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拉手卡子零件沖壓模具設(shè)計(jì)
摘要：由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個(gè)工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說明在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中,在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)世界市場進(jìn)行激烈的爭奪中,越多越多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn),模具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵.
因此,要使國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展,加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵的作用.
本論文闡述的是拉手卡子零件沖壓模具設(shè)計(jì)，沖壓模具主要包括沖裁模具、彎曲模具、拉深模具、多工位級(jí)進(jìn)模、簡易沖模等。本課題的主要任務(wù)是完成拉手卡子落料沖孔復(fù)合模及彎曲模的設(shè)計(jì)，具有非?，F(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)意義。復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)緊湊，沖出來的精度高，適合大批量的生產(chǎn)，但復(fù)合模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造相對(duì)困難。
本設(shè)計(jì)拉手卡子零件沖壓模具，凸凹模安裝在模具下模座上。倒裝復(fù)合模廢料清理無須二次清理，操作方便安全，生產(chǎn)效率較高。復(fù)合模與彎曲模的設(shè)計(jì)過程大致相似，復(fù)合模較彎曲模結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)凸模、凹模和凸凹模的設(shè)計(jì)，其中主要是其工作部分的尺寸設(shè)計(jì)，以保證制件的精度和質(zhì)量要求。
關(guān)鍵詞：沖壓模具 工藝分析 復(fù)合模 彎曲模
Certain automobile element stamping technology analysis and mould design
Abstract: as the importance in the industry of the mould , the shaping craft of the mould is widely used in each industrial department, which makes the output value of the mould trade already exceed the output value of the industry of the lathe and cutter greatly. This situation is fully explained while national economy is vigorous, carry on the world market in fierce contention in each industrially developed country, more and more will adopt mould produce, mould obviously become the key of technological, economy and, national power of development with industry.
So, to make each department of national economy win high-speed development , realize the sociality Four Modernizations with higher speed, it must develop the industry of the mould as soon as possible , make the mould production form an independent industrial department, thus give full play to the key function in national economy of industry .
What this paper explained is pressing craft analysis and mold design of an automobile ear slice, press mould mainly including blanking mould , crooked mould , draw dark mould , many worker location grade enter mould , simple and easy trimming die ,etc. What this text explains is mainly about a slice of blanking of automobile ear washes hole complex model and crooked model design, which have very realistic design meanings. The complex mould finishes two or two processes of pressing of the above on the same worker's location in a journey of the press. The structure of the complex mould is compact, the precision washed out is high, suitable for the production in enormous quantities, especially hole and concentricity of making appearance of one are apt to guarantee , but the structure of the complex mould is complicated, make relative difficulty.
Originally design the slice of automobile ear complex mould of hole adopt the structure of inverting, protruding concave mould installs it on the mould seat of the mould. Inverting the complex mould waste material needn't clear up twice, easy to operate and safe and the production efficiency are relatively high. The design process of complex mould and crooked mould is roughly similar; while the complex mould is more complicated. It is mainly to protruding mould, concave mould and the protruding concave model's design, among them that it is mainly design some size of work, so as to ensure the precision and quality requirement.
Keyword: Stamping Mould Technical Analysis Complex mould Crooked mould
注塑模具自動(dòng)裝配造型
X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee
機(jī)械和生產(chǎn)工程部，新加坡國立大學(xué)，新加坡
注射模是一種由與塑料制品有關(guān)的和與制品無關(guān)的零部件兩大部分組成的機(jī)械裝置。本文提出了（有關(guān)）注射模裝配造型的兩個(gè)主要觀點(diǎn)，即描述了在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關(guān)的零部件的方向和位置的方法，提出了一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)式以描述注射模等級(jí)裝配關(guān)系，該論述要求并允許設(shè)計(jì)者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設(shè)計(jì)者進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)（DFA）提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。同樣地，為了根據(jù)裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對(duì)象的結(jié)構(gòu)，一種簡化的特征幾何學(xué)方法也誕生了。在提出的表達(dá)式和簡化特征幾何學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入探討了自動(dòng)裝配造型的方法。
關(guān)鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向?qū)ο蟆?
1、簡介
注射成型是生產(chǎn)塑料模具產(chǎn)品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機(jī)和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機(jī)即所謂的通用機(jī)，在一定尺寸范圍內(nèi)，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設(shè)計(jì)就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構(gòu)造也就不同。注射模的主要任務(wù)是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個(gè)過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關(guān)的零部件完成的，它們是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)等任務(wù)，而完成這些任務(wù)的注射模組件在結(jié)構(gòu)和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構(gòu)和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結(jié)構(gòu)組成。
圖1 注射模的結(jié)構(gòu)
成型零件的設(shè)計(jì)從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到成型零件的設(shè)計(jì)上。成型零件的形狀的自動(dòng)化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實(shí)踐，雖然它也象結(jié)構(gòu)零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成型零件和注射成型機(jī)時(shí)，遇到了兩個(gè)主要困難。第一，在一個(gè)模具裝置中，通常都包括有一百多個(gè)成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費(fèi)時(shí)間的。第二，在很多時(shí)候，模具設(shè)計(jì)者已想象出工件的真實(shí)形狀，例如螺絲，轉(zhuǎn)盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設(shè)計(jì)者將他們的想法轉(zhuǎn)化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實(shí)體等)。因此，為了解決這兩個(gè)問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動(dòng)裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個(gè)觀點(diǎn)：即成型零部件和模具在計(jì)算機(jī)上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構(gòu)和位置。
這篇文章概括了關(guān)于注塑成型的相關(guān)研究，并對(duì)注射成型機(jī)有一個(gè)完整的闡述。通過舉例一個(gè)注射模的自動(dòng)裝配造型，提出一種簡化的幾何學(xué)符號(hào)法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構(gòu)和位置。
2.相關(guān)研究
