變壓器硅鋼片零件的冷沖壓模設(shè)計(jì)-落料模含SW三維及8張CAD圖
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變壓器硅鋼片零件的冷沖模設(shè)計(jì)
摘 要
根據(jù)變壓器硅鋼片零件的結(jié)構(gòu)特性以及材料的特點(diǎn)，確定了導(dǎo)柱式單工序落料模的工藝方案。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，該方案只需要一道工序，即需要落料模，導(dǎo)柱式?jīng)_裁?？煽浚雀?，壽命長(zhǎng)，使用安裝方便，但輪廓尺寸較大，模具較重、制造工藝復(fù)雜、成本較高。它廣泛用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。
該論文詳細(xì)闡述了工件的工藝分析、模具的基本類(lèi)型和結(jié)構(gòu)、模具各工藝計(jì)算及沖裁設(shè)備的確定、各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的確定、模具零件加工工藝。本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要在于如何在保證模具可靠性和精度的條件下設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單易行的加工方案，最大程度的降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
本設(shè)計(jì)是針對(duì)變壓器硅鋼片零件的冷沖模設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)先根據(jù)板件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝特性進(jìn)行工藝分析，再結(jié)合現(xiàn)今模具生產(chǎn)廠(chǎng)家的具體經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，切實(shí)將設(shè)計(jì)做到能夠應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中，使模具更具有實(shí)用性，并且保證了生產(chǎn)的可行性與經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞：變壓器硅鋼片；冷沖模；模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract
According to the structural characteristics of transformer of silicon steel parts and material characteristics, determined the guiding pole type single process blanking process scheme of mould. The mould structure simple, this scheme only need a process, namely need blanking mode, guiding pole type punch die reliable, high precision, long life, easy to install and operate, but outline size is larger, heavier, mould manufacturing process complex, high cost. It is widely used in the production batch, require high precision blanking pieces.
The paper expounds the analysis of the technology of workpiece, the basic type of the mould structure, mould and the process calculation and cutting equipment, the main parts to determine the size of the structure determination, mould parts processing technology. The design of the main difficulty lies in how to ensure reliability and precision mould in under the conditions of the design is simple processing scheme, the greatest degree of the reduction of labor intensity.
This design is for transformer of silicon steel parts of the cold die design, design according to the first panel of the structure and technological characteristics analysis technology, combining now mould manufacturer of concrete structure design experience, and will be able to apply the design in practical production, make the mould more practical, and ensure the production the feasibility and the economy.
Keywords: transformer of silicon steel; Cold die; Mould; Structure design
目 錄
引言 1
1 工件的工藝分析 4
1.1 分析工件的使用材料種類(lèi)及工藝特性 4
1.2 工件的結(jié)構(gòu)分析 5
1.3 確定沖裁工藝方案 6
1.3.1 工序性質(zhì)的確定 6
1.3.2 工序數(shù)量的確定 7
2 模具的基本類(lèi)型和結(jié)構(gòu) 7
2.1 模具基本類(lèi)型的確定 7
2.2 排樣方式的確定和材料利用率的計(jì)算 8
2.2.1 排樣方式及搭邊 8
2.2.3 材料利用率 9
2.3 送料步距與條料寬度 10
2.3.1 送料步距A 10
2.3.2 條料寬度B 10
3 模具各工藝計(jì)算及沖裁設(shè)備的確定 12
3.1 各工序壓力的計(jì)算 12
3.2 壓力機(jī)的選用 15
3.3 模具主要工作部分刃口尺寸的計(jì)算 16
3.3.1 落料凹模刃口尺寸計(jì)算 17
4 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 18
4.1 凹模外形尺寸的確定 18
4.2 凸模長(zhǎng)度的確定 18
5 模具其它零件的選擇 20
5.1 模具零件的選材要求 20
5.2 模架的選擇 21
5.3 模柄的選用 23
5.4 卸料裝置 24
5.5 其他固定零件 24
5.6 模具總裝圖和明細(xì)表 26
6 模具零件加工工藝 28
6.1 工藝編制的基本原則與注意事項(xiàng) 28
6.2 模具主要零件加工工藝過(guò)程 30
7 結(jié)論 34
謝 辭 35
參考文獻(xiàn) 36
引言
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)行冷變形加工，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術(shù)。
沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
硅鋼片也叫電工鋼，全稱(chēng)電工用硅鋼薄板，是電力、電子和軍事工業(yè)不可缺少的重要軟磁合金，亦是產(chǎn)量最大的金屬功能材料，主要用作各種電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器的鐵心。它的生產(chǎn)工藝復(fù)雜,制造技術(shù)嚴(yán)格,國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)都以專(zhuān)利形式加以保護(hù),視為企業(yè)的生命。
由于沖壓加工的零件種類(lèi)繁多，各類(lèi)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(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線(xiàn)分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)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(lèi)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(lái)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(chēng)為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)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。
級(jí)進(jìn)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-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類(lèi)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)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類(lèi)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(guò)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?；厣龝r(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(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。
(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面
沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá)IT16~17級(jí)；我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。
(2.)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.
