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自行車腳蹬內(nèi)板沖裁模設(shè)計(jì)
1 緒 論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)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(guó)家尚有相當(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)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)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(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)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(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來發(fā)展較快，國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國(guó)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(zhǎng)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(guó)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(guó)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(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)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。
1.1.2 國(guó)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(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)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(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國(guó)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。
1.2 國(guó)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(guó)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(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％．
2 制件的工藝性分析
2.1 沖壓件的工藝分析
工件名稱：端蓋
生產(chǎn)批量：大批量
材料：08鋼
厚度：2.0mm
工件簡(jiǎn)圖見圖1
圖1 制件圖
2.2制件的總體分析
工藝性：端蓋屬于中等尺寸零件，料厚2.0mm，外形稍微復(fù)雜，該零件的尺寸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)批量等情況也均符合沖裁的工藝要求，零件材料為08鋼，市場(chǎng)上容易得到這種材料，并且價(jià)格適中。
分析零件外形可采用沖孔落料翻邊工藝獲得。
沖孔的工藝性：φ5mm和φ18mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
此工件只有外形落料和沖孔和翻孔三個(gè)工序。
圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，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。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
3 工藝方案的確定
端蓋零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔和翻孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡(jiǎn)單模分三次加工，即先落料,后沖孔，再翻孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：先落料—沖孔，再翻孔級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料—翻孔復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)
方案一：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。
方案二：沖壓生產(chǎn)率較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化，自動(dòng)化難，制件和廢料排除較復(fù)雜，并且制造的復(fù)雜性和價(jià)格較高。
方案三：只需要一副模具，生產(chǎn)率高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成多個(gè)工序，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，沖模的制造復(fù)雜性和價(jià)格低于復(fù)合模，精度也可也得到保證。
通過上述三個(gè)方案的比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三更佳。
4 主要工藝參數(shù)計(jì)算
4.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算
沖裁件在條料帶料或板料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣。設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。
根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少?gòu)U料和無廢料排樣，但沖裁件質(zhì)量和模具壽命都較高。
端蓋零件設(shè)計(jì)為單向排列，采用直排的排樣方案（如圖2所示）
圖2 排樣圖
4.1.1 確定搭邊與搭肩值
搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的查表而取最小搭邊值為a=2.0mm和b=2.0mm
4.1.2 計(jì)算送料步距和條料的寬度
條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由
B-0Δ=〔Dmax+2a＋C〕0-Δ
Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得C＝0.5
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為72.5mm。
導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：由A=B+C=Dmax+2a+2c,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)料板間距離為73mm。
4.1.3計(jì)算材料的利用率：
材料利用率的計(jì)算公式為
=
式中 A—一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，mm2;
n—條料上實(shí)際沖裁的零件數(shù)；
B—條料（或條料.帶料）寬度，mm;
L—板料（或條料.帶料）長(zhǎng)度， mm
若取工件n＝20件，則料長(zhǎng)
L=20D+19b+2b=20×38+19×2+2×2=802mm
所以條料規(guī)格為802×72.5×2.0
所以材料的利用率為
＝35％
4.2沖壓力的計(jì)算并初步選取壓力機(jī)的噸位
4.2.1沖裁力的計(jì)算
沖裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力F按下式計(jì)算：
F=KLtΓb
沖裁力公式為F＝F孔+F落
式中F—沖裁力
F孔—沖孔沖裁力
F落—落料沖裁力
F翻—翻孔力
1 沖孔沖裁力F孔
F孔＝Ktτ
式中 K—系數(shù)，查表取K＝1.3
—沖孔周長(zhǎng)，L＝3.14×(2×5+18)＝87.92mm
t—材料厚度，t＝2.0mm
τ—材料抗剪強(qiáng)度，MPa，查手冊(cè)08鋼τ＝（260～360）MPa，
取τ＝300 MPa
所以F孔＝Ktτ＝1.3×87.92×2×300＝68577.6N
取P孔＝68.58KN
2 落料沖裁力F落
F落＝Ktτ
式中—落料件外形周邊尺寸
＝3.14×38+3.14×10＝150.72mm
所以F落＝KLtτ＝1.3×150.72×2.0×300=117560N
取F落＝117.56KN
翻孔力 F翻
F翻＝1.1×3.14（D-d)t×τs＝6908N=6.91KN
4.2.2 卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算：
卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力Fx
Fx＝ F落
式中Fx—卸料力
—卸料系數(shù)，查表＝0.025～0.06，?。?.05
所以Fx＝0.05×117.56＝5.9KN
推料力Ft
Ft ＝F孔n
式中—推料系數(shù),查表取=0.05
n—同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取n=10
所以Ft=0.05×68.58×10=34.29KN
頂件力Fd
Fd=(F孔＋F落）
式中Fd—頂件力
=頂件系數(shù),查表取=0.06
所以Fd=0.06×(68.58+117.56)=11.2KN
4.2.3 總沖壓力F總
沖裁時(shí),壓力機(jī)的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時(shí),總的沖壓力為
F總 =F+ Fx+Ft= F孔+F落+ Fx+Ft=68.58+117.56+6.91+5.9+34.29=233.24KN
4.3 壓力機(jī)的公稱壓力的確定：
初選開式可傾壓力機(jī)參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為J23-25
查手冊(cè)選擇壓力機(jī)的公稱壓力為：250KN
滑塊固定行65mm
(最大閉合高度)270 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量55mm
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)560×370mm
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后) 290×200mm
(標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于) 270mm
模柄孔尺寸(直徑×深度) Ф40×60mm
4.4 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)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀完全對(duì)稱于相互垂直的 兩條對(duì)稱線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。
4.5 工作部分的尺寸計(jì)算
4.5.1計(jì)算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差：
該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。
查表而知：Zmin = 0.246,Zmax = 0.360mm
Zmax –Zmin = 0.114mm
因?yàn)槟＞叩木鹊燃?jí)為IT14級(jí) 取 磨損系數(shù)X = 0.5
設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT10級(jí)精度制造，分別計(jì)算Dt、Da如下：
沖Ф18mm的孔
沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：
凸模尺寸
=(d+χ△)
凹模尺寸
=( + Zmin)
式中：---沖孔凸模刃口尺寸
---沖孔凹模刃口尺寸
d---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm, d=18mm
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm，△=0.43mm
x——磨損系數(shù)，查表得IT14級(jí)時(shí)x=0.5
δ——凸模和凹模的制造公差，mm,查表δ=0.02mm
所以 =(18+0.5×0.43) 0-0.02 =18.215 0-0.02 mm
=(18.215+0.246) + 0.020=18.46+ 0.020mm
校核：|δT|+|δA|= 0.02 mm +0.02 mm =0.04 mm≤Zmax –Zmin=0.114mm滿足間隙公差條件
4.5.2外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用配作法計(jì)算凸凹模刃口尺寸，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。
采用配作法，計(jì)算凸凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情
況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+δ
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸：C=(Cmin+0.5△)60.125△
Ф38增大：Aa=37.69+0.030mm At=37.444 0-0.02 mm
R10增大： Aa=9.74+0.020mm At=9.494 0-0.02 mm
R7減?。? Ba=7.215 0-0.02 mm Bt=7.461+0.020mm
48不變： Ca=Ct=C+-δ=48+-0.02
5 模具總體設(shè)計(jì)
5.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)方式?jīng)_壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模，本零件的沖壓包括沖孔和落料翻孔三個(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。
5.2 定位方式的選擇
本工件是中批量生產(chǎn)，第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。
5.3 導(dǎo)向方式的選擇
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。采用手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。
5.4 卸料方式的選擇
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)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為2.0 mm，料厚比較薄，選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
6 模具主要零部件的設(shè)計(jì)
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1.1 凹模的設(shè)計(jì)
在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會(huì)影響模具的壽命。
整體式凹模裝于下模座上，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=ks
凹模壁厚C=(1.5~2)H
式中s----凹?？椎淖畲髮挾龋瑂不小于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0.40
所以 凹模高度H=ks=0.40×68=27.2mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)值H=30mm
C=2H=60mm
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d
d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為30mm, 所以根據(jù)查得螺孔選用4×M8的螺釘
固定在下模座。故選用如圖3
圖3凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×4=6mm
a3=1.13d≈5mm
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于8
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板220×190×30mm
6.1.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)：
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4所示：
圖4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式
凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，設(shè)計(jì)該模具為沖孔落料級(jí)進(jìn)模，采用剛性卸料板，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：
L=h1+h2+h3+h
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—導(dǎo)料板厚度，mm
h—附加高度，一般取15~20mm
沖裁φ5mm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）
小凸模長(zhǎng)度 L=14+12+0.5+14.5=50mm
