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1 緒 論
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè)。日本工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”。在德國(guó)模具被冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng)。
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
在我國(guó)，1998年3月在《國(guó)務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要位置。目前,我國(guó)沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位。
沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē),航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。但大型多工位級(jí)進(jìn)模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車(chē)覆蓋件模具等雖已能生產(chǎn)，但總體技術(shù)水平不高，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，仍有很大差距。
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。到目前，中國(guó)約有模具生產(chǎn)廠家2萬(wàn)多家，從業(yè)人員有50多萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值高達(dá)450億元人民幣以上。
中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長(zhǎng)江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值約占全國(guó)產(chǎn)值的三分之二以上。
而在模具制造領(lǐng)域中占有重要地位的沖壓模具生產(chǎn)技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用.
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:
1） 模具日趨大型化；
2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；
4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；
5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；
7）模具的精度將越來(lái)越高；
8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；
9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；
10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是“大而專(zhuān)”、“大而精”。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、洛陽(yáng)中國(guó)一拖集團(tuán)、美達(dá)塑業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)模具塑料模具和沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。實(shí)習(xí)過(guò)程中，在指導(dǎo)老師和在工廠師傅的指導(dǎo)幫助下，在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我又在圖書(shū)館查閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，并在互連網(wǎng)上查閱了許多最新研究成果，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，最終完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
2 沖裁件工藝規(guī)程的編制
2.1 沖壓工藝性分析
工件名稱(chēng)：墊圈
生產(chǎn)批量：小批量
材料：45
料厚：2mm
工件如圖
沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝性的適應(yīng)性，所謂沖裁性好是指用普通沖裁方案，在模具壽命和生產(chǎn)率較高的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁工藝性要求，對(duì)沖裁質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響。對(duì)于本零件：
（1）材料 45鋼具有良好的沖壓性能
（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡(jiǎn)單，可以考慮采用級(jí)進(jìn)沖裁。
（3）尺寸精度 所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬于自由尺寸，按IT14級(jí)確定工件的公差，一般沖壓均能滿(mǎn)足其精度要求。
（4）沖裁件的孔邊距和孔間距滿(mǎn)足沖裁工藝性要求
結(jié)論：可以沖裁。
2.2 沖壓工藝方案的確定
沖裁工序的組合方式可分為：?jiǎn)喂ば驔_裁、復(fù)合沖裁、和級(jí)進(jìn)沖裁
方案一：先落料，后沖孔，后彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料沖孔彎曲復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔落料彎曲連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序三副模具，生產(chǎn)率較低，不適于大批生產(chǎn)，難以滿(mǎn)足該零件的年產(chǎn)量的要求。方案二雖然只需一副模具，沖裁件精度和質(zhì)量高，生產(chǎn)率高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模具制造困難，而本制件只是一般精度的零件。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)率高，但模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，送進(jìn)操作方便，生產(chǎn)率高。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析和比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
2.3 排樣設(shè)計(jì)
2.3.1.坯料長(zhǎng)度的計(jì)算
由零件圖可知：r=0.8<0.5t=1
查課本表3.4.2
零件展開(kāi)長(zhǎng)度為：
LZ=l1|+2l2+2l 3+t=8+20+55+8+2=93mm
2.3.2 確定零件的排樣方案
