礦井提升機控制系統設計華北科技學院畢業設計論文第68頁共110頁第1頁共1頁畢業設計說明目錄摘要 3前言 5緒論 6一、國內模具的現狀與發展趨勢 61.國內模具的現狀 62、國內模具的發展趨勢 7二、國外模具的現狀與發展趨勢 8第一章任務來源及設計意義 91.1設計任務來源 92.1設計目的及意義 10第二章沖壓工件的工藝性分析 102.1沖壓及沖裁件的工藝性的概念 102.2零件工藝性分析 112.2.1材料 112.2.2工件結構 112.2.3尺寸精度 112.2.4結論： 11第三章沖壓工藝方案的確定 113.1確定工藝方案的主要原則概括起來主要有以下三點 113.2工藝方案的確定 12第四章模具結構形式及沖壓設備的選擇 124.1模具結構形式的選擇 124.1.1模架及導向方式 124.1.2毛坯定位方式的選擇 134.1.3卸料、出件方式的選擇 134.1.4主要零部件的定位方式和固定方式 134.2沖壓設備的選擇 13第五章主要工藝參數計算 145.1排樣設計與計算 145.1.1選擇排樣方法 155.1.2確定搭邊值 155.1.3計算送料步距與條料寬度 155.1.4計算材料利用率 165.1.5畫出排樣圖 165.2計算工序壓力 175.2.1落料力的計算 175.2.2頂件力的計算 175.2.3沖孔力計算 185.2.4卸料力的計算 185.3計算模具的壓力中心 185.4計算凸凹模工作部分刃口尺寸計算原則： 195.4.1沖裁凸凹模刃口尺寸計算 195.5彈性元件的選取與設計 215.5.1上卸料采用橡膠作為彈性元件 21第六章選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸 236.1確定工作零件 236.1.1凹模 236.1.2凸模 236．2定位零件的設計 246.3導料銷的設計 256.4卸料部件的設計 256.4.1卸料螺釘的選用 256.5模架及其他零部件設計 266.5.1模架 266.5.2模柄 276.5.3固定板、墊板 286.5.4螺釘與銷釘 28第七章模具的總體裝配 30第八章模具工作零件的加工工藝 318.1沖裁模凸、凹模的技術要求及加工特點 318.2凸、凹模加工的工藝路線有以下幾種方案： 318.3本副模具工件零件加工方案的確定 32第九章模具零件的材料及熱處理 36設計小結 37致謝 38參考文獻 39墊片落料沖孔復合模具的設計摘要本模具為墊片落料沖孔模具,在設計時:1、接受任務書。2、調研消化原始資料。3、選擇成形設備。4、擬定模具結構方案。5、方案的討論與論證。6、繪制模具裝配圖。7、繪制零件圖。8、編寫設計說明書。9、模具制造試模與圖紙修改。正確的確定模具成形零件的尺寸凸模、凹模等零件是確定制件形狀、尺寸和表面質量的直接因素關系甚大，要特別注意。模具的設計應制造方便,盡量做道使設計的模具制造容易、造價便宜。特別是比較復雜的成形零件，必須考慮是采用一般的機械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。模具的設計應當效率高、安全、可靠。模具零件應耐磨耐用。關鍵詞：模具、凸模、凹模、落料、沖孔。PadPiercingAndBlankingDieDesignAbstractThismoldingtoolisapadpiercingandblankingmold.whiledesigning:1.acceptthemissionbook.2.theinvestigationdigeststheprimitivedata.3.choosetomodeltheequipments4.draftthemoldingtoolconstructionproject.5.thediscussionoftheprojectandargument6.drawingthemoldingtoolassemblesthediagram.7.drawthesparepartsdiagram.8.weavetowritetodesignthemanual.9.themoldingtoolmanufacturingtriesthemoldanddiagrampapermodification.Theexactitudereallysettlessizepunch,die,etc.sparepartsthatmoldingtoolmodelsparepartsisadirectfactorthatcertainsystemashape,sizerelatetowiththesurfacequantityverybig,wanttobespeciallyattention.Thedesignofthemoldingtoolshouldmaketheconvenience,doingamoldingtoolmanufacturingthatmakedesigneasyandbuildthepricecheapnesstothebest.Modelthesparepartsespeciallymorecomplicatedly,mustconsideristoadoptthegeneralmachineprocessthemethodprocessestoadoptstilltoprocessspeciallythemethodprocesses.Thedesignofthemoldingtoolshouldstheefficiencyhigh,safety,dependable.Themoldingtoolsparepartsshouldbeartowhetenduring.Keyphrase:Moldingtool,punch,die.piercing.Blanking.緒論一、國內模具的現狀與發展趨勢1.國內模具的現狀模具行業有萬多家，從業人員約50多萬人，2004年模具行業的發展保持良好勢頭，模具企業總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產值530億元。進口模具18.13億

