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XXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目: 帶圓孔管多工位模具設(shè)計(jì)
年級(jí)、專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指 導(dǎo)教 師:
完 成時(shí) 間:
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 帶圓孔管制件沖壓工藝與模具設(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(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2015 年 4 月 28 日
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡(jiǎn)化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計(jì)算的方法和簡(jiǎn)化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
Abstract
This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.
【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.
目 錄
前 言 4
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂 11
1.1.零件圖及零件工藝性分析 11
1.1.1.零件圖 11
1.1.2.零件的工藝性分析 11
1.2.工藝方案的確定 12
第二章、工藝設(shè)計(jì) 14
2.1.計(jì)算毛坯尺寸 14
2.2.確定排樣方案 15
2.2.1.計(jì)算工件實(shí)際面積 15
2.2.2.分析排樣方案 16
2.3.計(jì)算各工序的壓力 17
2.4.壓力機(jī)的選擇 19
2.5.壓力中心的確定 19
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 22
3.1.級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì) 22
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算 25
4.1.沖孔、彎曲、卷圓、切斷模 25
第五章、模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算 29
5.1.模具零件的選用 29
第六章、壓力機(jī)的校核 33
6.1、壓力機(jī)的校核 33
第七章、模具的動(dòng)作原理及綜合分析 34
7.1.模具零件的加工 34
7.2.模具的動(dòng)作原理 35
第八章、模具的裝配 36
第九章、設(shè)計(jì)心得 37
致 謝 38
主要參考文獻(xiàn) 39
前 言
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速?zèng)_壓、多工位自動(dòng)沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長(zhǎng)了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。可以說，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長(zhǎng)到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國(guó)而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進(jìn)口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來越趨近于國(guó)際化?，F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá)2?~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。
模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm/min,加工精度可達(dá)±1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。
改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一國(guó)產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。
目前，我國(guó)的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣；快速原型進(jìn)展很快；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。
但是，由于我國(guó)的模具行業(yè)起步較晚，與國(guó)外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在：
產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對(duì)模具的需求越來越大。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，只達(dá)到70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。另外，設(shè)計(jì)和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。
企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國(guó)很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，而國(guó)外70％以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。
產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項(xiàng)指標(biāo)與國(guó)外相比的差距都十分明顯。
此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對(duì)落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強(qiáng)。
