1、目 錄摘要1關鍵詞11 前言11.1研究課題的目的和意義11.2國內外研究概況及發(fā)展趨勢31.3課題研究的主要內容和方案4課題研究的主要內容4課題研究的方案41.4研究課題的主要目標和特色52 開關座沖裁、彎曲成型、切斷連續(xù)式復合模設計52.1開關座沖裁工藝性分析52.2工件排樣與搭邊6排樣6材料的利用率72.2.3 搭邊72.3沖裁間隙8沖裁間隙的選取82.4沖壓力計算9沖裁力計算9卸料力、推件力和頂出力102.5模具壓力中心計算112.6凸、凹模刃口尺寸計算12凸、凹模刃口尺寸公差計算的原則12凸、凹模刃口尺寸計算的方法132.7復合模凹、凸凹模的結構設計17凹模17凸凹模外型結構182.

2、8模固定板19凸模19凸模墊板20定位零件21卸料裝置21推件裝置212.9模具閉合高度與壓力機裝模高度的關系212.10模架主要零部件222.10.1 模架22導柱與導套23模座232.10.4 模柄232.11 壓力機選用原則243 開關座彎曲模設計243.1開關座彎曲工藝性分析243.2開關座彎曲工藝力的計算243.3開關座彎曲回彈計算253.4多彎角支架彎曲模結構設計273.5彎曲模總體設計與標準零件選用30結 論31參考文獻32致 謝32附 錄33開關座沖裁、彎曲成型、切斷連續(xù)式復合模設計學 生 ：楊超指導老師：周光永（湖南農業(yè)大學東方科技學院，長沙410128）摘 要：開關座在電器

3、行業(yè)應用廣泛，且不同的用途決定了盒形件技術要求的不同。在沖壓工藝中，解決開關座成型工藝具有重要意義。本文針對其結構和工藝特性進行連續(xù)式復合模設計，解決工藝及模具設計問題，是保證產品質量的前提。該設計對開關座的沖壓工藝進行了分析論證，具有一定的使用價值。關鍵詞：沖壓；工藝分析；復合模具Design of Switch Seats with a curved shape, and Rushed out, cutting continued in the MoldsStudents: Yang ChaoTutor: Zhou Guang yong(Oriental Science Technolog

4、y College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: Switching Block apply widely in the electrical industry, and the different uses determines the different technical requirements of rectangular box. In the stamping process, the solution switch blocks forming process is of great si

5、gnificance. In this paper, the characteristics of its structure and process design of continuous composite die and die design problem solving process is to ensure the quality of products. The design of the seat of the stamping process switching is analyzed demonstrated, with certain value.ListenRead

6、 phoneticallyDictionaryKeywords: Stamping; technology analysis; composite die1 前言1.1研究課題的目的和意義近年來,由于模具技術的迅速發(fā)展, 模具設計與制造已成為一個行業(yè)越來越來引起人們的重視.模具是現(xiàn)代工業(yè)生產中重要的工藝裝備,他在各種生產行業(yè),特別是沖壓和塑料成形加工中,應用極為廣泛.我國模具工業(yè)總產值中,沖壓模具的產值約為50.現(xiàn)代模具技術的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標準化的程度,優(yōu)質模具材料的研究,先進的模具設計和制造技術,專用的機床設備及高水平的生產技術管理等等,但其中模具設計是至關重要的一個方面。利用

7、模具生產零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段,它對于保證制品質量,縮短試制周期,進而爭先進入市場,以及產品更新?lián)Q代和新產品開發(fā)都具有決定性意義.因此德國把模具成為”金屬加工中的帝王”,把模具工業(yè)視為”關鍵 工業(yè)”,美國把模具成為”美國工業(yè)的基石”,把模具工業(yè)視為”不 可估量其力量的工業(yè)”,日本把模具說成”促進社會富裕繁榮的動力”把模具工業(yè)視為”整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應用,使得模具行業(yè)的產值已經大大超過機床 刀具工業(yè)的產值.這一情況充分說明在國民經濟蓬勃發(fā)展的過程中,在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中,越多越

