φ28外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【開(kāi)題】【含CAD圖紙+文檔全套】
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開(kāi)題報(bào)告
論文（設(shè)計(jì)）題目
Φ28外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)
一、 研究目的及意義
1. 研究目的
通過(guò)本設(shè)計(jì)冷沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)與計(jì)算工作，目的在于熟悉冷沖壓模具的工作原理，并系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)處理冷沖壓模具設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題，提高對(duì)機(jī)械系統(tǒng)分析和模具設(shè)計(jì)的能力；另外，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)閱讀中外文科技文獻(xiàn)、查閱并利用文獻(xiàn)資料以及獨(dú)立撰寫(xiě)科技論文的能力。
2.研究意義
沖壓模具的設(shè)計(jì)充分利用了機(jī)械壓力機(jī)的功用特點(diǎn)，在室溫的條件下對(duì)坯件進(jìn)行沖壓成形，生產(chǎn)效率提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 本設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，使用方便可靠，對(duì)類(lèi)似工件的大批量生產(chǎn)具有一定的參考作用。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
二、國(guó)內(nèi)外模具發(fā)展?fàn)顩r
1. 國(guó)外模具發(fā)展現(xiàn)狀及前景
據(jù)報(bào)道，高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
(1)CAD/CAE/CAM的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性
在歐CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè)，一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE軟件，模擬金屬變形過(guò)程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上。
（2）為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，普遍采用高速切削加工技術(shù)
高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5萬(wàn)～3萬(wàn)r/min。采用高速銑削技術(shù)，可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面，僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4～5年。增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
（3）快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用
由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置，有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類(lèi)型的快速成型設(shè)備，也有專(zhuān)門(mén)提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司。
2. 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大的提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車(chē)配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能產(chǎn)生了。精度達(dá)到1~2um，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠產(chǎn)生。表明粗糙度達(dá)到Ra1.5的精沖模，大尺寸精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)已達(dá)到相當(dāng)高的水平。級(jí)進(jìn)模在過(guò)去，因技術(shù)水平的限制（主要是制造高精度困難），工位數(shù)相當(dāng)較少。近年來(lái)由于對(duì)沖壓自動(dòng)化、高精度、長(zhǎng)壽命提出了更高要求，模具設(shè)計(jì)與制造高新技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)步，工位數(shù)已不再是限制模具設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵，從目前了解到的情況，工位步距精度可控制在±3um之內(nèi)，工位數(shù)已達(dá)到幾十個(gè)，多的有70多個(gè)。沖壓次數(shù)也大大提高，由原來(lái)的每分鐘幾十次，提高到每分鐘幾百次，對(duì)于純沖裁高達(dá)1500次/min（帶彎曲的加工500~600次/min），級(jí)進(jìn)模的重量亦由過(guò)去的幾十公斤增加到幾百公斤，直至上噸。沖壓方式由早期的手工送料、手工低速操作，發(fā)展到如今的自動(dòng)、高速、安全生產(chǎn)。調(diào)整好后的模具在有自動(dòng)檢測(cè)的情況下實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。模具的總壽命由于新材料的應(yīng)用和加工精度的提高，也不是早先的幾十萬(wàn)次，而是幾千萬(wàn)次，上億萬(wàn)次。當(dāng)然級(jí)進(jìn)模的價(jià)格和其它模具相比要求高一些，但在沖件總成本中，模具費(fèi)用所占的比例還是很少很少。由此可見(jiàn)，級(jí)進(jìn)模是當(dāng)代沖壓模具中生產(chǎn)效率最高、最適合大量生產(chǎn)應(yīng)用，已越來(lái)越多地被廣大用戶(hù)認(rèn)識(shí)并使用的一種高效、高速、高質(zhì)、長(zhǎng)壽的實(shí)用模具。因此，級(jí)進(jìn)模的廣泛應(yīng)用，展示了現(xiàn)代沖壓模具水平的一個(gè)重要標(biāo)志。目前，我國(guó)模具業(yè)規(guī)模僅次于日本和美國(guó)，但大多集中在中低檔領(lǐng)域，技術(shù)水平和附加值偏低。據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)，我國(guó)制造業(yè)急需的精密復(fù)雜沖壓模具、轎車(chē)覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等，仍然大量依靠進(jìn)口。模具產(chǎn)品的進(jìn)出口逆差超過(guò)10多億美元。要縮小與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的差距，必須加快技術(shù)進(jìn)步，提高CAD/CAE/CAM的應(yīng)用程度，增加數(shù)控加工設(shè)備的比重，用信息技術(shù)進(jìn)一步提高模具的設(shè)計(jì)制造水平。在自身研發(fā)的同時(shí)要積極引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備。在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)時(shí)，不能采用通常的引進(jìn)產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進(jìn)已經(jīng)商品化了的CAD/CAM/CAE軟件和精密加工設(shè)備等，重要的工作是后續(xù)對(duì)人員的培訓(xùn)和對(duì)于引進(jìn)的軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。同時(shí)，要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步深化企業(yè)改革。同時(shí)要增強(qiáng)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)，加強(qiáng)國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作與交流，在提高模具國(guó)產(chǎn)化程度的同時(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)大出口，走向世界。
