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云母片沖壓工藝及模具設計
摘 要：本設計的題目為云母片沖壓工藝及模具設計,體現(xiàn)了薄板類沖裁零件的要求、內(nèi)容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了本人沖壓模設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取更深刻的經(jīng)驗。
本設計運用沖壓成形工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了沖裁件的沖壓工藝性，為確定沖裁工藝方案做好了準備；然后計算沖裁力和模具刃口尺寸，便于選取壓力機及確定工作零件的尺寸和結構；最后分析了制件的特征，確定模具的設計參數(shù)、設計要點及推件裝置的選取。
本沖裁件為不規(guī)則形狀,為了便于凸模的加工，所以在設計時把凸模設計成直通式,然后,將其鉚接在凸模固定板上。此外,該制件的尺寸較小,為保證凹模的加工精度,在設計時應將其設計成整體式凹模。同時,為了簡化模具結構采用彈性推件裝置。
關鍵詞： 沖壓模 整體式凹模 彈性推件
Laminated mica die stamping design the basis of design
Abstract：The design was entitled laminated mica blanking die design, reflectsthe thin parts like punching the request, the contents and direction of a certain design significance. Parts of the mold through the design, has further strengthened my stamping die design of the basic knowledge for the design of more complex stamping die to pave the way and the lessons
more profound experience.
The use of the design process and die stamping forming the basis of design knowledge and analysis of the first blanking of the stamping process, to determine blanking of the programme prepared for and then calculating punching power and size Die Cutting Edge, For selected press and determine the size and structure of parts of the last parts of the characteristics of the design parameters established mold, design features and pushing the select pieces of equipment.
Blanking of the rules on the shape of the non-hole hole, in order to facilitate the processing punch, punch in the design of the punch designed as a straight-through processing, and then, riveting in its punch fixed board. In addition, the smaller the size of the parts, to ensure the accuracy of processing die, the design should be designed to solid die. at the same time, in order to simplify the structure adopt a flexible mold push pieces of equipment.
Keywords： stamping die solid die flexible pieces of pushing
目 錄
1 緒論 ………………………………………………………………1
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 …………………………1
1.1.1 國內(nèi)模具現(xiàn)狀 ………………………………………1
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 ………………………………2
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 …………………………3
1.3 云母片模具設計與制造方 …………………………4
1.3.1 云母片模具設計的設計思路 ………………………4
1.3.2 云母片沖壓模具設計的進度 ………………………4
2 云母片的沖壓工藝性分析 ………………………………………6
3 分析比較和確定工藝方案 ………………………………………8
4 主要工藝計算 ……………………………………………………9
4.1 排樣設計及毛坯尺寸計算 ……………………………9
4.1.1 確定零件的排樣方案 ………………………………9
4.1.2 沖壓力的計算 ……………………………………10
4.1.3 初選壓力機…………………………………………11
4.1.4 壓力中心的計算……………………………………11
4.2 計算零件刃口尺寸 ………………………………… 13
5 計算各主要零部件的尺寸 …………………………………… 19
5.1 凹模厚度 …………………………………………… 19
5.2 凸模固定板厚度………………………………………19
5.3 墊板的采用與厚度……………………………………19
5.4 彈壓卸料板……………………………………………19
5.5 卸料橡膠的設計………………………………………19
6 模具總體設計……………………………………………………22
6.1 模具類型的選擇………………………………………22
6.2 定位方式的選擇………………………………………22
6.3 卸料方式的選擇………………………………………22
6.4 導向方式的選擇………………………………………22
7 主要零部件設計…………………………………………………23
7.1 工作零部件的結構設計………………………………23
7.1.1 凸模的設計…………………………………………23
7.1.2 凹模的設計…………………………………………24
7.2 定位零件的設計與選用 ……………………………25
7.2.1 擋料銷的選用………………………………………25
7.2.2 卸料零件的選用……………………………………25
7.3 導向零件的選用 …………………………………… 26
7.4 固定零件的選用………………………………………26
7.5 模架的選用……………………………………………26
7.6 模柄的選用……………………………………………27
8 模具總裝圖………………………………………………………28
8.1 模具總裝圖……………………………………………28
8.2 沖壓設備的選定………………………………………29
9 結束語……………………………………………………………30
致謝………………………………………………………………… 31
參考文獻…………………………………………………………… 32
插 圖 清 單
圖 1 ……………………………………………………………………… 6
圖 2 ……………………………………………………………………… 9
圖 3 ………………………………………………………………………12
圖 4 ………………………………………………………………………18
圖 5 ………………………………………………………………………18
圖 6 ………………………………………………………………………24
圖 7 ………………………………………………………………………25
圖 8 ………………………………………………………………………28
表 格 清 單
表 1 ………………………………………………………………………10
表 2 ………………………………………………………………………11
表 3 ………………………………………………………………………20
1 緒 論
目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1 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，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具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%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點中，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)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(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，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，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方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(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)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設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、標準化、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，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，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(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)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；?
