3398 手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì),手柄,沖孔,落料級(jí)進(jìn)模,設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名：董志勇 學(xué) 號(hào)： 0312205 專(zhuān) 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 設(shè)計(jì)(論文) 題目： 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 指導(dǎo)教師： 原紅玲 2006 年 4 月 9 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)1500 字左右（本科生 200 字左右）的文獻(xiàn)綜述(包括目前該課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)本人研究課題的啟發(fā))：文 獻(xiàn) 綜 述在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，必須做好一切準(zhǔn)備工作，而收集有關(guān)設(shè)計(jì)課題研究方面的資料、文獻(xiàn)是最為重要的。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始時(shí)，只有對(duì)課題研究的內(nèi)容有了，充分地了解，才會(huì)有設(shè)計(jì)目的和方向；所以收集、查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料是必要的。在設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)該對(duì)國(guó)內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有所了解，以便在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠正確、合理地設(shè)計(jì)出一套模具。下面就先分析一下國(guó)內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)以及我國(guó)的模具發(fā)展現(xiàn)狀。1.隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具也正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)的變化，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)正在由手工設(shè)計(jì)、依靠工人的經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)的機(jī)械加工技術(shù)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 、數(shù)控加工中心進(jìn)行切削加工、數(shù)控線(xiàn)切割、數(shù)控電火花等為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)如下詳述：1）.CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用： CAD/CAM 是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過(guò)它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與模具的設(shè)計(jì)與制造加工的過(guò)程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。2）.模具標(biāo)準(zhǔn)件：模具的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到 30%以下，而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家達(dá)到 70%—80%左右。這樣，不僅有利于國(guó)內(nèi)的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國(guó)際化發(fā)展。3）.模具的制造精度：國(guó)外的制造水平能夠是制造公差達(dá)到 0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達(dá)到 Ra 0.0002 mm 以下（花 10 以上） ；我國(guó)的制造水平可以是制造公差達(dá)到 0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達(dá)到 Ra0.00160.0008 mm（花 7—8） 。由此可見(jiàn)，如今模具技術(shù)的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國(guó)在這方面的技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家還有很大的差距。4）.模具的使用壽命：國(guó)外的沖壓模具的使用壽命， （合金鋼制模）500—1000 萬(wàn)次，（硬質(zhì)合金制模）2 億次；我國(guó)的沖壓模具的使用壽命分別為：100—400 萬(wàn)次，6000—1 億次。模具的使用壽命的加長(zhǎng)就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產(chǎn)效益。5）.模具的加工制造設(shè)備：國(guó)外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線(xiàn)切割，電火花，化學(xué)腐蝕等先進(jìn)的設(shè)備，大大地提高了模具的制造周期。2.我國(guó)的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設(shè)計(jì)與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復(fù)雜，高效，長(zhǎng)壽命的模具，并且能夠出口到國(guó)外，打開(kāi)國(guó)外的市場(chǎng)。但是，目前我國(guó)的沖壓技術(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)理論及成型工藝，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)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)的模具在壽命，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。因此這就需要我們努力去研究，推動(dòng)我國(guó)模具業(yè)的發(fā)展。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進(jìn)度安排等）：1. 先通過(guò)收集和查閱各種文獻(xiàn)資料和與同學(xué)老師的交流、指導(dǎo)，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的模具（沖壓模具）的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入的了解，預(yù)計(jì)用時(shí)間三天；2. 拿到工件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，對(duì)工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細(xì)地分析，并查閱相關(guān)資料看是否符合常規(guī)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)用時(shí)兩天；3. 經(jīng)過(guò)對(duì)工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，擬訂可行的沖壓工藝方案，并經(jīng)過(guò)分析，研究、比較，選擇一種最為合理的沖壓工藝作為生產(chǎn)應(yīng)用，估計(jì)用時(shí)間兩天；4. 進(jìn)行主要的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用各種經(jīng)驗(yàn)公式或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)沖壓力（沖裁力、卸料力、總沖壓工藝力） ，壓力中心的位置，工作零部件的刃口尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及彈性卸料元件橡膠的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)需用時(shí)間四天；5. 