【導讀】要求有目錄、設計任務書及產品圖；零件工藝性、經濟性分析；沖壓零件工藝方案的擬訂；模具類型及結構形式的選擇、排樣方式，材料利用率的計算；沖裁力的計算、壓力中心的確定；術要求及明細欄；為折合0#圖紙二張。為了方便制造，本模具沖孔異形凸模采用整體直通式。由于此次是大批量生產，所以采用級進模。級進模能沖孔、落料、彎曲、拉深、成型等多道工序，用一臺沖床就。過程，并且使用多排排樣方式以大幅提高設備利用率、生產效率。

　　

【正文】 緊湊， 工作平穩(wěn) 分離、成形（深度大的成形 件及復合工序） ，參照下表 表 按生產批量選擇設備 零件批量 設備類型 特點 適合工序 小批量 薄板 適合機械壓力機 速度快、生產效率高，質量較穩(wěn)定 各種工序 厚板 液壓機 行程不固定，不會因超載而損壞設備 拉深、脹形、彎曲等 大中批量 告訴壓力機和多工位自動壓力機 高效率，消除了半成品堆存等問題 沖裁各種工序 第 6 章 壓力機的選擇 22 。在選用設備類型時，還應充分注意到設備的精度與剛度。壓力機的剛度是由床身剛度、傳動剛度和導向剛度三部分組成，如果剛度較差，負載終了和卸載時模具間隙發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。設備的精度也有類似的問題。 ，還應考慮生產現場的實際可能。如果日前沒有效理想的設備供選擇，則應該設法利用現有設備來完成工藝過程。 綜合上述四種選擇方法，考慮到零件屬于小型工件，且精度要求并不高。雖然是大批量生產，但一般的機械壓力機均能滿足其要求。因此，初步選定設備類型 為開式機械壓力機。 設備規(guī)格 在選定設備類型之后，應該進一步根據沖壓件大小、模具尺寸及工藝變形力來確定設備規(guī)格和具體參數。其規(guī)格的主要參數有以下幾個： 行程壓機行程的大小，應該保證坯料的方便放進與零件的方便取出。 裝配模具的相關尺寸壓力機的工作臺面尺寸應大于模具的平面尺寸 (一般是模具底板 )，還應有模具安裝與固定的余地，但過大的余地對工作臺受力不利，工作臺面中間孔的尺寸要保證漏料或順利安放模具頂出料裝置。一般開式壓機滑塊上有模柄孔尺寸 (直徑高度 )，此時，模具的模柄應當與此相適應。 閉合高度沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點時，滑塊下平面至工作臺上平面間的開擋空間尺寸。這個高度即為沖壓操作 (主要是裝卸模具 )的空間高度尺寸。顯然、沖床的閉合高度應與模具的閉合高度相適應。沖床的最大閉合高度要大于模具的閉合高度，最小閉合高度又要能小于模具的閉合高度。一般模具的閉合高度 H 應滿足以下關系： 10 5 （ 61） 式中： H min — 壓力機最小閉合高度； 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 H1 — 墊板厚度； H — 模具閉合高度； H max — 壓力機的最大閉合高度； H min H1 — 壓力機的最小閉合高度； H max H1 — 壓力機的最大裝模高度。 如果模具封閉高度小于設備的最小封閉高度時，可以用附加墊板 (在下模座下面 )達到要求。模具的平面尺寸 (主要是下模板 )應小于設備工作臺平面尺寸，模具漏料孔 D1 應小于設備的工作臺孔 D。二是模柄長度 L1 應稍小于設備滑塊孔的深度 L；模柄直徑 d1 應稍小于滑塊孔徑 d。 設備噸位設備噸位大小的選擇首先要以沖壓工藝所需要的變形力為前提。 要求設備的名義壓力要大于所需的變形力，而且，還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設備的上作剛度、沖壓零件的精度及延長設備的壽命的觀點出發(fā)，應要求設備容量有較大剩余。最新的觀點是使設備留有 (4030)％ 的余量，即只使用設備容量的 (6070)％ 。還有的建議只使用設備容量的 50％ ，即取設備的噸位為工藝變形總力的 2 倍。 通過計算沖裁工件所需的沖裁力為 ， 查沖壓模具設計與制造附錄， 初步預選公稱壓力為 1000KN 的壓力機 。 其規(guī)格參數為： 最大封閉高度 400mm，閉合高度調節(jié)量 110mm 即最小閉合高度為 290mm，模柄孔尺寸 ?60 75。 第 7 章 模具主要零件的設計 24 第 7 章模具主要零件的 設計 沖裁模間隙 沖裁間隙 Z 是指凹模刃口橫向尺寸 D A 與凸模刃口橫向尺寸 d T 的差值， 圖 Z 表示雙面間隙，單面間隙用 Z/2 表示，如果無特別的說明，沖裁間隙是指雙面間隙。 Z 指可以為正，也可以為負，但在普通沖裁中均為正值。 間隙的重要性 間隙對沖裁件的質量、沖裁力和模具壽命均有重要的影響，是沖裁工藝與沖模設計的得一個非常重要的工藝參數。 間隙對沖裁件質量的影響 間隙是影響沖裁件質量的重要因素之一。 間隙對沖裁力的影響 試驗證明，隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但當單面間隙介于材料厚度的 5%20%范圍內時沖裁力的降低不超過 5%10%。