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湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
本設(shè)計(jì)分析了鐵芯的工藝性,介紹了其連續(xù)模的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和排樣方案。模具工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而沖壓模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究沖壓模具對了解金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。設(shè)計(jì)首先以沖裁件結(jié)構(gòu)的工藝性分析開始，在此基礎(chǔ)上加設(shè)零件的工藝方案，比較工藝方案并確定工藝方案。接著計(jì)算毛坯的尺寸，計(jì)算工藝的大小并由此初選壓力機(jī)型號(hào)，設(shè)定各步半成品的尺寸并繪出工序簡圖。計(jì)算各個(gè)工序的工作壓力，設(shè)計(jì)并繪出模具簡圖，選取各個(gè)合適的零件。模具零件設(shè)計(jì)主要包括板類零件設(shè)計(jì)以及凸模零件設(shè)計(jì)兩大類。最后進(jìn)行模具的裝配，至此設(shè)計(jì)出一副沖孔落料連續(xù)模。實(shí)踐證明，該模具結(jié)構(gòu)合理、可靠,并能保證產(chǎn)品質(zhì)量,對此類零件的連續(xù)模設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞: 鐵芯 ；連續(xù)模 ；模具設(shè)計(jì)；
Abstract
The manufacturability of iron core was analyzed. The structural design of an aggressive die for forming the piece and the layout design were presented. The application shows that the die operates smoothly and reliably. Ramming industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the Metal product the production process and improves the product quality to have the very big significance. Learn the structural craftwork character of the work piece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the work piece’s craft project, compare them and make the final decision. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the drawings, make sure the size of the semi-manufactured work piece of every step, and draw the working procedure’s sketch. Calculate the every working pressure, design and draw die’s sketch, select every appropriate parts. And design a pair of progressive die which has four stations.
Key words: iron core, progressive die, dies design
I
目 錄
第1章 前言 - 1 -
1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 - 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 - 2 -
第2章 制件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 - 5 -
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) - 5 -
2.2 工件工藝性分析 - 6 -
第3章 工藝方案的確定 - 7 -
3.1 工序設(shè)計(jì) - 7 -
3.2 工藝方案選擇 - 7 -
第4章 模具的工藝計(jì)算 - 9 -
4.1 排樣設(shè)計(jì) - 9 -
4.1.1 設(shè)計(jì)沖裁順序及沖裁工序的組合 - 9 -
4.1.2 確定條料寬和步距 - 9 -
4.1.3 材料利用率 - 10 -
4.2 沖裁力及彎曲力的計(jì)算 - 11 -
4.3 模具壓力中心的計(jì)算 - 12 -
4.4 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 - 12 -
4.4.1 沖裁部分凸、凹模尺寸計(jì)算 - 13 -
4.4.2 落料的凸、凹模的尺寸計(jì)算 - 14 -
4.5 彈性元件的選擇與計(jì)算 - 15 -
第5章 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 -
5.1 模具設(shè)計(jì)原則 - 17 -
5.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 17 -
5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 17 -
5.3.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 18 -
5.3.2 凹模外形尺寸 - 18 -
5.3.3 凹模刃口形式確定 - 18 -
5.3.4 凹模外形尺寸的確定 - 18 -
5.4 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 20 -
5.4.1 凸模固定結(jié)構(gòu)形式 - 20 -
5.4.2 凸模結(jié)構(gòu)組成 - 20 -
5.4.3 凸模強(qiáng)度的校核 - 21 -
5.5 卸料零件的設(shè)計(jì) - 21 -
5.6 墊板，固定板的采用和厚度 - 22 -
5.7 模具閉合高度的確定 - 23 -
5.8 輔助零件的設(shè)計(jì) - 24 -
5.8.1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) - 24 -
5.8.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) - 24 -
5.8.2 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計(jì)與選取 - 25 -
5.9 壓力機(jī)的選取 - 26 -
第6章 模具材料的選擇和加工 - 28 -
6.1 模具材料的選擇 - 29 -
6.1.1 選取模具材料的一般原則 - 30 -
6.1.2 模具零件材料的選取和熱處理要求 - 30 -
6.2 模具零件的加工 - 30 -
6.2.1 凹模的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求 - 30 -
6.2.2 凹模的加工要求 - 30 -
6.2.3 沖裁模凸模的制造工藝過程 - 31 -
6.2.4 沖裁模凹模的制造工藝過程 - 31 -
6.3 材料熱處理 - 33 -
6.3.1 模具熱處理基本要求 - 33 -
6.3.2 模具用鋼的熱處理過程及硬度要求 - 33 -
第7章 模具的裝配與調(diào)試 - 33 -
7.1 模具裝配的概述 - 34 -
7.2 模具零件的固定方法 - 35 -
7.3 冷沖模的裝配 - 35 -
