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濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘要
模具是典型的按訂單單件生產(chǎn)的行業(yè)，每一個(gè)訂單都要與客戶進(jìn)行詳細(xì)的業(yè)務(wù)和技術(shù)方面的溝通，否則將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。
我設(shè)計(jì)的該模具是根據(jù)市場(chǎng)要求所設(shè)計(jì)的，通過對(duì)零件的認(rèn)識(shí)可知，該零件所用的材料是10號(hào)鋼，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，再經(jīng)過方案比較，故選擇復(fù)合沖裁作為該副模具工藝生產(chǎn)方案即比較加工又便于經(jīng)濟(jì)；經(jīng)過計(jì)算分析完成該模具的主要設(shè)計(jì)計(jì)算；選出符合該模具的定位方式、卸料出件方式導(dǎo)向方式；設(shè)計(jì)模具的工作部分即凸、凹模的設(shè)計(jì)，選擇模具的材料即確定每個(gè)零部件的加工方案；僅接著根據(jù)模具的裝配原則，完成模具的裝配裝配模具試沖通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因給予糾正，并對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理。
關(guān)鍵詞：墊板 模具 沖壓
引言
由于歷史和體制上的原因，我國模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平一直很低，其中沖壓模具的專業(yè)化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙了沖壓模具的發(fā)展，根據(jù)國內(nèi)外模具專業(yè)化情況來看，專業(yè)化可以有多層意思：1）模具生產(chǎn)獨(dú)立于其他產(chǎn)品生產(chǎn)，專業(yè)生產(chǎn)模具外供；2）按模具種類劃分，專門從事某一類模具（如沖壓模具）生產(chǎn)；3）在某一類模具中，按其服務(wù)對(duì)象或模具工藝及尺寸大小，選取該類模具中的某種模具（例如汽車覆蓋件模具、多工位級(jí)進(jìn)模具、精沖模具等等）進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)；4）專業(yè)生產(chǎn)模具中的某一些零件（如模架、沖頭、彈性元件等）供給模具生產(chǎn)企業(yè)；5）按工序開展專業(yè)化協(xié)作。例如目前社會(huì)上專門從事模具設(shè)計(jì)的公司、專門進(jìn)行型腔加工或電加工協(xié)作的企業(yè)、專門接受測(cè)量或熱處理委托業(yè)務(wù)的企業(yè)及專業(yè)從事拋光業(yè)務(wù)的企業(yè)等等，這種多層次的專業(yè)化促進(jìn)了模具行業(yè)的發(fā)展。但專業(yè)化的路途仍舊遙遠(yuǎn)，必須加快進(jìn)程才能適應(yīng)形勢(shì)。
在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會(huì)不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距?！笆晃濉逼陂g，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅(jiān)持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，我國的沖壓模具的水平也必然會(huì)更上一層樓。
1 沖壓件的工藝性分析與方案確定
1.1 沖壓件工藝性分析
工件名稱：墊板
零件簡圖：如圖1所示
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：10鋼
材料厚度：
圖1 零件圖
沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。
⑴ 沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少廢料。
⑵ 沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當(dāng)?shù)膱A角。
⑶ 沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應(yīng)避免過長的懸臂與窄槽。
⑷ 腰圓形沖裁件，如允許圓弧半徑，則R應(yīng)大于料寬的一半，即能采用少廢料排樣；如限定圓弧半徑等于工件寬度之半，就不能采用少廢料排樣，否則會(huì)有臺(tái)肩產(chǎn)生。
⑸ 沖孔時(shí)，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過小。
⑹ 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強(qiáng)度的限制，不能太小。
⑺ 在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，其孔壁與工件之間的距離不能過小。
此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為10鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。該零件形狀簡單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為。根據(jù)所標(biāo)注的尺寸公差可知，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為，工件的未標(biāo)注尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，孔中心與邊緣距離尺寸公差為。將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。
1.2 沖裁工藝方案的確定
該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案。