在各種領(lǐng)域的研究中，裝配造型已成為一門學(xué)科，就像運(yùn)動(dòng)學(xué)、人工智能學(xué)、模擬幾何學(xué)一樣。Libardi作了一個(gè)關(guān)于裝配造型的調(diào)查。據(jù)稱，很多研究人員已經(jīng)開始用圖表分析模型會(huì)議拓?fù)?。在這個(gè)圖里，各個(gè)元件由節(jié)點(diǎn)組成的，再將這些點(diǎn)依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴(yán)重影響整體的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)其中某一部分移動(dòng)了，其他部分并不能做出相應(yīng)的移動(dòng)。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關(guān)于零部件的基本信息的一種分級(jí)的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動(dòng)從實(shí)際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個(gè)分級(jí)的拓?fù)淠Ｐ椭荒苡行У卮怼安糠帧钡年P(guān)系。
自動(dòng)判別裝配組件的結(jié)構(gòu)意味著設(shè)計(jì)者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當(dāng)它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時(shí)候，它的位置也將隨之改變。現(xiàn)在有三種技術(shù)可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構(gòu)：反復(fù)數(shù)值技術(shù),象征代數(shù)學(xué)技術(shù)，以及象征幾何學(xué)技術(shù)。Lee and Gossard提出一項(xiàng)從空間關(guān)系計(jì)算每個(gè)組成元件的位置和方向的反復(fù)數(shù)值技術(shù)。他們的理論由三步組成：產(chǎn)生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個(gè)滿足未知條件的方程式，18個(gè)滿足已知條件的方程式，6個(gè)滿足各個(gè)矩陣的方程式以及另外的兩個(gè)滿足旋轉(zhuǎn)元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過變量的數(shù)量時(shí)，應(yīng)該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點(diǎn)：第一，它太依賴初始解；第二：反復(fù)的數(shù)值技術(shù)在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個(gè)完全的空間關(guān)系問題上，有可能解出來的結(jié)果在數(shù)學(xué)理論上有效，但實(shí)際上卻是行不通的。
Ambler和Popplestone提議分別計(jì)算每個(gè)零部件的旋轉(zhuǎn)量和轉(zhuǎn)變量以確定它們之間的空間關(guān)系，而解出的每個(gè)零部件的6個(gè)變量(3個(gè)轉(zhuǎn)變量和3旋轉(zhuǎn)量)要和它們的空間關(guān)系一致。這種方法要求大量的編程和計(jì)算，才能用可解的形式重寫有關(guān)的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當(dāng)方程式不能被以可解答的形式重寫時(shí)。
為了能確定出滿足一套幾何學(xué)限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學(xué)方法。通過產(chǎn)生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動(dòng)作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實(shí)體稱為一個(gè)"標(biāo)識(shí)"，由一個(gè)點(diǎn)和兩正交軸構(gòu)成。標(biāo)識(shí)間的7個(gè)限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對(duì)于一個(gè)包括獨(dú)立元件、相互約束的標(biāo)識(shí)和不變的標(biāo)識(shí)的問題來說，可以用動(dòng)作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構(gòu)造。在確定物體構(gòu)造的每一個(gè)階段，自由度分析將決定什么動(dòng)作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計(jì)算該動(dòng)作怎樣能進(jìn)一步降低物體的自由度數(shù)。在每個(gè)階段的最后，給隱喻的裝配計(jì)劃加上合適的一步。根據(jù)Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學(xué)方法能解出全部的限制條件。和反復(fù)的數(shù)值技術(shù)相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實(shí)行這種方法，需要大量的編程。
現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機(jī)，但仍很少有學(xué)者將注意力放在注射模設(shè)計(jì)上。Kruth開發(fā)了一個(gè)注射模的設(shè)計(jì)支援系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)通過高級(jí)的模具對(duì)象(零部件和特征)支持注射模的成型設(shè)計(jì)。因?yàn)橄到y(tǒng)是在AUTOCAD的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，因此它只適于線和簡單的實(shí)體模型操作。
3.注射模裝配概述
主要講述了關(guān)于注射模自動(dòng)裝配造型的兩個(gè)方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結(jié)構(gòu)零件在裝配中的位置和方向。在這個(gè)部分，我們基于特征和面向?qū)ο笳撌隽俗⑸淠Ｑb配。
注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結(jié)構(gòu)上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關(guān)聯(lián)的零部件間進(jìn)行變動(dòng)以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設(shè)計(jì)者的下列要求：
1． 支持能表達(dá)出模具設(shè)計(jì)者實(shí)體造型想象的高級(jí)對(duì)象。
2． 成型防真應(yīng)該有象現(xiàn)實(shí)一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。
為了滿足這些要求，可用一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮姆旨?jí)模型來代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨(dú)立部分組成。因此，一個(gè)分級(jí)的模型最適合于描述各組成部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。一級(jí)表明一個(gè)裝配順序，另外，一個(gè)分級(jí)的模型還能說明一個(gè)部分相對(duì)于另一個(gè)部分的確定位置。
與直觀的固體模型操作相比，面向特征設(shè)計(jì)允許設(shè)計(jì)者在抽象上進(jìn)行操作。它可以通過一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何實(shí)體上的聯(lián)系，設(shè)計(jì)者更容易更改設(shè)計(jì)。如果沒有這些特征，設(shè)計(jì)者在構(gòu)造固體模型幾何特征時(shí)就必須考慮到所有需要的細(xì)節(jié)。而且面向特征的防真為設(shè)計(jì)者提供了更高級(jí)的成型對(duì)象。例如，模具設(shè)計(jì)者想象出一個(gè)澆口的實(shí)體形狀，電腦就能將這個(gè)澆口造型出來。
面向?qū)ο笤煨头ㄊ且环N參照實(shí)物的概念去設(shè)計(jì)模型的新思維方式?；镜膱D素是能夠?qū)?shù)據(jù)庫和單一圖素的動(dòng)作聯(lián)系起來的對(duì)象。面向?qū)ο蟮脑煨蛯?duì)理解問題并且設(shè)計(jì)程序和數(shù)據(jù)庫是很有用的。此外，面向?qū)ο蟮难b配體呈現(xiàn)方式使得“子”對(duì)象能繼承其“父”對(duì)象的信息變得更容易。
圖形2說明以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎疽环N插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結(jié)構(gòu)，從低水平的幾何學(xué)的實(shí)體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項(xiàng)目代表“裝配對(duì)象”； 固體線代表“部分”關(guān)系； 同時(shí)，猛沖的線代表其它關(guān)系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認(rèn)為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個(gè)以特性為基礎(chǔ)的幾何學(xué)的模型的力與面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷哪切┫嘟Y(jié)合。 它不僅包含父對(duì)象和子對(duì)象之間的“部分”關(guān)系，也包括富有的套結(jié)構(gòu)的關(guān)系和裝配對(duì)象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對(duì)象之間有有關(guān)一種裝配對(duì)象的定義的較進(jìn)一步的討論，而詳盡的關(guān)系在3.2段中被提出。
3.1裝配對(duì)象的定義
在我們的工作中，一種裝配對(duì)象，O，以如下形式被定義為一個(gè)唯一而可辨認(rèn)的實(shí)體：
O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )
在此式中：
Oid是一種裝配對(duì)象( O )的一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。
A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關(guān)是一類型，t，和一種價(jià)值，v。
M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個(gè)元素都有唯一識(shí)別方法。 符號(hào)m代表一種方法名稱； 同時(shí)，方法定義有關(guān)對(duì)象的操作。 符號(hào)tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭論類型和符號(hào)tc退回的價(jià)值類型。
3.2形式特性之間的關(guān)系
模具設(shè)計(jì)在本質(zhì)中是一個(gè)智力的過程； 模具設(shè)計(jì)者大多數(shù)時(shí)間在真實(shí)客觀的對(duì)象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設(shè)想。因此，用形式特性建設(shè)所有產(chǎn)品獨(dú)立部分的幾何學(xué)的模型是必要。 模具設(shè)計(jì)者能容易地改變一部分的大小和形狀，因?yàn)樾问教匦灾g的關(guān)系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個(gè)金屬板帶有一個(gè)含有公差等級(jí)要求的孔。 這部分被兩個(gè)形式特性定義，即一個(gè)塊和含有公差等級(jí)要求的孔。 關(guān)于塊特性計(jì)數(shù)器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調(diào)F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計(jì)數(shù)器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關(guān)系。 對(duì)于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關(guān)系被設(shè)計(jì)者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關(guān)系被定義如下：
4.在裝配中推斷部分配置