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，材料，生產(chǎn)批量來(lái)進(jìn)行模具的總體設(shè)計(jì)，包括模具的類(lèi)型，定位方式，卸料方式，導(dǎo)向方式等方面的設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該綜合考慮模具的安裝，維修，生產(chǎn)效率等，預(yù)計(jì)用時(shí)間兩天；6. 對(duì)模具的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和導(dǎo)柱導(dǎo)套等零件，根據(jù)工作需要的強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)尺寸，包括各零件的圖紙，預(yù)計(jì)需用時(shí)間五天；7. 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡(jiǎn)圖）需要用時(shí)間兩天；8. 模具主要零部件的加工工藝過(guò)程（凸模、凹模、定位板、卸料板）分析與設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)用時(shí)間兩天；9. 模具的裝配與調(diào)試，預(yù)計(jì)用時(shí)兩天。參考文獻(xiàn)1、盧吉連著 我國(guó)模具應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展 模具技術(shù) 20002、胡石玉 龔光容著 模具制造技術(shù) 東南大學(xué)出版社 19973、黃毅宏著 模具知道工藝 機(jī)械工業(yè)出版社 20004、李發(fā)致著 模具先進(jìn)制造技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 20035、陳良杰著 國(guó)外模具技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài) 模具工業(yè) 20056、高佩福著 實(shí)用模具制造技術(shù) 中國(guó)輕工業(yè)出版社 20007、萬(wàn)戰(zhàn)勝著 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 中國(guó)鐵道出版社 19958、王樹(shù)勛著 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè) 華南理工大學(xué)出版社 19959、馮曉曾 王家瑛 何世禹著 模具壽命指南 機(jī)械工業(yè)出版社 199410、周永泰著 改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展主要成就 模具工業(yè) 2005 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：2．對(duì)本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)指導(dǎo)老師認(rèn)定成績(jī)小組答辯成績(jī)答辯成績(jī)指導(dǎo)老師簽字答辯委員會(huì)簽字答辯委員會(huì)主任簽字第 1 頁(yè) 共 30 頁(yè)手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)1 概述冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對(duì)板料施加壓力使其變形和分離，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶狭慵?，所以也稱(chēng)板料沖壓。在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱(chēng)為冷沖壓模具（俗稱(chēng)冷沖模） 。冷沖模在實(shí)現(xiàn)冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒(méi)有先進(jìn)的模具技術(shù)，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓加工在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表和日用品的生產(chǎn)中，已占據(jù)十分重要的地位。1.1 冷沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1.1 冷沖壓的特點(diǎn)(1) 能沖壓出其他加工工藝難以加工或無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的制件。如汽車(chē)覆蓋件等。(2) 沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用壽命長(zhǎng)，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好。尺寸精度一般可達(dá)到IT10～14 級(jí)，最高可達(dá)到 IT16 級(jí)，有的制件不需再機(jī)械加工，便可滿(mǎn)足裝配和使用要求。(3) 沖壓件具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好和表面粗糙度小等特點(diǎn)。(4) 生產(chǎn)效率高，如汽車(chē)覆蓋件這樣的大型件的生產(chǎn)效率，可達(dá)每分鐘數(shù)件。(5) 材料利用率高，一般為 70%～85%，因此沖壓加工能實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料，甚至無(wú)廢料生產(chǎn)。(6) 操作簡(jiǎn)單，便于組織加工生產(chǎn)。(7) 易于機(jī)械化與自動(dòng)化生產(chǎn)。(8) 冷沖壓的缺點(diǎn)就是模具制造周期長(zhǎng)、制造成本高，故不適合單件小批量生產(chǎn)。另外，冷沖壓生產(chǎn)多采用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，手工操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。第 2 頁(yè) 共 30 頁(yè)1.1.2 冷沖壓的應(yīng)用沖壓加工的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬材料，在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。另外，在國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)中，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、各種槍彈與炮彈的生產(chǎn)，沖壓加工也占有很大的比例。隨著汽車(chē)和家用電器等行業(yè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)給予了高度重視。據(jù)近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)表明，美、日等國(guó)的模具工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)年產(chǎn)值的 6%～12%。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例最大。汽車(chē)、摩托車(chē)、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。因此沖壓工藝在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中有著非常廣闊的發(fā)展前景。1.2 冷沖壓的基本工序和沖壓工藝要求1.2.1 基本工序冷沖壓基本工序按板料的變形特點(diǎn)，可分為分離工序和變形工序兩大類(lèi)。金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限而沿一定的輪廓線(xiàn)斷裂，稱(chēng)為分離工序。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)屈服極限（但低于強(qiáng)度極限）而產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸要求的制件，稱(chēng)為變形工序。變形工序又可分為彎曲、拉深、翻邊、脹形和旋壓等。1.2.2 沖壓工藝要求沖壓過(guò)程中，沖模是對(duì)金屬板料進(jìn)行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對(duì)運(yùn)動(dòng)使其產(chǎn)生塑性變形來(lái)得到預(yù)期的零件。