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：先落沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本較高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于凸、凹模許用最小壁厚3.2mm模具強(qiáng)度較高，制造難不大，成本相對(duì)比較低些，并且操作十分方便工件精度也能滿足要求。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求但由于本副模具比較簡單，僅有沖一個(gè)的孔采用該方案造價(jià)相對(duì)比較高，由于需要再定位裝置精度很難達(dá)到工件上所標(biāo)注的尺寸公差，故而采用該方案不符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律（降低成本提高生產(chǎn)效率）。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二復(fù)合沖裁為佳。
2 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 排樣方案的確定及計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模，首先要設(shè)計(jì)條料的排樣圖。墊板的形狀具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，直排樣時(shí)材料利用率低，應(yīng)采用直隊(duì)排樣，如圖2所示的排樣方法，設(shè)計(jì)成隔位沖壓，可顯著地減少廢料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隙中沖裁出第二部分工件。搭邊值取由表2.1查得最小搭邊值：。表2.1 最小搭邊值a
卸料板型式
條料厚度t/mm
搭邊值/mm
用于圓形及r>2t
用于矩形 L<50
用于矩形 L>50
a
a1
a
a1
a
a1
彈性卸料板
~0.25
1.2
1.0
1.5
1.2
1.8~2.6
1.5~2.5
0.25~0.5
1.0
0.8
1.2
1.0
1.5~2.5
1.2~2.2
0.5~1.0
1.8~2.6
1.5~2.5
1.0~1.5
1.3
1.0
1.5
1.2
2.2~3.2
1.8~2.8
1.5~2.0
1.5
1.2
1.8
1.5
2.4~3.4
2.0~3.0
圖2 排樣圖
計(jì)算沖壓件毛坯面積：
條料寬度：
布距：
一個(gè)步距距的材料利用率：
式中一個(gè)布距內(nèi)沖裁件數(shù)目
沖裁件面積
條料寬度
布距
2.2 沖壓力的計(jì)算
平刃口模具沖裁時(shí)，其理論沖裁力（N）
可按下式計(jì)算：
式中： 沖裁件周長
材料厚度
材料抗剪強(qiáng)度
材料抗剪強(qiáng)度，材料厚度
⑴ 落料力
⑵ 沖孔力
⑶ 落料時(shí)的卸料力
查表2.2：取
表2.2 卸料力、頂件力、推件力系數(shù)
材料及厚度/mm
鋼
0.065~0.075
0.1
0.14
0.1~0.5
0.045~0.055
0.065
0.08
0.5~2.5
0.04~0.05
0.055
0.06
2.5~6.5
0.03~0.04
0.045
0.05
>6.5
0.02~0.03
0.025
0.03
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
紫銅、黃銅
0.02~0.06
0.03~0.09
故
⑷ 沖孔時(shí)的推件力
取圖3的凹模刃口形式，，則個(gè)
查表2.1：
故
選擇沖床時(shí)的總沖壓力為：
該模具采用彈性卸料和下出料方式。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-40。
圖3 凹模刃口形式
圖4 壓力中心
2.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
確定模具壓力中心按比例畫出零件形狀，選坐標(biāo)系，如圖4所示。因零件左右對(duì)稱，即，故只需計(jì)算。
將工件沖裁周邊分成基本線段，求出各段長度及各段的重心位置：
故壓力中心C坐標(biāo)為：（0，46.27）
有以上計(jì)算結(jié)果可看以出，若選用J23-40沖床，C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。
2.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算
在確定工件零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)比較簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法計(jì)算。查表2.3得間隙值 ，。
表2.3初始雙面間隙Zmax、Zmin
材料厚度t/mm
08、10、35
09M2、Q235
Q345
40、50
65Mn
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
<0.5
極小間隙
0.5
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.6
0.0.048
0.072
0.048
0.072
0.048
0.072
0.048
0.072
0.7
0.064
0.092
0.064
0.092
0.064
0.092
0.064
0.092
對(duì)沖孔 ，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
查表2.4的凸、凹模制造公差：
表2.4 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公差
基本尺寸
凸模公差
凹模公差
基本尺寸
凸模公差
凹模公差
0.020
0.020
180-260
0.030
0.045
>18-30
0.020
0.025
260-360
0.035
0.050
30～80
0.020
0.030
360-500
0.040
0.060
80～120
0.025
0.035
>500
0.050
0.070
120～180
0.030
0.040
校核：
滿足 條件
查表2.5得因數(shù)
按式
表2.5 磨損系數(shù)
材料厚度t/mm
非圓形沖件
圓形沖件
1
0.75
0.5
0.75
0.5
沖件公差Δ/mm
1
<0.16
0.17~0.35
>0.36
<0.16
>0.16
1~2
<0.20
0.21~0.41
>0.42
<0.20
>0.20
2~4
<0.24
0.25~0.49
>0.50
<0.24
>0.24
4~
<0.30
0.31~0.59
>0.60
<0.30
>0.30
對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用分開加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。零件圖中未注公差的尺寸，查查表2.6找出其極限偏差：