?? 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；???
7）模具的精度將越來越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動化、智能化；??
?? 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；??
?10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、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)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為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，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(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。
隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(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)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。
國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％．
1.3 云母片模具設計與制造方面
1.3.1 云母片模具設計的設計思路
沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對已成形的工件進行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應在IT12級以下，不宜高于IT10級。
只有加強沖裁變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。
云母片是典型的沖壓件，該模具工作過程很簡單就是落料，根據(jù)零件圖的結構和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后不采用復合模。根據(jù)計算的結果和選用的標準模架，判斷此次沖裁能不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度,改變導柱和導套的高度的同時,還要注意保證導柱和導套的強度. 導柱和導套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。
1.3.2 云母片沖壓模具設計的進度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間10天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設計，所用時間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時間5天．
2 云母片的沖壓工藝性分析
零件名稱：云母片
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：云母板
厚 度：0.8mm
工件圖：如圖1.
圖1 零件圖
云母板具有易分剝成很薄、平坦的、光滑的和具有彈性的薄片的特性。此外，還具有高的抗電性能和極高的耐熱性、化學穩(wěn)定好、機械強度高、收縮率小、不易燃、不吸潮等。是一種很好的電絕緣材料[1]。
此工件只有落料工序，材料為云母板。具有良好的沖壓性能，適合沖裁，工件外形復雜程度一般，工件的尺寸精度要求一般，邊緣與邊緣之間的距離遠大于凸凹模允許的最小壁厚，故不考慮采用復合模。普通沖裁完全能滿足要求。
綜上分析可知，圖1零件具有較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
3 分析比較和確定工藝方案
云母片零件所需的基本沖壓工序為落料，可擬定以下二種工藝方案。
方案一：采用單工序模分一次工序進行沖壓。
方案二：采用級進模生產(chǎn)。
各個方案優(yōu)缺點的分析比較:
方案一：模具結構復雜程度一般，能滿足該零件的產(chǎn)量要求。
方案二：生產(chǎn)率很高，但是級進模較難保證內(nèi)，外形相對位置的一致性。模具制造安裝復雜。
綜合以上二種方案比較，該件采用方案一即單工序模最佳。
4 主要工藝計算
4.1 排樣設計及毛坯尺寸計算
4.1.1 確定零件的排樣方案