沖裁件在條料、帶料、或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為：有廢料排樣、少?gòu)U料排樣、無(wú)廢料排樣，采用少、無(wú)廢料排樣可以簡(jiǎn)化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率，但是，因條料本身的公差及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí)，由于模具單邊受力（單邊切斷時(shí)），不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此排樣必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。對(duì)于有廢料排樣、少、無(wú)廢料排樣還可以進(jìn)一步按沖裁件在條料上的布置方法加以分類(lèi)，其主要形式有：直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多排、沖裁搭邊。因此排樣非常重要，此零件外形為矩形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故可以采用直排，兼顧到板料利用率及沖裁零件的精度要求，采用少?gòu)U料排樣。排樣如圖所示：
2.3.3 條料寬度和材料利用率的計(jì)算
沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。板料在成形為零件制品時(shí)，為了滿(mǎn)足沖裁的工藝性要求，不可避免的要產(chǎn)生一些廢料，沖裁所產(chǎn)生的廢料可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是結(jié)構(gòu)廢料，是由沖件的形狀特點(diǎn)長(zhǎng)生的；令一類(lèi)是由于沖件之間和沖件與條料側(cè)邊之間的搭邊，以及料頭、料尾和邊余料而產(chǎn)生的廢料，稱(chēng)為工藝廢料。所謂搭邊時(shí)指排樣時(shí)沖裁件之間及沖裁件和條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料，搭邊的作用：一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊值對(duì)沖裁過(guò)程和沖裁件質(zhì)量有很大影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過(guò)大，材料利用率低；搭邊過(guò)小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不足，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口，因此合理確定搭邊值非常重要。
這里取最小搭邊值，查課本表2.5.2最小搭邊值，可以得到工件間搭邊a1為2.2mm，側(cè)面搭邊a為2.5mm。
查課本表2.5.3條料寬度偏差△=0.6mm
條料寬度的計(jì)算，考慮到送料方便和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在此選用無(wú)側(cè)壓裝置的模具，按下式計(jì)算：
條料寬度 B0-△=(Dmax+2a)0-△=(93+2*2.5)0-0.6=980-0.6mm
式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
△—條料寬度的單向（負(fù)向）偏差
材料利用率的計(jì)算，一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率是：
總=(A1/Bs)*100%
式中 A1—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，mm2;
B—條料寬度，mm;
s—步距， mm
代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得總=76%
3 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
3.1 凸凹模及彎曲模的安裝形式
本模具采用級(jí)進(jìn)沖裁和彎曲，即先復(fù)合沖孔落料再?gòu)澢?，落料沖孔凸凹模安裝在上模，彎曲凸模安裝在上模，采用正裝的結(jié)構(gòu)形式。
3.2 送料方式設(shè)計(jì)與選擇
考慮到落料沖孔彎曲件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及生產(chǎn)效率和成本，在此采用手動(dòng)送料方式。
3.3 定位裝置的設(shè)計(jì)與選擇
沖模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)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(gè)方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，即送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離，即送料定距。此零件為大批量生產(chǎn)， 送料方便，定位簡(jiǎn)單，用導(dǎo)料銷(xiāo)作為送進(jìn)導(dǎo)向，導(dǎo)正銷(xiāo)設(shè)兩個(gè)，并位于條料的同側(cè)，由于條料采用從前向后送進(jìn)，故導(dǎo)料銷(xiāo)裝在左側(cè)，并將其設(shè)在凹模面上。彎曲時(shí)，為方便上一工序件的定位準(zhǔn)確，壓緊可靠，根據(jù)上一工序件的厚度及形狀特點(diǎn)，在此將凹模板上開(kāi)一槽穴，結(jié)構(gòu)詳零件圖和裝配圖。
控制送進(jìn)步距在此選用固定擋料銷(xiāo)，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定送進(jìn)步距，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，但其鉤頭易轉(zhuǎn)動(dòng)，所以應(yīng)考慮防轉(zhuǎn)。
3.4導(dǎo)向方式的選擇與設(shè)計(jì)
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，并從利于提高生產(chǎn)率考慮在此選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向裝置。在此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，其導(dǎo)向裝置裝在后側(cè)，橫向縱向送料都比較方便。
3.5卸料方式的選擇與設(shè)計(jì)
本復(fù)合模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料留在凹模孔洞中，故在上模部分應(yīng)設(shè)置剛性推件裝置，它有打桿、推板等零件組成
由于落料時(shí)廢料會(huì)卡在凸凹模上，在此選用彈壓卸料裝置，它由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)冉M成。彈壓卸料即起卸料又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度高。
4 沖壓工藝總力的計(jì)算及壓力機(jī)的選取
4.1沖裁工序總力的計(jì)算
由沖裁零件結(jié)構(gòu)和所已經(jīng)定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下幾部分：沖內(nèi)形的力P1,落外形的力P2,向下推出沖孔廢料的力P3,彎曲力P4.