一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉(zhuǎn)換矩陣來表達(dá)。為了方便的緣故，空間的關(guān)系通常被諸如“伙伴”，“結(jié)盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關(guān)系自動(dòng)地引出若干部分之間的清晰明確的轉(zhuǎn)換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術(shù)在段2.中已被討論了因?yàn)橄笳餍詭缀螌W(xué)的接近能以多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜性定位所有關(guān)于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡化的幾何學(xué)的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。
在象征性幾何學(xué)的接近中，確定位置和若干部分的方向被產(chǎn)生一系列行動(dòng)執(zhí)行符號(hào)滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲(chǔ)存在“計(jì)劃片段”的一個(gè)表格中。 每一計(jì)劃片段是規(guī)定一系列測量方法和行動(dòng)的一個(gè)過程按照這樣一種方式移動(dòng)部分對(duì)于滿足相應(yīng)的約束。 計(jì)劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。
由于這些限制約束序列，我們的計(jì)劃片段桌子中的輸入的數(shù)字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個(gè)約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動(dòng)裝配中，當(dāng)空間的關(guān)系被預(yù)先規(guī)定在裝配對(duì)象中時(shí)，一些序列限制不有關(guān)系。 有了上述的定義的合成約束，一個(gè)組成部分部分的結(jié)構(gòu)的關(guān)系能指定在組成部分的數(shù)據(jù)庫中。 當(dāng)把一個(gè)組成部分部分添加到模具裝配時(shí)，系統(tǒng)將首先分解進(jìn)入原始的約束的合成約束，然后產(chǎn)生一群片段計(jì)劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。
5.注射模的自動(dòng)裝配
任何注射模具的裝配都由產(chǎn)品的局部和整體兩部分組成。產(chǎn)品的局部依賴產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學(xué)。 產(chǎn)品依賴部分通常有與那個(gè)同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設(shè)計(jì)者直接指定。 對(duì)于產(chǎn)品獨(dú)立部分的設(shè)計(jì)，常規(guī)，模具設(shè)計(jì)者從目錄中選擇結(jié)構(gòu)，
為了產(chǎn)品若干部分的選擇的結(jié)構(gòu)建設(shè)幾何學(xué)的模型，而然后把產(chǎn)品獨(dú)立部分添加到插入模具的裝配。 這設(shè)計(jì)過程是時(shí)間消耗的和差錯(cuò)容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個(gè)數(shù)據(jù)庫為了所有產(chǎn)品獨(dú)立部分根據(jù)裝配表示被建造，而對(duì)象定義在段3.中不僅描述這數(shù)據(jù)庫包含產(chǎn)品獨(dú)立部分的幾何學(xué)的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務(wù)發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內(nèi)被封裝在數(shù)據(jù)庫中。 因此，模具設(shè)計(jì)者必須從用戶接口中選擇產(chǎn)品獨(dú)立部分的結(jié)構(gòu)類型，而然后軟件將為了這些部分自動(dòng)地計(jì)算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。
5.1模具基礎(chǔ)組件
正如圖1所示，產(chǎn)品的獨(dú)立部分可以更進(jìn)一步被分為摸具基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)部分。摸具基礎(chǔ)是由一群金屬板，插腳，導(dǎo)套等等組成的。除了塑型產(chǎn)品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準(zhǔn)，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產(chǎn)品不得不合并相同的功能，這導(dǎo)致了相似結(jié)構(gòu)的樹立。一些模具建筑形成的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被采用了。模具基礎(chǔ)起因于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配表示，模具基礎(chǔ)組成部分的以特性為基礎(chǔ)的固體模具首先被建造；其次，裝配對(duì)象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關(guān)系；然后，利用這些組裝對(duì)象，一個(gè)分層的組裝對(duì)象——模具基礎(chǔ)——能被形成。這些模具基礎(chǔ)對(duì)象能通過目錄數(shù)據(jù)庫被例示。表4列出了模具基礎(chǔ)對(duì)象來產(chǎn)生指定的模具基礎(chǔ)的例子。這個(gè)指定的模具基礎(chǔ)實(shí)例能自動(dòng)地添加到模具裝配。模具基礎(chǔ)部件和最高裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系能通過Eqs被表達(dá)。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。
5.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的自動(dòng)增加
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零件是一個(gè)組裝對(duì)象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數(shù)據(jù)庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號(hào)幾何來自動(dòng)推斷章節(jié)4中描述的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
5.3 裝配對(duì)象的包裝
自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題是自動(dòng)包裝過程。包裝是一個(gè)在相應(yīng)組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)者被添加到裝配時(shí)，一個(gè)空的空間被要求在EA盤上調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)者，如表5所示。
由于面向?qū)ο蟮谋硎痉ū徊扇?，每一個(gè)裝配對(duì)象能被描述為兩個(gè)實(shí)體，實(shí)物和虛擬物。虛擬物通過被實(shí)物占據(jù)的空間模仿。只要一個(gè)裝配對(duì)象被添加到裝配中，它的虛擬對(duì)象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應(yīng)的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的組成部分上在虛擬對(duì)象和真正的對(duì)象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對(duì)象的修正而變化。
這種自動(dòng)包裝功能更進(jìn)一步顯示了面向?qū)ο蟊硎痉ǖ膬?yōu)勢。
6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配計(jì)劃和自動(dòng)化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學(xué)被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個(gè)友好的用戶應(yīng)用程序接口。通過這個(gè)接口，用戶可以調(diào)用UG的內(nèi)部功能，諸如增加裝配部件，修正參數(shù)等等。 圖6顯示的是一個(gè)注塑模具產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品的注塑模具組裝設(shè)計(jì)顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應(yīng)的父子關(guān)系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設(shè)計(jì)。每一個(gè)模具基礎(chǔ)的零件都在裝配中自動(dòng)定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個(gè)用戶友好應(yīng)用編寫程序接口(應(yīng)用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內(nèi)部的功能，修改參數(shù)等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因?yàn)樵诮M成部分能被添加到裝配之前，計(jì)算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個(gè)展覽一種插入鑄造產(chǎn)品，因?yàn)閳D被領(lǐng)進(jìn)來，和設(shè)計(jì)的插入模具裝配這產(chǎn)品7(a )。 固定一半組件的相應(yīng)的“父與子”關(guān)系被領(lǐng)進(jìn)來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 每一模具基礎(chǔ)的盤子自動(dòng)地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅(qū)逐者的標(biāo)準(zhǔn)的部分自動(dòng)地被添加到裝配，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)部分也自動(dòng)地被建立，和口袋。
7.結(jié)論
注射模具裝配以所提出的特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎静粌H把特性范例擴(kuò)展到裝配，由于擴(kuò)展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，而且是封裝操作的功能和幾何學(xué)的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對(duì)象的封裝有如下兩種優(yōu)勢： 首先，因?yàn)檠b配的條件被封裝在裝配對(duì)象中，自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)容易執(zhí)行； 其次，對(duì)象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內(nèi)與干擾檢查的裝配設(shè)計(jì)的日常事務(wù)過程自動(dòng)化。 所提出的簡單化的動(dòng)作分析能基本上減少為了自動(dòng)檢測校對(duì)模具裝配之內(nèi)組成部分干擾所需要的規(guī)劃設(shè)計(jì)的努力。
冷沖壓工藝規(guī)程卡片
產(chǎn)品名稱
拉手卡子
工件名稱
拉手環(huán)卡子
產(chǎn)量
第1頁
產(chǎn)品圖號(hào)
工件圖號(hào)
100000
共1頁
材料牌號(hào)及
技術(shù)規(guī)格
Q235
毛料形狀及尺寸
選用板料 縱裁成
1200×1000×2 150X85X2
工序
號(hào)
工序
名稱
工 序 草 圖
工裝名稱
設(shè)備
檢驗(yàn)
要求
工種
備注
0
下料
150X85X2.5
剪床
1
落料
與
沖孔
沖孔
與落料復(fù)合模
630kN
壓力機(jī)
按草圖檢驗(yàn)
2
一次彎曲
彎曲模
按草圖檢驗(yàn)
3
二次彎曲
彎曲模
100kN
壓力機(jī)
按圖檢驗(yàn)
4
檢驗(yàn)
按沖壓
件圖檢驗(yàn)
原底圖
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1.緒論
1.1研究課題的目的和意義
近年來,.由于模具技術(shù)的迅速發(fā)展, 模具設(shè)計(jì)與制造已成為一個(gè)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(chǎn)中重要的工藝裝備,他在各種生產(chǎn)行業(yè),特別是沖壓和塑料成形加工中,應(yīng)用極為廣泛.我國模具工業(yè)總產(chǎn)值中,沖壓模具的產(chǎn)值約為50％.現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化的程度,優(yōu)質(zhì)模具材料的研究,先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù),專用的機(jī)床設(shè)備及高水平的生產(chǎn)技術(shù)管理等等,但其中模具設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)方面.
