時，Kx 0.05 ，Kt0.063推件力 Ft n Kt F110.0633.8 10 2.6310 N33卸料力 FxKxF0.0551.8710 2.610 N采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模：F 總 F1F2FtFx=51.8710 3+3.8103+2.6310 +2.610 =60.910 N3333.4 壓力機公稱壓力的確定壓力機公稱壓力必須大于或等于沖壓力。由于確定模具結構為倒裝復合模，卸料裝置為彈性卸料裝置，出料方式是下出料。則計算沖壓力為F 總 F1 F2FtFx=60.9 10 N3因計算出沖壓力為 60.910 N， 查13表 1.3 及以后模柄孔徑的標準，選用開3式固定臺壓力機，所選壓力機的基本參數是：公稱力/KN 160滑塊行程/mm 70滑塊行程次數/（次 /min） 120最大封閉高度/mm 205封閉高度調節量 /mm 45喉深/mm 160兩立柱距離/mm 220工作臺尺寸/mm 前后 300，左右 450墊板厚度/mm 40最大傾斜角/（） 35模柄孔尺寸/mm 直徑 40，深度 60電動機功率/kw 1.53.5 沖模壓力中心的確定沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為保證沖模正確和平衡地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線相重合，以免滑塊受偏心載荷，從而減少沖模和壓力機導軌的不正常磨損，提高模具壽命，避免沖壓事故。確定復雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用下面幾種方法：（1） 按比例畫出沖壓件形狀（2） 選定坐標 XOY。（3） 將工件沖裁周邊分成若干基本線段，求出各段長度，并同時求出各段重心。按比例畫出零件行狀，選定坐標系 XOY，如圖所示, 因零件左右對稱，即 X c=0，故只需計算 Yc，將零件沖裁周邊分成 L1、L2L6 基本線段，求出各段長度及各段的重心位置。圖 3.3 壓力中心L1=105mm Y1=0mmL2=150mm Y2=37.5mmL3=30mm Y3=75mmL4=240mm Y4=45mmL5=50mm Y5=15mmL6=43.96mm Y6=7.5mmL7=25mmm Y7=75mmYc(L1Y1L2Y2L3Y3L6Y6+L7Y7)/( L1L6+L7)=33.59mm計算出的壓力中心（0，33.59）3.6 沖模閉合高度的計算沖模的閉合高度 H 是指模具在最低的工作位置時，下模座的底面至上模座的頂面的距離。在設計模具時，應與壓力機的閉合高度相協調。壓力機的閉合高度 h 是指滑塊在下死點時，工作臺面至滑塊的距離。大多數壓力機，其連桿長度可以調節，即壓力機的閉合高度可以調整。當連桿調至最短時，壓力機閉合高度最大，稱為最大閉合高度 Hmax，連桿調至最長時，壓力機閉合高度最小，稱為最小的閉合高度 Hmin（HmaxHminM 其中 M 為連桿的調節量）沖模閉合高度 H，一般應滿足如下關系Hmin10mmH Hmax 5mm無特殊情況，H 應取上限值，最好取在 HHmin+M/3 ，這是為里避免連桿調節過長，螺紋接觸面過小容易被壓壞。如果沖模閉合高度小于壓力機的最小閉合高度，則可以在壓力機工作臺面上加墊板。查13附表 8-1，所選壓力機最大閉合高度 Hmax=205mm，最小閉合高度Hmin=135 mm，計算模具的閉合高度為：H=188mmHmin10=145mmH Hmax 5mm=200mm滿足要求。3.7 工作零件的設計與計算3.7.1 凹模及凸凹模刃口尺寸計算根據沖裁件結構的不同，刃口尺寸的計算方法如下：（1） 落料 落料時應以凹模為基準件來配作凸模。