【導(dǎo)讀】本次設(shè)計是從零件的工藝性分析開始，根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計的基本思。在分析沖壓變形過程及沖壓件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，經(jīng)過方案比較，選擇。復(fù)合沖模作為該模具工藝生產(chǎn)方案。然后設(shè)計模具的工作部分，即凸、凹模的設(shè)。包括沖壓工藝計算、工藝方案制訂和沖模設(shè)計以及典型零件的工藝分析。方案制定、沖壓典型結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計及模具標準應(yīng)用、沖模設(shè)計方法與步驟等。具設(shè)計和制造的不足，并找出原因給予糾正，并對模具進行適當?shù)恼{(diào)整和修理。

　　

【正文】 入材料的后材料被模具側(cè)面擠壓而形成的表面。斷面較光潔平整而且垂直于端面，是沖裁斷面上質(zhì)量最好的部分，普通沖裁中光亮帶約占整個斷面的 13 12 以上。塑性較好的材料其光亮帶也較大，另外光亮帶的大小還與模具間隙及刃口狀態(tài)等條件有關(guān)。 (3) 斷裂帶是指在斷裂階段由刃口處的裂紋在拉應(yīng)力的作用下，不斷擴展而形成的 撕裂面，表面粗糙而無光澤，并且有一定的錐度，不與板面垂直。塑性差的材料其斷裂帶也就越大。 (4) 毛刺是伴隨著裂紋的出現(xiàn)而產(chǎn)生的，呈豎直環(huán)狀。由于微裂紋的產(chǎn)生位置并非正對著刃口，而是在離刃口不遠的側(cè)面上，因此，沖裁斷面必然會產(chǎn)生毛刺，而且緊挨著斷裂帶的邊緣，是模具拉擠的結(jié)果。當間隙不合適或刃口變鈍時，就會產(chǎn)生較大的毛刺。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 2 影響斷面質(zhì)量的因素 通過上面的分析我們知道，沖裁件的斷面質(zhì)量受沖裁條件的不同而不同，如刃口間隙、刃口形狀、鋒利程度、沖裁力、潤滑條件、板料質(zhì)量、板料種類等因素的影響。而在沖壓生產(chǎn)中要 提高沖裁件的斷面質(zhì)量 ,就求有較大的光亮帶，盡量減小斷裂帶的區(qū)域?qū)挾?。沖裁件斷面質(zhì)量的影響因素主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、刃口狀況等。 沖裁間隙 沖裁間隙是影響沖裁工序的最重要的工藝參數(shù)，它是指沖載的凸模與凹模刃口之間的間隙值，凸模與凹模每一側(cè)的間隙稱為單邊間隙 ()c ，兩側(cè)間隙之和稱為雙邊間隙 ()Z 。在無特殊說明的情況下，沖裁間隙均指雙邊間隙 ()Z 。沖裁 間隙的數(shù)值等于凹模刃口與凸模刃口尺寸之差，如圖 所示： 圖 凸凹模間隙 由圖可得： ATZ D D?? 式 () 式中： Z —— 沖裁間隙， mm； AD —— 凹模刃口尺寸， mm； TD —— 凸模刃口尺寸， mm。 前面已經(jīng)分析過，模具間隙對沖裁斷面質(zhì)量有非常重要的影響，此外它還對沖裁尺寸精度、模具壽命、沖裁力卸料力和推料力也有較大的影響，因此它是沖裁設(shè)計中非常重要的工藝參數(shù)。 1 間隙對尺寸精度及模具壽命的影響 (1) 間隙對尺寸精度的影響 因為沖裁件斷面存在區(qū)域性特征，在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光亮帶的尺寸為基準。其尺寸精度 是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值 ? ，其差攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 值越小，則其精度就越高。這個差值包括兩個方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏差。當間隙較大時，材料所受的拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸。當間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模的擠壓力大，壓縮變形大，在沖裁完畢后材料的彈性恢復(fù)使落料件的尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。沖裁件 的斷面錐度也是隨著間隙的增大而增大。 (2) 間隙對模具壽命的影響 一般來說，間隙小，模具作用的壓應(yīng)力就越大，磨損就越嚴重，壽命也就越低。而間隙太大時，板料的彎曲拉伸相應(yīng)增大，使模具刃口處的正壓力增大，磨損又變嚴重。因此為提高模具壽命，一般采用較大間隙，若制件精度要求不高，則采用合理大間隙，使 2ct達到 15% 25% ，模具壽命可提高 35倍。 