8、多地采用模具來進行生產,模具工業(yè)明顯地成為技術 經濟和國力發(fā)展的關鍵。從我國的情況來看,不少工業(yè)產品質量上不 去,新產品開發(fā)不出來,老產品更新速度慢,能源消耗指標高,材料消耗量大,這些都與我國模具生產技術落后,沒有一個強大的 先進的模具工業(yè)密切相關。因此,要使國民經濟各個部門獲得高速發(fā)展,加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產形成一個獨立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經濟中的關鍵的作用。沖壓生產靠模具和壓力機完成加工過程,與其他機械加工方法相比,其在技術和經濟方面有如下特點:（1）沖壓加工的生產效率高,且操作方便,易于實現(xiàn)機械化和自動化.普通壓力機每分鐘可以

9、生產十幾個零件,高速壓力機每分鐘可生產幾百甚至上千件零件.所以它是一種高效率的加工方法。（2）沖壓件的尺寸精度由模具來保證,所以質量穩(wěn)定,互換性好。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大 形狀較復雜的零件,小到儀表零件,大到汽車覆蓋件,還可獲得其他加工方法難以制造的壁薄、質量輕、剛性好、表面質量高、形狀復雜的零件。（4）沖壓加工一般不需要加熱毛坯,也不像切削加工那樣,需大量切削金屬,所以它不但節(jié)能,而且節(jié)約金屬,故沖壓件的成本較低。由于沖壓工藝具有上述突出的特點,因此在國民經濟各個領域廣泛應用.例如,航空航天、機械、電子通信 、交通 、兵器 、日用電器及輕工等產業(yè)都有沖壓加工,不但在工業(yè)生產中廣泛才用

10、沖壓工藝,而且可以說每個人每天都直接與沖壓產品發(fā)生聯(lián)系。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中,尤其是大批量生產中應用十分廣泛.相當多的工業(yè)部門 越來越多地才用沖壓加工方法加工零件部件,如汽車 、農機、儀表 、儀器 、電子、航空 、航天 、軍工 、家電及輕工等行業(yè).在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占比例相當大,少則60以上,多則90以上.不少過去用鍛造 鑄造 和切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在大多也被質量輕 剛度好的沖壓件所代替.因此可以說,如果生產中不廣泛才用沖壓工藝,許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量 、 降低生產成本 、快速進行產品更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。1.2國內外研究概況及發(fā)展趨勢隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生

11、產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 （1）沖壓成型理論及沖壓工藝方面 沖壓成型理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前國內外對沖壓成型理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成型過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面取得了較大進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成型過程的計算機模擬技術，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成型過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成型的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇

12、修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制造模具的周期。 目前國內外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓工藝；高能、高速成型工藝；超塑性成型工藝及無模多點成型工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。 （2）沖模設計與制造方面 沖模是實現(xiàn)生產的基本條件。在沖模的設計和制造基礎上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代化生產的需要，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，與此相適應的新型模具材料及其表面熱處理技術與表面處理，各種高效、精密、數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也正在迅速發(fā)展；另一方面，

13、為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 （3）沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備匹配。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且更新?lián)Q代的周期大為縮短，沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成型機、CNC折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年在國內外已經發(fā)展起來

14、、國內已開始使用的沖壓柔性制造單元和沖壓柔性制造系統(tǒng)代表了沖壓生產的新的發(fā)展趨勢。 1.3課題研究的主要內容和方案1.3.1課題研究的主要內容多彎角支架零件沖壓模具設計原始資料及設計技術要求如下：1、零件圖；2、零件材料牌號及厚度：10號冷軋鋼板，料厚1.5mm；設計技術要求如下：1、年生產綱領：100000件；2、繪制系統(tǒng)裝配圖，0號圖紙一張3、完成模具裝配過程三維CAD設計4、測繪零件圖，1號圖紙一張5、編制設計計算說明書，不少于10000字6、按技術規(guī)范要求的參數(shù)設計進行強度設計7、圖紙繪制符號按國家標準要求1.3.2課題研究的方案1、分析沖壓件的工藝性根據設計題目的要求，分析沖壓件成型