利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段,它對(duì)于保證制品質(zhì)量,縮短試制周期,進(jìn)而爭先進(jìn)入市場,以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)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(guān)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(jìn)社會(huì)富裕繁榮的動(dòng)力”把模具工業(yè)視為”整個(gè)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(gè)工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床 刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說明在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中,在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)世界市場進(jìn)行激烈的爭奪中,越多越多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn),模具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵.
從我國的情況來看,不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不 去,新產(chǎn)品開發(fā)不出來,老產(chǎn)品更新速度慢,能源消耗指標(biāo)高,材料消耗量大,這些都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后,沒有一個(gè)強(qiáng)大的 先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān).
因此,要使國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展,加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵的作用.
沖壓生產(chǎn)靠模具和壓力機(jī)完成加工過程,與其他機(jī)械加工方法相比,其在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面有如下特點(diǎn):
⑴沖壓加工的生產(chǎn)效率高,且操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化.普通壓力機(jī)每分鐘可以生產(chǎn)十幾個(gè)零件,高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾百甚至上千件零件.所以它是一種高效率的加工方法.
⑵沖壓件的尺寸精度由模具來保證,所以質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好.
⑶沖壓可加工出尺寸范圍較大 形狀較復(fù)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(zhì)量輕、 剛性好 、 表面質(zhì)量高 、 形狀復(fù)雜的零件.
⑷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(diǎn),因此在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用.例如,航空航天、機(jī)械、電子通信 、交通 、兵器 、日用電器及輕工等產(chǎn)業(yè)都有沖壓加工,不但在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛才用沖壓工藝,而且可以說每個(gè)人每天都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系.
沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛.相當(dāng)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(nóng)機(jī)、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(dāng)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(zhì)量輕 剛度好的沖壓件所代替.因此可以說,如果生產(chǎn)中不廣泛才用沖壓工藝,許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量 、 降低生產(chǎn)成本 、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.2國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。
⑴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(shù)的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外對(duì)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(yīng)力應(yīng)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(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成型過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，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(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測某一工藝方案成型的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制造模具的周期。
目前國內(nèi)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(diǎn)成型工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。
⑵沖模設(shè)計(jì)與制造方面
沖模是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)和制造基礎(chǔ)上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代化生產(chǎn)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(yīng)的新型模具材料及其表面熱處理技術(shù)與表面處理，各種高效、精密、數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)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(shù)也得到了迅速發(fā)展。
⑶沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面
性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)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(dòng)化的沖壓設(shè)備匹配。
近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成型機(jī)、CNC折彎機(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)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(chǎn)的新的發(fā)展趨勢。
1.3課題研究的主要內(nèi)容和方案
1.3.1課題研究的主要內(nèi)容
拉手卡子零件沖壓模具設(shè)計(jì)
原始資料及設(shè)計(jì)技術(shù)要求如下：
1、零件圖；
2、零件材料牌號(hào)及厚度：Q235，δ1.0；
設(shè)計(jì)技術(shù)要求如下：
1、年生產(chǎn)綱領(lǐng)：100000件；
2、要求外文資料翻譯忠實(shí)原文
3、要求編制的沖壓工藝規(guī)程合理
4、要求設(shè)計(jì)的沖壓模具滿足加工要求
5、要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)
6、要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，論文格式規(guī)范。
1.3.2課題研究的方案
1、分析沖壓件的工藝性
根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，分析沖壓件成型的結(jié)構(gòu)工藝性，分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、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(chǎn)
品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)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(jìn)行綜合分析、比較，然
后確定適合于工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。
3、確定毛坯形狀、尺寸和下料方式。
在最經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)型式。
5、進(jìn)行必要的工藝計(jì)算
6、選擇壓力機(jī)
7、繪制模具總圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。
1.4研究課題的主要目標(biāo)和特色
利用模具成型零件的方法，實(shí)質(zhì)上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)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(chǎn)效率，保證零件的質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。從冷沖壓方面來看，冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率，操作簡便。對(duì)于普通壓力機(jī)，每臺(tái)每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速?zèng)_床每分鐘可生產(chǎn)百件至千件以上沖壓件。冷沖壓所獲得的零件一般無需進(jìn)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(zhì)量好的板料，沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定、互換性好。利用模具的生產(chǎn)優(yōu)勢，通過落料、沖孔、彎曲三道工序完成零件的加工，能夠?qū)崿F(xiàn)滿足零件加工的各項(xiàng)指標(biāo)。