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)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
校核公式為 ≤
式中 F孔—沖孔沖裁力,N, F孔=12246N
Fmin—凸模最小斷面積，, Fmin=/4=19.6
φ18的孔 Fmin=/4=254.34
---凸模材料的許用壓力，Mpa,如凸模材料選用Cr12，查手冊(cè)=（1000～160）Mpa,取=1200 Mpa
因?yàn)?12246/19.6=624.8 Mpa＜ =44085.6/254.34=173.3 Mpa＜
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
外形落料凸模、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+t+h
其中： h1為固定板厚度（14 mm），h2為卸料板厚度（12mm），t為材料的厚度
（2.0 mm），h為附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下 卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素
所以：L=14+12+2.0+1+15=44mm
凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格查手冊(cè)可得220×190×25
凹模組件的尺寸確定和示意圖
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工，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)保證有足夠的安裝彈性卸料板的位置。
b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模邊界為125mm×100mm。凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
6.2定位零件的設(shè)計(jì):
在本模具中采用的是條料，所以導(dǎo)料板，導(dǎo)正銷和擋料銷作為定位裝置，起導(dǎo)向同時(shí)起定位的作用。用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進(jìn)距離。在本模具中試用固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，在模具中廣泛應(yīng)用作定距裝置。
6.2.1 活動(dòng)擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
活動(dòng)擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖5
圖5固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
選用直徑φ4mm，h=3mm材料為45鋼A型活動(dòng)擋料銷（JB/T7649.10?94）
6.2.2 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
經(jīng)查表分析得導(dǎo)料板長(zhǎng)度L=165mm，寬度B=35mm ，厚度h=6mm如圖6。
圖6導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
6.3 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)：
導(dǎo)向裝置用來保證上模相對(duì)于下模正確的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都需要采用導(dǎo)向裝置，本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來完成導(dǎo)向
6.4 卸料裝置的設(shè)計(jì)：
本模具設(shè)計(jì)為以導(dǎo)料板為送進(jìn)導(dǎo)向的沖模中使用的剛性卸料裝置，沖裁完畢后，卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由下模部分的彈性卸料裝置卸下。
彈簧的選用：
彈簧屬于標(biāo)準(zhǔn)件
①設(shè)單個(gè)彈簧所承受的負(fù)荷為
已知卸料力F卸=5878N
設(shè)卸料彈簧個(gè)數(shù)為n=4個(gè)
所以=F卸/4=1469N
②根據(jù)的大小，試選79號(hào)彈簧
其具體參數(shù)是彈簧外徑D=55mm，材料直徑d=9mm,節(jié)距t=14.5mm, F=2750N,極限載荷是彈簧高度為88.4mm,自由高度 =120mm彈簧最大許可壓縮量Lmax=31.6mm，彈簧預(yù)壓縮量L=16.9mm
校核：卸料板工作行程t=h1+h2=2+1+0.5=3.5 凸模刃模量和調(diào)節(jié)量h3=6mm 彈簧實(shí)際總壓縮量L總=26.4
由于31.6＞26.4，即Lmax＞L總 所以所選彈簧是合適的
6.5 連接與固定裝置的設(shè)計(jì)
6.5.1模柄的設(shè)計(jì):
本模具屬于中小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是:一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠；二要與上模正確而可靠的連接。
在本模具中選用旋入式模柄，通過螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。
模柄材料通常采用Q235或Q275鋼,在此選用Q235鋼.其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過0.02:100)。
6.5.2 固定板的設(shè)計(jì)
將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)的位置壓入固定后，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸模需要由固定板來固定。
固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平。
現(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板尺寸為: 220mm×190mm×25mm
固定板材料一般采用Q235或45鋼，本模具選用材料45。
6.5.3 墊板的設(shè)計(jì):
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和模板相同，厚度取6mm
6.5.4 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì):
螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用M8
6.5.5 卸料板的設(shè)計(jì):
卸料板的邊界尺寸和固定板相同，選用材料為45鋼，厚度為20mm.
6.6 模架及組成零件的確定:
6.6.1 模架的選用:
本模具選用由上模座,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
6.6.2 模座的確定:
本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架，因在前述中確定了凹模尺寸為220㎜×190㎜ ×60㎜ ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為: 370㎜×320㎜×55 ㎜. 上模座尺寸為: 370㎜×320㎜×60 ㎜.導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為40×200mm；導(dǎo)套d/mm×L/mm分別為52×60mm
7 模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
J23-25型壓力機(jī)的閉合高度要求在215mm—270mm之間，模具的閉合高度在250mm左右，模具的閉合高度符合要求。
本模具的外形尺寸為200mm×220mm×165mm, 工作臺(tái)尺寸(左右×前后)560mm×370mm ，工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后) 290mm×200mm , 可以正確安裝和正常使用。外形尺寸符合要求。
經(jīng)校核 J23-25型壓力機(jī)符合此復(fù)合模設(shè)計(jì)的要求，可以被采用。
8 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖
8.1本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖
8.2本模具的工作原理：
