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接線端子沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
1 緒論
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直已15％左右的增長速度快速發(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，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(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。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(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)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
中國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多，也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等國落后。其差距主要表現(xiàn)在下列六方面。
（1）國內(nèi)自配率不足80%，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%。
（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。中國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式。國外模具企業(yè)大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。中國模具自產(chǎn)自配比例高達(dá)50%以上，國外70%以上是商品模具。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例只有30%左右，國外在50%以上。2003年模具進(jìn)出口之比為4:1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口為10.3億美元，是凈進(jìn)口量最大的國家。
（3）模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上；工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面。
（4）開發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。中國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。國內(nèi)每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的甚至達(dá)到25～30萬美元。由此而來的是中國模具企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，大都微利，國有企業(yè)總體虧損，缺乏后勁。
（5）模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率只有45%左右。
（6)與國際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)。管理落后易被忽視，國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式粗放經(jīng)營管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。
發(fā)展戰(zhàn)略與重點(diǎn) ：
(1)在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的過程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高；模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)則向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。
(2)為此，“十一五”期間我們要積極培育模具大市場，以汽車、電子信息、家電和辦公設(shè)備、機(jī)械和建材等模具主要用戶行業(yè)為主要服務(wù)對象，以優(yōu)質(zhì)服務(wù)為宗旨，縮小與先進(jìn)國家之間的差距，搞好模具工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和創(chuàng)新，通過信息化和數(shù)字化來提升行業(yè)水平。
(3)此外，還要加快模具企業(yè)，尤其是國有企業(yè)的體制改革和機(jī)制轉(zhuǎn)換的步伐；加快模具生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和商品化的發(fā)展，大力增加大型、精密、復(fù)雜等技術(shù)含量高的中高檔模具的比例；加強(qiáng)國際交流與合作，實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略，鼓勵出口；支持東北老工業(yè)基地和西部地區(qū)模具工業(yè)的發(fā)展；培育具有較強(qiáng)開發(fā)力量和水平的模具生產(chǎn)基地及能與世界一流企業(yè)相抗衡的大企業(yè)；努力提高企業(yè)管理水平，促進(jìn)模具標(biāo)準(zhǔn)件上品種、上水平、上規(guī)模；逐步建立起適應(yīng)中國國情的模具科研設(shè)計(jì)、人才培訓(xùn)和生產(chǎn)體系，不但要使中國進(jìn)一步成為模具生產(chǎn)大國，更要逐步成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國。
(4)隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該根據(jù)需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則來選擇。所選擇的產(chǎn)品，必須是目前已有一定基礎(chǔ)，并有條件、有可能發(fā)展起來的。對于技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，則要看國際發(fā)展趨勢，以及中國具體情況，也應(yīng)該是既代表發(fā)展方向，又可能發(fā)展起來的技術(shù)。
(5)多工位級進(jìn)模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，其精度要求和壽命要求極高，主要為電子信息產(chǎn)業(yè)、汽車、儀器儀表、電機(jī)電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有相當(dāng)基礎(chǔ)，并引進(jìn)了國外技術(shù)設(shè)備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，總量也供不應(yīng)求，進(jìn)口較多。
(6)多工位級進(jìn)模的使用可以減少沖壓設(shè)備和模具數(shù)量，從而提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品的成本，增加產(chǎn)品在市場中的競爭力，為企業(yè)帶來更大的效益。
(7)現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，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，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。
(8）模具工業(yè)是無以倫比的"效益放大器"。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點(diǎn)。因此模具被稱為"效益放大器"，在國外，模具被稱為"金鑰匙"、"進(jìn)入富裕社會的原動力"等等。從另一個角度上看，模具是人性化、時(shí)代化、個性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國際競爭力也提高了。據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料，模具可帶動其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。
連續(xù)模具有以下特點(diǎn)：
（1）連續(xù)模是多工序沖模。在一副模具內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉伸等多種多道工序，具有比復(fù)合模更高的勞動生產(chǎn)率。
（2）連續(xù)模具有操作安全這樣一個顯著特點(diǎn)，因?yàn)槭植槐剡M(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。
（3）因?yàn)楣ば蚩梢苑稚?，不必集中在一個工位，不存在符合模“最小壁厚”的問題，因而模具強(qiáng)度較高，壽命較長。
（4）連續(xù)模易于自動化，包括自動送料，自動出件，自動疊片。
（5）連續(xù)模工件和廢料均往下漏，因而可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)。
（6）使用連續(xù)?？梢詼p少壓力機(jī)，車間面積，半制品運(yùn)輸及倉庫面積。
（7）連續(xù)模較難保持內(nèi)、外行相對位置的一致性，其原因是內(nèi)、外形是逐次沖出的，每次沖壓都有定位誤差。但內(nèi)、外形相對位置精度要求高的零件，有時(shí)不一定是全部輪廓有這樣的要求，可能只是部分的。碰到這種情況，可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把這部分輪廓同時(shí)沖出，從而保證零件的要求。
2 零件介紹
2.1零件圖及技術(shù)參數(shù)
材料：不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）
厚度：1mm
產(chǎn)品批量：大批量
圖2-1 零件圖
不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）各項(xiàng)參數(shù)如表2.1：
表2-1 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）參數(shù)
抗拉強(qiáng)度
屈服點(diǎn)
伸長率
540
205
40
2.2零件工藝性分析
由于零件圖上尺寸沒標(biāo)注公差，所以按IT14計(jì)算符合一般沖壓經(jīng)濟(jì)要求，取模具精度為IT11.