我國模具近年來發展很快，據不完全統計，2003年我國模具生產廠點約有2美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家[1]。在2萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業中，產值過億元的模具企業只有20多家，中型企業幾十家，其余都是小型企業。

近年來，

模具行業結構調整和體制改革步伐加快，主要表現為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發展速度快于一般模具產品；專業模具廠的數量增加，能力提高較快；“三資”及私營企業發展迅速；國企股份制改造步伐加快等[2]。雖然說我國模具業發展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發展的需要。低檔模具過剩，高檔模具供不應求，甚至有的依賴進口，因此，模具企業必須找準自己的弱點，盡快縮短與國外的差距。(1)體制不順，基礎薄弱

“三資”企業雖然已經對中國模具工業的發展起了積極的推動作用，私營企業近年來發展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業基礎薄弱，因此，行業發展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。

(2人才嚴重不足，科研開發及技術攻關方面投入太少

模具行業是技術密集、資金密集的產業，隨著時代進步和技術發展，能掌握和運用新技術的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業管理人才也非常緊缺。由于模具企業效益欠佳及對科研開發和技術攻關不夠重視，因而`協作差

由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業觀念落后，模具企業專業化生產水平低，專業化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其余為自產自用。模具企業之間協作不好，難以完成較大規模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。

(5)模具材料及模具相關技術落后模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。2、國內模具的發展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業調整發展。雖然我國的模具工業和技術在過去的十多年得到了快速發展，但與國外工業發達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發展的需求。未來的十年，中國模具工業和技術的主要發展方向包括以下幾方面:

(1).模具日趨大型化；

(2).在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；

(3).模具掃描及數字化系統；

(4).在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；

(5).提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；

(6).發展優質模具材料和先進的表面處理技術；

(7).模具的精度將越來越高；

(8).模具研磨拋光將自動化、智能化；

(9).研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；

(10).開發新的成形工藝和模具。二、國外模具的現狀與發展趨勢模具是工業生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。

