摘要
沖壓模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)最先進(jìn)、影響非常深遠(yuǎn)的重要工藝裝備，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成行復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域以取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測，到本世紀(jì)中，機(jī)械零部件中60%的粗加工、80%的精加工主要由模具來完成。因此，沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
在近半個(gè)世紀(jì)以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產(chǎn)工藝一樣，得到了迅速的發(fā)展。
沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷地發(fā)展，例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動(dòng)沖壓、高速成型、液壓成型、超速?zèng)_壓等，把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。為了冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。近年來，出現(xiàn)了許多制造周期短、使用壽命長的新型沖模結(jié)構(gòu)。并且模具加工工藝及模具材料也相應(yīng)地在不斷發(fā)展革新，例如例如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點(diǎn)合金澆注模具，采用電加工技術(shù)及計(jì)算機(jī)制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。從而使沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量可靠，也大大提高了生產(chǎn)效率，成本也有了大幅度的下降，有利于推動(dòng)我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。
隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，CAD/CAE/CAM技術(shù)也日臻完善，其在現(xiàn)代化模具中的應(yīng)用也將越來越廣泛?？梢灶A(yù)料不久的將來，模具制造業(yè)將從機(jī)械制造業(yè)中分離出來，而獨(dú)立成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時(shí)，也進(jìn)一步促進(jìn)了模具制造技術(shù)向智能化、集成化、高效化方向發(fā)展。因此，大力發(fā)展模具工業(yè)可以促使我國工業(yè)化更快的發(fā)展。
本設(shè)計(jì)主要介紹蓋板復(fù)合沖壓模具的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
模具的動(dòng)作過程為：當(dāng)上模下行完成落料、沖孔工序后，安裝在落料凹模外側(cè)的滾輪接觸轉(zhuǎn)動(dòng)板，抽動(dòng)滑塊脫離活動(dòng)凸模塊，使上模繼續(xù)下行，不阻礙活動(dòng)凸模塊向下運(yùn)動(dòng)，彎曲凹模接觸材料并完成彎曲工序。上?；厣龝r(shí)，零件由上模中設(shè)置的打料桿打出。在回程過程中，滾輪接觸轉(zhuǎn)動(dòng)板，推動(dòng)滑塊復(fù)原，為再次沖壓做好準(zhǔn)備。
設(shè)計(jì)說明書還通過參照模具設(shè)計(jì)和沖壓原理相關(guān)書籍，對整個(gè)設(shè)計(jì)過程和各部分零件的選用都做了較為詳細(xì)的說明。
關(guān)鍵詞： 沖壓; 模具設(shè)計(jì)； 凸模； 導(dǎo)柱
Abstract
Stamping die is the most advanced mechanical manufacturing technology, the profound influence of important process equipment, production with high efficiency, high material utilization, product quality excellent, the craft is good adaptability, is widely used in automotive, machinery, aerospace, light industry, electronics, electrical appliances, instruments, etc.
Because the stamping process has high productivity, low production cost, high material utilization, can make complex parts, suitable for mass production, etc, in some areas to replace the mechanical processing, and gradually expand the scope of its application. According to the international production technology association predicts that in this century, 60% 60% of mechanical parts of rough machining, finish machining is mainly composed of a mold to finish. Therefore, stamping technology to the development of production, increase benefits and updates the product plays an important role in such aspects.
In nearly half a century, our country's cold stamping technology and other production processes, has been rapid development.
Stamping processing technology and equipment is developing constantly, such as fine blanking, cold extrusion, multi-station automatic stamping molding, high speed, hydraulic molding, stamping speed, etc., to increase the cold stamping production technology to a new level. In order to raising the level of cold stamping process, our country for the development of the die has been strengthened. In recent years, many manufacturing cycle is short, long service life of new die structure. And mould processing technology and die material also correspondingly in the continuous development of innovation, for example, for example, USES the steel bonded carbide, carbide or low melting point alloy casting mould, using electric processing technology and computer manufacturing dies, etc. To apply to different production conditions. Making stamping production of reliable product quality, also has greatly increased the production efficiency, costs have fallen sharply, will be conducive to China's socialist economic construction and development.
