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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
隔板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
1.引言
模具是機(jī)械，汽車，電子，通訊，家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。
作為基礎(chǔ)工業(yè)，模具的質(zhì)量，精度，壽命對(duì)其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國(guó)際上稱為“工業(yè)之母”。近十年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為工業(yè)品基礎(chǔ)的模具工業(yè)，也得到了蓬勃發(fā)展，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)（未包括臺(tái)灣，香港，澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠家已超過(guò)1700家，從業(yè)人員達(dá)到60多萬(wàn)人。
模具分為冷沖壓模具，熱鍛模具，塑料模具，鑄造模具，橡膠模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具歷史悠久，用途廣，技術(shù)成熟，在各種模具中所占比重最多。汽車，摩托車，家電行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，占整個(gè)模具市場(chǎng)的60%以上。例如一種車型的轎車共需模具約4000套，價(jià)值達(dá)2億元—3億元；單臺(tái)電冰箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個(gè)，共需模具約350套，價(jià)值約400萬(wàn)元；單臺(tái)彩電大約有150個(gè)零件需用模具生產(chǎn)共需模具約140套，價(jià)值達(dá)700萬(wàn)元。其中所用模具大部分為冷沖壓模具。
利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對(duì)于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都具有決定性意義。
由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個(gè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說(shuō)明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過(guò)程中，在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)世界市場(chǎng)進(jìn)行激烈的爭(zhēng)奪中，愈來(lái)愈多地采用模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯的成為技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵。
從我國(guó)的情況來(lái)看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不出來(lái)，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消費(fèi)指標(biāo)高，材料消耗量大，這些都與我國(guó)模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒(méi)有一個(gè)強(qiáng)大的，先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。
因此要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。
但是，我國(guó)面具工業(yè)要想在盡可能短的時(shí)間內(nèi)趕上世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，還要付出許多艱苦的努力，主要應(yīng)叢下列幾個(gè)方面采取措施：
（1）進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)
（2）采用先進(jìn)的制造技術(shù)
（3）研制和發(fā)展模具用材料
（4）進(jìn)一步推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM）
（5）加強(qiáng)模具技術(shù)人才的開(kāi)發(fā)
為了適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展，迎接新時(shí)代技術(shù)革命，今后將改變“大而全”、“小而全”的生產(chǎn)體制，大力推進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn)，在管理體制上實(shí)現(xiàn)科學(xué)化。在模具的要求方面將朝著高效率、高精度、高壽命的方向發(fā)展，以適應(yīng)制品日趨精密、復(fù)雜和成型工藝的高速化、自動(dòng)化、精密化的要求。在模具加工設(shè)備方面將著重研制和開(kāi)發(fā)高效、高精度、大型自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備。此外健全和完善模具的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并大力推廣和實(shí)施這些標(biāo)準(zhǔn)；建立保質(zhì)、保量、供應(yīng)及時(shí)的模具標(biāo)準(zhǔn)件、商品化供應(yīng)渠道；加強(qiáng)智力開(kāi)發(fā)和人才培養(yǎng)，很抓模具的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)…，使整個(gè)模具工業(yè)在范圍和素質(zhì)上獲得空前的發(fā)展。
2 沖壓件工藝性分析
沖裁件的工藝性是指對(duì)沖裁件對(duì)沖裁工藝的是適應(yīng)性。所謂沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高，成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸大小，精度等級(jí)，材料及其厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量，模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
該工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為A3號(hào)鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)稱，有一個(gè)ф5mm的孔和4個(gè)ф3.7mm的孔;孔與孔、邊與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為4mm（4個(gè)ф3.7mm的孔與工件邊緣之間的壁厚）。工件的尺寸全部為自由公差,可看作IT14級(jí),尺寸精度較低,普通沖裁完全可以滿足要求。