因此在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著，隨間隙的增大，卸料力和推件四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 力都會減小，一般當單面間隙增大到材料厚度的 15%25%時卸料力幾乎降低為零。但間隙繼續(xù)增大會使毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。 間隙對模具壽命的影響 模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間的合格制件數表 示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细裰萍当硎尽? 模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和脹裂。 沖裁過程中作用于凸、凹模上的力為被沖材料的反作用力。凸、凹模刃口受著極大的垂直壓力與側壓力的作用，高壓使刃口與被沖材料接觸面之間產生局部附著現象，當接觸面相對滑動時，附著部分就產生剪切而引起磨損。這種附著磨損，是沖模磨損的主 要形式。接觸壓力越大，相對滑動距離越大，模具材料越軟，則磨損量越大。而沖裁中的接觸壓力的增大，還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃，小間隙還會還會產生凹模脹裂、小凹模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。當然，影響模具壽命的因素很多，有潤滑條件、模具制造材料和精度、表面粗糙度、被加工材料特性、沖裁件輪廓形狀等都與模具壽命有關，但間隙卻是其中一個主要因素。 所以為了減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質量的前提下適當采用較大的間隙是必要的。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度、間隙模具粗糙度值，良好 潤滑，以減小磨損。 沖裁模間隙值的確定 根據以上分析可見，間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具使用壽命等都有很大的影響。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件質量最佳、沖模壽命最長、沖裁力最小等各方面的要求。因此，在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為 最小合理間隙值，最大值稱為最大合理間隙?？紤]到在生產過程中的磨損使間隙變大， 故設計與制造新模具時應該采用最小合理間隙值。確定合理間隙值有理論法和經驗確定 法兩種， 生產中多用經驗確定法。 第 7 章 模具主要零件的設計 26 經驗確定法 ： 根據研究與實際生產經驗，間隙值可按要求分類查表確定。對于尺寸精度、斷面質量要求高的沖裁件應選用較小間隙值，這是沖裁力與模具壽命作為次要因素考慮。對于尺寸精度和斷面質量要求不高的沖裁件，在滿足沖裁要求的前提下，應以降低沖裁力、提高模具壽命為主，選用較大的雙面間隙值?？稍斠?GB/T16743— 1997 表 中間隙沖裁表（ t%） 材料 厚度 t/mm 1 1~2 層壓紙板、層壓布板 4~8 5~9 鋁、鉛、銅 4~8 5~9 1J7 4J29 5~9 6~10 Q23 H62 6~10 8~12 4 50 8~12 10~14 65Mn、 T8A 10~14 12~16 需要指出的是，當模具采用線切割加工，如果直接從凹模中制取凸模，此時凸、凹模間隙決定于電極絲直徑、放電間隙和研磨量。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 凸模與凹模刃口尺寸的確定 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，是沖裁模設計中的一項重要工作。 凸、凹模刃口計算原則 由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都帶有錐度，而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。落料件的光亮帶處于大端尺寸，沖孔件的光亮帶處于小端尺寸。落料件的光亮帶是因凹模刃口擠切材料產生的，而沖孔件的光亮帶是凸模刃口擠切材料產生的。且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應區(qū)分落料和沖孔，并遵循如下原則： 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取得。