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1 緒 論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(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)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對(duì)的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)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(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7）模具的精度將越來越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；??
10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
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(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、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(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)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(yīng)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(fù)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(shí)，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個(gè)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(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％．
1.3 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1 墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在IT12級(jí)以下，不宜高于IT10級(jí)。
只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
墊片是典型的沖壓件，該模具工作過程很簡單就是沖孔和落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用復(fù)合模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
1.3.2 墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間10天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
沖孔落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
工件名稱:墊 片
生產(chǎn)批量:大批量
材 料: A3
厚 度: 1mm
工件簡圖:見圖1
圖1 墊片
2 工藝性分析
圖示零件材料為A3（即Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼），適合一般的沖壓加工。此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡單，只有一個(gè)φ8.5與四個(gè)φ3.2的孔。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按IT14級(jí)取，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。
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)。
3 排樣設(shè)計(jì)
3.1 確定零件的排樣方案
設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。墊片零件外形是矩形只有沖孔，所以結(jié)構(gòu)比較簡單，只需要直排就可以。直排（圖2所示）的排樣方案材料的利用率已經(jīng)很高。
圖2
3.2 條料寬度、導(dǎo)料板間距離和材料利用率的計(jì)算
查表取得側(cè)搭邊值為1.8mm，工件見搭邊值為1.5m
條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由圖2 條料的排樣
b-0Δ=〔Dmax+2a＋C〕0-Δ
Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
△—條料寬度的單向偏差由表查得△＝0.10
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表查得C＝0.5
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為38.1mm。
導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：由A=B+C,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)料板間距離為38.6 mm。
由設(shè)計(jì)可得送料步距為S=23.5mm
材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用1500 mm×750 mm×1mm的冷軋薄鋼板。
每塊可剪38.1mm ×1500 mm規(guī)格條料19條，材料剪切利用率達(dá)96.52%。由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計(jì)算公式
沖裁件面積：
A＝34×22－4.252 π－4×1.62π=659mm
得 =(1×659)/(38.1×23.5)×100% =73.6%
4 沖壓工藝方案的確定
該工件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：
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：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表2.9.6可知材料厚度為1mm時(shí)凸、凹模的許用的最小壁厚為2.7mm,由圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差，制造難度大，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)影響沖壓的速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對(duì)比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好。
5 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：因是大批量生產(chǎn)，但工件簡單，所以采用手動(dòng)送料方式比較好，能夠使模具制造簡單。
3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上φ8.5mm的孔做導(dǎo)正銷孔進(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：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，便于安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(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1 mm，料厚比較厚，為了簡化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料廢料。
6 沖壓力與壓力中心的計(jì)算
6.1 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φ8.5mm與φ3.2mm孔的力P1、落外型料的力P2，向下推出φ6.5mm沖孔廢料的力P3，向下推出工件的力P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機(jī)提供的，故不用計(jì)算在內(nèi)。
考慮到模具刃部被磨損、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：
P=KLtτ﹝3﹞
K—系數(shù)，一般取1.3。