在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面
性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿(mǎn)足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線(xiàn)和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。
(4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方面
模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)廠(chǎng)家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿(mǎn)足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠(chǎng)家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷(xiāo)售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。
硅鋼片在變壓器中的應(yīng)用如下：將3％si的取向硅鋼片放置在疊片鐵芯厚度方向上的中間部位上，其兩側(cè)所疊放的鐵芯是6．5％si的硅鋼片，共同組成了鐵芯。并且該鐵芯的鐵芯柱截面中6．5％si的硅鋼片所占的比率比軛部要大一些。
該鐵芯的結(jié)構(gòu)可使50H和60H基本周波成分由取向硅鋼承受大部分，而高周波成分由6．5％si的硅鋼片所承受。因此，在鐵芯柱漏損的高周波磁通量占主磁通量中的高周波成分比率變得很小，那么軛部與鐵芯柱的磁通波形成不平衡得以消解，噪音(變壓器鐵芯產(chǎn)生的噪音是在磁力循環(huán)中由鐵芯片持續(xù)脹縮引起的，即交流磁致伸縮現(xiàn)象)大幅度降低，例如，在逆變器電源用變壓器中，可達(dá)到20～30db的低噪音。故，用6．5％Si的硅鋼片制作的鐵芯可以實(shí)現(xiàn)小型化。6．5％si電工鋼這種具有低損耗、低噪音的軟磁材料可使電氣電子設(shè)備小型化、高速化。為了克服高硅電工鋼板脆性大的不利因素，近年來(lái)，通過(guò)添加第三元素(鎳、猛、鋁)來(lái)改善其加工性能的研究，已取得了一定的效果。
本課題是針對(duì)目前大量應(yīng)用與生產(chǎn)的變壓器硅鋼片的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容包括：零件的工藝性分析、工藝方案的確定、工藝與設(shè)計(jì)的計(jì)算、零部件的設(shè)計(jì)以及二維裝配圖與非零件圖的繪制等。
因此對(duì)變壓器硅鋼片零件的冷沖模設(shè)計(jì)研究具有重要意義。
1 工件的工藝分析
1.1 分析工件的使用材料種類(lèi)及工藝特性
該變壓器硅鋼片選用材料為10鋼。
特性及用途:
10號(hào)鋼塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性?xún)?yōu)良，無(wú)回火脆性，淬透性和淬硬性均差。 制造要求受力不大、韌性高的零件，如汽車(chē)車(chē)身、貯器、深沖壓器皿、管子、墊片等，可用作冷軋、冷沖、冷鐓、冷彎、熱軋等工藝成形，也可用作心部強(qiáng)度不高的滲碳件、碳氮共滲件等。
力學(xué)性能:
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥335 屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥205 伸長(zhǎng)率 δ5 (%)：≥31 斷面收縮率 ψ (%)：≥55， 硬度 ：未熱處理,≤137HBs， 試樣尺寸：試樣尺寸縱向25mm
熱處理規(guī)范及金相組織:
熱處理規(guī)范：正火,910℃,空冷 金相組織：鐵素體+珠光體。
沖裁件斷面質(zhì)量:
因?yàn)橐话阌闷胀_裁方式?jīng)_2mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra可達(dá)12.5—3.2，毛刺允許高度為0.05—0.1mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度上沒(méi)有太嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，在沖裁后加修整工序，沖裁件斷面的質(zhì)量就可以保證。
1.2 工件的結(jié)構(gòu)分析
圖1.1 硅鋼片零件圖
該硅鋼片零件的形狀及精度要求如圖2.1所示，在設(shè)計(jì)沖壓件時(shí)，在選擇確定尺寸公差及表面粗糙度等級(jí)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1） 沖壓件在使用時(shí)，如果沒(méi)有尺寸配合要求，盡量在圖中不要標(biāo)注出公差，一般應(yīng)按自由尺寸公差處理。
（2） 若沖壓件尺寸在使用時(shí)有配合要求時(shí)，須標(biāo)出公差值，但在標(biāo)注時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品使用條件，合理選擇公差值，并保證其配合精度。
（3） 對(duì)于彎曲、拉深或成形零件，應(yīng)允許壁部有變薄現(xiàn)象，其變薄范圍須應(yīng)在圖樣上標(biāo)出。
（4） 沖壓零件的表面粗糙度等級(jí)，要根據(jù)產(chǎn)品需要情況來(lái)選擇，在不影響使用的情況下，不選擇過(guò)高的等級(jí)，以防給加工帶來(lái)難度。
該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，全部由直線(xiàn)組成，沒(méi)有圓弧，零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。尺寸精度要求一般，但是表面粗糙度要求不高，再結(jié)合其材料性能，查標(biāo)準(zhǔn)公差表2.1可知，選一般精度等級(jí)：11級(jí)。
沖裁件的尺寸精度與許多因素有關(guān)，如沖模的制造精度、材料性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)、沖裁間隙和沖裁形狀等。
可以說(shuō)，沖裁件的尺寸精度直接由沖模的制造精度所決定。沖模精度愈高沖裁件尺寸精度愈高。一般情況下，沖裁件所能達(dá)到的精度比沖裁精度低1-3級(jí)。
由于沖裁變形的特點(diǎn)，沖裁斷面可明顯分為4個(gè)特征區(qū)，即塌角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺。
表 1.1 IT基本公差
1.3 確定沖裁工藝方案
1.3.1 工序性質(zhì)的確定
沖壓性質(zhì)的確定主要取決于沖壓件的形狀尺寸和精度要求。同時(shí)還應(yīng)該考慮沖壓變形規(guī)律及某些具體條件的限制。通常在確定工序性質(zhì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
a.從零件圖上直觀(guān)的確定工序性質(zhì)。
b.對(duì)零件圖進(jìn)行計(jì)算分析，比較后確定工序性質(zhì)。
c.為改善沖壓變形條件，方便工序定位，增加附加工序。
該硅鋼片零件有以下三種工藝方案：
