沖壓模具畢業(yè)設計--汽車覆蓋件側圍前連接板

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設計零件名稱為汽車覆蓋件側圍前連接板，從工藝性分析開始，設計的基本思路是根據工藝要求來確定的。在分析沖壓變形過程以及沖壓件質量影響因素的基礎上，經過方案比較，選擇一套復合模和兩套單工序模來作為該零件生產模具設計的工藝方案。然后設計模具的工作部分，即凸、凸凹模及凹模的設計。包括典型零件的工藝分析、工藝方案制訂、沖壓工藝計算、沖

2、模設計。</p><p>　　設計過程中涉及到沖壓工藝性分析與工藝方案制定、排樣設計、沖壓件質量及影響因素、沖壓力、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、沖壓典型結構、零部件設計及模具標準應用、沖模設計方法與步驟等。根據模具的裝配原則，完成模具的裝配，裝配模具試沖通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設計和制造的不足，并找出原因給予糾正，并對模具進行適當的調整和修理， 使本沖壓模設計完全能生產出合格的零件。</p>&l

3、t;p>　　關鍵詞：汽車覆蓋件 模具 工藝方案</p><p>　　The Design of Punching Die for Brake Accessory</p><p>　　Abstract：The design part name for automobile panel side of front connection plate,starting from

4、 the technical analysis, the design of the basic idea is according to the technical requirements to determine. In the analysis of stampingdeformation process and affect the quality of stamping parts based on the factors,

5、 through comparing the two scheme, choose a set of compound dieand two sets of single process mode to process the design of mold partsproduction. The working part and mold design, namel</p><p>　　The design p

6、rocess involves the stamping process analysis and process planning, layout design, the factors, stamping parts quality and impactpressure, gap determined, blade size calculation principle and method ofstamping, typical s

7、tructure, standard application, component design and molddie design methods and steps. According to the principle of die assembly,complete mold assembly, assembly die stamping deficiencies can be found bystamping die des

8、ign and manufacturing, and find out why to corre</p><p>　　Key words：Automotive covering parts；Process plan ； Die；</p><p><b>　　1. 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題背景意義</p>

9、<p>　　本次設計的零件為汽車覆蓋件，也是沖壓件。沖壓件指使用沖床以及模具對材料施加外力，使材料產生塑性變形或者分離，最后得到所需要的形狀以及尺寸的工件的一種成形加工方法。</p><p>　　汽車作為一個重要的生產工業(yè)，汽車覆蓋件的設計就對汽車行業(yè)有非常重要的作用。而且工業(yè)的基礎行業(yè)就是模具行業(yè)，產品質量和市場的開發(fā)能力就是由它的技術水平決定的。在當前模具工業(yè)發(fā)展有兩個特點：一是要縮短模具的制造周期

10、、以降低模具的制造成本。二是模具現(xiàn)在開始慢慢向“四化”發(fā)展，這四化非別分大型化、自動化、復雜化和精密化。如今，模具制造要求越來越高，制造工藝也越來越復雜。為了降低模具得制造成本，所以，在使用先進的設備的同時，應該采用多種工藝措施來延長模具的使用壽命。</p><p>　　1．2 國內外汽車模具現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 國外模具現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢</p>

11、<p>　　國外相繼開發(fā)的新型熱作模具鋼有高淬透性特大型鍛壓模具鋼和高熱強性模具鋼以及高溫熱作模具鋼。</p><p>　　為了滿足冷作模具的特殊要求,各國發(fā)展的新型冷作模具鋼有高韌性、高耐磨性模具鋼和粉末冶金冷作模具鋼以及低合金空淬微變形鋼。</p><p>　　國外新型塑料模具鋼的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面:(1)預硬化型塑料模具鋼(2)易切削、拋光性好的塑料模具鋼(3)耐腐

12、蝕塑料模具鋼(4)整體淬硬型塑料模具鋼。</p><p>　　1.2.3 國內模具現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢</p><p>　　我國現(xiàn)在的模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產自配比例過高。這就對專業(yè)化產生了很多不利影響。現(xiàn)在，模具技術要求高、投入大的模具專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。。</p><p>　　國際先進水平領

13、先與我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要。即使在設計制造方法以及手段上面我國基本能與國際水平相持平，，但是如果就制造質量、精度等方面來說，國外的水平還是領先與我國。我們與外國的差距主要表現(xiàn)在工藝設計、型面設計和信息共享程度這三個主要方面。</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　在現(xiàn)代化工業(yè)生產過程中，有超過百分之五十的工業(yè)產品需要使用模具

14、加工，許多新產品在很大程度上只能通過模具的生產才能得到開發(fā)，模具工業(yè)已經成為國民經濟比較重要基礎工業(yè)。利用模具生產的產品具有很多優(yōu)點，比如質量較好、生產效率高、成本低、節(jié)約能源和原材料等，同時，模具已成為當代工業(yè)生產的工藝發(fā)展方向和重要手段。所以，在現(xiàn)階段日趨激烈的市場競爭過程中，贏得競爭的重要因素在于怎樣提高產品質量、怎樣快速地設計并制造出模具以及怎樣使所生產的產品成本低、質量高。</p><p>　　沖壓模具

15、是指在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。</p><p>　　本次設計中，在提高工件的精度，沖壓件的質量的同時，也要使生產效率能成倍提高。例如原來由兩副模具分別完成的沖孔，落料工序，若使用落料沖孔復合模時，則可由一副模具在一次沖壓行程中完成

16、，生產效率提高一倍。提高沖壓件的質量。</p><p>　　沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。</p><p>　　第1章 零件的工藝性分析和工藝方案的確定</p&g

17、t;<p><b>　　1.1設計任務</b></p><p>　　根據老師給的零件圖如圖2.1所示。</p><p><b>　　生產批量：大批量</b></p><p><b>　　材料：08F</b></p><p><b>　　料厚：1mm<

18、;/b></p><p><b>　　圖2.1零件圖</b></p><p>　　看圖2.1零件圖，通過零件的結構形狀：制件需要進行落料、拉伸、沖孔、起伏、彎曲五道基本工序。</p><p>　　結論：該制件可以進行沖裁</p><p>　　制件為大批量生產，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具的復雜程度和模具的壽