針對(duì)不足和模具市場(chǎng)巨大的潛力，國(guó)家制定了模具行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術(shù)的應(yīng)用，提高大型、精密、復(fù)雜模具的制造水平；另一方面要針對(duì)不同模具市場(chǎng)的需求，有針對(duì)性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實(shí)力有進(jìn)一步提升，重點(diǎn)、骨干企業(yè)可以達(dá)到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務(wù)的完成，那么計(jì)劃就會(huì)失敗，而模具失敗了，對(duì)整個(gè)工業(yè)都會(huì)有影響。
近年來，外企進(jìn)入中國(guó)加劇了競(jìng)爭(zhēng)，也出現(xiàn)一些價(jià)格方面的惡性競(jìng)爭(zhēng)。為了避免因?yàn)闀簳r(shí)的利益而損失長(zhǎng)遠(yuǎn)和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會(huì)也將加強(qiáng)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價(jià)格水平。同時(shí)，研究國(guó)際模具價(jià)格水平，以對(duì)行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和信息溝通。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個(gè)重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)面寬。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計(jì)的目的：
一、 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識(shí)，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個(gè)工藝流程。
三、 掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指導(dǎo)，不勝感激。
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂
1.1.零件圖及零件工藝性分析
1.1.1.零件圖
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
材料：不銹鋼，1Cr18Ni9Ti
板厚：1.0mm
1.1.2.零件的工藝性分析
產(chǎn)品所用的材料為1Cr18Ni9Ti,其力學(xué)性能如下：τ=430～550Mpa,σb=540～700Mpa,σs=400Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P322），零件圖上未注公差等級(jí)，屬自由尺寸，按IT12級(jí)確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點(diǎn)應(yīng)該注意：
①該沖裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個(gè)轉(zhuǎn)角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞?，模具結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)好推件和取件方式。
本零件采用的是1.0mm的不銹鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡(jiǎn)單，要求的精度也不高。但有兩個(gè)地方，是卷圓部分，一般都是在單沖模具中進(jìn)行，不過那樣生產(chǎn)效率太低，本次設(shè)計(jì)由于生產(chǎn)量大，需要采用級(jí)進(jìn)模加工，所以這個(gè)工序?qū)⑹潜敬卧O(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
解決此難點(diǎn)的方法，可以參考鉸鏈彎曲成型結(jié)構(gòu)，可以采用這樣的方法進(jìn)行卷圓，這樣考慮，感覺豁然開朗，一目了然，模具結(jié)構(gòu)漸漸清晰，產(chǎn)品上的孔直徑2毫米，大于2倍料厚，所以不屬于深孔沖裁，故沒有必要對(duì)小孔模采取保護(hù)措施，所以對(duì)凸模不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。從材料來說，該零件比較薄，便于成型，結(jié)合以上分析，該零件有利于沖壓成型。
1.2.工藝方案的確定
對(duì)工序的安排，擬有以下幾種方案：
產(chǎn)品中有孔，且外形相對(duì)復(fù)雜，所以要落料，沖孔，還有彎曲，卷圓，共4種工序。
①落料— 沖孔—彎曲—卷圓，單工序模生產(chǎn)。
②落料—沖孔復(fù)合沖壓—彎曲—卷圓，復(fù)合模生產(chǎn)。
③沖孔—切廢料—彎曲—卷圓—切斷連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。但成形制件需要4道工序、4套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運(yùn)半成品要浪費(fèi)大量時(shí)間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復(fù)合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。制件也需3道工序；節(jié)約了半成品搬運(yùn)的時(shí)間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。
方案③級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。但生產(chǎn)效率提高很多，為解決產(chǎn)品尺寸問題，彌補(bǔ)連續(xù)模的缺陷，建議在工序中，增加整形工序，使產(chǎn)品外形尺寸達(dá)到要求。
綜上所述，根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機(jī)床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案三。
在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。由于在級(jí)進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的“最小壁厚”問題，設(shè)計(jì)時(shí)還可根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間。
第二章、工藝設(shè)計(jì)
2.1.計(jì)算毛坯尺寸
展開尺寸的計(jì)算：
