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摘 要
本設(shè)計(jì)為一墊板的冷沖壓模具設(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，以及模具主要零件的加工工藝規(guī)程編制，從而使得沖壓模具設(shè)計(jì)更完善。
關(guān)鍵詞：模具；沖裁件；級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)
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, the more perfect the stamping die.
Keywords: mold; stamping parts; progressive die design
目 錄 第一章 緒論 ...........................................................................................................................................1 1.1 概述 ..................................................................................................................1 1.2 沖壓的基本工序和模具 ..................................................................................2 1.3 模具的發(fā)展和現(xiàn)狀 ..........................................................................................2 1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) ..................................................................................3 1.5 本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)及意義 ..............................................................................3 第二章 沖裁件的工藝分析 ........................................................................................4 2.1 工件材料 ....................................................................................................... 5 2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 ..................................................................................................5 2.3 工件尺寸精度 ..................................................................................................6 第三章 工藝方案的確定 ............................................................................................8 3.1 工序的種類(lèi)的確定 ..........................................................................................8 3.2 工序方案的確定 ..............................................................................................8 3.2.1 擬定方案 .................................................................................................8 3.2.2 生產(chǎn)批量與模具類(lèi)型的關(guān)系 .................................................................8 3.2.3 單工序模具、復(fù)合模具和級(jí)進(jìn)模具的比較 .........................................9 3.2.4 方案的確定 .............................................................................................................10 第四章 模具總體設(shè)計(jì) .............................................................................................. 11 4.1 模具類(lèi)型的選擇 ............................................................................................11 4.2 操作方式的確定 ............................................................................................11 4.3 卸料、出件方式的確定 ................................................................................11 4.3.1 卸料方式 ...............................................................................................11 4.3.2 出件方式 ...............................................................................................11 4.4 確定送料方式 ................................................................................................12 4.5 確定導(dǎo)向方式 ..................................................................................................................12 第五章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................................................13 5.1 排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率 ........................................13 5.1.1 排樣方式的選擇 .................................................................................. 