國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業的組織形式是“大而專”、“大而精”。2004年中國模具協會在德國訪問時，從德國工業、模具行業組織--德國機械制造商聯合會（VDMA）工模具協會了解到，德國有模具企業約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業有90家，這90家骨干模具企業的產值就占德國模具產值的90%，可見其規模效益。隨著時代的進步和技術的發展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業發達國家大多15～20萬美元，有的達到25～30萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％．第一章任務來源及設計意義1.1設計任務來源設計題目：墊片材料：45鋼厚度：2mm生產批量：大批量生產圖（1-1）產品零件圖2.1設計目的及意義冷沖壓模具設計是為模具設計與制造專業學生在學完基礎理論課，技術基礎課和專業課后，所設置的一個重要的實踐性教學環節。用模具生產的制件具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。本設計題目為墊片，但對做畢業設計的畢業生有一定的設計設計目的及意義。其目的有以下幾點：1.綜合運用本專業所學課程的理論和生產實際知識，全面系統鞏固課堂教學的基本知識，進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練，提高綜合能力的培訓及擴大模具領域的新知識，從而培養和提高學生獨立工作的能力。2.鞏固與擴充“冷沖壓模具設計”等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。3.掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規范等。本課題的意義是：通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者冷沖模設計的基礎，為設計更復雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。第二章沖壓工件的工藝性分析2.1沖壓及沖裁件的工藝性的概念沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。在沖壓加工中，將材料（金屬或者非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產率高，成本低的條件下得到質量合格的沖裁件。影響沖裁件工藝性的因素很多，如沖裁件的形狀特點、尺寸大小、尺寸大小標注方法精度要求和材料性能等。良好的沖裁件工藝性應保證材料消耗少、工序數目少、模具結構簡單而且壽命長、產品質量穩定、操作簡單等。[1][1]——劉建超、張寶忠主編《沖壓模具設計與制造》高等教育出版社2.2零件工藝性分析2.2.1材料45鋼是優質碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，并且市場上也容易購買到此種材料，價格適中。2.2.2工件結構沖裁件的形狀應盡量簡單、對稱，最好是有圓弧和直線組成。應該避免沖裁件上有過長的懸臂和狹槽，其最小厚度要大于材料厚度的兩倍。由工件圖看，此工件只有落料和沖孔兩個程序，將外形視為落料，內形視為沖孔，由于制件結構簡單，故采用復合沖壓工序，這樣可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節約能源，降低成本，而且避免原有加工方法中須將手伸入模具的問題，對保護操作者安全也有利。2.2.3尺寸精度為降低沖壓成本，獲得最佳的技術經濟效果，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應盡量采用經濟精度。所謂經濟精度是提高模具達到最大許可磨損時，其所完成的沖壓加工在技術上可以實現而經濟上又最合理的精度。沖裁件的精度一般滿足其經濟精度要求。該工件圖上的尺寸除了60±0.25mm和180±0.25mm有精度要求外，其余尺寸未注公差，全部屬自由尺寸，精度要求不高，按IT14級確定。因此，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。由文獻[2]表2-4標準公差查得R200-0.52mm，1000-0.87mm，2200-1.15mm，Φ150[2]——薛彥成主編〈〈公差配合與技術測量〉〉機械工業出版社2.2.4結論：該制件可以沖裁第三章沖壓工藝方案的確定3.1確定工藝方案的主要原則概括起來主要有以下三點（1）保證沖裁件質量（2）經濟性原則（3）安全性原則[3][3]——丁松聚主編〈〈冷沖模設計〉〉機械工業出版社3.2工藝方案的確定在沖裁工藝性分析的基礎上，根據沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排，沖裁工序數一般容易確定，關鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序順序該項零件包括落料沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案方案一:先落料，后沖孔，采用單工序復合模生產。方案二:先落料，后沖孔復合沖壓，采用復合模生產。方案三：沖孔—落料連續沖壓，采用級進模生產。方案一模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，生產率較低，難以滿足該項零件的年產量要求。方案二只需用一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證需要，具生產率也高。盡管模具結構較方案一復雜。但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產率也高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜，通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案二為佳。同時考慮到不讓廢料在凹模內積聚。可采用正裝復合模工序。