從上面這幾個方面分析我們不難發(fā) 現(xiàn)在分別選擇合理間隙時會產(chǎn)生相互矛盾的情況。如要取得較高的斷面質(zhì)量，應(yīng)選擇較小的間隙；但同時模具壽命又較低。因此并不存在滿足所有要求的最佳間隙，只能有條件地選擇一個較為合理的間隙值。 2 合理間隙值的確定原則 合理間隙一般是指采用某一間隙沖裁時，由凸、凹模刃口所產(chǎn)生的裂紋重合，能夠得到令人滿意的沖裁件的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度和較小的沖壓力，工使模具具有較長的使用壽命。因此在模具設(shè)計時應(yīng)遵守以下原則： (1) 當沖裁件尺寸精度要求不高或?qū)嗝鏌o特殊要求時，一般采用較大的間隙值，這樣既可以提高模具的使用壽命和 減小壓力，又可以獲得較大的經(jīng)濟效益。當沖裁件尺寸精度要求較高或?qū)嗝尜|(zhì)量有較高要求時，則盡量選擇較小的間隙值； (2) 確定的模具的間隙值應(yīng)滿足： min maxZ Z Z?? ； (3) 考慮到模具在使用過程中的逐步磨損，新制作模具時宜采用最小間隙值。 3 合理間隙值的確定 合理間隙值的確定方法有三種：公式法、經(jīng)驗值法和查表法。在本次設(shè)計中采用查表方法來確定沖裁模具間的間隙，由于的要沖裁的零件為一般尺寸精度斷面質(zhì)量要求 。 沖裁模刃口尺寸的計算 在沖裁過程中，凸、凹模的刃 口尺寸及其制造公差直接影響沖裁件的尺寸精度。合理的沖裁間隙也要依靠凸、凹模的刃口尺寸的準確性來保證，因此，正確地確定沖裁模刃口尺寸及制造公差是沖裁模刃口尺寸計算過程中的一項關(guān)鍵性工攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 作。因此我們在設(shè)計中必須首先掌握凸、凹模刃口尺寸計算的原則及其算法。 1 凸、凹模刃口尺寸計算原則 根據(jù)沖裁件的特點，落下來的料和沖出的孔都是帶有錐度的。且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端等于凸模尺寸。在測量與計算過程中，落料件是以大端尺寸為基準，而沖孔件是以小端尺寸為基準的，即沖裁件的尺寸是以測量光亮帶尺寸為基準的。沖 裁時，凸、凹模將與沖裁件或是廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模則越磨越大，從而導(dǎo)致凸、凹模間隙越用越大。故沖裁模的刃口尺寸是指凸模與凹模的尺寸，并按“入體”原則標注，其確定凸、凹模刃口尺寸擴其制造公差必須遵循以下原則： (1) 落料時，落料件的外尺寸等于凹模的內(nèi)尺寸；沖孔時，沖孔件的內(nèi)徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。所以落料模應(yīng)以凹模為設(shè)計基準，然后按間隙確定凸模尺寸；沖孔模應(yīng)以凸模為設(shè)計基準，然后按間隙確定凹模尺寸。 (2) 凸、凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律。凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大 。為了提高模具的使用壽命，保證沖裁件的尺寸精度要求，設(shè)計落料模時，制造模具凹模的刃口的基本尺寸（即設(shè)計尺寸）應(yīng)趨向于工件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔凸模時，其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件孔的最大極限尺寸。 (3) 凸、凹模之間保證合理的間隙值。由上面分析知道，對于落料件，凹模是設(shè)計基準，間隙應(yīng)由減小凸模尺寸來取得；對于沖孔件凸模是設(shè)計基準，間隙應(yīng)以增大凹模尺寸來取得。由于間隙在模具磨損后增大，所以在設(shè)計凸、凹模時均取最小合理間隙 minZ ，這樣可以保證模具具有一定的使用壽 命。在本次設(shè)計中零件沒有標注尺寸公差，對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的 IT14 級來處理 ,圓形件一般按 IT10 級來處理，工件尺寸公差按入體原則標注為單向公差。 (4) 凸、凹模刃口尺寸的計算要考慮模具制造的特點。 2 沖裁凸、凹模刃口尺寸計算 模具刃口尺寸及其公差的計算與加工方法有關(guān)，基本上可以分為兩類，一是分開加工，另一種則是配合加工，由于配合加工精度較低，故生產(chǎn)中以及本設(shè)計中均采用分開加工的方法。 分開加工就是分別規(guī)定凸、凹模的尺寸和公差，分別進行制造。