13 5.1.2 計(jì)算條料寬度 .......................................................................................13 5.1.3 確定步距 ...............................................................................................14 5.1.4 計(jì)算材料利用率 ....................................................................................................15 5.1.5 畫(huà)出排樣圖 .............................................................................................................16 5.2 沖壓力的計(jì)算 ................................................................................................16 5.2.1 沖孔力的計(jì)算 .......................................................................................16 5.2.4 落料力 1 的計(jì)算 ....................................................................................................17 5.2.3 落料力 2 的計(jì)算 ...................................................................................17 5.2.4 落料力 3 的計(jì)算 ....................................................................................................17 5.2.5 側(cè)刃力的計(jì)算 .......................................................................................18 5.2.6 折彎力的計(jì)算 ........................................................................................................18 5.2.7 卸料力的計(jì)算 ........................................................................................................19 5.2.8 推桿力的計(jì)算 .......................................................................................19 5.2.9 總沖壓力的計(jì)算 ....................................................................................................19 5.3 計(jì)算壓力中心 ................................................................................................20 5.4 沖壓設(shè)備的選定 ............................................................................................21 5.5 模具刃口尺寸的計(jì)算 ....................................................................................21 5.5.1 沖裁間隙分析 .......................................................................................21 5.5.2 沖孔刃口尺寸 .......................................................................................22 5.5.3 落料刃口尺寸 .......................................................................................23 第六章 主要零部件設(shè)計(jì) ..........................................................................................25 6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................25 6.1.1 凸模設(shè)計(jì) .............................................................................................. 25 6.1.2 凹模設(shè)計(jì) .............................................................................................. 27 6.1.3 凸模墊板的設(shè)計(jì) .................................................................................. 29 6.2 模柄的設(shè)計(jì) ....................................................................................................30 6.3 卸料板的設(shè)計(jì) ................................................................................................31 6.4 模架以及其他零部件的選用 ........................................................................32 第七章 校核模具參數(shù) ...............................................................................................33 7.1 校核模具閉合高度 ........................................................................................33 7.2 凸模的強(qiáng)度計(jì)算及校核 ................................................................................33 第八章 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 ................................................35 第九章 結(jié)論 ..................................................................................................................36 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................37 致謝 ..................................................................................................................................38 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第一章 緒論
1.1 概述
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對(duì)需加工的材料施加壓力，使材料產(chǎn)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。沖壓通常是在常溫下對(duì)所需要加工的材料進(jìn)行變形加工，而且主要采用板料來(lái)加工所需零件，所以也可以叫做冷沖壓或板料沖壓。