第四章模具結構形式及沖壓設備的選擇4.1模具結構形式的選擇4.1.1模架及導向方式根據國家標準，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架；一類是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘、壓板固定在壓力機工作臺面上。上下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。模架的基本要求：要有足夠的強度與剛度；要有足夠的精度（如上下模座要平行，導柱、導套中心要與上下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）。上下模之間的導向要精確（導向件之間的間隙要很小，上下模之間的移動要平穩和無滯住現象）。由上述看，選擇模架非常重要。為了滿足模架的基本要求及保證模具的使用壽命，且后側導柱模架的導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便。故該復合模選用后側導柱模架。[3]4.1.2毛坯定位方式的選擇模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。控制送料步距的定位，稱為擋料；控制條料寬度方向上的定位，稱為導料。沖裁條料時，導料零件有導料板和導料銷等，保證進距的擋料銷和定距側刃等。導料板和導料銷對條料或卷料的側邊進行導向，以保證其正確的送進方向的板件或銷。條料靠著導料板或導料銷的一側導向送進，以免送偏。[4][4]——中國機械工業教育協會組編《冷沖模設計與制造》機械工業出版社根據工件圖，該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，送進步距控制采用擋料銷。4.1.3卸料、出件方式的選擇卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和費料切刀三種。其中卸料板用于卸掉卡在凸模上或凸凹模上的沖裁件或廢料的板件。固定卸料裝置裝于下模的凹模上，結構簡單、卸料力大，使用安全可靠，一般僅起卸料作用，用于硬料、厚料。出件裝置主要有剛性出件裝置和彈性出件裝置兩種，剛性出件裝置一般用于上模，它是在沖壓結束后上模回程時，利用壓力機滑塊上的打料桿，撞擊上模內的打桿與推件板（塊），將凹模的工件推出，因此推件力大，而且工作可靠。因為工件為墊片，且墊片要求有很高的平整度，故采用彈壓卸料裝置，卸料可靠。該模具采用彈性打件，并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。4.1.4主要零部件的定位方式和固定方式凸模用凸模固定板固定，固定方法通常是采用臺肩固定，其配合為臺階式凸模用H7/h6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6；凹模用導料銷定位，一般采用螺釘和銷釘固定在下模座上。4.2沖壓設備的選擇沖壓設備的選擇應注意以下幾點：壓力機的噸位應當等于或大于沖裁時的總力，即F壓>>F總式中：F壓——所選壓力機的噸位F總——沖裁時的噸位根據模具結構選擇壓力機類型和行程次數，如復合模工件需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機。根據模具尺寸大小，安裝和進出料等情況選擇壓力機臺面積尺寸，如有推件時應考慮臺面孔的大小使沖后有零件能自由通過。選擇壓力機的閉合高度與模具是否匹配。模柄直徑、長度是否與壓力機滑塊模柄直徑、深度尺寸相當。壓力機的行程次數應當保證有最高的生產率。壓力機應該使用方便和安全。[5][5]——王芳主編《冷沖壓模具設計指導》機械工業出版社為安全起見，防止設備的超載，可按公稱壓力F壓≥（1.6～1.8）F總的原則選取壓力機，參照文獻[6]表8-10開式雙柱可傾式壓力機主要技術規格初選公稱壓力為1000KN的開式雙柱可傾式壓力機。[6]——許發樾主編《模具設計應用實例》機械工業出版社第五章主要工藝參數計算5.1排樣設計與計算在沖壓生產中，節約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好地確定沖件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。5.1.1選擇排樣方法沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是降低成本和保證沖裁件質量及模具壽命的有效措施，故排樣時應考慮如下原則：提高材料利用率。合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。模具結構簡單，壽命長。保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。[4]因該工件是由圓弧和直線組成，且形狀和結構對稱，采用直排時材料利用率高，故選擇直排。5.1.2確定搭邊值排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低，過小時搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口，因此確定搭邊值時應考慮如下因素：材料的力學性能：軟材料、脆材料搭邊值要大一些；硬材料搭邊值可小一些。材料的厚度：材料越厚，搭邊值也越大。沖裁件的形狀和尺寸：沖裁件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。排樣的形式：對排的搭邊值大于直排的搭邊值。送料及擋料方式：用手工送料且有側壓裝置的搭邊值可小一些，用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些。卸料方式：彈性卸料比用剛性卸料的搭邊值要小一些。搭邊的作用主要有：（1）補償誤差的作用；（2）使凸凹模刃口雙邊受力均勻；（3）對于利用搭邊拉條料自動送料的模具，搭邊使條料有一定的剛度以保證條料有連續送進；（4）提高模具的壽命。由文獻[4]表3-12搭邊a和a1數值查得：a1=2.0mm，a=2.5mm5.1.3計算送料步距與條料寬度（1）送料步距條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距。送料步距的大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為：S=D+a式中：D——平行于送料方向的沖裁件寬度a——沖裁件之間的搭邊值S=50x2+2=102mm（2）條料寬度條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮模具的結構中是否采用側壓裝置和側刃。