方案一：選用導(dǎo)柱式單工序落料模直接落料。
方案二：選用一模兩件連續(xù)沖裁。
方案三：選用一模兩件復(fù)合沖裁。
1.3.2 工序數(shù)量的確定
確定工序數(shù)量的基體原則是：在保證工件質(zhì)量，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性要求的前提下，工序數(shù)量應(yīng)盡可能減少。
1.3.3 工藝方案分析
方案一 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要一道工序，即需要落料模，導(dǎo)柱式?jīng)_裁?？煽浚雀?，壽命長(zhǎng)，使用安裝方便，但輪廓尺寸較大，模具較重、制造工藝復(fù)雜、成本較高。它廣泛用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。
方案二 需要三道工序，工序1：雙側(cè)刃切去側(cè)刃搭邊，沖方形孔。工序2：空步。工序3：切斷（雙邊），得到兩個(gè)工件，生產(chǎn)效率高。
方案三 雖然只需要一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，但是模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜。
通過(guò)對(duì)于上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳，采用單工序模生產(chǎn)。
2 模具的基本類(lèi)型和結(jié)構(gòu)
2.1 模具基本類(lèi)型的確定
模具設(shè)計(jì)的基本原則是：
⑴要根據(jù)制件的尺寸精度及生產(chǎn)批量，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，確定采用單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模。
⑵模具結(jié)構(gòu)和模具材料應(yīng)與制件批量相適應(yīng)。
⑶盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架和模具零件。
⑷模架的平面尺寸，不僅要與凹模尺寸相適應(yīng)，還應(yīng)與壓力機(jī)臺(tái)面尺寸及開(kāi)孔大小相適應(yīng)。
⑸落料模的送料方向與所選的壓力機(jī)相適應(yīng)。
⑹為了便于較模和存放，模具應(yīng)安裝閉合高度限位塊。模具工作時(shí)限位塊不應(yīng)受壓。
⑺沖裁對(duì)稱(chēng)件的模架應(yīng)明顯不對(duì)稱(chēng)，以防止上模和下模裝錯(cuò)位置。
⑻彎曲件的落料模，排樣時(shí)應(yīng)考慮材料的軋制方向。
⑼刃口尖角處宜用拼塊，既便于加工，也可防止應(yīng)力集中導(dǎo)致開(kāi)裂。
⑽單面沖裁的模具，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施使凸模和凹模的側(cè)方向相互平衡，不宜讓模架的導(dǎo)柱導(dǎo)套受側(cè)向力。
⑾安裝于模架內(nèi)的彈簧，在結(jié)構(gòu)上影能保證彈簧斷裂時(shí)不致蹦出傷人。
⑿沖孔模應(yīng)考慮放入和取出制件的方便、安全。
⒀沖孔模的定位，應(yīng)防止落料板坯正反面都能放入。
⒁多凸模沖孔是，鄰近大凸模的細(xì)小凸模比大凸模在長(zhǎng)度上段一沖件厚，防止凸模折斷。
⒂對(duì)于大型落料與修邊?；驔_孔內(nèi)有窄小凸出與凹槽時(shí)，應(yīng)采用鑲拼與嵌拼結(jié)構(gòu)。
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，尺寸精度要求較高和表面粗糙度沒(méi)有明確要求，而且是大批量生產(chǎn)，考慮到經(jīng)濟(jì)效益等各個(gè)方面的綜合因素，采用單工序模即可。
對(duì)于精度要求較高，生產(chǎn)批量較大的沖裁件，多采用有導(dǎo)柱的模具。所以該硅鋼片零件采用導(dǎo)柱式單工序落料模。
2.2 排樣方式的確定和材料利用率的計(jì)算
2.2.1 排樣方式及搭邊
排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置方法，合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏担墙档统杀镜暮捅ＷC制件的質(zhì)量及模具的壽命的有效措施。
根據(jù)材料的利用情況，排樣可以分為有廢料排樣，少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣三種。根據(jù)沖件在條料上的不同排列方式，又可分為直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多排及沖裁搭邊等多種。
而根據(jù)排樣類(lèi)型又可分為有搭邊和無(wú)搭邊兩種，根據(jù)零件的形狀分析和考慮到?jīng)_裁時(shí)的工藝合理性與經(jīng)濟(jì)合理性，采用有搭邊的排樣方案較為合理。
因而，根據(jù)零件形狀尺寸、材料等特點(diǎn)，由以上分析可知，采用直排式有搭邊的排樣方法，排樣圖如圖3.1所示：
查表2.1得零件間的搭邊值2，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為2.5。
圖2.1 排樣圖1
表2.1 搭邊值與側(cè)邊值的數(shù)值
2.2.3 材料利用率
材料利用率通常以百分率表示：
（2-1）
式中：——一個(gè)步距內(nèi)制件的實(shí)際面積；
——一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積；
A——送料步距；
B——送料寬度。
2.3 送料步距與條料寬度
選定排樣方法與確定搭邊值之后，就要計(jì)算送料步距和條料寬度，這樣才能畫(huà)出排樣圖。
2.3.1 送料步距A
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料步距。
如圖2.2所示，每次只沖一個(gè)制件的步距A的計(jì)算式為：
A=W+a1=40+2=42 （2-2）
式中：a1——沖裁件之間的搭邊值。
W——硅鋼片排樣時(shí)的長(zhǎng)度。
圖2.2 排樣圖2
2.3.2 條料寬度B
條料是由板料（或帶料）剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定條料寬度B的上偏差為零，下偏差為負(fù)值（-Δ）。為了準(zhǔn)確送進(jìn)，模具上一般設(shè)有導(dǎo)向裝置。當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而又無(wú)測(cè)壓裝置時(shí)，在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生送料誤差。條料寬度B的值應(yīng)保證在這2種誤差影響下，仍能保證在沖裁件與條料側(cè)面之間有一定的搭邊值a。
表2.2 剪裁下的下偏差
表2.3 條料與導(dǎo)料板間空隙f(mm)
條料厚度
無(wú)側(cè)壓裝置
有側(cè)壓裝置
條 料 寬 度
≦100
>100--200
>200--300
≦100
>100
≦1
0.5
0.5
1
5
8
>1--5
0.8
1
1
5
8
模具的導(dǎo)料板之間采用有側(cè)壓裝置，條料寬度按下式計(jì)算（圖2.3）：