沖壓成形是現(xiàn)代工業(yè)中非常重要的加工方法，用于生產(chǎn)多種板料零件，具有很大優(yōu)勢(shì)，成形件的特點(diǎn)是自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、成本低、互換性好，且生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化，而且效率高。是其他加工方法不可代替的先進(jìn)制造技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械生產(chǎn)、汽車(chē)制造、航空航天和日常生活的生產(chǎn)之中。若是生產(chǎn)中不采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要想提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代和保證高質(zhì)量等，這是很難實(shí)現(xiàn)的。
利用力學(xué)學(xué)科、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)以及控制計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的基本理論。沖壓學(xué)科是以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具設(shè)計(jì)為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在市場(chǎng)的需求和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的地位。
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)。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(wú)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。
（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(zhǎng),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(chē)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(méi)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。
沖壓加工需用的模具一般具有專(zhuān)屬性，有事一個(gè)復(fù)雜的零件需要多套模具才能完成加工成形，并且模具的制造精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集的產(chǎn)品。一般要在生產(chǎn)批量較大的情況下，才能體現(xiàn)沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)，從而獲取較好的經(jīng)濟(jì)收益。
1.2 沖壓的基本工序和模具
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成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(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
1.3 模具的發(fā)展和現(xiàn)狀
模具室工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低衡量了一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著社會(huì)和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量也越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。
目前我國(guó)的模具年生產(chǎn)總量雖然已經(jīng)是世界第三，其中的沖壓模具就占40%以上，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還是存在著相當(dāng)大的差距。就以大型覆蓋件沖模來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件的模具，轎車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造的難度大，質(zhì)量和精度都要求很高，所以代表著覆蓋件模具的生產(chǎn)水平，在轎車(chē)模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中跨向前了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、成本和生產(chǎn)周期上面，也與國(guó)外相比有一定的差距?，F(xiàn)在我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具有沖模技術(shù)先進(jìn)的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，在制造精度、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用壽命和功能上，爭(zhēng)取與國(guó)外頂先水平的差距逐步地減少。
1.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)
20世紀(jì)60年代初期，國(guó)外的汽車(chē)、飛機(jī)制造公司就開(kāi)始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。他們通過(guò)使用計(jì)算機(jī)為主要的技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，利用人機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高效率、高精度和高壽命成為模具設(shè)計(jì)的進(jìn)步特征。
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形成，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品的性能、模具的結(jié)構(gòu)、成形的工藝、和數(shù)控加工以及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著的縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為模具界的共識(shí)。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。
在級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展應(yīng)用方面，美國(guó)UGS公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在UG-II軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開(kāi)、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。此軟件具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全面三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，在2003年作為商品投入市場(chǎng)。
我國(guó)在上世紀(jì)90年代開(kāi)始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開(kāi)展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。華中科技大學(xué)是國(guó)家重點(diǎn)模具技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，在AutoCAD軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金屬零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具盒線(xiàn)切割自動(dòng)編程5個(gè)模塊。
