汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片復(fù)合模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?/h1>

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片復(fù)合模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?沖孔落料復(fù)合模,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),渦輪,增壓,墊片,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),沖孔 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片復(fù)合模設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 部 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 摘 要 本設(shè)計(jì)為一汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器的冷沖壓模具設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過(guò)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，確定排樣和裁板，計(jì)算沖壓力和壓力中心，初選壓力機(jī)，計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計(jì)選用零、部件，對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行校核，繪制模具總裝草圖，以及對(duì)模具主要零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行編制。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要對(duì)凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)于部分零部件選用的是標(biāo)準(zhǔn)件，深入設(shè)計(jì)，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，最終才完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模 Abstract The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die 目錄 第1章 前言 1 1.1 中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2 中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展 1 1.3 沖壓工藝介紹 2 1.4 沖壓工藝的種類(lèi) 2 1.5 沖壓行業(yè)遇到的問(wèn)題和解決方法 3 第2章 緒言 6 2.1 材料的工藝分析 6 2.2 材料選擇 7 2.3 工件結(jié)構(gòu)形狀 7 2.4 尺寸精度 7 第3章 沖裁工藝方案的確定 9 第4章 模具總體設(shè)計(jì) 10 4.1 模具類(lèi)型的選擇 10 4.2 操作與定位方式 10 4.3 卸料、出件方式 10 4.4 確定送料方式 11 4.5 確定導(dǎo)向方式 11 第5章 模具工藝參數(shù)確定 12 5.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 12 5.2 搭邊值的確定 12 5.3 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 13 第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算 16 第6章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 18 6.1 沖裁力Fp的計(jì)算 18 6.2 卸料力Fq1的計(jì)算 18 6.3 頂件力Fq2的計(jì)算 19 6.4 總的沖壓力F的計(jì)算 19 6.5 壓力機(jī)的初選 19 第7章 模具壓力中心的確定 21 第8章 沖裁模間隙的確定 22 8.1 沖裁間隙Z 22 8.2 沖裁間隙分析 22 第9章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算 24 9.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 24 9.2 刃口尺寸的計(jì)算 24 第10章 主要零部件的設(shè)計(jì) 27 10.1 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 27 10.2 橡膠的選用 33 10.3 模架及其零件的設(shè)計(jì) 34 第11章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) 36 11.1 閉合高度的計(jì)算 36 11.2 沖壓設(shè)備的選定 36 第12章 模具總裝圖與凸、凹模零件圖 37 結(jié)論 38 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 第1章 前言 1.1 中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀? 鑒于模具作為包括機(jī)床工具、汽車(chē)制造、食品包裝等在內(nèi)的機(jī)械行業(yè)中機(jī)械基礎(chǔ)件產(chǎn)?業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力當(dāng)中，處于非常關(guān)鍵?并服務(wù)全行業(yè)的地位，其發(fā)展對(duì)產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢(shì)的形成將起到重?要作用。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國(guó)有專(zhuān)?業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企?業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級(jí)進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車(chē)后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車(chē)模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車(chē)的部分覆蓋件模具。其他類(lèi)型的模具，例如子午線(xiàn)輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門(mén)窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。 1.2 中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展? 前景巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。? 汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的模具需求將占國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右。2008年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)年產(chǎn)量為583萬(wàn)輛，。保有量為2500萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2011年汽車(chē)年產(chǎn)量將達(dá)800萬(wàn)輛。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的發(fā)展將會(huì)大大推動(dòng)模具工業(yè)的高速增長(zhǎng)，特別是汽車(chē)覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2008年汽車(chē)行業(yè)將需要各種塑料件? 136萬(wàn)噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為90多萬(wàn)噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。目前，我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的發(fā)展對(duì)模具的需求量也將會(huì)很大。? 其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。 