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1 前言
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓的基本工序分為分離工序和成形工序兩大類。
與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。
1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。
2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。
4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
沖模是沖壓加工工藝的裝備之一，被廣泛地運用在汽車、飛機、電機、儀表以及在國防工業(yè)中。沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已取代機械加工，并正逐步擴大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增強效率、更新產(chǎn)品等方面具有重要的作用。但同時，沖壓技術(shù)的推廣受到投入成本低，模具成本高，不適應(yīng)中小生產(chǎn)規(guī)模的特點。但是總的說來，隨著我國經(jīng)濟實力的進一步加強，模具行業(yè)，包括沖模一定會得到更普及地應(yīng)用。
隨著沖壓工藝的廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟中，再加上隨著數(shù)控技術(shù)和機械CAD/CAM的發(fā)展，沖模的發(fā)展更加迅速。它以生產(chǎn)率高、成本相對低廉被廣泛應(yīng)用。外國的沖壓模發(fā)展水平相當(dāng)高，無論是設(shè)計還是制造，都達到較高的水平。以精確的定位，合理的工藝，連續(xù)加工精度很高的薄臂零件。而國內(nèi)模具行業(yè)的起步較晚，基本上以單模為主，因此，加工精度還不夠高。
沖模的設(shè)計包括沖裁模設(shè)計、彎曲模設(shè)計、拉伸、脹形等模具的設(shè)計。沖模的設(shè)計也用到材料學(xué)、機械設(shè)計、工程材料、特種加工等方面的知識。因此它是一門綜合性很強的學(xué)科。
落料和沖孔都屬于沖裁模。沖裁模是從條料、帶料或半成品上使材料煙規(guī)定的輪廓產(chǎn)生分離的模具，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓技術(shù)也向高速化、自動化、精密化的方向發(fā)展。沖裁模一般分為簡單模、級進模、和復(fù)合模。簡單模在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，它是在壓力機的沖壓行程中完成一次沖裁工藝。簡單模也分為無導(dǎo)向簡單模、導(dǎo)板式簡單模，和導(dǎo)柱式簡單模；級進模是在單工序沖模基礎(chǔ)上發(fā)展的一種多工序、高效率沖模。在壓力機一次沖程中，級進模在其有規(guī)律排列的幾個工位上分別完成一部分沖裁工藝，在最后工位沖出完整的工件。由于級進模是連續(xù)沖壓，因此生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但是因為其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位要求比較嚴(yán)格，因此說制造成本高。復(fù)合模是指在壓力機的一次沖壓行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位可以同時完成幾道沖裁工序的模具稱為復(fù)合模。復(fù)合模同連續(xù)模一樣，也是在簡單模的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種較先進的模具。與連續(xù)模相比，沖裁模沖裁件的位置精度高，對條料的定位精度要求低，復(fù)合模的輪廓尺寸較小。復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高，沖壓件精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，適用于生產(chǎn)批量大，精度要求高，內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。
本次設(shè)計零件的材料是不銹鋼，適用于冷沖壓加工。如何安排合理的加工工藝，確保生產(chǎn)的效率最高，同時也能滿足零件的加工要求。這是整個設(shè)計的重點。在該零件的加工中，包括了沖孔，落料。沖孔屬于沖裁加工的一種。沖裁模的結(jié)構(gòu)比較簡單，沖裁過程分為彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段。其斷層直接關(guān)系到?jīng)_裁加工質(zhì)量的好壞，一般的，斷面分為四個特征區(qū)，即圓角帶，光亮帶，斷裂帶，和毛刺。我們必須有合理的沖裁模的間隔來保證良好的特征帶的分布。沖裁模有刃口尺寸、沖裁力等工藝參數(shù)的確定。在設(shè)計本零件的沖孔和落料加工時，須首先確定其力學(xué)性能，然后設(shè)計主要零件，完成結(jié)構(gòu)草圖，最后完成裝配圖。
在沖壓模的設(shè)計過程中，還必須考慮到模具的成本，因此在進行選材，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須盡量不設(shè)計形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時采用鑲嵌式代替整體式的結(jié)構(gòu)。針對模具的定位要求高的特點，在零件的設(shè)計中必須要有比較高的加工精度要求?？偟囊痪湓?，必須在有高的模具壽命和滿足加工精度要求的基礎(chǔ)上，盡量降低模具材料的成本，簡化模具的結(jié)構(gòu)，這樣才能有利于這個行業(yè)在我國的發(fā)展。
2 設(shè)計任務(wù)與分析
2.1 設(shè)計任務(wù)
本次所設(shè)計產(chǎn)品如圖1所示：
圖1 工件圖
Fig.1 Workpiece figure
技術(shù)要求：
1）材料：不銹鋼；
2）材料厚度：1.2±0.1mm；
3）生產(chǎn)批量：大量生產(chǎn)；
4）生產(chǎn)效率：1萬件/班；
5）未標(biāo)注公差：按IT14級確定。
2.2 零件的工藝性分析
該零件形狀簡單，有直線和圓弧組成，由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.3和、表2.5查出，沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為IT11，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5，將以上精度與工件圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該工件的精度能夠在沖裁加工過程中得到保證。故決定采用沖孔落料復(fù)合模進行加工，且一次才沖壓成形。