= （2-3）
導(dǎo)尺間距：
（2-4）
式中：D——沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸；
a——沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊；
Δ——板料剪彩時(shí)的下偏差（由查表2.2可知）
圖2.3 有側(cè)壓裝置示意圖
3 模具各工藝計(jì)算及沖裁設(shè)備的確定
3.1 各工序壓力的計(jì)算
⑴ 沖裁力的計(jì)算
在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大，周邊長(zhǎng)的工件時(shí)，需要很大的沖裁力，當(dāng)工廠(chǎng)的設(shè)備的噸位不能適應(yīng)的時(shí)候，為不影響生產(chǎn)，可采取一定的措施降低沖裁力，常用的方法有階梯沖裁、斜刃沖裁和加熱沖裁等。
在沖裁過(guò)程中，沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力，對(duì)于普通的平刃口的沖裁，其沖裁力P計(jì)算公式為
P=KLt （3-1）
式中：P——沖裁力，N；
L——沖裁件的周長(zhǎng)，mm；
t——材料的厚度，mm；
——材料的抗剪強(qiáng)度，mm；
K——系數(shù)，考慮到凸模、凹模刃口磨損，模具間隙波動(dòng)，材料力學(xué)性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常取K=1.3。
表3.1 力學(xué)性能
由圖可知：L=218mm，t=2mm，=205MPa（查設(shè)計(jì)資料及有關(guān)手冊(cè)可知），
所以由式3-1可知
P=KLt
=
⑵ 推件力和卸料力的計(jì)算
由于沖裁時(shí)材料的彈性變形及摩擦，在一般的沖刺條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。將緊箍在凸模中的料卸下所需的力稱(chēng)為卸料力，將卡在凹模中的料推出所需的力稱(chēng)為推件力，將卡在凹模中的料逆著沖裁力方向頂出所需的力稱(chēng)為頂件力。
卸料力、推件力和頂件力合材料的力學(xué)性能、材料厚度、沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、潤(rùn)滑情況、凹模洞口形狀等因素有關(guān)。在生產(chǎn)中，都采用簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算：
（3-2）
（3-3）
(3-4)
式中：——分別為卸料力，推件力、頂件力，N；
——分別為卸料力的系數(shù)、推件力的系數(shù)、頂件力的系數(shù)，
——沖裁力，N；
n——同時(shí)卡在凹模洞口的件數(shù)，n=h/t,h為凹模刃口的直壁高度，mm；
t為材料厚度，mm。
查表取，，，則
根據(jù)材料厚度凹模刃口直壁的高度h=20mm，故
⑶ 總沖壓力的計(jì)算
沖裁時(shí)，所需總沖壓力為沖裁力、卸料力、推件力和頂件力之和。
采用剛性卸料裝置和下出料方式的總沖壓力為：
(3-5)
⑷ 壓力中心的確定
沖壓合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為壓力中心，為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心通過(guò)模柄軸線(xiàn)與壓力機(jī)滑塊中心重合，否則，沖裁過(guò)程中壓力機(jī)滑塊和沖模將會(huì)承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口會(huì)迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故，因此，設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)正確計(jì)算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸線(xiàn)重合。
圖3.1 壓力中心坐標(biāo)圖
由坐標(biāo)系設(shè)定可知：
各線(xiàn)段的重心位置為
X1=6 Y1=3 L1=12
X2=12 Y2=1.5 L2=3
X3=20 Y3=0 L3=16
X4=28 Y4=1.5 L4=3
X5=34 Y5=3 L5=12
X6=40 Y6=8.5 L6=11
X7=30.5 Y7=14 L7=19
X8=21 Y8=25 L8=22
X9=30.5 Y9=36 L9=19
X10=40 Y10=41.5 L10=11
X11=34 Y11=47 L11=12
X12=28 Y12=48.5 L12=3
X13=20 Y13=50 L13=16
X14=12 Y14=48.5 L14=3
X15=6 Y15=47 L15=12
X16=0 Y16=25 L16=44
所以，硅鋼片的壓力中心為：
(3-6)
(3-7)
3.2 壓力機(jī)的選用
壓力機(jī)的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法不同，如按驅(qū)動(dòng)滑塊的力可分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓壓力機(jī)、氣動(dòng)壓力機(jī)等。由于機(jī)械壓力機(jī)加工速度比壓力機(jī)快得多，高的生產(chǎn)效率是其絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，因此采用機(jī)械壓力機(jī)。
沖壓設(shè)備規(guī)格的確定:
⑴選擇的壓力設(shè)備的類(lèi)型：根據(jù)要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求。
①中小型部裁件變曲件拉滌件生產(chǎn),采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。
②在中型沖壓件生產(chǎn)采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)。
③小批量生產(chǎn)，大型厚板沖壓件的生產(chǎn)采用液壓機(jī)。
④大批量生產(chǎn)或開(kāi)頭復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，選用高速壓力機(jī)械多工位自動(dòng)壓力機(jī)。
⑵ 規(guī)格的確定、根據(jù)沖壓設(shè)備部壓件的尺寸模具的尺寸和沖壓力來(lái)確定。
①所選壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力P壓機(jī)>P總
②壓力機(jī)的行程要適當(dāng)：行程直接影響模具的主要高度引程過(guò)大，凸模與導(dǎo)板分離導(dǎo)板模或?qū)е鶎?dǎo)套分離。
③壓力機(jī)閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng),即沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間.
④壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸,并留有安裝固定的余地,但工作臺(tái)也不應(yīng)太大,以免工作臺(tái)受力不好.