設計模具時，條料的排樣方案很重要。合理的排樣應是在保證制件質量，有利于簡化模具結構的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多的合格制件。為提高模具的使用壽命，保證沖裁件的質量，降低生產(chǎn)成本。該云母片，采用有廢料直排的排樣方法，排樣方案如圖2所示。
圖2 排樣圖
由表2.5.2[2] 查得最小搭邊值工件間a1=1.5 ㎜ ，a=1.8 ㎜ 但是查[3]得本表只適用低碳鋼，對于其他材料，應當表中數(shù)值乘以下列系數(shù)，非金屬 1.50～2.0
取系數(shù) 2.0 ，得到 a1=3.0 ㎜ ，a=3.6 ㎜
條料寬度為44.2mm ,步距為49 mm ,一個步距的材料利用率50.6%（計算見表一）。
4.1.2 沖壓力的計算
該模具采用單工序模，試選擇彈性卸料、下出料。沖壓力相關計算見表一。
表一 條料及沖壓力的相關計算
項目分類
項 目
公 式
結 果
備 注
排樣
沖裁力面積A
A=687+85.375+324.585
1096.96
mm2
條料寬度B
B=36.5+2×3.6+0.5
44.2mm
查表2-18[3]得a=3.6mm,a1=3mm,采用無側壓裝置，條料與導料板間間隙Cmin=0.5mm。
步距S
S=46+3
49mm
一個步距的材料利用率η
== =50.6%
50.6%
沖壓力
沖裁力F1
F1=KLtτb=1.3×196.96×0.8×80
16387N
L=196.96mm
τb=80Mpa
卸料力Fx
FX=Kx=0.05×16387
819.4N
查表[3]KX=0.05
推件力FT
FT=NKTF2=10×0.055×16387
9012.9N
KT=0.055
n=h/t=8/0.8=10
沖壓工藝總力FZ
FZ=F1+F2+FX+FZ=16387+819.4+9012.9
26219.3N
彈性卸料
下出料
4.1.3 初選壓力機
查文獻[4]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為J23-3.15和Ｊ23-10，見表二
表二 所選壓力機的相關參數(shù)
型號
公稱壓力/kN
滑塊行程/mm
最大封閉高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
工作臺尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
J23-3.15
31.5
25
120
25
160×250
90×100
J23-10
100
45
180
35
240×370
180×200
4.1.4 壓力中心的計算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
(1) 此為凸模模具的壓力中心，首先計算凸模的壓力中心。
圖3 壓力中心的計算
計算其壓力中心的步驟如下：
①、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖
②、在任意距離處作x-x軸y-y軸
③、 分別計算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4,y5,y6,y7和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,x5,x6,x7
④、凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定:
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
=
= －2.44mm
到x-x軸的距離
y0=
=
=14.3mm
4.2 計算零件刃口尺寸
該零件是非金屬材料，非金屬材料沖裁刃口尺寸計算與金屬沖裁模刃口尺寸計算方法在計算原理上相同，但除云母片外，其他非金屬材料在沖裁后的彈性回復較大，故計算時要考慮其回彈值。由于該沖裁件的形狀復雜一般，板料相對較薄。若采用分開加工法時，為了保證凸凹模一定的間隙值，必須嚴格限制沖模制造公差，增加沖模制造困難，加大了模具的生產(chǎn)周期及制造成本。而采用凸模與凹模配合加工法，則是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞始缓笠源藶榛鶞始庸ち硪患?，使它們之間保持一定的間隙。這種方法不僅容易保證凸凹模間隙很小，而且還可以放大基準件的制造公差，使模具制造容易。綜上，采用配合加工法。
該沖裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按間隙要求配作.設計時，基準件和刃口尺寸及制造公差應詳細標注，而配作件只標注公稱尺寸，不注公差.由于該工件形狀復雜，其各部分尺寸性質不同。所以，基準件的刃口尺寸應根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況進行分別計算，凹模磨損情況有三類[3]：