表2.6 沖裁件外徑與內(nèi)孔尺寸公差
料厚/mm
沖件尺寸/mm
0.2~0.5
0.5~1
1~2
2~4
4~6
一般精度
沖裁件
〈10
0.08/0.05
0.12/0.05
0.18/0.06
0.24/0.03
0.30/0.01
10~50
0.10/0.08
0.16/0.08
0.22/0.10
0.28/0.12
0.35/0.15
50~150
0.14/0.12
0.22/0.22
0.30/0.16
0.40/0.20
0.50/0.25
150~300
0.2
0.3
0.5
0.7
1.0
較高精度
沖裁件
〈10
0.025/0.02
0.03/0.02
0.04/0.03
0.06/0.04
0.10/0.06
10~50
0.03/0.04
0.04/0.04
0.06/0.06
0.08/0.08
0.12/0.10
50~150
0.05/0.08
0.06/0.08
0.08/0.10
0.10/0.12
0.15/0.15
150~300
0.08
0.10
0.12
0.15
0.20
查表2.5得因數(shù)為：當(dāng) 時(shí),
當(dāng) 時(shí),
按式：
3 模具總體設(shè)計(jì)
3.1 模具類型的選擇
模具類型分為三種分別是：單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模。
單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。
復(fù)合模是指在一次壓力機(jī)的行程中在模具的同一工位上同時(shí)完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)或幾個(gè)具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如落料沖孔復(fù)合模中有一個(gè)既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。
由沖壓工藝分析可知，該模具采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。
3.2 定位方式的選擇
定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對(duì)條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對(duì)工序進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。
定位零件基本上都已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
因?yàn)樵撃＞卟捎檬菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)定。
3.3 卸料﹑出件方式的選擇
卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。
卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的一種卸料零件。
出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把準(zhǔn)過載上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。
綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為2.2mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料，又因?yàn)槭菑?fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。
3.4 導(dǎo)向方式的選擇
在沖壓過程中，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
4 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
沖孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設(shè)計(jì)成直柱的形狀，尺寸標(biāo)注如圖5。
圖5 圓形凸模
4.2 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)量大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，即圖3所示的刃口形式。
凹模的外形尺寸，凹模的厚度（）和外徑分別為：
式中：式中：K——有b和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù)查表4.1
B——垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離
凹模壁厚c：
尺寸標(biāo)注如圖6所示。
表4.1 凹模厚度系數(shù)
圖6 凹模外形
4.3 凸凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凸模外，必然還有一個(gè)凸凹模。凸凹模的結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。
校核凸凹模強(qiáng)度：
凸凹模的最小壁厚:
而實(shí)際最小壁厚為，故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保證雙面間隙。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸的公差，應(yīng)比零件圖標(biāo)注精度高級(jí)，即定為。
圖7 凸凹模
5 模具材料的選用和模架的選擇
5.1 模具材料的選用
⑴ 冷沖模用鋼應(yīng)具有的力學(xué)性能：
1）應(yīng)具有較高的變形抗力；
2）應(yīng)具有較高的斷裂抗力；
3）應(yīng)具有較高的耐磨性及抗疲勞性能；
4）應(yīng)具有較高的冷熱加工工藝性。
⑵ 冷沖模零件材料選用原則：
1）要選擇能滿足模具工作要求的最佳綜合性能的材料；
2）要針對(duì)模具失效形式選用鋼材；
3）要根據(jù)制品的批量大小，以最低成本的選材原則選材；
4）要根據(jù)沖模零件的作用選擇材料；
5）要根據(jù)沖模精度程度選擇鋼材。
綜合各種材料進(jìn)行比較及材料的用途查下列表5.1和5.2可選擇為冷沖模工作零件所用的鋼材。
表5.1 冷沖模工作零件材料
零件名稱
使用條件
選用材料
凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模鑲塊，連續(xù)模，側(cè)刃凸模
形狀簡單，沖裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生產(chǎn)的沖裁
T8、T8A、T10、T10A
沖裁件厚度t3mm，形狀復(fù)雜，或沖裁厚度t＞3mm的中小批量沖裁
Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV
要求批量較大，使用壽命較長的沖裁模
W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20
需要加熱沖裁模
3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV
選擇說明：在選擇沖裁凸模、凹模材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和失效特點(diǎn)，量材而用。如形狀簡單、尺寸較小、受力較小的凸、凹模，只需要熱處理工藝適當(dāng)。性能可以滿足使用，生產(chǎn)批量不大時(shí)，可選用碳素工具鋼，這樣可以降低成本；反之，就應(yīng)該選用變形較小，耐磨性高的合金工具鋼。對(duì)于大、中型沖裁模，其材料成本與模具總成本10%~18%左右，故應(yīng)選用變形小、耐磨性高的合金工具鋼較適宜。
表5.2 冷沖模輔助材料的選用
零件名稱
選用材料
熱處理
硬度HRC
上模座、下模座
HT20~40HT25~47、ZG25、ZG35A3、A5
模柄
A3、A5
凸模固定板、凸、凹模固定板
A3、A5
側(cè)面導(dǎo)板
45
淬火
43~48
導(dǎo)柱
20
滲碳0.8~1
58~62
導(dǎo)套
20
淬火
58~60
導(dǎo)正銷、定位銷
T7、T8
淬火
52~56
擋料銷、擋料板
45
淬火
45~48
墊板、定位板
45、T7A
淬火
43~48
螺母、墊圈
A3
固定螺栓、螺釘
A3、45
銷釘
45
淬火
45~48
頂桿、摧桿
45
淬火
43~48
5.2 模架的選擇
模架選用中等精度的中，小尺寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架，從右向送料，操作方便．
上模座：
下模座：
導(dǎo)柱：
導(dǎo)套：
墊板厚度：
凸模固定板厚度：
卸料板厚度?。?
彈簧外露高度：
模具閉合高度：
可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-40的最大裝模高度，由此可見，可以使用。
6 主要零部件的設(shè)計(jì)
6.1 卸料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算：
⑴ 模具結(jié)構(gòu)初定6根彈簧，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為：
⑵ 根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，有書附錄C1初選序號(hào)的彈簧，其最大工作負(fù)荷
⑶ 校驗(yàn)是否滿足。查書附錄C1即負(fù)荷——行程曲線，并經(jīng)過計(jì)算可得到下標(biāo)6.1數(shù)據(jù)：
表6.1 計(jì)算結(jié)果
序號(hào)
68
60
44.5
15.5
10.5
18.7
69
80
58.2
21.8
15
23.2
70
120
85.7
34.3
23
31.2
71
160
113.2
46.8
30
38.2
72
200
140.5
59.5
40
48.2
注：
由表中數(shù)據(jù)可見，序號(hào)70～72的彈簧均能滿足，但選序號(hào)70的彈簧最合適，因?yàn)槠渌鼜椈商L，會(huì)使模具高度增加。70號(hào)彈簧的規(guī)格為：
外徑：
鋼絲直徑：
自由高度：
裝配高度：
6.2 定位零件的設(shè)計(jì)
落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用工件上和兩個(gè)孔作導(dǎo)正孔。導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸凹模斷面1mm，所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用H7/h6配和。起粗定距的活動(dòng)擋料銷、彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為8×16。
圖8 導(dǎo)正銷
6.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定兩導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按表選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。
6.4 卸料部件的設(shè)計(jì)
[1]卸料部件的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC.
[2]螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘。公稱直徑為12mm,螺紋部分為M10×10mm。卸
料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模斷面1mm,有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
7 模具總裝圖
該復(fù)合沖裁模將凹模即小凸模裝在上模上，是典型的倒裝結(jié)構(gòu)，圖9所示為本例的模具總圖。
模具上模部分主要由上模板、墊片、凸模、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔的廢料可通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏下。兩個(gè)導(dǎo)正銷控制條料送進(jìn)的導(dǎo)向，固定擋料銷控制送料的進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘、彈簧組成。沖制的工件由推件桿推簡辦推銷和推件塊組成的剛性推件裝置推出。
條料送經(jīng)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷利用條料上和孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距。活動(dòng)擋料銷位置電話設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成后，當(dāng)導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距，用這種方法定距，精確可達(dá)到0.02mm。