19、命。</p><p>　　1.2 確定沖裁工藝方案</p><p>　　根據制件的形狀確定其有落料、拉伸、沖孔、起伏、彎曲五道基本工序，此工件材料08F，即低碳鋼優(yōu)質結構鋼，屬于優(yōu)質有色金屬材料，其力學性能是強度、硬度低而塑性好，非常適合沖裁加工。這種材料具有良好的深沖性和焊接性而被廣泛用作汽車覆蓋件，制件形狀簡單，但需要多道工序才能完成。制件上的孔形狀簡單，對精度要求不高。</p&

20、gt;<p>　　從制件上看，要考慮先沖孔還是先彎曲，通過計算，即最小孔邊距計算，則可以知道，先通過落料沖工藝孔，之后拉伸起伏到最后進行彎曲。最后再沖完所有孔，但在第二道工序中，不管是拉伸起伏還是彎曲，都歸于成形，所以可以弄一套成形模具就可以把零件弄得零件圖要求得形狀與尺寸需要。很明顯在第二道工序中即成形決定了零件的總體形狀和尺寸。</p><p>　　制件的外形分析：①沖裁件的孔邊距，為避免工件變

21、形和保證模具強度，孔邊距和空間距不能過小，當厚度大于2時，孔口于內折彎線的距離大于等于厚度，當厚度大于等于2時，孔口于內折彎線的距離大于等于2個厚度值②沖裁件的尺寸精度和和表面粗糙度，沖裁件的斷面粗糙度值與厚度、刃口銳鈍、沖裁間隙、材料塑性及沖模結構有關，工件厚度為1mm，其斷面粗糙度為12.5um.③沖裁件的外形無尖銳角，轉角均圓弧過渡，圓角過渡有利于模具加工，不會引起熱處理開裂和沖裁時尖角處的崩刃和過快的磨損現(xiàn)象。</p>

22、;<p>　　(1)方案種類 該工件包括落料、拉伸、沖孔、起伏、彎曲五道基本工序，可以有以下工藝方案</p><p>　　方案一：先落料，后拉伸，再沖孔起伏、最后彎曲。采用4套模具生產。</p><p>　　方案二：先落料拉伸，后沖孔起伏、最后彎曲。采用3套模具生產。</p><p>　　方案三：先落料沖孔，后成形，最后沖孔，采用3套模具生產。<

23、;/p><p>　　(2)方案的比較 各方案的特點及比較如下</p><p>　　方案一：模具結構相對簡單，制造方便，但需要4副模具，成本相對較高，操作也不安全，勞動強度大，生產效率低，故而不選用此方案。</p><p>　　方案二：復合模壓料較好，制件平整，制造價格相對低，生產率高，其模具結構相對復雜，但提高了加工精度，成本也就相對較高。</p>&l

24、t;p>　　方案三：由于在第一道工序中沖出了工藝孔，為之后的兩道工序做好了準備，保證了沖壓完成之后工件的質量，再者，方案三一共采用了3套模具，相對來說節(jié)約了成本，綜合來說，方案三在于之前2個方案比較成本相對較低，沖壓出來的質量相對較高，生產率也比前2個方案高，適合大批量生產。</p><p>　　方案的確定 根據上述分析，可以從成本方面，生產率方面，或者從制件質量方面考慮，方案(3)相對其他方案來說都較好

25、，所以選用方案三來進行沖壓模具設計，在第三套方案中，第一步工序主要是落料和沖工藝孔，沖出2個12的工藝孔以及沖出在翻邊那一面的一個6的孔，第二道工序主要是成形，在第一道工序完成之后，通過兩個工藝孔的定位進行成形，完成這一道工序，最后一步工序是進行沖孔，在第二道工序完成之后，依靠完成第二道工序中零件的形狀和尺寸進行定位，再進行沖孔。完成整個零件的工藝過程。</p><p>　　本次設計零件圖如下： </p&

26、gt;<p><b>　　各工序圖如下：</b></p><p><b>　?。?）落料+沖孔</b></p><p><b>　?。?）成形</b></p><p><b>　　沖孔</b></p><p><b>　　工件的定位

27、：</b></p><p>　　在工序一中零件的定位方式為：在送料方向上有一個擋料銷，此時的擋料銷起到定位的作用，同時在垂直與送料方向上設置有4個導料銷，此時的導料銷也起到定位的作用。而在第一道工序完成之后，所沖出來的孔有2個是工藝孔。這兩個工藝孔就是為了第二道工序成形做好準備，用工藝孔來定位，而在第二道工序完成之后，零件所形成的形狀就為第三道工序做好定位，用形狀來定位。</p><

28、;p>　　第2章 模具設計工藝計算</p><p>　　2.1毛坯尺寸的計算</p><p><b>　　1.預估毛坯尺寸</b></p><p>　　將制件用UG畫出，再用命令求出面積，通過面積命令得知，該制件的面積近似為</p><p><b>　　S=60728</b></p&g

29、t;<p>　　2.3排樣、步距的確定</p><p>　　排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置布置方法。</p><p>　　根據工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法不可能做到，能采用有廢料排樣。查《沖模設計應用實例》表2-16確定金屬材料的搭邊值，取最小搭邊值：a1=2,a=2</p><p><b>　　圖3.2 排樣圖</b

30、></p><p><b>　　2.3.2步距</b></p><p>　　在確定了上述的排樣方案之后還應當計算材料的送料步距，確定條料的寬度以及計算材料的利用率等。每次沖一個零件（即n=1）的步距為：H=193+2=195，其中D為沖壓件在送料方向上寬度，即B=383+2=385；</p><p>　　2.4材料利用率的計算</p

31、><p>　　由工件展開圖可知該沖壓零件的有效面積為：</p><p><b>　　S工=60728</b></p><p>　　考慮到材料排樣方式如圖2.1所示，現(xiàn)在可計算出材料的利用率為：</p><p>　　η=S工/S總×100%=60728/195×385×100%=80.89%<