1.3 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱(chēng)壓力加工)，合稱(chēng)鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。? 全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車(chē)的車(chē)身、底盤(pán)、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車(chē)、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。? 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺(tái)等。 ?冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍?xún)?yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。? 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開(kāi)卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.4 沖壓工藝的種類(lèi) 沖壓主要是按工藝分類(lèi)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)。分離工序也稱(chēng)沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線(xiàn)從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。? 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 1.5 沖壓行業(yè)遇到的問(wèn)題和解決方法 阻力一：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低? 美國(guó)680條沖壓線(xiàn)中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國(guó)內(nèi)250條生產(chǎn)線(xiàn)有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國(guó)際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡(jiǎn)陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的5~10倍，多數(shù)企業(yè)無(wú)力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國(guó)內(nèi)難以起。 ? 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造? 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度。汽車(chē)車(chē)身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線(xiàn)，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭(zhēng)取加大投資力度，加速?zèng)_壓生產(chǎn)線(xiàn)的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國(guó)際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動(dòng)化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。? 應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車(chē)身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時(shí)改造國(guó)內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。? 阻力二：生產(chǎn)集中度低? 許多汽車(chē)集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類(lèi)多，生產(chǎn)集中度?低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)化分工生產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱；摩托車(chē)沖壓行業(yè)面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%? 突破點(diǎn)：走專(zhuān)業(yè)化道路 ? 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車(chē)集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來(lái)，按沖壓件的大、中、小分門(mén)別類(lèi)，成立幾個(gè)大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個(gè)小而專(zhuān)的零部件工廠。通過(guò)專(zhuān)業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成為國(guó)際上有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套目前，我國(guó)汽車(chē)薄板只能滿(mǎn)足60%左右，而高檔轎車(chē)用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板?(1650mm以上)等都依賴(lài)進(jìn)口。? 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 ? 汽車(chē)用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車(chē)輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢(shì)在必行。 ? 阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢? 在我國(guó)，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但常常很難形成?生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)?開(kāi)發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這?方面的差距更甚。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對(duì)下一代輕量化汽車(chē)結(jié)構(gòu)?和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。 ? 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路? 我國(guó)與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒(méi)有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研?難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科?研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。? 阻力五：大、精模具依賴(lài)進(jìn)口? 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程?度尚低，大約為40%~45%，而國(guó)際上一般在70%左右。 ?突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 ?必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，?特別是成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭(zhēng)2005年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到60%，2010年達(dá)到70%以上基本滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。? 阻力六：專(zhuān)業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車(chē)行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專(zhuān)業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。? 