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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
緒 論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(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)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
１.國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對(duì)的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
２.國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(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）開發(fā)新的成形工藝和模具。
３.國外模具的現(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、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、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時(shí)，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(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)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國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．我國每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。
國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％．
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)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快，使模具的需要不斷增加，而對(duì)模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用越來越顯得更為重要。
模具是一種特殊的模型，用來塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝的角度，模具是一種成型制品的特殊工藝裝備。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“工業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還比較的落后，主要原因是我國在沖壓基礎(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)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。
沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法，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、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通訊、軍工、日常用品等產(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)代汽車工業(yè)中，沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、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)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(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，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。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)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊(cè)和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
1. 沖壓件工藝性分析
沖裁件為Q235鋼，是碳素結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度較高。零件外形簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能得到的經(jīng)濟(jì)精度為IT7～I(xiàn)T14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為。將以上精度與零件的精度要求相比較，可以認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。
原始資料：
工件名稱：支板
生產(chǎn)批量：大批量
材料：Q235
厚度：1.2 mm
工件形狀如圖1所示
圖1
2. 工藝方案的確定
該零件所需的基本沖壓工序?yàn)闆_孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：兩個(gè)單工序模分別兩次加工，即：落料—沖孔。
方案二：沖孔、落料復(fù)合模。
方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)模。
采用方案一，沖模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期短，價(jià)格低，而且通用性好，但是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性?？梢圆捎脹_孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料連續(xù)模。
采用方案二，復(fù)合模的行為精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具的制造并不困難。
采用方案三，級(jí)進(jìn)模，適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn)，模具強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率也高，針對(duì)該零件，雖然級(jí)進(jìn)模制造復(fù)雜性和價(jià)格要比復(fù)合模低，但零件的沖裁精度較差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷對(duì)條料精定位，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)方案采用方案二的復(fù)合模為佳。
3. 必要的工藝計(jì)算
3.1 排樣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有T形特點(diǎn)，直排列時(shí)材料的利用率較低，采用直對(duì)排（見圖2）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。
查表2.9得搭邊值為：工件間a=1.0mm和側(cè)面a=1.2mm。
采用導(dǎo)料銷送料，因此采用無側(cè)壓裝置的送料方式，條料寬度的計(jì)算公式為：
—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得
條料寬度：B=（43+21+9）=54mm
步距：A=D+a=50=1=51mm
材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用550mm×2000mm×1.2mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪54mm ×500 mm規(guī)格條料40條，材料剪切利用率達(dá)90%以上。由材料利用率通用計(jì)算公式
=
式中 S—單個(gè)沖裁件的面積，
S==1249.24mm2
n—單個(gè)步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；n=2；
B—條料寬度，mm;
A—送料步距， mm；
得一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率為 η==81.6%
圖2 排樣圖
3.2 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸
查2.4表得間隙值