凹模磨損后刃口尺寸有變大，變小，不變三種情況，故凹模刃口尺寸也應分三種情況進行計算第一類 凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模尺寸公式計算，即：Ad（Ax） d0第二類 當凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模尺寸公式計算即：Bd（Bx） 0第三類 當凹模磨損后沒有變化的尺寸，可分為三種情況1）沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd（C0.5 ）d2）沖裁件尺寸標注為 C 時 Cd（C0.5 ）d3）沖裁件尺寸標注為 C 時 CdCd各式中各符號的意義： Ad、 Bd、Cd 凹模尺寸（ mm）A、B 、C相應沖裁件基本尺寸（mm）沖裁件的公差 凸模制造偏差（ mm） ，當標注為+d 或-d 時，d4，當標注形式為 d 時，d48以上是落料時凹模尺寸的計算方法，相應的凸模尺寸按凹模尺寸配作，并保證最小間隙 Zmin。故在凸模上只標基本尺寸，不標注偏差，同時在圖樣技術要求上注明：“凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙值為ZminZmax”。1）落料凹模工件精度為 IT12 時，磨損系數 x=0.75a) 落料凹模磨損后尺寸變大，按 2式（2-4）得：即： Ad（A x） ，其中 d 按 2表 2-4 取值d0Ad2(750.750.3) 74.78 mm03. 03.圖 3.4 落料凹模刃口尺寸圖Ad3(150.750.2) 14.85 mm02.02.Ad4(250.750.2) 24.85 mm 025. 025.b) 凹模尺寸磨損變小的尺寸，按參考文獻2 式（2-4 ）得：Bd=（Bx） 0dB25=(25+0.750.2) =25.15 mm025.025.Ad1104.85 mm03.c) 凹模尺寸磨損沒有變化的尺寸，沖裁件尺寸標注為 C 時，可按參考文獻2式（2-6）得：Cd=(C0.5)dCd1=(600.50.3) 0.03=60.150.03mm2) 凸凹模刃口尺寸計算落料時相應的凸凹模尺寸按凹模尺寸配作，并保證最小間隙Zmin0.02mm。則：Ap274.78-0.0274.76mmAp314.85-0.0214.83mmAp424.85-0.0224.83mmAp25=25.15-0.02=25.13mmAp560.15-0.0260.13mmAp90900.035=900.035mm Ap114.832+25.132+24.83=104.75mm3.7.2 沖孔凸模刃口尺寸計算 設計沖孔凸模時，因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上，考慮到沖裁中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較大尺寸，再增大凹模刃口尺寸，以保證最小合理間隙。對沖孔 7mm 采用凸、凹模配作，其凸、模刃口尺寸部分計算如下：查參考文獻2表 2-10 得間隙值 Zmin0.02，Zmax0.05工件精度為 IT12，磨損系數 0.75查2表 2-4 得凸、凹模制造公差 p=0.02mm ， d=0.02mm凸模磨損后尺寸變小，則：Dp= = =7.04-0.02mm(+)(7+0.750.05)0.02Dd=Dp+Zmin=7.04+0.02=7.06mm3.8 凹模結構設計1） 確定凹?？卓诘慕Y構形式凹?？卓谛问接兄比斜谛问胶托比斜谛问?。直刃壁凹模特點是刃口強度高，修模后刃口尺寸不變，制造較方便簡單，但是在廢料或沖件向下推出的模具結構中，廢料或沖件會積存在孔口內，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。斜刃壁凹?？變炔灰追e存廢料，磨損后修模量較小，刃口強度較低，修模后孔口尺寸會變大。由于設計時采用倒裝復合模結構，凹模固定在上模座，不會出現沖件積存在孔口的情況，所以凹?？卓诓捎弥比斜谛问?