突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì)這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長(zhǎng)期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國(guó)沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級(jí)技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng). 42 第2章 緒言 2.1 材料的工藝分析 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)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(chēng)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(duì)材料進(jìn)行變形加工，且主要采用板料來(lái)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。 工件名稱(chēng)：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器 工件簡(jiǎn)圖：如圖1.1所示工件精度：IT14 圖1.1工件簡(jiǎn)圖 2.2 材料選擇 根據(jù)表1.1，20鋼為碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評(píng)比均適合沖裁加工。 2.3 工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，屬軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，除有一個(gè)孔,其余皆為直線(xiàn)，孔與邊緣之間的距離也滿(mǎn)足要求，可以沖裁。 2.4 尺寸精度 零件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1.2為IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿(mǎn)足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。 表1.1黑色金屬的力學(xué)性能 材料名稱(chēng) 材料牌號(hào) 材料狀態(tài) 極限強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 屈服強(qiáng)度 彈性模量E/MPa 抗剪 抗拉 碳素結(jié)構(gòu)鋼 20鋼 已退火的 216-304 275-383 32 177 08 255-353 324-441 32 196 186000 10F 216-333 275-412 30 186 10 255-333 294-432 29 206 194000 15F 245-363 314-451 28 15 265-373 333-471 26 225 198000 20F 275-383 333-471 26 225 196000 2O 275-392 353-500 25 245 206000 25 314-432 329-539 24 275 198000 30 353-471 441-588 22 294 197000 35 392-511 490-637 20 314 197000 40 412-530 511-657 18 333 209000 45 432-549 539-686 16 353 200000 50 432-569 539-716 14 373 216000 表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—1998） 公差等級(jí) IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 基本尺寸 /μm /mm ＞3～6 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48 ＞6～10 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58 ＞10～18 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.70 ＞18～30 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 ＞30～50 16 25 39 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1.00 ＞50～80 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20 ＞80～120 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 從表1.1中查出20鋼 抗拉強(qiáng)度：σ=275～383Mpa 抗剪強(qiáng)度：τ=216～304Mpa 伸長(zhǎng)率： δ=32% 分析其力學(xué)性能較好，故選擇20鋼材料。 第3章 沖裁工藝方案的確定 該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案： 方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔—落料復(fù)合沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓設(shè)備噸位不夠的問(wèn)題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二次沖孔時(shí)，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。 方案二也只需2副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度也能滿(mǎn)足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡(jiǎn)單。 方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿(mǎn)足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。 通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較,采用方案二復(fù)合模是比較合理的。 第4章 模具總體設(shè)計(jì) 4.1 模具類(lèi)型的選擇 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過(guò)比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。 4.2 操作與定位方式 一、操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。 二、定位方式 因?yàn)閷?dǎo)料銷(xiāo)和擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，控制送料步距采用固定擋料銷(xiāo)。 4.3 卸料、出件方式 一、卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。 工件平直度較高，料厚為1mm，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 二、出件方式 因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。 4.4 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)，采用橫向送料方式，即由右向左送料。 4.5 確定導(dǎo)向方式 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。 第5章 模具工藝參數(shù)確定 5.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱(chēng)為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無(wú)搭邊排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。 因此有下列三種方案： 方案一：有搭邊排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少搭邊排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 方案三：無(wú)搭邊排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過(guò)上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳（如圖5.1所示）。 5.2 搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱(chēng)為搭邊。 