2.拉手卡子沖壓復(fù)合模設(shè)計(jì)
2.1拉手卡子沖裁工藝性分析
本設(shè)計(jì)是拉手卡子落料沖孔復(fù)合模及彎曲模，拉手卡子簡圖：如圖2-1所示
落料于沖孔零件圖
圖 2-1 拉手卡子零件圖
生產(chǎn)批量：大批量
材料：Q235
材料厚度：1mm
由零件圖可知，拉手卡子的加工涉及到落料、沖孔和彎曲三道工序。該零件形狀簡單、對(duì)稱，尺寸不大，是由簡單的圓和直線組成，工藝性好。沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級(jí)，一般要求落料件精度最好低于IT10級(jí)，沖孔件最好低于IT9級(jí)。汽車耳片零件的加工精度要求為IT14，能達(dá)到經(jīng)濟(jì)精度，適合大批量的生產(chǎn)，生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)，經(jīng)濟(jì)性好。幾何形狀，尺寸和精度等情況均符合沖裁的工藝要求。
復(fù)合模的特點(diǎn)：①?zèng)_件精度較高，不受送料誤差影響。內(nèi)外行相對(duì)位置一致性好。②沖件表面比較平整。③適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。④可以充分利用短料和邊角余料。⑤沖模面積較小。
而該件的厚度為2mm，較薄，工件上孔與孔之間的距離為55 mm，較大，孔邊距大于最小合理值，且最窄為12 mm大于復(fù)合模的凸凹最小壁厚所需要的8.5mm，所以沖裁模采用復(fù)合模較為合理。因?yàn)榱慵募庸ど婕叭拦ば?，為保證零件的精度要求，故先采用倒裝式落料沖孔復(fù)合模對(duì)工件沖孔落料加工，再利用彎曲模對(duì)沖裁后的工件進(jìn)行彎曲，從而加工出最后的零件。
2.2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(jīng)濟(jì)利用率，降低零件成本，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。
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(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比。排樣合理與否，對(duì)材料的利用率的大小直接影響。材料利用率的計(jì)算公式如下：
一個(gè)進(jìn)距的材料利用率η的計(jì)算如下：
η=×100% （2-1）
式中 A ——沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），（mm2）；
n ——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目;
b ——條料寬度，（mm）;
h ——進(jìn)距,（mm）。
一張板料上總的材料利用率η總的計(jì)算如下：
η總=（）×100% （2-2）
式中 η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(bǔ)償定位誤差和保持有一定的強(qiáng)度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進(jìn)步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁出殘缺的廢品，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(jìn)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(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。
由支承板零件圖和排樣圖2-2可得知：
因?yàn)榻?jīng)過支承板毛坯經(jīng)落料沖孔后，還須進(jìn)行彎曲工序才能得到最后支承板零件，故在進(jìn)行復(fù)合模的排樣時(shí)，必須先進(jìn)行彎曲展開計(jì)算。
支承板彎曲展開長度為：
L=（80-1.5-5）+（40-1.5-5）+л/2（5+0.46×1.5）
=115.933116 mm
沖裁件面積：A =9914mm2
條料寬度：b = 150+2.5×2=155 mm
進(jìn)距：h=84+2 mm=86 mm
一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：
η=( nA / bh)×100%=9914×1mm2/（155mm×86 mm）×100%
=74%
圖2-2 排樣圖
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(gè)重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到?jīng)_裁件質(zhì)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(duì)沖裁件斷面的質(zhì)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。沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應(yīng)越大。選取間隙值時(shí)應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實(shí)際的生產(chǎn)條件來考慮。其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。設(shè)計(jì)時(shí)一般采取查表法確定，在沖模制造時(shí)，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1選得間隙值為Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。
表２-1 沖裁模刃口始用間隙
材料名稱
08F、10、35、09Mn、Q235、B2
Q234
40、50
厚度t
初始間隙Z
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
1.0
0.10
0.14
0.10
0.14
0.10
0.14
1.2
0.12
0.18
0.13
0.18
0.13
0.18
2.0
0.246
0.360
0.17
0.24
0.260
0.380
為了使模具能在較長時(shí)間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計(jì)模具時(shí)取Zmin作為初始間隙。
2.4沖壓力計(jì)算
沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁時(shí)的總力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。
2.4.1沖裁力計(jì)算
沖裁力的大小主要與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。
根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》中介紹的計(jì)算方法如下：
一般對(duì)于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計(jì)算：
F=L·t·τ （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；
τ—— 材料的抗剪強(qiáng)度, Mpa；
有時(shí)也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算：
F=L·t·σb （2-4）
式中
σb—— 為材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa
在落料沖孔復(fù)合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由支承板零件圖可得:
落料力：
L=528mm
t =2 mm
σb =450MPa
F落= L·t·σb = (528×2×450)N=475200N
沖孔力：
L1=2×л×3=18.84mm
t =2 mm
σb =450MPa
F孔 = L·t·σb =（18.84×2×450）N
=16956N
2.4.2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(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，見式（2-5）。
卸料力：F卸=K卸·F 落
推件力：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(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)；
h——凹模直壁洞口的高度。
表2- 2 推件力、頂件力、卸料力系數(shù)
料厚/（mm）
K推
K頂
K卸
鋼
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
0.1
0.065
0.050
0.040
0.014
0.08
0.06
0.05
0.06—0.075
0.045—0.055
0.04—0.05
0.03—0.04
卸料力：F卸=K卸·F 落=（0.05×475200）N=23760N
推件力：F推=n·K推·F孔=（4×0.05×16956）N
=3391.2N
（n=h／t=8mm／2 mm = 4個(gè)）
F總 = F 落＋F孔＋F卸＋F推
=（475200＋16956＋23760＋3391.2）N=519307.2=519.31KN
2.5模具壓力中心計(jì)算
壓力中心的計(jì)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(biāo)系xoy,如圖2-3所示。沖裁件以X軸對(duì)稱，所以Y0 = 0。
L1=150 mm X1=0 mm Y1=75 mm
L2= 54 mm X2=27mm Y2=150 mm
L3=12.5 mm X3=54 mm Y3=143.75 mm
L4=30 mm X4=69 mm Y4=137.5 mm
L5=30 mm X5=84 mm Y5=122.5 mm
L6=30 mm X6=69 mm Y6=107.5 mm
L7=65 mm X7=54 mm Y7=75 mm
L8=30 mm X8=69 mm Y8=42.5 mm
L9=30 mm X9=84 mm Y9=27.5 mm
L10=30 mm X10=69 mm Y10=12.5 mm
L11=12.5 mm X11=54 mm Y11=6.75 mm
L12=54 mm X12=27 Y12=0 mm
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×X12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=39.95 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)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=75mm