3 沖壓工藝方案的確定
在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)來(lái)確定工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問(wèn)題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。
根據(jù)沖壓工藝性分析可知本零件的加工工序包含沖孔和落料兩道工序。
在本零件的加工過(guò)程中，應(yīng)先沖孔或沖缺口，最后落料或切斷，將沖裁件與條料分離。
因?yàn)楣ぜ淞稀_孔兩個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：落料-沖孔級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足顧客的要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚接近凸、凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度不足，無(wú)法沖出合格工件，模具易損壞，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
4．沖裁工藝參數(shù)的計(jì)算
4.1排樣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)排樣圖。由于零件的外形，參考[1]
確定其排樣方式為直對(duì)排。設(shè)計(jì)成隔位沖壓，可顯著地減少?gòu)U料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)180度，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。其排樣圖如圖所示：
排樣方案圖
排樣方案確定后，為保證準(zhǔn)確的計(jì)算，要先確定搭邊值。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。
查[2]表2-18得：最小工藝搭邊值a(沿邊)=2mm a1(工件間)=1.8mm。
如上圖所確定的排樣方案，條料寬度為69mm，步距為104.6mm（計(jì)算步驟由下表一）。一個(gè)步距的材料利用率分別為63％。查材料標(biāo)準(zhǔn)，宜選750×1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為10張條料（69×1500mm）。
4.2 沖壓力的計(jì)算
為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備,必須計(jì)算沖裁力。選取壓力機(jī)的噸位應(yīng)該大于所計(jì)算的沖裁力,以適應(yīng)沖裁的要求。
平刃口模具沖裁時(shí),其理論沖裁力(N)可按下式計(jì)算:
F=klt
式中 L----------沖裁件周長(zhǎng)
t-----------材料厚度(mm)
---------安全系數(shù) 一般取1.3
板料經(jīng)沖裁后,由于彈性變形及彎曲彈性恢復(fù)的作用,板料將依附在模具上，為使沖裁過(guò)程能連續(xù)順利地進(jìn)行,必須將板料從凸凹模上取下。
從凸模上將工件或廢料取下來(lái)所需的力稱為卸料力,從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為頂件力。影響這些力的因素較多,主要有材料的力學(xué)性能,板料厚度,模具間隙,工件形狀及尺寸模具的工作狀態(tài)及尺寸,模具的工作狀態(tài)及潤(rùn)滑情況等,實(shí)際上難以準(zhǔn)確計(jì)算和確定這些力。為了較合理正確地確定沖裁力,建議采用以下公式計(jì)算:
卸料力: Fx=kF
式中 Fx----卸料力,N
F------沖裁力,N
k----卸料力系數(shù),見(jiàn)[2]表3-7
推件力: Ft=nk2F
式中 Ft----推件力,N
k2---推件力系數(shù)
n-----卡在凹模的工件個(gè)數(shù) n=n/t,其中n 為凹模行斜壁垂直部分高度,mm; t為料厚mm, 凹模型口直壁高度h=5mm
該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料裝置、下出件的。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見(jiàn)下表1。根據(jù)結(jié)果查[3]沖壓設(shè)備擬選用J23-25。
表1 條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算
項(xiàng)目分類
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
排樣
沖裁件的面積A
A={140/360π202+[（10+23）×+13]/2+23×10}×2
2265.88mm2
條料寬度B
B=43+2+21+2+1
69mm
查表2.5.2，最小搭邊值a=2mm,a1=1.8mm；采用無(wú)側(cè)壓裝置
步距S
S=55+（23+1.8）×2
104.6mm
一個(gè)步距的材料利用率η
η=
=2×2265.88/（69×104.6）×100%=63%
63%
沖壓力
沖裁力F
F=KLtτb=1.3×246×1×350
111930N
L=246mm
τb=350MPa
卸料力Fχ
Fχ= KχF=0.07×111930
7835.1N
查表2-37得Kx=0.07 KT=0.1
n=h/t=5/1=5
推件力FT
FT=nKTF=5×0.1×111930
55965
沖壓工藝總力FZ
FZ= F+ Fχ+ FT
=111930+7835.1+55965
175730.1N
彈性卸料，下出件
4.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心，沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄曲線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，減少導(dǎo)向件的摩擦，提高模具及壓力機(jī)的壽命。以防止模具工作時(shí)發(fā)生歪斜，間隙不均勻。定壓力中心的工作主要是對(duì)復(fù)雜沖裁模、多凸模沖孔模及連續(xù)模。通常模具布置時(shí)將壓力中心安放在凹模的對(duì)稱中心點(diǎn)上。
由該工件圖可得復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的計(jì)算原理與多凸模沖裁壓力中心的計(jì)算原理相同。其具體步驟如下 ：
（1） 選定坐標(biāo)軸x和y。
（2） 將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡(jiǎn)單的線段，求出各線段長(zhǎng)度。
（3） 確定各線段的重心位置x和y。
（4） 按沖壓模具設(shè)計(jì)與制造公式（2.6.12）和（2.6.13）算出壓力中心的坐標(biāo)（x，y）。
基本要素長(zhǎng)度
L/mm
各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
x
y
L1=46
-21.5
52.3
L2=10
-16.5
75.3
L3=48.84
5
81.55
