連接片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

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（2013 屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題 目 名 稱：連接片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué) 生 姓 名：黃欽培 班 級(jí)：材料 0902 學(xué)號(hào) 09405700203 指導(dǎo)教師姓名：胡成武 職稱 教授 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 姚齊水 職稱 教授 最終評(píng)定成績(jī)：目 錄第一部分 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二部分 過(guò)程管理資料一、2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書(shū) ???????? 2 二、湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 ????? 4三、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 ?????????? 10四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱表 ????????? 11五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱表 ????????? 12 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及最終成績(jī)?cè)u(píng)定表 ?????? 13 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料第一部分 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2013 屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題 目 名 稱：連接片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué) 生 姓 名：黃欽培 班 級(jí)：材料 0902 學(xué)號(hào) 09405700203 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2013 年 6 月 指導(dǎo)教師姓名：胡成武 職稱 教授 姚齊水 職稱 教授 最終評(píng)定成績(jī)：湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）連接片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)學(xué) 院（部）：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)：材料成型及控制工程學(xué) 號(hào)：09405700203學(xué) 生 姓 名：黃欽培指 導(dǎo) 教 師：胡成武 、姚齊水2013 年 6 月湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I摘 要 沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或者塑性變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的制件的一種壓力加工方法。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題為連接片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)課題主要是對(duì)連接片進(jìn)行沖壓成型工藝分析和模具設(shè)計(jì)，利用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)及其相關(guān)資料對(duì)其結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行分析，接下來(lái)，明確設(shè)計(jì)思路，確定沖壓成型工藝過(guò)程。然后我們使用 Pro/E 軟件的三維造型功能，對(duì)零件進(jìn)行三維造型，以便對(duì)產(chǎn)品有更直觀的了解，確定零件的展開(kāi)圖，然后對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，了解制件的工藝性，確定零件的工藝方案；再計(jì)算凸凹模的刃口尺寸，進(jìn)行各種模具工藝計(jì)算等，最終設(shè)計(jì)并繪出模具簡(jiǎn)圖。由于包含了沖裁、彎曲、翻孔等多種工序，通過(guò)了解不同類型模具的特點(diǎn)和需要注意的問(wèn)題，在模具簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并選擇沖壓設(shè)備。