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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)正文
沖孔—落料—彎曲級(jí)進(jìn)模
緒論
模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)占有率的重要手段，已越來(lái)越受到各行業(yè)部門(mén)的重視。目前世界上模具工業(yè)的年產(chǎn)值約680億美元。我國(guó)2004年模具產(chǎn)值為530億元，模具出口4.91億美元，同時(shí)還進(jìn)口18.31億美元。中國(guó)已經(jīng)成為世界上凈出口模具最多的國(guó)家。但大型多工位級(jí)進(jìn)模具，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%左右的速度發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制也發(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)也得到了快速的發(fā)展。到目前為止，中國(guó)約有模具生產(chǎn)廠家2萬(wàn)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)在珠江三角州和長(zhǎng)江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值占全國(guó)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)理論及成型工藝、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)家相比還有相當(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)家相比差距還很大。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代速度快等特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽名、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)的變化，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。近年來(lái)許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪?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、PRO/ENGINEER、等國(guó)際通用軟件。以汽車(chē)覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得了很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車(chē)公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
未來(lái)沖壓模具的發(fā)展方向：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)展的如下幾項(xiàng)：
（1） 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)條件已基本成熟，各企業(yè)加大CAD/CAE/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAE/CAM技術(shù)跨地區(qū)、跨行業(yè)、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(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并獲得了極高的表面光潔度。另外，還可以加工高硬度模塊，還具有溫升低，熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)，家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前他已向更高的敏捷性，智能化，集成化方向發(fā)展。
（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。大大的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)控機(jī)床及加工中心，實(shí)現(xiàn)快速采集，自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，不同格式CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車(chē)，摩托車(chē)。
（4）電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱(chēng)為電火花創(chuàng)成技術(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)，它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極做三維或二維輪廓加工，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。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中的應(yīng)用，預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到快速的發(fā)展。
（5）提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用的覆蓋率達(dá)到30%左右，而國(guó)外的達(dá)到了80%左右。
（6）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)的表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)的鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命顯得十分必要。模具熱處理和表面的處理的發(fā)展方向是真空熱處理。模具表面處理應(yīng)完善并發(fā)展先進(jìn)的氣相沉積技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)等。