With the development and progress of computer software, CAD/CAE/CAM technology is perfected, its application in modern mould will be more and more widely. Can be expected in the near future, will be separated from the mechanical manufacturing, mold manufacturing, independent become the indispensable pillar industry in national economy, at the same time, also further promote the mould manufacturing technology to develop in the direction of intelligent, integrated, highly efficient. Therefore, vigorously develop mould industry can help pick up the our country industrialization development.
This design mainly introduces the detailed design process of cover plate compound stamping die.
Die action process is: when the upper die down after blanking, punching process, installed in the outside of the blanking die roller contact rotating plate, twitch convex slider from activity module, the upper die to continue downward, not hinder convex modules downward movement, bending die contact materials and complete the bending process. Upper die back, shot material parts in the upper die set up. In the process of return, contact roller rotating plate, drive the slider, ready for stamping again.
Design specifications by reference to die design and stamping theory books, on the whole design process and the selection of various parts are made a more detailed instructions.
Keywords: Stamping; Die design; Punch; Guide post
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄
目 錄
第一章 引言 1
第二章 蓋板沖壓工藝分析 3
2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析 3
2.2 產(chǎn)品尺寸精度 斷面質(zhì)量分析 3
2.3 產(chǎn)品材料分析 4
2.4 產(chǎn)量 4
第三章 蓋板沖模結(jié)構(gòu)的確定 5
3.1 蓋板沖壓工藝方案確定 5
3.2 模具的形式 5
3.3 卸料裝置 5
第四章 蓋板沖壓工藝計(jì)算 7
4.1 毛坯的尺寸計(jì)算 7
4.2 排樣 8
4.3 壓力中心的計(jì)算 9
4.4 各部分工藝力計(jì)算 10
4.5 沖壓設(shè)備的選擇 11
4.6 主要工作部分尺寸計(jì)算 12
第五章 墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
5.1 落料凹模 15
5.2 沖孔凸模長度及強(qiáng)度校核 16
5.3 卸料彈簧的計(jì)算 21
5.4 凸凹模長度確定，壁厚校核，凸凹模各部分尺寸 21
5.5 卸料板的設(shè)計(jì) 23
5.6 凸模固定板的設(shè)計(jì) 23
5.7 墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 24
5.8 模架的選擇 25
5.9 卸料板螺釘沉孔深度的確定 26
5.10 沖模閉合高度的確定 26
5.11 其他 27
第六章 總結(jié) 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
第一章 引言