關(guān)鍵詞：連接片，工藝性分析，工藝方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIABSTRACTStamping is used installed in the press mold, pressure on the material, make its produce separation or plastic deformation, and thus obtain a certain shape, size and performance parts of a pressure processing method. The graduation design topic for connecting sheet stamping process and die design. This design topic is mainly on connecting sheet stamping molding process analysis and die design, using the stamping die design handbook and related information to analyze its structure and process, and then, clear design ideas, stamping forming process is determined. Then we use Pro/E software, 3 d modelling, 3 d modelling was carried out on the parts, the product in order to have a more intuitive understanding, to determine the parts graph, then the part manufacturability analysis, understand the manufacturability of parts, determine the processing plan of parts; To calculate convex concave die cutting edge size and various molding process calculation, etc., the final design diagram and draw the mold. Because includes blanking, bending, double holes and so on the many kinds of working procedure, through the understanding of the features of different types of mould and need to be aware of problems, in the mold brief analysis the mold structure on the basis of the technology, die structure design and select the stamping equipment.Keywords:connection strap, analysis the workpiece’s craftwork character , manufacture , structure design湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）III目錄第 1 章 緒論 11.1 級(jí)進(jìn)模的概述 .11.2 級(jí)進(jìn)模特點(diǎn)及其現(xiàn)狀 .11.2.1 多工位級(jí)進(jìn)模特點(diǎn) .21.2.2 多工位級(jí)進(jìn)模在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀 .21.3 級(jí)進(jìn)沖模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟 3第 2 章 產(chǎn)品的工藝性分析 .42.1 產(chǎn)品的工藝性分析 .42.2 材料成型性能分析 .5第 3 章 方案及排樣圖的設(shè)計(jì) .53.1 沖裁方案的確定 .53.2 彎曲毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算 .63.3 圓孔翻孔毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算 .73.4 排樣方案設(shè)計(jì) .73.4.1 步距精度 .93.5 材料的利用率 10第 4 章 模具工藝計(jì)算 .114.1 模具沖裁間隙選擇 114.2 模具刃口尺寸計(jì)算 114.2.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 114.2.2 刃口尺寸計(jì)算 124.3 力的計(jì)算 134.3.1 沖裁力的計(jì)算 134.3.2 彎曲力計(jì)算 134.4 沖壓設(shè)備的選用 144.5 壓力中心的計(jì)算 14第 5 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .165.1 模架的選擇 16湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IV5.2 模柄的設(shè)計(jì) 165.3 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 175.3.1 凸模固定板 175.3.2 墊板 175.4 其他輔助零件 175.4.1 緊固件 175.4.2 限位裝置 175.4.3 彈性零件 18第 6 章 主要工藝零件的設(shè)計(jì) 196.1 凸模的設(shè)計(jì) 196.1.1 凸模長(zhǎng)度計(jì)算 196.1.2 圓凸模的設(shè)計(jì) 206.1.3 異形凸模的設(shè)計(jì) 206.1.4 彎曲、成形凸模 206.2 凹模的設(shè)計(jì) 216.3 卸料裝置的設(shè)計(jì) 21第 7 章 模具材料的選用 .22第 8 章 模具的裝配 .238.1 裝配方法 238.2 模具的裝配步驟： 238.3 模具的裝配圖 24結(jié)論 .26參考文獻(xiàn) .27致謝 .28湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 緒論1.1 級(jí)進(jìn)模的概述一個(gè)沖壓零件，如用簡(jiǎn)易模具沖制，一般來(lái)說(shuō)，沒(méi)項(xiàng)沖壓工序，如沖模（沖孔、沖切或落料） 、彎曲、拉深、成型等，就需要一副模具。這對(duì)于一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件來(lái)說(shuō)，則需要幾副模具才能完成。因此這種簡(jiǎn)易模具的生產(chǎn)效率，相對(duì)來(lái)說(shuō)仍是較低的。