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長(zhǎng)度不變的原理來求出的，對(duì)于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時(shí)，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長(zhǎng)度時(shí)，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長(zhǎng)度的計(jì)算了，這需要一個(gè)中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對(duì)于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計(jì)算，
彎曲公式是L=3.14×2R-2
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算 L1=3.14×19-2=57.66
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。尺寸調(diào)整到57.5。中間小孔相應(yīng)的尺寸見展開圖。
展開圖紙如下圖所示：
外形最大尺寸為長(zhǎng)度Dmax=57.5
外形最大尺寸為寬度dmax=50，材料厚度為1.0，
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=1.5；沿邊：a=1.5，由于采用連續(xù)模來設(shè)計(jì)這個(gè)產(chǎn)品，需要在產(chǎn)品兩側(cè)加上側(cè)刃定位，所以在計(jì)算產(chǎn)品條料寬度時(shí)，需要加上側(cè)刃的計(jì)算。這里根據(jù)產(chǎn)品大小和材料厚度，將側(cè)刃寬度定為1.5毫米，加上側(cè)刃尺寸，計(jì)算后，產(chǎn)品下料寬度為57.5+1.5+1.5=60.5。節(jié)距為50+1.5+1.5=53。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.3
條料下料剪切公差：δ=0.4；
條料與導(dǎo)料板之間的間隙：c=0.3
2.2.確定排樣方案
2.2.1.計(jì)算工件實(shí)際面積
在級(jí)進(jìn)模里，各工位就有不同的沖壓工序，每個(gè)工位的沖壓性質(zhì)都不同要遵循一定打沖壓工序，否則就沖不出合格的制件，故必須設(shè)計(jì)好。排樣是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，排樣圖的好壞，直接關(guān)系到模具的設(shè)計(jì)好壞。
排樣圖的繪制過程中，由于級(jí)進(jìn)模的工作過程是在一副模具上完成的，因沖壓的制件的不同，各工位的沖壓性質(zhì)都必須遵循一定的規(guī)則，如果違背就沖不出合格的制件，所以必須設(shè)計(jì)好排樣。
由于沖裁件的產(chǎn)量很大，沖壓的生產(chǎn)率高，故材料費(fèi)常會(huì)占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經(jīng)濟(jì)因素.要提高利用率必須減少廢料的產(chǎn)生。產(chǎn)生廢料的原因可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的結(jié)構(gòu)確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實(shí)現(xiàn)利用率，有時(shí)可以在不影響使用性能的情況下，可以適當(dāng)?shù)母淖儧_裁件的形狀。
通過電腦計(jì)算得工件實(shí)際面積為50×57.5=2875，
材料利用率的計(jì)算：
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% （3）
η=1×2875/60.5×53×100%=89.66%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
2.2.2.分析排樣方案
為保證條料送進(jìn)的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件彎曲成型與載體的連接關(guān)系，應(yīng)考慮沿零件寬度方向橫向排樣，在盡量減小送進(jìn)步距的基礎(chǔ)上，宜采用單排單邊載體排樣。
因?yàn)閺澢闹黧w部位在條料的上方，就是上彎曲。根據(jù)零件的形狀可采用雙邊切側(cè)刃的定位方法，在切廢料之后，條料改為中間料做載體，這樣既保證了條料的浮離送進(jìn)，又不妨礙廢料的分離和彎曲成型。考慮到產(chǎn)品精度要求，采用手動(dòng)送料方式，側(cè)刃孔定位，確保節(jié)距尺寸。具體的排樣圖如下：工位1:沖側(cè)刃，沖工藝孔；工位2:沖中間小孔；工位3：切中間廢料；工位4：預(yù)彎；工位5：卷圓；工位6：整形；工位7：切斷，產(chǎn)品離開模具。具體排樣圖如下：
圖2—2）
2.3.計(jì)算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是1Cr18Ni9Ti,厚度為1.0mm，抗剪切強(qiáng)度τ=430～550Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=540～700Mpa, 屈服強(qiáng)度σs=400Mpa。
沖側(cè)刃力1：P1=1.3Ltτ
=1.3×[1.5+1.5+53]×1×550
=40040（N)
=40.04KN
沖側(cè)刃力2：P2=1.3Ltτ
=1.3×[1.5+1.5+53]×1×550
=40040（N)
=40.04KN
沖φ3孔力：P3=n1.3Ltτ
=10×1.3×3.14×3×1×550
=67353（N)
=67.353KN
沖φ3孔力：P4=n1.3Ltτ
=18×1.3×3.14×3×1×550
=121235.4（N)
=121.24KN
沖廢料力1：P5=n1.3Ltτ
=2×1.3×(25.75+25.75+3)×1×550
=77935（N)
=77.94KN
沖φ3孔力：P6=n1.3Ltτ
=4×1.3×3.14×3×1×550
=26941.2（N)
=26.94KN
彎曲力的計(jì)算，彎曲力和產(chǎn)品寬度和彎曲R角有關(guān)，產(chǎn)品外形尺寸要求不高，所以無需計(jì)算彎曲回彈，產(chǎn)品一次彎曲即可。
此工件屬于U形彎曲，計(jì)算彎曲力時(shí)，選計(jì)算公式為
彎曲力計(jì)算：
P7=0.7(kbttδb)/(r+t)
=0.7×(1.3×50×1×1×700)/(9+1)
=3185N
=3.185KN
P7—材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內(nèi)彎角半徑
k—安全系數(shù)
δb—材料的強(qiáng)度極限
δb查表=540～700,取700
卷圓力和整形力，無法準(zhǔn)確計(jì)算出沖裁力，因此可以按彎曲力粗略計(jì)算。即P8 ，卷圓力=3.185KN，P9，整形力=3.185KN。
切斷力：P10=1.3 Ltτ
=1.3×（6+6）×1×550
=8580（N)
=8.58KN
卸料力：P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得：k卸=0.025～0.08）