從世界范圍來看，各個(gè)國家都非常重視制造業(yè)的發(fā)展和制造技術(shù)的創(chuàng)新，這些已成為衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志之一，也成為一個(gè)國家能否在競爭激烈的國際市場中獲勝的關(guān)鍵因素。
模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。
沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓時(shí)利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。由于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從精細(xì)的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機(jī)身等均需要沖壓加工。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
我國一直都十分重視沖壓模具的發(fā)展，據(jù)中國模具工業(yè)年鑒，2011年中國模具行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)銷售額1,240億元，比上年增長10.7%，其中沖壓模具約占37%即458.8億元；沖壓模具生產(chǎn)數(shù)量約1,050萬套，消耗模具鋼材約172萬噸?，F(xiàn)階段中國模具行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模已位列世界第三，約占全球的20%，僅次于日、美。但是，我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。
現(xiàn)如今，無論各國都不滿足于模具發(fā)展現(xiàn)狀，都在進(jìn)行著模具方面的創(chuàng)新發(fā)展，都想在模具方面取的突破性的進(jìn)展。我們國家在這方面也投入非常大的力度，相信我國的模具制造創(chuàng)新水平一定會(huì)趕超世界先進(jìn)技術(shù)，成為模具行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。
本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)方向是對蓋板進(jìn)行沖孔落料彎曲，以下是對整個(gè)工藝完成過程的一個(gè)簡單介紹。
1
蓋板復(fù)合沖壓模具是沖壓工藝中較為典型的模具，本設(shè)計(jì)采用倒裝式復(fù)合模具，當(dāng)上模下行完成落料、沖孔工序后，安裝在落料凹模外側(cè)的滾輪接觸轉(zhuǎn)動(dòng)板，抽動(dòng)滑塊脫離活動(dòng)凸模塊，使上模繼續(xù)下行時(shí)，不阻礙活動(dòng)凸模塊向下運(yùn)動(dòng)，彎曲凹模接觸材料完成彎曲工序。上模回升時(shí)，零件由上模中設(shè)置的打料桿打出。在回程過程中，滾輪接觸轉(zhuǎn)動(dòng)板，推動(dòng)滑塊復(fù)原，為再次沖壓做好準(zhǔn)備。
此模具結(jié)構(gòu)緊湊，裝、拆、修磨方便，操作簡單，安全可靠，生產(chǎn)效率比使用傳統(tǒng)模具生產(chǎn)提高兩倍以上。
2
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 蓋板沖壓工藝分析
第二章 蓋板沖壓工藝分析
2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析
由圖2-1可知產(chǎn)品形狀。產(chǎn)品形狀較為簡單并且對稱，沒有尖角和狹槽，孔和孔之間，孔與零件邊緣之間最小距離c滿足c>1.5t的要求。
圖2-1 蓋板工件圖
2.2 產(chǎn)品尺寸精度 斷面質(zhì)量分析
孔Φ180+0.021為IT7級精度，則取模具的凹、凸模的制造公差為IT5級。側(cè)面與大孔的間距420+0.15為IT11級精度，取彎曲凸模、凹模的制造公差I(lǐng)T7和IT8級。模具制造公差滿足尺寸精度要求。
3
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 蓋板沖壓工藝分析
本工件厚度為3mm，材料為Q235-A鋼。在沖裁此類鋼板時(shí)，斷面粗糙度Ra可達(dá)1.25～3.2μm，毛刺允許高度為0.01～0.05，本產(chǎn)品在斷面粗糙度和毛刺高度上沒有太嚴(yán)格的要求，所以只要精度達(dá)到要求則斷面質(zhì)量可以保證。
2.3 產(chǎn)品材料分析
選擇沖壓用材料時(shí)，首先應(yīng)滿足沖壓件的使用要求，同時(shí)，還應(yīng)滿足沖壓工藝對材料的要求，以保證沖壓過程順利完成。即：應(yīng)具有良好的塑性和表面質(zhì)量，以及板料厚度公差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等。該產(chǎn)品材料為Q235-A鋼，屬于普通碳素鋼，適應(yīng)沖裁加工成型。