因本副模具要求條料始終沿著導料板送進，所以模具結構中采用有側壓裝置，則條料在有側壓裝置的導料板之間送進時的計算公式如下[1]：條料寬度：B0-Δ=（Dmax+2a）0-Δ導料板之間距離：A=B+c=Dmax+2a+c式中：Dmax——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a——側搭邊值Δ——條料寬度的單向偏差c——導料板與最寬條料之間的間隙由參考文獻[1]中表2.5.3條料寬度偏差查得Δ=0.6mm，由表2.5.5導料板與條料之間的最小間隙Cmin，查得Cmin=5mm。B0-Δ=（220+2x2.5）0-0.6=2250-0.6A=220+2.5x2+5X2=235mm5.1.4計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用材料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經濟指標。由文獻[7]得一個進距內的材料利用率η可用下式表示：η=nA/BSx100%式中：A——沖裁件的面積n——一個進距內沖裁件數目B——條料寬度S——進距由文獻查板材標準，所選板材寬度標準為（200mm～1000mm）的板材，根據材料的結構，選用寬=225mm的鋼板，每條鋼板可剪1張條料。則一個進距的材料利用率：η=nA/BSx100%=（180x60+∏x20x20-4x∏x7.5x7.5）/102x225x100%≈38.5%若考慮到料頭料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率為：η=nA/BLx100%式中：n一張板料上沖裁件的總數目。A一個沖裁件的實際面積。L板料長度。B板料寬度。[7]——模具實用技術叢書編委會編《模具設計應用實例》5.1.5畫出排樣圖圖（5-1）零件排樣圖5.2計算工序壓力5.2.1落料力的計算利用普通平刃凸模和凹模沖裁時，其沖裁力的計算公式為：F=KLtζb公式中：F——沖裁力L——沖裁周邊長度t——材料厚度ζb——材料抗剪強度K——系數系數K是考慮到實際生產中，模具間隙的波動和不均勻、刃口的磨損、板材力學性能和厚度、波動等因素的影響而繪出的修正系數。一般取K=1.3。沖裁周邊長度的計算：L=（180+60）x2+2Лx20=605.6mm由文獻[1]中表1.3.6查得ζb=400MPaF=605.6x2x400x1.3=629.824KN5.2.2頂件力的計算FD=KDF公式中：F——沖裁力KD——頂件力系數，由文獻[1]表2.6.1查得KD=0.06則FD=0.06x629.824=37.79KN5.2.3沖孔力計算Fc=1.3Ltζb公式中：L=3.14x15x4=188.4mm則Fc=1.3x188.4x2x400=195.936KN5.2.4卸料力的計算FX=KXF公式中：F——沖裁力KX——卸料力系數，由文獻[1]表2.6.1查得KX=0.03則KX=0.03x629.824=18.89KN故總沖裁力FZ=F+FX+FD+FC=629.824+18.89+37.79+195.936=882.44KN 根據計算結果，沖壓設備擬選用J23-100A，該壓力機與面具設計的有關參數為：公稱壓力：1000KN滑塊行程：16mm～140mm滑塊行程次數：45次/min最大閉合高度：400mm封閉高度調節量：100mm工作臺尺寸（前后x左右）：600mmx900mm模柄孔尺寸（直徑x深度）：60mmx80mm最大傾斜角：3005.3計算模具的壓力中心沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心，為了保證壓力機和模具正常工作，沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩，地工作，減少導向件的磨損，提高模具壓力機壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力作用點的方法，由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以求合力作用點可轉化為求輪廓線的重心，具體方法如下：按比例畫出沖裁輪廓線，選定直角坐標系把圖形的輪廓線分成幾份，計算各部分長度…，并求出各部分重心位置的坐標（），（）…（）；按沖裁輪廓線下列公式求沖模壓力中心的坐標值（）：[5]計算壓力中心時，如圖（5-2）把坐標原點取在工件的對稱中心上，建立XOY，因為工件的形狀關于X軸和Y軸對稱，所以壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心O上，即其坐標為（0，0）。圖（5-2）零件壓力中心5.4計算凸凹模工作部分刃口尺寸計算原則：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設計的一項重要工作。⑴設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來獲得。設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來獲得。⑵根據沖模在使用過程中的磨損規律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔模時，凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。⑶不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙。⑷選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2∽4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6∽IT7級來選用。⑸工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。[1]5.4.1沖裁凸凹模刃口尺寸計算由工件圖看，該工件是由圓弧和直線及圓構成的簡單規則形狀的工件，且為大批量生產，故沖裁此類工件的凸凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別制造法加工。凸凹模分別加工方法具有制造簡單周期短，凸凹模具有互換性，便于成批制造。