上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計(jì)算，可按下式估算沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb式中σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊﹝1﹞表8—7得A3的抗拉強(qiáng)度為440-470Mpa，在這里取σb=450MPa
L1=［2×（33+21）+2πR］mm=111.14mm
L2=（4π×3.2+π×8.5）=66.88mm
P1=111.14×1×450×1.3=50.13kN
P2=66.88×1×450×1.3=30.1kN
P= P1+ P2=80.23kN
推件力 Pt=nKtP（3）
Kt—推件力系數(shù),由手冊查得Kt=0.055
查手冊﹝2﹞表2—40可得h=6mm,故n=6
P3=6×0.055×80.23=26.476kN
卸料力 Px=KxF（3）
卸料—卸料力系數(shù),由手冊查得Kx=0.0455
P4=0.0455×80.23=3.61kN
工序總力P總=P1+P2+P3+P4=50.13+30.1+26.476+3.61=110.316kN
6.2 初選壓力機(jī)
查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為JG23-16見表一。
表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
公稱壓力/kN
滑塊行程/mm
最大閉和高度/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
墊板尺寸（厚度）
可傾斜角/·
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
JG23-16
160
55
220
300×450
40
35
45
6.3 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)的壓力中心滑塊中心線重合。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)使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，嚴(yán)重的可能損壞模具。
該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點(diǎn)就是幾何對(duì)稱點(diǎn)。若選用坐標(biāo)系XOY，即xc＝0，yc＝0。
由以上計(jì)算可以得出模具的壓力中心以便裝模時(shí)與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。
7 模具主要零件
7.1 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
(1)凸、凹模刃口尺寸的計(jì)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。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。由于零件未標(biāo)注公差在此均按IT13級(jí)算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。
沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。由表2-23得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。
①第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：φ3.2mm與φ8.5mm。
按IT13級(jí)由手冊表2-10查得公差分別為△1=0.18mm,△2=0.22mm。
由手冊﹝1﹞查表2-30得：x1=0.75,x2=0.5
B1=(Bmin+x△)0-0.25×△=(3.2+0.75×0.18) 0-0.25×0.18=3.340-0.045mm
B2=(Bmin+x△)0-0.25×△=(8.5+0.5×0.22) 0-0.25×0.22=8.610-0.055mm
②第三類尺寸：磨損后不變的尺寸：16mm與28mm。
按IT13級(jí)由手冊表2-10查得公差分別為△1=0.27mm,△2=0.33mm。C1=(Cmin+0.5△)±0.125△=（16+0.5×0.27）±0.125×0.27=16.14±0.0337mm
C2=(Cmin+0.5△)±0.125△=（28+0.5×0.33）±0.125 ×0.33=28.17±0.0413mm
落料凹模的基本尺寸與凸模相同，分別是3.34mm,8.61mm,16.14mm,28.17,保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.10mm。
落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。由表2-23得Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：22mm,34mm,0.5mm。
按IT13級(jí)由手冊表2-10查得公差分別為△1=0.33mm,△2=0.39mm， △3=0.14mm
由手冊﹝1﹞查表2-30得：x1=0.75,x2=0.75, x3=1
A1=(Amax－x△) 0+0.25△ =(22－0.75×0.33) 0+0.25×0.33
=21.750+0.0825mm
A2=(Amax－x△) 0+0.25△=(34－0.75×0.39) 0+0.25×0.39
=33.71 0+0.0975mm
A3=(Amax－x△) 0+0.25△=(0.5－1×0.14) 0+0.25×0.14
=0.360+0.035mm
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是21.75mm，33.71mm，0.36mm，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=0.01mm。
（2）卸料橡膠的設(shè)計(jì)
卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見下表。選用的4塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，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。
表 二
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、凹模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2為凸、凹模沖裁后進(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
F卸/4
1184.5N
選用四個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=
48mm
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=0.75≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H安
H安=H自由-H預(yù)
30mm
（3）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
①落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)為直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M6的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H7/m6。其總長L可按下列公式計(jì)算：
L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm
式中：h1—凸模固定板厚度（mm）；
h2—卸料板厚度（mm）；
t—材料厚度（mm）；
h—自由高度（mm）。
具體結(jié)構(gòu)圖如下所示：
②沖孔凸模
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，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。其中4個(gè)沖φ3.2mm的圓形標(biāo)準(zhǔn)件BⅡ型式。沖φ8.5mm的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖3所示：
圖3
小凸模強(qiáng)度校核 (凸模用T10鋼）
要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對(duì)于圓形凸模
dmin≥=4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。
—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，310～380MPa