經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合沖壓工藝要求。
2.4 產(chǎn)量
該產(chǎn)品落料、沖孔、彎曲三道工藝，把三道工序放在一起可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本。
4
第三章 蓋板沖模結(jié)構(gòu)的確定
3.1 蓋板沖壓工藝方案確定
對于這樣的工件，通常采用先落料、沖孔，再彎曲的加工方法。該工件生產(chǎn)批量較大，將三道工序放在一起可以提高工作效率，因此采用落料、沖孔及彎曲的復(fù)合模。
3.2 模具的形式
復(fù)合?？煞譃檎b式和倒裝式。
1. 正裝式特點(diǎn)
工件和沖孔廢料都降落在凹模表面上，必須加以清楚后才能進(jìn)行下一步?jīng)_裁，因此操作不方便，也不安全，對多孔工作不宜采用，但沖出的工件表面比較平直。
2. 倒裝式的特點(diǎn)
沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模落料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大，因此凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。
經(jīng)分析，此工件有兩個(gè)孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也低，所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，采用倒裝式復(fù)合模。
3.3 卸料裝置
1.條料的卸除
采用彈性卸料板
5
2.工件的卸除
采用打料裝置將工件從上模中推下，落在模具工作面上
3.沖孔廢料的卸除
沖孔廢料從下模座的漏料孔中排出
6
第四章 蓋板沖壓工藝計(jì)算
4.1 毛坯的尺寸計(jì)算
該毛坯的工件展開圖如圖4-1所示
圖4-1 毛坯的工件展開圖
按彎曲件展開來計(jì)算，中性層半徑為：
r=R+Kt
式中 r————中性層半徑（mm）；
R————彎曲內(nèi)半徑，R=2.5mm；
K————中性層位置因數(shù)，K=0.3；
t————材料厚度，t=3mm。
則中性層半徑 r=2.5+0.3×3=3.4mm
中性層長度 l=πrα180°=3.14×3.4×90180=5.34mm
7
直線部分長度為：
a=15﹣2.5﹣3=9.5mm
b=86－2.5﹣3=80.5mm
L=a＋b＋l=9.5+80.5+5.34=95.34mm
則毛坯的外形尺寸為：
l1=95.34-80.5=14.84mm
l2=40﹣2622+80.52=80.8mm
l3=26mm
l4=40mm
查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表2-16可查得沖裁時(shí)的搭邊值a=3mm、a1=2.5mm，則條料的寬度為：
b=40+2×3=46mm
送進(jìn)步距為：
h=95.34+2.5=97.84mm
4.2 排樣
排樣設(shè)計(jì)主要確定排樣形式、送料步距、條料寬度、材料利用率和繪制排樣圖。
（1）排樣方式的確定 根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，排樣方式選擇為直排。
（2）送料步距的確定 查相關(guān)手冊表2-7，工件間最小工藝搭邊值為2.2mm，可取a1=2.5 mm。最小工藝邊距搭邊值為2.5 mm，取a=3 mm。送料步距確定為 h=95.34+2.5=97.84mm。
（3）條料的寬度確定
B=40+3×2=46mm
（4） 材料利用率的確定
==1×26+40×80.52+40×14.8446×97.84×100%=72.2%
（5）繪制排樣圖。沖裁件排樣圖如圖4-2所示：
8
圖4-2 單排排樣圖
4.3 壓力中心的計(jì)算
因?yàn)樵摴ぜ禽S對稱零件，所以其重心在對稱中心線上。計(jì)算壓力中心時(shí)僅考慮如圖4-3所示x方向的值。
設(shè)模具的壓力中心坐標(biāo)為xc，yc，則yc=0。
xc=l1x1+l2x2+l3x3+l4x4+l5x5+l6x6+l7x7l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7
=2×80.8×40.25+2×14.84×87.92+40×95.34+3.14×6×7+3.14×18×442×80.8+2×14.84+40+3.14×6+3.14×18
≈51mm
圖4-3 沖裁時(shí)的壓力中心
9
4.4 各部分工藝力計(jì)算
1落料力計(jì)算
F落=1.3Ltτ
式中 F落————落料力（N）
L————工件外輪廓周長（mm）
t————材料厚度（mm），t=3mm
τ————材料的抗剪強(qiáng)度，τ=310MPa
L=2×（14.84+80.8）+26+40=257.28mm
則
F落=1.3×257.28×310≈311.05kN