第八章 結(jié)論 - 38 -
致謝 - 39 -
參考文獻(xiàn) -40-
I
第1章 前言
1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將金屬或非金屬批量加工成所需沖件的專用的工具。冷沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有達(dá)到精度要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模及理念，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)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(jī)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(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)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(gè)沖件。
2) 沖壓時(shí)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(fù)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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)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(shí)一個(gè)復(fù)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(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)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(jī)、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(dāng)?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(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)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(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)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(fù)合-級進(jìn)和復(fù)合-級進(jìn)三種組合方式。
復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
連續(xù)沖壓——在壓力機(jī)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(fù)合-連續(xù)——在一副沖模上包含復(fù)合和連續(xù)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(fù)合模和連續(xù)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(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)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。上模回升時(shí)，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(jìn)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
隨著市場需求的不斷增加，多變的產(chǎn)品市場對于制造行業(yè)的多變性也有了新的要求。只有迅速且不斷設(shè)計(jì)出滿足市場需求的產(chǎn)品，并且形成規(guī)?；a(chǎn)，才能夠增加制造企業(yè)的競爭活力，才能夠在變換的市場需求中取得可觀的效益。目前國內(nèi)的的快速模具制造技術(shù)已經(jīng)研究出了許多的RNT快速模具制造方法?？偟膩碚f可以大致分為直接法和間接法。其中直接法是通過CAD技術(shù)繪制模具并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過RP系統(tǒng)直接制造出所需要的模具；而間接法則是利用CAD技術(shù)繪制計(jì)算數(shù)據(jù)后，利用RP系統(tǒng)制作出模具快速原型或者其它實(shí)物模型來間接復(fù)制金屬模具的方法。兩種方法各有優(yōu)劣，但是直接法對于模型制造時(shí)的尺寸以及性能等數(shù)據(jù)要求十分精確，使得在直接制造模具上難以形成快速有效的成果，所以直接法還有待進(jìn)一步深入研究，再加以應(yīng)用。目前使用最多的是較為成熟的間接法。
隨著改革開放的到來,國民經(jīng)濟(jì)日益快速地發(fā)展,我國的模具行業(yè)也得到了迅速地發(fā)展。下面就從企業(yè)組織結(jié)構(gòu)方面、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面、技術(shù)結(jié)構(gòu)方面、技術(shù)人才方面、模具園區(qū)功能方面這五個(gè)方面來淺析我國模具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。
(一) 企業(yè)組織結(jié)構(gòu)方面；從模具行業(yè)的發(fā)展來看,模具行業(yè)適合向商品化、專業(yè)化方面發(fā)展,但是我國的模具生產(chǎn)廠60%左右都是屬于自產(chǎn)自配的工模具車間,不是商品模具車間,且很多模具生產(chǎn)廠都是覆蓋面積廣,但是不精通。不能進(jìn)行商品化生產(chǎn),也不能進(jìn)行專一化生產(chǎn)。
(二)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是一個(gè)產(chǎn)品發(fā)展的重要因素,我國目前的沖壓模具在這些年來一直占著第一的位置,第二位塑料模具,第三位鑄造模具。就以上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是不能完全滿足市場需要的,從市場需求我們可以看出,塑料的用途是越來越廣闊了,塑料制品的用量也在逐年增加,塑料模具的發(fā)展必須要緊跟市場的步伐,與之相適應(yīng)。同時(shí),由于機(jī)電產(chǎn)品的進(jìn)一步輕型化,鑄造模具的發(fā)展也必須提上日程。因此,在我國的模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,塑料模具與鑄造模具的比例應(yīng)該大幅度地提高與發(fā)展,形成良好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來滿足市場日益增長的需求。
(三)技術(shù)結(jié)構(gòu)方面； 我國的模具行業(yè)已經(jīng)過渡為技術(shù)密集型與資金密集型的產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)品技術(shù)的水平主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工精密程度、形成工藝、壽命與復(fù)雜程度方面,雖然我國已經(jīng)引進(jìn)了許多國外的先進(jìn)設(shè)備,但是設(shè)備不成套,設(shè)備使用率低下與單一,不具備自主的開發(fā)能力,這些都嚴(yán)重地限制了我國模具技術(shù)水平的發(fā)展,使模具產(chǎn)品不能跟上市場發(fā)展的需求。