15、的結構工藝性，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求。2、制定沖壓件工藝方案在分析了沖壓件的工藝性后，通過可以列出幾種不同工藝方案，從產品質量、生產效率、設備占用情況、模具制造的難易程度和模具壽命高低、工藝成本、操作方便和安全程度等方面，進行綜合分析、比較，然后確定適合于工廠具體生產條件的最經濟合理的工藝方案。3、確定毛坯形狀、尺寸和下料方式。在最經濟的原則下，決定毛坯的形狀、尺寸和下料方式，并確定材料的消耗量。 4、確定沖模類型及結構型式。5、進行必要的工藝計算6、選擇壓力機7、繪制模具總圖和非標準零件圖。1.4研究課題的主要目標和特色利用模具成型零件的方法，

16、實質上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產方法，采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產效率，保證零件的質量，節(jié)約材料，降低生產成本，從而取得很高的經濟效益。從冷沖壓方面來看，冷沖壓生產過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設備完成加工，便于實現(xiàn)自動化，生產效率，操作簡便。對于普通壓力機，每臺每分鐘可生產幾件到幾十件沖壓件，而高速沖床每分鐘可生產百件至千件以上沖壓件。冷沖壓所獲得的零件一般無需進行切削加工，因而是一種節(jié)約能源、節(jié)約原材料的無（或少）切削加工方法。由于冷沖壓所用原料多是表面質量好的板料，沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產品尺寸穩(wěn)定、互換性好。利用模具的生產優(yōu)勢，通過落料、

17、沖孔、彎曲三道工序完成零件的加工，能夠實現(xiàn)滿足零件加工的各項指標。2 開關座沖裁、彎曲成型、切斷連續(xù)式復合模設計2.1開關座沖裁工藝性分析本設計是開關座沖裁、彎曲成型、切斷連續(xù)式復合模，開關座簡圖：如圖2-1所示生產批量：大批量材料：10#材料厚度：1.5mm由零件圖可知，開關座的加工涉及到落料、沖孔和彎曲三道工序。該零件形狀簡單，尺寸不大，是由簡單的直線組成，工藝性好。沖裁件的經濟精度不高于IT11級，一般要求落料件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級。汽車耳片零件的加工精度要求為IT14，能達到經濟精度，適合大批量的生產，生產成本經濟，經濟性好。幾何形狀，尺寸和精度等情況均符合沖

18、裁的工藝要求。圖1 開關座零件圖Fig.1 Part drawing of switch seat2.2工件排樣與搭邊2.2.1排樣沖裁件在板料或條料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡稱排樣，排樣的合理與否，不但影響到材料的經濟利用率，降低零件成本，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等。排樣如圖所示：圖2 排樣圖Fig.2 Arrangement figure根據設計所給數(shù)據：板裁條料B=123 mm;送料進距S=145 mm。2.2.2材料的利用率排樣的目的是為了合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積

19、的百分比。排樣合理與否，對材料的利用率的大小直接影響。材料利用率的計算公式如下： 一個進距的材料利用率的計算如下： =×100% （2-1）式中 A 沖裁件面積（包括內形結構廢料），（mm2）； n 一個進距內沖裁件數(shù)目; b 條料寬度，（mm）; h 進距,（mm）。 一張板料上總的材料利用率總的計算如下： 總=（）×100% （2-2）式中 總 一張板料上沖裁件總數(shù)目；L 板料長，（mm）；2.2.3 搭邊 排樣中相鄰兩制件之間的余料或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補償定位誤差和保持有一定的強度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁

20、出殘缺的廢品，保證沖出合格的工件，便于送料。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊越小越好。但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件剪切表面質量。一般來說，搭邊值是由經驗確定的。由設計數(shù)據料厚為1.5mm，且開關座為非圓形零件，送料方式為手工送料，查冷沖壓模具設計與制造（第二版）14頁表2.8得側搭邊值a=2.5,工作間=2。由開關座零件圖和排樣圖2-2可得知：因為開關座毛坯經落料沖孔后，還須進行彎曲工序才能得到最后開關座零件，故在進行模具設計的排樣時，必須先進行彎曲展開計算。開關座彎曲展開長度為：L=S-=145-2=143沖裁件面積：A =13850mm2條料寬度