零件材料為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），能夠進(jìn)行一般沖壓加工，在市場上也容易買到這種材料，價(jià)格適中。
該制件形狀簡單，如采用單工序模具生產(chǎn)，則需要剪條料、落料、沖孔等工序，使用多套模具，且占用設(shè)備多，生產(chǎn)周期較長，故采用級進(jìn)模具生產(chǎn)。提高生產(chǎn)率,且便于對工藝資料、生產(chǎn)等方面的管理。
2.3排樣設(shè)計(jì)
⒈零件圖尺寸標(biāo)注轉(zhuǎn)化（按入體原則轉(zhuǎn)化）
轉(zhuǎn)化前 轉(zhuǎn)化后
圖2-2 尺寸轉(zhuǎn)化后零件圖
從零件本身的特點(diǎn)、條料的特性和模具的結(jié)構(gòu)總體分析: 將零件的成形分布在5個工位上完成，選定條料的送進(jìn)方向?yàn)橛捎抑磷? 依次將零件四周余料切除,通過第一工位側(cè)刃沖出工藝定位口及導(dǎo)正銷孔，便于后續(xù)工位準(zhǔn)確定位，根據(jù)切除余料位置合理布局浮升銷位置，條料送進(jìn)時(shí)采用兩側(cè)導(dǎo)板做導(dǎo)向，增加了導(dǎo)向精度。
通過對零件進(jìn)行工藝分析，提出以下工序排樣方案：
圖2-3 工序排樣圖
第一步：側(cè)刃沖裁（兩側(cè)）、沖導(dǎo)正銷孔、沖2小孔。第二步~第四步：依次沖出零件內(nèi)、外異型孔。第五步：落料，將制件與載體切斷。
條料及導(dǎo)尺間距的計(jì)算：
步距S的確定：
S=L+a=27+4.5=31.5mm
條料寬度： （2-1）
導(dǎo)尺間距離： （2-2）
導(dǎo)尺間側(cè)刃沖裁后距離： （2-3）
式中 L—沖件垂直于送料方向尺寸；
n—側(cè)刃數(shù)；
b—側(cè)刃沖裁的條邊寬度；
y—沖切后條料寬度與導(dǎo)尺間間隙；
a—側(cè)搭邊的最小值；
z—導(dǎo)尺與條料間隙；
B—條料寬度；
—導(dǎo)尺間起始距離；
—導(dǎo)尺間側(cè)刃沖裁后距離；
本設(shè)計(jì)中取n=2 b=1.5 y=0.1 a=4.5 z=0.5
經(jīng)計(jì)算得：B=37.75mm 考慮到導(dǎo)正銷孔位置為使側(cè)刃凸模與導(dǎo)正銷孔沖頭不發(fā)生干涉，取B=43mm
單步距材料利用率的計(jì)算：經(jīng)軟件計(jì)算零件面積
3 工藝計(jì)算
3.1工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 沖裁力的計(jì)算
對于普通平刃刃口的沖裁
（3-1）
式中：
F—沖裁力（N）
L—沖裁件周長（mm）
t—板料厚度（mm）
—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）（?。?