(四)技術(shù)人才方面； 隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,模具行業(yè)也要求從業(yè)人員能夠獨(dú)立掌握與運(yùn)用新的知識(shí)與技術(shù)。雖然近些年來我國的模具行業(yè)從業(yè)人員規(guī)模發(fā)展迅速,但是在一定程度上還是不能跟上行業(yè)發(fā)展的要求。第一是總?cè)藬?shù)不多,我國模具行業(yè)缺口人數(shù)大概在20-60萬人左右,在這20-60萬人中,工程技術(shù)人員就占到20%左右,尤其緊缺的是具有高素質(zhì)、高水平的技術(shù)人員。第二是整體素質(zhì)不高,我國的模具行業(yè)技術(shù)人員占的比例相對較低,且技術(shù)也不高,許多新型技術(shù)不能及時(shí)掌握與發(fā)展,缺乏自主創(chuàng)造力。
(五)模具園區(qū)功能方面；
在改革開放發(fā)展的今天,各個(gè)地方政府都認(rèn)識(shí)到模具行業(yè)對發(fā)展制造業(yè)產(chǎn)生的巨大影響,由此加強(qiáng)了對模具工業(yè)園區(qū)的大力建設(shè)。“模具生產(chǎn)集聚基地”就是一個(gè)新型的生產(chǎn)形式,已有的工業(yè)園區(qū)正在大力發(fā)展,新的工業(yè)園區(qū)正在大力建設(shè)中,這些工業(yè)園區(qū)的建設(shè)與發(fā)展無疑都是對我國模具行業(yè)起著一個(gè)促進(jìn)作用,但是一些工業(yè)園區(qū)的功能比較單一,而且只注意到招商引資,享受政府的投資優(yōu)惠政策,并沒有將工業(yè)園區(qū)的整體功能進(jìn)行提升,外資只是利用我國的廉價(jià)勞動(dòng)力,而將核心技術(shù)保留在國外,我國并不能得到核心技術(shù),導(dǎo)致我國的模具園區(qū)不能滿足市場發(fā)展的需要也跟不上市場發(fā)展的步伐。
從以上,我們可以得出：我國的模具行業(yè)正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段,技術(shù)與工業(yè)園區(qū)都需要進(jìn)行大力地建設(shè)與發(fā)展,同時(shí),還需要引進(jìn)國外的核心技術(shù)來不斷充實(shí)與發(fā)展自己,堅(jiān)持分工合作、引進(jìn)與實(shí)地結(jié)合的方法來大力發(fā)展我國的模具行業(yè),讓模具行業(yè)能夠滿足日益發(fā)展的市場需求,跟上市場的步伐。
第2章 制件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
一、設(shè)計(jì)題目：鐵芯連續(xù)模具設(shè)計(jì)
二、材料：電工硅鋼
三、厚度：0.5毫米
四、技術(shù)要求
1.制件的制造精度為IT13，表面光潔度要求較高。
2.制件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。
五、制件圖
2.2 工件工藝性分析
沖裁件的工藝性是指對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁講的形狀、材料、尺寸精度以及其他技術(shù)要求是否適應(yīng)沖裁加工的工藝要求，是從沖壓加工的角度對沖裁件設(shè)計(jì)提出的工藝要求。因此，沖裁工藝分析對制定合理的沖裁工藝設(shè)計(jì)方案相當(dāng)重要。良好的工藝性和工藝方案可以用最少的工序數(shù)量，最少的材料和工時(shí)，以最經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工沖裁件。
1．此工件的形狀很規(guī)則，排樣時(shí)少廢料排樣會(huì)影響邊緣部分精度。
2．工件外形為直線和圓弧組成，易采用落料的方式出件。
3．工件上有5個(gè)2mm圓孔，符合沖裁要求。
5．工件上孔與孔之間，孔與外形邊緣的尺寸均大于等于(1~1.5)t =0.75mm，符合沖裁要求。
6．沖裁件能達(dá)到的尺寸精度一般為IT8～I(xiàn)T13，其尺寸精度為IT13，取制件的沖裁粗糙度為1.6。
第3章 工藝方案的確定
3.1 工序設(shè)計(jì)
制造該工件需要沖孔、落料兩道工序，可考慮的方案有：
方案1 單工序模：
其包括沖孔模和落料模，先落料，后沖孔。
方案2 復(fù)合模：
沖孔落料一次完成。
方案3 連續(xù)模：
沖孔，落料級連續(xù)具。
3.2 工藝方案選擇
分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)
1．單工序模的優(yōu)點(diǎn)為制造簡單，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，模具結(jié)構(gòu)簡單，
成本低，沖壓是不受材料、厚度、外形、尺寸等條件的限制。缺點(diǎn)為工件尺寸精度低，并且一個(gè)工件的沖裁制造所需要模具的數(shù)量多根據(jù)產(chǎn)品此產(chǎn)品用單沖模具生產(chǎn)的話需 6套模具不便于管理。同時(shí)，所占用的設(shè)備多，適于小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低。
2．復(fù)合模是在壓力機(jī)一次沖程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位可以同時(shí)完成幾道沖裁工序的模具。復(fù)合模同連續(xù)模一樣，也是在簡單模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較先進(jìn)的模具。與連續(xù)模比較，復(fù)合模沖裁件的相互位置精度高，對條料的定位精度要求低，復(fù)合模的輪廓尺寸較小。復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高，沖壓件精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，制造難度大。此產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，自動(dòng)化程度較高，復(fù)合模具不能滿足這一點(diǎn)要求。
3．連續(xù)模由多個(gè)工位組成，各工位按順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣在一副上就可以完成多個(gè)工序，一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等。
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及要求，采用連續(xù)模方案設(shè)計(jì)了以下方案。
采用連續(xù)模， 通過沖孔 導(dǎo)正，落料幾道工序完成零件的成形。該方案生產(chǎn)效率高，工位問可自動(dòng)送料， 工人操作安全， 但是零件在成形過程中存在累積誤差，平整性較差。綜合考慮到制件的用途，需要大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率要求高，生產(chǎn)成本不易過高，制件的尺寸適中，所需的工序數(shù)較多，故優(yōu)先選用方案3多工位連續(xù)模。
第4章 模具的工藝計(jì)算
4.1 排樣設(shè)計(jì)
4.1.1 設(shè)計(jì)沖裁順序及沖裁工序的組合
沖裁順序和工序的組合對于材料的利用率、制件的尺寸精度、生產(chǎn)率、模具制造難易程度、模具使用壽命等都都有十分重要的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照以下原則進(jìn)行：
(1)工步數(shù)目不宜太多，否則會(huì)增加步距的積累誤差，影響制件精度；
(2)對于難加工或影響到凹模強(qiáng)度的復(fù)雜型孔，應(yīng)分解為若干個(gè)簡單的孔形，分步進(jìn)行沖裁；
(3)當(dāng)沖孔凸?；虬寄？卓谶吘夐g距離太近時(shí)，這些孔應(yīng)分布在幾個(gè)工位上沖出；