L4=23
21.5
52.3
L5=48.84
5
23.65
L6=10
-16.5
29.3
L7=23.24
-16.5
-52.3
L8=11.62
0.5
-40.3
L9=15.70
0.5
-63.5
L10=15.70
17
-56.8
合計(jì)252.92
-1.75
24.58
計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凹模型口圖，如圖上所示。在圖中將xOy坐標(biāo)系建立在圖示的中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1到L10一共10組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)為（-1.75，24.58）。
由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23-25沖床，工件的幾何中心仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。
4.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算
凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
凸、凹模刃口尺寸計(jì)算要遵循如下計(jì)算原則：
（1）設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。設(shè)計(jì)沖孔凸模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。
（2）根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。
（3）不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。
（4）選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。
（5）工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。
在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具的裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工沖孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開(kāi)加工的方法來(lái)計(jì)算，具體計(jì)算見(jiàn)下表2。
表2 工作零件刃口尺寸計(jì)算[7]、[4]
尺寸及分類
尺寸轉(zhuǎn)換
計(jì)算公式
結(jié)果
備注
落 料
55
550-0.74
DA=(Dmax-X )0+δA
DT=（DA-Zmin/2）-δT0
DT=+00.046
查表2.3.3得雙面間隙Zmax=0.14mm,Zmin=0.10mm 磨損系數(shù)X=0.5，模具按IT8級(jí)制造。校核滿足δT+δA ≤（Zmax-Zmin）
DA=0-0.046
43
430-0.62
DT=0+0.039
DA=0-0.039
沖 孔
φ3.7
φ3.7+00.30
dT=(dmin+ X)0-δT
dA=(dT+Zmin/2)0+δA
dT=ф3.850-0.018
dA=ф3.900+0.018
φ5
φ5+00.30
dT=ф5.150-0.018
dA=ф5.200+0.018
孔心距
37
37±0.31
LA=
LA=37±0.08
23
23±0.26
LA=23±0.07
4.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
彈性推件裝置其彈力來(lái)源于彈性元件，它同時(shí)兼起壓料和卸料作用。彈簧和橡膠是模具中廣泛應(yīng)用的彈性元件。
彈簧屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在模具中應(yīng)用最多的是圓柱螺旋壓縮彈簧和碟形彈簧。
橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件。
根據(jù)分析采用的級(jí)進(jìn)模沖壓力比較大，相應(yīng)的卸料力也比較大，要求卸料裝置的承載能力也比較大，所以采用橡膠是合適。
表3 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
卸料板工作行程h工
h工=h1+t+h2
4mm
h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm
橡膠工作行程H工
H工=h工+h修
9mm
h修為凸、凹模修模量，取5mm
橡膠自由高度H自由
H自由=4 H工
36mm
取H工為H自由的25﹪
橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù)
H預(yù)=15﹪H自由
5.4mm
一般H預(yù)=10﹪～15﹪H自由
每個(gè)橡膠承受的載荷F1
F1=F卸/4
1958.8mm
選用四個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=(
72mm
D為圓筒橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm；p=0.5Mpa
校核橡膠的自由高度H自由
0.5≤H自由/D=0.5≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H安
H安=H自由-H預(yù)
30mm
5.模具總體設(shè)計(jì)
5.1模具的類型選擇
根據(jù)沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。
級(jí)進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。整個(gè)沖件的成形是在連續(xù)過(guò)程中完成的。連續(xù)成形是工序集中的工藝方法，可以使多種工序在一副模具上完成。總之，級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單模或復(fù)合模沖裁有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
5.2 定位方法的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料的長(zhǎng)度有一定的余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。
查[8]固定擋料銷選用標(biāo)準(zhǔn)件8×10，然可后進(jìn)行加工，
尺寸d(h11)|基本尺寸: 8
尺寸d(h11)|極限偏差: 0/－0.090
尺寸d1(m6)|基本尺寸: 4
尺寸d1(m6)|極限偏差: +0.012/+0.004
尺寸h: 2
L: 10
5.3 卸料、出件方式選擇
卸料裝置是多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)中的重要部件。它的作用除了沖壓開(kāi)始前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時(shí)由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動(dòng)，并保證沖壓結(jié)束后及時(shí)平穩(wěn)的卸料外更重要的是卸料板將對(duì)各工位上的凸模在受側(cè)向作用力時(shí)，起到精確導(dǎo)向和有效的保護(hù)。卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件所組成。