展望國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革中，通過(guò)與計(jì)算機(jī)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，科學(xué)領(lǐng)域交叉之廣泛。模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今世上最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)就是專(zhuān)業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化四個(gè)發(fā)面。
1.5 本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)及意義
該設(shè)計(jì)主要針對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)零部件墊片做沖壓模具設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)成形件的分析，其成形工藝需要沖孔、落料和壓彎處理，采用多工位級(jí)進(jìn)模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計(jì)過(guò)程綜合考慮采用單列排樣法，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度的同時(shí)，提高材料的利用率。
本設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)范圍廣，綜合性強(qiáng)，對(duì)于設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開(kāi)闊設(shè)計(jì)思路等方面是一個(gè)不錯(cuò)的挑戰(zhàn)和蛻變。
第二章 沖裁件的工藝分析
墊片尺寸如下圖所示：
圖2.1 工件圖
2.1 工件材料
由圖2-1分析知：
1) 材 料: 10#
2) 生產(chǎn)批量:中批量（4萬(wàn)件）
3) 材料厚度：
表2-1 10#的力學(xué)性能
抗拉強(qiáng)度σb（MPa）
屈服強(qiáng)度σs（MPa）
伸長(zhǎng)率δ5
（%）
斷面收縮率?ψ（%）
硬度
（HB）
≥335
≥205
≥31
≥55
≤137
具有良好的塑性、韌性、焊接性以及壓力加工性，主要用于制作沖擊件、緊固件，如受力不大的墊片、墊圈等,具有較好的沖壓性能,適應(yīng)于沖裁加工。
2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀
工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，有兩個(gè)圓孔和彎曲?？着c邊緣之間的距離滿(mǎn)足要求，料厚為1.5mm滿(mǎn)足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。工件展開(kāi)圖結(jié)構(gòu)如尺寸如下，展開(kāi)圖的尺寸由中性線(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量而來(lái)。
圖2.2 展開(kāi)圖
2.3 工件尺寸精度
根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT13級(jí)精度，普通沖裁完全可以滿(mǎn)足要求。
表2-2標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（摘自GB/T1800.3--1998）
基本尺寸/mm
標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)
IT1
IT2
IT3
IT4
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
IT16
大于
至
標(biāo)準(zhǔn)公差/μm
標(biāo)準(zhǔn)公差/mm
-
3
0.8
1.2
2
3
4
6
10
14
25
40
60
0.1
0.14
0.25
0.4
0.6
3
6
1
1.5
2.5
4
5
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0．3
0.48
0.75
6
10
1
1.5
2.5
4
6
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
0.9
10
18
1.2
2
3
5
8
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.7
1.1
18
30
1.5
2.5
4
6
9
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
1.3
30
50
1.5
2.5
4
7
11
16
25
39
62
100
160
0.21
0.39
0.62
1
1.6
50
80
2
3
5
8
13
19
30
46
74
120
190
0.3
0.46
0.74
1.2
1.9
80
120
2.5
4
6
10
15
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.4
2.2
120
180
3.5
5
8
12
18
25
40
63
100
160
250
0.4
0.63
1
1.6
2.5
180
250
4.5
7
10
14
20
29
46
72
115
185
290
0.46
0.72
1.15
1.85
2.1
250
315
6
8
12
16
23
32
52
81
130
210
320
0.52
0.81
1.3
2.1
3.2
315
400
7
9
13
18
25
36
57
89
140
230
360
0.57
0．89
1.4
2.3
3.6
400
500
8
10
15
20
27
40
63
97
155
250
400
0.63
0.97
1.55
2.5
4
按照IT13級(jí)確定工件尺寸的公差，經(jīng)查表2-1：
的IT13級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值：
的IT13級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值：
的IT13級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值：
的IT13級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值：
的IT13級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值：
的IT13級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值：
根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評(píng)比適宜沖裁加工。
第三章 工藝方案的確定
確定工藝方案是對(duì)沖壓件的工藝路線(xiàn)的確定，其中主要包括沖壓工序數(shù)、工序的組合和順序。工藝方案中的一個(gè)主要內(nèi)容就是用什么類(lèi)型的模具，選用單工序模具，還是用級(jí)進(jìn)?；驈?fù)合模。
3.1 工序的種類(lèi)的確定
沖壓件的工序種類(lèi)，如分離工序中的沖孔、落料、切邊，成形工序中的彎曲、翻邊、拉深。工序種類(lèi)的確定主要取決于沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸精度，同時(shí)還需要考慮工件的變形性質(zhì)和具體的生產(chǎn)條件。再通常情況下，可以通過(guò)工件圖直觀的確定沖壓工序的性質(zhì)。例如平板狀零件的沖壓加工，一般采用沖孔、落料等工序；彎曲件的加工，通常采用落料、彎曲等工序；拉深件的加工，常采取落料、拉深、切邊等加工工序。
通過(guò)對(duì)工件圖（圖1-1）的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸精度的分析可知，此工件屬于彎曲件，故需采用到落料、彎曲等工序。
3.2 工序方案的確定
3.2.1 擬定方案
方案一：?jiǎn)喂ば蚰Ｉa(chǎn) 先落料——再?zèng)_孔——后彎曲。
方案二：復(fù)合模生產(chǎn) 沖孔、彎曲，落料一次完成。
方案三：級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 沖孔——沖廢料——彎曲——落料。
沖裁模具的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，如果按工序的組合分類(lèi)，可分為單工序模具、級(jí)進(jìn)模具、復(fù)合模具等。各種各樣的沖裁模具的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)合與固定零件組成。