對(duì)于大批量生產(chǎn)的定性產(chǎn)品，用簡(jiǎn)易模具進(jìn)行生產(chǎn)是極不適應(yīng)的。多工位級(jí)進(jìn)模是冷沖模的一種。級(jí)進(jìn)模又稱跳步模，它是在一副模具內(nèi)，按所加工的零件分為若干個(gè)等距離工位，在每個(gè)工位上設(shè)置一定的沖壓工序，完成沖壓零件的某部分加工。被加工材料（一般為條料或帶料）在控制送進(jìn)距離機(jī)構(gòu)的控制下，經(jīng)逐個(gè)工位沖制后，便得到一個(gè)完整的沖壓零件（或半成品） 。這樣，一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件，用一副多工位級(jí)進(jìn)模即可沖制完成。在一副多工位級(jí)進(jìn)模中，可以連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深、成型等工序。一般地說(shuō)，無(wú)論沖壓零件的形狀怎樣復(fù)雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副多工位級(jí)進(jìn)模沖制完成。多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具制造精度高，這對(duì)模具設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)需要考慮的內(nèi)容很多，尤其是級(jí)進(jìn)模條料排樣圖的設(shè)計(jì)，模具各部分結(jié)構(gòu)的考慮等都是十分重要的。級(jí)進(jìn)模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，配合高速?zèng)_床，實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化作業(yè)，能使沖壓生產(chǎn)率大幅度提高。它在提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化等方面有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。多工位級(jí)進(jìn)?？梢詫?duì)于一些形狀十分復(fù)雜的沖壓件進(jìn)行沖裁、彎曲、拉深、成形加工。對(duì)大批量生產(chǎn)的沖壓零件尤其應(yīng)當(dāng)采用多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖制 【1】 。1.2 級(jí)進(jìn)模特點(diǎn)及其現(xiàn)狀級(jí)進(jìn)模是在壓力機(jī)一次行程中完成多個(gè)工序的模具，它具有操作安全的顯著特點(diǎn)，模具強(qiáng)度較高，壽命較長(zhǎng)。使用級(jí)進(jìn)模便于沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化，可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模較難保證內(nèi)、外形相對(duì)為位置的一致性。多工位級(jí)進(jìn)模沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高，材料利用率高，沖壓設(shè)備比較簡(jiǎn)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2單，對(duì)操作工人技術(shù)等級(jí)要求不高等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用廣泛，并已成為不可缺少的重要加工手段之一。1.2.1 多工位級(jí)進(jìn)模特點(diǎn)多工位級(jí)進(jìn)模精度高、壽命長(zhǎng)，其工作元件常采用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。用硬質(zhì)合金制造的模具壽命一般可達(dá)到 1 億次，最高可達(dá)到 3 億次。模具加工的位置精度為±（0.002~0.005）mm，尺寸精度一般為 0.005mm，高的可達(dá)0.0025mm。特別對(duì)一些小凸模而言，其壽命顯得更為重要。在多工位級(jí)進(jìn)模中，通常凸模都很細(xì)小，因此，它需要精確的導(dǎo)向和保護(hù)，常常將卸料板上的凸模相配的孔做得很精確，其尺寸及相互位置也做得正確無(wú)誤。在沖壓過(guò)程中凸模平穩(wěn)、精確，就需要卸料板對(duì)凸模導(dǎo)向和保護(hù)作用，而卸料板也大多采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。多工位級(jí)進(jìn)模有自動(dòng)送料裝置，送料精度高，送料布局能精確調(diào)整。目前生產(chǎn)中常采用夾持式、滾動(dòng)式、有離合器和琨式、凸模琨是、擺動(dòng)琨式等送料裝置，送料誤差可控制在±（0.002~0.005）mm。另外，在一些沖裁速度較慢、不要場(chǎng)合也采用手工進(jìn)料的方式?？偟膩?lái)說(shuō)，多工位級(jí)進(jìn)模有以下特點(diǎn)：1）適用于制件的大批量生產(chǎn)。2）沖制件質(zhì)量可靠、穩(wěn)定，即制件尺寸的一次性好。3）由于自動(dòng)送料和自動(dòng)出件等裝置，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，適用于高速?zèng)_床上進(jìn)行自動(dòng)化沖制，也最適宜卷、帶料供料。4）級(jí)進(jìn)?？梢酝瓿蓻_裁、彎曲、拉深、成形等多道工序，效率比復(fù)合模更高，且在級(jí)進(jìn)模上工序可以分散，任意留出空工位（當(dāng)然要在滿足制件的沖制要求前提下） ，故不存在復(fù)合模的最小壁厚問(wèn)題，因而保證了模具的強(qiáng)度，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。