32、;/p><p>　　第3章 沖裁力的計算</p><p>　　3.1 沖裁部分沖壓力的計算</p><p>　　依據計算公式進行設計計算。對于采用平刃口凸模和凹模沖裁時其沖裁力為：</p><p>　　即有。取安全系數,故由上述分析可得設備上最小沖裁力為:</p><p>　　其中 L——沖裁件沖裁輪廓周長；</

33、p><p>　　t——為材料的厚度；</p><p>　　——為材料的抗拉強度。</p><p>　　3.1.2落料時沖裁力的計算</p><p>　　在落料時，公式中的L是指零件的外圍周長，通過UG畫圖軟件，知道了制件的總周長為1128mm。沖裁時采用平刃口凸模和凹模，所以沖裁公式為：</p><p>　　其中k為系數，

34、l為沖裁件的周長，t為沖裁件的厚度，材料的抗剪強度。K取1.3，l通過計算取1128，制件厚度為1mm，材料的</p><p>　　將以上數據代入公式，得：</p><p>　　=439.920KN</p><p><b>　　沖孔時沖裁力的計算</b></p><p>　　在沖孔時，公式中除沖裁的周長L有所變化外，其它

35、參數均不發(fā)生變化，在制件上有多個孔，分別求出L，因此此步中沖裁的輪廓周長分別為：</p><p>　　L1=πD1=3.14×12×2=75.36</p><p>　　L2=πD2=3.14×2×6=37.68</p><p>　　L3=πD3=3.14×12×2=75.36</p><

36、p>　　將以上算出的輪廓周長分別代入公式，故此時沖裁力分為：</p><p>　　F1=L1tτ=75.36×1×300=29.3904kN</p><p>　　F2=L2tτ=37.68×1×300=14.6950kN</p><p>　　F3=L3tτ=75.36×1×300=29.3904kN&

37、lt;/p><p>　　3.1.3 卸料力、推件力的計算</p><p>　　卸料力： </p><p>　　推件力： </p><p>　　式中 ——為卸料力系數，經查表，由于厚度t在0.5到2.5之間，

38、所以常取系數為0.04-0.05</p><p>　　——為推件力系數，根據厚度經過查表，該系數取0.055</p><p>　　——為留在凹模洞口內的件數，由于本次設計加工的零件形狀簡單，精度要求也不是很高。所以凹模的結構形式如何均取。</p><p>　　=0.05，=0.055所以計算此二力的大小為：</p><p>　　=0.04&#

39、215;439.920=17.5968KN</p><p>　　=1×0.055×439.820=24.1956KN</p><p>　　故總的沖裁力的大小為：</p><p>　　F總=F+Ft+Fx</p><p>　　=439.920+17.5968+24.1956</p><p>　　=48

40、1.7124KN</p><p>　　3.1.4壓力機的選擇：</p><p>　　為了防止設備的超載及安全起見，要求按照公稱壓力</p><p>　　=（1.6-1.8）481.7124</p><p>　　=770-875KN</p><p>　　通過查《沖模設計應用實例》附錄B3可知要選用公稱壓力為1000KN開

41、式雙柱可傾壓力機J23-100，其主要的參數為：</p><p>　　公稱壓力：1000KN</p><p>　　滑塊行程：130mm</p><p>　　最大閉合高度：480mm</p><p>　　最大裝模高度：380mm</p><p>　　工作臺尺寸：7101080</p><p>&l

42、t;b>　　模柄尺寸：6075</b></p><p>　　電動機功率：10KW</p><p>　　第4章 工作部分尺寸計算</p><p><b>　　4.1沖裁間隙</b></p><p>　　沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數，對于間隙就是指凹模和凸模在垂直于沖裁方向上的尺寸差，也是指沖載

43、的凸模與凹模刃口之間的間隙值，凸模與凹模每一側的間隙稱為單邊間隙，兩側間隙之和稱為雙邊間隙。在沒有特殊說明的情況下，沖裁間隙均指雙邊間隙。：間隙大小會對沖裁力和沖裁精度以及沖裁斷面會產生影響。沖裁間隙過大會出現(xiàn)拉斷毛刺，而間隙過小則會出現(xiàn)擠壓毛刺。所合理安排沖裁間隙是很重要的。因隨沖裁次數增多，模具磨損加大，沖裁間隙也加大，因此制造新模具時應選最小合理間隙值。</p><p>　　圖4.1 凸凹模間隙</p

44、><p><b>　　由圖可得：</b></p><p>　　式中 ——沖裁間隙，；</p><p>　　——凹模刃口尺寸，；</p><p>　　——凸模刃口尺寸，。</p><p>　　模具間隙不僅沖裁斷面質量有非常重要的影響，而且它還對沖裁尺寸精度、模具壽命、沖裁力卸料力以及推料力也有較大的影

45、響，總之，它是沖裁設計中非常重要的工藝參數。</p><p>　　4.1.1 間隙對尺寸精度及模具壽命的影響</p><p>　　(1) 間隙對尺寸精度的影響</p><p>　　當出現(xiàn)間隙較大的情況時，落料件尺寸就會小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則會大于凸模尺寸。而當出現(xiàn)間隙較小的情況時，在沖裁結束之后材料的彈性恢復就會使落料件的尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。&l

46、t;/p><p>　　(2) 間隙對模具壽命的影響</p><p>　　為了提高模具壽命一般都采用較大間隙，如果制件精度的要求不高，那么最好采用合理大間隙，這樣模具的壽命則可以提高3～5倍。</p><p>　　4.1.2 合理間隙值的確定原則</p><p>　　模具設計時應遵守以下原則：</p><p>　　(1) 當

47、對斷面沒有特殊的要求或者沖裁件尺寸的精度要求不高時，可以采用較大的間隙值。而當沖裁件尺寸精度要求比較高或者對斷面質量有較高要求時，則盡量選擇較小的間隙值；</p><p>　　(2) 確定的模具的間隙值應滿足：；</p><p>　　(3) 新制作模具時考慮到模具在使用過程中的會逐步磨損，應采用最小間隙值。</p><p>　　4.1.3 合理間隙值的確定</