2沖孔力計(jì)算
F沖=1.3Ltτ
式中 L————工件內(nèi)輪廓周長（mm）
則
F沖=1.3×3.14×（18+6）×3×310≈91.11kN
3卸料力
F卸=nK卸F
式中 K卸————卸料力因數(shù)，其值由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表2-15查得K卸=0.03
則
F卸= K卸F落≈9.33kN
F卸'= K卸F沖≈2.73kN
4推件力
F推=n K推F沖
式中 K推————推件力因數(shù)，其值查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表2-15查得K推=0.045
10
沖孔凹模刃口直壁高度h=6mm，則
n=63=2
F落=2×0.045×91.11≈8.2kN
5彎曲力計(jì)算
按近似壓力公式 F1=0.7KBt2σbR+t
式中 F1————自由彎曲力（N）
B————彎曲件的寬度，B=40mm
t————彎曲件的厚度，t=3mm
R————彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，R=2.5mm
σb————材料的強(qiáng)度極限；由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》附錄A1查得
σb=380MPa
K————安全因數(shù)，一般取K=1.3
則
F1=0.7×1.3×40×32×3802.5+3≈22.63kN
6壓料力
壓料力FQ的值可近似取自由彎曲力的30%～80%，即：
FQ=0.8×F1=0.8×22.63×103=18.11kN
則總壓力為：
F總= F落+ F沖+ F卸+F卸'+ F推+ F1+ FQ
=311.05+91.11+9.23+2.73+8.2+22.63+18.11
=463.16kN
4.5 沖壓設(shè)備的選擇
為安全起見，防止設(shè)備的超載，可按公稱壓力 F壓≥（1.6～1.8） F總的原則選取壓力機(jī)。參照《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》附錄B3可選取型號(hào)為J23-63的開式雙柱可傾壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：
公稱壓力：630kN
11
滑塊行程：130mm
最大閉合高度：360mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm
工作臺(tái)尺寸：480mm×710mm
模柄孔尺寸：Φ50mm×80mm
4.6 主要工作部分尺寸計(jì)算
1.落料刃口尺寸計(jì)算
設(shè)沖裁凸模、凹模分別按IT6和IT7級制造。
工件尺寸
凸模尺寸
D凸=（D-x?-Zmin）0-δ凸
凹模尺寸
D凹=（D- x?）+δ凹0
l1=14.84-0.430
14.16-0.020
14.520+0.02
l3=26-0.520
25.38-0.020
25.740+0.025
l4=40-0.620
39.33-0.020
39.690+0.03
L=95.34-0.870
94.55-0.0250
94.910+0.035
校核： δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin=0.39-0.33=0.06mm
對于l1： 0.02 + 0.02 = 0.04 ＜ 0.06
對于l3： 0.02 + 0.025 = 0.045 ＜ 0.06
對于l4： 0.02 + 0.03 = 0.05 ＜ 0.06
對于L： 0.025 + 0.035 = 0.06 = 0.06
證明了所取的δ凸和δ凹是合適的。
2.沖孔刃口尺寸計(jì)算
對于Φ60+0.30孔沖裁凸模、凹模的制造公差可有《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表2-12查得，δ凸=0.02mm，δ凹=0.02mm，則：
12
d凸=（d+ x?）-δ凸0=（6+0.5×0.3）-0.020=6.15-0.020mm
d凹=（d+ x? +Zmin）=6.510+0.02
校核：δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin
0.02 + 0.02 = 0.04 ＜ 0.06
證明了所取的δ凸和δ凹是合適的。
對于孔Φ180+0.021為IT7級精度，則取模具的凸、凹模的制造公差為IT5級，查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》書末附錄E3的δ凸=δ凹=0.008mm，則：
d凸=（d+xΔ）-δ凸0=（18+0.75×0.021）-0.0080=18.02-0.0080
d凹=d+xΔ+Zmin=18.380+0.008
校核：δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin
0.008 + 0.008 = 0.016 ＜ 0.06