21、：B = 123 mm 進距：H=145 mm一個進距的材料利用率：=1×13850/(123×145)×100%=77.66%2.3沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的間隙。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸 式中 D凹沖裁模凹模直徑尺寸（mm） D凸 沖裁模凹模直徑尺寸（mm） 沖裁間隙是沖裁過程中一個重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到沖裁件質量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。 2.3.1沖裁間隙的選取沖裁間隙對沖裁件斷面的質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響。沖裁間隙的大小主

22、要與材料的性質及厚度有關，材料越硬，厚度越大，則間隙值應越大。選取間隙值時應結合沖裁件的具體要求和實際的生產條件來考慮。其總的原則應該是在保證滿足沖裁件剪斷面質量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。設計時一般采取查表法確定，在沖模制造時，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1選得間隙值為Zmin=0.21mm、Zmax=0.25mm。表1 沖裁模刃口始用間隙Tab. 1 Punch die with clearance blade beginning材料名稱08F、10、35、09Mn、Q235、B2Q23440、50厚度t初始間隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmax1.00.1

23、00.140.100.140.100.141.20.120.180.130.180.130.182.00.2460.3600.170.240.2600.380為了使模具能在較長時間內沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設計模具時取Zmin作為初始間隙。由于根據設計數(shù)據，選取單邊沖裁間隙C=0.075 mm。2.4沖壓力計算 沖裁力是設計模具、選擇壓力機的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設備和設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。沖裁時的總力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。2.4.1沖裁力

24、計算沖裁力的大小主要與材料性質、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關。根據冷沖壓模具設計與制造（第二版）中17頁公式2.9、2.10計算方法如下：一般對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計算： F=L·t· （2-3）式中 F 沖裁力, N； L 沖裁件的沖裁長度, mm；t 板料厚度，mm； 材料的抗剪強度, Mpa； 有時也可用材料的抗拉強度進行計算： F=L·t·b （2-4）式中 b 為材料的抗拉強度，Mpa在落料沖孔復合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由卸料板零件圖可得:落料力：L=200+600=800mm t =1.5 mm

25、 b =300MPaF落= L·t·b = (800×1.5×300)N=360000N沖孔力：L1=20×2+45×2=130mm t =1.5 mm b =300MPaF孔 = L·t·b =（130×1.5×300）N =58500N2.4.2卸料力、推件力和頂出力從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力；逆著沖裁方向頂出來的力叫頂出力。卸料力、推件力和頂出力通常采用經驗公式進行計算，見式（2-5）。卸料力：F卸=K卸·F 落推件

26、力：F推=n·K推·F孔頂出力：F頂=K頂· F 落 （2-5）式中： K卸、K推、K頂 分別為卸料力、推件力系數(shù),其值見表2-2；n 同時卡在凹模內的零件數(shù)；h凹模直壁洞口的高度。表2 推件力、頂件力、卸料力系數(shù)Tab.2 coefficient of pushing a force、 the top pieces force、 unloading force料厚/（mm）K推K頂K卸 鋼0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.50.10.0650.0500.0400.0140.080.060.050.060.0750.0450.0550

27、.040.050.030.04卸料力：F卸=K卸·F 落=（0.05×360000）N=18000N推件力：F推=n·K推·F孔=（4×0.055×58500）N =12870N（n=ht=8mm2 mm = 4個）F總 = F 落F孔F卸F推 =（360000585001800012870）N=449370=449.37KN2.5模具壓力中心計算壓力中心的計算采用空間平行力系的合力作用而得求解方法。畫出所示制件，選定坐標系xoy,如圖2-3所示。圖3 零件圖Fig. 3 Spare drawingL1=10mm X1=5 mm Y1