本模具為用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料連續(xù)模。上，下模用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。條料沿著導(dǎo)料銷從前向后送進(jìn)，活動(dòng)導(dǎo)料銷控制其送料步距，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)起導(dǎo)向作用，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，完成沖孔落料工序，翻孔凸模繼續(xù)下行，完成翻孔工序，沖裁完畢，卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由下模部分的彈性卸料裝置卸下，沖孔廢料由下模部分的漏料孔落下，沖裁下的工件卡在丄模內(nèi)，隨上模一起回程，上行到一定位置由剛性推件裝置推出模外。
圖7模具總裝圖
9 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制
模具主要零件加工工藝規(guī)程見附表1，附表2。
10 模具的安裝和調(diào)試
10.1 模具的安裝
總裝時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來確定裝配基準(zhǔn)件，例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，級(jí)進(jìn)模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件；其次，應(yīng)確定裝配順序，根據(jù)各個(gè)零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進(jìn)行試沖，通過試沖發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。
裝配前的準(zhǔn)備
10.1.1 通讀設(shè)計(jì)圖樣，了解有導(dǎo)柱連續(xù)模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
本模具的裝配工藝要點(diǎn)是：凸，凹模固定板上的型孔尺寸和位置精度的協(xié)調(diào)，要同時(shí)保證多個(gè)凸模，凹模的間隙和位置符合要求。
10.1.2 查對(duì)各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗(yàn)合格。
10.1.3 確定裝配方法和裝配順序
經(jīng)查對(duì)認(rèn)定模具零件已加工完成，可采用化整為零的裝配方法。
結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以凹模作裝配基準(zhǔn)件，先將凹模裝配在下模座上，凸模與凸模固定板裝在一起，再以凹模為基準(zhǔn)，調(diào)整好間隙，將凸模固定板安裝在上模座上，經(jīng)試沖合格后，鉆鉸定位銷孔。
10.1.4 裝配模柄
將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷孔，打入止轉(zhuǎn)銷。
10.1.6裝配凹模
以凹模作裝配基準(zhǔn)件，將凹模裝配在下模座上
10.1.7 裝配凸模
將凸模壓入固定板中，按壓入法裝配要領(lǐng)，檢查其相對(duì)固定板基準(zhǔn)面的垂直度，認(rèn)定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面。
10.1.8裝配下模
將組裝好的凹模，按照設(shè)計(jì)要求位置，安裝在下模座上，緊固螺釘，鉆、鉸銷孔，裝入圓柱銷。
10.1.9裝配上模
將組裝好的凸模，固定板和墊板，安裝在上模座上，緊上螺釘，用工藝定位器法控制上下模的配合間隙，使其均勻。認(rèn)定均勻后，在上模相應(yīng)部位鉆、鉸銷孔，打入圓銷。
10.1.10 試沖
用紙?jiān)嚊_，觀察沖切紙邊的狀況，經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后， 鉆、鉸另一組銷孔，打入圓銷。
10.1.11 試模
10.2 模具的調(diào)試
模具調(diào)試，因模具類型不同，結(jié)構(gòu)不同，可能出現(xiàn)的問題也不同，調(diào)試的內(nèi)容也隨之變化。
模具調(diào)試的要點(diǎn)：
⑴模具閉合高度調(diào)試。模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好，保證模具應(yīng)有的閉合高度和開啟高度。
⑵導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的調(diào)試。導(dǎo)柱，導(dǎo)套要有好的配合精度，保證模具運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可靠。
⑶凸，凹模刃口及間隙調(diào)試。刃口鋒利，間隙要均勻。
⑷定位裝置的調(diào)試。定位要準(zhǔn)確，可靠。
⑸卸料及出件裝置的調(diào)試。卸料及出件要通暢，不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
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(guó)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(guó)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，充分利用和查閱各種資料,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的有很多不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，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。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過的知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí)，對(duì)一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)，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。
通過對(duì)墊板制件冷沖模的設(shè)計(jì)，我對(duì)沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，特別是這種沖孔落料級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)。在模具的設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計(jì)中對(duì)它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計(jì)算時(shí)的公式的選用、凸凹模間隙的計(jì)算、卸件機(jī)構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。
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。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。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。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)。
在這次設(shè)計(jì)過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師在這一段時(shí)間對(duì)我的幫助和指導(dǎo)，并向他們致于深深的敬意，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝!
參 考 文 獻(xiàn)
【1】、 翟德梅 段維峰主編: 模具制造技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社
【2】、原紅玲 主編 ： 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社
【3】、 孫鳳勤 閻玉林主編： 沖壓與塑壓成型設(shè)備 高等教育出版社
【4】、陳于萍 高小康主編： 互換性與技術(shù)測(cè)量 高等教育出版社
【5】、 劉建超 張寶忠主編：沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 高教社出版
【6】、 王孝培 主編： 沖壓手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社
【7】、 李碩本 主編： 沖壓工藝學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社
【8】、 丁松聚 主編： 冷沖模設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社
【9】、 付宏生 主編： 冷沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)制造
【10】、 吳伯杰 主編 沖壓工藝與模具
【11】、 夏巨諶 李志剛主編 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典
【12】、王孝培 主編 沖 壓 手 冊(cè)