a、凹模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△
b、凹模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmin+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)±0.125△
式中:
Aj、 Bj、 Cj ─ 模具基準件尺寸(mm)
Amax、 Bmin 、Cmin─ 工件極限尺寸(mm)
△ ─工件公差(mm)
X ─磨損系數(shù)
① 查表1—22[5]線性尺寸公差：
46+0.5-0.1mm 17±0.1mm 36.5±0.1mm 16.5±0.1mm 16±0.1mm
11±0.1mm 11±0.1mm 9±0.1mm 14±0.1mm 24.5±0.1mm
查表1—63[5]得倒圓半徑尺寸的極限偏差：
2.5±0.1mm 4.5±0.1mm
查表19.1—10[6]得磨損系數(shù)x為0.75mm 和0.5mm 。
②落料凹模的刃口尺寸計算如下：
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸
A1=(Amax-x△) 0+0.25△
=(17.1－0.2×0.75) 0+0.25×0.2
=16.950+0.05mm
A2=(Amax-x△) 0+0.25△
=(36.6-0.2×0.75) 0+0.25×0.2
=36.450+0.05mm
A3=(Amax-x△) 0+0.25△
=(9.1-0.75×0.2) 0+0.25×0.2
=8.950+0.05mm
A4=(Amax-x△) 0+0.25△
=（24.6－0.75×0.2）0+0.25×0.2
=24.450+0.05mm
A5=(Amax-x△) 0+0.125△
=（46.5－0.6×0.5）0+0.25×0.6
=46.20+015mm
第二類尺寸：凹模磨損后會減小的尺寸
B1=(Bmin+x△)0-0.25△
=(15.9+0.75×0.2) 0-0.25×0.2
=16.050-0.05mm
B2=(Bmin+x△)0-0.25△
=(2.4+0.75×0.2) 0-0.25×0.2
=2.550-0.05mm
B3=(Bmin+x△)0-0.25△
=(4.4+0.75×0.2) 0-0.25×0.2
=4.550-0.05mm
第三類尺寸: 凹模磨損后會保持不變的尺寸
C1=(Cmin+0.5△)±0.125△
=(16.4+1/2×0.2) ±0.125×0.2
=16.5±0.025
C2=(Cmin+0.5△)±0.125△
=(10.9+1/2×0.2) ±0.125×0.2
=11±0.025
C1=(Cmin+0.5△)±0.125△
=(10.9+1/2×0.2) ±0.125×0.2
=11±0.025
C1=(Cmin+0.5△)±0.125△
=(13.9+1/2×0.2) ±0.125×0.2
=14±0.025
③凸模的刃口尺寸
由于落料凸凹模采用的是配作法。所以，落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是16.95mm、36.45mm、8.95mm、24.45mm、46.2mm、16.05mm、16.5mm、11mm、11mm、14mm、2.5mm、4.5mm，不必標注公差，但要在技術條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin。查表[6]得Zmin=0mm。
③凸模、 凹模的刃口尺寸簡圖分別見圖4、5：
圖4 凹模刃口尺寸
圖5 凸模刃口尺寸
5 計算各主要零部件的尺寸
5.1 凹模厚度
按式2.19[7]其中b=46.5mm k按表2.24[7]查得k=0.35 故：
H=kb=46.50.35=16.275mm
凹模的厚度應適當增加故取H=20mm
按式（2-20）[7]凹模壁厚C=（1.5～2）H=40mm
5.2 凸模固定板厚度
H1=0.7H=200.7=14近似數(shù)取H1=20mm
5.3 墊板的采用與厚度
是否采用墊板以承壓面較小的凸模進行計算，凸模承壓面的尺寸按式（2—10）[7]其承壓應力：
σ = F/A = 25399.9/1096.9623 ≈ 23 Mpa
查表2—39[7]得鑄鐵模板的[σp]為90～140 Mpa
故 σ ＜ [σp]
因此不須采用墊板。
5.4 彈壓卸料板
由表7—8[8]彈壓卸料板厚度H=8mm.由表7—9[8]查得卸料板孔與凸模的單邊間隙c 值:
Z1/2=0.10
5.5 卸料橡膠的設計
卸料橡膠的設計見表三，選用4塊橡膠的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
表三 卸料橡膠的設計
項目
公式
結果
備注
卸料板工作行程
h工