因此要求沖模：（1） 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和相應(yīng)的形狀和尺寸精度；（2） 主要零件應(yīng)有足夠的耐磨性及使用壽命；（3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)確保操作安全，便于使用和維修；（4） 應(yīng)有使材料順利送進(jìn)、工件方便取出、定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定；（5） 要有導(dǎo)向裝置以使沖模上下運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確；第 3 頁(yè) 共 30 頁(yè)（6） 零件的加工和裝配應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、普通件，以縮短模具的制造周期，降低成本；（7） 結(jié)構(gòu)應(yīng)與沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)相適應(yīng)，以便牢固的安裝在沖壓設(shè)備上；（8） 應(yīng)具有與沖壓設(shè)備連接的部位和搬運(yùn)吊裝部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要。1.3 沖壓工藝新技術(shù)的發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，冷沖壓技術(shù)及模具不斷革新和發(fā)展，沖壓工藝新技術(shù)發(fā)展主要反映在以下 5 個(gè)方面。（1） 模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)（模具 CAD/CAM） 采用該技術(shù)，模具設(shè)計(jì)和制造的效率一般可提高 2～3 倍，模具生產(chǎn)周期可縮短 1/2～2/3。目前已達(dá)到 CAD/CAM 一體化，模具圖紙只是作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧?。?） 工藝分析中的板料成型模擬仿真技術(shù)（沖壓 CAE） 對(duì)于普通沖壓工藝的制定，可根據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算；而對(duì)于復(fù)雜的曲面成型，例如汽車(chē)覆蓋件的成形，傳統(tǒng)的方法是憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析，初步確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)＞卟⑦M(jìn)行試沖。因此，周期長(zhǎng)、投資大、風(fēng)險(xiǎn)大。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已采用彈塑性有限元法，開(kāi)發(fā)出板料成型過(guò)程的模擬軟件，供設(shè)計(jì)人員對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行修改和選擇，以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成型的可行性和可能發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題。這一虛擬成型技術(shù)，即沖壓 CAE，不僅可以節(jié)省昂貴的模具實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，也可以大大縮短試制周期和提高成型件的質(zhì)量。（3） 快速模具制造技術(shù)的發(fā)展 將快速成型技術(shù)與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結(jié)工藝相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的快速模具制造技術(shù)，以及低熔點(diǎn)合金模具、樹(shù)脂模具都可用于冷沖壓成型。其模具的制造周期僅為常規(guī)模具切削制造的 1/5～1/3，而成本僅為后者的 1/4～1/2，在精度和壽命方面又能滿(mǎn)足生產(chǎn)上的使用要求，非常適合于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、工藝驗(yàn)證或中、小批量生產(chǎn)的需要。（4） 采用沖壓新工藝 精密沖裁、液壓成型、沖壓-焊接復(fù)合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，沖壓制件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。（5） 冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 為了滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位的低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位的高速壓力機(jī)；在高速壓力機(jī)上采用多工位的級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化。冷沖壓工藝與模具是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的課程，在學(xué)習(xí)這門(mén)課之前，除了應(yīng)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬學(xué)、金屬塑性加工力學(xué)等基礎(chǔ)理論課程外，還應(yīng)對(duì)沖壓生產(chǎn)實(shí)第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè)踐有所了解，具有初步的感性認(rèn)識(shí)，這樣才能在學(xué)習(xí)中理論聯(lián)系實(shí)際，了解模具的類(lèi)型 、結(jié)構(gòu)，掌握模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法等。2.落料沖孔級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)工件名稱(chēng)：手柄生產(chǎn)批量：大批量材料：10 號(hào)鋼厚度：2.2mm工件簡(jiǎn)圖：圖 12.1 工藝分析、排樣設(shè)計(jì)2.1.1 手柄沖壓的工藝性分析圖示零件材料為 10 號(hào)鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。手柄外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚 2.2mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。手柄沖孔的工藝性：大小為 φ5mm 和 φ8mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。第 5 頁(yè) 共 30 頁(yè)此工件只有外形落料和沖孔兩個(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，模具精度取 IT9 級(jí)即可。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)。2.1.2 排樣設(shè)計(jì)（1）確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。手柄零件具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，單向排列時(shí)材料的利用率低，采用對(duì)排（圖 2 所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。為了避免制作兩套凸模和凹模零件，降低模具的制造成本，采用調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖壓，條料完成一個(gè)方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn) 1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。（2）條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算查表取得搭邊值為 2.5mm 和 3.5mm。送料步距如圖 2 所示B=32+16+2.5+2.5=53 mm條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由 b-Δ =〔D+2a +c1〕 - ΔD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 135mm。導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為 136 mm。材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用 1000 mm×2000 mm×2.2 mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 2000mm ×135 mm 規(guī)格條料 7 條，材料剪切利用率達(dá) 94.5%。由一個(gè)步距的材料利用率通用計(jì)算公式： = ?