28、=5 mmL2= 5mm X2=10mm Y2=2.5mmL3=38mm X3=29mm Y3=0 mmL4=5mm X4=48mm Y4=2.5 mmL5=10mm X5=53 mm Y5=5mmL6=64mm X6=58 mm Y6=34.5 mmL7=28mm X7=44 mm Y7=69mmL8=50mm X8=30mm Y8=94 mmL9=20mm X9=20 mm Y9=119 mmL10=15 mm X10=10 mm Y10=76.5mmL11=10 mm X11=5mm Y11=104mmL12=99 mm X12=0 mm Y12=54.5mmL13=20mm X13=2

29、9mm Y13=10mmL14=35mm X14=39mm Y14=27.5mmL15=5mm X15=36.5mm Y15=45mmL16=10mm X16=34mm Y16=50mmL17=15mm X17=16.5mm Y17=55mmL18=45mm X18=19mm Y18=35mm 故 X0 =( L1×X1+ L2×X2+ L3×X3+ L4×X4+ L5×X5+ L6×X6+ L7×X7+ L8×X8+ L9×X9+ L10×X10+ L11×X11+L12×

30、X12+L13×X13+L14×X14+L15×X15+L16×X16+L17×X17)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12+L13+L14+L15+L16+L17)=26 mm Y0 =( L1×Y1+ L2×Y2+ L3×Y3+ L4×Y4+ L5×Y5+ L6×Y6+ L7×Y7+ L8×Y8+ L9×Y9+ L10×Y10+ L11×Y11+L12×Y12

31、+L13×Y13+L14×Y14+L15×Y15+L16×Y16+L17×Y17+L18×Y18)/ (L1+ L2+ L3+ L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10+L11+L12+L13+L14+L15+L16+L17+L18)=29.42mm 則壓力中心為（26mm，29.42mm）。2.6凸、凹模刃口尺寸計算模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件精度，因而，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設計的重要環(huán)節(jié)。2.6.1凸、凹模刃口尺寸公差計算的原則（1） 落料件的尺寸是由凹模決定的，故應以落料凹模為基準。沖孔件的尺寸是由

32、凸模決定的，故應以沖孔凸模為基準件。（2） 凸模和凹模之間應保證有合理間隙。計算時先計算基準件尺寸，間隙是在計算非基準件時才考慮的。對于落料件，凹模為基準件，間隙由減小凸模尺寸來取得。對于沖孔件，凸模為基準件，間隙由增大凹模尺寸來取得。（3） 考慮到間隙在模具使用過程會隨磨損而增大，故設計凸模和凹模時初始間隙應取最小值。（4） 應區(qū)分模具磨損過程中凸模和凹模尺寸的變化趨勢。凹模尺寸愈磨愈增大，凸模愈磨愈減小，因此，在設計新模具過程時，落料凹模尺寸應接近于落料件的最小極限尺寸（也就是落料件的最大極限尺寸減去全部磨損量），沖孔凸模尺寸應接近于沖孔件的最大極限尺寸（也就是沖孔件的最小極限尺寸加上全部

33、磨損量）。（5） 凸模和凹模的制造公差與沖裁的尺寸精度相適應，其上下偏差值應按入體方向來標注。（6） 模具有兩種制造方式。一種方式是凸模凹模分別加工，成批制造，可以互換。另一種方式是單配加工，先加工基準件，然后非基準件按基準件配，加工后的凸凹模不能互換。2.6.2凸、凹模刃口尺寸計算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，設計時其刃口尺寸計算應分別進行計算。（1） 凸模與凹模分開加工采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差，它適用于圓形或簡單形狀的工件。為了保證間隙值，應滿足（2-6）條件。凸 +凹 Zmax-Zmin （2-6）式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模

34、的制造公差。凸、凹的值見表2-3。表3 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差Tab .3 when the regular shape blanking punch and die manufacturing tolerances基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.02018300.0200.0251201800.0300.040下面對沖孔和落料兩種情況加以分析討論。 沖孔沖孔應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。設工件孔的尺寸為d+，其計算公式為： d凸 = （dx） （2-7） d凹 = （d凸Zmin） （2-8） 式中 d凸、d凹 沖孔凸、凹模基本尺寸，mm； 工件制造公差，m