證明了所取的δ凸和δ凹是合適的。
對于孔心距C=37±0.3mm，
C凸=C±δ凸=37±0.34=37±0.075mm
3.彎曲部分尺寸計(jì)算
由于該彎曲不易施加側(cè)向壓力，所以不能施加校正彎曲力，而側(cè)面與大孔的間距420+0.015mm又有精度要求，精度等級為IT11級。因此，采用減少彎曲凸、凹模的間隙來減少回彈。
凸模的圓角半徑與零件的彎曲半徑相同，R凸=2.5mm
凹模的圓角半徑由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表3-7查得，R凹=5mm
凸、凹模單面間隙值Z/2=0.9t=2.7mm
對于工件尺寸86-0.870，取彎曲凸模、凹模的制造公差I(lǐng)T7和IT8級，查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》書末附錄E3的δ凸=0.035，δ凹=0.054。
得：
B凹=（B-34Δ）0+δ凹=（86-34×0.87）0+0.054=85.350+0.054mm
13
B凸=（B凹-Z2）-δ凸0=85.35-2.7-0.0350=82.65-0.0350mm
其工作部分尺寸如圖4-4所示。
圖4-4 彎曲工作部分
14
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 第五章 蓋板復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
第五章 蓋板復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 落料凹模
落料凹模如圖5-1所示
圖5-1 落料凹模
1.厚度H
H=K30.1P落
式中 K——修正指數(shù)，查表K=1.25
P落——落料沖裁力，N，P落=311050N
代入
15
H=1.25×30.1×311050=39.3mm
考慮到落料凹模中需要有壓料板、凸模固定板以及墊板，所以取H為78mm。
2.長度和寬度L、B
L=D+2W
式中 W——垂直于送料方向的凹模型孔壁間的最大距離。
1.2H≤W
1.2H=1.2×78=93.6
所以
L=D+2W=40+2×93.6=227.2mm
取 B=160.2mm
5.2 沖孔凸模長度及強(qiáng)度校核
1.小沖孔凸模
小沖孔凸模如圖5-2所示。
16
圖5-2 小沖孔凸模
（1）長度L
L=Ht+L1
Ht=（0.6+0.8）Hk
Hk=K30.1P沖
L1=Ha
以上各式中：
Ht———凸模固定板厚度
Hk———沖孔凸模厚度
P沖———沖孔沖裁力， P沖=9.111kN
K———系數(shù)，查表K取1
L1———凸模自有長度
Ha———落料凹模厚度
所以
17
Hk=K30.1P 落
=1×30.1×9111=9.69mm
取 Hk=10mm
Ht=（0.6～0.8）×10=（6～8）mm
取 Ht=7mm
考慮到?jīng)_孔凸模應(yīng)在落料凹模里邊，最終取L=63mm
（2）凹模強(qiáng)度—壓應(yīng)力校核
校核公式為
P孔Fmin≤[σ]壓
式中
P孔——沖孔沖裁力，N，P孔=9111N，
Fmin——凸模最小面積，mm2， Fmin=π（d2）2=π（62）2=28.26mm2
[σ]壓——凹模材料的許用應(yīng)力，MPa，凹模材料選用Cr12，查《手冊》， [σ]壓=（1000～1600）MPa
因?yàn)?
P孔Fmin=911128.26=322.40MPa＜[σ]壓
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
（3）凸模剛度—細(xì)長桿失穩(wěn)校核
校核公式為
Lmax≤πμEJminnP
式中
Lmax——凸模最大自由長度，mm
P——凸?？倝毫?，N，P=9111010×1=9111N（有一大一小兩個(gè)凹模）
E——凸模材料彈性模量，MPa，一般取E=2.1×105MPa
Jmin——凸模最小斷面慣性矩，mm4，Jmin=πd464
d——凸模最小斷面直徑，mm，d=6mm
18
μ——支撐系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向μ=2
n——安全系數(shù)，鋼取2～3
代入公式得
Lmax≤πμEJminnP=π2210000×π×6464×3×9111=65mm
實(shí)際L=63mm＜65mm
所以凸模剛度符合要求。
2.大沖孔凸模
大沖孔凸模如圖5-3所示
圖5-3 大沖孔凸模
（1）沖孔凸模長度
由于工件上的兩個(gè)孔在同一個(gè)平面上，因此，這兩個(gè)沖孔凸模的長度應(yīng)該取一樣。則L=63mm
（2）凸模強(qiáng)度—壓應(yīng)力校核
校核公式為：
19
P孔Fmin≤[σ]壓
式中
P孔——沖孔沖裁力，N，P孔=81999N，
Fmin——凸模最小面積，mm2， Fmin=π（d2）2=π（182）2=254.34mm2
[σ]壓——凹模材料的許用應(yīng)力，MPa，凹模材料選用Cr12，查《手冊》， [σ]壓=（1000～1600）MPa
因?yàn)?