⑶由于該制件是一件中小型制件，精度要求較高，屬于大批量生產(chǎn)，因此選用開(kāi)式可傾壓力機(jī)。在一般條件下，可以根據(jù)生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)際條件，在現(xiàn)有的壓力機(jī)中選取，
根據(jù)所需壓力,應(yīng)選取公稱(chēng)壓力
。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可選用雙柱可傾壓力機(jī)，型號(hào)為：J23—25
具體參數(shù)：
公稱(chēng)壓力：250KN
滑塊行程：80mm
最大閉合高度：250mm
連桿調(diào)節(jié)量：70mm
工作臺(tái)尺寸（前后左右）：360mm560mm
墊板尺寸 （厚度孔徑）：50mm130mm
模柄尺寸 （直徑深度）：50mm70mm
最大傾斜角度：30°
3.3 模具主要工作部分刃口尺寸的計(jì)算
沖裁件的尺寸精度主要取決于凹、凸模刃口尺寸及公差、模具的合理間隙值也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證的，因此，正確的確定凸、凹模刃口尺寸及其公差，是沖裁設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則：
⑴落料時(shí)，先確定凹模刃口尺寸，凹模刃口的基本尺寸取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)，仍能沖出合格制件。凸模刃口的基本尺寸按凹模的刃口基本尺寸減小一個(gè)最小合理間隙來(lái)確定。
⑵沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸的基本尺寸接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)，仍能沖出合格制件。凹模刃口的基本尺寸按凸模的刃口基本尺寸減小一個(gè)最小合理間隙來(lái)確定。
⑶凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀，一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高1-2級(jí)，若制件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家非配合尺寸的IT14級(jí)精度來(lái)處理，圓形件一般可按IT10級(jí)精度來(lái)處理。
3.3.1 落料凹模刃口尺寸計(jì)算
因該硅鋼片零件不是簡(jiǎn)單的落料件，且公差等級(jí)要求較高，因而采用配合加工計(jì)算法；
令a=，b=，c=，d=，
e=，f=，g=
表3.2 沖裁模初始雙面間隙值
材料名稱(chēng)
Q215、Q235鋼，08、10、15鋼
純銅（硬）、磷青銅、鈹青銅
H62、H68
力學(xué)性能
HBS
70-140
300MPa-400MPa
板料厚度t
始用間隙Z
1.0
0.246
0.360
由表3.2查得：
由表查得：對(duì)于尺寸f，X=0.5;
對(duì)于尺寸a、c、d，X=0.75；
對(duì)于尺寸b、e,g，X=1.0。
落料凹模，由于a、c、f，g尺寸隨凹模磨損變大，d尺寸隨凹模磨損變小，b、e尺寸不隨凹模磨損變化。故
（mm）
（mm）
（mm）
（mm）
(mm)
(mm)
凸凹模外形各尺寸按落料凹模相應(yīng)尺寸，保證雙邊間隙在0.2460.360mm。
4 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸
4.1 凹模外形尺寸的確定
凹模厚度H的確定：
(4-1)
W=1.2H=1.2*27=32.4mm (4-2)
凹模寬度的確定：
(4-3)
凹模長(zhǎng)度的確定：
(4-4)
4.2 凸模長(zhǎng)度的確定
凸模長(zhǎng)度計(jì)算為：
(4-5)
——凸模固定板的厚度
——卸料板的厚度
——導(dǎo)尺的厚度
——附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)凹模的深度，
凸模固定板與卸料板的安全距離等。
凸模三維圖如下圖所示：
圖4.1 凸模
⑴導(dǎo)尺的確定：
導(dǎo)料板也叫做導(dǎo)尺，在采用導(dǎo)板導(dǎo)向或固定卸料板的沖模中心必須用導(dǎo)料板導(dǎo)向。條料兩側(cè)靠導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)面的約束，引導(dǎo)其正確向前送進(jìn)，否則條料會(huì)送偏，影響制件質(zhì)量甚至?xí)斐蓮U品。
導(dǎo)料板所需寬度：
導(dǎo)料板所需長(zhǎng)度：146.8mm
由冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)查得
取型號(hào) 導(dǎo)料板 GB2865.5—81
導(dǎo)料板三維圖如下圖所示：
圖4.2 導(dǎo)尺
⑵導(dǎo)板（卸料板）的確定:
在導(dǎo)板模中，以導(dǎo)板對(duì)凸模導(dǎo)向，導(dǎo)板既對(duì)凸模起導(dǎo)向作用又起卸料板的作用，導(dǎo)板與凸模采用H7/h6配合，導(dǎo)板厚度可取凹模厚度的0.8倍1倍，在沖裁過(guò)程中使凸模與導(dǎo)板始終保持配合。
卸料板厚 =14mm
卸料板的三維圖如下圖所示：
圖4.3 卸料板
⑶凸模固定板的確定
固定板主要用于小型凸、凹模等工作零件的固定，凹模固定板的外形與凹模輪廓尺寸基本一致，厚度可按經(jīng)驗(yàn)公式取為0.60.8，在必須進(jìn)行凸模固定板的設(shè)計(jì)時(shí)，其平面尺寸除應(yīng)該保證凸模安裝外，應(yīng)有足夠尺寸來(lái)安放螺釘和銷(xiāo)釘。
凸模固定板板厚 =18mm
凸模固定板的三維圖如下圖所示：
圖4.4 凸模固定板
取凸模修磨量 h=18mm
所以由式4-5可知：
5 模具其它零件的選擇
5.1 模具零件的選材要求
⑴模具材料選擇的基本要求
①綜合性能良好。模具材料應(yīng)具有一定得硬度和耐磨性，使模具在特定的條件下能夠保持其形狀和尺寸的穩(wěn)定，應(yīng)具有強(qiáng)度和韌度，既能承受一定的高壓又能承受一定得沖擊載荷的作用，應(yīng)具有一定的抗熱性能。包括一定得熱強(qiáng)性，熱硬性、熱穩(wěn)定性、熱疲勞抗性和熱粘著性等，以承受模具工作時(shí)可能因強(qiáng)烈摩擦而產(chǎn)生的局部高溫。