(6)為了使一些制件容易成型，排樣時(shí)可設(shè)置工藝孔。如沖方孔前，先在此位置上沖個(gè)圓孔作為工藝孔進(jìn)行定位；彎曲前先沖出一條切口；拉伸前先沖去一條廢料或切幾個(gè)切口等，以便于材料變形成型；
(7)制件上同一尺寸或位置精度要求高的部位（如兩孔距離和尺寸均要求很高），應(yīng)盡量在同一工步上沖出；
(8)同一型孔盡可能在同一工步一次沖出，以免經(jīng)數(shù)次沖裁而出現(xiàn)街頭不好和不應(yīng)有的毛刺、塌角現(xiàn)象。但對于上述②的情況除外；
(9)沖裁精密件，應(yīng)考慮好導(dǎo)正孔。導(dǎo)正孔最好利用制件上已有的孔。導(dǎo)正孔在兩個(gè)以上，且應(yīng)對稱設(shè)置。如果制件上無孔，應(yīng)在搭邊上設(shè)置導(dǎo)正孔，且應(yīng)排列在兩個(gè)制件之間，搭邊尺寸應(yīng)適當(dāng)放大，以加強(qiáng)搭邊的強(qiáng)度；
(10)盡可能使模具的壓力中心與壓力機(jī)壓力中心相一致；
由制件材料為硅鋼，料厚T=0.5mm，形狀規(guī)則，出件方式為直接落料。根據(jù)上面所述的原則對排樣中的沖裁順序和工序組合進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化，設(shè)計(jì)排樣圖如下圖2-1所示。
4.1.2 確定條料寬和步距
條料的厚度較薄，根據(jù)厚度和零件材料查閱模具設(shè)計(jì)手冊，得出：工件之間搭邊值取2.7mm，兩側(cè)搭邊值取2.9mm。
條料寬 B=58mm。
步 距 A=26mm。
圖4.1 排樣圖
第一工位：沖導(dǎo)正孔
第二工位：沖切5個(gè)2mm圓孔和4個(gè)小矩形孔
第三工位：落料
4.1.3 材料利用率
材料利用率：
K = ns/S100％ （4.1）
式中 k ——材料利用率， ％
n——條料上生產(chǎn)的沖件數(shù)
s——每個(gè)沖件面積，mm2
S——條料面積，mm2
圖4.2 材料利用率計(jì)算
4.2 沖裁力及彎曲力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。
用普通平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力F一般按以下式計(jì)算：
4.2
式中 F——沖裁力，(N)
L——沖裁周邊長度，（mm）
——材料抗剪切強(qiáng)度，（MPa）
K——系數(shù)，模具間隙值的波動(dòng)、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素而影響而給出的修正系數(shù)， 一般取K=1.3。
t——料厚，（mm）
查表得=350 MP a ， t =0.5 mm
沖孔力和落料力F 。
第一工位沖裁長度：沖切導(dǎo)正銷孔L1=18.85mm
第二工位沖裁長度： 5個(gè)2mm圓孔和4個(gè)小矩形孔L2=55.4mm
第三工位沖裁長度：落料L4=214.8mm
卸料力： ( 其中 )
4.3 模具壓力中心的計(jì)算
模具壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或者排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力衷心與模柄中心線相重合的情況，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用的壓力機(jī)允許的范圍。
設(shè)整副沖模各個(gè)凸模輪廓的周長分別為 、、 …… ，其相應(yīng)的壓力中心坐標(biāo)分別為 ( ， ) 、 ( ， ) 、 ( ， ) ……( ， ) ， 則整副沖模的壓力中心坐標(biāo)( ， )
最終算出壓力中心為( ， ) =( 13.6 ， 0 ) mm。
圖4.3 壓力中心示意圖
4.4 凸凹模刃口尺寸計(jì)算
確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的精度要求。如果對刃口的精度要求過高，會(huì)使模具制造困難，制造成本上升，延長周期；如刃口精度要求過低，則生產(chǎn)出來的零件可能不合格，或使模具的壽命降低。根據(jù)料厚與工件精度和模具精度的關(guān)系，聯(lián)系制件的實(shí)際應(yīng)用范圍，我們選取制件精度IT13。
沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證，因此在沖裁模設(shè)計(jì)中正確確定與計(jì)算凸凹模刃口尺寸及其公差極為重要。
確定凸、凹模刃口尺寸的原則：
1.設(shè)計(jì)落料模之前需要先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。
2.根據(jù)沖裁的磨損規(guī)律確定刃口基本尺寸。設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或者等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或者等于工件孔的最大極限尺寸，這樣，凸模凹模在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的零件。
3.選用最小合理間隙值。由于間隙越磨損越大，不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。最小間隙Zmin=0.06mm。
4.選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮沖件精度與模具精度間的關(guān)系，。一般沖模精度較沖件精度高2-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6-IT7級來選?。粚τ谛螤顝?fù)雜的刃口制造偏差時(shí)可按工件相應(yīng)部位公差值的1/4來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值，可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8來選取。
5.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差，都應(yīng)按單向公差標(biāo)注。
4.4.1 沖裁部分凸、凹模尺寸計(jì)算
由于本次設(shè)計(jì)中的板料是薄板料，且制件的外形較精細(xì)，因此凸凹模應(yīng)采用配合加工法制造。
以下計(jì)算中工件的公差值，。查資料， 沖裁模合理雙面間隙值；；制件制造精度IT13，刃口制造精度為IT8-IT10 。
A 類尺寸 （4.3）
B 類尺寸 （4.4）
C 類尺寸 （4.5）
式中，A，B，C——基準(zhǔn)件的基本尺寸，mm；
Δ ，Δ′ ——工件公差，mm；
Δ ——模具制造公差(一般取δ = Δ / 4 )，mm；
X ——磨損系數(shù)；
Amax ——沖裁件A類尺寸最大極限值；
Bmin ——沖裁件B類尺寸最小極限值。
計(jì)算沖裁模的凸凹模刃口尺寸：
1．沖孔凸模
（1）采用沖孔加工，基準(zhǔn)模為凸模。
（2）變小尺寸：B=3(導(dǎo)正銷孔，,2個(gè)圓孔)； B1 =2（工藝孔）
由，；將數(shù)值代入公式
沖孔凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙值0.06～0.08。
2．矩形凸模
4.4.2 落料的凸、凹模的尺寸計(jì)算
落料凹模尺寸
落料尺寸：最后一工位落料
A類變大尺寸：
C類尺寸規(guī)律保持不變
單向公差標(biāo)注
4.5 彈性元件的選擇與計(jì)算
本次模具設(shè)計(jì)的卸料裝置，因其卸料力不大，而且沖裁件也不厚，故采用的是彈性卸料裝置。
沖模中常用的圓柱螺旋彈簧是用或碳素彈簧鋼絲卷制而成的，熱處理硬度為，彈簧兩端拼緊并磨平。
卸料彈簧的選用原則及步驟：
根據(jù)總卸料力估計(jì)擬用彈簧的個(gè)數(shù)，計(jì)算出每個(gè)彈簧
所承受的負(fù)荷。即
根據(jù)大小，從標(biāo)準(zhǔn)中
① 初選彈簧規(guī)格，使所選用的彈簧的最大工作負(fù)荷大于值，即〉。