圖9 裝配圖
8 沖壓設(shè)備的選擇
通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：
滑塊行程：
最大閉合高度：
連桿調(diào)節(jié)量：
工作臺(tái)尺寸：
墊板尺寸：
模柄孔尺寸：
最大傾斜角度：
9 模具零件加工工藝
本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件，固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對(duì)簡單。落料凸模的加工工藝過程見表9.1。
表9.1 料凸模的加工工藝過程表：
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
工序圖（示意圖）
1
備料
將毛坯鍛成長方體
2
熱處理
退火
3
刨
刨6面，互為直角留單邊余量0.5mm
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨6面，互成直角
6
鉗工劃線
劃出各孔位置線
7
加工螺釘孔、安裝孔及穿絲孔
按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔等
8
熱處理
按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到58～62HRC
9
磨平面
精磨上、下平面
10
線切割
按圖線切割，輪廓達(dá)到尺寸要求
11
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
12
檢驗(yàn)
凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。如圖所示凹模的加工過程與圖所示落料凹模的加工過程完全類似，見表9.1，在此就不再介紹。
10 模具的裝配和沖裁模具的試沖
10.1 模具的裝配
根據(jù)復(fù)合模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修，具體裝配見表10.1。
表10.1墊板復(fù)合模的裝配
序號(hào)
工序
工藝說明
1
凸、凹模預(yù)配
（1）裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
（2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯洌瑱z查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。
2
凸模裝配
以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板7的形孔中，并擰緊牢固
3
裝配下模
（1） 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板；
（2） 在下模座、導(dǎo)料上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲
（3） 將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘
4
裝配上模
（1） 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模；
（2） 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔。銷孔位置并鉆絞螺孔、銷孔；
（3） 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊；
（4） 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm；
復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；安裝導(dǎo)正銷、承料板；切紙檢查，合適后打入銷釘。
5
試沖愈調(diào)整
裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整
10.2 模具的工作過程
模具屬于復(fù)合模其工作過程一般是在一次沖裁過程中能夠完成所有的成形過程（沖孔與落料）。工作時(shí)，條料由卸料板上面送入，依靠導(dǎo)料銷和擋料銷來對(duì)條料進(jìn)行正確的定位，上模下行卸料板與推件塊壓緊板料，然后凸凹模完成沖孔工作，上模繼續(xù)下行，工件要推件塊的壓緊即而完成落料，上?；厣龝r(shí)，由卸料板及推件塊完成卸料。
10.3 沖裁模具的試沖
模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。
沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號(hào)、沖模圖號(hào)、制件號(hào)、使用壓力機(jī)型號(hào)、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫。沖裁模具試沖時(shí)常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表10.2。
表10.2 沖裁模具試沖時(shí)常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法
缺陷
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
沖件毛刺過大
1.刃口不鋒利或淬火硬度不夠
2．間隙過大或過小，間隙不均勻
1．修磨刃口使其鋒利
2．重新調(diào)整間隙，使其均勻
沖件不平整
1．凸模有倒錐，沖件從孔中通過時(shí)被呀彎
2．頂出件與頂出器接觸零件面積大小
3．頂出件、頂出器分布不均勻
1．修磨凹?？?，去除導(dǎo)錐現(xiàn)象
2．更換頂出桿，加大與零件的接觸面積
尺寸超差和形狀不準(zhǔn)確
凸模、凹模形狀及尺寸精度差
修整凸模、凹模形狀及尺寸，使其達(dá)到形狀及尺寸精度要求
凸模折斷
1．沖裁時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力
2．卸料板傾斜
1．在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè)向力
2．修整卸料板或使凸模增加導(dǎo)向裝置
凹模被脹裂
1．凹?？子械瑰F度形象
2．凹模孔內(nèi)卡住廢料
1．修磨凹?？?，消除倒錐現(xiàn)象
2．修抵凹?？赘叨?