三、 研究?jī)?nèi)容
1、沖壓方案的確定
2、主要設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）排樣方法的確定及計(jì)算；（2）總沖壓力和壓力中心的計(jì)算；（4）沖裁間隙及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
3、模具總體設(shè)計(jì)
（1）模具類(lèi)型的選擇；（2）定位方式的選擇；（3）卸料、出件方式的選擇；（4）導(dǎo)向方式的選擇
4、主要零部件設(shè)計(jì)
（1）凸、凹模的設(shè)計(jì)；（2）定位零件的設(shè)計(jì)；（3）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)；（4）卸料板的設(shè)計(jì)；（5）模架及其它零部件設(shè)計(jì)
5、模具總裝圖
6、沖壓設(shè)備的選定
四、研究方案以及步驟
經(jīng)分析、考量，該設(shè)計(jì)劃分為以下三個(gè)階段：
第一階段：(1)認(rèn)真閱讀任務(wù)要求，明確設(shè)計(jì)目的；
(2)查閱相關(guān)資料，整理出所需的信息；
(3)設(shè)計(jì)初期方案。
第二階段：(1)分析方案；
(2)模具的工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算。
第三階段：(1)畫(huà)二維圖、紙質(zhì)圖紙、爆炸圖；
(2)制作畢業(yè)答辯的PPT。
五、論文提綱
第一章 緒論
1.1課題研究目的及意義
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3主要研究?jī)?nèi)容
第二章 零件工藝性分析及確定工藝方案
2.1 工藝性分析
2.2 確定工藝方案
第三章 排樣設(shè)計(jì)
3.1 排樣方法
3.2 搭邊值的確定
3.3 條料寬度的確定
3.4材料利用率
第四章 總沖壓力和壓力中心的計(jì)算
4.1 沖裁力的計(jì)算
4.2 卸料力和推件力的計(jì)算
4.3壓力中心的計(jì)算
第五章 沖裁間隙及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
第六章 主要零件的設(shè)計(jì)
6.1 凸模的設(shè)計(jì)
6.2 凹模的設(shè)計(jì)
6.3 定位零件的設(shè)計(jì)
6.4 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
6.5 卸料板的設(shè)計(jì)
6.6 彈性單元的設(shè)計(jì)
6.7 凸模固定板和墊板的設(shè)計(jì)
6.8 模架、模柄、導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇
6.9 壓力機(jī)的選擇
6.10 自動(dòng)送料裝置的選擇
6.11 模具總裝圖
第七章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄
六、工作量的估計(jì)、工作條件
1.工作量的估計(jì)
1、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（不少于8000字）；
2、 完成總裝圖及零部件圖的三維圖、二維圖紙；
3 、圖紙的工作量合計(jì)不少于2張A1圖；
4、 手工繪A3圖一張；
5 、翻譯一篇外文論文。
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）起止時(shí)間：2017年12月2日至2018年5月25日
2.工作條件
1.圖書(shū)館，圖書(shū)期刊資料和電子文獻(xiàn)資料
2.裝有制圖軟件的電腦，繪制二維三維圖
3.制圖室，繪制圖紙以及加工廠房
3.工作進(jìn)程
第七學(xué)期15-18周 確定畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告。
第八學(xué)期1-4周 收集模具有關(guān)資料，對(duì)冷沖壓模具進(jìn)行詳細(xì)的了解分析，查看相關(guān)文獻(xiàn)開(kāi)始初步設(shè)計(jì)。
第八學(xué)期5-7周 中期檢查，針對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行初步修改。
第八學(xué)期8-10周 正式開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，構(gòu)造好設(shè)計(jì)總體框架；繪制設(shè)計(jì)相關(guān)二維三維圖紙。撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
第八學(xué)期11周 指導(dǎo)教師審閱，評(píng)閱教師評(píng)閱，論文查重。同時(shí)為畢業(yè)論文答辯做準(zhǔn)備工作。
第八學(xué)期12周 答辯
第八學(xué)期13周 檔案整理
七、存在的問(wèn)題及擬解決采取的措施
（1）通過(guò)對(duì)工件的工藝分析，確定工作的重點(diǎn)主要集中在模具工作部分零件的設(shè)計(jì)（例凸模，凹模，凸凹模），各種固定板的設(shè)計(jì)和相關(guān)尺寸的計(jì)算和校核。
（2）設(shè)計(jì)前后工序的關(guān)聯(lián)性以及模具的關(guān)聯(lián)性，合理安排工序，盡量使模具的結(jié)構(gòu)更緊密，同時(shí)在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中還要考慮到所設(shè)計(jì)的零件的可加工性，要盡量多的選用標(biāo)準(zhǔn)件，達(dá)到規(guī)范化設(shè)計(jì)的要求成為此畢業(yè)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
（3）針對(duì)此次模具設(shè)計(jì)需要繪制三維圖及爆炸圖，擬采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAXA、CROE,UG等相關(guān)軟件來(lái)完成模具的設(shè)計(jì)，從而節(jié)省時(shí)間和精力；收集相關(guān)文獻(xiàn)、期刊論文來(lái)加以輔助設(shè)計(jì)；針對(duì)自身理論方面的不足將更多的向輔導(dǎo)老師請(qǐng)教學(xué)習(xí)；當(dāng)然，在具體的設(shè)計(jì)中也要不斷的去實(shí)踐設(shè)計(jì)的模具的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性，使設(shè)計(jì)更趨于精確化，規(guī)范化，系統(tǒng)化。
參考文獻(xiàn)
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[5]孫傳.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社.2015
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[12]??Mahajan?P?V?etal.?Design?for?stamping[M].?New?York?ASME.2015.
指導(dǎo)教師意見(jiàn)及建議（從選題、理論與實(shí)證準(zhǔn)備、研究（設(shè)計(jì)）方法、工作安排等方面給出評(píng)價(jià)，并提出指導(dǎo)意見(jiàn)）：
該課題選題來(lái)自于生產(chǎn)實(shí)際，具有一定的實(shí)際意義。學(xué)生結(jié)合任務(wù)書(shū)要求，對(duì)本課題的意義、國(guó)內(nèi)外狀況、研究?jī)?nèi)容、研究方案以及步驟，論文提綱，論文（設(shè)計(jì)）工作量的估計(jì)、工作條件等方面做了較為詳細(xì)的敘述，達(dá)到了開(kāi)題要求.