②工藝性能良好。所選用的模具材料應(yīng)具有良好的冷、熱加工性能及熱處理工藝性能，制造簡(jiǎn)單，加工方便，能夠保證供應(yīng)且經(jīng)濟(jì)性合理。
⑵選擇模具材料應(yīng)考慮的因素
①模具的工作條件，包括承載能力的大小，速度（沖擊狀況）、工作穩(wěn)定及腐蝕情況等。
②模具的失效。模具的失效形式主要是有塑性變形失效、磨損失效及斷裂失效。
③模具所加工的產(chǎn)品，包括所加工的產(chǎn)品批量的大小、產(chǎn)品的質(zhì)量的高低、產(chǎn)品的材質(zhì)等。
④ 模具的結(jié)構(gòu)，包括模具的大小、模具的形狀、模具零件的工作性質(zhì)等。模具工作零件所用的材料應(yīng)該比其他零件好。
⑤模具的制造工藝。
⑥工廠(chǎng)現(xiàn)有的設(shè)備及技術(shù)水平。
當(dāng)然，具體選材時(shí)，對(duì)于以上各因素的考慮應(yīng)有所側(cè)重，應(yīng)該按照模具工作要求有針對(duì)性的選擇。
⑶沖壓模材料
目前使用的沖壓模材料很多，有冷作模具鋼、硬質(zhì)合金鋼、陶瓷材料、鑄鐵、低熔點(diǎn)合金、高分子材料、木材等，等使用最多的是冷作模具鋼和硬質(zhì)合金。用硬質(zhì)合金制作沖壓模，其模具成本比一般的合金鋼模具高3-4倍，但同時(shí)壽命也要提高20-30倍，所以，硬質(zhì)合金在沖壓模中應(yīng)用越來(lái)越多。
對(duì)于沖壓模材料的選擇，有一定得原則。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的，沖壓件尺寸不大的模具工作零件，常常選用碳素工具鋼，對(duì)于形狀復(fù)雜，沖壓件尺寸較大的模具工作模具工作零件，常選用合金工具鋼或高速工具鋼，對(duì)于沖壓件精度或模具壽命要求較高的模具工作零件，常用硬質(zhì)合金鋼或鋼結(jié)硬質(zhì)合金，對(duì)于諸如汽車(chē)覆蓋件沖模這樣大型模具工作零件，常選用合金鑄鐵。
因而，經(jīng)過(guò)分析可知，該硅鋼片零件的沖壓模材料采用合金工具鋼。
5.2 模架的選擇
模架由上、下模座及導(dǎo)柱導(dǎo)套構(gòu)成。對(duì)模架的基本技術(shù)要求有:
(1)要求有足夠的強(qiáng)度與剛度，以保證工作時(shí)整個(gè)模具系統(tǒng)的穩(wěn)定。
(2)要有足夠的精度，如上、下模座上、下平面均要平行；導(dǎo)柱、導(dǎo)套要與上、下模座垂直；模柄要與上模座垂直。
(3)上、下模座之間的導(dǎo)向要精確，導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的間隙要合理，以保證上、下模之間的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、順暢，不移位或很少移位。
模座分上模座和下模座，它們是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖裁力，因此它要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠大的外形尺寸。上模座通過(guò)模柄安裝在沖床的滑塊上，下模座用壓板和螺栓固定在工作臺(tái)上。上、下模座通過(guò)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的連接而形成模架，模座要有足夠的的厚度，一般取凹模厚度的1—1.5倍。矩形模板的長(zhǎng)度比矩形凹模長(zhǎng)度大40mm—70mm，其寬度應(yīng)稍大于凹模寬度。模座的外形尺寸必須大于沖床工作臺(tái)落料孔尺寸，通常每邊大40mm。模板常用灰鑄鐵制造，該材料有良好的吸振性。模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模柄等零件組成模架，模架已經(jīng)納入冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)凹模的周界尺寸，查《沖壓手冊(cè)》相關(guān)資料，模具采用后側(cè)導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向模架，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可查得模架規(guī)格為：
上模座 16012535 GB/T 2855.5
圖5.1 上模座
下模座 16012540 GB/T 2855.6
圖5.2 下模座
導(dǎo)柱 A25h6130 GB/T 2861.1
圖5.3 導(dǎo)柱
導(dǎo)套 A25H78533 GB/T 2861.6
圖5.4 導(dǎo)套
5.3 模柄的選用
中小型模具一般均通過(guò)模柄固定在壓力機(jī)的滑塊上，對(duì)于大型的模具可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。
根據(jù)壓力機(jī)的規(guī)格，及滑塊模柄尺寸。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合，模柄長(zhǎng)度應(yīng)小于模孔深度5mm—10mm，模柄支撐面垂直于模柄的軸線(xiàn)，垂直度不應(yīng)超過(guò)0.02：100。
選擇壓入式模柄 型號(hào) A4090 GB 2862.1-81A3
規(guī)格為直徑40mm，高為90mm。
模柄的三維圖如下圖所示：
圖5.5 模柄
5.4 卸料裝置
卸料結(jié)構(gòu)就是用于將條料、廢料從凹模上卸下的裝置，剛性卸料裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上，固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同，其厚度可取凹模板的0.8倍～1倍，當(dāng)卸料板僅起卸料作用時(shí)，卸料孔與凸模之間的單邊間隙可取板料厚度0.1～0.5倍，當(dāng)固定兼起導(dǎo)板作用時(shí)，凸模與導(dǎo)板之間一般按H7/h6配合。
本模具采用固定卸料裝置，該裝置卸料力大，卸料可靠，沖裁時(shí)坯料得到壓緊，適用與較硬、較厚且沖裁精度中等的沖裁件。
卸料板材料選A5鋼，不用熱處理淬硬。
5.5 其他固定零件
其他固定零件主要指凹模、凸模固定板、墊板、螺釘和銷(xiāo)釘?shù)?。固定板主要是用于小型凸、凹模等工作零件的固定，凹模固定板的外形與凹模輪廓尺寸基本一致的，厚度可以按經(jīng)驗(yàn)公式取為（0.6—0.8）Hd，Hd為凹模厚度，在必須進(jìn)行凸模固定板的設(shè)計(jì)時(shí)，其平面尺寸除保證凸模的安裝外，應(yīng)有足夠大的尺寸來(lái)安放螺釘和銷(xiāo)釘。