35、m；X 因數(shù)，其值可查表2-4。 落料根據刃口尺寸計算原則，落料時應首先確定凹模刃口尺寸。由于基準件凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，因此應使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值Zmin。仍然是凸模取負偏差，凹模取正偏差。設工件尺寸為D0-，其計算式如下： D凹 = （D x） (2-9) D凸 =（D凹Zmin） (2-10)表4 因數(shù)xFig.4 Factor x材料厚度t/mm非圓形x值圓形x值10.750.50.750.5工件公差/ mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.24

36、0.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30（2）凸模與凹模配合加工對于形狀復雜或材料薄的零件，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作為基準件，然后以此基準件為標準來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互換的。由于復雜工件形狀各部分尺寸性質不同，凸模與凹模磨損情況也不同，所以基準件的刃口尺寸需要按不同方法計算。如圖2-4 a)為一落料件，應以凹模為基準件，凹模的磨損情況可分為三類：第一類是凹模磨損后增大的尺寸（圖中A類尺寸）；第二類是凹模磨損后減小的尺寸（圖中B

37、類尺寸）；第三類是凹模磨損后沒有增減的尺寸（圖中C類尺寸）。 a)落料件 b)沖孔件圖4 落料、沖孔件的尺寸分類Tab.2-4 Size classification of blanking、punching 同理，對于圖2-4 b）的沖孔件，應以凸模為基準件，可根據凸模的磨損情況，按圖示方法將尺寸分為A、B、C三類。當凸模磨損后，其尺寸的增減情況也是增大、減小、不變這一同樣的規(guī)律。因此，對于復雜形狀的落料件或沖孔件，其模具基準件的刃口尺寸均可按下式計算。 A類： Aj（Amaxx） B類： Bj（Bminx） C類： Cj（Cmin0.5）± （2-11）式中 Aj 、 Bj 、

38、Cj 基準件尺寸，mm；Amax 、Bmin、 Cmin工件極限尺寸，mm； 工件公差，mm。對于與基準件相配合的非基準件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在圖樣上標注，而是僅標注基本尺寸，并注明其公差按基準件凹模或凸模的實際尺寸配做，并保證應留的間隙值。另外，如果按照加工的需要，希望對落料件以凸模為基準，對沖孔件以凹模為基準件，則模具基準件的刃口尺寸可按式2-12計算： A類： Aj（AmaxxZmin） B類： Bj（BminxZmin）C類： Cj（Cmin0.5）± （2-12） 由上文中間隙選擇中，查表得間隙值Zmin0.21mm Zmax0.25 mm凸模和凹模采用分別加工

39、的方法，根據如下： Zmax-Zmin=0.25-0.21=0.04mm查表23規(guī)則形狀沖裁時凸模和凹模的制造公差沖孔部分：凸、凹 凸=0.02 mm 凹=0.020 mm 凸+凹=0.020+0.020=0.040 mm Zmax-Zmin=0.04 mm可見能滿足分別加工時凸+凹Zmax-Zmin要求故凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：沖孔：d凸 = （dx） d凹 = （d凸Zmin）凸模： d凸 = （dx） =（50.75×0.30） =5.23 mm 查表2-4：=0.30 X=0.75 凹模： d凹 = （d凸Zmin） = （5.21+0.21） =5.42 mm 查沖壓

40、模具簡明設計手冊凸凹模最小壁厚： 材料厚度 t=1.5 mm 最小壁厚a=3.8 mm最小直徑 D=21 mm凸模尺寸按凹模尺寸配制，保證單面間隙為Zmin/2 Zmax/2。2.7復合模凹、凸凹模的結構設計2.7.1凹模(1) 凹模的類型按凹模的刃口孔形可分為圓柱形孔口凹模、錐形孔口凹模；按凹模的結構可分為整體式凹模和鑲拼式凹模。(2) 凹模刃口形式錐形刃口：如圖5所示。沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小。但刃口強度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當t2.5mm時，15;當t2.56mm時，30;當采用電火花加工凹模時，420。