P孔Fmin=81999254.34=322.40MPa＜[σ]壓
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
（3）凸模剛度—細(xì)長桿失穩(wěn)校核
校核公式為
Lmax≤πμEJminnP
式中
Lmax——凸模最大自由長度，mm
P——凸模總壓力，N，P=9111010×9=81999N（有一大一小兩個(gè)凹模）
E——凸模材料彈性模量，MPa，一般取E=2.1×105MPa
Jmin——凸模最小斷面慣性矩，mm4，Jmin=πd464
d——凸模最小斷面直徑，mm，d=18mm
μ——支撐系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向μ=2
n——安全系數(shù)，鋼取2～3
代入公式得
Lmax≤πμEJminnP=π2210000×π×18464×3×81999=72mm
實(shí)際L=63mm＜72mm
所以凸模剛度符合要求。
20
5.3 卸料彈簧的計(jì)算
根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)可按選彈簧的最大工作負(fù)荷F1≥F卸/n，并使F預(yù)≥0.5F卸/n來選擇彈簧。
下卸料裝置初定9根彈簧，則每根彈簧分擔(dān)的卸料力為:
F卸/n =9.339≈1037N
根據(jù)預(yù)壓力F預(yù)（≥0.5×1073=536.5N）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》書末附錄C1中可選序號(hào)62～67的彈簧，其中F1=1120N＞1073N。
檢驗(yàn)是否滿足s1≥s總；
其中s工作=15+1=16mm，查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》書末附錄C1及負(fù)荷一行程曲線，可得表5-1有關(guān)數(shù)據(jù)。
表5-1 彈簧相關(guān)數(shù)據(jù)表
彈簧序號(hào)
H
H1
s1=H-H1
s預(yù)
s總=s工作+s預(yù)+s修磨
62
50
36.1
13.9
7
29
63
70
49.3
20.7
11
33
64
90
62.5
27.5
14
36
65
110
75.6
34.4
18
40
66
140
95.4
44.6
22
44
67
170
115.2
54.8
30
52
故選取66號(hào)彈簧，外徑D=40mm，鋼絲直徑d=6mm，自由狀態(tài)下高度H=140mm。彈簧的裝配高度H2=H-s預(yù)=118mm。
同理，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)尺寸，上卸料裝置由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》書末附錄C1中選取2個(gè)38號(hào)彈簧，外徑D=20mm，鋼絲直徑d=3mm，自由狀態(tài)下高度H=65mm；裝配高度H2=123mm。
5.4 凸凹模長度確定，壁厚校核，凸凹模各部分尺寸
21
凸凹模如圖5-4所示。
圖5-4 凸凹模
1.凸凹模高度確定
根據(jù)下卸料彈簧和下卸料板的厚度及模具結(jié)構(gòu)，選取凸凹模的高度為H=78mm。
2.凸凹模壁厚校核
查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表6-1可得，凸凹模的最小壁厚為
mmin=6.7mm（材料厚度t=3mm）
此設(shè)計(jì)中Mmin=7mm＞mmin
所以滿足最小最小壁厚滿足要求，設(shè)計(jì)的凸凹模符合要求。
3.其他
取漏料孔的直徑為Φ1=8mm和Φ2=20mm。
22
5.5 卸料板的設(shè)計(jì)
1.卸料板的形狀及尺寸。卸料板如圖5-5所示。卸料板材料選擇Q275，熱處理46～54HRC。
圖5-5 卸料板
2.卸料板的內(nèi)孔與凸凹模間隙為0.1mm。
3.卸料板的厚度取20mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)選取280mm×170mm×20mm標(biāo)準(zhǔn)模板。
5.6 凸模固定板的設(shè)計(jì)
凸模固定板的形狀及尺寸如圖5-6所示。
23
圖5-6 凸模固定板
5.7 墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
需要加裝墊板的條件：沖裁時(shí)，如果凸凹模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用應(yīng)力，此時(shí)就需要在凸模與模座之間加上高強(qiáng)度的墊板。即滿足下式時(shí)需要加裝墊板：
σy≥[σ]y
式中：
σy——凸模端面的壓應(yīng)力，MPa，其數(shù)值為PF
[σ]y——模座材料的許用應(yīng)力，鋼約為200MPa
P———沖裁力，N
F———凸模上端面面積
24
墊板材料通常用T7或T8工具鋼，熱處理為48～52HRC，墊板處理后應(yīng)兩面磨平，表面粗糙度Ra≤0.32～0.63。
校核上下模座與凸凹模間是否需要加裝墊板。
1.沖孔凸模與上模座之間
σy=PF=91110282.6=315MPa＞[σ]y=200MPa
所以需要加裝墊板。所加墊板如圖5-7所示。
圖5-7 墊板
2.凸凹模與下模座之間
σy=PF=4021603250.1=123.74MPa＜[σ]y=200MPa
所以不需要加裝墊板。
5.8 模架的選擇
25