3 零件工藝計算
3.1 排樣計算
根據(jù)的沖壓件的形狀，本沖裁件采用有廢料直排，模具沿工件全部外形進行沖裁，工件周邊都有搭邊。這種排樣既能保證沖裁件的質(zhì)量，又能保證沖模的壽命。排樣圖如圖2。
圖2 排樣圖
Fig.2 Layout diagram
根據(jù)沖壓件的尺寸，由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.8查出，最小搭邊值,。
本次模具采用同側(cè)導(dǎo)料銷裝置進行導(dǎo)料的模具看，條料在導(dǎo)料銷裝置的引導(dǎo)下始終沿同一側(cè)運行，故條料的寬度為
因沖裁件外形復(fù)雜，故沖壓件毛胚面積采用估值計算
進距：
一個進距的材料利用率
3.2 沖裁工藝力計算
該模具采用彈性卸料和上出料方式, 由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.1查得，
3.2.1 周長的計算
沖裁件外輪廓周長
沖裁件孔周長
3.2.2 落料力
3.2.3 沖孔力
3.2.4 落料時卸料力
由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.10，取故
3.2.5 沖孔時推件力
取《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）圖2.48（a）的凹模洞口形式，如圖3所示。取，則。
圖3 凹模洞口類型
Fig.3 Concave die hole type
由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.10，取故
3.2.6 沖裁時總工藝力
3.3 確定模具的壓力中心
按比例畫出零件的形狀，選定坐標(biāo)系xOy。如圖11-11所示。將工件沖裁周邊分成基本線段，分別求出各線段長度及各段的中心位置。
圖4 壓力中心
Fig.4 Qressure center
壓力中心到X、Y軸的距離為
,
所以模具的壓力中心為：（x,y）=（21.95,41.44）。
4 凸、凹模的設(shè)計
4.1 凸、凹模刃口尺寸計算
查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.12，得間隙值mm， mm。
零件的沖孔形狀較為復(fù)雜，并且零件厚度較為薄，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須采用配合加工。用該方法加工凸?；虬寄r，在圖紙上只需要標(biāo)注作為基準(zhǔn)件的落料凹?；驔_孔凸模的尺寸和公差。這種加工方法的特點是模具間隙在配制中保證，因此不需要校核— ≥+。
當(dāng)以凸模為基準(zhǔn)時，凸模磨損后，刃口尺寸都減小，因此屬于B類尺寸。
零件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.14。其極限偏差分別為:。
查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.17得磨損因數(shù)x為：
當(dāng)時，x=0.75
當(dāng)時，x=1
按《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.16得：
沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙面間隙Zmin Zmax=0.160.19mm。
對外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模的刃口尺寸計算如下。
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)時，凹模磨損后，刃口尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。
零件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.14。其極限偏差分別為:。
查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.17得因數(shù)為：
當(dāng)時，x=0.75
按《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.18
落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，保證其雙面間隙Zmin Zmax=0.160.19mm。
4.2 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
沖孔的凸模，由于需要在凸模外面裝推件塊，因此設(shè)計成直柱的形狀。尺寸標(biāo)注如圖5所示。
凹模的刃口形式，考慮到本次生產(chǎn)批量較大，所以采
用刃口強度較高的凹模，即《冷沖壓模具設(shè)計與制造》
（第2版）圖2.48（a）所示的刃口形式。凹模的外形尺
寸得
凹模厚度：
凹模壁厚：
查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.20得K=0.2，
因此可得
=0.2×82=16.4 mm 取=18 mm
=1.5×18=39 mm 圖5 凸模
得垂直于送料方向的凹模寬度 Fig.5 Qunch
因工件邊界形狀復(fù)雜，且具有尖角，所以系數(shù)去4.0，得垂直于送料方向的凹模寬度B為
=82+4.0×18=154 mm 取=160 mm
送料方向的凹模長度
式中：—沿送料方向凹模型孔壁間最大距離，mm；
—沿送料方向凹模型孔壁至凹模邊緣的最小距離，mm，查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.21得45。所以，得送料方向的凹模長度A為
=40+2×36=112 mm 取=125 mm
凹模的尺寸標(biāo)注如圖6所示。
本模具為復(fù)合沖裁模，因此除了沖孔凸模和落料凹模以外，必然還有一個凸凹模。凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖7所示。
校核凸凹模的強度：校核凸凹模的強度：按《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表
圖6 凹模
Fig.6 Concave die
2.23得凸凹模的最小壁厚為3.2 mm，而實際最小壁厚為8 mm，故符合強度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保證雙面間隙0.16～0.19 mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸R20的公差，應(yīng)比零件圖所標(biāo)精度高3～4級，即定位20±0.13 mm。