（7）模具研磨拋光將智能化、自動(dòng)化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具的使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，拋光研磨智能化、自動(dòng)化替代現(xiàn)有的手工操作，以提高模具的表面質(zhì)量。
（8）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；并配有隨行的定位夾具，有完整的機(jī)具、刀具數(shù)據(jù)庫(kù)；完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
作為一名未來(lái)的模具設(shè)計(jì)師，這次冷沖模具的設(shè)計(jì)，就是我進(jìn)行真實(shí)模具前的一次演練，是我自己對(duì)三年大學(xué)生活所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，使我將三年所學(xué)知識(shí)連貫起來(lái)，在老師的指導(dǎo)下，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到自己的不足，近而加以鞏固。這次設(shè)計(jì)使我對(duì)沖壓模具有了更深刻的認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)到了沖壓模具的重要性，讓我對(duì)自己將要從事的工作充滿(mǎn)了自豪感，對(duì)自己以后的工作充滿(mǎn)了信心。我以后一定會(huì)盡自己最大的努力，在模具制造和設(shè)計(jì)行業(yè)作出自己的貢獻(xiàn)，為我國(guó)的模具事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。
由于資料收集不足，文學(xué)水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。
第1章 工藝分析、排樣設(shè)計(jì)
工件名稱(chēng)：支架
生產(chǎn)批量：大批量
厚度：2mm
工件簡(jiǎn)圖：
圖1 工件
圖示零件材料，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
支架外形落料的工藝性：支架屬于中等尺寸零件，料厚2mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
支架沖孔的工藝性：大小為φ5.5mm和φ19mm和φ22mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
支架彎曲的工藝性：此為支架彎曲其精度為±1，其彎曲件的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼曲服強(qiáng)度為420可以用一般彎曲工藝獲得。
此工件只有外形落料和沖孔和彎曲三個(gè)工序。圖示除標(biāo)注公差的尺寸外零件尺寸未注公差的一般尺寸，均按慣例取IT14級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取IT9級(jí)即可。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性和彎曲工藝性，適合沖壓和彎曲生產(chǎn)。
毛坯的尺寸計(jì)算，該毛坯的工件展開(kāi)圖如圖所示
圖2 彎曲件的展開(kāi)圖
按彎曲件展開(kāi)來(lái)計(jì)算，由公式中型層半徑
r=R+Kt
r—中性層半徑（mm）
R—彎曲內(nèi)半徑，R=2mm
K—中性層位置因素，有表查K=0.31
t—材料厚度t=2mm
則中性層半徑
r=2+0.31×2=2.62mm
中性層長(zhǎng)度l==4.1
A=40-2-2=36mm
B=45-2-2=41mm
L=36+41+4.1=81.1mm
固其工件的面積為S=2444+1256-95-379.94-283.39-283.39=2941.67mm
1.1 排樣設(shè)計(jì)
1.1.1 確定零件的排樣方案
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。支架零件具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，單向排列時(shí)材料的利用率高，，減少了廢料
1.1.2 條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
由于本工件采用少?gòu)U料排樣固側(cè)邊不需要搭邊值。
鑒于本工件的外形查表得工件間1.5mm的搭邊。
送料步距如圖2所示
B=1.5+81.1=82.6mm
條料寬度為40mm。
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為40 mm。
1.1.3 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1000 mm×2000 mm×2mm的冷軋薄鋼板。
每塊可剪2000mm ×81.1mm規(guī)格條料12條，材料剪切利用率達(dá)97.32%。由一個(gè)步距的材料利用率通用計(jì)算公式：
=
式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，A=2941.67mm2;
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量n=1；
B—條料寬度，40mm;
s—步距， 82.6mm
得
==89%
1.1.4 工藝方案的確定及工藝計(jì)算
一、工藝方案的確定
手柄零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡(jiǎn)單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——彎曲
方案二：沖孔落料復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。
圖3沖孔落料彎曲工件工序圖
方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。
方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度較大成本高，還有模具對(duì)壓力機(jī)噸位要求較方案一和三都高。
方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜成本較低，壓力機(jī)噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。
選用方案三則又有兩個(gè)不同的工藝方案（1），先落料，然后沖孔和彎曲在同一工序。（2），落料和沖孔在一個(gè)工序，然后再?gòu)澢?。采用?）加工工件不易保證28±0.15mm的精度，而且易使沖頭磨損降低模具壽命。經(jīng)分析采用（2）比較合理以保證制件的精度對(duì)于彎曲回彈，可以用減小間隙的方法來(lái)避免或減小回彈。