凸、凹模刃口相咬
1.上、下模座，固定板、凹模、墊板等零件安裝基面不平行
2.凸、凹模錯(cuò)位
3.凸模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套與安裝基面不垂直
4．導(dǎo)向精度差，導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙過大
5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移
1．調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝
2．重新安裝凸、凹模，使之對(duì)正
3．調(diào)整其垂直度重新安裝
4．更換導(dǎo)柱、導(dǎo)套
5．調(diào)整及更換卸料板
沖裁件剪切斷面光亮帶寬，甚至出現(xiàn)毛刺
沖裁間隙過小
適當(dāng)放大沖裁間隙，對(duì)于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對(duì)落料間隙加大在凸模方向上
剪切斷面光亮帶寬窄不均勻，局部有毛刺
沖裁間隙不均勻
修磨或重新調(diào)整凸?；虬寄＃{(diào)整間隙保證均勻
外型與內(nèi)孔偏移
1．在連續(xù)模中孔與外形偏心，并且所偏的方向一致，表明側(cè)刃的長度與布局不一致
2．連續(xù)模多件沖裁時(shí)，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對(duì)位置有變化
3．復(fù)合?？仔尾徽_，表明凸凹模相對(duì)位置有偏移
1．加大(減小)側(cè)刃長度或磨小（加大）擋料塊尺寸
2．重新裝配凸模并調(diào)整其位置使之正確
3．更換凸（凹）模，重新進(jìn)行裝配調(diào)整合適
送料不暢通，有時(shí)被卡死
易發(fā)生在連續(xù)模中
1．兩導(dǎo)料板之間的尺寸過小或有斜度
2．凸模與卸料板之間的間隙太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞
3．導(dǎo)料板的工作面與側(cè)刃不平行，卡住條料，形成毛刺大
1．粗修或重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板
2．減小凸模與導(dǎo)料板之間的配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料板孔
3．重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板，使之平行
4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間隙，使之達(dá)到嚴(yán)密
卸料及卸料困難
1．卸料裝置不動(dòng)作
2．卸料力不夠
3．卸料孔不暢，卡住廢料
4．凹模有錐度
5．漏料孔太小
6．推桿長度不夠
1．重新裝配卸料裝置，使之靈活
2．增加卸料力
3．修整卸料孔
4．修整凹模
5．加大漏料孔
6加長打料桿
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生活中的最后一個(gè)項(xiàng)目工作，有著不同尋常的意義，此項(xiàng)工作的完成也為三年大學(xué)生活畫上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。它是三年來所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，是對(duì)三年來我們所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，是讓人們了解我們個(gè)人技能的一項(xiàng)憑證，是學(xué)校給我們的最后一次檢驗(yàn)，是我們走出校園大門前的一次社會(huì)與技能升華。
我們模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)開設(shè)了《機(jī)械制圖及AUTOCAD》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》以及《計(jì)算機(jī)的應(yīng)用基礎(chǔ)》等基礎(chǔ)課，《數(shù)控機(jī)床及編程》、《模具制造工藝與工裝》《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》、《塑料模具設(shè)計(jì)與制造》等專業(yè)課，這些課程對(duì)我順利進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了一個(gè)基石的作用。比如，畢業(yè)設(shè)計(jì)中零件圖和模具裝配圖的繪制與《機(jī)械制圖及AUTOCAD》的學(xué)習(xí)是分不開的，模具的改進(jìn)也要《機(jī)械設(shè)計(jì)》《模具制造工藝與工裝》等課程的幫助，更不用說《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》這門專業(yè)課的重要作用了。
模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。
我應(yīng)該樹立良好的設(shè)計(jì)思想，重視對(duì)自己運(yùn)用各種模具軟件的能力；合理利用自己身邊的信息資源，拓展自己的專業(yè)知識(shí)；面對(duì)競爭十分激烈的明天沒有技術(shù)，沒有知識(shí)將被社會(huì)淘汰，將沒有立足之地，因此要養(yǎng)成快速吸收新知識(shí)的能力，要有敏捷的眼光。
我的此次設(shè)計(jì)是根據(jù)社會(huì)市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)的，由于水平有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)有錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)老師和同學(xué)批評(píng)指正。
致謝
時(shí)間過的真快，轉(zhuǎn)眼間大學(xué)生活就要結(jié)束，這段令人難忘的時(shí)光將成為美好的回憶。心中有好多說不出的話，是不想離開，是遺憾，但更多的感激，這三年來有那么多的同學(xué)和老師給我了極大的幫助和關(guān)懷，我在這三年中不僅學(xué)到了技能知識(shí)，還知道了做人的道理。
經(jīng)過幾周的精心查閱書籍和精心的設(shè)計(jì)，功夫不負(fù)有心人，我的設(shè)計(jì)終于搞完了。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，承我的指導(dǎo)老師張九強(qiáng)的悉心教導(dǎo)，并得到其他幾位老師的關(guān)心和幫助，同時(shí)，還有我們組的好多同學(xué)在此一并謹(jǐn)致謝忱。
在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中用到了很多以前上課時(shí)學(xué)的知識(shí)，尤其是老師上課教給我們的一些分析問題、解決問題的思想在這次項(xiàng)目中都得到了很好的印證，使我在這些方面能夠很快的領(lǐng)會(huì)。有些老師雖然沒有親自指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，但仍對(duì)我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的幫助，在此一并表示感謝。
為此，再次感謝我們的指導(dǎo)老師在百忙之中給予我們?cè)O(shè)計(jì)的精心指導(dǎo)和極大的幫助。感謝他為我們指點(diǎn)迷律、出謀劃策。同時(shí)，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計(jì)中給予我的幫助！謝謝！
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