48、p><p>　　合理間隙值的確定方法有三種：公式法、經驗值法和查表法。在本次設計中采用查表方法來確定沖裁模具間的間隙，由于的要沖裁的零件為一般尺寸精度斷面質量要求，其間隙為：</p><p><b>　　=0.10</b></p><p><b>　　=0.14</b></p><p>　　4.2沖裁模

49、刃口尺寸的計算</p><p>　　4.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算原則</p><p>　　(1) 落料時，落料件的外尺寸應該等于凹模的內尺寸；沖孔時，沖孔件的內徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。所以落料時，應以凹模為基準，然后按間隙確定凸模尺寸，沖孔模應以凸模為設計基準，然后按間隙確定凹模尺寸。</p><p>　　(2) 凸、凹模應考慮磨損規(guī)律。凸模刃口尺寸在沖壓過程

50、當中會磨損，使之尺寸會越變越小，之后會使沖孔尺寸減小，同樣，凹模刃口尺寸在沖壓過程當中也會造成磨損，使其尺寸會越來越大，則使落料尺寸增大。為了提高模具的使用壽命，保證沖裁件的尺寸精度，在設計落料模時，制造模具凹模的刃口的基本尺寸應等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔凸模時，其刃口基本尺寸應等于工件孔的最大極限尺寸。</p><p>　　(3) 凸、凹模之間保證合理的間隙值。對于落料件，凹模是設計基準，間隙則應該由減小

51、凸模尺寸來取得；而對于沖孔件來說，凸模是設計基準，間隙應以增大凹模尺寸來取得。又因為間隙在模具磨損后增大，所以在設計中凸、凹模時一般都取最小合理間隙，這樣才能保證模具在相對情況下提高使用壽命。在本次設計過程中零件沒有標注尺寸公差，經過相關資料的查詢，對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的IT14級來處理,而對于圓形件一般按國家標準的IT10級來處理。</p><p>　　4.2.2 沖裁凸、凹模刃口尺寸計算</

52、p><p>　　模具刃口尺寸及其公差的計算與加工方法有關，基本上可以分為兩大類，一類是分開加工，這種方法多用于對圓形或者簡單規(guī)則形狀比如方形或者矩形的工件，凸，凹，模分別加工的優(yōu)點是，凸、凹模具有互換性，制造周期短，方便于成批制造，而其缺點則是模具的制造公差比較小，模具制造困難，成本相對來說比較高，另一類則是配合加工，由于配合加工精度較低，所以在一般的生產中以及本設計中均采用分開加工的方法。采用分開加工必須滿足下列條

53、件：</p><p>　　如果其偏差值不符合上述原則時則按下面公式重新計算：</p><p>　　由上分析并根據計算原則，可計算凸、凹模工作部分尺寸如下：</p><p><b>　　對于沖孔模：</b></p><p>　　式中 、——分別為沖孔模的凸模、凹模的基本尺寸；</p><p>　　—

54、—沖孔件的最小極限尺寸；</p><p><b>　　χ——系數</b></p><p><b>　　——沖裁件的公差。</b></p><p>　　根據前面的分析可得孔6的公差為IT10級，孔12為工藝孔，所以其公差為IT12，,故可將沖裁時的極限尺寸標注為：</p><p>　　——分別為凸模、

55、凹模的制造公差，凸模公差取下偏差，凹模取上偏差。查《沖模設計應用實例》表2-12.可知，當：，當=12時，</p><p>　　4.2.3落料時刃口尺寸的計算：</p><p>　　沖裁時凸模和凹模的公差分別按照IT6以及IT7級來設計</p><p><b>　　通過公式：</b></p><p>　　公式中，，D表示

56、基本尺寸，x表示系數，表示制件在沖裁時的公差，，經過計算以及查表可知，D=1128，</p><p>　　X=1，=0.066，，將以上數據代入公式中，得</p><p>　　=（1128-10.066-0.10）</p><p><b>　　=1127.834</b></p><p>　　=（1128-10.105）&

57、lt;/p><p><b>　　=1127.895</b></p><p>　　當沖孔時刃口尺寸的計算：</p><p><b>　　對于的孔：</b></p><p><b>　　=12.235</b></p><p><b>　　校核：<

58、/b></p><p>　　即0.02+0.025=0.045＜0.06，所以取的合格。</p><p><b>　　對于的孔：</b></p><p>　　=（6+0.75×0.3）</p><p><b>　　=6.15</b></p><p>　　=（6

59、.15+0.1）</p><p><b>　　=6.25</b></p><p><b>　　校核：</b></p><p>　　即0.02+0.02=0.04＜0.06，所以取的合格。</p><p>　　4.2.4凸凹模的外形尺寸計算：</p><p>　　凸凹模的壁厚要

60、有足夠的強度，根據公式：</p><p><b>　　H=kb</b></p><p>　　其中，k表示因數，b表示凹?？椎淖畲髮挾?lt;/p><p>　　經過計算及查表可得，k=0.12，b=381，將數據代入上式，可得</p><p><b>　　H=0.12381</b></p>

61、<p><b>　　46</b></p><p>　　壁厚為C=(2-3)H</p><p><b>　　=(2-3)46</b></p><p><b>　　=92-138</b></p><p>　　經過查表可知，凹模的外形尺寸計算為：</p>&l

62、t;p><b>　　L=（l+2c）</b></p><p>　　=（381+2100）</p><p><b>　　=581</b></p><p><b>　　B=（b+2c）</b></p><p>　　=（190+2100）</p><p>

63、;<b>　　=390</b></p><p><b>　　4.3模座的選取：</b></p><p>　　由于本次設計的是復合模，在之前計算過凹模的外圍尺寸即L和B，再通過《冷沖模設計指導》中冷沖模標準模架的選取，選擇表4-7的滑動導向對角導柱模架，其參數如下：</p><p>　　凹模周界LB: 630400&

64、lt;/p><p>　　閉合高度H： 300--340</p><p>　　上模座： 63040065</p><p>　　下模座： 63040080</p><p>　　導柱： 50280</p><p>　　導套： 50