同意開(kāi)題，繼續(xù)開(kāi)展后續(xù)工作。
指導(dǎo)教師簽名：
2017 年 12 月 27 日
畢業(yè)論文工作組意見(jiàn)及建議：
準(zhǔn)予開(kāi)題
畢業(yè)論文工作組組長(zhǎng)簽字：
2017 年 12 月 27 日
注：1.此表由學(xué)生填寫(xiě)后，交指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)，經(jīng)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作組審批后，才能開(kāi)題。
9
Φ28外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)
I
摘要：設(shè)計(jì)首先對(duì)冷沖壓模具的基本成形機(jī)理及現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)做出簡(jiǎn)要闡釋?zhuān)赋鰶_模是一種低能耗高效率的產(chǎn)出方式，在綜合分析產(chǎn)品工藝性指標(biāo)及對(duì)比不同結(jié)構(gòu)預(yù)案后，確定本次工件易采用連續(xù)模具的方案進(jìn)行。
模具設(shè)計(jì)之前進(jìn)行了排樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算兩部分內(nèi)容。第一部分通過(guò)排樣參數(shù)選用和工件各工位的合理分解排布確定了包含沖裁，沖孔彎曲落料在內(nèi)的多工位的合理結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了第二部分，主要涵蓋材料利用率，基本沖裁力參數(shù)，刃口精度公差等幾部分的計(jì)算與校核，為后續(xù)模具結(jié)構(gòu)具體實(shí)施打下基礎(chǔ)。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在確?？傮w原則的情況下針對(duì)凸模，凹模，以及凸模固定板，輔助部件這幾大方向完成了本體參數(shù)的設(shè)計(jì)和選用，最終將他們合理的裝配，完成了本次工件級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后選用合理的壓力設(shè)備與模具適配，以滿(mǎn)足后續(xù)試模的需要。
關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模； 冷沖壓； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract
Abstract:The design firstly describes the basic forming mechanism and the current development trend of the die, and points out that the die is a kind of low-energy and high-efficiency output method. After a comprehensive analysis of product process indicators and comparison of different structural plans, this article is easy to determine. Use a continuous die program to complete the part design.
Before the die design, the design of the layout structure and the process calculation were performed in two parts. The first part determines the reasonable structure of multiple stations including punching, punching and blanking, through the selection of the layout parameters and the rational decomposition of the work stations. The second part is based on this. Covers the calculation of the material utilization rate, the basic blanking force parameters, and the precision of the cutting edge, and lays the foundation for the subsequent implementation of the die structure. The die structure design is to ensure the general principle of the design of the body parameters and the selection of the punch, die, punch fixing plate, auxiliary components in these major directions, and finally they will be reasonable assembly, completed this time Design of work piece progressive die structure. Finally, a reasonable pressure device and die are selected to meet the needs of the subsequent test mode.
Keywords：Progressive Die, Cold Stamping,Structural Design
目 錄
Φ28外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) I
ABSTRACT II
1緒論 1
1.1 課題研究目的及意義 1
1.1.1研究目的 1
1.1.2研究意義 1
1.2國(guó)內(nèi)模具發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3 主要研究?jī)?nèi)容 2
2零件工藝性分析及沖壓方案確定 3
2.1 零件的工藝性分析 3
2.2 確定工藝方案 4
2.3 排樣設(shè)計(jì) 5
2.3.1 排樣參數(shù)確定 5
2.3.2 排樣圖的繪制 6
2.3.3材料利用率η 6
3 模具主要工藝參數(shù)計(jì)算 9
3.1 沖壓力參數(shù)的計(jì)算 9
3.1.1 沖裁力計(jì)算 9
3.1.2卸料力、推料力、頂料力的計(jì)算 9
3.2沖壓壓力中心 11
4 凸凹模設(shè)計(jì) 13
4.1沖裁間隙 13
4.2凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算 13
4.3凹模的設(shè)計(jì) 16
4.4凸模的設(shè)計(jì) 17
4.5凹模刃口類(lèi)型 18
5模具總體設(shè)計(jì) 19
5.1定位零件的設(shè)計(jì) 19
5.2卸料板的設(shè)計(jì) 19
5.3模柄 20
5.4模架及其他零部件的選用 20
5.5沖壓設(shè)備的選擇 21
5.6壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 21
6總結(jié) 23
參考文獻(xiàn) 25
附錄A 外文文獻(xiàn)及翻譯 27
III
1緒論
1.1 課題研究目的及意義
1.1.1研究目的
通過(guò)本設(shè)計(jì)冷沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)與計(jì)算工作，目的在于熟悉冷沖壓模具的工作原理，并系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)處理冷沖壓模具設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題，提高對(duì)機(jī)械系統(tǒng)分析和模具設(shè)計(jì)的能力；另外，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)閱讀中外文科技文獻(xiàn)、查閱并利用文獻(xiàn)資料以及獨(dú)立撰寫(xiě)科技論文的能力。
1.1.2研究意義
沖壓是一種壓力加工的方法，就是在室溫的情況下進(jìn)行，壓力機(jī)上安裝模具對(duì)材料進(jìn)行施加壓力，使材料發(fā)生分離或者是發(fā)生塑性變形，進(jìn)而得到所需要的零件。本設(shè)計(jì)中的級(jí)進(jìn)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便可靠，對(duì)類(lèi)似工件的大批量生產(chǎn)具有一定參考作用。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著現(xiàn)如今科技的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用越來(lái)越引起人們的重視，并被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去。沖壓模具可以不僅提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，而且具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
1.2國(guó)內(nèi)模具發(fā)展?fàn)顩r
到了21世紀(jì),隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,?CAD/CAECAM技術(shù)日成熟,其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,仍具有較大的差異,一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口,特別是中高檔轎車(chē)的蓋件模具,目前仍主要依靠進(jìn)口。而一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模,則已供過(guò)于求,市場(chǎng)竟?fàn)幏浅＜ち摇?