沖孔設沖孔尺寸為d0+Δ，根據計算公式得dT=（dmin+XΔ）0-δT落料dA=（dT+Zmin）0+δA=（dmin+XΔ+Zmin）0+δA落料設工件的尺寸為D0-Δ，根據計算原則得DA=（Dmax-XΔ）0+δADT=（DA-Zmin）0-δT=（Dmax-XΔ-Zmin）0-δT孔心距孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸，在同一工步中，在工件上沖出孔距為L±Δ/2兩個孔時，其凹模型孔中心距Ld可按下面公式確定：Ld=L±Δ/8[1]上述公式中：DA——落料凸凹模尺寸dT、dA——沖孔凸凹模尺寸Dmax——落料件的最大極限尺寸dmin——沖孔件的最小極限尺寸L、Ld——工件空心距和凹模孔心距的公稱尺寸Δ——工件制造公差Zmin——最小合理間隙X——磨損系數δT、δA——凸凹模的制造公差，按IT6～IT7級來選取為了保證初始間隙不超過Zmax，即δT+δA≤Zmax-Zmin，δT、δA選取必須滿足以下條件δT+δA≤Zmax-Zmin。由工件圖可知道，除了孔心距16±0.25mm，180±0.25mm有精度要求外，其它未注公差按IT14級計算，外形1000-0.87mm，R200-0.52mm，2200-0.15mm由落料獲得，Φ150+0.43Zmin=0.130mmZmax=0.190mm[6]——郝濱海主編<<沖壓模具簡明設計手冊>>化學工業出版社則Zmax-Zmin=0.190-0.130=0.060mm由公差表查得60±0.25mm,180±0.25mm為IT12級,取X=0.75mm,其余為IT14級,取X=0.5mm.因為該工件的形狀是簡單的圓弧和直線組成，則凸凹模分別按IT6和IT7級制造，故以下凸凹模公差由文獻[1]中表2.4.1標準公差得：基本尺寸Φ150+0.432200-0.151000-0.87200-0.52凸模偏差Δt=0.020δT=0.030δT=0.025δT=0.020凹模偏差δA=0.020δA=0.045δA=0.035δA=0.025表（5-4）凸凹模制造偏差則沖孔：dT=（dmin+XΔ）0-δT=（15+0.75x0.43）0-0.020=15.30-0.020dA=（dT+Zmin）0+δA=（15.3+0.130）0+0.020=15.4300+0.020校核：|δT|+|δA|≤Zmax-Zmin0.020mm+0.020mm≤0.190mm0.040mm≤0.060mm（滿足間隙公差條件）落料：DA1=（Dmax-XΔ）0+δA=（220-0.5x0.15）0+0.045=219.9250+0.045DT1=（DA1-Zmin）0-δT=（219.925-0.130）0-0.030=219.7950-0.030DA2=（Dmax-XΔ）0+δA=（100-0.5x0.15）0+0.035=99.9250+0.035DT2=（DA2-Zmin）0-δT=（99.925-0.130）0-0.025=99.7950-0.025DA3=（Dmax-XΔ）0+δA=（20-0.5x0.15）0+0.025=19.9250+0.025DT3=（DA3-Zmin）0-δT=（19.925-0.130）0-0.020=19.7950-0.020校核：0.035mm+0.025mm=0.06mm=0.06mm（滿足間隙公差條件）0.025mm+0.020mm=0.045mm﹤0.060mm（滿足間隙公差條件）0.030mm+0.045mm=0.075mm﹥0.060mm（不能滿足間隙公差條件）因此，只能縮小220mm的δT、δA，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可取：δT≤0.4（Zmax-Zmin）=0.4x0.06=0.024mm，δA≤0.6（Zmax-Zmin）=0.6x0.02=0.012mm故：DA1=219.9250+0.012mmDT1=219.9750-0.024mm5.5彈性元件的選取與設計為了得到較平整的工件，本模具采用彈壓卸料結構，使條料在落料、沖孔過程中始終處于一個穩定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩定性。5.5.1上卸料采用橡膠作為彈性元件選取橡膠作為彈性元件的原因是由于橡膠允許承受的載荷較大，安裝調整靈活方便。根據工藝性質和模具結構確定采用一硬橡膠，形狀是圓筒形。（1）橡膠的選擇原則①為了保證橡膠正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求F0≥FX公式中：F0——橡膠在預壓縮狀態下的壓力（N）FX——卸料力（N）②為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的45%，一般取ΔH2=（0.35～0.45）H0公式中：ΔH2——橡膠允許的總壓縮量（mm）H0——橡膠的自由高度（mm）橡膠預壓縮量一般取自由高度的10%～15%。即ΔH0=（0.10～0.15）H0公式中：ΔH0——橡膠預壓縮量（mm）故ΔH1=ΔH2-ΔH0=（0.25～0.35）H0而ΔH1=ΔH/+ΔH//公式中：ΔH/——卸料板的工作行程（mm），ΔH/=t+1，t為板料厚度ΔH//——凸模刃口修模量（mm）③橡膠高度與直徑之比應按下式校核0.5≤H0/D≤1.5公式中：D——橡膠外徑（mm）選擇橡膠步驟根據工藝性質和模具結構確定橡膠性能、形狀和數量，沖裁卸料用較硬橡膠。根據卸料力求橡膠橫截面積A：為使橡膠滿足壓力的要求，F預=AP≥F卸，所以橡膠墊的橫截面積與卸料力及單位壓力之間存在如下關系：A=F卸/P確定橡膠墊的平面尺寸：圓筒形橡膠墊的外徑為D，內孔為d，則橫截面積公式為A=Л（D2-d2）/4，代入上面公式A=F卸/P后，可得外徑D=。校核橡膠墊的自由高度，橡膠墊的自由高度H0與其直徑應在下式范圍內，即0.5≤H0/D≤1.5，確定橡膠墊的安裝高度：H裝=H0-H預[1]（3）卸料橡膠的設計計算如下表：項目公式結果備注卸料板工作行程h工作=h1+t+h27.5mmh1—為凸模凹進卸料板的高度1mm，h2—為凸模沖裁后進入凹模的深度4.5mm。橡膠的工作行程HIHI=+13mm為凸模總修磨量，取5.5mm,橡膠的自由高度H0H0=4HI52mm取HI為H0的25%橡膠的預壓縮量H預H預=15%H07.8mm一般取H預=10%～15%H0每個橡膠承受的載荷F1F1=/41648.08N選用四個圓筒形橡膠橡膠墊的外徑DD=184mmd為圓筒形橡膠的內徑，取d=13mm;P=0.5Mpa校核橡膠墊自由高度0.5≤/D=0.615≤1.5滿足要求橡膠墊安裝高度=-44.2mm表（5-5）卸料橡膠的設計計算第六章選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸6.1確定工作零件6.1.1凹模凹模是在沖壓過程中與凸模配合直接對沖裁件進行分離或成形的工作零件。