第2章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
1），正倒裝結(jié)構(gòu)：
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。
2），送料方式：
采用手工送料方式。
3），定位裝置：
本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，第一個(gè)工位采用始用擋料銷(xiāo)定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷(xiāo)定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷(xiāo)作為粗定距，在彎曲切斷模上安裝兩個(gè)對(duì)角導(dǎo)正銷(xiāo)，利用條料上φ5.5mm的孔做導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。
4），導(dǎo)向方式：
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。
5），卸料方式：
本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。
2.1 沖壓力與壓力中心的計(jì)算，初選壓力機(jī)
2.1.1 沖裁工序總力的計(jì)算
由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。
沖四個(gè)φ5.5mm孔的力P1、沖φ22mm孔的力P2，沖φ19mm的孔的力P3，落外型料的力P4，向下推出φ5.5mm沖孔廢料的力P5，向下推出φ22mm孔廢料的力P6，向下推出φ19mm孔廢料的力P7 ，向下推出工件落外型料的廢料的力P8。由彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機(jī)提供的，故用計(jì)算在內(nèi)。
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)[1]表8—7得10鋼的σb=335MPa
P1=1.3×5.5π×2×335×4=60.16kN
P2=1.3×22π×2×335=60.16kN
P3=1.3×19π×2×335=51.96kN
P4=1.3×142.8×2×335=124.38kN
推件力 Pt=nKtP
Kt—推件力系數(shù), Kt=0.055
n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中
n=h/t
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
查手冊(cè)[2]表2—40可得和h=6mm, 故n=3如圖3所示：
圖4同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)示意圖
P5==9.93kN
P6==9.93kN
P7=3×0.055×51.96=8.57kN
P8=3×0.055×124.38=20.52kN
卸料力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得
P =0.03P
P9 =0.03×61.16=1.8kN
P10 =0.03×61.16=1.8 kN
P 11=0.03×51.96=1.6kN
P 12=0.03×124.38=3.7 kN
工序總力
P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11+P12
=61.16+61.16+51.96+124.38+9.93+9.93+8.57+20.52+1.8+1.8+1.6+3.7
=356.51KN
2.1.2 彈性橡膠板的計(jì)算
本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量5mm；凸模凹進(jìn)卸料板1mm；工件厚度2mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模2mm；以上四項(xiàng)長(zhǎng)度之和就是橡膠板的工作行程S工作；即
S工作=（5+1+2+2）mm=10mm
取壓縮量為自由高度的0.3則橡膠的自由高度為:
H自由===33.3mm
由上面計(jì)算可知：P卸= P9+ P10+ P11 +P12=1.8+1.8+1.6+3.7=8.9KN
預(yù)壓縮量取15%，由圖1-17可查出P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式1-2計(jì)算橡膠板所需的面積。則
A===17800=178
結(jié)合模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度H自由與直徑D之比需要滿(mǎn)下式：
0.5
橡膠板的自由高度為33.3mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個(gè)厚度時(shí)應(yīng)考慮到每加厚1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為178,分為4塊，每個(gè)用螺釘安裝在一塊，每個(gè)卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔13mm。四塊橡膠板的厚度無(wú)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40---45HRC。
2．初選壓力機(jī)
開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-40和J23-35
型號(hào)
公稱(chēng)壓力/kN
滑塊行程/mm
最大封閉高度/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
可傾斜角/·
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
J23-40
400
100
330
700×460
——
30
80
J23-35
350
80
280
380×610
190×210
20
60
2.1.3 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。
此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算大凸模的壓力中心
圖5（a）大凸模的壓力中心圖
計(jì)算其壓力中心的步驟如下：
[1]、按比例畫(huà)出凸模的工作部分剖面圖（見(jiàn)圖5a）