我國(guó)模具工業(yè)雖然有了很大的發(fā)展,但總體看來(lái),技術(shù)水平仍比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家要落后15~20年，這與我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化連設(shè),適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要,模具工業(yè)需要進(jìn)行進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)和加速?lài)?guó)產(chǎn)化。因此,應(yīng)立足國(guó)情,著重發(fā)展模具行業(yè)中的關(guān)継、共性技術(shù)，不斷加大新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用力度,不斷提高行業(yè)的自主創(chuàng)新能力.用信息技術(shù)帯動(dòng)和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平,積極采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)來(lái)提高行業(yè)的總體水平,使我國(guó)模具行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展,推動(dòng)我國(guó)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步再上新臺(tái)階,將是我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要任務(wù)[[1] 李煥芳.冷沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2010
]。
1.3 主要研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是利用UG、CAD等軟件進(jìn)行Φ28外舌止動(dòng)墊圈的剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：
（1） 分析零件的工藝性，確定沖壓方案及模具結(jié)構(gòu)；
（2） 進(jìn)行模具零件的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3） 繪制模具裝配圖。
2零件工藝性分析及沖壓方案確定
Φ28外舌止動(dòng)墊圈結(jié)構(gòu)圖和三維結(jié)構(gòu)圖分別如圖2.1和圖2.2所示。
圖2.1 ?Φ28外舌止動(dòng)墊圈結(jié)構(gòu)圖
圖2.2 ?Φ28外舌止動(dòng)墊圈3D圖
2.1 零件的工藝性分析
模具整體設(shè)計(jì)首先以Φ28外舌止動(dòng)墊圈的課題任務(wù)要求與技術(shù)解析開(kāi)始，在繪制了結(jié)構(gòu)圖以及三維的渲染結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分析了以下幾點(diǎn)要求：
（1）材料：零件的材料選用Q235-A，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗拉強(qiáng)度σb=375~460Mpa，屈服強(qiáng)度為σs=210Mpa，此材料具有高的彈性和良好的耐磨性，沖裁加工性能好。
（2）結(jié)構(gòu)：內(nèi)部有一個(gè)沖孔和一處90°的彎曲成形部分。料厚為1.5mm，滿(mǎn)足厚度要求，零件毛刺小，模具壽命高，孔的直徑較小，適合沖裁加工。
（3）尺寸精度：根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件尺寸精度要求較低，采用IT14級(jí)精度，普通沖裁完全可以滿(mǎn)足要求。
由于待沖壓材料沖裁強(qiáng)度和剛度的使用要求，沖裁件上的孔不能太小，凸模沖孔的最小尺寸為料厚的0.9倍（φ28≥0.9t），所以用來(lái)沖孔的凸?？梢圆皇褂猛鼓１Ｗo(hù)外套。
整體來(lái)說(shuō)，墊圈工件采用厚度為1.5mm的Q235-A料帶沖壓而成。整體形狀為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔部分和外周邊緣的距離參數(shù)大于3mm。工件精度為IT14級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)斷面較為光潔。從上述的分析可以確定，采用冷沖裁成形可以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求。
2.2 確定工藝方案
該工件包括沖孔、落料 、剪切三個(gè)工序，有以下三種工藝方案：
方案一：先沖孔，再剪切，最后落料，單工序生產(chǎn)；
方案二：沖孔—剪切—落料復(fù)合模生產(chǎn)；
方案三：沖孔—剪切—落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一用單工序模。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單副模具成本低，使用、維修方便，但需要三道工序三副模具，重復(fù)定位差，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求和制件精度。
方案二用復(fù)合模。復(fù)合模是指在一次工作行程中完成多道沖壓工序的模具，只需要一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都很高，但模具強(qiáng)度比較差，且制造比較麻煩。沖壓完成后零件會(huì)卡在模具上，需要自行清理,這樣不僅會(huì)降低沖壓速度，而且操作繁瑣。
方案三用級(jí)進(jìn)模。整個(gè)制件的成形是在級(jí)進(jìn)過(guò)程中逐步完成的。級(jí)進(jìn)成形是屬工序集中的工藝方法，可使切邊、沖孔、打彎成形、落料等多種工序在一副模具上完成，生產(chǎn)效率較高。它的制件和廢料無(wú)需人工清理，所以降低了工作量，而且操作安全、方便，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)[[2] 周本凱.冷沖壓模具制造技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011
]。
通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，從零件的生產(chǎn)批量和技術(shù)要求上看，該零件的沖壓生產(chǎn)宜采用普通級(jí)進(jìn)模。