h工=h1+t+h2
3.8mm
h1為凸模凹進卸料板的高度1mm，
h2為凸模沖裁后進入凹模的深度2mm
橡膠工作行程H工
H工= h工+h修
8.8mm
h修為凸模修模量，取5mm
橡膠的自由高度H自由
H自由=4 H工
35.2mm
取H工為H自由的25%
橡膠的預壓縮量
H預
H預=15% H自由
5.28mm
一般H預=（10%~15%）H自由
每個橡膠承受的載荷F1
F1=F卸/4
204.85N
選用4個圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=
26mm
D為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，
取d=12.5mm:
P=0.5Mpa
校核橡膠自由高度H自由
0.5≤H自由/D≤1.5
滿足
橡膠的安裝高度 H安
H安= H自由- H預
29.92mm
聚氨酯橡膠：表8—47[8]聚氨酯橡膠尺寸也可選標準件：D=45㎜ d=12.5㎜ H=40㎜
由表8—50[7]查得內(nèi)孔d與相應的卸料螺釘尺寸d=12.5 配用螺釘d=12（GB2867.9—81）
注螺釘長度L需視模具結構要求而定
6 模具總體設計
6.1 模具類型的選擇
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓只有落料工序，采用單工序沖壓，所以模具類型為單工序模。
6.2 定位方式的選擇
因為模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置，控制條料的送進步距采用固定擋料銷定距。
6.3 卸料方式的選擇
因工件的厚度為0.8mm相對較薄,卸料力也比較小,故可采用彈性卸料。
6.4 導向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質量,方便安裝調(diào)試,選用導柱導套導向。為了便于工人的操作提高生產(chǎn)率,該模具采用后側導柱的導向方式。
7 主要零部件設計
7.1 工作零部件的結構設計
7.1.1 凸模的設計
結合工件外形并考慮加工，對于采用線切割和成形磨削的非圓形凸模，則制成沒有臺階的等斷面的形式，將凸模設計成直通式（見圖6），凸模長度一般是根據(jù)結構上的需要而確定的，其凸?？傞L度L用下列公式計算：
L=h1+h2+h3+h
=54㎜
式中 L—凸模長度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—導尺高度，mm
h—附加高度，一般取15～20mm
圖6 凸模
7.1.2 凹模的設計
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模均采用線切割機床加工，安排凹模在模架的位置時，要計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸按下計算。
按式2.19[7] 其中b=46.5mm k按表2.24[7]查得k=0.35故
H=kb=46.50.35=6.275mm
凹模的厚度應適當增加故取H=20mm
按式（2-20）[7]凹模壁厚C=（1.5～2）H=40mm
根據(jù)工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：
凹模長度：L=l+2c=46+2×40=126 mm (送料方向)
凹模寬度：B=b+2c=36.5+2×40=116.5 mm
查表3—71[10]標準凹模輪廓尺寸為：160 mm×125 mm×20 mm
由于凹模厚度為20 mm，查表2—46 [10] 和2—47[11]查得螺孔選用4×M6的螺釘固定在下模座，螺孔到凹模外緣的最小距離查表 2—44[11] a=10mm 。螺孔到銷孔的距離一般取 b≥2d ， b=12mm。
長度寬度為160mm125mm結構圖如圖7
圖7 凹模
7.2 定位零件的設計與選用
7.2.1 擋料銷的選用
（1） 由上述可知，該模具采用的是固定擋料銷。查文獻[12]固定擋料銷選用：A10 JB/7649.10。
（2） 導料銷的選用：
查文獻[12]導料銷選用：GB 117—86 D8×30
7.2.2 卸料零件的選用
（1） 卸料板選用：
卸料板的 周邊尺寸與凹模的周邊尺寸相同，厚度為8 mm ，即160 mm×125 mm×8 mm ，卸料板采用45 鋼，淬火硬度為40～45 HRC
（2）卸料螺釘?shù)倪x用：
查文獻[12]選用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘：M10×80 JB/T 7650.6—94
7.3 導向零件的選用