65、16063</p><p>　　4.3.1 模具大小確定</p><p>　　按模具的外型尺寸大小，模具分類如下：</p><p><b>　　表4-2模具分類</b></p><p>　　根據零件的大小初步確定該模具為小型模具</p><p>　　4.4.2模具材料的選用</p>

66、<p>　　模具上模座、下模座和壓料板都是采用鑄造結構。在本次設計中采用灰鑄鐵HT250鑄造，灰鑄鐵中的由于有石墨的存在，有優(yōu)良的減振性，是制造模座的好材料；石墨本身又是良好的潤滑劑，耐磨性好，機加工性也好。鑄件在機加工前，需進行一次去應力退火，也就是一般所說的人工時效處理，避免由于內應力的存在使鑄件容易產生變形甚至開裂。</p><p>　　經常使用的沖裁模凹凸模材料為T8A、T10A工具剛，W6Mo

67、5Cr4V2高速工具鋼，Cr12、Cr12MoV模具鋼， 7CrSiMnV空冷鋼等。本設計采用Cr12MoV冷作模具鋼，其優(yōu)點是高淬透性、高耐磨性、高熱穩(wěn)定性。而導套的材料要求較高，對強度、耐磨性要求比較高，故選用T7鋼并淬火。而導柱較粗，受力復雜，表面需要高硬度耐磨而心部則要一定韌性。故選用20鋼并調制處理以獲得較好的綜合力學性能。</p><p>　　第5章 模具總體設計</p><p&g

68、t;　　5.1.1沖裁設計原則和步驟</p><p>　　沖裁模設計的原則是在滿足工件尺寸精度要求的前提下，使模具的結構簡單，操作方便，材料消耗少。</p><p><b>　　一般步驟則是：</b></p><p>　　1確定工藝方案以及工藝順序、工序性質和設備選用情況并且與相關人員進行討論以及修改。</p><p>

69、　　2.先確定凹模尺寸，在計算出凹模的刃口尺寸之后，再計算出凹模的壁厚，確定凹模外輪廓尺寸，為下一步做好準備。</p><p>　　3.根據凹模選模架類型。</p><p>　　4.繪制沖裁裝配圖。 </p><p>　　5.繪制沖裁零件圖。</p><p>　　6.編寫技術文件。 </p><p>　

70、　5.1.2沖裁設計中必須考慮的若干問題</p><p>　　沖裁設計與生產實際有著密切的關系，為了讓模具設計盡可能適合于實際生產條件以及保證能生產出質量以及尺寸精度都滿足要求的沖壓件，要做到技術上可行而且經濟上也要合理。所以這整個設計過程當中設計人員必須考慮的問題主要包括以下幾個內容：</p><p>　　1.零件的質量要求以及尺寸精度要求。</p><p>　　

71、2.零件對沖裁工藝的適應性。</p><p>　　3.產品批量的大小。</p><p><b>　　4.沖壓設備條件。</b></p><p>　　5.模具加工與技術水平。</p><p>　　6.原材料性能、規(guī)格及供應狀況。</p><p>　　7.操作方便與安全生產。</p>&

72、lt;p><b>　　8.工廠管理水平。</b></p><p>　　5.2.1 模具的結構組成</p><p>　　無論模具的結構形式如何，一套模具都是由固定部分和活動兩部分組成。固定部分一般稱為下模，它們都用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機的工作臺上，而活動部分一般都是稱為上模，它們則是緊固在壓力機的滑塊上。在整套模具的整個運動過程中，上模是隨著壓力機做上下運

73、動，實現(xiàn)加工。而根據模具零件的作用，一套模具一般分為以下五種類型零件：（1）工作零件。（2）定位零件。（3）卸料、推件零件（4）導向零件（5）連接固定件</p><p>　　5.2.2 確定沖裁方式</p><p>　　沖裁工藝有幾種方式，分別是垂直沖裁、水平沖裁、傾斜沖裁及幾個方向同時沖裁。在一般情況下應盡量采用垂直沖裁方式，因為所用的模具結構簡單。但出現(xiàn)用垂直沖裁方式不能滿足要求時，這

74、時就要考慮采用斜楔機構非垂直沖裁方式。</p><p>　　由于在這次設計中零件孔平面與沖壓方向垂直，所以采用了垂直沖裁的方式，減少了設計制造時間和難度，縮小模具結構尺寸，提高了生產率。</p><p><b>　　5.3模具零件</b></p><p>　　在前述的過程中，我們已經對沖壓模具的刃口結構形狀、結構尺寸和公差以及間隙進行了設計，接

75、下來就應該對模具上各類零件在總體結構上的形狀及尺寸進行設計計算。雖然各類沖壓模具的復雜程度不同，所含零件各有差異，但根據其作用可歸納為以下幾類零件的設計。</p><p>　　5.3.1 工作零件</p><p>　　工作零件是能直接使被加工材料變形以及分離，如凸模、凹模、凸凹模等。經常使用的沖裁模凹凸模材料有很多種，比如有T8A、T10A工具剛，7CrSiMnV空冷鋼，W6Mo5Cr4

76、V2高速工具鋼，Cr12、Cr12MoV模具鋼 等。工具剛熱處理硬度為58~62HRC，凹凸模是整體加熱淬火，變形相對來說比較大，所以鑲件要留有淬火后的精加工余量，制造周期長，費用高。高速工具鋼熱處理后具有很高的強度和良好的韌性和耐磨性，但價格較貴，主要用于沖壓件形狀復雜、強度高、模具工作條件苛刻時。</p><p>　　在這次設計中采用了Cr12MoV冷作模具鋼，這種材料有很多優(yōu)點，包括高淬透性、高耐磨性、高熱

77、穩(wěn)定性等。Cr12MoV鋼在中溫淬火和中溫回火之后就具有最好的強韌性。另外，Cr12MoV冷作模具鋼可以按照沖裁要求的形狀來鑄造出鑲塊。這樣可大大簡化制模工藝，縮短制模時間，節(jié)省材料及加工費用。</p><p>　　5.3.2 定位零件</p><p>　　定位零件有很多種，如擋料銷、導正銷、導尺、定位銷、定位板，導料板、側壓板和側刃等，一般來說它們都是控制條料的送進方向以及送料距離，這樣