[2]、在任意距離處作x-x軸y-y軸
[3]、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
[4]、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
==6.94mm
到x-x軸的距離
y0=
==20mm
[5]、由于其余六個(gè)凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為
圖5（b）總的壓力中心圖
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
=
=32.9mm
到x-x軸的距離
y0=
==20mm
第3章 模具主要零件和主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.1.1 工作零部件的計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。
沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：
凸模尺寸
dap=（d+x△）-δp0
凹模尺寸
dd=(d+x△+Zmin)0+δ
式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm
dp dd ——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm
x——磨損系數(shù)，查表2-30[1]得：IT14級(jí)時(shí)x=0.5。
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
[1]、沖裁φ5.5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸
由表2-10[1]查得△=0.16
dap=（d+x△）-δp0 =(5.5+0.75×0.16)0-0.02 =5.620-0.02
凹模尺寸
由表2-23[1]得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(5.5+0.75×0.16+0.246)0+0.02 =5.870+0.02
[2]、沖裁φ22mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸由表2-10得△=0.28
dap=（d+x△）-δp0 =(22+0.5×0.28) 0-0.02 =22.14 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(22+0.5×0.28+0.246) 0+0.02=22.390+0.02
[3]、沖裁φ19mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸由表2-10得△=0.15
dap=（d+x△）-δp0 =(19+0.75×0.15) 0-0.02 =19.11 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(19+0.75×0.15+0.246) 0+0.02=19.360+0.02
[4]．沖不規(guī)則凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
由圖可以看出此凸模的尺寸保證即要保證此圓弧的尺寸公差，用凸模的尺寸來(lái)保證凹模的尺寸公差。而其他面不用保證。計(jì)算如下：
沖裁φ40mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸由表2-10得△=0.0.34
dap=（d+x△）-δp0 =(40+0.5×0.34) 0-0.02 =40.17 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(40+0.5×0.34+0.246) 0+0.02=40.420+0.02
3.2 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
[1]，沖小圓孔的凸模
為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖6所示：
圖6圓形沖孔凸模示意圖
凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：
L=h1+h2+h3- h4
式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—橡膠板的厚度 ，mm
h4—凹進(jìn)卸料板內(nèi)1mm
圖7 沖孔凸模刃口示意圖
[2]， 整體式凹模
如圖7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----凹模孔的最大寬度，mm但B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)，取0.0.50
凹模高度H=KB=0.5×40=20mm 取標(biāo)準(zhǔn)值28mm
凹模壁厚C=1.5H = 1.5×28=40mm
[3]，螺釘?shù)拇_定
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d,
圖8螺孔到凹模邊界的示意圖
d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為28mm，所以根據(jù)表2.46﹝2﹞查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖8：
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×8=12mm
a3=1.13d≈9mm
凹模上螺孔間距由表2.47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。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用 矩形凹模板的周界尺寸為200×100×28。
3.2.1 沖孔凸模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化
[1]，小凸模長(zhǎng)度 L=20+14-1+33.3=66.3mm
由小凸模刃口d=5.5mm
小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對(duì)于圓形凸模 dmin≥
式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm
t—沖裁材料厚度，mm
—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa
—凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0~1.6）×103MPa
dmin≥==2.68mm 所以承壓能力足夠。
抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）
?。蘭ax≤
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm
F ——沖模力,N
ｄ——凸模最小截面的直徑，mm
Lmax≤==195.5mm 所以長(zhǎng)度適宜。
選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.6×66.3
凸模固定端面的壓力
q =<
式中 q—凸模固定端面的壓力，MPa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模座材料許用壓應(yīng)力，MPa
q ==633.3MPa
凸模固定板端面壓力大大超過(guò)了，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)JB/T7643.3—1994查得200×100×10
[2]，沖裁φ22mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
凸模長(zhǎng)度 L=20+14-1+33.3=66.3mm
選用圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 22.14×66.3
[3]，沖裁φ19mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
凸模長(zhǎng)度 L=20+14-1+33.3=66.3mm
選用圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 19.11×66.3
[4]，沖異型凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
外形凸模的設(shè)計(jì)：外形凸模用線切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，由于采用彈性卸料板，凸模按下式計(jì)算：
L=h1+h2-h3+h4
其中： h1為固定板厚度（20 mm），h2
為卸料板厚度（14mm），h3考慮到凸模下端面到卸料板下端面的距離-（1mm），
h4為彈性橡膠塊的厚度（33.3mm）。
所以：L=20+14-1+33.3=66.3 mm
凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)JB/T7643.2—1994可得200×100×20
圖9凹模
3.2.2 凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化
凹模組件的尺寸確定和示意圖
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時(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。
凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：
a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。
b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模JB/T7643.1—1994 200×100×28。材料：Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
第4章 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
4.1，始用擋料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
圖10始用擋料塊
擋料塊標(biāo)記：JB/T7649.1—1994 71310
材 料： 45鋼，
熱處理硬度：43~48HRC
技術(shù) 條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定。
手動(dòng)擋料塊位置的確定：
根據(jù)條料排樣圖2可計(jì)算出手動(dòng)擋料塊的位置如圖所示：
圖11始用擋料銷(xiāo)的位置示意圖
4.2 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，選用此擋料銷(xiāo)如圖
圖12固定擋料銷(xiāo)
選用JB/T7649.10—94 B型固定擋料銷(xiāo) 直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼
根據(jù)分析選用彎曲前端定位時(shí)擋料銷(xiāo)位置如圖
圖13擋料銷(xiāo)位置示意圖
4.3 導(dǎo)正銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)正銷(xiāo)主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷(xiāo)的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導(dǎo)正銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè)[2]選用如圖（（選自沖壓手冊(cè)）91
圖14導(dǎo)正銷(xiāo)示意圖
D=d-a
D——導(dǎo)正銷(xiāo)直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
a——導(dǎo)正銷(xiāo)與孔徑兩邊的間隙
沖裁φ22mm孔的導(dǎo)正銷(xiāo) 查表得h=0.6t a=0.10mm
D=d-2a=22.14—0.10=22.04mm
h=0.6×2=1.2mm
沖裁φ19mm孔的導(dǎo)正銷(xiāo)查表得h=0.6t a=0.10.mm
D=d-2a=19.11—0.10=19.01mm
h=0.6×2=1.2mm
4.4 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
根據(jù)凹模周界取：導(dǎo)料板JB/T7653—1994 250×32×10
圖15導(dǎo)板
第5章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界選用標(biāo)準(zhǔn)模架（包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、上模座、下模座、模柄的標(biāo)準(zhǔn)和示意圖）