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表5.1得： 兩制件之間搭邊值a1=1.5mm 側(cè)搭邊值a=2mm 表5.1搭邊值和側(cè)邊值 材料厚度t 手動(dòng)送料 自動(dòng)送料 圓形 非圓形 往復(fù)送料 a a1 a a1 a a1 a a1 1以下 1.5 1.5 2 1.5 3 2 1～2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 2～3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3～4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 4～5 4 3 5 4 6 5 5 4 5～6 5 4 6 5 7 6 2.0 5 5.3 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 一、送料進(jìn)距A 條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料進(jìn)距，每個(gè)進(jìn)距可沖出一個(gè)或多個(gè)零件。 A=D+a1 (5.1) 式中D——平行于送料方向的沖裁件寬度 a1——沖裁件之間搭邊值 模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。 圖5.1排樣圖 二、條料寬度B計(jì)算 排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計(jì)出。計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮： 1.有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 2.無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 3.有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。 圖5.2有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度確定 本設(shè)計(jì)采用的是有側(cè)壓裝置的模具。 所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值。其計(jì)算公式如下： B=[D+2a] （5.2） 式中B——條料寬度基本尺寸； D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值，查表5.1； △——條料下料剪切公差； 表5.2剪切公差△及條料與導(dǎo)料板之間隙C（mm） 條料厚度(mm) 條料寬度(mm) ≤1 ＞1～2 ＞2～3 ＞3～5 △ C △ C △ C △ C ≤50 0.4 0.1 0.5 0.2 0.7 0.4 0.9 0.6 ＞50～100 0.5 0.1 0.6 0.2 0.8 0.4 1.0 0.6 ＞100～150 0. 0.2 0.7 0.3 0.9 0.5 1.1 0.7 ＞150～220 0.7 0.2 0.8 0.3 1.0 0.5 1.2 0.7 根據(jù)零件圖查表5.2確定剪料公差及條料與導(dǎo)板之間的間隙△=0.6。 根據(jù)公式(5.2)： B=[D+2a+c] =(40+2×2) =44 第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算 一、計(jì)算沖壓件面積、周長(zhǎng) 因?yàn)樵摴ぜD由多段圓弧組成，計(jì)算周長(zhǎng)需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長(zhǎng)度，計(jì)算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點(diǎn)，諸多因素采用人工計(jì)算時(shí)計(jì)算量較大，因此采用三維輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計(jì)算出面積、周長(zhǎng)（如圖5.3）。 圖5.3沖壓件的周長(zhǎng)和面積 取F=1046.90mm2 L=323.42mm 二、計(jì)算材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率η表示： η=(nF/AB)×100% （5.3） 式中η——材料利用率（%）； n——沖裁件的數(shù)目； F——沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積； B——板料寬度(mm)； A——送料進(jìn)距； 根據(jù)公式(5.3)： η=(1046.90/41.5×44)×100% ≈45% 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 第6章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計(jì)算： Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1） 式中τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； L——沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）； t——材料厚度（mm）； 系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)，取Kp =1.3。 6.1 沖裁力Fp的計(jì)算 據(jù)圖5.3可得一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=323.42mm。 查碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表知：20鋼的抗剪強(qiáng)度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=1mm，則 根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Ltτ =1.3×1×323.42×260 =53390.5(N) ≈53.4（KN） 6.2 卸料力Fq1的計(jì)算 Fq1=KxFp （6.2） 式中Kx——卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx＝0.05。 根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp =0.05×53.4（KN） ≈2.67(KN) 表6.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚t/mm Kx kt Kd 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 6.3 頂件力Fq2的計(jì)算 Fq2= KdFp （6.3） 式中Kd——頂件力系數(shù)。 查表6.1得Kd＝0.06. 根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp =0.06×53.4（KN） ≈3.204（KN） 6.4 總的沖壓力F的計(jì)算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2 =53.4+2.67+3.204 =61.944(KN) 選用的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則： P≥1.3F=1.3x61.944(KN)=80.5272(KN)。 6.5 壓力機(jī)的初選 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見(jiàn)的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)。 表6.2部分常用開(kāi)式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 單位 型號(hào) J23-4 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-63 J23-100 滑塊公稱(chēng)壓力 KN 40 63 100 160 250 630 1000 滑塊行程次數(shù) 次/mm 200 160 135 115 100 70 70 最大閉合高度 mm 160 170 180 220 250 360 360 閉合高度調(diào)節(jié)量 mm 35 40 50 60 70 90 90 立柱間距 mm 100 150 180 220 260 250 250 滑塊地面尺寸 左右 mm 100 140 170 200 300 300 前后 mm 90 120 150 180 340 340 模柄孔尺寸 直徑 mm 30 50 深度 mm 50 70 墊塊厚度 mm 35 40 50 60 70 80 90 最大傾斜角 ° 45 35 30 工作臺(tái)尺寸 左右 mm 280 315 360 450 560 630 710 前后 mm 180 200 240 300 360 420 480 根據(jù)沖壓力的計(jì)算和壓力中心的計(jì)算，選擇開(kāi)式壓力機(jī)的型號(hào)為J23-10。 