根據(jù)所選某號(hào)彈簧的最大工作負(fù)荷和最大工作負(fù)荷下的總變形量，做出該號(hào)彈簧的特性曲線。檢查彈簧最大允許壓縮量，如果滿足下列條件，則彈簧選得合適。即
式中，——彈簧預(yù)壓縮量；
——卸料板工作行程，一般取料厚+1mm；
——凸、凹模修磨量，一般取4~10mm。
如果，則必須重新選擇彈簧。
擬選用四個(gè)彈簧，則每個(gè)彈簧的負(fù)荷為：
考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為：
②彈簧特性曲線
檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件
故所選彈簧合適。
第5章 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 模具設(shè)計(jì)原則
一、盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，這樣更有利于加工方便；
二、模具具要有足夠的剛性，以滿足壽命和精度的要求；
三、結(jié)構(gòu)應(yīng)具有簡單、實(shí)用的經(jīng)濟(jì)性，適合大批量生產(chǎn)，提高性價(jià)比；
四、能方便地送料，操作要簡便安全，出件容易；
五、要考慮廢科的處理，設(shè)計(jì)要有利于廢料的及時(shí)排出；
六、模具零件之間定位要準(zhǔn)確可靠，連接要牢靠；
七、要有利于模具零件的加工，各零件的加工要能達(dá)到所需的要求；
八、模具結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的沖壓設(shè)備要協(xié)調(diào)最好采用常用的壓力設(shè)備；
本次設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)采用的是彈壓導(dǎo)板式，其特點(diǎn)如下：
（1）凸模以裝在彈壓導(dǎo)板2中的導(dǎo)板鑲塊4導(dǎo)向，彈壓導(dǎo)板以導(dǎo)柱1、10導(dǎo)向，導(dǎo)向準(zhǔn)確，保證凸模與凹模的正確配合，并且加強(qiáng)了凸?？v向穩(wěn)定性，避免小凸模產(chǎn)生縱彎曲。
（2）凸模與固定板為間隙配合，凸模裝配調(diào)整和更換較方便。
（3）彈壓導(dǎo)板用卸料螺釘與上模連接，加上凸模與固定板是間隙配合，因此能消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對模具的影響，對延長模具壽命有利。
（4）沖裁排樣采用直對排，一次沖裁獲得兩個(gè)零件，兩件的落料工位離開一定距離，以增強(qiáng)凹模強(qiáng)度，也便于加工和裝配。
這種模具用于沖壓零件尺寸小而復(fù)雜、需要保護(hù)凸模的場合。在實(shí)際生產(chǎn)中，對于精度要求高的沖壓件和多工位的連續(xù)沖裁，采用了既有側(cè)刃（粗定位）又有導(dǎo)正銷定位（精定位）的連續(xù)模。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，可用連續(xù)模逐步?jīng)_出。但連續(xù)模輪廓尺寸較大，成本較高，制造較復(fù)雜，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件?？傊?，連續(xù)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。
5.2 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
該模具采用形狀簡單的工件，導(dǎo)柱后置，滑動(dòng)導(dǎo)向模架 。定位裝置采用導(dǎo)正銷定位，可以保證較高的定位精度，且生產(chǎn)效率高。采用彈壓卸料裝置， 可在沖裁前將板料壓平，防止沖裁件翹曲。
5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.3.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、凹模孔口形式及主要參數(shù)如下表5－2所示：
由于制件的生產(chǎn)批量非常大，在實(shí)際生產(chǎn)中凹模刃口需要多次刃磨，因此選取凹模形式1，保證多次刃磨后刃口的尺寸不變。
其中，h1=3～10，h=0.5～1。
5.3.2 凹模外形尺寸
這里選取標(biāo)準(zhǔn)矩形凹模板
5.3.3 凹模刃口形式確定
如圖3-1所示的三種刃口均為直筒式。其刃口加工方便、強(qiáng)度高，且刃口尺寸不會(huì)因修磨而過大變化，適用于沖裁形狀復(fù)雜或精度要求高的制件。其缺點(diǎn)是沖落部分的制件或廢料積存在刃口部位，增大了推件力和凹模的脹裂力，會(huì)加快刃口磨損。刃口高度一般按板料厚度選取：t≤0.5mm，h=3～4mm；0.5mm
5～10mm，h=10～15mm。一般用于單工序沖裁?；蜻B續(xù)沖裁模且采用下出料的情況。凹模刃口形式如下圖b所示。
圖5.1 刃口結(jié)構(gòu)形式
由于工件厚度為t=0.5mm，采用錐形形刃口故取h=5mm，=2°
5.3.4 凹模外形尺寸的確定
凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。外形尺寸如圖5-2
凹模厚度： Ha=Kb ，且Ha≥15mm
式中：Ha——凹模厚度
K——修正系數(shù)
B——最大孔口尺寸
凹模壁厚： c=(1.3～2.0)Ha，且c＞30～40mm。
圖5.2 凹模外形
凹模板的厚度主要是從螺釘旋入深度和凹模剛度的需要考慮
k由表2.5查得k=0.4，ha=0.4×52.2=20.88mm。且ha>15mm。為保證凹模有足夠強(qiáng)度因此這里取ha=25mm。
這里取壁厚c=30~40mm。
凹模結(jié)構(gòu)圖如圖所示
圖5.2凹模結(jié)構(gòu)圖
5.4 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.4.1 凸模固定結(jié)構(gòu)形式
圖5.4 凸模固定方式
凸模與固定板緊配合，上端帶臺(tái)階，以防拉下。
5.4.2 凸模結(jié)構(gòu)組成
按結(jié)構(gòu)分為整體和組合式兩類。組合式凸模由基本和工作部分組成，以節(jié)約工作部分的合金鋼用量。
典型圓凸模結(jié)構(gòu)：
所示的典型圓凸模結(jié)構(gòu)，下端為工作部分，中間圓柱部分用以與固定板配合安裝，最上端的臺(tái)肩承受向下拉的卸料力。
圖5.5 沖孔凸模結(jié)構(gòu)圖
5.4.3 凸模強(qiáng)度的校核
根據(jù)凸模結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)及尺寸，只需校核沖底部兩個(gè)直徑2的孔凸模。
凸模沖裁時(shí)的正常工作條件是其刃口端面承受的軸向壓應(yīng)力必須小于凸模材料的許用壓應(yīng)力，即 （5.2）
式中： ——凸模刃口端面承受的壓應(yīng)力，單位為MPa；
F——作用在凸模端面的沖裁力，單位為N；
A—凸模刃口端面面積，單位為mm2；
——凸模材料許用壓應(yīng)力，單位為Mpa。=1500~2100MPa
代入數(shù)值得：=8666.4/2/（3.14×1）=1380MPa2100MPa所以抗壓強(qiáng)度符合要求。
5.5 卸料零件的設(shè)計(jì)
卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種，其中卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁間或廢料的板件，廢料切刀是在沖壓過程中將廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的零件。
固定卸料裝置裝于下模的凹模上，結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大，使用安全可靠，一般僅起卸料作用，用于硬料、厚料（），工件精度要求不高的沖裁，多用在連續(xù)模中。彈壓卸料裝置即可裝于上模又可裝于下模，即有卸料又有壓料的的雙重功能，在該套模具中還具有保護(hù)小沖頭的功能，由于卸料力是由彈壓元件提供，卸料力不如上面的固定卸料力大，所以一般用于卸硬度不是很高的料，零件平面度要求較高的沖裁。