則壓力中心為（39.95，75）。
2.6凸、凹模刃口尺寸計(jì)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(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
2.6.1凸、凹模刃口尺寸公差計(jì)算的原則
（1） 落料件的尺寸是由凹模決定的，故應(yīng)以落料凹模為基準(zhǔn)。沖孔件的尺寸是由凸模決定的，故應(yīng)以沖孔凸模為基準(zhǔn)件。
（2） 凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理間隙。計(jì)算時(shí)先計(jì)算基準(zhǔn)件尺寸，間隙是在計(jì)算非基準(zhǔn)件時(shí)才考慮的。對(duì)于落料件，凹模為基準(zhǔn)件，間隙由減小凸模尺寸來取得。對(duì)于沖孔件，凸模為基準(zhǔn)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(huì)隨磨損而增大，故設(shè)計(jì)凸模和凹模時(shí)初始間隙應(yīng)取最小值。
（4） 應(yīng)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(shè)計(jì)新模具過程時(shí)，落料凹模尺寸應(yīng)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(yīng)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(yīng)，其上下偏差值應(yīng)按入體方向來標(biāo)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(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配，加工后的凸凹模不能互換。
2.6.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法
由于凸模和凹模的加工方法不同，設(shè)計(jì)時(shí)其刃口尺寸計(jì)算應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)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(biāo)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(yīng)滿足（2-6）條件。
δ凸 +δ凹 ≤Zmax-Zmin （2-6）
式中 δ凸 —— 凸模的制造公差；
δ凹 —— 凹模的制造公差。
δ凸、δ凹的值見表2-3。
表2-3 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δ凸
凹模公差δ凹
≤18
0.020
0.020
＞18～30
0.020
0.025
＞120～180
0.030
0.040
下面對(duì)沖孔和落料兩種情況加以分析討論。
① 沖孔
沖孔應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。設(shè)工件孔的尺寸為d+△，其計(jì)算公式為：
d凸 = （d﹢xΔ） （2-7）
d凹 = （d凸﹢Zmin） （2-8）
式中 d凸、d凹 ——沖孔凸、凹?；境叽?，mm；
Δ ——工件制造公差，mm；
X ——因數(shù)，其值可查表2-4。
② 落料
根據(jù)刃口尺寸計(jì)算原則，落料時(shí)應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。由于基準(zhǔn)件凹模的刃口尺寸在磨損后會(huì)增大，因此應(yīng)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(fù)偏差，凹模取正偏差。設(shè)工件尺寸為D0-Δ，其計(jì)算式如下：
D凹 = （D﹣ x△） (2-9)
D凸 =（D凹﹣Zmin） (2-10)
2-4 因數(shù)x
材料厚度
t/mm
非圓形x值
圓形x值
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差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
0.21～0.59
≥0.60
＜0.30
≥0.30
（2）凸模與凹模配合加工
對(duì)于形狀復(fù)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?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件為標(biāo)準(zhǔn)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(fù)雜工件形狀各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模與凹模磨損情況也不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸需要按不同方法計(jì)算。如圖2-4 a)為一落料件，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)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2-4 落料、沖孔件的尺寸分類
同理，對(duì)于圖2-4 b）的沖孔件，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，可根據(jù)凸模的磨損情況，按圖示方法將尺寸分為A、B、C三類。當(dāng)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(duì)于復(fù)雜形狀的落料件或沖孔件，其模具基準(zhǔn)件的刃口尺寸均可按下式計(jì)算。
A類： Aj＝（Amax﹣x△）
B類： Bj＝（Bmin﹣x△）
C類： Cj＝（Cmin﹢0.5△）± （2-11）
式中 Aj 、 Bj 、 Cj ——基準(zhǔn)件尺寸，mm；
Amax 、Bmin、 Cmin——工件極限尺寸，mm；
△ ——工件公差，mm。
對(duì)于與基準(zhǔn)件相配合的非基準(zhǔn)件凸?；虬寄５娜锌诔叽绾凸钜话悴辉趫D樣上標(biāo)注，而是僅標(biāo)注基本尺寸，并注明其公差按基準(zhǔn)件凹?；蛲鼓５膶?shí)際尺寸配做，并保證應(yīng)留的間隙值。
另外，如果按照加工的需要，希望對(duì)落料件以凸模為基準(zhǔn)，對(duì)沖孔件以凹模為基準(zhǔn)件，則模具基準(zhǔn)件的刃口尺寸可按式2-12計(jì)算：
A類： Aj＝（Amax﹣x△﹣Zmin）
B類： Bj＝（Bmin＋x△＋Zmin）
C類： Cj＝（Cmin﹢0.5△）± （2-12）
由上文中間隙選擇中，查表得間隙值Zmin＝0.246mm Zmax＝0.360 mm
凸模和凹模采用分別加工的方法，根據(jù)如下：
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114
查表2—3規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模和凹模的制造公差
落料部分：δ凸、δ凹
δ凸=0.030 mm δ凹=0.04 mm
δ凸+δ凹=0.030+0.040=0.070 mm〈Zmax-Zmin=0.114
沖孔部分：δ凸、δ凹
δ凸=0.02 mm δ凹=0.020 mm
δ凸+δ凹=0.020+0.020=0.040 mm〈Zmax-Zmin=0.114 mm
可見均能滿足分別加工時(shí)δ凸+δ凹〈Zmax-Zmin要求，因此可以分別計(jì)算凸凹模的尺寸。
凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
落料：
凹模：D凹 = （D﹣ x△）
= （150﹣0.5×1）
=149.5 mm
查表2-4：△=1.0 X=0.5
凸模：
D凸 =（D凹﹣Zmin）
=（149.79﹣0.246）
=149.544 mm
沖孔：d凸 = （d﹢xΔ） d凹 = （d凸﹢Zmin）
凸模：
d凸 = （d﹢xΔ）
=（6﹢0.75×0.30）
=6.23 mm
查表2-4：Δ=0.30 X=0.75
凹模：
d凹 = （d凸﹢Zmin）
= （6.21+0.246）
=6.456 mm
查〈〈沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊〉〉凸凹模最小壁厚：
材料厚度 t=2.0 mm
最小壁厚a=4.9 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(fù)合模凹、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(jié)構(gòu)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2-5a)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(qiáng)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(dāng)t﹤2.5mm時(shí)，α＝15′;當(dāng)t＝2.5~6mm時(shí)，α＝30′;當(dāng)采用電火花加工凹模時(shí)，α＝4~20′。
a) b)
圖2-5 凹模刃口形式
柱形刃口：如圖2-5b)所示。刃口強(qiáng)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(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。當(dāng)t<0.5mm時(shí),h=3~5mm;當(dāng)t=0.5~5mm 時(shí),h=5~10 mm ; 當(dāng)t=5~10mm時(shí),h=10~15mm。
(3) 凹模外形尺寸的確定
本設(shè)計(jì)凹模采用圓柱形孔口凹模。圓形凹?？砂蠢錄_模國家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)選用，非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模的外形尺寸常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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）。
c=(1.5～2)H （小型凹模）
c=(2～3)H （大型凹模） （2-14）
式中 b——凹?？椎淖畲髮挾?，mm;
K——因數(shù)，見表2-5；
H——凹模厚度，
C——凹模壁厚。
按上式計(jì)算的非標(biāo)準(zhǔn)凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般可不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。
表2-5 因數(shù)K的數(shù)值
材料厚度t/ mm
b/ mm
0.5
1
2
＜50
0.3
0.35
0.42