凹模外形及彈簧尺寸確定后，可參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取后側(cè)導(dǎo)柱模架280mm×170mm×220mm～265mm（GB/T2851.3—90）。
上模座：280mm×170mm×50mm 材質(zhì)為HT200
下模座：280mm×170mm×60mm 材質(zhì)為HT200
導(dǎo)柱： 32h5×210mm 材質(zhì)為20鋼
導(dǎo)套： 32H6×115mm×48mm 材質(zhì)為20鋼
導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度0.8mm～1.2mm，硬度58～62HRC。
5.9 卸料板螺釘沉孔深度的確定
H=h1+h2+0.5-h3-L并且H＞h+h4+（3～5）
式中
h——螺釘頭部高度
h1——模板厚度
h2——凸凹模高度
h3——卸料板厚度
h4——刃口修磨量
L——卸料螺釘長度
本設(shè)計(jì)中H根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)而定。
5.10 沖模閉合高度的確定
沖模的閉合高度H是指上模座在最低的工作位置時(shí)，上模座的頂端平面與下模座底端平面之間的距離。壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在最低點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面至滑塊下平面之間的距離。
要求：模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相協(xié)調(diào)。
即 Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm
式中：Hmax——壓力機(jī)的最大閉合高度
Hmin——壓力機(jī)的最小閉合高度
26
本設(shè)計(jì)中模具閉合高度按照實(shí)際結(jié)構(gòu)而定。
5.11 其他
通過查閱手冊
選螺釘、銷釘?shù)攘慵?
選定為零件的尺寸和結(jié)構(gòu)
27
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章 總結(jié)
第六章 總結(jié)
在經(jīng)歷了三個(gè)多月的學(xué)習(xí)和研究后，我完成了蓋板的復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)。期間，倪洪啟老師不斷的認(rèn)真、悉心地給我解答疑惑，拓展知識(shí)，非常感謝倪老師對我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的無私幫助。在此次的設(shè)計(jì)過程中，我了解到了某個(gè)產(chǎn)品從無到有的設(shè)計(jì)過程，真真切切的體會(huì)到了理論如何聯(lián)系實(shí)際。較為深入的了解了沖壓工藝以及沖壓模具，掌握了沖壓模具的設(shè)計(jì)過程，通過這一過程，不僅強(qiáng)化了自己的理論知識(shí)，更鍛煉的自己的動(dòng)手能力，在二維圖、三維圖的繪制過程中，我再一次加深了對于CAD、Pro/E制圖軟件的操作熟練度，這些經(jīng)歷都將為我在以后的工作中提供巨大的幫助。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年理論知識(shí)學(xué)習(xí)成果的一次全方位展示，它讓我知道了自己在應(yīng)該更加努力學(xué)習(xí)哪些方面的知識(shí)，今后我將會(huì)更加認(rèn)真地學(xué)習(xí)知識(shí)，努力提升自己的知識(shí)水平。
在本次設(shè)計(jì)過程中，由于本人專業(yè)知識(shí)仍然有所欠缺，本次設(shè)計(jì)難免會(huì)有錯(cuò)誤和欠妥之處，懇請老師們批評指正，誠摯感謝老師們的教導(dǎo)
28
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝
致 謝
在此次設(shè)計(jì)過程中，倪洪啟老師給予我認(rèn)真詳細(xì)的指導(dǎo)和幫助，在研究的過程中，同學(xué)們也給了我一些獨(dú)到的見解，最終，我才能夠順利完成此次設(shè)計(jì)
倪老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精深的學(xué)術(shù)思想不斷地激勵(lì)我在設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)獨(dú)立思考與創(chuàng)新，此次設(shè)計(jì)工作將對我以后的工作、學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。值此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，對倪老師這段時(shí)間的關(guān)心和指導(dǎo)致以誠摯的感謝！
同時(shí)也要感謝在設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)和朋友們。
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沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)
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