，如圖 3.5 所示：2）凹模厚度的確定可按下式計算：凹模厚度：H 凹=Kb(15mm)式中：K 修正系數，考慮坯料厚度影響的系數，其值可查2 表 2-9b 沖裁件最大外形尺寸（mm ）查2表 2-9 得 K=0.15，算的 H 凹=0.15105=15.75mm 取 H 凹=16mm3） 凹模壁厚凹模壁厚即刃口到邊緣的距離。凹模壁厚： C=(1.52.0)H(3040mm)C=(1.52.0)16=2432mm 取 C=32mm4） 凹模周邊尺寸的確定L 凹2C bB 寬2C b1式中： L 凹凹模的長度（mm）B 寬凹模的寬度（mm）b 沖裁件最大外形尺寸（mm ）b1沖裁件最大外寬度尺寸（mm ）則： L 凹2C b232105169mm ， 取 L 凹=170mm圖 3.5 凹模尺寸B 寬 2Cb1 23275139mm， 取 B 寬=140mm再根據以后模架的標準選擇，確定凹模長度尺寸為 200mm，凹模寬度尺寸為 160mm。3.9 凸模結構設計3.9.1 凸模的結構設計、長度計算及固定方法凸模的結構總的來說包括兩大部分，即凸模的工作部分與安裝部分。用凸模固定板將凸模連接固定在模板的正確位置上，其平面尺寸除保證能安裝凸模外，還應該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘。凸模和固定板之間采用過渡配合，凸模裝入固定板后，端面進行磨平。凸模長度 L 應根據模具的具體結構確定L 凸=H1H2H3 h式中： H1凸模固定板厚度（ mm）H2凹模厚度（mm）H3凹模固定板厚度（ mm）h 附加長度（1mm 2mm）凸模固定板厚度: H1（ 0.60.8 ）H 凹=（0.6 0.8）16=9.6mm12.8mm取 H1=12mm卸料板厚度： H2 （ 0.81）H 凹16 mm凹模固定板厚度： H3=（1.01.5 ）H 凹16 mmL 凸H1 H2H3h=12+16+16+(12)=45mm46mm取標準 45mm按 標準：h= mm，D= mm，D1=13mm，d= mm5+0.10 1000.02 7.0400.02圖 3.7 沖孔凸模3.9.2 凸模強度校核一般情況下，凸模的強度是足夠的，沒有必要作強度校核，但對于特別細長的凸模則必須進行凸模承載能力和抗縱向彎曲能力的校核。圖 3.6 凸模示意圖（1）承載能力校核沖裁時，凸模承受的壓應力 c 必須小于凸模材料允許的壓應力c，即c ccF Amin c對于圓形凸模，根據2式（ 2-22）得，AmincF/c式中 F 沖孔力（N ）Amin 凸模最小截面積（mm ）2c 凸模材料的許用壓應力（ MPa）由前面計算： F3.810 （N ）3Amin 38.465 mm 2故 cF Amin98.79（MPa）凸模材料選用 Cr12MoV，查得許用壓應力c=1.01.610 3Mpa，取c=1.2103Mpa，因 c c，所以強度條件符合。（2）抗縱向彎曲能力的校核為了凸模在沖裁時不致縱向彎曲失穩，凸模的自由長度必須受到限制。根據參考文獻2式（2-27）：L95 d /2F式中： L凸模最大自由長度（mm）d凸模的最小直徑（mm）F沖裁力（N）L957 / =75.5mm2380凸模長度為 45mm，故凸模的彎曲強度也滿足。3.10 凸凹模設計當復合沖裁模中，凸、凹模的內外緣均為刃口。由于設計時選擇將凸凹模固定在下模座上，凸凹?？變葧e存廢料，積存廢料的凸凹模，壁厚最小值可查2表 2-10 得，最小壁厚 a=1.4mm，分析該工件圖，最小壁厚為 3mm， 完全符合最小壁厚要求。如圖所示：圖 3.8 凸凹模3.11 其它零件的設計1. 墊板的采用與厚度是否采用墊板，視模座所承受的應力是否超過模座材料的許用應力而定，當壓應力 ,則應采用墊板，反之可以不加墊板。FA式中： F凸模所承受的壓力（N ）A凸模與上下模板的接觸面積（mm ）2模板的允許抗壓強度（Mpa）則 FA3.810 （13 4）28.64Mp32查參考文獻7表 7-11，90140 Mpa所以不需要使用墊板。2. 