K—系數(shù)（取K=1.3）
總共有9處沖裁
通過軟件計(jì)算各沖裁區(qū)周長為L（mm）：
（其中L1為導(dǎo)正銷孔輪廓，L2、L3側(cè)刃輪廓，L4~L9異形孔輪廓，L10為φ2孔）
44.15 6.28
沖裁力：
（3-2）
（3-3）
（3-4）
（3-5）
(2)壓力中心的確定：
（3-6）
求得X0=12.7 Y0=-0.11
所以壓力中心位置為（12.11，0.11）
圖3-1 壓力中心
3.2凸、凹模尺寸計(jì)算
（1）凸、凹模分開加工：代表示例—導(dǎo)正銷孔尺寸
刃口計(jì)算：未標(biāo)注公差按IT14級，查得，，
由于
故取
所以
長度的計(jì)算：根據(jù)固定板、橡膠、卸料板厚度等確定凸模長度，具體尺寸如下：
圖3-2導(dǎo)正銷孔凸模、凹模
（2）凸模與凹模配合加工—異型孔刃口尺寸的計(jì)算：
由于工件形狀復(fù)雜，為保證凸、凹模間一定的間隙值，必須嚴(yán)格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料（因Zmax與Zmin的差值很?。┑臎_模，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配合的加工方法。
配作法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個基準(zhǔn)件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，而配作件上只標(biāo)注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實(shí)際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。
采用配作法，計(jì)算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據(jù)凸模或凹模磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計(jì)算。
1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸——第一類尺寸A；
落料凹?；驔_孔凸模磨損后將會增大的尺寸，相當(dāng)于簡單形狀的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法的公式。
第一類尺寸： （3-7）
2）凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸——第二類尺寸B；
沖孔凸?；蚵淞习寄Ｄp后將會減小的尺寸，相當(dāng)于簡單形狀的沖孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法如下。
第二類尺寸： （3-8）
3）凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸——第三類尺寸C；
凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸，不必考慮磨損的影響，相當(dāng)于簡單形狀的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法如下。
第三類尺寸： （3-9）
式中 —基準(zhǔn)件尺寸，單位為；
—相應(yīng)的工件極限尺寸，單位為；
—工件公差，單位為；
—基準(zhǔn)件制造偏差，單位為，當(dāng)刃口尺寸公差標(biāo)注形式為（或）時(shí)， ，當(dāng)標(biāo)注形式為時(shí)， 。
①側(cè)刃孔刃口的計(jì)算：
圖3-3側(cè)刃尺寸圖
所有尺寸都為B類尺寸：
②第一異形孔刃口尺寸的計(jì)算：
圖3-4 第一異形孔尺寸
其中A類尺寸：R10.2，其余為B類尺寸。
代入公式得
③第二異形孔刃口尺寸計(jì)算：
圖3-5 第二異形孔尺寸
其中A類尺寸：R10.2，其余為B類尺寸。
代入公式得
④第三異形孔刃口尺寸的計(jì)算：
圖3-6 第三異形孔尺寸
其中A類尺寸：R2，B類尺寸為5.8、R5、R0.7。其余為C類尺寸。
第四異形孔刃口尺寸的計(jì)算：
圖3-7 第四異形孔尺寸
其中A類尺寸：R10.2，其余為B類尺寸。
第五異形孔刃口尺寸的計(jì)算：
其中A類尺寸：R10.2，其余為B類尺寸。
4 沖壓設(shè)備的選擇
4.1沖壓設(shè)備的選擇原則
沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、尺寸及精度要求等因素來確定的。沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多，選擇沖壓設(shè)備時(shí)主要考慮下述因素：
①沖壓設(shè)備的類型和工作方式是否適用于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求；
②沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要；
③沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺面尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具；
④沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。
4.2沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇
沖壓設(shè)備規(guī)格的確定，主要取決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸。
①壓力機(jī)標(biāo)稱壓力必須大于沖壓的工藝力。
②壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。
③壓力機(jī)的臺面尺寸必須大于下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置，一般每邊應(yīng)大出50～70mm以上。壓力機(jī)臺面的漏料孔尺寸必須大于工件（或廢料）的尺寸。
4.3沖壓設(shè)備類型的選擇
根據(jù)計(jì)算本設(shè)計(jì)中選擇設(shè)備為，可選擇壓力機(jī)的設(shè)備為開式雙柱固定臺式壓力機(jī)，其型號為JD21-100。
4.4壓力機(jī)的主要參數(shù)
表4-1 壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)
型號
JD21-100
公稱壓力/KN
1000
滑塊行程/mm
可調(diào)10~120
滑塊行程次數(shù)/n˙min-1
75
最大閉合高度/mm
400
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
85
工作臺尺寸/mm
前后
600
左右
1000
模柄孔尺寸/mm
直徑
60
深度
80
滑塊底面尺寸/mm
前后
380
左右
500
墊板尺寸/mm
厚度
100
直徑
200
5 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1沖裁部分
(1) 計(jì)算各主要零件的尺寸
1) 凹模鑲塊厚度
由《沖模技術(shù)》可知凹模厚度和壁厚可按以下公式計(jì)算
凹模厚度 H=KB （5-1）
凹模壁厚 C=（1.5~2）H （5-2）
式中：
B—凹模孔的最大寬度（mm），但B不小于15mm
K—系數(shù)（0.2~0.8）
C—凹模壁厚（mm），指刃口至邊緣的距離
H=0.8×31.5=25.2mm
故取H=25mm
根據(jù)沖裁異形孔外形和排樣步距尺寸即可估算凹模固定板的外形尺寸：
長度×寬×高度為： 200×153×40mm
用上述方法確定的凹模鑲塊尺寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。
凹模固定板固定方式：
采用螺釘擰緊，銷釘定位的方式。
螺釘：M12內(nèi)六角圓柱螺釘
銷子：M12圓柱銷
2) 凹模鑲塊：
在沖裁異形孔時(shí)，凹模部分設(shè)計(jì)了4個鑲塊,因?yàn)樵诩庸ぎ愋慰讜r(shí)凹模磨損較快，如果制作成整體式凹模，只要有一處磨損就要把整個凹模更換，這樣十分浪費(fèi)，也增加了加工成本，所以把易磨損凹模制成鑲塊。
鑲塊固定方式：
采用開槽圓柱螺釘固定，利用凹模上的鑲塊槽進(jìn)行定位。
螺釘：M6開槽圓柱螺釘
鑲塊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：采用鑲塊結(jié)構(gòu)，節(jié)省了較貴的模具鋼，降低了成本；便于鍛造、加工；易于控制和調(diào)整刃口尺寸和沖裁間隙，模具精度較高，壽命較長；避免了應(yīng)力集中，減少或消除了熱處理變形與開裂的危險(xiǎn)；便于維修與更換已損壞或過分磨損部分。
缺點(diǎn)：為保證鑲塊刃口尺寸和凸、凹模間隙，對各鑲塊的尺寸要求較嚴(yán)格，裝配工藝比較復(fù)雜；由于沖模間隙較精確，所以對壓力機(jī)精度要求較高。
凹模的最小壁厚a：
查《冷沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)制造》表4-35，得
t=1時(shí) a=2.7mm
所以鑲塊周邊讓出5mm，強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。
圖5-1 凹模鑲塊
3) 凸模固定板的厚度
對于小型的凸、凹模零件,一般通過固定板間接地固定在模座上、以節(jié)省貴重的模具鋼。固定型式參見《沖模技術(shù)》表9－2。為使凸模固定牢靠并有良好的垂直度，固定板必須有足夠的厚度。一般可按下式計(jì)算
凸模固定板：
H=（0.6~0.8） （5-3）