3.2.2生產(chǎn)批量與模具類(lèi)型的關(guān)系
由于本工件屬于中工件且生產(chǎn)量為4萬(wàn)件（中批量生產(chǎn)），查下表可知，首選單工序連續(xù)模具、復(fù)合半自動(dòng)模具。
表3-1 工件大少、批量大少與模具選取的關(guān)系
（單位，千件）
項(xiàng)目
生產(chǎn)批量
單件
小批量
中批量
大批量
大批大量
大工件
<1
1~2
2~20
20~300
>300
中工件
1~5
5~50
50~1000
>1000
小工件
1~10
10~100
100~5000
>5000
模具類(lèi)型
單工序模具、組合模具、簡(jiǎn)易模具
單工序模具、組合模具、簡(jiǎn)易模具
單工序連續(xù)模具、復(fù)合半自動(dòng)模具
單工序連續(xù)模具、復(fù)合自動(dòng)模具
硬質(zhì)合金模具、連續(xù)模具、復(fù)合自動(dòng)模具
3.2.3單工序模具、復(fù)合模具和級(jí)進(jìn)模具的比較
表3-2 各類(lèi)模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較
模具種類(lèi)比較項(xiàng)目
單工序模
（無(wú)導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）
級(jí)進(jìn)模
復(fù)合模
零件公差等級(jí)
低
一般
可達(dá)IT13～I(xiàn)T10級(jí)
可達(dá)IT9～8級(jí)
零件特點(diǎn)
尺寸不受限制厚度不受限制
中小型尺寸厚度較厚
小零件厚度0.2～6mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件
形狀與尺寸會(huì)受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的限制較高，推板上落料平整
零件平面度
低
一般
中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平
高
生產(chǎn)效率
低
較低
工序間自動(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高
不宜高速?zèng)_裁
安全性
不安全，需采取安全措施
比較安全
不太安全
模具制造工作量和成本
低
比無(wú)導(dǎo)向的稍高
沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)，比復(fù)合模低
可用于復(fù)雜的零件，但成本較高
適用場(chǎng)合
料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)
大批量小型沖壓件的生產(chǎn)
通用性差，僅適合于大批量生產(chǎn)
根據(jù)分析結(jié)合表分析：
方案一 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，制造簡(jiǎn)單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求。而且是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件的精度、質(zhì)量大大降低，達(dá)不到所需的要求，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。故不選取此方案。
方案二 復(fù)合模具生產(chǎn)的制件精度高，生產(chǎn)效率也高，但該工件的凸模和凹模布置會(huì)太過(guò)于緊湊，不易布置其位置。故也不選用此方案。
方案三 在條料情況下級(jí)進(jìn)模下，一次沖裁可完成兩個(gè)乃至十幾個(gè)的沖壓工序。它與復(fù)合模具生產(chǎn)的不同之處是在于，條料是在凹模的不同位置上完成的不同工序，因而形成沖裁的連續(xù)生產(chǎn)。由于級(jí)進(jìn)模能完成多道工序形成連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)的效率也高，而且適用于自動(dòng)送料，故能廣泛應(yīng)用。若使用該模具，制作的工件精度能達(dá)到所需要求，并且生產(chǎn)量也能滿(mǎn)足。
3.2.4方案的確定
通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
級(jí)進(jìn)模是指在條料的送料方向上，具有兩個(gè)以上的工位，并在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級(jí)進(jìn)模的定距方式有兩種：擋料銷(xiāo)定距和側(cè)刃定距。
本模具采用側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷(xiāo)控制條料送進(jìn)距離（步距），側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長(zhǎng)度等于送料近距的料邊。在條料送進(jìn)過(guò)程中，切下的缺口向前送進(jìn)被側(cè)刃擋塊擋住，送進(jìn)的距離即等于步距。
第四章 模具總體設(shè)計(jì)
4.1 模具類(lèi)型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類(lèi)型為級(jí)進(jìn)模。根據(jù)工件的特點(diǎn)，先沖孔、彎曲，后落料，故凸模的設(shè)計(jì)很重要。本設(shè)計(jì)為多凸模沖模，要求沖孔凸模設(shè)計(jì)為臺(tái)階，來(lái)保證凸模的強(qiáng)度。
4.2 操作方式的確定
零件的生產(chǎn)批量為中批量，但合理安排生產(chǎn)可用手動(dòng)送料方式，既能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
4.3 卸料、出件方式的確定
4.3.1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、正裝復(fù)合模的卸料裝置。
工件平直度較高，料厚為1.5mm相對(duì)較薄，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。
4.3.2出件方式
因采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。
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)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長(zhǎng)度L故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。
4.5 確定導(dǎo)向方式
方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線(xiàn)上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。
方案二：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。
方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。
方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。
根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該級(jí)進(jìn)模采用四角導(dǎo)柱模架導(dǎo)向方式，即方案三最佳。
第五章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率
5.1.1排樣方式的選擇
方案一：有廢料排樣 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?gòu)U料排樣 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)廢料排樣 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。
5.1.2計(jì)算條料寬度
搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(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)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。
