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設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 電極板沖孔模設(shè)計(jì)
學(xué) 生
系 別 機(jī) 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學(xué) 號
指 導(dǎo) 教 師
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 電極板沖孔工藝與模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級：
學(xué) 號：
作者姓名：
2016 年 3 月 28 日
目 錄
前 言 4
第一章、沖壓工藝方案的制定 7
1.1.工藝分析 7
1.2.工藝方案的確定 7
第二章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.1.產(chǎn)品定位裝置 9
2.2.出料裝置 10
2.3.模具工作過程 10
第三章、模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
3.1.凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 12
3.1.1.凸、凹模間隙的選擇 12
3.1.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 12
3.2.凸、凹模的設(shè)計(jì) 14
3.2.1.凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 14
3.2.2.凸模長度的確定 14
3.2.3.凸模的強(qiáng)度計(jì)算 15
3.2.4.凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 16
3.2.5.凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 16
3.3.模板的設(shè)計(jì) 17
第四章、沖壓設(shè)備的選擇 18
4.1.沖壓力計(jì)算 18
4.2.選擇壓力機(jī) 19
第五章，壓力中心計(jì)算 20
總 結(jié) 21
致 謝 22
參考文獻(xiàn) 23
前 言
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
自改革開放以來，到目前為此制造業(yè)在中國國民經(jīng)濟(jì)中占的比重已占到45%，制造業(yè)部門成為GDP增長的主要支撐力量。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場占整個(gè)模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。
?目前世界模具市場供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)，資金密集性的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著輻射性的影響。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低CAD／CAE／CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。
隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，CAD/CAE/CAM技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來越廣泛。利用先進(jìn)的CAD/CAM/CAE技術(shù)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)與制造，不僅省時(shí)省力，實(shí)現(xiàn)了無圖紙化加工，而且制品的準(zhǔn)確性，減少了試模的次數(shù)，縮短模具的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)周期。模具制造技術(shù)將向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。最為重要的是保證了模具使用壽命。
模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。模具網(wǎng)CEO、深圳市模具技術(shù)學(xué)會專家委員羅百輝表示，現(xiàn)代模具制造技術(shù)正朝著加快信息驅(qū)動、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)，模具在設(shè)計(jì)中采用有限元法、邊界元法進(jìn)行流動、冷卻、傳熱過程的動態(tài)模擬技術(shù)，模具的CIMS技術(shù)，已在開發(fā)的模具DNM技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)方面。
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
（１）全面推廣CAD／CAM／CAM技術(shù)
模具CAD／CAM／CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD／CAM／CAE技術(shù)的條件已基本成熟。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD／CAM／CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
（２）高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。
（３）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。
（４）電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。
（５）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到３０％左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為８０％左右。
（６）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積（TiN、TiC等）、等離子噴涂等技術(shù)。
（７）模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
（８）模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國（未包括香港、臺灣、澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%，2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場來看，進(jìn)口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口量下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。
但是，我們國家的模具產(chǎn)業(yè)并不是完美的。雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家許多。
第一章、沖壓工藝方案的制定
1.1.工藝分析
本設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品形狀如下圖所示：
產(chǎn)品公差比較大，該零件材料紫銅，料厚為5.0mm，因而從尺寸精度和材料方面分析比較適合用沖壓加工。但孔的尺寸相對材料厚度來說，適中，由于考慮到有這個(gè)形狀的外形件購買，所以無需加工外形，只需要設(shè)計(jì)沖中間兩孔的模具，考慮到模具的通用性，設(shè)計(jì)模具時(shí)單個(gè)孔單獨(dú)沖，兩孔的中心距離就不能按圖紙來做，否則不能實(shí)現(xiàn)通用，本次課題考慮，兩個(gè)孔分別沖，但可以設(shè)計(jì)在一個(gè)模具里，這個(gè)產(chǎn)品年產(chǎn)量只有4000只，屬于小批量生產(chǎn)，兩個(gè)孔，可以沖兩次，每個(gè)孔定位采用外形定位，在模具結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)拇胧┖?，能夠通過定位的方式，可以做別的產(chǎn)品。