沖壓力大小為F=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10 =40.04+40.04+67.353+121.24+77.94+26.94+3.185+3.185+3.185+8.58=391.688KN
P2=k卸F=391.688×0.06=23.5KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+P2=391.688+23.5=415.188KN
2.4.壓力機(jī)的選擇
根據(jù)以上計(jì)算和分析，結(jié)合模具外形大小和車間設(shè)備的實(shí)際情況，公稱壓力要≧1.2×415.188=498.2256KN，選用公稱壓力為630KN的單柱固定臺(tái)壓力機(jī)（型號(hào)為J23—63）能滿足使用要求。
壓力機(jī)的具體參數(shù)如下
公稱壓力：630KN
滑塊行程：120mm
滑塊行程次數(shù)：80次/min
最大封閉高度：300mm
最大裝模高度：220mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm
模柄孔尺寸：直徑50mm，深度70mm
工作臺(tái)面尺寸：400mm（前后）×630mm（左右）
墊板厚度：80mm
2.5.壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作。采用解析法求壓力中心，
首先：
P1——沖側(cè)刃力1 P1=KLδτ，得P1=40.04KN
P2——沖側(cè)刃力2 P2=KLδτ，得P2=40.04KN
P3——沖φ3孔力 P3=KLδτ，得P3=67.353KN
P4——沖φ3孔力 P4=KLδτ，得P4=121.24KN
P5——切廢料力 P5=KLδτ，得P5=77.94KN
P6——切φ3孔力 P6=KLδτ，得P6=26.94KN
P7——彎曲力 P7=0.7(kbttδb)/(r+t)，得P7=3.185KN
P8——卷圓力 得P8=3.185KN
P9——整形力 得P9=3.185KN
P10——切斷力 P10=KLδτ， 得P10=8.58N
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=30.25
X1——P1到Y(jié)軸的力臂 X1=132.5
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=-30.25
X2——P2到Y(jié)軸的力臂 X2=132.5
Y3——P3到X軸的力臂 Y3=0
X3——P3到Y(jié)軸的力臂 X3=106
Y4——P4到X軸的力臂 Y4=0
X4——P4到Y(jié)軸的力臂 X4=53
Y5——P5到X軸的力臂 Y5=0
X5——P5到Y(jié)軸的力臂 X5=26.5
Y6——P6到X軸的力臂 Y6=0
X6——P6到Y(jié)軸的力臂 X6=0
Y7——P7到X軸的力臂 Y7=0
X7——P7到Y(jié)軸的力臂 X7=-53
Y8——P8到X軸的力臂 Y8=0
X8——P8到Y(jié)軸的力臂 X8=-106
Y9——P9到X軸的力臂 Y9=0
X9——P9到Y(jié)軸的力臂 X9=-159
Y10——P10到X軸的力臂 Y10=0
X10——P10到Y(jié)軸的力臂 X10=-185.5
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=60.3458
所以模具壓力中心為（60.3458,0）。
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
3.1.級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中采用沖孔彎曲卷圓切斷級(jí)進(jìn)模。工件厚度一般（t=3mm以內(nèi)）,故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時(shí)還起到壓緊工件的作用。上模彈性力由橡膠產(chǎn)生。本次設(shè)計(jì)最大的難點(diǎn)就是卷圓模具，如果采用單工序模具，那這個(gè)模具也沒難度，問題是在級(jí)進(jìn)模中實(shí)現(xiàn)，這對(duì)壓料裝置，卸料裝置等都是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)參考鉸鏈卷圓模具的結(jié)構(gòu)，在預(yù)彎工序后，兩側(cè)同時(shí)滑進(jìn)卷圓，模具結(jié)構(gòu)中要確保滑塊在模具里能滑動(dòng)自如，可以采用彈簧壓料的結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的工序中增加整形確保產(chǎn)品形狀和尺寸，最后切斷。
級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)形式如圖3—1所示。
圖3—1）模具主視圖
圖3—2）預(yù)彎結(jié)構(gòu)
圖3—3）卷圓結(jié)構(gòu)
圖3—4）整形結(jié)構(gòu)
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算
4.1.沖孔、彎曲、卷圓、切斷模
切廢料尺寸刃口按落料原理設(shè)計(jì)和計(jì)算
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(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)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(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)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(duì)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(zhǎng)，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(duì)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(duì)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。
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)算落料凹模刃口尺寸由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級(jí)查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT9～I(xiàn)T11級(jí)，取IT10級(jí)。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)+δp (4-1)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)-δp (4-2)