41、 a) b)圖5 凹模刃口形式Tab.5 Blade form of dies柱形刃口：如圖5所示。刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復雜或精度要求較高工件的沖裁。當t<0.5mm時,h=35mm;當t=0.55mm 時,h=510 mm ; 當t=510mm時,h=1015mm。(3) 凹模外形尺寸的確定本設計凹模采用圓柱形孔口凹模。圓形凹模可按冷沖模國家標準或工廠標準選用，非標準尺寸的凹模的外形尺寸常用經驗公式計算確定。凹模厚度的確定件式（2-13）。H=Kb （2-13）凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式見（2-14）

42、。c=(1.52)H （小型凹模） c=(23)H （大型凹模） （2-14）式中b凹模孔的最大寬度，mm; K因數(shù)，見表2-5； H凹模厚度， C凹模壁厚。 按上式計算的非標準凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不再進行強度校核。表5 因數(shù)K的數(shù)值Fig.5 Factor K numerical材料厚度t/ mmb/ mm1>13>36500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.45本設計開關座零件，是非標準尺寸凹模，則按上述公式有：H=Kb0.5×45 mm22.5 mm C=2H但該件上還

43、需要沖一些小孔，且均在同一凹模上進行，所以凹模的厚度應當增加，故取H=25mm凹模的壁厚為：C=2H=2×25mm =50mm由上述外形尺寸和查國家標準，可選用250×160×45 GB/T 2855.5國家標準矩形凹模板制取. 其他尺寸根據凸凹模及固定要求而定（見凹模零件圖）。2.7.2凸凹模外型結構凸凹模的內、外緣均為刃口，內、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。為保證凸凹模的強度，凸凹模應有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚值m一般可按經驗數(shù)據決定。不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值見式（2-15）。沖裁硬材料時m=1.5t沖裁軟材料時m t （2-15）對于倒裝復合模，

44、因為孔內會積聚廢料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件沖裁要求及固定配合要求而定（見凸凹模零件圖）。2.8模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應保證凸模安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的設置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。 取H1=0.7H=0.7×25=18 mm選用固定板250×160×25-45鋼JB/T7653.2材料：45鋼（摘自JB/T7643.2-1994）技術條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定其尺寸設計根據推件塊，凸模及其固定需要設計（見固定板零件圖）固定板的外形尺寸一般與凹模大小一樣，可由標

45、準中查得。固定凸模用的型孔與凸模固定部分相適應。型孔位置應與凹模型孔位置協(xié)調一致。凸模固定板內凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內，其配合為H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6。對于大尺寸的凸模，也可直接用螺釘、銷釘固定到模座上而不用固定板。對于小凸模還可以采用粘結固定。2.8.1凸模(1) 凸模的類型 按工作性質，沖裁凸模可分為落料凹模、沖孔凸模等；按工作斷面形狀，沖裁凸模有圓形、方形、矩形等；按其結構，沖裁凸模分為鑲拼凸模和整體凸模；按固定方式，沖裁凸模又背臺式、疊裝式、壓塊式、護套式、組合式等。 (2) 凸模結構形式 凸模的結構形式分為無固定臺階式和有固定臺階式兩種。無固定臺

46、階式的凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常適合凸模刃口用線切割或成型磨削成型。有固定臺階的凸模，其中間臺階和凸模固定板以過渡配合相配，而凸模頂端的最大臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于從凸模固定板中拉出。工作部分可采用車削、磨削或采用仿形刨加工，最后用鉗工進行精修。 凸模長度 凸模長度一般是根據模具裝配圖結構上的需要確定的，本設計中凸模的長度的設計根據沖壓工藝與模具設計的公式來計算如下： L=H1+H2+H3+Y 式中，H1凸模固定板的厚度； H2卸料板的厚度； H3導料板的厚度； Y附加長度，包括凸模刃口的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.51mm），凸模固定板與卸料板之間的安全

47、距離A（1520 mm）等。固定板 由上文可知固定板的厚度為H1=18 mm卸料板 卸料板兼有壓料作用，沖裁件平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙取（0.10.2）t即0.20.4 mm，厚度一般為515 mm。 在此設計當中取卸料板厚度H2=15mm。導料板 導料板的作用是導正材料的送進方向。導料板的厚度確定由材料厚度和擋料銷高度決定。查冷沖壓模具設計與制造（第二版）書64頁表2.27可知材料厚度t=1.5 mm,導料板H=20 mm。則L=H1+H2+H3+Y =18+15+20+（18+1） =72mm凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。形