1.2.工藝方案的確定
該零件生產(chǎn)屬于小批量生產(chǎn)，且外形毛坯已經(jīng)加工完成，只需要設(shè)計(jì)沖孔模，從成本的角度考慮，可以設(shè)計(jì)簡易模，或者通用模具，這個(gè)模具再做完這個(gè)產(chǎn)品之后還能加工別的產(chǎn)品，但產(chǎn)品上的孔為1-φ8.33和1-φ14.3，孔的直徑不一樣，不能用同一凸模，凹模加工，這就是本次課題的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。
1、如果落料和沖孔一起實(shí)現(xiàn)，做成復(fù)合模，沖頭直徑太小，沖頭長度太長，幾乎沒有壽命，沖頭很快就會斷裂。
2、落料和沖孔分開，采用單模，落料是沒問題，可以采用專用模具，這產(chǎn)品年產(chǎn)量只有4000件，成本太高，不劃算。結(jié)合單位生產(chǎn)需要，可以設(shè)計(jì)通用模具，通過調(diào)節(jié)模具定位尺寸，沖孔模具可以生產(chǎn)別的型號的零件，所以可以單獨(dú)設(shè)計(jì)沖孔模具，就是要考慮定位方式問題，所以需要在模具結(jié)構(gòu)上想辦法。
3、中間兩個(gè)孔可以采用鉆的方法，但這樣的結(jié)果就是效率太低，尺寸精度很難保證，這個(gè)方法不可取。
4、用級進(jìn)模做，級進(jìn)模適合材料薄的小產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品材料厚度是5毫米，不適合用連續(xù)模做，而且沖頭也是要做成長形的，同樣壽命很短，不建議。
結(jié)合以上分析，整個(gè)產(chǎn)品的沖壓工藝如下：落料（外形毛坯已經(jīng)加工好），沖孔（通用模具）。本設(shè)計(jì)中只需要設(shè)計(jì)沖孔模
第二章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于本產(chǎn)品從形狀看，外形需要落料，中間孔需要沖孔，外形毛坯現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，所以只需要設(shè)計(jì)沖孔模具，沖兩直徑不一樣大的孔模具。
模具總體結(jié)構(gòu)如圖所示，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，采用凸模，即沖頭在上，凹模在下的方式，上模沖頭與固定板過盈配合，直接用樹脂套在沖頭上，都不需要加工卸料板，卸料只需要卸沖孔那部分。采用彈性卸料，沖孔廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出。
2.1.產(chǎn)品定位裝置
由于產(chǎn)品是只沖孔，所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)要注意模具的結(jié)構(gòu)，尤其是定位方式，兩邊的孔直徑不一樣，外形尺寸也不一樣，考慮產(chǎn)品的定位，確?？孜缓屯庑蔚某叽缫恢?，確保產(chǎn)品合格，只能靠外形定位，產(chǎn)品外形規(guī)則，所以可以采用L形板做定位，如果需要沖壓別的產(chǎn)品，可以拆換定位板，為方便加工，凹模不能做整體件，熱處理后不能加工螺釘孔，所以在需要沖孔的位置做鑲套，鑲套也可以配套更換大小，這樣可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品尺寸的通用，沖孔的大小通用，為方便操作，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品兩個(gè)孔可以在同一副模具上沖，模具結(jié)構(gòu)圖如下：
圖3-1 模具結(jié)構(gòu)示意圖
1-下模板，2-圓柱銷，3-下墊板，4-凹模框，5-凹模鑲塊1，6-凹模鑲塊2，7-定位板1，8-內(nèi)六角螺釘，9-樹脂，10-凸模1，11-凸模固定板，12-上墊板，13-上模板，14-內(nèi)六角螺釘，15-圓柱銷，16-模柄，17-凸模2，18-定位板2，19-內(nèi)六角螺釘
2.2.出料裝置
上模采用彈性卸料，彈性卸料力由樹脂壓縮產(chǎn)生的彈性實(shí)現(xiàn)卸料，樹脂直接作用于受力點(diǎn)，沖完產(chǎn)品在樹脂的作用下脫離產(chǎn)品，產(chǎn)品可以直接脫離模具，產(chǎn)品有部分在模具外面，方便工人操作。沖孔廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件在模具沖好后可以直接原路拿出。
2.3.模具工作過程
將落料好的平板，沿L形定位板兩直邊插入，一定要插到位。
第一步：上模下行樹脂先接觸到產(chǎn)品，壓縮，壓住坯料，上模繼續(xù)下行，沖頭在固定板墊板等的作用下，一起下滑，壓入凹模，沖頭和凹模之間，將產(chǎn)品的孔沖出，完成沖裁工序；
第二步：上模上行，上模和下模分開，一個(gè)沖次完成，樹脂回彈，反向力作用于固定板上，伸出凸模，完成一次沖壓過程。
第三章、模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1.凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
3.1.1.凸、凹模間隙的選擇
凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn)[8]表2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.65 mm， Zmax=0.75 mm。按材料的性能、厚度，這里取Z=0.7mm。
3.1.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一。設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角??；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實(shí)際尺寸與標(biāo)稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。
（1）沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
由于該零件沖孔都是圓孔，且產(chǎn)品材料厚度相對比較厚，為了保證凸、凹模之間的間隙值，同時(shí)為制造方便，凸、凹模采用分開加工的方法。具體可采用成形磨削加工刃口，未標(biāo)注公差的尺寸，按IT12級取公差。
沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)+Δ/4 （3-1）
=8.23+0.5×0.2=8.330 +0.02
Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4
=14.2+0.5×0.2=14.30 +0.02
沖孔凹模尺寸： Bh1=(Bj+2Z)- Δ/4 （3-2）
=8.33+2×0.35=9.03-0.02 0
Bh2=(Bj+2Z)- Δ/4
=14.3+2×0.35=15-0.02 0
孔心距，本次設(shè)計(jì)的課題沖孔是單個(gè)沖孔，與產(chǎn)品的中心距離尺寸129.8無關(guān)，產(chǎn)品控制此尺寸要求，需要通過兩邊定位板的調(diào)節(jié)，這里計(jì)算的的沖的孔中心距離，只需要保證產(chǎn)品兩邊同時(shí)放入定位板（定位板調(diào)整正確的前提下），互不干涉就可以，結(jié)合圖形對比，本次設(shè)計(jì)的中心距離L=60
（3-3）
式中 、 —凸、凹?？仔木嗟臉?biāo)稱尺寸（mm）；
—工件孔心距的標(biāo)稱尺寸（mm）；
—工件孔心距的公差（mm）
3.2.凸、凹模的設(shè)計(jì)
3.2.1.凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。
本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量）。凸模固定方式如CAD圖所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。
3.2.2.凸模長度的確定
凸模工作部分的長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。此模具結(jié)構(gòu)本身就是超短凸模深孔沖裁，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷?