%10?BsnA式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，A 2653.66mm2;?n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; s—步距， mm第 6 頁(yè) 共 30 頁(yè)得 = =74.2%?%10356.2?2.2 工藝方案的確定及工藝計(jì)算手柄零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡(jiǎn)單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——沖孔。方案二：沖孔落料復(fù)合模。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。圖 2方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度較大成本高，還有模具對(duì)壓力機(jī)噸位要求較方案一和三都高。方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜成本較低，壓力機(jī)噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。第 7 頁(yè) 共 30 頁(yè)手柄零件大端 φ5mm 的孔與 R16mm 的外圓及 φ8mm 的孔之間的距離為3.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（3.2mm） （1） ，可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模模具制造難度大，并且沖壓后產(chǎn)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，因此選用級(jí)進(jìn)模更為合理。2.3 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定（1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(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。（2）送料方式：采用手工送料方式。（3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷(xiāo)定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷(xiāo)定位。調(diào)頭沖時(shí)第一個(gè)工位設(shè)置一個(gè)始用擋料銷(xiāo)定位（和順沖時(shí)的始用擋料銷(xiāo)定位不在同一個(gè)位置） ，第二工位靠固定擋料銷(xiāo)定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷(xiāo)作為粗定距，在大凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo)，利用條料上 φ5mm 和 φ8mm 的孔做導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。（4）導(dǎo)向方式：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。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。（5）卸料方式：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?jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 2.2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。2.4 沖壓力與壓力中心的計(jì)算2.4.1 沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖四個(gè) φ5mm 孔的力 P1、沖 φ8mm 孔的力 P2，落外型料的力 P3，向下推出φ5mm 沖孔廢料的力 P4，向下推出 φ8mm 孔廢料的力 P5，向下推出工件的力P6。由于彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機(jī)提供的，故用計(jì)算在內(nèi)，沖裁φ5mm，φ8mm 及工件外形后卸條料的力分別為 P7、P 8、P 9?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：第 8 頁(yè) 共 30 頁(yè)P(yáng)=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度 (MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強(qiáng)度 τ 與材料種類(lèi)和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢(xún)。為方便計(jì)算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè) [1]表 8—7 得 10 鋼的 σ b=335MPaP1=4×5π×2.2×335=46.29kNP2=8π×2.2×335=18.52kN由于 L 3= 3601958arcsin2895216958arcsin602 ???? ??????=268.7mm則：P 3=268.7×2.2×335=198.1kN推件力 Pt=nKtPKt—推件力系數(shù), Kt=0.055n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中 n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查手冊(cè) [2]表 2—40 可得和 h=6mm, 故 n=3 如圖 3 所示：圖 3P4= =7.64kN29.4605.?第 9 頁(yè) 共 30 頁(yè)P(yáng)5= =3.06kN52.180.3?P6=3×0.055×198.1=32.69kN卸料力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得P =0.03P 卸P7 =0.03×46.29=1.39 kNP8 =0.03×18.52=0.56 kNP9 =0.03×198.1=5.95 kN工序總力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 =46.29+18.52+198.1+7.64+3.06+32.69+1.39+0.56+5.95=314.2KN2.4.2 彈性橡膠板的計(jì)算本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量 5mm；凸模凹進(jìn)卸料板 1mm；公件厚度 2.2mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模 2mm；以上四項(xiàng)長(zhǎng)度之和就是橡膠板的工作行程 S 工作 ；即S 工作 =（5+1+2.2+2）mm=9.2mm取壓縮量為自由高度的 0.3 則橡膠的自由高度為:H 自由 = = =30.7mm3.0工 作 29由上面計(jì)算可知：P 卸 = P7+ P8+ P9=1.39+0.56+5.95=7.9KN預(yù)壓縮量取 15%，由圖 1-17 可查出 P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式 1-2 計(jì)算橡膠板所需的面積。則A= = =15800 =158PF5.01973?2m2c結(jié)合模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度 H 自由 與直徑 D之比需要滿(mǎn)下式：0.5 5.1DH?自 由橡膠板的自由高度為 30.7mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個(gè)厚度時(shí)應(yīng)考慮到每加厚 1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為 158 ,2cm分為 4 塊，每個(gè)用螺釘安裝在一塊，每個(gè)卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔 13mm。?四塊橡膠板的厚度無(wú)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40---45HRC。