5）模具主要零件具有互換性，使模具維修方便，更換迅速、可靠。6）多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，調(diào)試、維修困難，價(jià)格昂貴；7）多工位級(jí)進(jìn)模對(duì)沖壓設(shè)備、板料要求高。1.2.2 多工位級(jí)進(jìn)模在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀由于種種原因，我國(guó)模具工業(yè)與當(dāng)前工業(yè)發(fā)展還很不適應(yīng)，無(wú)論是在設(shè)計(jì)制造技術(shù)和生產(chǎn)能力方面，還是在管理水平方面，模具共均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3它嚴(yán)重影響了工業(yè)產(chǎn)品的品種、質(zhì)量和生產(chǎn)周期，削弱了其在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。今年來(lái)，我國(guó)模具進(jìn)口量呈大幅度下降之勢(shì)，并有超億元出口額。大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具也逐年上新的臺(tái)階，提醒高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模也越來(lái)越多，沖壓自動(dòng)線、自動(dòng)沖床技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)模具行業(yè)技術(shù)水平迅速提高，模具國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)取得了十分可喜的成績(jī)，這將對(duì)我國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的提高起到有力的促進(jìn)作用 【2】 。1.3 級(jí)進(jìn)沖模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟對(duì)沖件進(jìn)行科學(xué)、合理的工藝性分析是模具設(shè)計(jì)的機(jī)床，正確的排樣設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，模具的結(jié)構(gòu)總成是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)沖壓生產(chǎn)合格零件的具體體現(xiàn)。1）沖件的工藝性分析 級(jí)進(jìn)沖模是集分離工序和成形工序的多工藝、多工序沖壓加工于一體的模具。所需沖制零件的工藝性分析較普通沖模要求高。必須全面了解、掌握沖件的材料狀態(tài)、形狀結(jié)構(gòu)、公差等級(jí)、展開(kāi)尺寸、尺寸基準(zhǔn)、沖裁面的毛刺方向、生產(chǎn)批量等信息。2）排樣圖設(shè)計(jì)是在掌握全部正確的工藝書(shū)記后進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵工作，排樣的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)必須遵循基準(zhǔn)同意的原則，工序的分解與排列順序、定距方式要合理，載體的選擇與重建的工序連接形式要恰當(dāng)，結(jié)合模具的強(qiáng)度與模具工作零件及輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)避免干擾有效空間，最大限度地提高沖件材料的利用率等。3）在排樣圖設(shè)計(jì)后，模具中工作零件、結(jié)構(gòu)零件、輔助零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)零件的選用要結(jié)合總體結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行，先設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總圖在繪制模具零件圖，并提出相應(yīng)的使用、保養(yǎng)與維護(hù)要求。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4第 2 章 產(chǎn)品的工藝性分析2.1 產(chǎn)品的工藝性分析如圖所示為連接片，材料為 08 號(hào)鋼，料厚為 1.2mm,大批量生產(chǎn)。零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形工藝包括沖裁、彎曲、沖孔、翻孔等工序從技術(shù)要求和使用條件上來(lái)看，零件具有較高的剛度和強(qiáng)度，其他的形狀尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可安 IT14 級(jí)確定工件的公差。2.2 材料成型性能分析本設(shè)計(jì)中采用的材料為 08 號(hào)鋼，厚度 t=1.2mm,查主要化學(xué)成分如下表所示 【3】牌號(hào) C Si Mn Cr Ni08 號(hào)鋼 ≤0.11 ≤0.37 ≤0.65 ≤0.1 ≤0.3表 2.1材料的伸長(zhǎng)率 ≧32%，抗拉強(qiáng)度 ≧390MPa，具有良好的加工性能，熱處?b?理方式采用標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制處理。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第 3 章 方案及排樣圖的設(shè)計(jì)3.1 沖裁方案的確定單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下表所示：零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括沖裁，彎曲，沖孔，翻孔等工序。