搭邊值通常由表5-1所列搭邊值和側(cè)邊值確定。根據(jù)零件形狀，并采用級(jí)進(jìn)模，為了保證傳料的平穩(wěn)和沖裁的精度，我們?nèi)〉臄?shù)據(jù)比表5-1工件之間的值要大一些，搭邊值, 工件與側(cè)邊之間搭邊值, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值
（5-1）
式中：
Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a1---工件與側(cè)邊之間的搭邊值；
故條料寬度為112mm。
側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表5-3）可得。
板料剪裁下的偏差；（其值查表5-2）可得。
表5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值
材料厚度t（mm)
圓件及類(lèi)似圓形制件
矩形或類(lèi)似矩形制件長(zhǎng)度≤50
矩形或類(lèi)似矩形制件長(zhǎng)度＞50
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a
側(cè)邊 a1
≤0.25
1.0
1.2
1.2
1.5
1.5～2.5
1.8～2.6
＞0.25～0.5
0.8
1.0
1.0
1.2
1.2～2.2
1.5～2.5
＞0.5～1.0
0.8
1.0
1.0
1.2
1.5～2.5
1.8～2.6
＞1～1.5
1.0
1.3
1.2
1.5
1.8～2.8
2.2～3.2
＞1.5～2.0
1.2
1.5
1.5
1.8
2.0～3.0
2.4～3.4
＞2.0～2.5
1.5
1.9
1.8
2.2
2.2～3.2
2.7～3.7
表5-2 普通剪床用帶料寬度偏差△（mm）
條料厚度t(mm)
條料寬度b(mm)
≤50
＞50～100
＞100～200
＞200
≤１
0.4
0.5
0.6
0.7
＞１～2
0.5
0.6
0.7
0.8
＞2～3
0.7
0.8
0.9
1.0
＞3～5
0.9
1.0
1.1
1.2
表5-3 側(cè)刃沖切得料邊定距寬度b1（mm）
條料厚度t(mm)
條料寬度b(mm)
金屬材料
非金屬材料
≤1.5
1.5
2.0
＞1.5～2.5
2.0
3.0
＞1.5～2.5
2.5
4.0
5.1.3確定步距
送料步距：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長(zhǎng)度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。
級(jí)進(jìn)模送料步距
（5-2）
零件橫向最大尺寸，搭邊
5.1.4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，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率
（5-3）
式中
—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；
—條料寬度；
—步距；
由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。
排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：
1） 提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀）。
2) 排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全。
3) 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。
4) 保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。
一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積由計(jì)算工件得
所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率
5.1.5 畫(huà)出排樣圖
根據(jù)以上資料畫(huà)出排樣圖，如圖5-1所示：
圖5.1 排樣圖
5.2 沖壓力的計(jì)算
5.2.1沖孔力的計(jì)算
沖孔力公式為
(5-4)
式中 —落料力（N）
—沖裁件周長(zhǎng)(mm)
—材料厚度(mm)
—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
—系數(shù)，常取
這里
取 圖5.2 沖孔
于是
5.2.2落料力的計(jì)算
落料力公式為
(5-5)
式中 —落料力（N）
—沖裁件周長(zhǎng)(mm)
—材料厚度(mm)
—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
—系數(shù)，常取
這里
取 圖5.3 落料1
于是
5.2.3落料力的計(jì)算
落料力公式為
(5-6)
式中 —落料力（N）
—沖裁件周長(zhǎng)(mm)
—材料厚度(mm)
—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
—系數(shù)，常取
這里
取 圖5.4 落料2
于是
5.2.4落料力的計(jì)算
落料力公式為
(5-7)
式中 —落料力（N）
—沖裁件周長(zhǎng)(mm)
—材料厚度(mm)
—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
—系數(shù)，常取 圖5.5 落料3
這里
取
于是
5.2.5側(cè)刃力的計(jì)算
落料力公式為
(5-5)
式中 —落料力（N）
—沖裁件周長(zhǎng)(mm)
—材料厚度(mm)
—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
—系數(shù)，常取
這里 圖5.6 側(cè)刃定距
取
于是
5.2.6折彎力的計(jì)算
彎曲力受材料力學(xué)性能，零件形狀與尺寸、彎曲方式、模具結(jié)構(gòu)形狀等多種因素的影響，很難用理論分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗(yàn)公式估算彎曲力，所計(jì)算的彎曲力均指彎曲過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大彎曲力數(shù)值，以便用于選擇壓力機(jī)。由平板毛壞彎成凹形件，必須采用壓料板，相當(dāng)于彎曲半圓形件的一半。
彎曲力為：
（5-6）
式子中：
：半圓形件自由彎曲時(shí)的自由彎曲力
（5-7）
：使用帶反頂板的半圓形彎曲模，但不進(jìn)行校行彎曲
時(shí)，反頂壓力 也要由壓力機(jī)滑塊來(lái)負(fù)擔(dān)，一般?。? 圖5.7 壓彎
：彎曲線(xiàn)長(zhǎng)度（mm）
：板料厚度（mm）
：材料的抗拉強(qiáng)度(MPa)
模圓角半徑（mm）當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑較小時(shí)，凸模圓角半徑可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑r,所以取：
所以彎曲力：
結(jié)果彎曲力：
5.2.7卸料力的計(jì)算
查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8卸料力系數(shù)
取
(5-8)
5.2.8推桿力的計(jì)算
根據(jù)材料額厚度取凹模刀刃直壁高度：
可知：
查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8推件力系數(shù)
取
(5-9)
5.2.9總沖壓力的計(jì)算
(5-9)
5.3 計(jì)算壓力中心
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來(lái)確定：
1）.對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
2）.工件形狀相同且分布位置對(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）.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。
X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln) （5-7）
Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln） （5-8）