＞50～100
0.2
0.22
0.28
本設(shè)計(jì)拉手卡子零件，是非標(biāo)準(zhǔn)尺寸凹模，則按上述公式有：
H=Kb＝0.2×150 mm＝30 mm
c=2H
但該件上還需要沖一些小孔，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模的厚度應(yīng)當(dāng)增加，故取H=35mm
凹模的壁厚為：c=2H=2×35mm =70mm
由上述外形尺寸和查國家標(biāo)準(zhǔn)，可選用250×160×45 GB/T 2855.5國家標(biāo)準(zhǔn)矩形凹模板制取. 其他尺寸根據(jù)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(jié)構(gòu)
凸凹模的內(nèi)、外緣均為刃口，內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。為保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。
凸凹模的最小壁厚值m一般可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(shí) m=1.5t
沖裁軟材料時(shí) m ≈ t （2-15）
對(duì)于倒裝復(fù)合模，因?yàn)榭變?nèi)會(huì)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復(fù)合模總體設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)零件選用
沖壓模具零件的分類可按在模具中的作用，分為結(jié)構(gòu)性零件和工藝性零件兩大類。結(jié)構(gòu)性零件包括導(dǎo)向零件（導(dǎo)板、導(dǎo)柱和導(dǎo)套等）、固定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和墊板等）及其他緊固零件。工藝性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位釘、定位板、擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等）和壓料、卸料零件（卸料板、壓邊圈、頂件板和推件板等）。沖壓模具已經(jīng)制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，包括模架、典型組合、零部件技術(shù)條件等，在設(shè)計(jì)時(shí)可參考標(biāo)準(zhǔn)選用標(biāo)準(zhǔn)零部件。
2.8.1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(yīng)保證凸模安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的設(shè)置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍。
取H1=0.7H=0.7×35=25 mm
根據(jù)表2-6，選用固定板250×160×25-45鋼JB/T7653.2
材料：45鋼
技術(shù)條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定
表2-6 矩形固定板（摘自JB/T7643.2-1994） (mm)
其尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)推件塊，凸模及其固定需要設(shè)計(jì)（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(biāo)準(zhǔn)中查得。固定凸模用的型孔與凸模固定部分相適應(yīng)。型孔位置應(yīng)與凹模型孔位置協(xié)調(diào)一致。凸模固定板內(nèi)凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內(nèi)，其配合為H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6。對(duì)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(duì)于小凸模還可以采用粘結(jié)固定。
2.8.2凸模
(1) 凸模的類型 按工作性質(zhì)，沖裁凸?？煞譃槁淞习寄?、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(jié)構(gòu)，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(tái)式、疊裝式、壓塊式、護(hù)套式、組合式等。
(2) 凸模結(jié)構(gòu)形式 凸模的結(jié)構(gòu)形式分為無固定臺(tái)階式和有固定臺(tái)階式兩種。無固定臺(tái)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(tái)階的凸模，其中間臺(tái)階和凸模固定板以過渡配合相配，而凸模頂端的最大臺(tái)階是用其臺(tái)肩擋住凸模，在卸料時(shí)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(jìn)行精修。
凸模長度 凸模長度一般是根據(jù)模具裝配圖結(jié)構(gòu)上的需要確定的，本設(shè)計(jì)中凸模的長度的設(shè)計(jì)根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》的公式來計(jì)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(dǎo)料板的厚度；
Y—附加長度，包括凸模刃口的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板與卸料板之間的安全距離A（15～20 mm）等。
固定板 由上文可知固定板的厚度為H1=25 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?。?.1～0.2）t即0.2～0.4 mm，厚度一般為5～15 mm。
在此設(shè)計(jì)當(dāng)中取卸料板厚度H2=10mm。
導(dǎo)料板 導(dǎo)料板的作用是導(dǎo)正材料的送進(jìn)方向。導(dǎo)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(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2—28可知材料厚度t=2 mm,擋料銷h=4 mm,導(dǎo)料板H=8 mm。
則L=H1+H2+H3+Y
=25+10+8+（16+1）
=60 mm
凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力。因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀簡單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復(fù)雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時(shí)，應(yīng)選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取58~62HRC。本設(shè)計(jì)選用T10A，熱處理硬度56~60HRC。
根據(jù)表2-7，本設(shè)計(jì)中汽車耳片沖孔凸模選用B形凸模：
凸模1: BⅡ11.04×45JB/T8057.2-1995 T10A
凸模2: BⅡ9.04×45JB/T8057.2-1995 T10A
技術(shù)條件:按JB/T7653-1994的規(guī)定。
表2- 7 B型凸模（摘自JB/T8057.2-1995） (mm)
2.8.3 凸模墊板
凸模墊板裝在凸模和上模座之間。它的作用是承受凸?；虬寄毫?，防止沖裁時(shí)過大的壓力凸模壓壞上模座而影響模具的正常工作。墊板材料一般可選用45鋼，熱處理硬度取43—48HRC。
承受單位壓力特大的墊板則選用T8A，熱處理硬度取52—55HRC。
是否采用墊板，以承壓面積較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖孔的凸模承壓面積尺寸為28.26 mm2
其承受應(yīng)力為：σ=F1/A=16956/28.26=600MPa
查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》可知：σ＞σp ,因此須才采用墊板，墊板的厚度一般取4～12mm。
墊板的尺寸可在標(biāo)準(zhǔn)中查的（表2-8）。
根據(jù)表2-8，墊板200×160×12-45鋼JB/T7643.3
材料：45鋼
技術(shù)條件：按JB/T7643.3-1994的規(guī)定
表2-8 矩形墊板（摘自JB/T7643.３-1994）
2.8.4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定位，不同的定位方式根據(jù)毛坯的形狀、尺寸及模具的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇。
（1） 擋料銷用于限定條料送進(jìn)距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料削和活動(dòng)擋料銷兩類。此設(shè)計(jì)中采用固定擋料銷，固定擋料銷分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。圓形擋料削結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會(huì)削弱凹模強(qiáng)度。
表２-9 固定擋料銷（摘自JB/T7649.10-1994） (mm)
（2） 活動(dòng)擋料銷見圖2—29。它裝于卸料板上并可以伸縮。銷子要做出倒角或做出斜面，便于條料通過。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選則圖b的結(jié)構(gòu)形式。
活動(dòng)擋料銷GB2866.7—81
材料：45 鋼
熱處理硬度 43～48HRC
技術(shù)條件按GB2866.7—81—1994規(guī)定
2.8.5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(shè)計(jì)采用彈性卸料裝置。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用。包括彈性元件、卸料螺釘和卸料板。
（1） 彈性元件
卸料用彈性元件有彈簧、橡膠及氣墊三種，彈簧的壓力隨行程增加而增加，呈一定線性增長。橡膠的壓力和額行程呈曲線式增長，氣墊的壓力在行程中基本不變。
卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)工件材料厚度為2 mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1 mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量1 mm，再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模1 mm，則總的工作行程h工件=6 mm,根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》式8—5，橡膠的自由高度為h自由=h工件 /（0.25～0.30）=20～24 mm