第 10 頁(yè) 共 30 頁(yè)2.4.3 初選壓力機(jī)開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 J23-40 和 J23-35型號(hào)公稱(chēng)壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度 /mm工作臺(tái)尺寸/mm滑塊底面尺寸 /mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-40 400 100 330 700×460 —— 30 80J23-35 350 80 280 380×610 190×210 20 602.4.4 壓力中心的計(jì)算 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)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線(xiàn)重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算大凸模的壓力中心第 11 頁(yè) 共 30 頁(yè)圖 4a計(jì)算其壓力中心的步驟 如下：①、按比例畫(huà)出凸模的工作部分剖面圖（見(jiàn)圖 4a）②、在任意距離處作 x-x 軸 y-y 軸③、 分別計(jì)算出各線(xiàn)段和圓弧的重心到 x-x 軸的距離 y1, y2, y3, y4 和到 y-y 軸的距離 x1, x2, x3, x4, ④、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離x0= 4321llxl?= =61.4mm94.5267..97. 64.1256.73???到 x-x 軸的距離y0= 4321llyyl?= =0mm??94.5267..97. 016.3?????⑤、由于其余三個(gè)凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè)圖 4（b）到 y-y 軸的距離x0= 654321lll xxl ??= 07.152.07.1 04.61.9.97.58 ????=89.8mm到 x-x 軸的距離y0= 654321lll yyyl ??= 05.27.1.07.5 05.26)3()4()()6(7.)53(7.1 ?????????=-15.8mm2.5 模具主要工作零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）（１）工作零部件的計(jì)算第 13 頁(yè) 共 30 頁(yè)由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dap=（d+x△） -δp 0 凹模尺寸dd=(d+x△+Z min)0+δ式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，查表 2-30[1]得：IT14 級(jí)時(shí) x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm① 沖裁 φ5mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸 由表 2-10[1]查得△=0.3dap=（d+x△） -δp 0 =(5+0.5×0.30)0-0.02 =5.150-0.02凹模尺寸由表 2-23[1]得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(5+0.5×0.30+0.26)0+0.02 =5.410+0.02② 沖裁 φ8mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.36dap=（d+x△） -δp 0 =(8+0.5×0.36) 0-0.02 =8.18 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(8+0.5×0.36+0.26) 0+0.02=8.440+0.02③ 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，所以利用凸凹模配合法，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)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損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(guò)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(lèi)尺寸 A第一類(lèi)尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸------- 第二類(lèi)尺寸 B第二類(lèi)尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△第 14 頁(yè) 共 30 頁(yè)c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類(lèi)尺寸 C第三類(lèi)尺寸：C j=(Cmin+0.5△)? 0.125△其落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：圖 5（a）第一類(lèi)尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax-x△) =(8-0.5×0.43) =7.785??25.0 43.025??1.0?A2=(Amax-x△) =(16-0.5×0.62) =15.69 25.0 62.0516.0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 7.785mm，15.69mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.26。圖 5（b）（2）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（用一個(gè)整體的凸模固定板）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 6 所示：第 15 頁(yè) 共 30 頁(yè)圖 6凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2+h3- h4式中 L—凸模長(zhǎng)度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—橡膠板的厚度 ，mmh4—凹進(jìn)卸料板內(nèi) 1mm圖 7 整體式凹模如圖 7 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，即第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè)凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾?，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.20凹模高度 H=KB=0.20×119=23.8mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 28mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×28=40mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d, 圖 8d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 28mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞ 查得螺孔選用4×M8 的螺釘固定在下模座。故選用如圖 8： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于１６。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用矩形凹模板的周界尺寸為 250×200×28。①?zèng)_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=20+14-1+30.7=63.7mm由小凸模刃口d=5.15mm可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=63.7mm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(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模 dmin≥ ][4??t第 17 頁(yè) 共 30 頁(yè)式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mmt—沖裁材料厚度，mm—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa?—凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =2.95mm 所以承壓能力足夠。][4t310.52?抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Ｌmax≤ Fd270?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF — —沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤ = =66.57mm 所以長(zhǎng)度適宜。d27057.12?選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.15×63.7 凸模固定端面的壓力q =
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