所以根據(jù)實(shí)際情況選擇固定板厚度為：
凸模固定板厚度為25mm
材料：45
4) 墊板的采用與厚度
由《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊》表2-220，采用45鋼墊板，墊板厚度：凸模墊板取15mm，凹模墊板取20mm。
外形尺寸為：
長度×寬度：200×153mm
材料：45
熱處理：43-48HRC
表面質(zhì)量要求：上下面： 其余
5) 橡膠快的選擇
① 聚氨酯彈性體參考標(biāo)準(zhǔn)（JB/T 7650.9-1995）
查的：聚氨酯塊H=32對應(yīng)載荷D=3510N
所以F=4*D=4*3510=14000N > =13446N
② 橡膠板的壓縮量和厚度
橡皮的最大壓縮量一般不超過厚度H的45%，橡皮的預(yù)壓縮量為30%H，取 H=32mm
H—橡皮板自由狀態(tài)下的厚度（mm）
h—許可壓縮量（mm）
h=(0.25～0.3)H （5-4）
取h=7mm
注意事項(xiàng)：1.在使用時(shí)，橡膠應(yīng)注意防油。
2.橡膠裝上沖模后在其周圍留有足夠的變形空間。
6) 卸料板
卸料裝置除起卸料作用外，對于不同沖壓工序還有不同的作用：在沖裁工序 中，可起壓料作用；在彎曲工序中，可起到局部成型的作用。卸料裝置對各凸模還起導(dǎo)向和保護(hù)作用。
卸料裝置可分為固定卸料和彈性卸料兩種。在多工位連續(xù)模中，多數(shù)采用彈性卸料裝置。只有當(dāng)工位數(shù)較少及料厚大于1.5mm的沖件才采用固定卸料裝置。
卸料板設(shè)計(jì)原則：
① 卸料板各工作形孔應(yīng)與凹模形孔同心。卸料板的各形孔與對應(yīng)凸模加工成H/h6配合形式。
② 卸料板各工作形孔應(yīng)較光潔，其表面粗糙度值—般取Ra=0.8μm。沖壓速度越高、表面粗糙度值越小。
③ 多工位連續(xù)模卸料板應(yīng)具有良好的耐磨性能。卸料板采用高速鋼或合金工具鋼制造，淬火硬度56～58HRC，一般速度沖壓時(shí)，卸料板可選用10鋼、20鋼、45鋼制造、淬火硬度40-45HRC
④ 卸料板應(yīng)具有必要的強(qiáng)度和剛度，卸料板凸臺高度：
h=導(dǎo)料板厚度－板料厚度+（0.30～0.50）mm （5-5）
本設(shè)計(jì)中h=10-1+0.5=10.5mm
⑤ 卸料螺釘?shù)墓ぷ鏖L度L在一副模內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格一致，以免造成不平衡卸料，
損壞凸模。
⑥ 導(dǎo)正銷有效工作直壁露出卸料板底面不能過長，以防回程時(shí)，將制件帶
起．影響連續(xù)作業(yè)。
⑦ 卸料螺釘沉孔深度應(yīng)有足夠的活動量
卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙：
C=（0.1～0.5）t （5-6）
t=1mm
所以，
C=0.5t=0.5×1=0.5mm
B=200mm 查《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊》表2-214得，
取 （5-7）
卸料板尺寸
長度×寬度 200×153mm
7) 導(dǎo)料板
導(dǎo)料板一般沿條料送進(jìn)方向安裝在凹模形孔的兩側(cè)，對條料進(jìn)行導(dǎo)向。
導(dǎo)料板按其截面形狀可分為平直式和帶臺式兩種。平直式多用于低速、手工送料，且為平面沖裁的連續(xù)模；而帶臺式多用于高速、自動送料，且多為帶成型、彎曲的立體沖壓連續(xù)模，以保證條料在浮動送料過程中始終保持在導(dǎo)料板內(nèi)運(yùn)動。
為了導(dǎo)料方便，一般在進(jìn)料端都有較大的圓角或較小的斜角，導(dǎo)料板長度大于凹模長度以使導(dǎo)料準(zhǔn)確，在導(dǎo)料板前端的下面裝有托料板以托住條料平穩(wěn)送進(jìn)。對于用側(cè)刃擋塊的連續(xù)模，導(dǎo)料板上要壓入淬硬的擋料鑲塊。
本套模具采用兩段導(dǎo)料板導(dǎo)料：
規(guī)格：長度×寬度×高度：100×40×10mm
注：①材料：45鋼 GB/T699—1999。
②熱處理：調(diào)質(zhì)28～32HRC。
③技術(shù)條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定。
8)凸模的設(shè)計(jì)：
級進(jìn)模的沖裁部分往往采用分解沖裁的方法，首先要考慮把調(diào)料上的各個先后加工部分正確地連接起來；同時(shí)凹模的工藝性要好，使其制造容易，刃磨修整方便。
有關(guān)相鄰的凸凹設(shè)置，要確定其先后沖裁順序，以減少沖裁時(shí)引起材料的相互牽引。設(shè)t為沖壓材料厚度，各凸模刃口高度要有（1/4~3/4）t的高度差異。另外，小的沖孔凸模要帶臺肩，其他異形凸模采取銷固定。
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊凸模》