2.3 排樣設(shè)計(jì)
2.3.1 排樣參數(shù)確定
（1）搭邊值的確定
根據(jù)GB856本次沖裁零件采用厚度為1.50mm的Q235-A材料進(jìn)行加工沖裁，故毛胚料為1.50mm厚（t=1.50mm），查表2.1得，側(cè)邊搭邊值為1.50mm（a=1.50mm），工件間搭邊值為1.20mm（a1=1.20mm）[[3] 閻兵.冷沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012
]。
表2.1沖裁件合理搭邊值
料厚/mm
搭邊值/mm
a
a1
>0.25-0.50
1.00
0.80
>1.00-1.50
1.30
1.00
>1.50-2.00
1.50
1.20
（2）送料步距S
根據(jù)待加工零件圖紙可知零件最大外形輪廓尺寸為58.00mm，工件間搭邊值為1.20mm，經(jīng)公式2-1計(jì)算可得工件送料步距S=59.20mm。
S=A+M （2-1）
式中：
S—─工步長(zhǎng)度，mm；
M—─相鄰工件的距離，mm；
A—─最大輪廓長(zhǎng)度，mm。
（3）帶料寬度B
（2-2）
式中：
B——條狀料或帶狀料寬度；
D——沖件尺寸；
a1——工件間搭邊值；
n——側(cè)刃數(shù)；
?——條狀料或帶狀料單向偏差；
b——側(cè)刃裁切的料邊寬度，金屬材料取1.50mm～2.50mm，非金屬材料取2.00mm～4.00mm，薄料取較小值，厚料取較大值。
B＝(58+2×1.2+2×1.5) -00.4＝63.40-0.4
2.3.2 排樣圖的繪制
結(jié)合上述的參數(shù)選用，繪制出如圖2-3所示的排樣方案：
通過(guò)對(duì)工件的工藝性分析可以看出零件從大體上分為三個(gè)部分，包括中間內(nèi)孔，外舌和最大外圓。所以對(duì)其沖裁的工序依次為沖孔，切開(kāi)彎曲，落料。以此為依據(jù)對(duì)工件進(jìn)行系統(tǒng)排樣并繪制排樣圖。排樣圖的繪制遵從以下三點(diǎn)：
（1） 排樣時(shí)要避免沖壓過(guò)程中凸模與凸模之間距離太近，導(dǎo)致零件局部變形。
（2）搭邊值要合理，不能出現(xiàn)毛刺飛邊等現(xiàn)象。
（3）如果采用多排樣式，應(yīng)該預(yù)留空工位方便組裝拆卸，防止發(fā)生因應(yīng)力集中導(dǎo)致的模具損毀[[4] 湯酞?jiǎng)t.冷沖壓模具課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2015
]。
圖2.3 排樣圖
2.3.3材料利用率η
材料利用率表示為零件實(shí)際使用面積所占大小與毛胚料整體的面積大小之間的比例，常用η表示：
式中：
η總—— 材料利用率；
n總—— 沖裁件的數(shù)目；
A—— 沖裁件的實(shí)際面積/mm2；
B—— 板料寬度/mm；
L——板料長(zhǎng)度/mm；
采用分塊法近似計(jì)算沖壓件的面積：
A=3.14×29×29-3.14×14×14=2025.3(mm2)
帶料長(zhǎng)度： L=58+1.2=59.2(mm)
帶料寬度： B=61(mm)
材料利用率：
3 模具主要工藝參數(shù)計(jì)算
3.1 沖壓力參數(shù)的計(jì)算
3.1.1 沖裁力計(jì)算
沖裁力指在上模座和下模座的相對(duì)位移中，將沖裁零件與毛胚料分離所需的力。它的大小與毛胚材料的高度，所要沖壓毛胚料的物理特性及所需零件的最大外形尺寸有關(guān)聯(lián)。在應(yīng)用簡(jiǎn)易平刃口模具實(shí)現(xiàn)沖壓的時(shí)候，實(shí)際沖裁力F表示為：
(3-1)
式中：
F——沖裁力/N;
L ——沖裁件最大外形輪廓尺寸，mm；
t ——毛胚料的厚度，mm；
τ——Q235的抗剪切強(qiáng)度，MPa；
Q235-A的抗剪切強(qiáng)度如下表3.1所示。
表3.1常用材料剪切強(qiáng)度表
材料牌號(hào)
δb/MPa
碳素結(jié)構(gòu)鋼
Q195
255~310
Q215
265~330
Q235-A
305~375
由表可得，Q235-A最大抗剪切強(qiáng)度為375Mpa。根據(jù)GB856可知沖壓所需毛胚料的厚度為1.50mm（t=1.50mm），單次最大沖壓外形輪廓尺寸值為182.12mm，計(jì)算得F=182.12×1.5×375≈102442.5N[[5] 孫傳.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社.2015
]。
3.1.2卸料力、推料力、頂料力的計(jì)算
在沖壓階段中會(huì)發(fā)生沖壓毛胚料的塑性形變以及毛胚料與沖壓凸凹模間隙的剮蹭，會(huì)另沖壓后的沖孔部分的邊角料緊緊的固定在凸模刃口表面。所以將被緊壓在刃口表面上的毛胚料取下的力稱(chēng)為卸料力；將在沖模方向上卡在凹?？字械臎_壓廢棄料推出的力稱(chēng)為推料力；將沖裁件或著廢棄輔料至模具腔孔內(nèi)的力與沖裁方向相反的力稱(chēng)作頂料力。
（1）卸料力的計(jì)算[[6] 王秀鳳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2012
]
F卸＝k卸F (3-2)
式中：
F — —沖裁力，N；
F卸 — —脫料力，N；
k卸 — —卸料力系數(shù)，見(jiàn)表3.2。
由上式可得F卸=0.05×102442.5=5122.13（N）
（2）推料力的計(jì)算
F推＝nk推F (3-3)
式中：
F — —沖裁力，N；
n — —同時(shí)卡住的工件或廢料，n=1；
F推 — —推料力，N；
k推 — —推料力系數(shù)，見(jiàn)表3-2。
由上式可得F推＝0.055×102442.5=5634.34（N）
（3）頂料力的計(jì)算
F頂＝k頂F (3-4)
式中：
F — —沖裁力，N；
F頂 — —頂料力，N；
k頂 — —頂料力系數(shù)，見(jiàn)表3-2。
由上式可得F頂＝0.06×102442.5=6146.55（N）
表3.2為卸料力、推件力和頂件力系數(shù)表。
表3.2卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚/mm
k卸
k推
k頂
≤0.1
0.065-0.075
0.1
0.14
>0.1～0.5
0.045-0.055
0.063
0.08
鋼
>0.5～2.5
0.04-0.05
0.055
0.06
>2.5～6.5
0.03-0.04
0.045
0.05
>6.5
0.02-0.03
0.025
0.03
（4）總沖壓力的計(jì)算
(3-5)
=119345.51（N）
3.2沖壓壓力中心