取卸料橡膠的自由高度為：h自由=24 mm
模具在組裝時(shí)卸料橡膠的預(yù)壓量為h預(yù)=10%～15%×h自由
=2.4～3.6 mm
取 h預(yù) = 3 mm
因此可以算出模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為21 mm
（2） 卸料螺釘
圓柱頭卸料螺釘：M12×75GB/T2867.5—81
材料：45 鋼
熱處理硬度35～40HRC
數(shù)量：4個(gè)
表2-10 圓柱頭卸料螺釘（摘自GB/T2867.5—81） （mm）
表2-11 圓柱頭內(nèi)六角固定螺釘（摘自GB/T2867.6—81） （mm）
圓柱頭內(nèi)六角固定螺釘：M12×65GB/T2867.6—81
材料：45 鋼
熱處理硬度35～40HRC
技術(shù)條件：GB/T89—76的規(guī)定
數(shù)量：4個(gè)
圓柱頭內(nèi)六角固定螺釘M12×70 GB/T2867.6—81
材料：45 鋼
熱處理硬度35～40HRC
技術(shù)條件：GB/T89—76的規(guī)定
數(shù)量：4個(gè)
2.8.6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(jī)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(nèi)，形狀按被推下的工件形狀來決定。
（1） 頂板
表2-12 頂板（摘自JB/T7650.4-1994） （mm）
（2）推桿
推桿的選擇見下表。
表2-13 帶肩推桿（摘自JB/T7650.1-1994） （mm）
推桿A15×120JB/T7650.1
材料：45 鋼
熱處理硬度：43～48HRC
技術(shù)條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定
（3）頂桿
表2-14 頂桿（摘自JB/T7650.3-1994） （mm）
2.9模具閉合高度與壓力機(jī)裝模高度的關(guān)系
模具的閉合高度H是指模具在完成沖壓工序時(shí)上模座的上平面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(jī)的裝模高度相適應(yīng)。由于壓力機(jī)的連桿長度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機(jī)的裝模高度可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最短時(shí)為壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax: 當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最長時(shí)為壓力機(jī)的最小裝模高度Hmin.模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)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(guān)系為：
Hmax－5≥H ≥Hmin＋10 （2-16）
若模具的閉合高度H > Hmax ,則壓力機(jī)不能用，若H < Hmin ,則可用加墊板，設(shè)墊板厚度為H1,則有
Hmax－H1－5≥H ≥Hmin－H1＋10 （2-17）
2.10模架主要零部件
2.10.1 模架
模架由模座、導(dǎo)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(fù)荷。模架的上模座通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座螺釘壓板固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。一般模架均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)加以正確選用。
模架的要求：要有足夠的強(qiáng)度與剛度； 要有足夠的精度（如上、下模座要平行，導(dǎo)柱、導(dǎo)套中心要與上、下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）；上、下模之間的導(dǎo)向要精確（導(dǎo)向件之間的間隙要很?。?、下模之間的移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)和無滯住現(xiàn)象。
模架的形式 在標(biāo)準(zhǔn)模架中，應(yīng)用最廣泛的是用導(dǎo)柱和導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架。根據(jù)導(dǎo)柱和導(dǎo)套配置的不同有以下四種基本形式：
圖2-6 后側(cè)導(dǎo)柱模架
（1）后側(cè)導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時(shí)如果有偏心載荷，則導(dǎo)柱、導(dǎo)套會(huì)單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動(dòng)連接的模具。
（2）中間導(dǎo)柱模架 兩導(dǎo)柱左右對(duì)稱分布，受力平衡，所以導(dǎo)柱、導(dǎo)套磨損均勻。但是只有一個(gè)送料方向。
圖2-7 中間導(dǎo)柱模架
（3）對(duì)角導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱的布置是對(duì)稱的，而且縱橫都能送料。對(duì)角導(dǎo)柱模架的兩導(dǎo)柱之間距離較遠(yuǎn)，在導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導(dǎo)向精度較高。
圖2-8 對(duì)角導(dǎo)柱模架
（3） 四導(dǎo)柱模架 其導(dǎo)向精度與剛度都較好，用于大型沖模。
圖2-9 四周導(dǎo)柱模架
在本設(shè)計(jì)中采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。其選用標(biāo)準(zhǔn)件表2-15。
表2-15 后側(cè)導(dǎo)柱模架（摘自GB/T2851.3-1990） （mm）
模架250×200～190I GB/T2851.5
模架技術(shù)條件：按JB/T8050—1999的規(guī)定
2.10.2導(dǎo)柱與導(dǎo)套
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取。在選用時(shí)應(yīng)注意，因?yàn)槟＞咝弈ズ笃溟]合高度將減小，故導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10～15㎜，下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5～1㎜。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚載0.8㎜以下的模具時(shí)，選用H6/h5配合的I級(jí)精度模架。當(dāng)沖裁板厚為0.8～4㎜時(shí)，選用H7/h6配合的Ⅱ級(jí)精度模架。
（1）導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn) 見表2-16
表2-16 B型導(dǎo)柱（摘自GB/T2861.2-1990） （mm）
導(dǎo)柱：A32h5×150×45 GB/T2861.2
材料：20 鋼
熱處理：滲碳深度08～1.2 mm，硬度58～62HRC
技術(shù)條件：按GB/T2861.2—90的規(guī)定
（3） 導(dǎo)套的標(biāo)準(zhǔn)
表2－17 A型導(dǎo)柱套(摘自GB/T2861.6-1990) （mm）
導(dǎo)套：A48H6×100×38 GB/T2861.7
材料：20 鋼。
熱處理：滲碳深度08～1.2 mm，硬度58～62HRC
技術(shù)條件：按GB/T2861.6 —90的規(guī)定
2.10.3模座
（1）后側(cè)導(dǎo)柱上模座標(biāo)準(zhǔn)
表２-18 后側(cè)導(dǎo)柱模架(摘自GB/T2851.3-1990) （mm）
上模座250×160×45GB/T2855.5
技術(shù)條件：按GB/T2854的規(guī)定
下模座250×160×50GB/T2855.6
技術(shù)條件：按GB/T2854的規(guī)定
2.10.4 模柄
模柄有剛性與浮動(dòng)兩大類。所謂剛性模柄是指模柄與上模座是剛性連接，不能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所謂浮動(dòng)模柄是指模柄相對(duì)上模座能做微小的擺動(dòng)采用浮動(dòng)模柄后，壓力機(jī)滑塊的運(yùn)動(dòng)誤差不會(huì)影響上、下模的導(dǎo)向。常用的剛性模柄有四種型式：整體式、壓入式、旋入式和凸緣式。
本設(shè)計(jì)采用壓入式。
表２-19 壓入式模柄(摘自GB/T2862.1—81) （mm）
模柄：A50×120 GB2862.1—81
材料：Q235
2.11 壓力機(jī)選用原則
確定壓力機(jī)規(guī)格時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則。
（1）壓力機(jī)的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。
（2）壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足工件高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。
（3）壓力機(jī)的閉合高度、工作臺(tái)尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝。尤其是壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)于沖模的閉合高度相適應(yīng)。
（4）壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。
沖孔、修邊及彎曲工序。
３.拉手卡子彎曲模設(shè)計(jì)
3.1拉手卡子彎曲工藝性分析
彎曲是使材料產(chǎn)生塑性變形、形成有一定角度形狀零件的沖壓工序。彎曲工序可以用模具在普通壓力機(jī)上進(jìn)行，也可以在專用的彎曲機(jī)上或彎曲設(shè)備上進(jìn)行。具有良好的工藝性的彎曲件，不僅能簡化彎曲工藝過程和模具設(shè)計(jì)，而且能夠提高彎曲件的精度和節(jié)省材料。
由零件圖2-1所示，拉手卡子屬于板材彎曲。要進(jìn)行兩次彎曲，第一次彎曲，彎曲半徑是R3mm，彎曲角度成90o，彎邊長30mm；第二次彎曲，彎曲半徑R10mm，彎曲角度成90o，彎邊長32 mm。整體彎曲過程符合彎曲的工藝性要求，彎曲零件的孔離彎曲線大于要求的最小距離，彎曲時(shí)不會(huì)發(fā)生孔變形，具有良好的彎曲工藝性，足以達(dá)到制件精度