長度計(jì)算可按下面公式： （5-8）
式中L—凸模長度（mm）
—凸模固定板厚度（mm）
—卸料板厚度（mm）
—導(dǎo)板厚度（mm）
—自由尺寸（mm），自有尺寸包括凸模修磨量、凸模進(jìn)入凹模深度（0.5~1mm）和固定板與卸料板之間距離A等，一般取10~20mm。
綜上=25+22+10+16=73mm
9)導(dǎo)正銷設(shè)計(jì)原則
設(shè)置導(dǎo)正銷應(yīng)遵循以下原則：
①導(dǎo)正孔要在第一個工位沖出，連接的工位要有導(dǎo)正銷，在以后的工位上，根據(jù)工位數(shù)優(yōu)先在易竄動的工位設(shè)置導(dǎo)正銷；
②重要的加工工位之前要有導(dǎo)正銷；
③單載體末工位要有導(dǎo)正銷，以校正載體橫向彎曲；
④導(dǎo)正銷至少設(shè)置兩個，超過兩個時(shí)，互相應(yīng)等間隔布置；
⑤必須設(shè)置導(dǎo)正銷而又有其他工序干涉時(shí)，可設(shè)置空位；
⑥盡可能采用間接導(dǎo)正，這樣可用較大導(dǎo)正銷。
常用導(dǎo)正銷形式有浮動式和固定式兩種，浮動式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度差，但不易損壞；固定導(dǎo)正銷，其精度高，定位準(zhǔn)確。
導(dǎo)正銷設(shè)計(jì)中，其尺寸應(yīng)等于或略小于工藝孔徑d，由于導(dǎo)正銷位置及尺寸和條料變形，會使條料送進(jìn)距離產(chǎn)生誤差，可在其后每3~5步再設(shè)置若干導(dǎo)正銷，或在產(chǎn)品尺寸要求較嚴(yán)的工步上設(shè)置導(dǎo)正銷，一邊在一定程度上糾正導(dǎo)正銷形成的送進(jìn)誤差，同時(shí)增加條料的橫向穩(wěn)定性和沖壓件尺寸精度，采用雙排導(dǎo)正銷也有利于提高送進(jìn)精度。
圖5-2 導(dǎo)正銷
本設(shè)計(jì)中選擇B型導(dǎo)正銷，其型號為BGB2864.2—81，數(shù)量為3個，具體要求如下：
材料：9Mn2V。
熱處理：HRC52~56。
技術(shù)要求：按GB2870—81的規(guī)定。
10)浮升銷的設(shè)計(jì)
由于零件在沖裁工序后產(chǎn)生毛刺需將制件抬起才能確保條料準(zhǔn)確向前送進(jìn)，故模具應(yīng)設(shè)置浮升裝置，本設(shè)計(jì)中采用5個浮升銷。
圖5-3浮升銷
11)級進(jìn)模步距精度的計(jì)算：
由《多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)及實(shí)例》可知多工位級進(jìn)模步距精度一般可按下面公式計(jì)算： （5-9）
其中 為步距公差
b為沿送料方向毛坯輪廓尺寸精度提高三倍公差值
n級進(jìn)模工位數(shù)
K為修正系數(shù)（參見下表）
表5-1 K值系數(shù)表
雙面沖裁間隙Z
0.01~0.03
0.03~0.05
0.05~0.08
0.08~0.12
0.12~0.15
0.15~0.18
0.18~0.22
K值
0.85
0.90
0.95
1.00
1.03
1.06
1.10
所以，為了克服多工位級進(jìn)模各工位之間的誤差，在凸、凹模固定板、卸料板等零件中與步距有關(guān)的孔位尺寸時(shí)，均以第一工位為尺寸基準(zhǔn)向后標(biāo)注，無論距離多大，公差值均為。
12)小導(dǎo)柱、導(dǎo)套
規(guī)格： 小導(dǎo)柱 A20×80 JB/T7645.1—1994
小導(dǎo)套20×25 JB/T7645.3—1994
①.材料：20鋼 GB/T699—1988。
②.熱處理：滲碳深度0.8~1.2mm 硬度58~62HRC。
③.技術(shù)條件：按JBT7653—1994的規(guī)定。
13)上下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套、螺釘、銷釘?shù)倪x用
上模座： GB/T2855.13—1990 材料：HT200 GB/T9436—1988
下模座： GB/T2855.14—1990 材料：HT200 GB/T9436—1988
導(dǎo)柱：導(dǎo)柱A28h5×200 GB/T2861.1—2008 材料：20鋼 GB/T699—1999
導(dǎo)套：導(dǎo)套A28h6×100×38 GB/T2861.3—2008 材料：20鋼 GB/T699—1999
螺釘：M12 材料：45鋼GB/T70.1—2008銷釘： 材料：45 GB/T11
6 模具介紹
6.1模具的主要特點(diǎn)
(1) 模具采用四導(dǎo)柱滾動導(dǎo)向精密模架,上、下模座采用HT200經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,模座的上表面相對下表面的平行度小于0.002mm ,4個導(dǎo)向件的中心距誤差小于0.005mm； 模具的導(dǎo)向孔相對上表面的垂直度小于0.002mm。