由于凹模尺寸為200×100×28，所以根據(jù)國(guó)標(biāo)查得應(yīng)選用GB/T2851.1—1990 200×100×170~210
技術(shù)條件：按JB/T8050—1999的規(guī)定。
圖16模架
模柄標(biāo)記：應(yīng)用壓力機(jī)的型號(hào)則選用JB/T 7646.1—1994 A 503110
材 料：Q235—A。F
技術(shù)條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定：
導(dǎo)柱標(biāo)記： GB/T2861.1 —1990 323160
GB/T2861.1 —1990 353160
導(dǎo)套標(biāo)記： GB/T2861.6 —1990 323105343
G B/T2861.6 —1990 353105343
上模座標(biāo)記：GB/T2855.9 —1990 2503200345
下模座標(biāo)記：GB/T2855.10 —1990 2503200350
第6章 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
在前面已經(jīng)確定了采用剛性卸料板，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，還具有外形凸模的導(dǎo)向作用，并能對(duì)小凸模起保護(hù)作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊(cè)[2]表15.28得：
卸料板長(zhǎng)度L =200mm,寬度B=100mm厚度h0=14mm
此模具中，卸料板對(duì)沖孔落料凸模起導(dǎo)向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造
第7章 其余零件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
7.1 螺釘，銷(xiāo)釘?shù)拇_定
本模具采用螺釘固定，銷(xiāo)釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M8365 GB70—85
GB70—85 M8365 35鋼
螺釘標(biāo)記：GB68—76 M8330 35鋼
圓柱銷(xiāo)釘標(biāo)記：GB 119—86 6365 35鋼
止動(dòng)圓柱銷(xiāo)標(biāo)記：GB119—86 436 35鋼
7.2 裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)
圖17總裝配圖
7.3 壓力機(jī)的選擇與校核
模座外形尺寸280×250mm,閉合高度194.3mm,有文獻(xiàn)[4]中，JC23—35型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為610×380mm,最大閉合高度為280mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為60mm,所以在工作臺(tái)上加一35～70mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。
第8章 模具的裝配與調(diào)試
8.1 模具的裝配：
[1]，裝配凸緣模柄，保持與上模座平面垂直，在上模座和模柄上開(kāi)螺釘孔，然后用螺釘固定好，裝好后同磨大平面齊平，最后用角尺檢查模柄與上模座的平行度。
[2]，將沖孔和彎曲凸模壓入凸模固定板中，壓入時(shí)應(yīng)有非工作端壓入，為便于壓入，四周應(yīng)修成小圓角。凸模壓入型孔少許即進(jìn)行垂直度檢驗(yàn)，壓入至1/3時(shí)應(yīng)再作垂直度檢驗(yàn)。壓入后將固定板裝配基面與凸模底面磨平，并以固定板裝配為基準(zhǔn)，修磨凸模刃口平面，然后在凸模上開(kāi)螺釘孔，用螺釘將凸模固定在下墊板上。
[3]，根據(jù)凸模把凹模加工出來(lái)后，對(duì)正用螺釘和銷(xiāo)釘固定，然后裝上導(dǎo)柱導(dǎo)套，然后調(diào)整凸凹模的間隙，調(diào)整間隙后再上緊螺釘和打上銷(xiāo)釘。
8.2 模具的調(diào)試
8.2.1 凸，凹模間隙的調(diào)試
沖模凸，凹模的間隙直接影響到制件的質(zhì)量和模具的使用壽命，間隙的大小雖有一定的范圍，但是裝配時(shí)必須調(diào)整一致，才能保證沖模的裝配質(zhì)量。調(diào)整間隙的方法有：透光法，切紙法，墊片法等，一般采用切紙法的。
用相當(dāng)于沖板料后的厚薄均勻的紙片，放在一初步調(diào)整好的凸凹模之間用銅錘敲擊模柄，使模具閉合并沖壓出紙制品，根據(jù)所沖壓出的紙制件周?chē)欠袂袛?，有無(wú)毛刺，毛邊是否分布均勻來(lái)判斷間隙是否合適，若有以上缺點(diǎn)則繼續(xù)調(diào)整。
8.2.2 沖模的試沖
沖模裝配后，要在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖，其目的是在于檢查沖模的性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試沖時(shí)，合格的沖件數(shù)應(yīng)在20~1000件之間。試沖后，應(yīng)檢驗(yàn)如下問(wèn)題：
[1]，驗(yàn)證所選壓力機(jī)是否合適，沖模能否合理的安裝到壓力機(jī)上而不用任何修改，壓力機(jī)是否有足夠的力量保證沖下制件。
[2]，驗(yàn)證該模具生產(chǎn)的制件質(zhì)量是否符合產(chǎn)品所要求的形狀和尺寸精度。
[3]，驗(yàn)證該模具能否進(jìn)行生產(chǎn)性使用。
[4]，驗(yàn)證沖壓工藝安排是否合理。
[5]，為模具設(shè)計(jì)人員反饋信息，了解模具，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)那些不合理的地方需要改進(jìn)，了解設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)尺寸和實(shí)際尺寸的偏差以提高設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的可靠性。
[6]，為沖模投入生產(chǎn)做準(zhǔn)備。試沖中暴露的各種問(wèn)題通過(guò)修正得到解決，才能使沖模正常使用。
8.2.3 試沖過(guò)程中的調(diào)整
無(wú)論對(duì)那種沖模進(jìn)行試沖，試沖前和試沖過(guò)程中的調(diào)整是不可少的。沖孔落料彎曲級(jí)進(jìn)模試沖時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題和調(diào)整方法如下：
[1]，送料不暢或被卡
由于間隙過(guò)小或?qū)Я习宀黄秸隆?