多工位級(jí)進(jìn)模具的壓力中心是指同時(shí)完成不同工序時(shí)各個(gè)凸模組合力的作用幾何中心。為了保證沖壓設(shè)備的正常工作應(yīng)該使得壓力中心與模座中心重合，否則，會(huì)使沖模和沖壓設(shè)備滑塊產(chǎn)生偏心載荷，致使滑塊與軌道之間產(chǎn)生較大的摩擦力，使得模具導(dǎo)向零件加快損壞，減少模具和沖壓設(shè)備的使用年限。
模具的壓力中心可以根據(jù)以下原則確定：
1、全對(duì)稱(chēng)零件取其幾何中心。
2、軸對(duì)稱(chēng)圖形零件，壓力中心與零件中心軸線重疊。
3、如果零件形狀復(fù)雜、可以通過(guò)對(duì)多孔模具和級(jí)進(jìn)模具壓力中心的解析計(jì)算，得到模具的壓力中心，計(jì)算公式如下。
(3-6)
(3-7)
通過(guò)解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，首先繪制凹模形狀圖，如圖4-2所示。在圖中，XOY坐標(biāo)系建立在圖對(duì)稱(chēng)的中心線上，根據(jù)幾何圖形將輪廓分解為L(zhǎng)1?L3三條基本線，并通過(guò)解析的方法得到模具壓力中心坐標(biāo)。有關(guān)計(jì)算如表4-4所示。
圖3.1 壓力中心坐標(biāo)分析
表3.3 壓力中心的計(jì)算
各工位壓力中心的坐標(biāo)值/mm
沖壓輪廓尺寸L/mm
X
Y
L1=87.92
0
0
L2=20
33.2
0
L3=174.12
118.4
0
合計(jì)282.04
75.45（取75）
0
得其壓力中心坐標(biāo)值為（75，0）[[7] 單春艷.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：科學(xué)出版社.2015
]。
4 凸凹模設(shè)計(jì)
4.1沖裁間隙
凹凸模之間的距離大小叫做沖裁間隙。沖裁間隙設(shè)計(jì)的不合理，將會(huì)減少模具的耐疲勞性，耐磨損性等性能。所以，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，計(jì)算沖裁間隙是必不可少的步驟。尺寸精度是由現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)之中實(shí)際生產(chǎn)的長(zhǎng)度去除基本尺寸所獲取的數(shù)值，這個(gè)數(shù)值越接近零，那么就證明其可靠性越好，如果這個(gè)數(shù)值過(guò)大，那么則需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。這個(gè)數(shù)值是由凹凸模之間的相對(duì)位置誤差及其自身的尺寸偏差所決定的。在現(xiàn)實(shí)生活中，一個(gè)模具的實(shí)際使用年限是受到各種方面因素干擾的，而在這其中，最影響最大的就是沖裁間隙。如果沖裁間隙過(guò)小凸凹模之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致模具的不正常損耗。反之則會(huì)出現(xiàn)零件飛邊，毛刺過(guò)多，發(fā)生塑性變形等現(xiàn)象，影響成品質(zhì)量[[8] 于位靈.冷沖壓模具設(shè)計(jì)及典型案例[M]. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.2016
]。
根據(jù)之前的討論，在本次設(shè)計(jì)中要充分的考慮到間隙大小對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中所造成的影響。選取合適的數(shù)值，確保合理的設(shè)計(jì)，這是本次設(shè)計(jì)之中的重點(diǎn)。結(jié)合材料特性在本次設(shè)計(jì)中將選用最小間隙距離。表4.1為金屬材料沖裁間隙值。
表4.1 金屬材料沖裁間隙值
·
小間隙
中間隙
大間隙
高碳鋼、T8A、T10A、65Mn
（0.08～0.12）t
（0.12～0.15）t
（0.15～0.18）t
據(jù)表可選用沖裁間隙值為0.15mm。
4.2凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算
刃口尺寸計(jì)算原則有以下三點(diǎn)：
（1）根據(jù)凸模尺寸可設(shè)計(jì)出落料模尺寸，同理沖孔模設(shè)計(jì)時(shí)要以凸模尺寸為基礎(chǔ)。
（2）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用凹模與凸模之間會(huì)有磨損產(chǎn)生，使得落料件的外形輪廓尺寸會(huì)越來(lái)越大，沖孔的直徑逐漸的變小。所以凹模設(shè)計(jì)一般用下極限偏差尺寸而凸模設(shè)計(jì)用上極限偏差尺寸。
（3）由于摩擦的因素，這將導(dǎo)致沖裁模在實(shí)際生產(chǎn)之中會(huì)不斷的磨損，這導(dǎo)致配合精度的降低，所以在設(shè)計(jì)之初就要考慮好這個(gè)問(wèn)題所帶來(lái)的影響，提前設(shè)計(jì)出合理的數(shù)據(jù)，增加模具的使用年限[[9] 劉洪賢.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社2012
]。
刃口間隙表如表4.2所示。
表4.2刃口間隙
基本尺寸
凸模公差
凹模公差
<18
-0.020
0.020
>30～80
-0.020
0.030
查表得刃口間隙值：凸模公差-0.02，凹模公差0.03。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凸模刃口尺寸如下：
沖孔凸模刃口尺寸：
(4-1)
落料凸模刃口尺寸：
(4-2)
式中：
dd — —沖孔凹模的刃口尺寸，mm;
Dp — —落料凸模的刃口尺寸，mm;
x— —磨損系數(shù)，查表4-3得=0.50；
△— —零件的公差，mm，見(jiàn)表4.3；
Zmin — —最小間隙，mm，見(jiàn)表4.4；
δd — —凹凸模生產(chǎn)偏差，mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凹模刃口尺寸如下：
沖孔凹模刃口尺寸：
(4-3)
落料凹模刃口尺寸：
(4-4)
式中：
dp——沖孔凸模的刃口尺寸，mm;
Dd——落料凹模的刃口尺寸，mm;
D——落料輪廓大小，mm;
d——沖孔輪廓大小，mm;
——磨損系數(shù)，查表4.3得=0.50；
△——工件公差，mm，見(jiàn)表4.3；
Zmin——最小間隙，mm，見(jiàn)表4.4；
δd——凹凸模生產(chǎn)偏差，mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凹模刃口尺寸如下：
沖孔凹模刃口尺寸：
(4-5)
落料凹模刃口尺寸：
(4-6)
式中：
dp——沖孔凸模的刃口尺寸/mm;