彈性卸料板彈性卸料裝置一般由卸料板、橡膠、卸料螺釘組成。卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致，卸料板的厚度與制件尺寸和卸料力有關，一般為：H 卸（0.81）H 凹16mm3. 橡膠的選用與計算1） 橡膠的自由高度根據工件材料厚度為 0.35mm，沖裁時凸模進入凹模深度為 1mm，與凸模的總修磨量為 46mm，模具開啟時推件塊高出凸模 1mm，因此，總的工作行程為：Hz=t14=5.35mm根據15 式 7-42 橡膠的自由高度：HoHz/（0.250.3）式中 Hz橡膠的工作行程（mm）Ho橡膠的自由高度（mm ）則 HoHz/ （0.250.3）5.35/ （0.25 0.3）18.422.12mm，取標準Ho=20 mm2） 橡膠墊的橫截面積 A：為使橡膠滿足壓力的要求，則 F 預APF 卸，則AF 卸P式中 F 卸卸料力P橡膠單位壓力，與橡膠墊的壓縮量、形狀及尺寸大小有關查參考文獻15表 7-9，P2.1A F 卸P 26002.1 1238mm 2初選圓柱橡膠 4 塊，則單個橡膠的截面積 A0A 4332 mm ，則選2D25 mm 的圓柱橡膠。膠墊的自由高度 0.5HoD1.5 取 D25mm，則 HoD0.8 ，滿足要求。3） 橡膠墊的安裝高度由16普通橡皮預壓量 H 預（10%15% ）Ho（0.10.15）20=2.03.0mm ，取H 預 = 2mm，則 H 裝HoH 預18mm 。4. 推料件（頂料件或打料桿）采用剛性推件裝置，一般裝于上模，其推件是靠壓力機中滑塊內的橫梁作用，推件力大且可靠，通常由推桿、推板、推銷和推件塊組成。推桿的長度應高出壓力機滑塊模柄孔 510mm，取 10 mm。推件塊須高出凹模刃口平面 0.51mm，取 1 mm。為了使推件力均衡分布，長短一致。推板一般裝在上?？變?，其厚度與工件尺寸和推件力有關。5.固定零件設計1）模柄中、小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。模柄的結構形式很多；主要有：旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄和浮動模柄。 據實際情況，采用凸緣模柄，用 3 個或 4 個螺釘固定在上模板的窩孔內。多用于較大型模具。查文獻13 表 1.7，模柄孔徑（直徑深度/mm ）： 4060，則d=40mm,d1=122mm,L=91mm,L1=23mm,L2=4mm,d2=11mm,d3=81mm,d4=9mm,d5=15mm,h=9mm。2） 螺釘與銷釘螺釘是用于緊固模具的傳統零件，主要承受拉應力。一般按經驗選用。對于中、小型模具螺釘的尺寸可根據凹模厚度選用。螺釘的數量視被緊固零件的外型尺寸及其受力大小而定，一般采用 6 個，也可采用 4 個。螺釘的布置應對稱，使緊固的零件受力均衡。沖模上的螺釘常用圓柱內六角螺釘。這種螺釘緊固牢靠，且螺釘埋在凹模內，使模具結構緊湊，外形美觀。螺釘擰入最小深度：采用鋼時與螺紋直徑相等；采用鑄鐵時為螺紋直徑的 1.5 倍。銷釘起定位作用，防止零件之間發生錯移，銷釘本身承受切應力。銷釘一般用兩個，多用圓柱銷，與零件上的銷孔采用過渡配合，其直徑與螺釘的直徑相同。若零件受到的錯移力較大時，可選用較大的銷釘。銷釘的最小配合長度是銷釘直徑的 2 倍。 上模座和下模座所用的螺釘，查14表 9-7 得：上模：型號 M1270mm 數量：4 個下模：型號 M845mm 數量：4 個圓柱銷 14表 9-27 得：上模座：D 型銷 1070mm 數量 2 個下模座：D 型銷 650mm 數量 2 個4） 擋料銷定位零件采用擋料銷，擋料銷的形式較多，它與條料的進料邊一端或與條料上搭邊相接觸，限定條料在送進方向的移動距離，主要起定位的作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，根據模具的結構，由于卸料板采用的是彈壓卸料板，所以擋料銷采用活動擋料銷，活動擋料銷能根據外界條件自由伸縮，比較方便，不用在凹模上鉆相應的讓位孔。