若采用單工序模，工序很多，手工操作，難以達(dá)到精度，質(zhì)量難以保證，結(jié)合上表，采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)。單工序模對(duì)比項(xiàng)目對(duì)比項(xiàng)目模具種類無(wú)導(dǎo)向 有導(dǎo)向 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模制件精度 低 一般 可達(dá) IT13-IT8 可達(dá) IT9-IT8制件外形尺寸 尺寸大 中小型尺寸復(fù)雜及小制件 受模具強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)制約生產(chǎn)效率 低 較低 最高 一般模具制造工作量和成本低 比無(wú)導(dǎo)向的略高沖裁較簡(jiǎn)單制件時(shí)比復(fù)合模低沖裁復(fù)雜制件時(shí)比連續(xù)模低操作的安全性 不安全，需采取安全措施較安全 不安全，需采取安全措施自動(dòng)化的可能性 不能使用 最宜使用 一般不用湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）63.2 彎曲毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算由圖可知彎曲部位 rP46 知：工件間的搭邊值 a =1.5mm，工件與條1料間的搭沿值 a=4mm。條料寬度 B=46mm步距 A=C+a式中：A--步距C--與送料方向平行的制件外形尺寸故 A=18+1.5=19.5mm3.4.1 步距精度 步距的精度直接影響沖件的精度。由于步距的誤差，不僅影響分段切除余料，導(dǎo)致外形尺寸的誤差，還影響沖件內(nèi)、外形的相對(duì)位置。也就是說(shuō)，步距精度愈高，沖件精度也愈高，但步距精度過(guò)高，模具制造也就愈困難。所以步距精度的確定必須根據(jù)沖件的具體情況而定。影響步距精度的因素很多，但歸納起來(lái)主要有制件的精度等級(jí)、制件形狀復(fù)雜程度、制件的材質(zhì)和厚度、模具的工位數(shù)，以及沖壓時(shí)條料的送進(jìn)方式和走距方式等。由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出多工位級(jí)進(jìn)模的步距精度可由下式確定： 32nKT???式中 T/2——多工位級(jí)進(jìn)模步距對(duì)稱偏差值；?β——制件沿條料送進(jìn)方向最大輪廓基本尺寸（指展開(kāi)后）精度提高 4級(jí)后的實(shí)際公差值,mm；n——模具設(shè)計(jì)的工位數(shù)；k——修正系數(shù);如上圖所示，排樣圖中沿送料方向的最大輪廓尺寸為 19.5mm，共分為 8 個(gè)工位。原圖樣規(guī)定制件精度為 IT14 級(jí)，將其提高 4 級(jí)后為 IT10 級(jí)，查《互換性測(cè)量與技術(shù)》P33 知：尺寸 18.5 的 IT10 級(jí)公差值為 0.14mm。模具的雙面沖裁間隙為[0.22,0.26]mm。所以式中β=0.14mm，n=10，k=1.15， 帶入公式計(jì)算得 03.12.33???kn??所以這副多工位級(jí)進(jìn)模的步距公差為±0.033mm 【6】 。3.5 材料的利用率排樣的材料利用率（除去料頭料尾）：湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10%10An???n—一塊板料所沖制件的總個(gè)數(shù)A —一個(gè)制件的有效面積0A—一塊板料的面積%3.72101n46305.7820 ?????湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11第 4 章 模具工藝計(jì)算4.1 模具沖裁間隙選擇材料為 08 號(hào)鋼，厚度為 1.2mm。對(duì)沖裁，其凸、凹模間隙值可查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》P49 得沖裁模初始雙面間隙 Z=[0.22mm,0.26mm]。對(duì)彎曲，查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》P165 知凸模和凹模之間的間隙值可由下式來(lái)決定： 0]t[2nZ??式中 Z/2——彎曲凸模與凹模的單面間隙（mm） ；[t]——材料實(shí)際厚度（mm） ；——材料公稱厚度（ mm）;0tn——間隙系數(shù)。查《沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》P167 表 4-18 得，n=0.05。計(jì)算得，單面間隙為 Z=2.05mm【7】 。4.2 模具刃口尺寸計(jì)算 4.2.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：1、由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。2、在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。3、沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來(lái)越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，也能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。3、確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高（即制造公差過(guò)?。?，會(huì)使模具制造困能，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口要求過(guò)低（即制造公差過(guò)大）則生產(chǎn)出來(lái)的制件有可能不和格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件安國(guó)家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14 級(jí)處理，沖模則可按 IT11 級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT17～I(xiàn)T9 級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“如體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零 【8】 。