1.落料凹模（1）落料凹模的外形結構及其固定方法凹模的外形結構為矩形整體式，采用螺釘和銷釘直接固定在支承件上，凹模采用螺釘和銷釘定位固定時，要保證螺釘（或沉孔）之間，螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會影響模具壽命。（2）落料凹模刃口形式沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形式兩種。根據沖裁件的形狀、厚度，尺寸精度及模具的具體結構，本副模具采用直筒式，其優點是刃口強度較高修磨后刃口尺寸不變，（3）落料凹模輪廓尺寸的確定凹模輪廓尺寸通常根據沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸或凹模孔口刃壁間的距離，按經驗公式來確定，由文獻[1]公式2.9.3，2.9.4計算得：凹模厚度：H=Kb=0.15x220=33mm凹模壁厚：c=（1.5～2）H=（49.5～66），取c=55mm凹模寬度：B=b+2c=220+2x50=330mm凹模長度：L取150mm（送料方向）凹模輪廓尺寸：150mmx330mmx33mm上式中：b——凹模刃口的最大尺寸（mm）K——系數，考慮到板料厚度影響，查表2.9.5得k=0.152．沖孔凹模4個Φ15mm沖孔凹模在落料凸模上，沖孔廢料通過落料凸模內的彈性裝置在上模回程時推出，沖孔凸模固定在下模座上。各沖裁的凹模孔均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據計算壓力中心的位置將壓力中心與模柄中心重合，6.1.2凸模凸模是在沖壓過程中，沖模中被沖制件或廢料所包容的工作零件。（1）凸模的結構形式及其固定方法①落料凸模結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成臺階式，采用線切割機床加工，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造。②沖孔凸模因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，且臺階式的凸模強度剛性好，修磨方便，其工作部分尺寸由計算而得，所以沖孔凸模采用臺階式。一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。采用臺肩固定，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造，最大直徑的作用是形成臺肩，以便于固定，保證工作時凸模不被拉出。（2）凸模長度計算：凸模的長度尺寸應根據模具的具體結構確定，同時要考慮凸模的修磨量、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等需要。落料凸模長度計算由文獻[1]得，當采用彈壓卸料板時，其凸模長度按公式2.9.2得：L=h1+h2+t+h公式中：L——凸模總長度h1——凸模固定板厚度，取h1=18mmh2——卸料板厚度，取h2=15mmt——材料厚度，t=2mmh——增加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.5～1）mm，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10mm～20mm，取h=15mm。則落料凸模的長度：L=18+15+2+15=50mm沖孔凸模的長度計算由參考文獻[7]同時由零件圖可知，沖Φ15孔的凸模長度：L=t1+t2+L1公式中：L——沖孔凸模的長度t1——凸模固定板厚度（mm）t2——頂件塊的厚度（mm），取50mmL1——附加長度，包括凸模進入凹模的深度0.5mm～1mm，取1mm；總修磨量6mm～12mm，取8mm；凸模固定板與卸料板之間的安全距15mm～20mm，取15mm。則L=22+50+1+8+15=96mm（3）凸模強度校核在一般情況下，凸模的強度是足夠的，無須進行校核，但特別細長的凸模或凸模的橫截面積很小而沖裁的板件厚度較厚時，必須進行承壓能力和抗縱彎曲能力校核。其目的是檢查凸模的危險斷面尺寸和自由長度是否滿足要求，以防止凸模縱向失穩和折斷。6．2定位零件的設計沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位；一是在與條料垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為送進導向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距）稱為送料定距。控制送料步距的定位，稱為擋料；控制條料寬度方向上的定位，稱為導料。[1]根據坯料形式、模具結構、沖件精度和生產率的要求，控制條料的送進方向采用導料板，有側壓裝置；送料步距控制采用活動擋料銷。采用側壓裝置時應注意以下幾點：⑴在條料厚度小于0.3mm時，不能采用側壓。⑵當用滾軸自動送料時，不用側壓，因由于側壁摩擦，會阻礙送料。由于彈簧壓塊式是利用彈簧的彈力作用，所以側壓力較大，沖裁厚料時使用。[8][8]—王孝培主編《沖壓手冊》機械工業出版社。起定距作用的活動擋料銷、彈簧和螺塞選用標準件，規格由文獻[6]中表15.48查得擋料銷JB/T7649.9dxl彈簧GB2089螺塞GB22508x160.8x8x20AM12x1.25圖（6-2）活動擋料銷6.3導料銷的設計導料銷是對條料或帶料的側向進行導向，以免送偏的定位零件。導料銷一般設有兩個，并位于條料的同側，從右向左送料時，導料銷裝在后側，從前向后送料時，導料銷裝在左側。導料銷有固定式的和活動式的，本副模具采用固定式導料銷，其標準結構由文獻[6]得，導料銷材料一般用T7、T8，熱處理硬度為46～52HRC，粗糙度1.6μm下，裝配時采用H7/s6，本副模具的導料銷材料用T8。6.4卸料部件的設計卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為15mm，卸料板采用Q235鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。