根據(jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長度為
=?+ （3-4）
式中，—凸模長度（mm）；
—凸模固定板的厚度(mm)；它取決于沖件厚度t，一般沖制t<1.5mm的板料時(shí)，取10-20mm；當(dāng)t=1.0-5.0時(shí)，取12-18mm，本次設(shè)計(jì)取18
—附加長度（mm），只要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（對于沖裁凸模取1mm，對于彎曲凸模根據(jù)聽見彎曲高度取，以及模具閉合狀態(tài)下固定板板到凹模之間的安全距離。
將各數(shù)據(jù)代入式（4-8）中得：
沖裁凸模長度 =18+25=43，本次設(shè)計(jì)取45mm。
3.2.3.凸模的強(qiáng)度計(jì)算
沖裁時(shí)凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當(dāng)大的壓應(yīng)力。而在卸料時(shí)，又承受有拉應(yīng)力。因此，在一次沖裁的過程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復(fù)作用。在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，因此沒有必要作強(qiáng)度的校核。但針對本產(chǎn)品特點(diǎn)，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應(yīng)凸模的強(qiáng)度—包括凸模的最小斷面（危險(xiǎn)斷面）的承壓能力和抗彎能力進(jìn)行校核。
（1）凸模承受能力的校核
對凸模最小斷面上的承受能力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須使沖裁力小于或等于危險(xiǎn)斷面所允許的最大壓應(yīng)力。而該模具中凸模刃口最小壁厚3.2mm，故凸模承受能力滿足要求。
（2）失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的校核
凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長度與導(dǎo)向方式有關(guān)，由卸料板導(dǎo)向凸模最大允許長度按下公式計(jì)算
（3-5）
式中，—凸模最大允許長度；
—凸模材料彈性模量，對于紫銅，可取=130000MPa；
—凸?；驔_孔直徑(mm)；8.33mm，14.3mm；
—沖件材料厚度（mm）；5mm
—沖件材料抗剪強(qiáng)度（）；240
現(xiàn)對最小凸模直徑8.33進(jìn)行校核計(jì)算，將各數(shù)據(jù)代入以上公式得出數(shù)據(jù)
=310.6mm，遠(yuǎn)長于目前設(shè)計(jì)的45mm長，所以滿足要求，另一凸模直徑比這個(gè)還大，肯定也能滿足。
3.2.4.凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
凹模在設(shè)計(jì)中采用鑲套加工而成，為了便于設(shè)計(jì)、制造、維修。凹模材料與凸模相同，選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC58-62。如圖所示，為沖裁凹模刃壁形式，適用于沖裁模。一般可以使用電火花穿孔加工凹模，由于所沖孔為圓形，所以建議鑲套的外形也是圓的，加工時(shí)保證其內(nèi)外孔同心即可。
3.2.5.凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定
凹模設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的事項(xiàng)是關(guān)于凹模強(qiáng)度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽纾趯?shí)用上是和制件尺寸一起來考慮的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。
凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強(qiáng)度。沖裁時(shí)，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，特別是對于復(fù)雜形狀的沖件，其凹模的強(qiáng)度計(jì)算就相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。因而，在目前一般的生產(chǎn)實(shí)際情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等來進(jìn)行概略的估算及經(jīng)驗(yàn)修正。結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：
（1）凹模外形尺寸，由于產(chǎn)品在沖孔時(shí)以平板外形做定位，所以設(shè)計(jì)凹?？驎r(shí)需要適當(dāng)增大外形，方便調(diào)節(jié)定位板，或者加工其他零件不干涉。
（2）凹模厚度：凹模厚度h根據(jù)沖裁力F選擇。
首先算沖裁力：
（3-6）
式中，L— 沖孔周邊長度（mm）；
t— 材料厚度（mm），t=5.0mm；
t— 材料抗剪強(qiáng)度（MPa），τ=240MPa；
K— 系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
算得整個(gè)沖壓工序中沖裁周邊長度L=3.14×(14.3+8.33)=71.058mm，代入式（3-6）得：
F=1.3×71.058×240×5.0=110850.792N≈110.85KN
由文獻(xiàn)[10]中取凹模厚度h=35mm，鑲塊外圓與凹?？騼?nèi)孔緊貼，過盈配合，所以凹模壁厚必然大于35，無需單獨(dú)核算。
（3） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計(jì)算[10]：
沖件料厚t≤3 mm，h0=3 mm；
沖件料厚t>3 mm，h0=t；
所以，這里取h0=5 mm。