4.2.2 刃口尺寸計(jì)算凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開(kāi)加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)便，成本低廉。采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說(shuō)明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于 0.02mm 研磨量的情況下，凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來(lái)。因此，對(duì)于常用的沖裁模，選擇凹模為配做件，加工比較方便。選擇凹模為配做件，對(duì)于沖孔，按前述方法計(jì)算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進(jìn)行標(biāo)注。而對(duì)于落料，則需要將計(jì)算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后，再進(jìn)行標(biāo)注，由先制凹模改為先制凸模 【9】 。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 3-3,知180.max?Z126.0min?Z查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 3-4，得2.p?.d?落料中湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13d)-(d?????Dp-mindp?）（ ZD??因?yàn)榱慵葹?IT14，所以取 =0.5校核條件 因?yàn)?04.2.0dp???5.16.8.minax??）（ Z說(shuō)明滿足 條件所以算得）（ inmaxdp???落料各個(gè)部件的尺寸為 02.-314802.-9R02.14?02.?02.?02.702.-49R02.-34102.-502.102.-505.8?02.-8102.-94.3 力的計(jì)算4.3.1 沖裁力的計(jì)算 bLF?t?沖式中; 為材料的屈服強(qiáng)度，取 300MPa，即 30Kg/mm2t 為材料的厚度L 為沖裁邊的總周長(zhǎng)(由于凸包的成形方式和沖裁相識(shí)，故凸包成形力并入沖裁力計(jì)算)計(jì)算得： =405156N3026.75t??bF?沖4.3.2 彎曲力計(jì)算 b2t?rCKBF??自式中;C 為與彎曲有關(guān)的系數(shù)，取 0.6湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14K 為安全系數(shù)，一般取 1.3B 為料寬r 為彎曲半徑計(jì)算得：= =117000N【10】b2t?rCF??自 302.1306.24.1306. ?????）（4.4 沖壓設(shè)備的選用根據(jù)以上計(jì)算可知總壓力 F=405156+117000+135000=657156N查《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P873 表 13-12，根據(jù)總壓力選取JC23-35(開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī))，該壓力機(jī)的公稱壓力為 800 噸，滿足要求 【11】 。4.5 壓力中心的計(jì)算沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)中心不一致的話，在沖壓過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生偏裁，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。方法如下：1、建立如下坐標(biāo)系湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）152、求出各凸模的壓力中心 x ,x ,x ,x ,x .以及各凸模的沖裁周長(zhǎng) L12345,L ,L ,L ,L 13453、根據(jù)公式iniinLxLx????1210.xiniinLyLy???1210.y分段計(jì)算，分工位計(jì)算，由于公式繁瑣，故在這里就省略，最后計(jì)算得x=502.44mm，y=0mm。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16第 5 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 模架的選擇沖模模架有鑄鐵模架和鋼鐵模架，其中鋼鐵強(qiáng)度高、加工工藝性較好，在精密模具中使用較多。因本設(shè)計(jì)精度要求較高，所以本設(shè)計(jì)選用鑄鋼模架。本設(shè)計(jì)中凹模周界范圍為 1000mm×300mm，選用四導(dǎo)柱導(dǎo)柱模架，為了保證精度，采用滾動(dòng)導(dǎo)向。根據(jù)沖模滾動(dòng)導(dǎo)向鋼板導(dǎo)向標(biāo)準(zhǔn) JBT7182.4-1995，模選用模具型號(hào)為 1000×500×330 。模具最小閉合高度為 200mm,模柄孔尺寸為Φ30mm×50mm，導(dǎo)套 Φ60mm×180mm。5.2 模柄的設(shè)計(jì)模柄是中小型級(jí)進(jìn)模木架上一個(gè)不可少的零件，通過(guò)它使上模部分迅速找正位置，直接與壓力機(jī)滑塊連接固定在一起，以實(shí)現(xiàn)沖壓的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，模柄的直徑和長(zhǎng)度和壓力機(jī)滑塊的模柄孔相匹配。