48、狀簡單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時，應選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取5862HRC。本設計選用T10A，熱處理硬度5660HRC。本設計中開關座沖孔凸模選用B形凸模：凸模: B11.04×45JB/T8057.2-1995 T10A技術條件:按JB/T7653-1994的規(guī)定。 2.8.2凸模墊板凸模墊板裝在凸模和上模座之間。它的作用是分散凸模傳遞的壓力。當凸模尾端傳遞的壓強大于模座材料的許用壓應力時（一般鑄鐵取100 MPa；鑄鋼取120 MPa），為防止凸模尾端壓損模座（或選用壓入式模柄

49、的上模座，為避免模柄受到直接沖擊作用），在上模座和凸模固定板之間必須安裝淬硬磨平的墊板。（注：計算凸模傳遞的單位壓力時，應取凸模承受的總壓力，不能僅取沖裁力。）一般沖裁模使用的墊板，厚度可在412mm內按標準選用，外形尺寸應與凸模固定板相同。為便于模具裝配，銷釘通孔直徑可以比銷釘直徑大0.30.5mm。墊板材料可選用45鋼，淬火硬度HRC4348;或選用T7A、T8A，淬火硬度為HRC5458。墊板200×160×12-45鋼JB/T7643.3 材料：45鋼技術條件：按JB/T7643.3-1994的規(guī)定2.8.3定位零件沖模定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確

50、定位，不同的定位方式根據毛坯的形狀、尺寸及模具的結構形式進行選擇。該沖模采用一對成型側刃為送料進距限位，而成型側刃沿送料方向的長度等于送料進距，側刃切邊又是沖件展開毛坯半個外廓，故該成型側刃控制送料進距精準、可靠。2.8.4卸料裝置卸料裝置是將材料從凸模上卸下的裝置，有固定卸料板和彈性卸料板兩種。本設計采用固定卸料裝置。可用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件，特別適用于卸料力較大的情況。 固定卸料板的結構形式分為四種：（a）整體式，卸料板與導料板做成一體，適用于條料寬度比較小的情況;(b)分離式，適用于條料寬度比較大的情況；（c）懸臂卸料板，主要用于料厚不小于2mm大型零件邊緣處的沖裁

51、加工及在彎曲件上沖孔；（d）拱形卸料裝置，用于空心件或彎曲件沖底孔時卸件；（e）半固定式卸料板，與（d）適用范圍類似，此結構可以使用凸模高度尺寸減小。2.8.5推件裝置剛性推件裝置：常安裝在上模部分。推件力是由壓力機的橫桿通過推桿、頂板、頂桿傳給推件板。推桿長短要一致，分布要均勻。頂板一般裝在上模座的孔內，形狀按被推下的工件形狀來決定。（1） 頂板（2）推桿推桿A15×120JB/T7650.1 材料：45 鋼 熱處理硬度：4348HRC 技術條件：按JB/T76531994的規(guī)定（3）頂桿2.9模具閉合高度與壓力機裝模高度的關系模具的閉合高度H是指模具在完成沖壓工序時上模座的上平面

52、與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。由于壓力機的連桿長度可以調節(jié)，所以壓力機的裝模高度可以調節(jié)的。當連桿調節(jié)到最短時為壓力機的最大裝模高度Hmax: 當連桿調節(jié)到最長時為壓力機的最小裝模高度Hmin.模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關系為：Hmax5H Hmin10 （2-16）若模具的閉合高度H > Hmax ,則壓力機不能用，若H < Hmin ,則可用加墊板，設墊板厚度為H1,則有HmaxH15H HminH110 （2-17）2.10模架主要零部件2.10.1 模架模架由模座、導柱及模柄等零件組成。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負荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座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。一般模架均已標準化，設計模具時，應加以正確選用。模架的要