綜上所述，從產(chǎn)品零件的使用要求和模具卸料力兩方面綜合考慮，故先用彈壓卸料裝置。
圖5.6 卸料裝置三維圖
5.6 墊板，固定板的采用和厚度
是否采用墊板，以承壓面嬌小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖最小圓孔的凸模承壓面的尺寸，如圖2-1所示。按公式，其承壓力
（5.3）
剛在允許范圍內(nèi)，因此需采用墊板，墊板厚度取10mm。
固定板厚度取20mm，外形尺寸與凹模板相同。
圖5.7 墊板，固定板示意圖
5.7 模具閉合高度的確定
沖壓模具的閉合高度是指沖壓模具處于閉合狀態(tài)時(shí)（工作行程最低點(diǎn)）時(shí)，上模板的上平面到下模板的下平面高度。
在確定模具閉合高度之前，應(yīng)該先了解沖床的閉合高度。沖床的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺(tái)（不包括沖床墊板厚度）的距離。沖床的調(diào)節(jié)螺桿可以上下調(diào)節(jié)，當(dāng)滑塊在下止點(diǎn)位置，調(diào)節(jié)螺桿向上調(diào)節(jié)，將滑塊調(diào)整到最高位置時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)的距離，稱為沖床的最大閉合高度。當(dāng)滑塊在下止點(diǎn)的位置，調(diào)節(jié)螺桿向下調(diào)節(jié)，將滑塊調(diào)整到最下位置時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)的距離，稱為沖床的最小閉合高度。為了使模具正常工作，模具閉合高度應(yīng)該與沖床的閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于沖床最大和最小閉合高度之間，一般可以按下式來確定。
H最大-5≥H≥H最小+10
本次設(shè)計(jì)模具閉合高度
H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=200mm。 （5.4）
其中 H----沖模的閉合高度
H1----下模座的厚度
H2----上模座的厚度
H3----凹模厚度
H4----預(yù)壓橡皮高度
H5----卸料板厚度
H6----墊板厚度
綜上H＝200mm。
5.8 輔助零件的設(shè)計(jì)
輔助零件包括導(dǎo)向零件、固定零件、緊固及其它零件。
輔助結(jié)構(gòu)零件不與毛坯直接發(fā)生作用，也不直接參與完成工藝過程，只對模具完成工藝過程起保證作用或是對模具的功能起到完善的作用。
5.8.1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)
本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。
導(dǎo)向零件可以消除壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)誤差對模具運(yùn)動(dòng)精度的影響，導(dǎo)向裝置用于沖裁模具上、下模之間的定位連接和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，保證凸、凹模間間隙分布均勻，便于模具安裝和調(diào)整，因而可以提高模具的使用壽命和沖裁件精度。因此，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)沖裁件批量較大的沖裁模時(shí)，一般均采用導(dǎo)向裝置，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。
常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)柱導(dǎo)套式、滾珠導(dǎo)套式、導(dǎo)板式，其中導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置、圓柱形導(dǎo)柱加工容易，裝配簡單，滑動(dòng)導(dǎo)向精度高，剛度大，穩(wěn)定性好，是冷沖模應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。
5.8.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)套式擠壓模應(yīng)用廣泛，一般將導(dǎo)導(dǎo)套用壓配合壓入上底板上(圖6-56)。配合關(guān)系采用H7/m6過渡配合。受力大的擠壓模，為了緊固導(dǎo)柱與導(dǎo)套，采用壓板螺釘將導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定在上下底板上。導(dǎo)柱、導(dǎo)套與底板之間采用基孔制配合。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)型式有兩種：
(1)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套：這種導(dǎo)向裝置的導(dǎo)柱或?qū)變?nèi)有油槽，以便保持良好的潤滑。導(dǎo)套內(nèi)孔d1與導(dǎo)柱相配合，采用或滑配。
導(dǎo)套壓入上底板的長度l1及導(dǎo)套處徑D不得小于導(dǎo)柱直徑d的1.5倍，導(dǎo)套導(dǎo)向長度應(yīng)為導(dǎo)柱直徑的2～3倍。
導(dǎo)柱直徑d可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、導(dǎo)柱強(qiáng)度、剛度來確定，一般導(dǎo)柱直徑d≥30(毫米)。導(dǎo)柱壓入下底板長度l不得小于直徑d的1.5倍，導(dǎo)柱的總長度L按模具閉合高度來確定，但要保證當(dāng)凸模進(jìn)入凹模之前，導(dǎo)柱就伸入導(dǎo)套15(毫米)以上，否則起不到導(dǎo)向作用。
(2)滾動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套這種導(dǎo)向裝置的導(dǎo)套內(nèi)裝有鋼球保持圈，以保精確的導(dǎo)向。導(dǎo)套內(nèi)鋼球保持圈內(nèi)孔d1與導(dǎo)柱相配合，采用過盈配合。
導(dǎo)套壓入上底析的長l1及導(dǎo)套外徑D不得小于導(dǎo)柱直徑d的2倍，導(dǎo)套導(dǎo)向長度應(yīng)為導(dǎo)柱直徑的3～4倍。導(dǎo)柱直徑d應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度和剛度來確定通常d≥30(毫米)，導(dǎo)柱壓入下底板長度l不得小于直徑d的2倍。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料及熱處理硬度：
由于導(dǎo)柱、導(dǎo)套是在相互摩擦的條件下工作，因此配合面要求硬而耐磨。一般擠壓件用的淬火模具，其導(dǎo)柱導(dǎo)套可采用20Cr鋼、20號(hào)鋼滲碳，滲碳層深度0.6～1.2(毫米)，淬火硬度HRC=58～62，表面粗糙度為0.5。滾動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套，用于導(dǎo)向精度要求高的模具，采用20#制造，淬火硬度HRC=60～64，鋼球保持圈用LY3鋁合金。導(dǎo)柱、導(dǎo)套、鋼球表面的精糙度為0.5以下。模架見圖5-8。
圖5.8 模架與導(dǎo)向裝置
5.8.2 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計(jì)與選取
固定與聯(lián)接零件用來將凸、凹模固定在上下模座上，以及將上下模座固定在壓力上。主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、模座和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?
