五孔長(zhǎng)方形墊片的沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【沖孔落料沖裁模15張CAD圖帶卡片】
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五孔長(zhǎng)方形墊片的沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【沖孔落料模】摘 要：本設(shè)計(jì)題目為墊 片 沖裁模，體現(xiàn)了典型沖裁模的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該模具的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者對(duì)沖裁模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和運(yùn)用，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖裁模具做好了鋪墊。本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準(zhǔn)備；然后計(jì)算了沖裁件的沖裁力，便于選取壓力機(jī)噸位及確定壓力機(jī)型號(hào)；最后分析了沖裁件的特征，便于確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及卸件裝置。本設(shè)計(jì)采用了沖孔—落料級(jí)進(jìn)模成形墊 片 。成形原理可劃分為兩個(gè)階段：首先沖孔凸模與凹模共同作用先沖出四個(gè) 3.2mm 和一個(gè) 8.5mm 的孔，而后??利用第一步?jīng)_出的四個(gè) 3.2mm 和一個(gè) 8.5mm 的孔做精確定位使外形凸模與?凹模共同作用使工件落料成形。關(guān)鍵詞： 沖孔—落料級(jí)進(jìn)模 沖孔凸模 凹模 壓力機(jī)噸位 Gasket stamping process and the Progressive Die DesignAbstract： The topic for the design is pad blanking die design,It has manifested the typical blanking die s design request, the content and the direction, has certain 'design significance.Through the design of the component mold, strengthens the designer’s understand and utilize to the blanking die design basical knowledge,has prepareed for designing more complex blanking die.The design has utilize blanking craft and the basical knowledge of the mold design, has first analyzed the property requirement of the plate , has prepared for selecting the mold type；then has calculated the blanking strength,has advantaged to select the press tonnage and determine press model; Finally has analyzed the characteristic of the products, has advantaged to finite the mold design variable,the design main point and shedder.This design used piercing and blanking progressive die to form the products.The forming principle can be divided to two stages: First, piercing punch and die affect together and pierce four holes of 3.2mm and one hole of 8.5mm,then use ??the four holes and the one hole as pinpoint to make the product formed.Key word: Piercing and blanking progressive die Piercing punch Press Tonnage目 錄1 緒 論 ………………………………………………………………………11.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ………………………………………………11.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀…………………………………………………………11.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………21.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ………………………………………………31.3 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面 …………………………………41.3.1 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 ……………………………41.3.2 墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 …………………………………………………42 工藝性分析 ……………………………………………………………………63 排樣設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………73.1 確定零件的排樣方案 ………………………………………………………73.2 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計(jì)算 …………………………74 沖壓工藝方案的確定 …………………………………………………………95 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 ………………………………………………106 沖壓力與壓力中心的計(jì)算……………………………………………………116.1 沖裁工序總力的計(jì)算………………………………………………………116.2 初選壓力機(jī)…………………………………………………………………126.3 壓力中心的計(jì)算……………………………………………………………127 模具主要零件…………………………………………………………………137.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化(尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖)……………137.2 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用……………………………………………………………217.3 卸料部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)注化…………………………………………………238 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖…………………………………………………249 壓力機(jī)的校核…………………………………………………………………2510 結(jié)束語(yǔ) ………………………………………………………………………26致謝 ………………………………………………………………………………27參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………281 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為 3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬(wàn)美元，有的高達(dá) 25～30 萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)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。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來(lái)越高； 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％．1.3 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面1.3.1 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見(jiàn)的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來(lái)的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在 IT12 級(jí)以下，不宜高于 IT10 級(jí)。只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。墊片是典型的沖壓件，該模具工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就是沖孔和落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用復(fù)合模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 10 天；2.確定加工方案，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間 5 天．沖孔落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)工件名稱:墊 片生產(chǎn)批量:大批量材 料: A3厚 度: 1mm 工件簡(jiǎn)圖:見(jiàn)圖 1圖 1 墊片 2 工藝性分析圖示零件材料為 A3（即 Q235 碳素結(jié)構(gòu)鋼） ，適合一般的沖壓加工。