78、來確定條料在沖模中的正確位置。</p><p>　　5.3.3 壓料、卸料與頂料零件</p><p>　　壓料、卸料與頂料零件包括沖模的卸料板、頂出器等。在整套模具工作過程中，卸料與頂料零件在沖壓完畢后，會使工件或廢料從模具中排出，以使下次沖壓工序順利進行。在本次設計中，橡膠同時起到壓料和卸料的作用。</p><p>　　5.3.4 導向零件</p>

79、<p>　　導向零件的作用是保證上模對下模相對運動精確導向，使凸模與凹模之間保持均勻的間隙，提高沖壓件得質量。如導柱、導套、導筒等。導套的材料要求較高，對強度、耐磨性要求也大，故選用T7鋼并淬火。而導柱較粗，受力復雜，表面需要高硬度耐磨而心部則要一定韌性。故選用20鋼并調制處理以獲得較好的綜合力學性能。</p><p>　　5.3.5 固定零件</p><p>　　固定零件作用是

80、使工作零件、 定位零件、壓料、卸料與頂料零件、導向零件這四類零件聯(lián)接和固定在一起，構成一個整體，保證各零件之間的相互位置，并使沖模能安裝在壓力機上。這類零件包括有上模板、下模板、模柄、彈性元件、凸模和凹模的固定板、螺釘、墊板、限位器、銷釘等。這類零件的模具上模座、下模座和壓料板采用鑄造結構。</p><p>　　5.4 模具工作零件的設計</p><p>　　模具的工作零件設計主要是指凸、

81、凹模的總體結構設計以及對其進行強度校核。</p><p>　　5.4.1 凸模的總體結構設計</p><p>　　凸模比較細長，應進行壓應力和彎曲應力校核，檢查危險斷面尺寸和自由長度是否滿足強度要求。即：</p><p>　　在上式中，t=1，，，F(xiàn)=71460代入上式。可得</p><p>　　因為最小凸模直徑6mm大于0.86mm，所以滿

82、足強度要求，允許的凸模的最大自由長度為13mm。</p><p>　　凸模長度應根據沖裁的整體結構來確定，一般情況下，在滿足模具要求的前提下凸模越短，強度越高材料越省。并且要留有放料的安全距離。從所要加工的制件的形狀上分析，該設計中的凸模既有圓形刃口凸模也有矩形刃口凸模。</p><p>　　(1) 對于圓形凸模按照國家標準規(guī)定的凸模的標準結構形狀如6.1所示：</p>&l

83、t;p>　　圖6.1 圓形凸模的結構與尺寸規(guī)格</p><p>　　在上圖(a)所示的凸模為較大直徑的凸模，即適合沖d=8-30mm的孔和刃口尺寸P、W與之相近的非圓刃口凸模，圖(b)所示為較小直徑的凸模適用于沖d=1-20mm的孔，這兩種凸模適合于卸料力和沖裁力較大的場合。圖(c)所示為快換式小凸模，它的維修很方便。前兩種為臺價式凸模，其裝配修磨方便，強度和剛性較好，工作部分的尺寸由計算而來。與凸模固定板

84、按過渡配合(m6)，最大直徑部分的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。通過上述分析，沖孔凸模可選擇圖(a)所示的結構形式。</p><p>　　由沖壓件結構可知道，要在這道工序中沖出3個孔，方便之后零件的定位，所以要在凸模固定板上要設計3個凸模，為了避免沖壓力的最大值能夠在不同時刻出現(xiàn)，所以在設計時應將凸模設計成不同高度，采用凸模工作端面呈臺階式布置，以降低總的沖壓力。對于沖2個12的工藝孔，凸模的

85、設計為</p><p>　　對于沖6的孔，凸模設計為</p><p>　　5.4.2 凹模的總體結構設計</p><p>　　在前面的設計中已經確定了凹模的刃口形式及結構，本節(jié)將具休設計凹模的外形結構尺寸。凹模的外形尺寸應保證模具有足夠的剛度和強度。但由于在此次的設計中凹模的外形較復雜，有許多圓弧過渡，再者考慮到此次的設計為落料沖孔復合模，所以又要考慮到沖孔時凸模的

86、放置，由于凹模的結構型式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，一般根據沖壓件尺寸和板料的厚度來進行確定。在本次設計中，凹模有兩部分，一部分是在落料時的凹模，另一部分是沖孔時的凹模，在落料時的凹模，由于尺寸較大，刃口尺寸要求較高又以其為參考來選擇模架，而另過一部分是沖孔的凹模，本次工序要沖3個孔，做成一個凸凹模，則性價比較為昂貴，為了降低成本，能夠在當沖孔凸模出現(xiàn)磨損而導致不能再使用時，可以單單互換沖孔凸模，所以采用襯套的方法。</p>

87、<p>　　襯套的設計與圓形凹模的設計方法相似。通過查詢相關資料，《沖模工作零部件標準與設計》表3-19.</p><p>　　考慮到襯套的剛度、強度以及使用壽命，確定襯套的外圍直徑時，當，襯套的外徑D為30，當時，襯套的外徑D為20，襯套的高度H與凸凹模的高度有關，因為襯套是裝進凸凹模內，當凸模從上往下工作時，與襯套相配合工作沖出孔，但為了裝夾方面，容易互換，襯套的高度應比凸凹模高度小，并且在凸凹模

88、相應的孔的大小比襯套的外圍直徑要小，這樣在需要時方便將襯套敲出。</p><p>　　當時，襯套的結構為：</p><p><b>　　當。襯套的結構為：</b></p><p>　　落料沖裁時凹模高度的確定：</p><p>　　經過查表得，凹模高度的公式為：</p><p><b>

89、　　H=kb</b></p><p>　　其中，k表示因數，b表示的是凹?？椎淖畲髮挾龋诖舜卧O計中是指沖裁時的外圍尺寸。經查表，k=0.12.經計算，b=381，代入上式得</p><p>　　H=0.12381=46 </p><p>　　凹模壁厚（刃口到邊緣的距離）：C=(2-3)H，。</p><p&