—凸模材料許用強(qiáng)度，取440~470MPa
抗縱向彎曲力校核
對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）
Lmax≤270d2/=270×3.22/√(4521.2)1/2=44.8mm 所以長度適宜。
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm
F ——沖模力,N
ｄ——凸模最小截面的直徑，mm
凸模固定端面的壓力
q =<=4521.2/(1.652π)=528.2MPa
式中 q—凸模固定端面的壓力，MPa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模座材料許用壓應(yīng)力，MPa
凸模固定板端面壓力超過了80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見手冊﹝２﹞表查得100×100×6
③凹模
凹模采用整體式凹模，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)，將壓力中心與模柄重合。其輪廓尺寸計(jì)算如下：
凹模高度H=Kb=0.40×34=13.6mm
按表取標(biāo)準(zhǔn)值15mm
凹模壁厚c=（1.5～2）H = 22.5～30mm
取凹模厚度為30mm,
凹模寬度B=b+2c=(34+2×30)=94mm,
凹模長度L取45mm，
式中b---凹模刃口的最大尺寸(mm)
c---凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離；
K=系數(shù)，取0.40
故凹模輪廓尺寸為：45×94×30
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d
圖4 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu) 圖5 凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用
d為螺孔的距離由于凹模厚度為10mm，所以根據(jù)表2.4﹝2）查得螺孔選用4×M5的螺釘固定在下模座。故選用如圖5：
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×5=7.5mm
a3=1.13d≈5.65mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為15mm，最大間距為50mm。
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于10。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板100×100×15（JB/T7643.1）
7.2 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
（1）始用擋料塊的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
擋料塊標(biāo)記： 4536 GB/T2866.1—81（圖11）
材 料：45鋼 GB/699—88
熱處理：硬度43～48HRC
技術(shù)條件：按GB2870—81
圖6始用擋料銷的設(shè)計(jì)
（2）固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖12
圖7 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖13其確定如下 ：
=C－D/2+d/2+0.1=17.9－6.
圖8 固定擋料銷的位置
68/2＋8/2+0.1=18.66mm
3）導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊[2]選用如圖14
圖9 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式
沖裁φ6.5mm孔的導(dǎo)正銷 查表得h=0.6t 2a=0.06mm
D=d－2a=6.68－0.06=6.62mm
h=0.6×1.5=1.32mm
（4）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，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)料板的厚度查表取6～8mm。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。
經(jīng)查表分析得]導(dǎo)料板長度L=63mm，寬度B=40mm ，厚度h=8mm。
7.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界Ｌ＝100mm,B=100mm
材料為ZG45(ZG310-570),0I級(jí)精度的對(duì)角導(dǎo)柱模架。如圖16。導(dǎo)柱導(dǎo)套H6/h配合。
導(dǎo)柱標(biāo)記：16×110 GB/T2861.1—90
18×110 GB/T2861.1—90
導(dǎo)套標(biāo)記：16×65×25 GB/T2861.6—90
18×65×28 GB/T2861.6—90
上模座標(biāo)記：130×110×25 GB/T2855.1—90
下模座標(biāo)記：130×110×30 GB/T2855.2—90
模柄標(biāo)記： A30×73 JB/T 7646.1
圖16 對(duì)角導(dǎo)柱示意圖
該模具的閉合高度由（4）為
H閉=H上模+H墊+L+H+H下模－h(huán)2
＝25+6+58+10+30－4＝125mm
模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖17所示。
圖10 壓入式的模柄
7.4 卸料部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
（1）卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為12mm。在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板，設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。
（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M10×10mm。卸料釘尾部應(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,有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
2、聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M5×45 GB70—85
螺釘標(biāo)記：35鋼M5×55 GB68—76
圓柱銷釘標(biāo)記：35鋼6×50 GB 119—86
止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：35鋼6×25 GB119—86
8 墊片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖
前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了墊圈沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，墊圈沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如下圖。
圖11
1下模座 2凹模 3導(dǎo)料銷 4導(dǎo)正銷 5卸料板 6卸料螺釘 7凹模固定板
8墊板 9模柄 10上模座 11彈性橡膠體 12大孔凸模 13導(dǎo)套
14外形凸模 15小孔凸模 16導(dǎo)柱
9 壓力機(jī)的校核
前面已經(jīng)初選的壓力機(jī)中，JG23-16型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為300×450mm,最大閉合高度220mm，連桿調(diào)節(jié)長度為35mm,最大裝模高度為145mm，而上面知道的模具閉合高度為125mm，所以需在工作臺(tái)上加一10mm～20mm厚的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸為φ30mm×55mm也于本副模具所選模柄尺寸相符
10 結(jié)束語
墊片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長度，因此需要改變上、下模座的長度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
墊片沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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