孔心距 Lp=L±δp’ (4-3)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對(duì)稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸即為切廢料凸模尺寸：
Dp1=(Dmax-XΔ -Zmin)+Δ/4
=53.1-0.5×0.2=53+0.02;
Dp2=(Dmax-XΔ -Zmin)+Δ/4
=3.05-0.5×0.1=3+0.02;
Dp3=(Dmax-XΔ -Zmin)+Δ/4
=27.1-0.5×0.2=27+0.02;
落料凸模尺寸即為切廢料凹模尺寸：
Ah1=(Dp1+2Z)-Δ/4
=53+2×0.04=53.08-0.02;
Ah2=(Dp2+2Z)-Δ/4
=3+2×0.04=3.08-0.02;
Ah3=(Dp3+2Z)-Δ/4
=27+2×0.04=27.08-0.02;
沖孔凸模尺寸：Dp1=(dmin+XΔ)+Δ/4
=3.05+0.5×0.1=3+0.02
沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)-Δ/4
=3+2×0.04=3.08-0.02
孔心距 Lp=L±δp’ (5-4)
Lp1=10±0.01
Lp2=20±0.01
Lp3=30±0.01
Lp4=15±0.01
Lp5=45±0.01
Lp6=60.5±0.01
每工位之間的節(jié)距是Lp=53±0.01
彎曲凸、凹模圓角半徑對(duì)產(chǎn)品工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使產(chǎn)品件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。
凸、凹模之間的間隙對(duì)彎曲力、制件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。
彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
在選擇間隙時(shí)可以直接查表，可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和彎曲的回彈。由于產(chǎn)品彎曲精度要求不高，所以彎曲時(shí)，本設(shè)計(jì)中首先是預(yù)彎成型，忽略產(chǎn)品彎曲回彈的尺寸，所以本設(shè)計(jì)中凸模與凹模間隙為1.0t，即1.0。后續(xù)工序是卷圓，芯棒無法固定，所以是無芯棒結(jié)構(gòu)，兩側(cè)面滑塊尺寸保證產(chǎn)品外徑，通過整形達(dá)到尺寸。
凸、凹模，滑塊，整形凸凹模等工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。
第五章、模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算
5.1.模具零件的選用
①成形零件
一、凸模
凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺(tái)階式固定，異形凸模與固定板采用過盈配合的方式，用螺釘與上模板固定，或者加工一臺(tái)階防止在沖壓時(shí)掉落，看零件大?。?
二、凹模
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如下，所有的掉廢料孔，加工臺(tái)階，根據(jù)材料厚度1.0毫米，留刃口尺寸3-4毫米。方面廢料直接掉下模板。
②支撐固定零件
上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模最大外形尺寸L=400mm，B=180mm，選用非標(biāo)準(zhǔn)鋼板模架，采用4根滑動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱，模具穩(wěn)定，成本低，加工方便。模具的閉合高度h=189～219mm，
上下模座選用材料為Q235，下模板厚度45，上模板厚度38。
再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：400×180×10
凸模固定板：400×180×18
凹模：400×180×40
上模板：540×240×38
下模板：540×240×45
③卸料零件
壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關(guān)資料了解到，目前國(guó)內(nèi)中小型壓力機(jī)中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設(shè)計(jì)中由于材料比較小，卸料力小，考慮壓縮量的大小，建議選擇橡膠，其優(yōu)點(diǎn)是許用負(fù)荷比較小，安裝調(diào)整也很方便，卸料壓邊能力都很強(qiáng)。
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為18mm。由于卸料板與導(dǎo)料板在安裝時(shí)有干涉，因此，在設(shè)計(jì)卸料板時(shí)需加工讓位，這樣，卸料板需要加厚至32。由《沖壓手冊(cè)》表10-1選用彈簧，設(shè)使用彈簧的個(gè)數(shù)為12個(gè)，F(xiàn)=23500N則每個(gè)彈簧所承受的負(fù)荷為F頂=23500/12=1958.33（N），由Fj> F頂,選擇橡膠直徑規(guī)格為：φ25 Fj=1390, hj=23 h頂=hj/FjxF頂=28/1390x1000=16.55
∴F頂+h工+h修模=16.55+3+3=22.5< hj
∴選用的橡膠規(guī)格及數(shù)量滿足要求
上、下模座螺釘選取
由凹模周界400×180選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用6顆M10X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用6顆M10X60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
卸料螺釘
查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-34選取卸料螺釘
選用M8X60的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘
( 卸料螺釘 )
其主要參數(shù)：d1=16 l=14 d2=24 H=10
t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9
d5=9.5 L=55
根據(jù)模具的實(shí)際情況
上模座選用兩顆Φ10×50的圓柱銷釘定位
下模座選用4顆Φ10×60的圓柱銷釘定位
(圓柱銷釘)
參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸。
⑤導(dǎo)向裝置