90、gt;<b>　　凹模壁厚為：</b></p><p><b>　　C=（2-3）H</b></p><p><b>　　=(2-3)46</b></p><p><b>　　=92-138</b></p><p>　　其2D與3D視圖如下：</p&

91、gt;<p>　　5.4.3凸凹模的設計：</p><p>　　凸凹模的壁厚要有足夠的剛度和強度，考慮到制造凸凹模時的成本及模具的生產效率，整個凸凹模分為兩部分，一部分是被固定板所固定的固定部分，而除開固定部分剩下就是工作部分，由于兩部分要求得精度不一樣，工作部分要求比固定部分要高，所以設計時固定部分為平面，而工作部分形狀則為與零件的尺寸相對應。通過計算和查相關資料，工作部分的高度H為27mm，而非

92、工作部分及固定部分的高度為38mm，總體高度為65mm。其2D與3D視圖如下：</p><p>　　5.5 定位零件及定位方式的設計</p><p>　　5.5.1 導料裝置</p><p>　　常用的導料裝置為導料板和導料銷。本次設計中的沖壓零件為形狀簡單的復合沖壓加工，所以可以選擇以導料銷方式作為導料裝置。</p><p>　　5.5.1

93、 擋料裝置</p><p>　　擋料件可以限定條料的送進距離，并起到定位的作用，其主要形式有固定擋料銷、臨時擋料銷、自動擋料銷、活動擋料銷、側刃等。</p><p>　　通過分析，此設計中可選用固定擋料銷作為擋料裝置。</p><p>　　5.6 壓料、卸料與頂料零件的設計</p><p>　　在本次模具設計中，根據沖壓零件的結構特征，在進行

94、沖壓時，要設計卸料及壓料裝置，所以在此主要對頂料件進行設計。頂料零件的作用是從凹模中卸下沖壓件或廢料的裝置，在通常情況下將從上模內卸料的裝置稱為推件，而將下模內卸料的裝置稱為頂件。在此次設計中，所設計的為倒裝式復合模，故裝置為推件裝置。</p><p>　　1 推件裝置可分為剛性推件裝置和彈性推件裝置</p><p>　　(1) 剛性推件裝置 在復合模中，為了保證沖孔凸模的支承剛度，推板

95、的平面形狀尺寸只要能夠覆蓋到連接推桿，本身剛度又足夠即可，沒必要設計得太大，安裝推板的孔也不至于太大，設計時可根據實際需要選擇標準推件板的結構。由于剛性推件裝置的推件力大，而且工作可靠，應用十分廣泛，不但可用于倒裝式沖模中的推件，而且也用于正裝式沖模中的卸件或推出廢料，在沖裁板料較厚的沖裁模中，適用于采用這種推件裝置。</p><p>　　(2) 彈性推件裝置 對于平直度要求較高的薄板沖裁件，適于采用這種裝置。這

96、種結構以彈性元件的彈力替代打桿提供推件塊的推力。采用這種結構沖件的質量較高，重要的是彈性推件裝置中的彈性元件必須有足夠的彈力，必要時應選擇彈力較大的聚氨脂橡膠、碟形彈簧等，否則沖件容易嵌入邊料中，取出零件麻煩。根據模具的結構，可以把彈性元件裝在推板上，也可以裝在推件塊上。</p><p><b>　　彈簧的選用：</b></p><p>　　橡皮和彈簧主要是用來給彈性

97、卸料、壓料和頂件裝置提供作用力和行程。他們是模具中廣泛使用的彈性元件。在本次設計中，使用彈簧提供力給卸料板使其進行卸料，橡皮于凸模過盈配合，在模具上下工作過程當中起到壓料和卸料的作用。</p><p><b>　　根據彈簧選擇原則：</b></p><p>　　表示的是彈簧的預壓狀態(tài)的壓力，</p><p><b>　　表示的是卸料力

98、</b></p><p>　　N表示的是彈簧的數量</p><p>　　有先前力的計算可知；=21,996KN，在模具上計算設計使用4個彈簧，及n=4將數據代入公式，可得：</p><p><b>　　=4400N</b></p><p>　　經過查《冷沖模設計指導》 表3-28，選擇彈力彈50×

99、63</p><p><b>　　橡膠的選?。?lt;/b></p><p>　　在該套模具中選用橡膠的作用是壓料和卸料，通過《沖壓模具標準及應用手冊》表8-15可知，當d=6時，D=20，當d=12時，D=32</p><p>　　卸料板與凸模之間間隙的確定：</p><p>　　卸料板與凸模之間的間隙大小是以不致讓沖件或者

100、廢料被拉進間隙為基準，卸料板又有固定卸料板和彈壓卸料板之分，固定卸料板單單是起到固定的作用，而對于彈壓卸料板，它不僅可以起到卸料的作用，同時還起到壓料的作用。在本次設計中，所使用的是固定卸料板，所以要確定固定卸料板與凸模之間的間隙值，通過查詢《最新沖壓模具標準及應用手冊》可知，當板料厚度為1 mm時，卸料板與凸模之間的間隙值為0.2mm。</p><p>　　5.7導向零件的設計</p><p

101、>　　對于生產批量大,要求模具的壽命比較長、又便于安裝、精度高的沖壓模具，都應用導向裝置。常用的導向裝置有導板式、導柱導套式和滾珠導套式。導向零件的作用是能提高模具的精度，還可以減少沖床對模具精度的不良影響，另外，導向裝置還可以節(jié)省模具的調節(jié)時間，可與提高沖件的精度以及模具的壽命。</p><p>　　沖壓成形復雜時，導板孔加工困難。為了避免熱處理變形，時常不進行熱處理，所以其耐磨性較差，實際上很難達到和保

102、持穩(wěn)定的導向精度。因此，生產中廣泛地采用導柱、導套導向。</p><p>　　因此根據上述分析可將本設計中的導向方式設計成為對角布置的導柱導套方式，其結構及尺寸如圖6.9所示：</p><p>　　圖6.9 導柱導套結構尺寸圖</p><p>　　導套導柱的規(guī)格尺寸為 </p><p>　　導柱： 50280&