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：
P=KLtτ
式中 P—沖裁力（kN）
L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）
t—沖裁件材料厚度（mm）
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)
K—系數(shù)，一般取1.3。
上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類(lèi)和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢(xún)。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)得45鋼的抗拉強(qiáng)度
σb=600Mpa
所以 P1≈3××π×3×2×600=33.912KN
P2≈103×2×600=123.6KN
推件力 Pt=nKtP
P—沖裁力
Kt—推件力系數(shù),由手冊(cè)查得Kt=0.055
n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中
彎曲力P4=0.7*KBt2σb/(r+t)
式中:B-彎曲件的寬度
t-彎曲件的厚度
r- 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑
σb-材料的抗拉強(qiáng)度
K-安全系數(shù)，一般取1.3
所以 P4=0.7×KBt2σb/(r+t)=0.7×1.3×10×4×600/（0.8+2）=7.8KN
P3=1×0.055×33.912=1.86516 KN
工序總力P總= P1+ P2+ P3+ P4=167.2 KN
4.2初選壓力機(jī)
根據(jù)工序總力，選可傾壓力機(jī)其型號(hào)為JG23-25，數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：250KN
滑塊行程：75mm
最大封閉高度：245mm
工作臺(tái)尺寸：500mm*320mm
滑塊底面尺寸：160mm*200mm
可傾斜角：25
封閉高度調(diào)節(jié)量：50mm
4.3壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算凸凹模的壓力中心，由外形輪廓可知，其為規(guī)則的矩形，因此其重心落在了對(duì)角線的交點(diǎn)上。如圖其壓力中心的坐標(biāo)x1y1是（0 0）;
對(duì)于內(nèi)形輪廓可以劃分為三個(gè)圓孔，分別求其壓力中心：左半圓?。?36.5 0）、中間圓?。? 0）、右圓?。?6.5 0）、所以壓力中心為：
X0=L1x1+L2x2+……+Lnxn/L1+L2+……Ln
y0=L1y1+L2y2+……+Lnyn/L1+L2+……Ln
得x0=2
Y0=0
所以可求得壓力機(jī)的壓力中心 (x， y) 為(2， 0)
5 模具主要零件和工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
(1)工作零部件的尺寸計(jì)算
由于沖孔落料零件的外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，因此沖裁此類(lèi)零件的凸凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，所以采用凸模和凹模分別加工的方法制作凸、凹模，設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。
①落料時(shí)，以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件的最小極限尺寸，將凸模刃口尺寸減小，使凸凹模取得最小合理間隙，即可得到凸模尺寸：
凹模尺寸
DA=(Dmax-x△) 0δA
凸模尺寸
DT=(Dmax-x△-zmin) -δT 0
式中 DT DA——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm
x——磨損系數(shù)，由手冊(cè)﹝1﹞查表2-30得：IT14級(jí)時(shí)x=0.75。
Zmin——雙面間隙，mm|（查課本表2.32可得到相應(yīng)的值）
△——工件公差，mm|（查課本表2.7.4可得到相應(yīng)的值）
δA δT——凸模和凹模的制造公差，mm（查課本表2.4.1可取得相應(yīng)的值）
所以 寬度方向：DA=（93-0.75×0.40）0+0.035=92.70+0.035
長(zhǎng)度方向：DA=(10-0.75×0.28)+0.020 =9.79+0.020
凸凹模：
寬度方向：
DT=(93-0.75×0.40-0.16)0-0.035=92.540-0.035
長(zhǎng)度方向：
DT=(10-0.75×0.28-0.16)0-0.020=9.630-0.020
②沖內(nèi)孔時(shí)，內(nèi)形凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸
dT=（dmin+x×△）-δT 0=(3+0.75×0.24)0-0.02=3.180-0.02
dA=( dmin+x×△+Zmin) δA 0=(3+0.75×0.24+0.16)0+0.02=3.340+0.02
彎曲時(shí)
凸模尺寸的計(jì)算：
凸模圓角半徑：由于r/t=0.4較小，所以這里取凸模圓角半徑等于彎曲件的圓角半徑，即rt=0.8
凹模圓角半徑：由課本可知，當(dāng)t≦2時(shí)，ra=(0.3～0.6)t=(0.6～1.2)mm,這里取0.8mm.
（2）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
落料凸凹模長(zhǎng)度的計(jì)算
L=h1+h2+t+h
式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm
h1—凸模固定板厚度，mm
h2—卸料板厚度，mm
t—料厚度，mm
h—增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5~1 mm）、凸模固定板2與卸料板之間的安全距離等，一般取10~20mm.
整體式凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即
凹模高度H=Kb
凹模壁厚C=(1.5~2)H
式中b----凹?？椎淖畲髮挾龋琺m,H不小于15mm
C-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；
K-----系數(shù)，查課本表2.9.5取0.40
凹模高度H=KB=0.30×93=27.9mm
查沖模軟件設(shè)計(jì)手冊(cè)VR1.0取標(biāo)準(zhǔn)凹模高度H=28 mm
查課本表2.9.4得刃口高度應(yīng)大于或等于6，
采用直通整體凹模
凹模上螺孔到凹模刃口的距離一般取（1.7~2.0）d
d 為螺孔的直徑
由于凹模厚度為28mm，所以根據(jù)手冊(cè)查得選用M10的螺釘
螺孔到凹模板外緣的最小距離a=1.5d=1.5×10=15mm
凹模上螺孔間距由表查得最小間距為40mm，最大間距為90mm。
螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于１６，布局如零件圖所示。
凹模采用整體式凹模
凹模壁后，查沖壓手冊(cè)其范圍是42-54mm這里取42mm
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板250×125×28-9Mn2V JB/T 7643.1,技術(shù)要求按（JB/T7653-1994）規(guī)定
凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍，即16.8-22.4mm,這里取20mm，由此可選用矩形凸模固定板規(guī)格為250×125×20-45鋼JB/T 7643.2，技術(shù)要求按（JB/T7653-1994）規(guī)定
查沖壓手冊(cè)，卸料板厚度取16 mm，規(guī)格為250×125×16，材料為45鋼
增加長(zhǎng)度取17mm材料為45鋼
所以凸?？傞L(zhǎng)L=h1+h2+t+h=20+16+2+17=55mm
由于此落料凸凹模直徑較大，所以不必進(jìn)行強(qiáng)度校核
材料為Cr12MoV硬度HRC58~62,尾部回火HRC40~50.