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沖裁來取得。 根據沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诠ぜ淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸。這樣，凸、凹模在磨損到一定程度時，扔能沖出合格的零件。模具磨損預留量與工件制造精度有關。用 xΔ表示，其中 Δ為工件的公差值， x 為磨損系數，其值在 ～ 1 之間，根據工件制造精 度選?。? 工件精度 IT10 以上 x =1 工件精度 IT10～ IT13 x = 工件精度 IT14 x = 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選取最小合理間隙值 （ Zmin ） 。 第 7 章 模具主要零件的設計 28 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，又要保證有合理的間隙。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 級來選取；對于形狀復雜的刃口，制造偏差可按工件相應部分公差值的 1/4 來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的，制造 偏差值可取工件相應部分公差值 1/8并冠以 （ 177。 ） 。 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”原則標注為單向公差，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。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。 凸、凹模刃口尺寸的計算 由于加工方法的不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可以分為兩類。其一為凸模與凹模圖樣分別加工法，另外一種方法為凸模與凹模配作法。 （ 1） 按凸模與凹模圖樣分別加工法 沖孔 ： 沖孔工序刃口尺寸計算公式為： （ ） 。 0 （ 71） （ ） 0: （ 72） 落料 ： 落料工序刃口尺寸的計算公式為： ( )0: （ 73） ( )。 0 （ 74） 孔心距 177。 8 （ 75） 式中： d T 、 d A — 沖孔凹、凸模尺寸； d min — 沖孔件最小極限尺寸； x — 磨損系數； Δ — 工件的制造公差； Z min — 最小合理間隙值，查表 ，可知 Z min = 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 、 — 凸、凹模具的制造公差，可按 IT6IT7 級來選取，也可查表 或取 δT≤（ Zmax —Z min ） ， δA≤（ Zmax Z min ?） 。 為了保證初始間隙不超過 Z max 即 δ A +δ T + Z min ≤Z max ， δ T 和 δ A 選取必須滿足以下條件： δ A +δ T ≤Z max Z min （ 76） 表 （圓形、方形）沖裁時凸模、凹模的制造偏差 由上可見，凸、凹模分別加工法的優(yōu)點是，凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。其缺點是，為了保證初始間隙在合理的范圍內，需要采用較小的凸、凹模具有制造公差才能滿足 δA+δT≤Z max Z min 的要求，所以模具制造成本相對較高。由工件的結構尺寸可知道，外形尺寸 ?: ?:由沖孔得到，其余尺寸由落料得到。通過查表 得 Z min =， Z max =。 Z max Z min == ， 工件上未標注公差尺寸視為 IT14 級，取 x =， 由公差表查得 ?: mm 為 IT8 級，取 x =1，偏心距:,精度等級為 IT10 級 ,取 x =1 （ 2） 配作法 采用凸、凹模分別加工法時，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須嚴格限制沖模的制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料的沖模，或者沖制復雜形狀工件的沖模，或者單件生產的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。 配作法就是先按設計尺寸制造出一個基準件（凸模或凹模），然后根據基準基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 ＞ 120～ 180 ＞ 18～ 30 ＞ 180～ 260 ＞ 30～ 80 ＞ 260～ 360 ＞ 80～ 120 ＞ 360～