3.2.1 沖孔mm凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸、凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表2.5得凸、凹模制造公差： 。
校核：-=0.18-0.126=0.054mm，+=0.04mm。滿足-+的條件。
查表2.6得：IT14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)x=0.5。
查式（2.5） （8+0.50.1）=8.05mm
（8.05+0.0126）=8.176mm
3.2.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。對(duì)外輪廓的落料由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法由利于得到最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的要求，其凸、凹刃口部分的尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)時(shí)，凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。
查表2.6得磨損系數(shù) 當(dāng)0.50時(shí)，=0.5；
當(dāng)<0.50時(shí), =0.75;
按公式(2.8):A=(A -)
A—凹模尺寸（mm）；
A —相對(duì)應(yīng)的沖裁件基本尺寸（mm）；
—沖裁件的公差（mm）；
35=(35-0.750.4)=35.3mm
50=(50-0.50.84)=50.42mm
8=(8-0.750.1)=8.075mm
R8=(8-0.750.1)=8.075mm
落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是35.3mm、50.42mm、8.075mm不必標(biāo)注公差，但要求在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值，最大不超過（落料凹模刃口部分尺寸示意圖見圖3）
圖3 落料凹模刃口部分尺寸示意圖
3.3 沖裁力的計(jì)算
落料力 F=Lt=（50+82+227.02+28.9+14.82）1.2450
=152.661.2450=82438.2N=82.44kN
式中 F—沖裁力（kN）
L—沖裁周邊長度（mm）
t—材料厚度（mm）
—材料抗拉強(qiáng)度(MPa)
沖孔力 F孔==Lt=81.2450=13564.8N=13.565kN
沖孔時(shí)的推件力 = n
取直壁式刃口的凹模刃口形式，由表2.21查的h=6,則n=h/t=6/1.2=5
查表2.7得，=0.05 故
= n=50.0513.565 kN =3.391 kN
落料式的卸料力 = F
查表2.7得，=0.03 故
= F=0.0382.44kN=2.473kN
式中 K推 、F卸 —推件力系數(shù),
n—同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù),
n=h/t
h—凹模洞口直刃壁高度（mm）
t—板料厚度( mm)
總沖壓力F總為
= F+F孔++ =82.44+13.565+3.39+2.47=111.865 kN
3.4 壓力中心的確定
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn),模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線相重。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)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命甚至損壞模具。
該零件的結(jié)構(gòu)形狀對(duì)稱（如圖4所示），屬于簡(jiǎn)單的幾何圖形。對(duì)于這類零件沖裁的壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上：
因零件左右對(duì)稱即取=0，故只需計(jì)算，取零件總高度的一半，=1/2（35+8）=21.5mm。故刃口輪廓的壓力中心坐標(biāo)為（0，21.5）。
圖4 零件的輪廓
4. 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)以上分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥粗?，應(yīng)在凹模孔設(shè)置推件塊；卡在凸凹模上的廢料有卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，因此選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從右向左送進(jìn)。
為卻保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不高，所以此處采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
5. 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括以下幾方面
5.1.1 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在落料凹模內(nèi)，由于要設(shè)置推薦塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通形刃口，由于凹模簡(jiǎn)單，同時(shí)為了降低凹模加工難度和凹模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，得到較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，凹模易采用整體式，采用直壁式凹模刃口。查表2.21，取得刃口高度h=6mm。凹模外形尺寸計(jì)算公式如下：
凹模厚度H= （不小于15mm）
凹模壁厚C=(1.5～2)H
式中 k—厚度系數(shù)；
s—垂直于送料方向的凹模刃口間的最大距離；
C—凹模壁厚mm ，指刃口至凹模外形邊緣的距離。
查表2.22取凹模厚度系數(shù) K=0.35，
凹模厚度H= =0.35×43=15.05mm
凹模壁厚C=1.5H = 1.5×15.05=22.55mm
凹模的外形尺寸確定：
凹模外形長度L：50+2×22.55=95.1mm
凹模外形寬度B：43+2×22.55=98.1mm
凹模板整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化為： 100mm×100mm×22mm T10A JB/T 7653-94
凹模結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)尺寸如下圖5所示：
圖5：凹模示意圖
5.1.2 推件塊的設(shè)計(jì)
該模具中，被凸凹模推入落料凹模的沖壓件被設(shè)置在落料凹模內(nèi)的推件塊推出，推件塊的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)如圖6所示，推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計(jì)成臺(tái)階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時(shí)不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.2～0.5mm。
其中與落料凹模接觸的部分按凹模尺寸進(jìn)行配做，保證單邊間隙0.1～0.2mm。推件塊采用45鋼，熱處理硬度為43～48HRC。
圖6 推件塊示意圖
5.1.3 沖孔mm凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)式，且它的外形尺寸較小，所以選用B形圓凸模。凸模固定板厚度取16mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定
L==16+22+1=39mm
由于此凸模直徑較小，但長度較短，則強(qiáng)度和剛度足夠，所以無需對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校何。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模刃口1mm。
5.1.4 凸凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模的強(qiáng)度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為3.2mm，而實(shí)際的最小壁厚為10mm，故符合要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.126～0.180mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸10mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高3～4級(jí)，即定為0.15mm。