查沖壓手冊(cè)矩形墊板選用的規(guī)格為250×125×10-45鋼 JB/T 7643.3技術(shù)要求按（JB/T7653-1994）規(guī)定
凸凹模形式如下：
5.2 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
沖模的定位零件是為了保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確定位，因此定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化非常重要。
固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化,固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用如圖所示的結(jié)構(gòu)
固定擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)
查沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版VR1.0選用基本尺寸分別為d=16mm, d1=8mm,h=3mm,L=13mm,材料為45鋼，（JB/T 7649.10）,熱處理硬度為43-48HRC的固定擋料銷(xiāo)，技術(shù)要求按JB/T7653-1994的規(guī)定
5.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
根據(jù)壓力機(jī)的閉合高度和凹模周邊長(zhǎng)，可以選擇合適的模架查沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版VR1.0
確定模架各參數(shù)為：
凹模周界L=250 mm,B=125 mm,最小閉合高度190 mm，最大閉合高度235 mm，I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架，模架250×125×190-235I GB/T 2851.1
技術(shù)條件：按JB/T 8050-1999的規(guī)定
上模座250×125×45 下模座250×125×55導(dǎo)柱28×180導(dǎo)套28×110×43
模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖所示：
查沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版VR1.0
材料：Q235-A.F
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
基本尺寸d=25,d1=26,d2=33,d3=7,d4=6，L=65,L1=20,L2=4,L3=2.5
模柄A25×65 JB/T 7646.1
5.4 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
在前面已經(jīng)確定了采用彈壓性卸料板，設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有兼壓料作用。
5.5 聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷(xiāo)釘定位。具體講
螺釘標(biāo)記：30鋼M103 GB/T 70.1
圓柱銷(xiāo)釘標(biāo)記：30鋼 GB/T 119
6 墊圈沖孔落料彎曲?？傃b圖
7 壓力機(jī)的校核
通過(guò)對(duì)比初選壓力機(jī)和模架的參數(shù)，可以看出所選擇的壓力機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)均能符合模架參數(shù)的各項(xiàng)需求，所選壓力機(jī)滿(mǎn)足要求！
8 主要零件的加工工藝過(guò)程
8.1彎曲凸模的加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序
名稱(chēng)
工序內(nèi)容
工序簡(jiǎn)圖
1
備料
備LXH=65X20的棒料
2
熱處理
退火
3
車(chē)削
留0.5mm的單側(cè)加工余量
4
熱處理
淬硬
5
磨削
磨外圓平面
6
鉗修
拋光刃磨整形
8.2凹模板加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
工序簡(jiǎn)圖
1
備料
將毛坯鍛成長(zhǎng)方體：
LxDxH=270x145x47
2
熱處理
退火
3
粗刨
刨六面成:
LxDxH=250x125x27
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨六面，互成直角
6
鉗工畫(huà)線
劃出各孔位置線，型孔輪廓線
7
銑定位槽
達(dá)到設(shè)計(jì)要求
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
工序簡(jiǎn)圖
8
加工螺孔、銷(xiāo)釘孔及穿絲孔
按位置加工螺釘孔、銷(xiāo)釘孔及穿絲孔
9
熱處理
按處理工藝淬火，回火到58～62HRC
10
磨平面
精磨上下平面
11
線切割
線切割型孔達(dá)到規(guī)定尺寸要求
12
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
13
檢驗(yàn)
9 總 結(jié) 語(yǔ)
作為一名工科類(lèi)學(xué)校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走出校園走向社會(huì)前的最后一次實(shí)踐鍛煉。
由于以前作過(guò)課程設(shè)計(jì)，所以對(duì)模具設(shè)計(jì)的流程還不是很陌生，首先對(duì)制件進(jìn)行工藝性分析，然后選擇加工方案，進(jìn)而計(jì)算坯料的面積，接著根據(jù)制件尺寸計(jì)算出模具工作部分的尺寸，從而設(shè)計(jì)出模具的工作零部件，接著選擇模架，再根據(jù)模具需要選出模具的其它標(biāo)準(zhǔn)零部件，最后裝配出模具的總裝圖，至此模具設(shè)計(jì)宣告結(jié)束。