6.4.1卸料螺釘的選用卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm，卸料釘尾部留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。6.5模架及其他零部件設計6.5.1模架根據主要工作部分尺寸、結構以及彈性元件的尺寸，參照有關資料，可選取I級精度的后側導柱模架。由文獻（5）中表2-41得后側導柱模架。以凹模周界尺寸為依據，選擇模架規格，即：上模座尺寸：325mm×290mm×45mmHT200GB/T2855.5-90下模座尺寸：325mm×290mm×60mm，HT200GB/T2855.5-91導柱d/mm×L/mm尺寸為：φ28mm×200mm，20鋼；因為鋼質模座強度更高，加工工藝好，故采用鋼質模座代替普通的鑄鐵模座。導柱、導套滲碳深度為0.8～1.2mm（1）導向零件的制造模具導向零件是模具重要零件之一，其質量的好壞，對模具的制造精度、使用壽命和產品成形質量有著非常重要的作用。導柱和導套屬于軸類和套類零件，一般是由內、外圓柱表面組成。其加工精度要求主要體現在：內、外圓柱表面的表面粗糙度及尺寸精度，各配合圓柱表面的同軸度等。導向零件的配合表面都必須進行精加工，而且要有較好的耐磨性。一般導向零件配合表面的精度可達IT6，表面粗糙度Ra=0.2～0.1μm。對精密的導向零件配合表面的精度可達IT5，表面粗糙度Ra=0.1～0.05μm。導向零件的形狀比較，加工方法一般采用普通機床進行粗加工和半精加工后在進行熱處理，最后用磨床進行精加工，消除熱處理引起的變形，提高配合表面的尺寸精度和減少配合表面的粗糙度。對于配合要求高、精度高的導向零件，還要對配合表面進行研磨，才能達到要求的精度和表面粗糙度。[4]（2）模具的閉合高度根據該模具的結構，本模具的閉合高度為：H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8+H9+H10-H11公式中：H——模具閉合高度H1——上模座厚度，取45mmH2——上模墊板厚度，取18mmH3——凸凹模固定板厚度，取30mmH4——橡膠的高度，取44.2mmH5——凹模的厚度，取33mmH6——下模墊片的厚度，取22mmH7——下模座厚度，取60mmH8——沖孔凸模固定板厚度，取22mmH9——落料凹模固定板厚度，取22mmH10——卸料板厚度，取15mmH11——落料凸模沖裁后進入凹模的深度，取4.5mm則H=35+18+30+44.2++33+22+22+60+22-4.5=290.7mm可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-100A的最大裝模高度（400mm），可以使用6.5.2模柄模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件，對它的基本要求是：一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。因為采用球面浮動式模柄可以減少沖壓設備或模具安裝時的誤差對模具的比利影響，故選取浮動式模柄。（必須注意，采用浮動式模柄時，導柱千萬不能離開導套，否則可能產生嚴重的機床和人身事故）由文獻[5]中表2-38浮動模柄查得模柄的標準尺寸如下：圖（6-5-2）浮動模柄圖基本尺寸零件件號、名稱及標注編號dDD1H1234508513027凹球面模柄GB2862.6-81凸球面墊塊GB2862.6-81錐面壓圈GB2862.6-81螺釘GB70-7650x8385x12130x22M10x30表（6-5）浮動模柄標準尺寸6.5.3固定板、墊板（1）凸模固定板將凸模或凹模按一定相對位置壓入模具固定后作為一個定位的零件安裝在上模座或下模座的板件上。模具中最常見的凸模固定板，分為圓形固定板和矩形固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的設計應注意以下幾點內容：①凸模固定板的厚度一般取凹模的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應考慮緊固螺釘及銷釘的位置。②固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6，凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。③固定板的上、下表面應磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，另一非基準面可適當降低要求。④固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無需熱處理淬硬。[4]根據模具的工作的結構特點以及滿足工作時的受力要求，這里取凸、凹模固定板的厚度為30mm，下固定板的厚度為22mm，采用Q235制作。（2）墊板墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，保護模座一面被凸模端面壓陷。模具中最為常見的是凸模墊板，它被裝于凸模固定板與模座之間。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取4～15mm，根據模具結構特點這里取墊板的厚度為H=15mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為43～48HRC。墊板上、下表面應磨平，表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.3～0.5mm。[4]6.5.4螺釘與銷釘螺釘與銷釘都是標準件，按國家標準選用。螺釘用于固定模具零件，一般選用內六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。選用螺釘、銷釘應注意以下幾點：①螺釘要均勻布置，盡量置于被固定件的外形輪廓附近。當被固定件為圓形時，一般采用3～4個螺釘，當為矩形時，一般采用4～6個。銷釘一般都用兩個，且盡量遠距離錯開布置，以保證定位可靠。②螺釘之間、螺釘與銷釘之間的距離，螺釘、銷釘距刃口及外邊緣的距離，均不應過小，以防降低強度。③內六角螺釘通過孔及其螺釘裝配尺寸應合理。④連接件的銷孔應配合加工，以保證位置精度，銷釘孔與銷釘采用H7/m6或H7/n6過渡配合。螺釘、銷釘規格應根據沖壓大小，凹模厚度等確定螺釘規格，本副模具選用圓柱頭內角螺釘和圓柱銷，按文獻[1]中表2.9.14螺釘規格選用查取：凹模厚度H=33mm，螺釘規格有M10和M12，取螺釘規格M12，由文獻[9]中表3-6螺釘直徑與間距