墊板裝在固定板與上模座之間，它的作用是承受凸模和凹模的壓力，防止過(guò)大的沖裁力在上、下模板上壓出凹坑，而影響模具的正常工作，型號(hào)選為A70 GB 2859.4-81。
螺釘與銷(xiāo)釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘是用于固定模具的零件，而銷(xiāo)釘則起定位作用。模具廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷(xiāo)釘，其中的螺釘和的銷(xiāo)釘最為常用。
表5.1 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸
序號(hào)
名稱(chēng)
長(zhǎng)×寬×厚(mm)
材料
型號(hào)
數(shù)量
1
墊板
70×40×6
45鋼
A70 GB 2859.4-81
1
2
凸模固定板
74×40×25
45鋼
A20 GB 2859.3-81
1
3
卸料板
160×120×12
A5鋼
1
4
擋料銷(xiāo)
45鋼
A8×4×3 GB 2866.11-81
1
擋料裝置：擋料裝置對(duì)人工送料提供進(jìn)給量的依據(jù)。當(dāng)材料與擋料裝置的定位面（邊）接觸時(shí)，即停止進(jìn)給。擋料裝置在單工序落料或復(fù)合模中，主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。
固定擋料銷(xiāo)：圓柱擋料銷(xiāo)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)沖裁模；鉤形擋料銷(xiāo)，因其固定孔離刃口較遠(yuǎn)，因此凹模強(qiáng)度較好，適用于厚料沖裁時(shí)的擋料。由于擋料銷(xiāo)有定向要求，結(jié)構(gòu)上帶有防轉(zhuǎn)定向銷(xiāo)。
模具裝配采用固定擋料銷(xiāo)，考慮沖裁件的搭邊值過(guò)小，采用圓柱擋料銷(xiāo)，使用45鋼，型號(hào)為A8×4×3 GB 2866.11-81。
擋料銷(xiāo)三維圖如下圖所示：
圖5.6 擋料銷(xiāo)
圖5.7 擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形式
5.6 模具總裝圖和明細(xì)表
圖5.8 裝配圖
1——下模座； 2——凹模； 3——導(dǎo)料板；4——卸料板； 5——凸模固定板；
6——墊板； 7——上模座；8——模柄； 9——銷(xiāo)釘； 10——六角螺釘；
11——導(dǎo)套； 12——凸模； 13——導(dǎo)柱； 14——擋料銷(xiāo)；15——側(cè)壓裝置
6 模具零件加工工藝
在模具制造中，每個(gè)零件都具有復(fù)雜性與特殊性，相互之間具有整體配合性，這給編制模具加工工藝帶來(lái)了不同的要求，一份好的工藝編制文件，能影響生產(chǎn)成本與產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)就模具加工工藝的編制作如下規(guī)則：
6.1 工藝編制的基本原則與注意事項(xiàng)
編制工藝的基本原則。根據(jù)自己的人力、物力基礎(chǔ)和客戶(hù)提供的數(shù)據(jù)或圖紙的要求，盡快地編制切實(shí)可行的工藝文件，制造出高品質(zhì)的產(chǎn)品，具有使用性。在這個(gè)基本原則構(gòu)筑的框架中，快、好、省是核心內(nèi)容，貫穿于編制的始終。
⑴ “快”：它要求在最短的時(shí)間內(nèi)編制出耗時(shí)最短的工藝文件，工作中要注意以下四點(diǎn)：
①平時(shí)，最好是操作過(guò)每一臺(tái)機(jī)床，對(duì)加工十分了解，以適應(yīng)模具零件復(fù)雜性與特殊性的要求，做到拿到一份圖紙，能夠很快地確定最佳加工流程，提高速度。
??? ②確定合理的最小加工余量。在上下工序，粗精工序之間，留出必要的加工余量，減少各工序的加工時(shí)間。
??? ③由于模具零件多為單件、小批、工藝卡片不能像批量產(chǎn)品一般仔細(xì)詳盡，但要力求一目了解，無(wú)有遺漏，關(guān)鍵工序要交待清楚加工注意事項(xiàng)，寫(xiě)出操作指導(dǎo)，以減少操作者的適應(yīng)時(shí)間，減少加工失誤。
??? ④對(duì)于加工過(guò)程中需要的夾具、量具、輔助工具應(yīng)當(dāng)先行設(shè)計(jì)，提前做好準(zhǔn)備。
?? ⑵ “好”：它要求工藝員能夠編寫(xiě)出最合理、最佳的工藝文件，預(yù)防處理加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，它也是衡量一個(gè)工藝員是否優(yōu)秀的標(biāo)準(zhǔn)之一。主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
??? ①合理的編排熱處理工藝。模具產(chǎn)品的一個(gè)特點(diǎn)就是材料的機(jī)械性能，熱處理要求十分嚴(yán)格，凸凹模、固定板等關(guān)鍵零件，在開(kāi)始階段要安排退火、改善加工性能，在進(jìn)行淬火后，要進(jìn)行時(shí)效，消除應(yīng)力變形。
??? ②嚴(yán)格區(qū)分粗精加工藝。一般地，粗、精工藝的劃分由熱處理工藝來(lái)決定，在最終熱處理后的加工多為精加工。余量要盡量安排在粗加工階段完成，以減少刀具的損耗和采用電加工的電極、電極絲損耗。
??? ③要運(yùn)用預(yù)處理工藝措施。對(duì)于一些中間去除材料較多的凹模，凸模固定板等零件，在精加工之前應(yīng)采用單邊留量0.5㎜左右，先加工出大致形腔，然后淬火時(shí)效，再精加工的方法，以消除加工內(nèi)應(yīng)力變形。對(duì)于一些薄壁零件，如卸料套，要預(yù)加工出一個(gè)加強(qiáng)工藝臺(tái)，以防止加工夾持變形。
??? ④適當(dāng)?shù)亓舫黾庸せ鶞?zhǔn)。在生產(chǎn)中常會(huì)遇見(jiàn)加工基準(zhǔn)無(wú)法與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，這時(shí)候，就要預(yù)加工一個(gè)工藝基準(zhǔn)，以便于各工序加工。對(duì)于級(jí)進(jìn)模之類(lèi)的高精度產(chǎn)品，還需要進(jìn)行尺寸精度換算。