圖7 凸凹模結(jié)構(gòu)示意圖
5.2 落料彈性元件的設(shè)計(jì)
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選2個(gè)橡膠彈簧（聚氨酯彈性體），每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為/2=2473/2=1236.5N。
1）確定橡膠的自由高度。根據(jù)選用橡膠的原則可知，由于=（35%～45%），=（10%～15%）。故=（25%～30%），由于==（t+1）+5=7.2mm，所以橡膠的自由高度為：
==（3.5～４）=28.8mm，取=30mm
經(jīng)校何+，故橡膠的高度選取合適。
2）確定橡膠的橫截面積A。根據(jù)橡膠選用的原則可知，為使橡膠滿足壓力的要求，則=AP，所以，可以確定橡膠彈簧的面積
A=/P=1236.5N/2.1Mpa=589
3） 確定橡膠彈簧的平面尺寸。選用圓筒形橡膠彈簧，根據(jù)摸具結(jié)構(gòu)取中間小徑d=10mm，外徑D可根據(jù)橫截面積A=（D+d）求出，D=
30mm。橡膠彈簧形狀如圖8所示。
4）校核橡膠彈簧的自由高度。/D=1,在0.5/D1.5的范圍內(nèi)，不會(huì)導(dǎo)致橡膠的失穩(wěn)，可以使用。
5）橡膠的安裝高度。=-=30-3=27mm。
圖8： 聚氨酯彈性體
5.3 模架的設(shè)計(jì)
模架的各零件標(biāo)記如下：
上模座： 110×130×25mm HT200 GB/T2855.5
下模座 110×130×30mm HT200 GB/T2855.6
導(dǎo) 柱 A20h51×20mm 20 JB/T 2861.1
導(dǎo) 套 A20H6×70×28mm 20 GB/T 2861.6
模 柄 40×60mm Q235
墊板 100×100×6mm 45# JB/T7643.3
卸料板 100×100×10mm Q235
凸凹模高度 53mm
凸模固定板 100×100×16mm 45# JB/T7643.2
凹模 100×100×22mm T10 JB/T7653—94
模具工作時(shí)閉合高度:
H閉=h+h+h+h+t+h+ h +h
=25+6+16+22+1.2+53+10+30=164mm
該模具采用內(nèi)六角螺釘和銷釘緊固，具體選用標(biāo)準(zhǔn)件如下：
內(nèi)六角螺釘： M10×50 GB/T 70.1—2000
M10×30 GB/T 70.1—2000
圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘： M8×70 JB/T 7650.6
圓柱銷： A8×55 GB/T 119—1986
A4×8 GB/T 119—1986
6. 沖壓設(shè)備的選擇
開式雙柱可傾式壓力機(jī)型號(hào)和技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
J23-3.15
J23-6.3
J23-10
J23-16F
JH2-25
公稱壓力/KN
31.5
63
100
160
250
滑塊行程/mm
25
35
45
70
75
最大閉合高度/mm
120
150
180
205
260
工作臺(tái)尺寸/mm
160250
230310
240370
300450
370560
墊板尺寸/mm
30110
30 140
35170
40210
50260
模柄孔尺寸/mm
2540
3055
3055
4060
4060
最大傾斜角度
45
35
35
35
30
選擇型號(hào)為JH2—25的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)為：
公稱壓力：250KN
滑塊行程：75mm
最大閉合高度：260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm
工作臺(tái)尺寸：370mm×560mm（前后×左右）
墊板尺寸：50mm×Ф260mm（厚度×直徑）
模柄孔尺寸：Ф40mm×60mm（直徑×深度）
最大可傾角：30o
7. 繪制模具總裝圖
圖9 模具總裝圖
模具的動(dòng)作過程是：條料沿兩個(gè)擋料銷從右向左送進(jìn)，活動(dòng)擋料銷控制其送進(jìn)步距。上模下行，進(jìn)行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)上下模的運(yùn)動(dòng)起到可靠的導(dǎo)向。凹模接觸活動(dòng)擋料銷時(shí)，擋料銷被壓下，上端面與板料平齊，所以凹模不必設(shè)置相應(yīng)的讓位孔。沖裁完畢，卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由夏末部分的彈性卸料裝置卸下，沖孔廢料由下模部分的落料孔落下，沖裁下的工件卡在凸模上，隨上模一起回程，上行到一定位置，打桿碰到曲柄壓力機(jī)上的打料橫桿，打桿和推件塊把工件推出模外，完成一次沖裁。如此循環(huán)進(jìn)行連續(xù)沖裁。
附：說明書中所有“查表XXX”、“見公式XXX”的內(nèi)容均來自原紅玲主編的《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》一書 。
結(jié)束語
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)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。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/CAD制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(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，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。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)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊(cè)和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
支板屬于復(fù)合沖裁件，分沖孔和落料兩部分。分析其工藝性，并確定工藝方案，根據(jù)分析確定本制件可以采用復(fù)合模具完成，然后根據(jù)沖裁力選取沖裁時(shí)用的的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行沖孔、落料模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算沖孔、落料時(shí)凸、凹模間的刃口間隙，凸、凹模尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
因制件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有可靠的定位、頂出裝置，足夠的開模高度，因此需要確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，它可以選用標(biāo)準(zhǔn)的模架，直接對(duì)模板進(jìn)行加工，選材容易，成本低，制造周期短。
這次沖孔落料復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。設(shè)計(jì)中，充分利用和查閱了各種資料，運(yùn)用了大學(xué)期間學(xué)到的模具專業(yè)知識(shí)和所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械/CAD制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性等。
這次設(shè)計(jì)是對(duì)過去所學(xué)過的機(jī)械方面的知識(shí)進(jìn)行了一次溫習(xí)和總結(jié)，將所學(xué)過的知識(shí)串在了一起。并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的比較好。同時(shí)通過設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，熟悉多種工藝及加工方法，要多總結(jié)勤學(xué)習(xí)。并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師知識(shí)淵博的、誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗郭會(huì)芳同學(xué)，和她在一起討論、研究使我受益非淺。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過程作最后檢查。它是對(duì)我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
最后，我非常慶幸在三年的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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