第7章 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。 模具的壓力中心，可按以下原則來(lái)確定： 1.對(duì)稱(chēng)零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 2.工件形狀相同且分布對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。 3.各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的 力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 其中、、………分別為各沖裁周邊長(zhǎng)度。 圖7.1壓力中心 按比例畫(huà)出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計(jì)算出零件壓力中心為(0，0） 第8章 沖裁模間隙的確定 8.1 沖裁間隙Z 指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值（如圖8.1），是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。 圖8.1沖裁間隙 8.2 沖裁間隙分析 一、間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄５钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。 二、間隙值的確定 凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小合理間隙Zmin，最大值稱(chēng)為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。 對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來(lái)確定間隙值。 根據(jù)間隙表8.1查得材料20鋼的最小雙面間隙Zmin=0.100mm，最大雙面間隙Zmax=0.140mm 表8.1部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙 材料厚度 08、10、35、09Mn2、20鋼 40、50 16Mn 65Mn Z最小 Z最大 Z最小 Z最大 Z最小 Z最大 Z最小 Z最大 小于0.5 較小間隙 0.5 0.04 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.90 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 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.5 0.360 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 4.0 0.640 0.880 注：08鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，取間隙的25%。 第9章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算 9.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決于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)沖裁模關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 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)，間隙取在凸模上；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)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。 3.確定沖模刃口制造公差時(shí)。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高，增加成本，如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件按國(guó)家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖?？砂碔T11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件按IT6～I(xiàn)T7級(jí)制造。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”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。 9.2 刃口尺寸的計(jì)算 根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法分為兩種情況。凸模與凹模分開(kāi)加工和凸模與凹模配合加工。對(duì)于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開(kāi)加工方法。 凸模與凹模分開(kāi)加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax必須滿(mǎn)足下列條件： 或者、 沖孔凸、凹模計(jì)算 設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式為： 凸模 dp=(d＋x△)0- δp 凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd 式中dd——沖孔凹?；境叽?mm)； dp——沖孔凸模基本尺寸(mm)； d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)； Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)； △——沖孔件孔徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9.1取值：當(dāng)工件精度IT10以上，取x=1；當(dāng)工件精度IT11～I(xiàn)T13，取x=0.75；當(dāng)工件精度IT14，則取x=0.5。 表9.1磨損系數(shù)X 料厚t(mm) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 1～2 2～4 ＞4 ＜0.120 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 0.17～0.35 0.21～0.41 0.25～0.49 0.31～0.59 ≥0.320 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.200 ＜0.120 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.120 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.75 設(shè)凸、凹模分別按IT20和IT7級(jí)加工制造，所以 凸模： dp =(d+X△) 0- δp =(20+0.75×0.21) =20.120 凹模： dd=( dp +Zmin) =(20.120+0.10) =20.220 二、落料凸、凹模計(jì)算 凹模： Dd=(D－X△) 凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin) 式中Dd——落料凹模基本尺寸(mm)； Dp——落料凸模基本尺寸(mm)； D——落料件最大極限尺寸(mm)； r——落料件外徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。表9.1取X=0.5。 由公差表（1.2）查得：設(shè)凸、凹模分別按IT20和IT7級(jí)加工。 所以凹模 40:Dd2=(D2-X) =(40-0.5×0.62)0+0.025 =39.690+0.025mm 凸模 40:Dp2=(Dd2- Zmin) =(39.69-0.10) =39.59 mm 式中，由已知條件40×40矩形墊片為非圓形，材料的厚度是1mm，以及40×40矩形墊片的公差大于0.42mm，查詢(xún)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)》表2-9磨損系數(shù)X[5]得X=0.5，制件精度為IT14級(jí)時(shí)查詢(xún)《沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》。 第10章 主要零部件的設(shè)計(jì) 10.1 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模：在沖壓過(guò)程中與凸模配合直接對(duì)沖壓制件進(jìn)行分離或成形的工作零件。 凹模洞口的類(lèi)型如圖10.1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，本設(shè)計(jì)選用c型筒口。 圖10.1凹模類(lèi)型 2.