此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只有一個(gè) φ8.5 與四個(gè) φ3.2 的孔。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級(jí)取，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。3 排樣設(shè)計(jì)3.1 確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。墊片零件外形是矩形只有沖孔，所以結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要直排就可以。直排（圖 2 所示）的排樣方案材料的利用率已經(jīng)很高。 1.81.5235圖 23.2 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計(jì)算查表取得側(cè)搭邊值為 1.8mm，工件見(jiàn)搭邊值為 1.5m條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由圖 2 條料的排樣b-0Δ= 〔D max+2a＋C〕 0-ΔDmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值△ —條料寬度的單向偏差由表查得 △＝0.10c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得 C＝0.5代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 38.1mm。導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：由 A=B+C,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)料板間距離為 38.6 mm。 由設(shè)計(jì)可得送料步距為 S=23.5mm材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用 1500 mm×750 mm×1mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 38.1mm ×1500 mm 規(guī)格條料 19 條，材料剪切利用率達(dá) 96.52%。由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計(jì)算公式 沖裁件面積：A＝34×22－4.25 2 π－4×1.6 2π=659mm得 =(1×659)/(38.1×23.5)×100% =73.6%?4 沖壓工藝方案的確定該工件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表 2.9.6 可知材料厚度為 1mm 時(shí)凸、凹模的許用的最小壁厚為2.7mm,由圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓的速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好。 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，但工件簡(jiǎn)單，所以采用手動(dòng)送料方式比較好，能夠使模具制造簡(jiǎn)單。3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上φ8.5mm 的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。4）導(dǎo)向方式：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，便于安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 1 mm，料厚比較厚，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來(lái)卸下條料廢料。6 沖壓力與壓力中心的計(jì)算6.1 沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖 φ8.5mm 與 φ3.2mm 孔的力 P1、落外型料的力 P2，向下推出 φ6.5mm 沖孔廢料的力 P3，向下推出工件的力 P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機(jī)提供的，故不用計(jì)算在內(nèi)?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：P=KLtτ ﹝3﹞K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強(qiáng)度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可按下式估算沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè) ﹝1﹞表 8—7 得 A3 的抗拉強(qiáng)度為 440-470Mpa，在這里取 σ b=450MPaL1=［2×（33+21）+2πR］mm=111.14mmL2=（4π×3.2+π×8.5）=66.88mmP1=111.14×1×450×1.3=50.13kNP2=66.88×1×450×1.3=30.1kNP= P1+ P2=80.23kN推件力 P t=nKtP（3）Kt—推件力系數(shù),由手冊(cè)查得 Kt=0.055查手冊(cè)﹝2﹞表 2—40 可得 h=6mm,故 n=6P3=6×0.055×80.23=26.476kN卸料力 P x=KxF（3）卸料—卸料力系數(shù),由手冊(cè)查得 Kx=0.0455P4=0.0455×80.23=3.61kN工序總力 P 總 =P1+P2+P3+P4=50.13+30.1+26.476+3.61=110.316kN6.2 初選壓力機(jī)查文獻(xiàn)[4]開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 JG23-16 見(jiàn)表一。表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號(hào) 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm最大閉和高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm墊板尺寸（厚度）可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJG23-16 160 55 220 300×450 40 35 456.3 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心滑塊中心線重合。否則沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，嚴(yán)重的可能損壞模具。該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點(diǎn)就是幾何對(duì)稱點(diǎn)。若選用坐標(biāo)系 XOY，即 xc＝0，y c＝0。由以上計(jì)算可以得出模具的壓力中心以便裝模時(shí)與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。 7 模具主要零件7.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）(1)凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標(biāo)注公差在此均按 IT13 級(jí)算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。 沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。①第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：φ3.2mm 與 φ8.5mm。按 IT13 級(jí)由手冊(cè)表 2-10 查得公差分別為△ 1=0.18mm,△ 2=0.22mm。由手冊(cè)﹝1﹞查表 2-30 得：x 1=0.75,x2=0.5B1=(Bmin+x△) 0-0.25×△ =(3.2+0.75×0.18) 0-0.25×0.18=3.340-0.045mmB2=(Bmin+x△) 0-0.25×△ =(8.5+0.5×0.22) 0-0.25×0.22=8.610-0.055mm②第三類尺寸：磨損后不變的尺寸：16mm 與 28mm。按 IT13 級(jí)由手冊(cè)表 2-10 查得公差分別為△ 1=0.27mm,△2=0.33mm。C 1=(Cmin+0.5△)±0.125△=（16+0.5×0.27）±0.125×0.27=16.14±0.0337mmC2=(Cmin+0.5△)±0.125△=（28+0.5×0.33）±0.125 ×0.33=28.17±0.0413mm落料凹模的基本尺寸與凸模相同，分別是 3.34mm,8.61mm,16.14mm,28.17,保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.10mm。落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：22mm,34mm,0.5mm。按 IT13 級(jí)由手冊(cè)表 2-10 查得公差分別為△ 1=0.33mm,△ 2=0.39mm， △ 3=0.14mm由手冊(cè)﹝1﹞查表 2-30 得：x 1=0.75,x2=0.75, x3=1A1=(Amax－x△) 0+0.25△ =(22－0.75×0.33) 0+0.25×0.33=21.750+0.0825mmA2=(Amax－x△) 0+0.25△ =(34－0.75×0.39) 0+0.25×0.39=33.71 0+0.0975mmA3=(Amax－x△) 0+0.25△ =(0.5－1×0.14) 0+0.25×0.14 =0.360+0.035mm落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 21.75mm，33.71mm，0.36mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.01mm。