散熱板沖壓成形工藝及模具設計【方形件 2邊缺口】【含cad圖紙+文檔全套資料】
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散熱板沖壓成形工藝及模具設計
1 緒 論
模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具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。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。
1.1模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達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%。
近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。
1、 模具CAD/CAM技術狀況
我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結(jié)構(gòu)圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。
在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標志著RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。
2、模具設計與制造能力狀況
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。
雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。
標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。
但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術的普及率不高;許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，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，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化。現(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
1.1.2國內(nèi)模具發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動我國模具的工業(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)高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
2)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(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)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的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、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
3)全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。
5)提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
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(zhì)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(jié)構(gòu)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 散熱片零件的沖壓工藝及模具設計與制造方面
1.3.1 散熱片零件的沖壓工藝的設計思路
沖壓加工與其它加工方法相比,無論在技術方面,還是在經(jīng)濟方面,都具有許多獨特的優(yōu)點.如:沖壓在少,無切屑加工方法之一,是一種省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本較低.
沖壓件的尺寸公差由模具保證,具有一模一樣的特征,所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沖壓可以壁薄,重量輕,形狀復雜,表面質(zhì)量好,剛性好的工件.冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機和模具完成加工過程,其生產(chǎn)效率高,操作方便,易于機械化與自動化,用普通壓力機進行沖壓加工,每分鐘可達幾十件,用高速壓力機生產(chǎn),每分鐘可達數(shù)百件或千件以上.
1.3.2 散熱片模具的設計思路
沖裁是沖壓基本工序之一，它是利用沖壓模在壓力機作用下，將平板坯料沿一定的輪廓線產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。根據(jù)變形機理的不同，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁，常用的沖裁有落料，沖孔，切口，切斷，剖切等。其中以落料沖孔翻邊應用最多，落料是沿工件的外形封閉輪廓線沖切，沖下部分為工件，沖孔是沿工件的內(nèi)形封閉輪廓線沖切，沖下部分為廢料，翻邊主要是內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊比較多。
1.3.3散熱片模具設計的進度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20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 散熱片沖壓工藝的分析
2.1工件工藝性分析與方案確定