（1）模具與沖床的鏈接
因?yàn)槟＞哂袃山M板模具比較重，為安全才用壓板的形式裝配到?jīng)_床上。
（2）模架與模座
上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。現(xiàn)時(shí)模具的應(yīng)用涉及每項(xiàng)產(chǎn)品（大如汽車、航天、日用品、電器通訊、醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)備等），只要是數(shù)量多的產(chǎn)品都會(huì)應(yīng)用模具生產(chǎn)，而模架是模具不可分割的部分?，F(xiàn)時(shí)對模架精度要求，會(huì)按不同層次按產(chǎn)品需求而定，龍記和平進(jìn)模架正好配合各類客戶不同的需求，提供合適的供應(yīng)。
模架是模具之半制成品，由各種不同的鋼板配合零件組成，可以說是整套模具的骨架。由于模架及模具所涉及的加工有很大差異，模具制造商會(huì)選擇向模架制造商訂購模架，利用雙方的生產(chǎn)優(yōu)勢，以提高整體生產(chǎn)質(zhì)量及效率。
經(jīng)過多年的發(fā)展，模架生產(chǎn)行業(yè)已相當(dāng)成熟。模具制造商除可按個(gè)別模具需求，購買訂造模架外，也可選擇標(biāo)準(zhǔn)化模架產(chǎn)品。 標(biāo)準(zhǔn)模架款式多元化，而且送貨時(shí)間較短，甚至即買即用，為模具制造商提供更高的彈性。 因此標(biāo)準(zhǔn)模架的普及性正不斷提高。
模架是模具的主體結(jié)構(gòu)。冷沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘?shù)冗B接到模架上，以構(gòu)成一副完整的沖模。模架在起連接作用的同時(shí)，還用于保證凸模和凹模具有正確的位置，即起導(dǎo)向作用。模架的結(jié)構(gòu)形式，按導(dǎo)柱在模座上的固定位置不同，有后側(cè)導(dǎo)柱模架、對角導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架和中間導(dǎo)柱模架。設(shè)計(jì)時(shí)，寬度取與凹模相同的尺寸，矩形模座的外徑應(yīng)比凹模直徑大40-70mm。下模座輪廓尺寸應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)漏料孔至少大40-50mm，模座厚度通常取為凹模厚度的1-1.5倍。
5.9 壓力機(jī)的選取
壓力機(jī)的種類繁多，按照不同的觀點(diǎn)可以把壓力機(jī)分成不同的類型。如：按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的等；按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)等；按驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲柄式、肘桿式、摩擦式；按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式可分為開式的、閉式的等等。另外還有許多分類方法，一般按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類而把壓力機(jī)分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)。曲柄壓力機(jī)按其傳動(dòng)系統(tǒng)又可分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)和四點(diǎn)壓力機(jī)，而按其用途有可分為普通壓力機(jī)、拉深壓力機(jī)、精壓機(jī)，精沖壓力機(jī)和冷擠壓力機(jī)等。
選取壓力機(jī)應(yīng)根據(jù)以下原則：
1、生產(chǎn)批量大；
2、對尺寸精度的要求不是很高；
3、總沖裁力F約為68（KN）
4、模具閉合高度H＝200mm。
綜上所述，選取開式壓力機(jī)。得到壓力機(jī)得具體數(shù)據(jù)如下：
表5.1 壓力機(jī)參數(shù)表
主要技術(shù)參數(shù) Specification
項(xiàng)目名稱 Item
單位 Unit
J23-10
公稱力 Nominal Pressure
千牛 kN
100
公稱力行程 Nominal Pressure Stroke
毫米 mm
2
滑塊行程 Stroke Length
毫米 mm
60
行程次數(shù) No. of Strokes per minute
次 / 分 SPM
130
最大裝模高度 Max. Die Height
毫米 mm
215
裝模高度調(diào)節(jié)量
毫米 mm
45
Die Height Adjustment
喉深 Throat Depth
毫米 mm
130
工作臺(tái)板
前后 F.B.
毫米 mm
240
Bolster Surface
左右 L.R.
毫米 mm
360
工作臺(tái)孔尺寸 Bed Opening
前后 F.B.
毫米 mm
100
左右 L.R.
毫米 mm
180
直徑 Dia.
毫米 mm
130
滑塊底面
前后 F.B.
毫米 mm
100
模柄孔尺寸 Stem hole
毫米 mm
Φ30X55
立柱間距離
毫米 mm
180
Distance between Uprights
墊板厚度
毫米 mm
50
Thickness of Bolster
機(jī)身最大可傾角
角度 degree
30
Max. Inclinable Angle
外型尺寸 Overall Dimension
前后 F.B.
毫米 mm
915
左右 L.R.