因?yàn)楣ぜ暮穸葹?mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。
又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件的方式比較便于操作與生產(chǎn)率的提高。
5.4 導(dǎo)向方式的選擇
為提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6 主要零部件設(shè)計(jì)
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1.1落料凸模
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)果形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式，嵌拼式，階梯式，直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺(tái)肩固定，柳接，螺釘和銷釘固定，粘潔劑澆注法固定等。
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，其與凸模固定板的配合為。其總長(zhǎng)可按[2]公式2.9.2計(jì)算：
L=h1+h2+h+t=15+19.5+12.5+1=48
式中：L——凸模長(zhǎng)度（mm）；
h1——凸模固定板的厚度（mm）；
h2————卸料板的厚度（mm）；
t——材料的厚度（mm）；
h——增長(zhǎng)長(zhǎng)度。它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5到1），凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10到20mm。
6.1.2 沖孔凸模
沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差，容易彎曲和折段，所以必須采用措施提高它的強(qiáng)度和剛度，從而提高其使用壽命。其方法有以下幾種：
a：沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向，沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向構(gòu)有兩種即局部保護(hù)與導(dǎo)向和全長(zhǎng)保護(hù)與導(dǎo)向。
b：采用短凸模的沖孔模。采用厚墊板超短凸模結(jié)構(gòu)。由于凸模大為縮短，同時(shí)凸模又以卸料板為導(dǎo)向，因此大大提高了凹模的剛度。
c：在沖模的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造上采取保護(hù)小凸模措施。如提高模架的剛度和精度；采用較大的沖裁間隙；采用斜刃壁凹模以減小沖裁力；取較大斜料力（一般取沖裁力的10%）；保證凸、凹模的間隙的均勻性并減小工作表面粗糙度等
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模。具體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需要而定。
6.1.3 凹模
凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，各沖裁的凹模孔均采用電火花線切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按[2]公式2.9.3、2.9.4計(jì)算：
凹模厚度 H=kb=0.3×55=16.5mm（查表2.9.5得k=0.3）
凹模壁厚 c=（1.5∽2）H=24.75∽33mm
取凹模厚度 H=20mm 凹模厚度c=30mm
凹模寬度 B=b+2c=（55+60）=115mm
凹模長(zhǎng)度 L取195mm（送料方向）
凹模輪廓尺寸為 195mm×115mm×30mm。結(jié)構(gòu)可參考模具裝配圖。
6.2 定位零件的設(shè)計(jì)
落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，借用工件上φ5mm的孔作導(dǎo)正孔。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用配合。起粗定距的活動(dòng)擋料銷，彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為6×16。
6.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
到料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按[2]造表2.9.7選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40∽45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。
6.4 卸料部件的設(shè)計(jì)
6.4.1卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凸凹模的周界尺寸相同，厚度為20mm。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40∽45HRC。
6.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×8mm。卸料螺釘?shù)奈膊繎?yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有時(shí)誤差可以通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。
6.5 模架及其他零部件的設(shè)計(jì)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座，下模座，導(dǎo)柱，導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板，下模座，導(dǎo)柱，導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。
該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸為依據(jù)，查[6]選擇模架規(guī)格為選擇模架規(guī)格。
導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為φ25×130，φ28×130；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ25×85×33，φ28×85×33。
上模座的厚度H上模取35mm，上模座墊板的厚度H墊取8mm，固定板的厚度取18mm，下模座的厚度H下模取40mm，那么，該模具的閉合高度：
H閉=H上模+H墊+H下模+H+L-h2
=（35+8+40+20+48-2）=149mm
式中：L-沖孔凸模長(zhǎng)度，L=50mm；
H-凹模厚度，H=20mm；
h2-凸模沖裁進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。