2.1.1散熱片沖裁件工藝性分析
圖1 零件圖
零件名稱：散熱片
材料：鋁L3
料厚：0.5mm
數(shù)量：大批量生產(chǎn)
未注公差尺寸按IT11級精度制造
該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達到經(jīng)濟精度為IT11～IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm，將以上精度與零件的精度要求相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他未注尺寸，生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁的工藝要求，故可采用沖壓方式進行加工。
外形落料的工藝性：散熱片屬于中等尺寸零件，料厚0.5mm，外形復雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
沖孔的工藝性：內(nèi)孔尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
2.1.2工藝方案的確定
該零件所需要的沖壓工序為沖孔、落料、翻邊，可擬定出以下三種工藝方案：
方案一：用簡單模分三次加工，即落料——沖孔——內(nèi)孔、外緣翻邊
方案二：沖孔落料復合?！獌?nèi)孔、外緣翻邊
方案三：沖孔、落料、翻邊級進模
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，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。
散熱片零件可以采用沖孔、落料復合模或沖孔、落料級進模。復合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復雜.級進模生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，與保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造，安裝較復合模并不復雜。通過對上述三種方案的分析比較，散熱片的沖壓生產(chǎn)采用方案二沖孔落料復合模更為合理。
2.2排樣設計
2.2.1確定零件的排樣
設計復合模時，首先要設計條料排樣圖，由于散熱片零件外形矩形，形狀較復雜，可采用直排排樣的方法，可提高生產(chǎn)率。如下圖二為零件的排樣圖。
圖2 排樣圖
2.2.2條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算
查文獻[1]中表2.9取得搭邊值a1=1.8mm，側(cè)面a=2mm。
計算條料寬度：
B=27+2×2=31mm
步距： S=61.8mm
材料利用率的計算：
計算沖壓件毛坯的面積：
A=61.8×27-2×3×3×3.14-（4×10+2×2×3.14）
=1559.52mm2
一個步距的材料利用率：=A/(Nbs) ×100%
式中 A—一個沖裁件的面積，mm2;
n—一個步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm;
s—進距， mm
得 =1559.52／（61.8×31）×100%=81.4%
2.3沖裁力的計算及壓力機的選定
2.3.1沖裁力的計算
式中 P—沖裁力（KN）。
K—系數(shù)，一般取1.3
L—沖裁件剪切周邊長度（mm）。
t—沖裁件材料厚度（mm）
—被沖材料的抗剪強度。
上式中抗剪強度與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中查詢，為方便計算，可取材料的σb=1.3τb，故沖裁力表達式又可表示為：
F=Ltτb ≈1.3Ltτb=11960N
F卸=K卸F=956.8N
F推=nK推F=59800N
F總=F+F推+F卸=72716.8N
2.3.2壓力機的初選
查《沖壓模具簡明設計手冊》表13.9選J23-10
其相關參數(shù)為：
最大封閉高度：180㎜，
工作臺尺寸：360㎜×240㎜
2.3.3壓力中心的計算
因為制件的沖孔及落料部分對稱分布，故壓力中心為其幾何中心。
即： ， 。
3 沖壓模的結(jié)構(gòu)設計
3.1 凸、凹模刃口尺寸計算
3.1.1沖孔凸模刃口尺寸計算
查書《沖壓工藝與模具設計》P21表2.3知：
鋁沖裁模具初始雙面間隙 Zmin=0.02mm
Zmax=0.03mm
1、 沖孔Φ6mm的刃口尺寸的計算。由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。
沖孔時以凸模為設計基準，首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；然后將凸模尺寸增大到最小合理間隙即得到凹模尺寸。
查P25表2.5得凸、凹模制造公差：
δ凸= -0.02mm
δ凹= 0.02mm
校核： Zmax－Zmin=0.01mm
δ 凹 +δ 凸 =0mm
滿足: Zmax－Zmin ≧ δ凹 + δ凸的條件。
查表2.6得：IT11級時磨損系數(shù)x=0.75
沖孔時，按式 d凸=（dmin+x△）0－δ
=60-0.02
d凹=（d凸+Zmin)+δ0
= 6.0200.02
2、沖孔 R2mm周圍的刃口尺寸的計算。由于形狀復雜（尺寸數(shù)多），故選用配作法制作模具刃口。
沖孔時，應以凸模為基準來配做凹模。工作時，凸模磨損后，沖裁件尺寸變大。
3.1.2落料凸凹模刃口尺寸計算
落料時，凸凹模按分別制造法計算。落料時以凹模為設計基準，首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；然后將凹模尺寸減小到最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
D凹=（Dmin -x△）0+δ凸
=(60-0.75x0.1) 0+δ凸
=59.925
D凸=（D凹-Zmin）0-δ凹
=59.905
以上公式中 D凹、D凸—落料凸凹模的基本尺寸
d凸、d凹—沖孔凸凹模的基本尺寸
Dmin—落料件的最大極限尺寸
Dmin—沖孔件的最小極限尺寸
δ凸、δ凹—凸模、凹模的制造公差