本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對(duì)滑動(dòng)，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為45～48HRC。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級(jí)。這些技術(shù)條件可保證整個(gè)模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。
導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d=32mm、極限偏差為R7、長(zhǎng)度L=180mm，直徑d=28mm、極限偏差為R7、長(zhǎng)度L=180mm。
導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d=32mm、D=45、極限偏差為H7、長(zhǎng)度L=100mm。直徑d=28mm、D=42、極限偏差為H7、長(zhǎng)度L=100mm。
由于此模架的導(dǎo)柱四角，模具表示很平穩(wěn)，而本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料厚度很薄，模具間隙小，所以建議在設(shè)計(jì)模具時(shí)在凹模，固定板適當(dāng)?shù)目臻g位置加兩個(gè)內(nèi)導(dǎo)柱，使模具平穩(wěn)。
第六章、壓力機(jī)的校核
6.1、壓力機(jī)的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機(jī)的最大裝模高度為300mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為80mm
Hmin=300-80=220mm
本次設(shè)計(jì)模具的的閉合高度
H=H上模座+H墊板+H凸模+H凹模+H下模座-(2-3)
=38+10+65+40+45-(1-3)
=207-205
Hmax-5=295 Hmin+5=225
∴不能滿足 Hmax-5＜Hmin-5，需要在調(diào)試模具時(shí)增加等高鐵。
2、工作臺(tái)面尺寸的校核
所選壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸為：左右：630 前后：400
而模具的外形尺寸為：540×240
根據(jù)工作臺(tái)面尺寸一般應(yīng)大于模具底座40～70mm，
∴工作臺(tái)面尺寸滿足。
滑塊行程的校核
滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件，
所選壓力機(jī)滑塊行程為75mm,滿足。
綜上，所選壓力機(jī)J23-63滿足需要。
第七章、模具的動(dòng)作原理及綜合分析
7.1.模具零件的加工
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時(shí)修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時(shí)，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時(shí)就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對(duì)位置控制基準(zhǔn)時(shí)，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r(shí)加工出來。
使用銑床加工一個(gè)零件時(shí)，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時(shí)，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購模板時(shí)會(huì)標(biāo)明哪幾個(gè)面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時(shí)要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時(shí)，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時(shí)，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個(gè)基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時(shí)要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對(duì)應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y平面的坐標(biāo)定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點(diǎn)，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點(diǎn)相一致，否則加工位置就會(huì)錯(cuò)誤，同時(shí)還要察看刀具路線是否會(huì)超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯(cuò)，就可以傳到數(shù)控銑床運(yùn)行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進(jìn)給速度要根據(jù)觀察來手動(dòng)調(diào)試，加工時(shí)要時(shí)刻觀察走刀情況，同時(shí)適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會(huì)回原點(diǎn)，繼續(xù)做下一工序。
7.2.模具的動(dòng)作原理
本模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過程中完成制件的落料、沖孔，彎曲，卷圓，整形等全部工作：
當(dāng)壓力滑塊下行時(shí)，毛坯料被壓在凹模與各凸模之間，在凸模和凹模同時(shí)作用的情況下，完成工作。
本次設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成幾道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對(duì)條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價(jià)格相對(duì)較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。沖孔廢料由凹?？紫蛳屡懦瑫r(shí)錯(cuò)位落料的產(chǎn)品也由凹?？紫蛳屡懦@樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的螺釘，導(dǎo)柱，導(dǎo)套等零件都是從標(biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。
第八章、模具的裝配
根椐連續(xù)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。
序號(hào)
工序
工藝說明
１
凸、凹模預(yù)配
１裝配