圖6-1 模具裝配圖
圖6-2 模具三維裝配圖
(2) 凸、凹模固定板采用45#鋼板。卸料板采用45鋼,熱處理硬度為38～42HRC。對于沖異形孔凸模、凹模,采用Cr12MoV,熱處理硬度為58～62HRC。
(3) 沖壓的條料采取手動送料方式 ,開始送料時(shí),由側(cè)刃作初定位,多個導(dǎo)正釘用作精定位,用來保證最終的定位精度。
(4) 模具異形孔凸、凹模零件均采用鑲塊結(jié)構(gòu)制造,當(dāng)其中任一部分刃口磨損或需要更換時(shí),只需拆下鑲塊部分而不進(jìn)行整副模具的拆卸,對模具的調(diào)整維修更換十分方便。
(5) 凹模刃口采用刃壁無斜度結(jié)構(gòu),并進(jìn)行多次切割,這種結(jié)構(gòu)的凹模強(qiáng)度較好, 便于廢料下落,經(jīng)過多次切割,凹模的精度高,刃口的光潔度好。
(6) 凸模與固定板采用間隙配合。并用銷釘與固定板固定,凸模與凹模之間的相對位置通過導(dǎo)柱的精度來保證。
(7) 在凸模固定板、卸料板和凹模之間又有4個小導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向件,使模具在復(fù)式導(dǎo)向下沖壓, 總體上提高了模具的導(dǎo)向精度和相對位置精度。
6.2主要零件的加工
（1）凹模、卸料板、固定板上的各形孔(導(dǎo)柱孔、導(dǎo)正銷孔)相對位置精度決定模具的沖裁質(zhì)量和模具壽命, 因此這3塊板的加工非常關(guān)鍵?？紤]到加工設(shè)備的實(shí)際情況, 采用的工藝流程為:
表6-1 凹模固定板加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
乙炔焰切割毛坯
2
粗加工
銑削上下平面及鑲塊配合面，留磨余量0.6mm
3
熱處理
淬火，硬度HRC58-62，回火消除殘余應(yīng)力
4
線切割
切割漏料孔
5
坐標(biāo)磨
孔精度達(dá)0.005，表面粗糙度Ra=0.4μm
應(yīng)用UG中的CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）模塊模擬銑削加工，可以方便準(zhǔn)確的生成加工過程中所需的G代碼，并在確認(rèn)刀軌的情況下觀察模擬加工情況。觀察零件是否產(chǎn)生過切等現(xiàn)象。
（2）凹模鑲件因形狀差異,加工的方法亦不同。一般凹模鑲件采用:
表6-2 凹模鑲件加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛造毛坯
2
粗加工
外形，孔及穿絲孔
3
熱處理
淬火，硬度HRC58-62
4
精密磨削
磨上下面及側(cè)面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
5
線切割
切割各刃口輪廓
（3）圓形凸模加工工藝:車→熱處理→磨(外圓及兩端面)。
非圓形凸模加工工藝:
表6-3 非圓形凸模加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
一塊料上加工出多個凸模
2
粗加工
固定銷孔及穿絲孔的加工
3
熱處理
熱處理，淬硬HRC58-62
4
線切割
切割凸模輪廓形狀
由于凸模切割高度較高,當(dāng)凸模較單薄或材料本身內(nèi)應(yīng)力較大時(shí),凸模變形較大。所以必須考慮對應(yīng)的策略:
①選熱處理后變形量小、內(nèi)應(yīng)力小的材料作凸模；
②凸模的周邊距毛坯料邊緣的寬度不能太小,應(yīng)取凸模高度1/5為宜(一般情 況下取7～10mm)；
③在凸模毛坯上沒有穿絲孔,穿絲孔距凸模邊距離應(yīng)為5～7mm；
④為補(bǔ)償凸模的變形,第1次切割的留量應(yīng)較加工時(shí)單邊留量0.02mm；
⑤適當(dāng)提高線切割絲速,提緊絲的張力。
（4）線切割表面的處理,線切割后的工件表面,有一層黑色的炭化層,習(xí)慣上叫做軟化層,它的存在對模具的壽命很不利,應(yīng)該除去,最有效的工藝方法是采用玻璃噴射處理。
6.3模具制造裝配要點(diǎn)
凹模板、導(dǎo)尺均是需淬硬的零件,凹模板加工后,在線切割和淬硬以前,在模架的下模板上進(jìn)行裝配。在凹模上劃出各個形孔和圓孔的線, 并根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)劃出壓力中心, 使壓力中心線與下模座的中心線對正。鉆、攻螺孔, 將下模板、下模墊板、凹模板、導(dǎo)尺進(jìn)行裝配, 校正導(dǎo)尺間距后, 鉆鉸銷釘孔和攻螺孔, 將上述四板固定。