3.2模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用沖孔落料復合方式?jīng)_壓，所以模具類型為復合模，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模安排在上模，凸凹模安排在下模部分。
本制件是大批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式。由于制件的精度要求不高，制件的外形復雜程度一般，所以選用擋料銷、始用擋料銷進定位和導向。
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。采用手工送料方式，為了提高開敞性和導向均勻性，采用中間導柱模架。
本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕喕＞呓Y(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0.5mm，料厚比較薄，選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
3.3沖壓模主要零部件的設計與標準選用
3.3.1凹模的結(jié)構(gòu)設計和標準化
凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式：凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩種。整體式凹模刃口形狀分為直壁式和斜壁式。由于本零件結(jié)構(gòu)簡單各面均為垂直面，所以本模具宜采用直壁式。
3.3.2定位零件的設計
在本模具中采用的是條料，所以導料銷、擋料銷作為定位裝置，起導向同時起定位的作用。用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進距離。在本模具中試用固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，在模具中廣泛應用作定距裝置。
3.3.3固定擋料銷的設計與標準化
固定擋料銷的設計根據(jù)標準件，選用此擋料銷如圖3
圖3固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
3.3.4始用擋料銷位置確定
根據(jù)步距要求，模具上需要一個始用擋料銷。
由始用擋料銷剖視圖知其位置，其中L=61.8mm。如圖4
圖4始用擋料銷
3.3.5導料銷的設計與標準化
擋料銷一般有兩個，設置在條料的同側(cè)，條料沿兩個導料銷確定的直線送進。從右向左送料時，擋料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時，導料銷裝在左側(cè)。固定導料銷一般設計在凹模上?；顒訐趿箱N一般設在彈壓卸料板上；導料螺釘一般設在固定板或下模座平面上。
導料銷的材料一般采用T7,T8，熱處理硬度為46～52HRC，粗糙度在1.6μm以下，裝配時采用H7/s6配合。
3.3.6導向裝置的設計
導向裝置用來保證上模相對于下模正確的運動，對于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，壽命要求較長的模具，一般都需要采用導向裝置，本模具中應用導柱導套裝置來完成導向。
3.3.7卸料兼壓料板的設計
卸料是以圓形彈壓卸料板卸料，出件是通過推桿推件塊將制件從凹模中推出。凸模與卸料板采用間隙配合，為H8/f8。通過頂桿及卸料螺釘?shù)奈恢?，確定彈壓卸料板的最寬度為40㎜。彈壓卸料板和推件塊的厚度分別由凸模和凹模的高度及厚度協(xié)調(diào)決定。它們的材料都是用45鋼。如圖5所示:
圖5卸料兼壓料板
3.4連接與固定裝置的設計
3.4.1模柄的設計
本模具屬于中小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是:一要與壓力機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。
在本模具中選用壓入式模柄，通過凸緣與上模座連接并加止轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動。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.其支撐面應垂直于模柄的軸線(垂直度不應超過0.02:100)。
模柄在本模具選用標準尺寸，并根據(jù)前文壓力機的參數(shù)確定模柄的直徑和長度。其具體參數(shù)如下：d=Φ40±0.050mm， L=79mm現(xiàn)制草圖如下并標明其具體尺寸：
圖6 模柄結(jié)構(gòu)簡圖
3.4.2凸模固定板的選擇
根據(jù)凸模的直徑、高度及緊固螺釘、銷釘、卸料螺釘?shù)鹊某叽缥恢么_定選用矩形固定板，其規(guī)格為L×B×H=80×63×16。如下圖
圖7 凸模固定板
3.4.3墊板的設計
墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被壓出凹坑，影響凸模的正常工作。模具中最為常見的凸模墊板，模具是否加裝墊板，要根據(jù)模座所受的壓力大小進行判斷，若模座所受單位壓力大于模座的材料的許用壓應力，則需加墊板。
墊板的外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取3～10mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為43～48JRC。墊板上，下表面應磨平，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上的銷釘通孔直徑可比銷釘直徑增大0.3～10.5mm。
墊板的外形尺寸和固定板相同，厚度取16mm。如下圖：
圖8 墊板
3.4.4螺釘與銷釘?shù)脑O計
模具上常用的緊固零件是螺釘和銷釘，螺釘和銷釘都是標準件，設計模具是按標準選用即可。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M12，在根據(jù)實際要求,查標準選用GB 70-85 M12；銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格,因此根據(jù)標準選用GB 119-86 A12, 根據(jù)有關資料,可選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標準定位零件.