該沖裁件的形狀較為復雜，尺寸較大 。若采用導板導向裝置，則導板孔加工困難。為了避免熱處理變形，時常不進行熱處理。所以，其耐磨性差，實際上很難達到和保持穩(wěn)定的導向精度。因此，生產(chǎn)中廣泛地采用導柱導套導向。由于該沖裁件為一般的沖壓加工，采用滑動導柱導套能夠保障導向精度，即該模具采用滑動導柱導套形式。
查文獻[12] 導柱選用：A25 h5×130 GB/T2861.1
查文獻[12] 導套選用：A25 H6×85×33 GB/T2861.6
7.4 固定零件的選用
查文獻[12] 固定板選用：160×125×20 JB/T 7643.2
螺釘選用： M6×50 GB/T 70
銷釘選用： D4×30 GB119
7.5 模架的選用
該模具采用后側導柱模具架，以凹模固界為依據(jù)。選擇模架規(guī)格。
凹模固界：L=160 B=125
上模座（GB/T2855.5） 160×125×35
下模座（GB/T2855.6） 160×125×40
導柱（GB/T.2861.1） d/mm×l/mm
d/mm×l/mm mm×130mm
28mm×130mm
導套（GB/T2861.6） 導套d/mm×l/mm×D/mm
分別為25×85×33， 28×85×33
上模座厚度H上模取35mm，固定板厚度取20mm，下模座厚度取40mm，那么該模具的閉合高度
H閉=H上+L+H+H下-h2=35+54+20+40-2=147mm
式中：L—凸模長度 l=54mm
H—凹模厚度，H=20mm
h2—凸模沖裁后進入凹模的深度h2=2mm.
可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-10 的最大裝模高度( 180mm ),可以使用.
7.6 模柄的選用
查文獻[12] 模柄選用：A25×70 JB/T 7646.1
8 模具總裝圖
8.1 模具總裝圖
圖 8 裝配圖
由以上設計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：上模部分通過模柄安裝在壓力機滑塊上,下模部分通過螺栓壓板安裝在壓力機工作臺面上。導料銷和擋料銷固定在凹模上,條料沿導料銷送進,由定位裝置控制其送進步距。壓力機行程一次沖壓一次；沖裁完畢,壓力機滑塊回程,帶動上模部分上行,卡在凸模外的料由卸料板卸下；卡在凹模內(nèi)的制件由推件裝置卸出 ,完成一次沖壓。
8.2 沖壓設備的確定
通過校核，選擇開式可傾壓力機J23—10能滿足使用要求。
公稱壓力：100KN
滑塊行程：45㎜
最大閉合高度：180㎜
連桿調(diào)節(jié)長度：35㎜
工作臺尺寸（前后×左右）：240mm×370mm
墊板厚度尺寸：50㎜
模柄孔尺寸：30×50
最大傾斜角度：30°
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9 結 束 語
云母片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應的壓力機。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
云母片沖裁件的形狀結構較為簡單，但是其尺寸相對不大適合選用標準模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長度，因此需要改變上、下模座的長度，以達到要求。模具工作零件的結構也較為簡單，它可以相應的簡化模具結構。便于以后的操作、調(diào)整和維護。
云母片落料模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合格的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。
參 考 文 獻
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[5] 李柱主編. 互換性與測量技術基礎. 北京:計量出版社出版,1984.10
[6] 陳錫棟、周小玉主編. 實用模具技術手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2001.7
[7] 王芳主編. 冷沖壓模具設計指導. 北京:機械工業(yè)出版社,1999.10
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[9] 楊玉英主編. 實用沖壓工藝及模具設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2004.7
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[11] 王孝培主編. 沖壓手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2000.10
[12] 中國標準出版社、全國模具標準化技術委員會編. 中國機械工業(yè)標準匯編. 北京:中國標準出版社,1998.12