（2）卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)下表。選用的 4 塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。表 二 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注卸料板工作行程 h 工 h 工 =h1+t+h2 4mmh1為凸、凹模凹進(jìn)卸料板的高度1mmh2為凸、凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度 2mm橡膠工作行程H 工 H 工 =h 工 +h 修 9mmh 修 為凸、凹模修模量，取 5mm橡膠自由高度H 自由 H 自由 =4 H 工 36mm取 H 工 為 H 自由 的25﹪橡膠的預(yù)壓縮量 H 預(yù) H 預(yù) =15﹪H 自由 5.4mm一般 H 預(yù)=10﹪～15﹪H 自由每個(gè)橡膠承受的載荷 F1 F 卸 /4 1184.5N選用四個(gè)圓筒形橡膠橡膠的外徑 D D= /p)1.27((d?48mm校核橡膠的自由高度 H 自由0.5≤H 自由/D=0.75≤1.5 滿足要求D 為圓筒橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm；p=0.5Mpa橡膠的安裝高度 H 安 H 安 =H 自由 -H 預(yù) 30mm（3）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化①落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)為直通式，采用線切割機(jī)床加工，2 個(gè) M6 的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 H7/m6。其總長(zhǎng) L 可按下列公式計(jì)算：L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm式中：h 1—凸模固定板厚度（mm） ；h2—卸料板厚度（mm） ；t—材料厚度（mm） ；h—自由高度（mm） 。具體結(jié)構(gòu)圖如下所示：②沖孔凸模因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中 4 個(gè)沖φ3.2mm 的圓形標(biāo)準(zhǔn)件 BⅡ型式。沖 φ8.5mm 的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖 3 所示： 圖 3小凸模強(qiáng)度校核 (凸模用 T10 鋼）要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模 dmin≥ =4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。][4??t—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，310～380MPa?—凸模材料許用強(qiáng)度，取 440~470MPa???抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Lmax≤270d 2/ =270×3.22/√(4521.2) 1/2=44.8mm 所以長(zhǎng)度適宜。F式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mm凸模固定端面的壓力q = 2d,所以 b 應(yīng)大于10。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 100×100×15（JB/T7643.1 ）7.2 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（1）始用擋料塊的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖） 擋料塊標(biāo)記： 45? 6 GB/T2866.1—81（圖 11）材 料：45 鋼 GB/699—88熱處理：硬度 43～48HRC技術(shù)條件：按 GB2870—81圖 6 始用擋料銷的設(shè)計(jì)（2）固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖 12圖 7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖 13 其確定如下 ：=C－D/2+d/2+0.1=17.9－6. l圖 8 固定擋料銷的位置68/2＋8/2+0.1=18.66mm3）導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94 和 JB/T7647.2—94 選定。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè) [2]選用如圖 14 圖 9 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式?jīng)_裁 φ6.5mm 孔的導(dǎo)正銷 查表得 h=0.6t 2a=0.06mmD=d－2a=6.68－0.06=6.62mmh=0.6×1.5=1.32mm （4）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度查表取 6～8mm。導(dǎo)料板采用 45 鋼制作，熱處理硬度為 40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。經(jīng)查表分析得 ]導(dǎo)料板長(zhǎng)度 L=63mm，寬度 B=40mm ，厚度 h=8mm。7.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界Ｌ＝100mm,B=100mm材料為 ZG45(ZG310-570),0I 級(jí)精度的對(duì)角導(dǎo)柱模架。如圖 16。導(dǎo)柱導(dǎo)套H6/h 配合。導(dǎo)柱標(biāo)記：16×110 GB/T2861.1—9018×110 GB/T2861.1—90導(dǎo)套標(biāo)記：16×65×25 GB/T2861.6—9018×65×28 GB/T2861.6—90上模座標(biāo)記：130×110×25 GB/T2855.1—90下模座標(biāo)記：130×110×30 GB/T2855.2—90 模柄標(biāo)記： A30×73 JB/T 7646.1圖 16 對(duì)角導(dǎo)柱示意圖該模具的閉合高度由（4）為H 閉 =H 上模 +H 墊 +L+H+H 下模 －h(huán) 2＝25+6+58+10+30－4＝125mm模柄與上模座的聯(lián)接采用 壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 17 所示。圖 10 壓入式的模柄 7.4 卸料部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（1）卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 12mm。在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板，設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40～45HRC。（2）卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置 4 個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為 12mm，螺紋部分為 M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm,有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。2、聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M5×45 GB70—85螺釘標(biāo)記：35 鋼 M5×55 GB68—76圓柱銷釘標(biāo)記：35 鋼 6×50 GB 119—86 ?止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：35 鋼 6×25 GB119—868 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了墊圈沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，墊圈沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如下圖。2345689 101263451圖 111 下模座 2 凹模 3 導(dǎo)料銷 4 導(dǎo)正銷 5 卸料板 6 卸料螺釘 7 凹模固定板8 墊板 9 模柄 10 上模座 11 彈性橡膠體 12 大孔凸模 13 導(dǎo)套14 外形凸模 15 小孔凸模 16 導(dǎo)柱 9 壓力機(jī)的校核前面已經(jīng)初選的壓力機(jī)中，JG23-16 型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為 300×450mm,最大閉合高度 220mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為 35mm,最大裝模高度為 145mm，而上面知道的模具閉合高度為 125mm，所以需在工作臺(tái)上加一 10mm～20mm 厚的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸為 φ30mm×55mm 也于本副模具所選模柄尺寸相符 10 結(jié)束語(yǔ)墊片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。墊片沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)【1】中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)、李春勝、黃德彬主編.金屬材料手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11【2】肖祥芷、王孝培主編.中國(guó)模具工程大典第 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