??? ⑤要采用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。在工藝文件中要充分運(yùn)用大家熟知的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和加工表達(dá)方法，清楚地傳達(dá)加工意圖，要避免彩和“加工到圖紙”，“形狀尺寸公差到要求”之類(lèi)的模糊語(yǔ)言，要做到工藝與圖紙有機(jī)結(jié)合，使當(dāng)事人明白該干什么，該怎樣干，這樣也便于檢驗(yàn)人員進(jìn)行檢測(cè)。 熱點(diǎn)模具網(wǎng)
?? ⑶“省”：就是要充分節(jié)約人力、物力、財(cái)力、提高單位生產(chǎn)效率。主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
??? ①運(yùn)用機(jī)械加工工藝學(xué)和統(tǒng)籌學(xué)的觀(guān)點(diǎn)，對(duì)于模具之類(lèi)的單件，小批產(chǎn)品，要采用集中工序加工的原則，盡量安排在一臺(tái)機(jī)床上加工，縮短工藝流程，這樣可減少裝夾、識(shí)圖、計(jì)算等重復(fù)勞動(dòng)時(shí)間，減少轉(zhuǎn)序、交檢的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
??? ②對(duì)每臺(tái)機(jī)床加工的工時(shí)定額有充分的估計(jì)，能快的盡量不采用慢的，能粗加工解決的，決不上精加工機(jī)床，這樣也有利于保護(hù)機(jī)床的精度和使用期限，節(jié)約成本。
??? ⑷ 板類(lèi)、軸類(lèi)、異形類(lèi)零件的加工在模具零件中，板類(lèi)零件較多，主要有固定板、上下模板、卸料板、墊板等，此類(lèi)零件的加工具有一些共性，以級(jí)進(jìn)模的固定板為例，其工藝流程可概括為：下料→鍛造→退火（正火）→銑削→粗磨→加工中心→淬火→半精磨→時(shí)效（去應(yīng)力退火）→精磨→線(xiàn)切割、電火花。軸類(lèi)模具零件，以凸、凹模居多，其加工工藝流程一般為：下料→退火→車(chē)→淬火（或調(diào)質(zhì)）→研頂尖孔→粗磨→時(shí)效→精磨→鉗工。在調(diào)質(zhì)精磨后，根據(jù)需要還可進(jìn)行發(fā)藍(lán)、滲氮等表面處理。針對(duì)異形類(lèi)零件的不同要求，編制工藝時(shí)可區(qū)別對(duì)待，力求加工工藝最優(yōu)化。
??? ⑸ 組配加工類(lèi)零件的加工對(duì)于一整副模具而言，有些零件由于使用性能上的要求，需要進(jìn)行組配加工。作為一名工藝員要了解零件與零件之間的裝配關(guān)系及零件在整副模具中的作用，從而合理安排組合或配作工藝是極為重要的。對(duì)于級(jí)進(jìn)模具來(lái)說(shuō)，零件尺寸絕大部分由設(shè)計(jì)決定，需進(jìn)行配作加工的零件很少，現(xiàn)就一些需配作的零件及部位提示如下：
①上、下模架的導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔。
??? ②模具沖壓時(shí)的限位柱高度。
??? ③切斷、開(kāi)條時(shí)上、下刀的間隙。
??? 模具加工工藝的編制具有很強(qiáng)的可塑性，要肯用心、肯動(dòng)腦、經(jīng)過(guò)不斷總結(jié)、不斷改進(jìn)，就能夠加工出物美價(jià)廉的產(chǎn)品。
6.2 模具主要零件加工工藝過(guò)程
模具制造工藝規(guī)程的過(guò)程為：
⑴分析模具的工藝性。在充分理解模具結(jié)構(gòu)、用途、工作原理和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，分析模具材料、零件形狀、尺寸和精度要求等工藝性是否合理，找出加工技術(shù)難點(diǎn)，提出合理的加工方案和技術(shù)保證措施。
⑵確定毛坯形式。根據(jù)零件材料類(lèi)別、零件的作用和要求等確定哪些零件屬于自制件、外購(gòu)件和外協(xié)件，對(duì)于自制件，確定毛坯形式，并填寫(xiě)毛坯備料清單。
⑶進(jìn)行二類(lèi)工具的設(shè)計(jì)和工藝編制。設(shè)計(jì)加工模具使用的二類(lèi)工具和并編制其制造工藝。專(zhuān)用二類(lèi)工件的設(shè)計(jì)原則應(yīng)該符合模具生產(chǎn)特點(diǎn)。
⑷填寫(xiě)工藝規(guī)程內(nèi)容。即將模具制造工藝內(nèi)容用文件的形式確定下來(lái)，并按一定的表格形式填寫(xiě)。
模具主要零件工藝規(guī)程：
表 6.1 凸模的加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
準(zhǔn)備554565（mm）的方形坯料
2
粗銑
銑六平面至尺寸50.540.558.5（mm）
銑床
3
精銑
銑削到各留0.15mm磨削余量尺寸
銑床
4
磨削
磨削到各留0.05mm研磨余量尺寸
磨床
5
熱處理
熱處理硬度6064HRC
6
研磨
研磨凸模至504058（mm）
手工
7
檢驗(yàn)
表 6.2 凹模加工工藝規(guī)程
材料:Gr12 硬度: 60～64 HRC
序號(hào)
工序名
工序內(nèi)容
1
備料
條料鋸切(退火狀態(tài))150×120×30（mm）
2
粗銑
銑六面到尺寸147.3×115.3×27.5（mm）,注意兩大平面與兩相鄰側(cè)面用標(biāo)準(zhǔn)角尺測(cè)量達(dá)基本垂直
3
精銑
銑削到各留0.15mm磨削余量尺寸
4
熱處理
淬火 使硬度達(dá)60～64 HRC
5
平面磨
磨削到各留0.2mm研磨余量尺寸
6
線(xiàn)切割
割凹模洞口,并留0.01～002mm研余量
7
鉗
① 研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達(dá)0.8μm
② 配推件塊到要求
8
鉗
用墊片層保證凸模與凹模間隙均勻后,凹模與上模座配作銷(xiāo)釘孔
9
研磨
研磨凹模板上平面厚度達(dá)要求
10
鉗
總裝配
表 6.3 凸模固定板加工工藝規(guī)程
材料:45鋼 硬度: 24～28 HRC
序號(hào)
工序名
工序內(nèi)容
1
備料
氧割 80×45×30（mm）
2
熱處理
調(diào)質(zhì) 硬度24～28 HRC
3
粗銑
銑六面達(dá)74.5×40.5×20.5（mm）,并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面
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