用解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凹模形口圖，如圖5-5所示。在圖中將XOY坐標(biāo)系建立在建立在圖示對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)上，將沖裁輪廓線(xiàn)按幾何圖形分解成L1~L5共3組基本線(xiàn)段 (注：由于圖中3個(gè)圓弧形孔均以一個(gè)點(diǎn)為圓心的等分列陣排列，所以其幾何圖形為一組) ，用解析法求得該模具壓力中心的坐標(biāo)。
圖5.8 壓力中心計(jì)算圖
由以上分析計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依然選在坐標(biāo)原點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算，得壓力中心為（-5.2，0）。
5.4 沖壓設(shè)備的選定
通過(guò)較核，選擇開(kāi)式可傾式壓力機(jī)J23—40T能滿(mǎn)足使用要求。
表5-3 型號(hào)為J23-40T其主要技術(shù)參數(shù)為：
規(guī)格/參數(shù)名稱(chēng)
J23-40T
公稱(chēng)壓力（KN）
400
公稱(chēng)壓力形成（mm）
4
滑塊行程（mm）
100
行程次數(shù)（次/min）
50
最大模塊高度（mm）
250
裝模高度調(diào)節(jié)量（mm）
80
滑塊中心至機(jī)身距離（mm）
230/500
工作臺(tái)板尺寸（前后×左右×孔直徑）（mm）
430×640×80
工作臺(tái)板厚度（mm）
70
機(jī)身最大可傾斜角度
電動(dòng)機(jī)功率（KW）
4
外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（mm）
1600×1180×2410
模柄孔尺寸（直徑×尺寸）（mm）
約重（KG）
2600
5.5 模具刃口尺寸的計(jì)算
5.5.1沖裁間隙分析
1) 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，尺寸的差值越少，則尺寸精度越高，差值的偏差包括兩個(gè)方面：一是模具本身的制造精度偏差；二是沖裁件相對(duì)于凸模或凹模的精度偏差。
2) 間隙對(duì)模具壽命的影響
模具壽命的影響因素很多，間隙是許多模具壽命最主要的影響因素之一，沖裁過(guò)程中，凸模與被沖壓的孔之間，凹模與落料件之間的摩擦，而且間隙越少，模具作用的壓應(yīng)力會(huì)越大，摩擦也會(huì)越嚴(yán)重，所以若是間隙過(guò)小，對(duì)模具壽命極為不利。
而較大的間隙可以使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減少，并且延緩間隙受到制造和裝配精度的影響，而出現(xiàn)間隙不均勻的不利現(xiàn)象，所以能提高模具壽命。
3) 間隙對(duì)沖裁工藝的影響
當(dāng)間隙的增大時(shí)，材料所受的拉應(yīng)力也會(huì)隨之增大，材料容易產(chǎn)生斷裂分離，因此造成沖裁力減少。通常沖裁力的降低并不是很顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的左右時(shí)，沖裁力降低不會(huì)超過(guò)。間隙對(duì)卸料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里面卸料和在凹模里推料都省力，當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的左右的時(shí)候，卸料力會(huì)降低幾乎為零。間隙繼續(xù)增大時(shí)，毛刺也會(huì)繼續(xù)增大，又將會(huì)引起卸料力、頂件力迅速增大。
4) 間隙值得確定
由上述分析可知，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁件工藝、模具壽命都有很大的影響。所以，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選取合理的間隙，來(lái)保證沖裁件的斷面質(zhì)量和尺寸精度，從而滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求，所需的沖裁力越小，模具的使用壽命越高，但是分別從質(zhì)量、沖裁力和模具壽命等方面來(lái)確定合理間隙，并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]模具制造中的偏差及使用時(shí)的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷣?lái)作為合理間隙，只要在這個(gè)間隙范圍中，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小的合理間隙，最大值稱(chēng)為最大合理間隙。考慮模具在使用過(guò)程中磨損會(huì)使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)一般采用最小合理間隙值。
確定合理間隙的方法有理論確定法、查表法和經(jīng)驗(yàn)法。本設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)法。
表5-4 經(jīng)驗(yàn)公式
材料類(lèi)型
材料厚度（mm）
合理間隙
軟材料
硬材料
因此
5.5.2沖孔刃口尺寸
沖孔部分：δ凹=+0.02mm δ凸=-0.02mm
|δ凹|+|δ凸|=0.02+0.02mm
=0.04mm
|δ凹|+|δ凸|= Zmax –Zmin
對(duì)于采用分別加工時(shí)，應(yīng)保證下述關(guān)系：
|δ凹|+|δ凸|≤Zmax –Zmin (5-2)
但對(duì)于形狀復(fù)雜或料薄的工件，為了保證凸、凹模間一定的隙值，必須采用配合工差。
因此在這里采用還是采用單配方法加工,對(duì)于沖孔，先做凸模，并以它作為基準(zhǔn)配做凹模。
查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為：
mm
查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5
則 (5-3)
=5.1mm
沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其單面間隙為0.10～0.14mm，取單邊間隙為0.1mm
5.5.3落料刃口尺寸
查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-3沖裁模初始雙面間隙Z
取Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm
對(duì)零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度IT14，因制件形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱(chēng)，在這里保證精度IT13。
查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表3-6簡(jiǎn)單形狀沖裁時(shí)凸凹模的制造偏差
δ凹=+0.03mm δ凸=-0.02mm
因此：|δ凹|+|δ凸|=0.03+0.02 mm
=0.05mm
Zmax -Zmin=0.14-0.1mm
=0.04mm
|δ凹|+|δ凸|> Zmax –Zmin
因此在這里采用單配方法加工。
對(duì)于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模
查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為：30.0-0.46 mm
查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5
則 (5-1)
落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.10～0.14mm
第六章 主要零部件設(shè)計(jì)
6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1.1 凸模設(shè)計(jì)
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷(xiāo)釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等.