外形尺寸計(jì)算 凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類(lèi)，本設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模。 凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1) 凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2) 凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3) 式中b——沖裁件的最大外形尺寸；（mm）； K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見(jiàn)表10.1）； H——凹模厚度； C——凹模壁厚； B——凹模外形最大尺寸。 表10.1系數(shù)K的數(shù)值 b/mm 厚度t/mm 0.5 1 2 3 ＞3 ＜50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 ＞50-100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ＞100-200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ＞200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 根據(jù)圖1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，則由公式10.1和公式10.2得： 凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm； 凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2)×26.75=40.125～53.5mm 根據(jù)表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。 根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C =107+2×45 =197mm L=b+2C =30+2×45 =120mm 查表10.2，選取凹模外形尺寸L×B=80mm×80mm。 表10.2矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994) 矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度 L×B 矩形和圓形凹模厚度 H 63×50、63×63 10、12、14、16、18、20 80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80 12、14、16、18、20、22 125×100、125×125、140×80、140×80 14、16、18、20、22、25 140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×125 16、18、20、22、25、28 160×160、200×140、200×160、250×125、250×140 16、20、22、25、28、32 凹模輪廓尺寸為80mm×80mm×14mm。 二、沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 1.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)榱慵愋校捎镁€(xiàn)切割方法進(jìn)行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖10.3），與凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。 2.凸模外形尺寸計(jì)算 凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖堑寡b式復(fù)合模，采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算： L = H1 + H2 + H + t 式中H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×40=32mm。 H2——卸料板厚度查表10.4； t——材料的厚度； H——沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模一般4～10mm。則： L =32+20+6.5+1.5=60mm 凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠。 圖10.3沖孔凸模尺寸 3.凸模材料的選用 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀復(fù)雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造。 該凸模材料應(yīng)選Cr12MoV，熱處理58～62HRC。 三、凸凹模的設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 1.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模是復(fù)合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。凸凹模的最小壁厚值，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見(jiàn)表10.3。 表10.3倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚 材料厚度mm 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 最小壁厚a 2.7 3.2 3.6 4.0 4.4 4.9 5.2 5.8 由于選用的是倒裝式復(fù)合模，所以查表得：最小壁厚a=3.8。 2.凸凹模的外形尺寸計(jì)算 其長(zhǎng)度可按下式計(jì)算： L = h1+h2+h （10.4） 式中h1——凸凹模固定板厚度；得h1=0.6×H凹=0.6×40=24mm。 h2——卸料板厚度；查表10.4取15mm。 h——附加長(zhǎng)度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度）； 根據(jù)公式（10.4）： L = h1+h2+h =24+15+10 =49mm 表10.4卸料板厚度 沖件厚度tmm 卸料板寬度 ＜50 50～80 80～125 125～200 ＞200 ≤0.8 6 6 8 10 12 ＞0.8～1.5 6 8 10 12 14 ＞1.5～3 8 10 12 14 16 四、工作零件材料的選用 由于沖模為冷沖模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、良好的抗粘結(jié)能力、可段性、可切削性、可磨削性、熱處理工藝性等。由上要求在該模具中沖孔凸模、凸凹模和凹模板的材料選用Cr12MoV鋼。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度。淬火、回火工藝見(jiàn)表10.5。 表10.5 Cr12MoV鋼的淬火、回火工藝 鋼號(hào) 低淬低回工藝 中淬中回工藝 高淬高回工藝 淬火溫度 /℃ 淬火硬度 HRC 回火溫度 /℃ 淬火溫度 /℃ 淬火硬度 HRC 回火溫度 /℃ 淬火溫度 /℃ 淬火硬度 HRC 回火溫度 /℃ Cr12MOV 950～1000 62～64 200 1030 63～64 400 1080～1100 40～60 500～520 五、卸料部分的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。本設(shè)計(jì)采用彈壓卸料裝置，采用彈壓卸料裝置有一定的裝配要求：在模具開(kāi)啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.3mm～0.5mm,以便順利卸料。 本模具的卸料板僅有卸料作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，取250mm×140mm，卸料板的厚度按表10-4選擇，卸料板厚度為20mm。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度43～48HRC。 卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑為10mm,螺紋部分為M8.5×10mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運(yùn)動(dòng)。 六、定位零件的設(shè)計(jì) 沖模的定位裝置零件是用來(lái)保證材料的進(jìn)料正確及在沖模中保持位置的正確性。定位零件的種類(lèi)很多，主要有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷(xiāo)、擋料銷(xiāo)、側(cè)刃、導(dǎo)

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