3.12 模架及其零件設計對于生產批量大，要求模具壽命長，便于安裝、精度高的沖壓模具，都應采用導向裝置，常采用的導向裝置有：導板式、導柱導套式和滾珠導套式。本設計采用導柱導套式。導柱導套的布置方式常見的有后側布置、中間兩側布置、對角布置和四角布置等幾種。采用后側布置時，送料操作方便，容易實現機械化、自動化生產。根據沖壓工序性質工件精度及模具壽命等要求，導柱與導套的配合精度可分為 H6/h5 或 H7/h6 兩種。對于沖裁模，導柱與導套間隙應小于凸、凹模間隙。凸、凹模間隙小于 0.03mm 時，導柱與導套的配合取 H6/h5，大于 0.03mm 時，取 H7/h6。對于硬質合金?；驈碗s的連續模，應取 H6/h5，一般模具取 H7/h6。導柱、導套既要耐磨，又要具有足夠的韌度，一般選用 20 號鋼經滲碳淬火處理，硬度為 HRC58 62，滲碳層深度 0.81.2mm。根據參考文獻11表 22.4-30，上模座：L/mmB/mmH/mm 20016040下模座：L/mmB/mmH/mm 20016045導柱： d/mmL/mm28170導套：d/mmL/mmD/mm=2810038第四章 設計小結在本次學習與設計中，我對模具的設計與制造有了一定的了解，對模具的工作原理也有掌握，尤其是對沖壓模的典型結構、凸凹模的固定方式、復合模的結構設計中應注意的問題有了進一步的了解與認識。同時，在設計過程中還查閱了模具制造加工技術相關的資料。本次設計我主要設計的是簡單的落料沖孔復合沖裁模。在設計過程中我學到了很多關于倒裝復合模的知識，通過對導料、定距、卸料、擋料等機構的設計，使我學到了很多實用的東西。沖壓模具有精度高，生產效率高的特點，并且它能夠制造范圍很廣的零件，因而在工業制造中句有非常重要的地位，沖壓模具是模具中的主導產品，沖壓模具的設計有十分重要的意義。模具具有很多相似的地方，如導向、定位、出料等，因此沖壓模具的設計也為其他的設計打下了基礎。在這次的設計中，需要查找很多的相關資料，設計重要的目的就是要學會查手冊，而在這次的設計中讓我跟進一步的熟悉了這項技能。在此過程中也有很多不明白的問題，在老師和同學的指導和幫助下，問題才得以一一解決。模具設計綜合了大學所學的各種課程的各方面的知識，如材料力學、工程材料、模具制造工藝等，使我們將所學的知識運用到本次設計中，也在設計學到更多的知識，重溫一遍所學的東西。在這次設計中，我的計算機繪圖的水平也大有提高。在這次的設計中，我學到了很多東西，這使得我知道不管在以后的學習或是工作中，要在實踐中不斷的總結分析，遇到問題想辦法解決，只有這樣才能讓自己的能力得到一定的提高，積累一定的經驗。我相信這次的設計將對我即將走上工作崗位會有很大的幫助。參考文獻1萬戰勝. 沖壓工藝及模具設計. 中國鐵道出版社，1995.12黨根茂 駱志斌 李集仁. 模具設計與制造. 西安：西安電子科技大學出版社，1995.23 模具實用技術叢書編委會. 沖模設計應用實例 . 北京：機械工業出版社，1996.64 王同海、孫勝. 實用沖壓技術手冊. 北京：機械工業出版社，1996.65顧圣巖 . 沖壓設計資料. 中國鐵道出版社，2000.76劉湖云 . 沖壓工藝及模具設計. 航空工業出版社，2004.9 7 肖白白. 沖壓模具設計. 機械工業出版社，2000.108 王孝培 . 沖壓手冊（第二版）. 機械工業出版社，2000.109 成虹 沖壓工藝與模具設計成都：電子科技大學出版社，2000 1110翁其金冷沖壓技術北京：機械工業出版社， 20001111夏巨諶 李志剛 . 中國模具設計大典（電子版）12賈俐俐 . 沖壓工藝與模具設計 . 北京：人民郵電出版社，2008.913李奇 朱江峰. 模具設計與制造 . 北京：人民郵電出版社，2006.114洪家娣 李明 黃興元. 機械設計指導 . 江西：江西高校出版社，2006.715 沖壓工藝及模具設計（電子版）16 沖裁模橡膠卸料裝置設計方法（電子版）