3.3.模板的設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)的沖孔模模板包括：卸料板、固定板、凹模、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是模具中不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板直接用的樹脂卸料，主要起卸料、壓料作用；凹模板前面已經(jīng)提到，充當(dāng)凹模刃口。各零件尺寸見CAD圖紙。
第四章、沖壓設(shè)備的選擇
根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠兩個(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。
雙動曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
綜合考慮，采用開式曲柄壓力機(jī)。
4.1.沖壓力計(jì)算
該沖孔模采用彈性卸料和下出料方式。
由4.2節(jié)及4.4節(jié)計(jì)算知：；F=110.85KN，
計(jì)算推件力，查文獻(xiàn)[8]表2-15得推件力系數(shù)，卸料力系數(shù)，
則： Fx=Kx Fp （5-1）
（5-2）
表3—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值。
刃口高度尺寸和產(chǎn)品一致，所以每次推件只推一次，即n=1
所以，=0.03×110.85=3.325KN
Fx=Kx Fp=0.02×110.85=2.217KN
=110.85+3.325+2.217=116.392KN
所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于 。
4.2.選擇壓力機(jī)
根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，初步選用型號為J23-16開式雙柱可傾壓力機(jī)。該型號壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下[8]：
公稱壓力 160KN；
滑塊行程 70mm；
最大閉合高度 220mm；
最大裝模高度 160mm；
連桿調(diào)節(jié)量 60mm；
工作臺尺寸（前后mm 左右mm）；300×450
墊板尺寸（厚度mm 孔徑mm）；60×160
模柄孔尺寸（直徑mm 深度mm）；φ40×50
最大傾斜角 25°；
由圖紙計(jì)算知：模具閉合高度161mm
故，所選壓力機(jī)裝模高度與模具閉合高度滿足下式
還可以看出161在 ，所以滿足要求。
第五章，壓力中心計(jì)算
沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合。
首先：
P1——沖φ8.33孔力 P1=KLδτ，得P1=3.14×8.33×5×1.3×240=40.803KN
P2——沖φ14.3孔力 P2=KLδτ，得P2=3.14×14.3×5×1.3×240=70.047KN
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=0
X1——P1到Y(jié)軸的力臂 X1=-30
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=0
X2——P2到Y(jié)軸的力臂 X2=30
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2）
XG=（X1F1+X2F2）/（F1+F2）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=7.9
所以該模具壓力中心為（7.9，0），在模柄軸心的范圍內(nèi)。
總 結(jié)
設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個(gè)模具成本的70%～80%。所以，作者在設(shè)計(jì)時(shí)詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時(shí)，應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷模具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
從整個(gè)設(shè)計(jì)過程來看，該產(chǎn)品采用可調(diào)定位結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工簡單，操作方便，工作效高，零件成形質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展推廣到其它類似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中。當(dāng)然，由于作者知識水平有限，對實(shí)踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實(shí)踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新！
致 謝
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，其間得到了×××老師的指導(dǎo)。導(dǎo)師敏銳的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，認(rèn)真的工作作風(fēng)使學(xué)生受益非淺。值此成文之際，特向老師致以忠心的感謝和誠摯的敬意。
作者在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，得到同窗好友×××、×××、×××、×××、×××的支持以及在AutoCAD2004軟件應(yīng)用、參考資料提供等方面的具體性指導(dǎo)和幫助，在此作者向他們表示深深的謝意。非常感謝他們同我一起學(xué)習(xí)和生活，在美麗的昌航留下我們真摯的友誼。
特別感謝我的父母，是他們對我的支持和無私的奉獻(xiàn)，使得我能夠順利完成學(xué)業(yè)。
最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心和幫助過我的人們！
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