用凸模與凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。這種加 工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內(nèi)，使模具的制造難度加大，主要用于開狀簡單、間隙較大、精度要求較低的模具。但分開加工的凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。但是采用分開加工必須滿足下列條件： m ax m inTA ZZ??? ? ? 式 () 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 如果其偏差值不符合上述原則時則按下面公式重新計算： m ax m ( )T ZZ? ?? 式 () m ax m ( )A ZZ? ?? 式 () 由上分析并根據(jù)計算原則，可計算凸、凹模工作部分尺寸如下： 對于沖孔模：吧 0m in()TTdd ?? ?? ? ? 式 () m in m in m in 0( ) ( ) AATd d Z d Z ?? ?? ? ? ? ? ? 式 () 對于切斷模： m a x 0()AADD ?? ?? ? ? 式 () 0m in m a x m in( ) ( )ATAD D Z D Z ?? ?? ? ? ? ? ? 式 () 在上述公式中： AD 、 TD —— 分別為切斷模凹模、凸模的基本尺寸； Td 、 Ad —— 分別為沖孔模的凸模、凹模的基本尺寸； maxD —— 切斷件的最大極限尺寸； mind —— 沖孔件的最小極限尺寸； ? —— 沖裁件的公差； T? 、 A? —— 分別為凸模、凹模的制造公差； ? —— 磨損系數(shù)；根據(jù)公差等級選擇。 根據(jù)零件圖的分析取水平小孔精度等級為 IT10?？傻每椎?IT10級的公差值為： ，切斷時取精度等級為 IT14。可得 IT14 級的公差值為： ，故查《沖壓工藝與模具設(shè)計》得沖孔磨損系數(shù) 1?? 。落料時 ?? 。 沖裁時的極限尺寸標注為： 磨后變小 磨后變大 磨后不變 落料 0 ?? 沖孔 ? ? 和 ? ? 52 沖大孔 ? ? 和小孔 ? ? ： 查《冷沖壓工藝手冊》表 ： min mm? mm? ? max mm? mm? ? 通過資料已查得沖模設(shè)計中的合理間隙的最大及最小值，其差值為： m a x m in 00 875 125Z Z m m? ? ? ? 又因為在沖孔時有： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 0 .1 5 0 0 .0 7 5 0 .2 2 5 0 .1 1 2 5AT m m m m??? ? ? ? ?； 所以兩處沖裁均不滿足分別加工時的條件： m a x m inTA ZZ??? ? ?。 故： m ax m ( )T ZZ? ?? m ax m in0 .6 ( )A ZZ? ?? 0 .4 0 .1 1 2 5 0 .0 4 5 mm? ? ? 12 5 67 mm? ? ? 沖孔 ? ? 時：磨損后變小 0m in00()( 35 1 0. 1 )TTddmmmm?? ???? ? ?? ? ?? m in 00 .0 6 700 .0 6 70()( 75 )AATd d Zmmmm????????? 沖孔 ? ? 時：磨損后變小 0m in00 .0 4 500 .0 4 5()(14 1 4)TTddmmmm?? ???? ? ?? ? ?? m in 00 . 0 6 700 . 0 6 70()(1 4 .0 8 4 0 .1 8 7 5 )1 4 .2 7 2AATd d Zmmmm????????? 在寬度方向上可以根據(jù)沖壓件的條料寬度選擇，此設(shè)計中條料寬度為 100mm，所以在進行模具設(shè)計時均選擇比條料稍寬一些，此處取其為： 110mm。 落料時：由零件圖可以知道，外形落料分為兩部分。圓弧部分和直線部分。 查《冷沖壓工藝手冊》表 ： min mm? mm? ? max mm? mm? ? 通過資料已查得沖模設(shè)計中的合理間隙的最大及最小值，其差值為： m a x m in 0 .3 2 5 0 .1 7 5 0 .1 5 0Z Z m m? ? ? ? 又因為在沖孔時有： 0. 10 0 0. 20 0 0. 30 0 0. 15 0AT m m m m??? ? ? ? ?； 所以兩處沖裁均不滿足分別加工時的條件： m a x m inTA ZZ??? ? ?。 故： m ax m ( )T ZZ? ??0 .4 0 .1 5 0 0 .0 6 mm? ? ? m ax m in0 .6 ( )A ZZ? ??0 .6 0 .1 5 0 0 .0 9 0 mm? ? ? 圓弧部分： 0 ?? = 0 ? 制造公差取 TA??和 的 一 半 磨損后變大 m ax 0()AADD ?? ?? ? ?