4 模架及組成零件的確定
4.1 模架的選用
本模具選用由上模座,下模座,導柱,導套組成導柱模模架及其零件已經(jīng)標準化，在此選用中間導柱模架。
4．1.1上模座的確定
本模中具選用標準模架。如下圖：
圖9 上模座
4.1.2下模座的確定
本模中具選用標準模架。如下圖;
圖10 下模座
5 模具閉合高度及壓力機有關參數(shù)的校核
5.1模具的閉合高度
模具的閉合高度：H閉=h上模座+h墊板+h凸模固定板+h落料凹模+t+h卸料板+h下模座。
H=25+5+16+20+0.5+15+30
= 96.5mm
5.2壓力機的校核
5.2.1公稱壓力
根據(jù)公稱壓力的選取壓力機型號為J23-10,它的壓力為72.71KN>211.2KN,所以壓力得以校核;
5.2.2行程次數(shù)
行程次數(shù)為45/min.因為生產(chǎn)批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.滿足使用要求。
5.2.3工作臺面的尺寸
根據(jù)下模座L×B=250mm×160mm,且每邊留出30mm~50mm,即L1×B1=290mm×200mm,而壓力機的工作臺面L2×B2=370 mm×560mm,沖壓件和廢料從下模漏出, 故符合要求,得以校核;
5.2.4 滑塊模柄孔尺寸
滑塊上模柄孔的直徑為Φ40mm,模柄孔深度為60mm,而所選的模柄夾持部分直徑為Φ40mm,長度為56mm故符合要求,得以校核。
6 繪制模具總裝圖和非標零件工作圖
圖11裝配圖
由以上設計，可得到模具的總裝圖即是上圖，其工作過程是：模具在工作時，將毛坯放在凹模上用始用擋料銷進行定位，模具下行卸料板接觸毛坯將其壓緊，同時沖孔凸模在下行過程中進行沖孔，模具繼續(xù)下行落料凸模進行落料。沖裁完成，廢料直接從下方落下，工件卡在凸模上，當模具回升時，工件隨凸模一起上行當?shù)竭_一定高度后，卸料板在橡膠塊的作用下將制件卸下，如此繼續(xù)完成下一次工作。
6.1模具的裝配
總裝時，首先應根據(jù)主要零件的相互依賴關系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來確定裝配基準件，例如復合模一般以凸凹模作為裝配基準件，級進模以凹模作為裝配基準件；其次，應確定裝配順序，根據(jù)各個零件與裝配基準件的依賴關系和遠近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進行試沖，通過試沖發(fā)現(xiàn)問題，并及時調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。
裝配前的準備通讀設計圖樣，了解正裝式復合模的結(jié)構(gòu)特點；本模具的裝配工藝要點是：同時保證落料和沖孔用凸凹模間隙的均勻，打料機構(gòu)工作可靠，能及時推出工件，查對各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗合格；確定裝配方法和裝配順序：經(jīng)查對認定模具零件已加工完成，可采用直接裝配方法，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點，對凸凹模、凸模先進行分組裝配，再進行總裝配，選用以凸凹模為基準件，先裝配上模，再裝配下模及輔助零件；裝配模柄：將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷孔，打入止轉(zhuǎn)銷；裝配凸凹模：按照壓入法操作要求，將凸凹模壓入固定板中，檢查凸凹模相對固定板基準面的垂直度，并壓入凸模，用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性，待凸凹模全部壓入，認定間隙分布均勻后，磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面；裝配凸模：將凸模壓入固定板中，按壓入法裝配要領，檢查其相對固定板基準面的垂直度，認定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面；裝配下模：將組裝好的凸模—固定板和下墊板，按照設計要求位置，安裝在下模座上，緊固螺釘，鉆、鉸銷孔，裝入圓柱銷；裝配上模：將組裝好的凸凹?！潭ò搴蜕蠅|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，認定均勻后，在上模相應部位鉆、鉸銷孔，打入圓銷；安裝凹模：將凹模安裝在下模相應部位，凹模和凸凹模間隙，用墊片法或直接安裝法控制其均勻性。試切：用紙試沖，觀察沖切紙邊的狀況，經(jīng)調(diào)整并認定均勻后，鉆、鉸另一組銷孔，打入圓銷；裝配其他零件并試模：上模安裝頂桿，頂件塊，檢查打料機構(gòu)工作的可靠性。頂件塊在最低位置時，應突出凸凹模刃口0.2～0.5mm。安裝卸料板和彈簧，安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2～0.5mm。在設計指定的壓力機上，裝配好的模具進行試沖。試模時重點檢查打料機構(gòu)和頂出機構(gòu)的動作是否及時、可靠。每一次沖壓后，上模隨壓力機上行到上死點時，條料和頂出的工件都應該出現(xiàn)在下模凹模工作面上，以便及時清除。裝配后應保證間隙均勻，落料凹模刃口面應高出沖孔凸模工作端面2mm。
結(jié)束語
大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于冷沖模具、塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導老師的細心指導下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關資料，通過這些實踐，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手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設計工作者應有的素質(zhì)。
設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。
致謝
時光如電，歲月如梭，三年的大學生活即將結(jié)束，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。
在學校中，我主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。
由于本人資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，在有課程設計的經(jīng)驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個競爭的社會里有立足之地。
最后，我衷心感謝各位老師特別是我的指導老師丁海老師在這一段時間給予我無私的幫助和指導，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負你們給予我的知識和對我寄予的厚望！
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