可見(jiàn)該模具閉合厚度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。
6.6 沖壓設(shè)備的確定
壓力機(jī)應(yīng)根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)、生產(chǎn)內(nèi)批量的大小、模具的外形尺寸和計(jì)算的沖裁力工藝總值等情況來(lái)進(jìn)行選擇。
由表1知其沖壓工藝總力為175730.1N，所選壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，經(jīng)查[6]、[9]選擇壓力機(jī)為開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。
公稱壓力：250kN
滑塊行程：65mm
最大閉合高度：270mm
最大裝模高度：220mm
連桿調(diào)節(jié)高度：55mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：370mm×560mm
墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm
模柄孔尺寸：φ40mm×60mm
最大傾斜角度：300
6.7 模具總裝圖及工作原理
通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到這套模具的總裝圖。模具的上模部分主要有上模板、墊板、落料凸模、沖孔凸模、凸模固定板等組成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢件從漏料孔中漏出，工件從凹模中落下。
工作原理:條料送進(jìn)時(shí)采用固定擋料銷進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料銷和導(dǎo)料板保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時(shí)，上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時(shí)，上模上行回程，卡在落料凸模上的廢料由彈性卸料板卸下，工件從凹模中落下。然后，再開(kāi)始下一個(gè)行程。
6.8 模具的裝配
根據(jù)級(jí)進(jìn)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。[10]
1. 凸、凹模預(yù)配 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀；將各凸模分別與相應(yīng)的凹模
孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。
2.凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。
3.裝配下模 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)緊凹模、導(dǎo)料板； 在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； 將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。
4.裝配上模 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸 螺孔、銷孔； 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后緊固螺釘； 安裝導(dǎo)正銷、承料板；切紙檢查，合適后打入銷釘。
5.試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。
設(shè)計(jì)小結(jié)
在河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)習(xí)三年，收獲頗豐。三年來(lái)，在老師悉心的指導(dǎo)下，大大豐富了自己的文化知識(shí)，同時(shí)也為自己創(chuàng)造了一個(gè)很好的發(fā)展機(jī)會(huì)，為以后的人生道路選擇了正確的方向。
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)落后，主要原因是我國(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)備方面與工業(yè)發(fā)達(dá)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。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷高，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代速度較快等變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)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)向以計(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。識(shí)。并且也加深了相關(guān)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)熟練掌握了專業(yè)工具書(shū)的使用方法。在整個(gè)過(guò)程中，增強(qiáng)了自己的的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該設(shè)計(jì)難免存動(dòng)手能力及獨(dú)立思考解決問(wèn)題在不足之處。希望老師對(duì)此提出批評(píng)意見(jiàn)，在此表示萬(wàn)分的感謝。
致謝
做畢業(yè)設(shè)計(jì)也是樹(shù)立目標(biāo)、為之努力、達(dá)到目標(biāo)。在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的那一刻開(kāi)始，就得到了蘇老師的多方面的指導(dǎo)，如明白畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的要求、在畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題等等。在此對(duì)蘇老師表示深深的謝意。
“三人行，必有我?guī)煛?。在作畢業(yè)設(shè)計(jì)將近一個(gè)月的過(guò)程中，由于本人水平有限，遇到過(guò)不少棘手的問(wèn)題，曾得到多位同學(xué)的大力幫助。在此對(duì)提供過(guò)幫助的同學(xué)表示深深的謝意。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我參考了其它很多的文獻(xiàn)如王孝培所編的《沖壓手冊(cè)》，其不僅鞏固了我所學(xué)的知識(shí)，并且擴(kuò)大了自己的視野。最重要的是這些文獻(xiàn)幫助我順利完
成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此對(duì)這些文獻(xiàn)的作者表示深深的謝意。
參考文獻(xiàn)
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