Dd——落料凹模的刃口尺寸/mm;
D——落料輪廓大小/mm;
d——沖孔輪廓大小/mm;
——磨損系數(shù)，查表4.3得=0.50；
△——工件公差/mm，見(jiàn)表4.3；
Zmin——最小間隙/mm，見(jiàn)表4.4；
δd——凹凸模生產(chǎn)偏差/mm。
沖Φ28.00mm的中心孔時(shí)，由上式計(jì)算得：
沖孔凸模刃口尺寸：；
沖孔凹模刃口尺寸：。
切開(kāi)彎曲時(shí)(切口8mm)，由上式計(jì)算得：
切口凹模刃口尺寸：；
切口凸模刃口尺寸：。
沖Φ58.00mm的落料孔時(shí)，由上式計(jì)算得：
落料凸模刃口尺寸：;
落料凹模刃口尺寸：。
表4.3為磨損系數(shù)表，表4.4為推薦用雙面大間隙。
表4.3磨損系數(shù)
非圓形x值
圓形x值
磨損系數(shù)
1.00
0.75
0.50
0.75
0.50
厚度t/mm
工件公差△
≤1.0
≤0.16
0.17～0.35
≥0.36
<0.16
≥0.16
>1.0～2.0
≤0.20
0.21～0.41
≥0.42
<0.20
≥0.20
>2.0～4.0
≤0.24
0.25～0.49
≥0.50
<0.24
≥0.24
>4.0
≤0.30
0.31～0.59
≥0.60
<0.30
≥0.30
表4.4 推薦用雙面大間隙
料厚t/mm 材料
T8A、T10A、65Mn
雙面間隙
0.2~1.0
0.18~.24
>1.0~3.0
0.22~0.28
>3.0~6.0
0.24~0.32
4.3凹模的設(shè)計(jì)
沖裁時(shí)凹模受力狀態(tài)比較復(fù)雜，承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用，目前還沒(méi)有精確的計(jì)算方法，所以通常采用經(jīng)驗(yàn)公式綜合各方面因素來(lái)確定凹模的外形尺寸。[[10] 袁地軍.冷沖壓工藝與模具結(jié)構(gòu)[M]. 北京：人民郵電出版社.2015
]凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定：
凹模厚度（≥15.00mm）：
(4-7)
式中：
b——沖裁件最大形狀尺寸，mm；
K——系數(shù)。
系數(shù)K的取值由材料料厚和沖裁件最大外形尺寸決定，如表4.5所示。
表4.5 系數(shù)K的數(shù)值
材料料厚t/mm
b/mm
≤0.50
＞0.50～1.00
＞1.00～2.00
≤50
0.30
0.35
0.42
＞50～100
0.20
0.22
0.28
＞100～200
0.15
0.18
0.20
＞200
0.10
0.12
0.15
查表4.5得K=0.28。
經(jīng)計(jì)算可得：H=0.28×58.00=16.24mm≥15.00mm
凹模壁厚（≥30.00~40.00mm）：
(4-8)
可得：C=(1.50～2.00)×16.24=24.36mm～32.48mm，C取30.00mm。
凹模長(zhǎng)度L根據(jù)GBT 23563.2-2009規(guī)定，以及凹模寬度對(duì)比，取凹模長(zhǎng)度L=250mm，凹模寬度B取125mm。凹模外形尺寸為250mm×125mm×40mm，根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程得到的模具形狀的基本尺寸，模具可以具有足夠的剛度和強(qiáng)度以使其能夠滿(mǎn)足沖裁要求。圖4.1為凹模板。
圖4.1 凹模板
4.4凸模的設(shè)計(jì)
Φ28外舌止動(dòng)墊圈外形相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)材料特性及加工工藝要求，為了滿(mǎn)足凸模剛度和韌性，所以本次將凸模設(shè)計(jì)成階梯式，便于安裝維修及后期更換。采用一體化成形銑、一體化成形磨削。
凸模長(zhǎng)度根據(jù)模具結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定，本次設(shè)計(jì)采用固定卸料板和導(dǎo)料板機(jī)構(gòu)，其長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：
(4-9)
上式中,h1,h2,h3分別為凸模固定板，卸料板，導(dǎo)料板；15.00~20.00mm為附加長(zhǎng)度，包括凸模的修模余量，模具閉合時(shí)的安全距離和凸模進(jìn)入凹模的深度等。
經(jīng)計(jì)算凸?？傞L(zhǎng)L=80.00mm。
對(duì)于圓形凸模承載能力的校核公式如下[[11] 徐永禮. 基于Pro/E的沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)探析[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2013
]：
(4-10)
式中：
dmin — —凸模最小直徑，mm；
t — —材料厚度，t=1.50mm；
— —材料抗剪強(qiáng)度，Mpa；
— —凸模材料的許用壓應(yīng)力，Cr12MoV的許用壓應(yīng)力為1200Mpa；
故：
本次設(shè)計(jì)中凸模最小直徑為8.00mm＞3.00mm所以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
對(duì)圓形截面的凸模失穩(wěn)彎曲強(qiáng)度校核公式如下：
(4-11)
式中：
d— —凸模最小直徑，mm；
F— —凸模的沖裁力，N；
Lmax——不產(chǎn)生失穩(wěn)的彎曲極限長(zhǎng)度，mm。
故：
本次設(shè)計(jì)中凸模長(zhǎng)度為80.00mm＞7.59mm所以滿(mǎn)足長(zhǎng)度要求。
圖4.2、圖4.3、圖4.4分別為沖孔凸模、切口打彎凸模、落料凸模的三維圖。
圖4.2 沖孔凸模 圖4.3 切口打彎凸模 圖4.4 落料凸模
4.5凹模刃口類(lèi)型
本次設(shè)計(jì)的模具工位較少不用單獨(dú)對(duì)凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用一體化的凹模板。凹模板上三個(gè)凹?？谛螤钜来螢樾A孔，不規(guī)則方孔，大圓孔。其中大小圓孔分別起到排料和落料的作用，所以在對(duì)凹?？自O(shè)計(jì)時(shí)采用階梯孔，如下圖4.1所示，這樣的設(shè)計(jì)有利于剝落粘附在凸模刃口的工件和廢料，使其自然脫落不粘帶[[12] Han Fei. Guidance and Examples of Course Design for Stamping Die and Plastics Injection Mould[M]. Harbin Institute of Technology Press.2015.