[2]，制件有毛刺
刃口不鋒利或淬火硬度低配合間隙過(guò)大或過(guò)??； 間隙不均勻所致
[3]。彎曲不到位
由于凸模的工作尺寸不精確或沒(méi)有考慮反彈；
模具零件材料選用一覽表
18
始用擋料塊
2
45鋼
71310 JB/T7649.1—1994
17
固定擋料銷(xiāo)
1
45鋼
8mm，h=4mm A型 JB/T7649.10—94
16
卸料板
1
45鋼
15
螺釘
10
35鋼
M8330 GB68—76
14
凸模
1
Cr12
5.15×63.7 JB/T8057.2—1995
13
止轉(zhuǎn)銷(xiāo)
1
35鋼
436 GB119—86
12
模柄
1
Q235
A503110 JB/T 7646.1
11
固定螺釘
2
35鋼
M6340 GB/68—76
10
凸模墊板
1
45鋼
2503200310 JB/T7643.3—1994
9
上模座
1
HT200
2503200345 GB/T2855.1—1990
8
導(dǎo)套
2
20
323105343 GB/T2861.6—1990 353105343 GB/T2861.6—1990
7
凸模固定板
1
45鋼
2503200320 JB/T7643.2—1994
6
橡膠塊
4
5
導(dǎo)正銷(xiāo)
2
45鋼
4
導(dǎo)料板
2
250356310 JB/T7563—1994
3
凹模板
1
Cr12
2503200328 JB/T7463.1—1994
2
導(dǎo)柱
2
20
323160 GB/T2861.1—1990
353160 GB/T2861.1—1990
1
下模座
1
HT200
2503200350 GB/T2855.2—1990
序號(hào)
名稱(chēng)
件數(shù)
材料
備注
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我們把平時(shí)在課堂上學(xué)到的理論與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合了起來(lái)?？此坪?jiǎn)單的零件想要得到，也是需要許多工序才能完成的。我們只所以選擇使用模具來(lái)達(dá)到這樣的效果，不僅與生產(chǎn)批量有關(guān)，還與生產(chǎn)條件有關(guān)。如果是大批量生產(chǎn)的零件使用模具就很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和現(xiàn)代化。能夠保證零件的尺寸相差不大，以實(shí)現(xiàn)互換。設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵的工作，要查閱大量資料和統(tǒng)計(jì)計(jì)算工作，設(shè)計(jì)是個(gè)苦差事。
由于以前課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所以對(duì)模具設(shè)計(jì)的基本流程還不很陌生，我們拿到任務(wù)書(shū)以后，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)算出模具的工作部分尺寸，從而設(shè)計(jì)出模具的工作零件，最后根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇模架，及其他標(biāo)準(zhǔn)零部件，畫(huà)出裝配圖及部分零件圖，至此模具設(shè)計(jì)宣告結(jié)束。
雖然有過(guò)做課程設(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。在這段日子里，我?guī)缀醵荚谒奚岷蛨D書(shū)館之間來(lái)回奔波，查閱大量的工具書(shū)，因?yàn)樵诋厴I(yè)設(shè)計(jì)中每一個(gè)公式，每一套數(shù)據(jù)都要有根據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)可言，如果其中某一項(xiàng)出錯(cuò)，都將會(huì)影響到下面設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行，所以馬虎不得。這使我認(rèn)識(shí)到以后從事工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和高度的責(zé)任感。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很艱辛，但做什么事情都是兩面的，俗話說(shuō)的好只要付出就會(huì)有回報(bào)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我將以前的所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)的連貫了起來(lái)，好多快遺忘的東西又被拾了回來(lái)，從而更加深了對(duì)這些知識(shí)的理解。更主要的是以前在課堂上講的都是些空虛的理論知識(shí)，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)練習(xí)，對(duì)所學(xué)的理論、公式運(yùn)用不是很熟練，很多實(shí)際上應(yīng)該很熟悉的東西到用的時(shí)候卻感到了陌生，而畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我們這么一個(gè)鍛煉的平臺(tái)，讓我們把空洞的理論在設(shè)計(jì)中反復(fù)的運(yùn)用，使我們把這些知識(shí)真正轉(zhuǎn)換為我們自己的東西，讓它在我們腦子里生根。這次在鍛煉我們?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)我們以后從事的設(shè)計(jì)工作奠定了一定的基礎(chǔ)。
總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然辛苦，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，從而一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更加完整的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鍛煉了我獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，真的使我受益匪淺。
致謝
本設(shè)計(jì)經(jīng)原紅玲老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助才得以如期完成，在此我誠(chéng)心的向他們感謝。另外還要感謝我的專(zhuān)業(yè)老師們，在大學(xué)三年讓我學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和處理問(wèn)題的實(shí)用方法，以及其他老師的教導(dǎo)，讓我大學(xué)期間學(xué)到了做人的道理與原則。讓我踏上社會(huì)，走上工作崗位完成了很好的過(guò)度。
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