鉆孔并安裝承料板。然后將下模全部拆開, 將下模墊板、凹模板和導(dǎo)尺熱處理淬硬后進(jìn)行線切割加工, 用平面磨床磨平后重新裝配。固定在上模板的上模部分,各凸模墊板都應(yīng)淬硬,裝配前將凸模淬硬并完成全部加工。裝配時(shí),將凸模壓入凸模固定板, 凸模與凸模固定板是過盈配合。將外形凸模和小導(dǎo)柱固定在墊板上,再與卸料板穿在一起。凸、凹模間隙為0.025mm~0.045mm,在凹模型孔中墊約0.05mm的硬紙片,以確定間隙。將已組裝為一體的凸模固定板、凸模、小導(dǎo)柱、卸料板、墊板一同,并使凸模插入凹?？字?將上模板通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套與下模板裝在一起。透過上模板鉆、攻螺孔,使上模板、小導(dǎo)柱、墊板、墊板上的小導(dǎo)套、凸模固定板固定檢查無誤后, 鉆、鉸銷釘孔,打入銷釘,再鉆、攻螺孔、安裝卸料螺釘和彈簧。上模全部拆開, 將墊板淬硬磨平,再次裝配上模,完成模具裝配。
總結(jié)
經(jīng)過近段的努力，在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助下，我順利地完成了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)任務(wù)，使我對模具設(shè)計(jì)，特別是模具的設(shè)計(jì)過程有了進(jìn)一步地了解；對模具的基本結(jié)構(gòu)、組裝、調(diào)試、加工制造等方面有了深刻理解。在設(shè)計(jì)的過程中，通過對制件的分析和對模具的設(shè)計(jì)的研究時(shí)，能夠較好地將課本上的理論知識應(yīng)用與設(shè)計(jì)當(dāng)中，并且能夠從整體，宏觀上去研究、分析、考慮設(shè)計(jì)問題。同時(shí)，在這次的設(shè)計(jì)過程中，還很大地程度上鍛煉了自己的動手能力，如：親自去收集和查找有關(guān)資料，并從中又學(xué)會了一門新的課程《如何查找資料和文獻(xiàn)》；其次，通過搜尋大量的資料，還大大地鍛煉了自己的畫圖、看圖、排版等方面的能力。最重要的是，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我真正地感受到了集體的力量和學(xué)習(xí)方法。在設(shè)計(jì)過程中，難免會遇到技術(shù)或其他方面的難題，但是通過老師的指導(dǎo)和與同學(xué)們的交流和虛心地請教都得到了解決，使我最終順利地完成設(shè)計(jì)。
由于本人的水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)當(dāng)中如有不妥之處，還懇請各位老師指導(dǎo)更正。
致謝
在本設(shè)計(jì)結(jié)束之際，本人特向一直默默奉獻(xiàn)的指導(dǎo)教師原國森老師致以衷心的感謝，整個設(shè)計(jì)過程中都凝結(jié)這原國森老師的辛勤汗水。老師那治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、工作態(tài)度認(rèn)真、對待本職工作兢兢業(yè)業(yè)的態(tài)度是值得我們學(xué)習(xí)的，在本次設(shè)計(jì)過程中，我對模具設(shè)計(jì)有了簡要的了解，在設(shè)計(jì)過程中鞏固自己以往所學(xué)的專業(yè)知識，鍛煉自己的思維能力及如何考慮問題，了解了與模具相關(guān)的其他知識，在設(shè)計(jì)過程中我發(fā)現(xiàn)在自己的不足，很多專業(yè)問題理解不夠深刻，相關(guān)聯(lián)學(xué)科掌握不夠緊湊，缺乏變通能力。
在整個設(shè)計(jì)過程中多虧原國森老師耐心細(xì)致的講解，深入淺出的剖析每個知識環(huán)節(jié)，將模具有關(guān)的知識環(huán)節(jié)都加以詳盡講述，讓我知識面變得寬廣起來。自己也對模具行業(yè)有了一定的了解，這對于以后參加工作有著莫大的益處。原國森老師做事的認(rèn)真態(tài)度也是我們這些涉世不深的畢業(yè)生學(xué)習(xí)榜樣，細(xì)節(jié)決定成敗，在工作中只有認(rèn)認(rèn)真真才有可能在工作崗位中取得成功。
其次要感謝與我一起做設(shè)計(jì)的同學(xué)們，在段算時(shí)間里，你們給了我很大的幫助，使我在整個過程中感受到了同學(xué)間的友誼關(guān)系，互幫互助，相互鼓勵。這是我對畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程感到輕松愉快。
在設(shè)計(jì)過程中我鞏固了三維建模軟件UG的使用，提高了Autocad的使用熟練程度，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使自己的繪圖速度與質(zhì)量較之前相比有了一定提高。
最后，感謝所有幫助過我的人，沒有你們我無法順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在今后的工作學(xué)習(xí)中我會再接再厲，不會辜負(fù)你們的期望。
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