103、lt;/p><p>　　導套： 5016063</p><p>　　5.8固定零件的設計</p><p>　　沖模的固定零件有模柄，上、下模板，凸凹模固定板，墊板，螺釘和銷釘等。</p><p><b>　　5.8.1 模柄</b></p><p>　　中、小型沖模一般通過模柄

104、將上模固定在壓力機的滑塊上。本次畢業(yè)設計題目及零件的結構特征而選擇以凸緣式的方式進行模柄的固定。其結構如圖6.10所示 </p><p>　　圖6.10 模柄固定方式示意圖 </p><p><b>　　5.8.2 模板</b>

105、;</p><p>　　上、下模板與導向裝置的總體稱為模架，而無導向裝置的一套上、下模板稱為模座。模具設計時，通常是按標準選用模架或模座。下模板的輪廓尺寸還應比壓力機工作臺漏料孔每邊至少大40～50mm。</p><p>　　上、下模板的導柱、導套安裝孔通常采用組合加工，以保證上、下模板孔距一致。模板上、下平面之間應有平行度要求。模板大多數是鑄鐵或鑄鋼件，其結構應滿足鑄造要求。另外，大型模

106、板上還應設置起重孔或起吊裝置，便于模具起吊運輸。本次設計所選用的為滑動導向對角導柱模架，上模座的規(guī)格尺寸為63040065：下模座的規(guī)格尺寸為63040080</p><p>　　5.8.3 固定板與墊板</p><p>　　(1) 固定板的作用是將小型凸、凹模零件間接固定在模板上。固定板的平面尺寸除保證能安裝凸模、凹模外，還要考慮螺釘和銷釘孔的位置。固定凸、凹模要求固緊牢靠并有良好的垂直

107、度。因此，固定板必須要有足夠的厚度。</p><p>　　根據本次裝模高度等參數以及考慮到設計出的模具結構整體的緊湊性以及美觀性，所以可將其選得小一些，并采用好一些的材料來保證其工作時的安全可靠性。故在此取上凸模固定板厚度為：</p><p><b>　　H=20mm</b></p><p>　　墊板的作用是直接承受和分散凸模傳來的壓力,用來避

108、免凸?；虬寄６嗣姘涯０鍓合?。當沖壓件料厚比較大而且外形尺寸又比較小時，凹模下端面或者沖壓中凸模上端面對模板產生較大的單位壓力，有時甚至會超過模板允許的抗壓應力，此時就需對其進行校驗。</p><p>　　在本次設計中，在上模座部分使用的墊板厚度為10mm，而對于下模座，由于受力比上模座大，所以厚度相對于上模座的墊板較大。取30mm。</p><p>　　5.8.4 螺栓及銷的選擇</

109、p><p>　　螺栓主要是起聯(lián)接作用，由它將各較厚零件聯(lián)接在一起，其分布也應當均勻適當。它的規(guī)格按照國家標準來進行選擇。</p><p>　　銷釘起定位的作用，防止零件之間發(fā)生錯移，銷釘本身承受切應力。銷釘一般選用兩個，與零件上的銷孔采用過渡配合。</p><p>　　對以上的連接件的選擇及其規(guī)格等詳細信息參見裝配圖。</p><p><b

110、>　　5.9廢料處理設計</b></p><p>　　原則上廢料靠自重落下。如果廢料可能掛在刃口處，必須使用彈出、頂出、柱塞等輔助裝置使其強迫范下。嚴防廢料飛散，影響工作。廢料應集中落在壓力機后面，和操作人員分離開，廢料通過滑料槽自由傾斜滑落，并集中堆放。若為滑料結構則滑料槽斜角至少成30。，并延伸到墊板端部、與廢料收集箱對正。而大的廢料要切斷，不得帶有銳角和大毛刺，以免傷人造成事故。廢料規(guī)格大

111、小：</p><p>　　細長形廢料應小于等于600×250(mm)；</p><p>　　L形廢料應小于等于500×250(mm)。</p><p>　　廢料運出通道應暢通無阻，盡量避免兩種形狀的廢料使用一個通道。最后廢料要每一行程落下一次，使用廢料收集抽屜者，最好在100片廢料以下清倒一次。所以由本工件上看第一次沖孔均為小型廢料，靠自重落下即

112、可，在模座底部設置有抽屜，專門用來收集廢料。</p><p>　　正套的落料沖孔的模具圖如下：</p><p>　　第6章 壓力機的校核</p><p>　　通過校核，其主要參數如表7.1所示</p><p>　　表7.1 J23-16型壓力機主要參數[1]</p><p>　　第7章 沖孔單工序模設計</p

113、><p>　　下面來介紹關于該零件第三道工序的模具設計：</p><p>　　第三道工序是該零件成形的最后一道工序，即沖孔工序，在上一道即第二道工序完成之后，所成形出來的作為本工序的材料，由于已經成形完畢，只差沖孔，在第三道工序中是以上一道工序所成形出來零件的形狀和尺寸來進行定位。在該道工序中要沖7個孔，都與平面相垂直，所以屬于垂直沖裁。</p><p>　　7.1沖裁

114、力的計算：</p><p>　　在采用平刃口凸模和凹模沖裁的情況下，沖裁力的計算公式為：</p><p>　　其中：表示的是沖裁力</p><p>　　L 表示的是沖裁件的周長</p><p>　　T 表示的是材料的厚度</p><p>　　表示的是材料的抗剪強度，在本次設計中，材料為08F，經過有關資料的查詢，取3

115、00MPa。</p><p>　　經過零件的分析，孔的個數為7個，所以要以不同周長來分別計算它們的出沖裁力：</p><p>　　對于半徑為5mm的孔：</p><p><b>　　=31.4</b></p><p><b>　　=31.41300</b></p><p>&

116、lt;b>　　=N</b></p><p>　　對于半徑為9.5mm的孔：</p><p><b>　　=3.1429.5</b></p><p><b>　　=59.66</b></p><p>　　=59.661300</p><p><b>

117、　　=</b></p><p>　　對于周長為34.56mm的方形孔：</p><p>　　=34.561300</p><p><b>　　=</b></p><p>　　對于周長為376.5mm的方形孔：</p><p>　　=376.51300</p><p&