毫米 mm
752
高度 Height
毫米 mm
1690
重量 Weight
千克 kg
660
第6章 模具材料的選擇和加工
表6.1 零件材料與熱處理
零件
名稱
材料牌號(hào)
熱處理
硬度HRC
沖裁模
凸模
T8A
淬火
58—62
凹模
T8A
彎曲模
凸模
T8A
淬火
58—62
凹模
凹模
上模座、 下模座
HT200
導(dǎo)套
滑動(dòng)式
20鋼
滲碳深為.0.5—0.8mm
淬火
58—62
導(dǎo)柱
20鋼
滲碳深為.0.5—0.8mm
淬火
60—64
固定板
Q235
卸料板、導(dǎo)料板、承料板、浮頂柱、卸料螺釘、墊板
45鋼
45鋼
43—48
彈簧
65Mn、60Si2Mn
淬火
43—48
6.1 模具材料的選擇
6.1.1 選取模具材料的一般原則
在冷沖壓模具中，使用了各種金屬和非金屬材料，在金屬材料中，有各種的品種和牌號(hào)的鋼、銅、鋁、鎂、鈦、及其他合金，也有一些貴重金屬等。設(shè)計(jì)模具時(shí)，合力選取模具材料是關(guān)系到模具壽命和成本的一項(xiàng)重要工作。模具的工作零件---凸凹模材料的選取尤為重要和慎重，在選取材料是應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：
1、生產(chǎn)批量。當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時(shí)，凸凹模的材料應(yīng)選取質(zhì)量高、耐磨、性好的模具鋼。對于模具的其他工藝結(jié)構(gòu)部分和輔助結(jié)構(gòu)部分的零件材料要求也相應(yīng)的提高。在批量不大時(shí)，應(yīng)考慮減低成本，可適當(dāng)放寬對材料性能的要求
2、被沖壓件材料的性能、工序性質(zhì)和凸凹模的工作條件。當(dāng)被沖壓件材料較硬或變形抗力較大時(shí)，末句凸凹模應(yīng)選取耐磨性好、強(qiáng)度高的材料，對于凸凹模工作條件較差的冷擠壓模，應(yīng)選取有足夠強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性等綜合性能比較好的模具鋼，同時(shí)應(yīng)具有一定的紅硬性和熱疲勞強(qiáng)度等。
3、材料性能。應(yīng)考慮模具材料的冷熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件。
4、生產(chǎn)和使用情況。應(yīng)考慮我國模具鋼的生產(chǎn)和使用情況。
總之，末句材料的選取適宜十分復(fù)雜的問題，在保證沖壓工藝要求的前提下，盡量做到節(jié)約，作為我們選取模具材料的總原則。
6.1.2 模具零件材料的選取和熱處理要求
根據(jù)以上的總原則和制件的材料及工藝性，所設(shè)計(jì)模具材料和熱處理如下表
6.2 模具零件的加工
6.2.1 凹模的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求
凸凹模是沖裁模具的主要工作零件，在沖裁時(shí)坯料對凸模和凹模的刃口產(chǎn)生很大的側(cè)壓力導(dǎo)致凸凹模都與制件或廢料發(fā)生了摩擦和磨損。模具刃口越鋒利沖裁件斷面質(zhì)量越好。因此凸凹模的加工制造應(yīng)注意以下五點(diǎn)要求：① 結(jié)構(gòu)合理；②高的尺寸精度、行位精度、表面質(zhì)量；③足夠的強(qiáng)度與精度；④良好的耐磨性；⑤一定的疲勞強(qiáng)度。
6.2.2 凹模的加工要求
6.2.3 沖裁模凸模的制造工藝過程
由于沖裁件輪廓的形狀種類復(fù)雜，相應(yīng)的凸模刃口輪廓形狀種類也很多。不同人口輪廓形狀的凸模加工的方法也不同，因此對于圓形凸模，其加工方法比較簡單，在車床上車削幫料，并留磨削余量，熱處理后在外圓磨床上精磨，工作部分經(jīng)過拋光、刃磨后即可使用。
對非圓形凸模的加工，采用電火花線切割加工。因?yàn)椴捎秒娀鸹ň€切割加工時(shí)采用自動(dòng)化的編程軟件，不僅大大簡化了加工過程，提高了自動(dòng)化程度，縮短了制模周期，降低了成本而且提高了模具質(zhì)量。在電火花線切割加工之后用鉗工研磨凸模工作部分，使工作表面粗糙度降低。
表6.2 凸凹模加工要求
項(xiàng)目
加工要求
尺寸精度
達(dá)到圖樣要求，凸凹模間隙合理均勻
表面形狀
凸、凹模側(cè)壁要求平行或稍有斜度，大端應(yīng)位于工作部分，決不允許有反斜度
位置精度
圓形凸模的工作部分對固定部分的同軸度誤差小于工作部分公差的一半。凸模端面應(yīng)與中心線垂直，凹?？着c固定板安裝孔、卸料板孔孔位應(yīng)一致，各步步距應(yīng)等于側(cè)刃的長度
表面粗糙度
刃口部分的表面粗糙度為Ra為0.8，固定部分的表面粗糙度Ra為1.6，其余為6.3，刃口要求鋒利
硬度
凹模工作部分硬度為60—64HRC，凸模工作部分硬度為58—62HRC
6.2.4 沖裁模凹模的制造工藝過程
凹模型孔的加工方法不僅與其形狀有關(guān)，而且與型孔的數(shù)量有關(guān)，下面分別介紹圓孔和非圓形孔的加工。
凹模型孔中圓孔的加工從制件圖可以看出來凹模中有很多的孔需要加工，可以利用坐標(biāo)法在普通鉆床上、銑床上加工出位置精度較高的系列型孔。凹模中非圓形孔的加工 非圓形的加工工藝比較復(fù)雜，其中心的廢料首先要去處然后進(jìn)行精加工，精加工方法有銼削、壓印銼修、電火花線切割和電火花加工。根據(jù)沖裁凸凹模的形狀可知，采用電火花線切割加工是一種比較好的加工方法。因?yàn)榫€切割加工可在熱處理之后進(jìn)行，型孔的加工精度高、質(zhì)量好。線切割后需要鉗工研磨型孔，以保證凸凹模的間隙均勻。在線切割之前，要對凹模毛坯進(jìn)行預(yù)加工，選擇電火花機(jī)床，凹模厚度和水平尺寸必須在機(jī)床的加工范圍內(nèi)，選擇合理的工藝參數(shù)，還要安排好凹模的加工工藝路線，做好切割前的準(zhǔn)備工作等。
表6.3 凹模板加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成170mm×130mm×30mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.5~0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位