雖然以前有過(guò)作過(guò)課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)還是令我感觸頗深，讓我感觸最深的就是查閱了大量的工具書(shū)，在那段時(shí)間里，我?guī)缀趺刻於家疾ㄓ谒奚岷蛨D書(shū)館之間，翻遍了《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典3》、《沖壓手冊(cè)》、《模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)》、《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》等書(shū)，因?yàn)樽霎厴I(yè)設(shè)計(jì)每一個(gè)計(jì)算都要有依據(jù)可查，每一個(gè)零件的設(shè)計(jì)都要認(rèn)真選擇，要是一個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)有的話，下邊的根本沒(méi)有辦法計(jì)算，如果一步出錯(cuò)就要從頭再來(lái)。剛開(kāi)始的時(shí)候我就遇到這種現(xiàn)象，由于數(shù)據(jù)選擇不是很準(zhǔn)確，計(jì)算到后邊經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)不能滿(mǎn)足模具的使用要求，沒(méi)辦法，只好重新再來(lái)。這些煩瑣的計(jì)算真的使人苦不堪言，但這也使我認(rèn)識(shí)到自己以后要從事的工作是多么的嚴(yán)謹(jǐn)，不能有絲毫的馬虎，使我有了高度的使命感和責(zé)任心。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很艱辛，但做什么事情都是有兩面性的，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我將以前所學(xué)的東西系統(tǒng)的連貫起來(lái)，好多快遺忘的東西又被復(fù)習(xí)了一遍，加深了我對(duì)這些知識(shí)的理解和記憶。更主要的是以前在堂上所學(xué)的都是空虛的理論知識(shí)，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的、系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)練習(xí)，對(duì)所學(xué)的理論、公式運(yùn)用不是很熟練，所以很多實(shí)際上應(yīng)該很熟悉的東西真的運(yùn)用的時(shí)候還是感到很陌生；而畢業(yè)設(shè)計(jì)就給我們提供了這么一個(gè)鍛煉的平臺(tái)，讓我們把空洞的理論、公式在設(shè)計(jì)中反復(fù)的運(yùn)用，使我們把這些知識(shí)真正的轉(zhuǎn)換為自己所需要的東西；它在鍛煉我們?cè)O(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也使我們積累了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后所從事的設(shè)計(jì)工作真的是大有裨益。
總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷的思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢(xún)問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)力設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺。
致 謝
時(shí)光如流，歲月如梭，幾年的大學(xué)生活轉(zhuǎn)瞬即逝，而我也即將離開(kāi)可親可敬的老師，告別令人流連忘返的校園，踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類(lèi)學(xué)校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，遇到了很多書(shū)上涉獵很少的東西，這就要靠自己去圖書(shū)館查閱大量需要的資料；設(shè)計(jì)過(guò)程中還設(shè)計(jì)到許多計(jì)算問(wèn)題，這些都要靠自己綜合運(yùn)用自己的思維能力和課本上的知識(shí)去妥善解決。
在學(xué)校中，我們學(xué)的主要是理論性很強(qiáng)的知識(shí)，實(shí)踐性這一環(huán)節(jié)非常欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)給與了所有同學(xué)實(shí)戰(zhàn)前的一次演練的機(jī)會(huì)，借此查漏補(bǔ)缺，使自己所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以把我們以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)趶?fù)習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)獲得更多的新的知識(shí)；這不但提高了我們解決和處理問(wèn)題的能力，而且也開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于我資質(zhì)有限，加上很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中不免要遇到很多難題，但是在各位老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，這才克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中通過(guò)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，研究問(wèn)題，解決問(wèn)題，逐步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)汲取了更完整的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，它將使我終身受益，我相信這些經(jīng)驗(yàn)的取得對(duì)我今后的工作大有裨益。
最后，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師于智宏老師在這一段時(shí)間給予的無(wú)私的幫助和悉心的教導(dǎo)，并向你們致以深深的敬意，今后到社會(huì)上，我一定努力工作，一定不辜負(fù)你們給予我的三年的培養(yǎng)和對(duì)我寄予的厚望！我在此祝愿所有的老師身體健康，工作順利，萬(wàn)事如意，謝謝！
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