]。
圖4-1 凹模刃口形式
15
5模具總體設(shè)計(jì)
5.1定位零件的設(shè)計(jì)
控制帶料的進(jìn)料方面采用活動(dòng)導(dǎo)料銷(xiāo)和固定導(dǎo)料板來(lái)限制其自由度。帶狀毛胚料必須確保在進(jìn)給方向和沖壓過(guò)程中，能有兩個(gè)自由度受到限制。一個(gè)限制在材料進(jìn)給方向，這個(gè)限制是為了確保帶料的步幅長(zhǎng)度恰好是每次送進(jìn)時(shí)的步距。另一個(gè)是用側(cè)位導(dǎo)料板限制垂直材料的方向，使料板不會(huì)發(fā)生縱向的位移[[13] Mahajan P V etal. Design for stamping[M]. New York ASME.2015.
致 謝
歷時(shí)幾個(gè)月的時(shí)間，終于將此次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，過(guò)程中也遇到了不少的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。在這里尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師董老師，從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)修改，都做出了無(wú)私的指導(dǎo)，并提出建設(shè)性意見(jiàn)。感謝我們機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的所有授業(yè)恩師，沒(méi)有這么多知識(shí)的學(xué)習(xí)和沉淀，我也不會(huì)有基礎(chǔ)和信心完成這次設(shè)計(jì)。
另外，在校圖書(shū)館查找資料的時(shí)候，圖書(shū)館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最衷心的感謝！
感謝模具設(shè)計(jì)制造研究行業(yè)的各位前輩和學(xué)者們。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，各位學(xué)者的研究成果，對(duì)我有莫大的幫助和啟發(fā)，
感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫(xiě)論文的過(guò)程中給我提供了很多素材，還在論文的撰寫(xiě)和排版過(guò)程中提供熱情的幫助。
謹(jǐn)以此致謝，最后，謝謝百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱的各位老師。由于學(xué)術(shù)水平有限，所寫(xiě)論文難免有不足之處，希望各位老師批評(píng)和指正。
附錄A 外文文獻(xiàn)及翻譯
Improving Performance of Progressive Dies
Progressive die stamping is a cost-effective and safe method of producing components. Careful design and construction of dies will ensure optimum performance.
A progressive die performs a series of fundamental sheet metal operations at two or more stations in the die during each press stroke. These simultaneous operations produce a part from a strip of material that moves through the die. Each working station performs one or more die operations, but the strip must move from the first station through each succeeding station to produce a complete part. Carriers, consisting of one or more strips of material left between the parts, provide movement of the parts from one die station to the next. These carrier strips are separated from the parts in the last die station.
There are six elements that should be addressed when designing and building a progressive die to maximize its performance:
· Interpreting the part print,
· Starting material into the die,
· Part lifters and part feeding,
· Flexible part carriers,
· Upper pressure pads, and
· Drawn shells.
Interpreting the Part Print
The first step in the proper design of a progressive die is to correctly analyze the part print. The tool designer must interpret the print to determine the function of the part by looking for such things as the type of material, critical surfaces, hole size and location, burr location, grain direction requirements, surface finish and other factors.
The die designer must understand the part well, particularly if it has irregular shapes and contours. However, modern computer-drawn prints make this more difficult because computer-drawn part data can be downloaded directly to the die-design computer. As a result, the designer may not become thoroughly familiar with important part features.
Also, many computer-drawn parts are more difficult to understand, because often, only one surface is shown and it may be the inside or outside surface. Computer drawings often show all lines, including hidden features, as solid lines instead of dotted lines. This leads to interpretation errors, which in turn leads to errors in the building of the die.
To better understand complex part shapes, it is helpful to build a "sight" model of the part using sheet wax, rubber skins or wood models. Dimensional accuracy is not critical for these models, as they are used primarily to visualize the part. Rubber skins and sheet wax also can be used to develop preform shapes and to develop the best positions for the part as it passes through each die operation in the progressive die.
Starting Material in the Die
Care must be taken to ensure that the strip is started correctly into the die. Improper location of the lead end of the strip will do more damage to the die in the first 10 strokes of the press than the next 100,000 strokes. "Lead-in" gauges must have large leads and a ledge to support the lead end of the coil strip when it is inserted into the die. Large leads on the gauges are important so that the die setup person does not have to reach into the die, as well as for minimizing the time required to start a new strip into the die. Also, one gauge should be adjustable to compensate for variation in strip width,.
The position of the lead edge of the strip is critical for the first press stroke, and must be determined for every die station to ensure that piercing punches do not cut partial holes in the lead edge. This could cause punch deflection or result in a partial cut with trimming punches, which can result in an unbalanced side load as the strip passes through the die. Any of these conditions can result in a shift of the punch-to-die relationship that may cause shearing of the punches.
Improper location of the lead edge of the strip also can result in an unbalanced forming or flanging condition that can shift the upper die in relation to the lower die. Heels should be required to absorb this side load, particularly when forming thick materials.
A pitch notch and pitch stop can provide a physical point to locate and control the lead edge of the strip. Brass tags or marker grooves also can provide a visual location, but these are not as accurate or as effective as a pitch notch stop. The press can be prevented from operating with either a short feed or over feed by mounting the pitch stop on a pivot and monitoring it with a limit switch.
Part Lifters and Part Feeding
Progressive dies often require the strip to be lifted from the normal die work level to the feed level before strip feeding takes place. This can vary from a small amount--to clear trim and punching burrs--to several inches to allow part shapes to clear the die.
Normally, all lifters should rise to the same height so that the strip is supported in a level plane during forward feed. The strip must not sag between lifters; otherwise parts will be pulled out of their correct station location spacing. Bar lifters provide good support and are better than spring pins or round lifters notched on one side of the strip.
Often, a good bar lifter system allows higher press speeds because feed problems are eliminated. Although the initial cost is more than round lifters, performance is better and setup time is reduced.
As the strip is started into the lead-in gauges, the strip should be able to feed automatically through all the following die stations without requiring manual alignment in each set of gauges and lifters. The strip also must be balanced on the lifters so that it does not fall to one side during feed. A retainer cap can be mounted on the top of the outside bar lifters. This produces a groove that captures the strip during feed and prevents strip buckling.
Gauging and lifter conditions can be simulated during die design by cutting a piece of transparent paper to the width of the strip. The lead edge of the paper is placed over the plan view of the die design at the location the strip will
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