模柄的結(jié)構(gòu)形式主要有旋入式、壓入式、浮動(dòng)式和帶凸緣式等，通過(guò)比較每種模柄的特點(diǎn)，最終決定選用壓入式模柄，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)能夠較好的保證模柄的垂直度要求，長(zhǎng)期使用后模柄穩(wěn)定可靠，不會(huì)松動(dòng)。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）175.3 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.1 凸模固定板它的作用主要是對(duì)凸模進(jìn)行固定，并通過(guò)它安裝在上模座上，多工位級(jí)進(jìn)模的凸模固定板不僅要安裝所有的凸模，有時(shí)還要安裝內(nèi)導(dǎo)柱、內(nèi)導(dǎo)套、導(dǎo)正釘、斜楔，帶料的檢測(cè)裝置等，因此，凸模固定板應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：1、一般選用 45 鋼或 40Cr 鋼，除特殊要求外，不需熱處理；2、足夠的強(qiáng)度與剛性，一般固定板的厚度為凹模厚度的 60%-80%；3、結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與凹模板相配置，凹模板的結(jié)構(gòu)形式有整體式、分塊式、鑲拼式，固定板的結(jié)構(gòu)形式也相應(yīng)為整體式、分塊式、鑲拼式。4、所有形孔的坐標(biāo)點(diǎn)及加工基準(zhǔn)必須與凹模板、卸料板一直，與內(nèi)導(dǎo)柱、內(nèi)導(dǎo)套等標(biāo)準(zhǔn)件的配合孔采用 H7/k6 的小過(guò)盈配合，與凸模的配合孔采用H7/m6 的國(guó)度配合。5.3.2 墊板多工位級(jí)進(jìn)模為連續(xù)、高速的沖壓生產(chǎn)，是多種沖壓工藝的組合，因此，在凹模板、固定板、卸料板的背面都必須襯以經(jīng)過(guò)熱處理的墊板。材料一般選用 45 鋼或 40Cr，具有較高的硬度和較好的耐磨性，厚度一般為凹模板厚度的2/5，凸模固定板及卸料板后的墊板厚度一般為凸模及卸料板厚度的 1/3-2/3.5.4 其他輔助零件5.4.1 緊固件沖模的緊固件主要包括螺釘、銷釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件。其中螺釘主要是連接緊固模具中各零件，使其成為一體，銷釘主要起到定位作用。 沖模中一般選用內(nèi)六角螺釘，這種螺釘緊固牢靠，并且螺釘頭埋入在模板內(nèi)，不占模具空間，外形也美觀。銷釘常采用圓柱形結(jié)構(gòu)，銷釘配合方式通常有滑合和打入兩種方式，滑合采用的是過(guò)渡配合，打入采用的是過(guò)盈配合。5.4.2 限位裝置壓力機(jī)的裝模高度雖然可以調(diào)節(jié)，但是由于機(jī)器的誤差，可能會(huì)造成凸模進(jìn)入凹模太深或則壓料裝置壓料過(guò)深，所以一些精密的模具中要用到限位零件。為方便送料，一般下限位柱的高度等于下模高度。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）185.4.3 彈性零件在級(jí)進(jìn)模模具中用于卸料、壓料、推薦、壓邊、緩沖減震等工作時(shí)，常用的彈性元件有圓鋼絲圓柱旋壓縮彈簧（普通彈簧） 、扁鋼絲圓柱旋壓縮彈簧（強(qiáng)力彈簧） 、橡膠等彈性元件。圓鋼絲圓柱旋壓縮彈簧簡(jiǎn)稱普通彈簧，由于彈性好、制造方便、價(jià)格便宜，是在沖模中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件。在本模具設(shè)計(jì)中，也選用這種圓鋼絲圓柱旋壓縮彈簧 【12】 。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19第 6 章 主要工藝零件的設(shè)計(jì)凸模和凹模直接擔(dān)負(fù)著沖壓工作。由于加工性質(zhì)的不同，凸模與凹模的形狀、結(jié)構(gòu)也不同。多工位級(jí)進(jìn)模一般都含有兩種或兩種以上的沖壓工藝，凸模和凹模數(shù)量之多是可想而知的。要使之能夠適應(yīng)高速連續(xù)沖壓，必須滿足各種特定的技術(shù)條件，而絕不能用一般凸模、凹模的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。凸、凹模的設(shè)計(jì)要遵循以下幾點(diǎn)原則：1）凸、凹模要有足夠的強(qiáng)度和剛度。設(shè)計(jì)凸、凹模應(yīng)選擇強(qiáng)度較好的材料，選擇合理的熱處理工藝和規(guī)范：在條件許可時(shí)可減少凸模長(zhǎng)度，增加凹模厚度，在結(jié)構(gòu)上增加他們的強(qiáng)度和剛度。2）凸、凹模必須安裝牢固，便于維修和更換，保證沖件的精度。3）多工位自動(dòng)級(jí)進(jìn)模的凸、凹模要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣既便于加工，又不會(huì)出現(xiàn)位置上的誤差。4）余料排除方便及時(shí)。為了避免損壞模具，應(yīng)采取及時(shí)的措施來(lái)清除余料，一般在凸模上設(shè)置余料頂針，凹模上設(shè)置高壓氣孔等措施。6.1 凸模的設(shè)計(jì)凸模按照斷面形狀可分為圓形和異形凸模，在本次設(shè)計(jì)中，由于工位較多，既有圓形凸模又有異形凸模。6.1.1 凸模長(zhǎng)度計(jì)算本模具采用彈壓卸料板，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算ht21??L式中：L——凸模長(zhǎng)度，mm；——凸模固定板厚度，mm；1h——卸料板厚度，mm；2t——材料厚度，mm；H——增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取 10-20mm。