本設(shè)計(jì)采用的固定方式是臺(tái)肩固定。如下圖所示：
圖6-1 凸模固定方式
1.凸模的形式采用類(lèi)似直通式的形式，少了階梯形式的復(fù)雜，主要受上頂桿孔和凸?？椎挠绊懀苊獬霈F(xiàn)最小壁厚。
2.凸模的長(zhǎng)度
根據(jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度為：
式中，—凸模的長(zhǎng)度（mm）；
???—凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t<1.5mm的板料時(shí)，取15～20mm；當(dāng)t=1.5～2.5mm時(shí)，取20～25mm；這里??；
???—卸料板的厚度（mm），??；
???—導(dǎo)料板的厚度（mm），??；
???—附加長(zhǎng)度（mm）。主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（對(duì)于沖裁凸模取1mm，對(duì)于壓彎凸模根據(jù)零件彎曲高度取5.2mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板的到凸模固定板間的安全距離（取20mm）
將各個(gè)數(shù)據(jù)代入公式得：
沖裁凸模長(zhǎng)度：
壓彎凸模長(zhǎng)度：
沖孔凸模簡(jiǎn)圖如圖6-2
圖6-2 沖孔凸模
切料凸模1如下圖6-3所示：
圖6.3 切料凸模1
切料凸模2如下圖6-4所示：
圖6.4 切料凸模2
6.1.2 凹模設(shè)計(jì)
確定凹模外形尺寸的方法有多種，通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù)，來(lái)求凹模的外形尺寸。
凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，故采用階梯形直壁式。如下圖所示：
圖6.5 凹模刃壁形式示圖
凹模的外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模的厚度還應(yīng)考慮修模量。凹模的外形尺寸一般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定。
查《冷沖模設(shè)計(jì)》，第101頁(yè)，凹模厚度和壁厚公式為
凹模厚度 H=Kb(≥15mm)
式中 K—系數(shù)，考慮板料厚度的影響
b—沖裁件的最大外形尺寸
凹模壁厚 C=(1.5～2)H(≥30～40mm)
查《冷沖模設(shè)計(jì)》，表4-3 系數(shù)K值
因 b=112.4 mm 取K=0.3
故 H=0.3×112.0
=33.6mm
最后取H=33mm
凹模形狀簡(jiǎn)圖如圖5-2
圖6.6 凹模
落料凹模采用整體凹模，采用線(xiàn)切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關(guān)公式
凹模整體輪廓尺寸L×B×H=283mm×180mm×33mm
表6-1 凹模厚度系數(shù)K
S/mm
材料厚度t/mm
≤1
＞1～3
＞3～6
≤50
0.30～0.40
0.35～0.50
0.45～0.60
＞50～100
0.20～0.30
0.22～0.35
0.30～0.45
＞100～200
0.15～0.20
0.18～0.22
0.22～0.30
＞200
0.10～0.15
0.12～0.18
0.15～0.22
6.1.3 凸模墊板的設(shè)計(jì)
墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散傳遞的壓力以降低模座所承受的單位壓力，保護(hù)模座以免被凸模端面壓陷。沖壓凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承受壓力的大小進(jìn)行判斷。凸模支撐端面對(duì)模座的單位壓力：
式中： F是沖裁力
A是凸模支撐端面面積
故
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷得知需要加墊板，墊板需經(jīng)淬火磨平，其厚度一般取4~12mm。
本設(shè)計(jì)取墊板厚度
長(zhǎng)度
寬度
材料：45
熱處理硬度46～48HRC
圖6.3 凸模墊板
6.2模柄的設(shè)計(jì)
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-24壓入式模柄（JB/T7646.1-1994）
選擇B型
材料