5 模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計
模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)?。這些模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)冗@些零件大多有國家準(zhǔn)，設(shè)計時可按國家標(biāo)準(zhǔn)選用。
5.1 上模座、下模座的設(shè)計
通常所說的模架是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套四個部分組成，一般標(biāo)準(zhǔn)模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是連接沖模主要零件的載體。模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模架的上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱，導(dǎo)套的導(dǎo)向來實現(xiàn)。
圖7 凸凹模
Fig.7 Die and punch
根據(jù)模架的導(dǎo)向機構(gòu)摩擦性質(zhì)的不同，模架分為滑動和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱的安裝位置和導(dǎo)柱數(shù)量不同，又分為多種模架形式。沖模滑動導(dǎo)向模架有對角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱窄型模架、中間導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱圓形模架、四導(dǎo)柱模架；沖模滾動導(dǎo)向模架有對角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架?；瑒訉?dǎo)向模架的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工、裝配方便，應(yīng)用最廣泛。各類模架的主要特點和應(yīng)用場合見表1。
本次模架選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的中間導(dǎo)柱模架，從前往后送料，操作方便。根據(jù)最大輪廓尺寸選項進行規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)模板,查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）
表1 滑動導(dǎo)向模架的主要形式、特點及應(yīng)用
Tab 1 Sliding guide formwork main form of the characteristics and applications
模架形式
主要特點
應(yīng)用場合
滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱模架
在凹模面積的對角線上，裝有一個前導(dǎo)柱和一個后導(dǎo)柱，其有效區(qū)在毛坯進給方向?qū)组g。受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上運動平穩(wěn)。
適用縱向和橫向送料用面寬，常用于級進模和復(fù)合模。
滑動導(dǎo)向后置導(dǎo)柱模架
兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝于上、下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域。可用于沖較寬條料。送料及操作方便。由于導(dǎo)柱、裝在一側(cè)，會因偏心載荷產(chǎn)生力矩，上模座在導(dǎo)柱上運動不夠平穩(wěn)。
可縱向、橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不適于大型模具。
滑動導(dǎo)向中間導(dǎo)柱模架
在模架的左、右中心線上裝有兩個不同尺寸的導(dǎo)柱，其凹模面積是導(dǎo)套間的有效區(qū)域，有導(dǎo)向精度高，上模座在導(dǎo)柱上運動平穩(wěn)等特點。
僅能縱向送料，常用于彎曲模和復(fù)合模。
動導(dǎo)向四角導(dǎo)柱模架
模架的四個角上分別裝有導(dǎo)柱。模架受力平衡，導(dǎo)向精度高。
用于大型沖件，精度很高沖模，以及大批量生產(chǎn)的自動沖壓線上的沖模
表7.31，選擇標(biāo)準(zhǔn)模座： 上（下）模座160×125×40 GB2855.9－81（GB2855.10－81）HT200。即凹模周界為=160mm，=125mm，厚度=40mm,能夠符合工件對模具的加工要求。
模座材料：鑄鐵HT200
精度要求：模座上、下表面的平行度應(yīng)達要求，常用公差等級為4級。
上模座導(dǎo)套孔的軸線垂直于上模座的上表面，下模座導(dǎo)柱孔的軸線垂直于下模座的下表面，且垂直度公差等級一般為4級。上、下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在±0. 02mm以下。
查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.28，在保證平行度的前提下，得模座的上、下面表粗糙度為Ra3.2～6.3μm 。取模座的上、下面表粗糙度為Ra6.3，模座尺寸標(biāo)注分別如圖8、圖9所示。
5.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
圖8 上模座
Fig.8 On mould seat
導(dǎo)向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動?？紤]到方便加工，裝配容易，根據(jù)設(shè)計選取A類型導(dǎo)柱導(dǎo)套滑動導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，采用基軸制配合。由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.15可得：在沖壓材料為0.8～4mm的金屬板時，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合宜選用間隙配合H7/h6；上模座與導(dǎo)套配合宜選用過盈配合H7/m6;下模座與導(dǎo)柱配合宜選用過盈配合R6/h5。
選擇常用準(zhǔn)件，故根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.33，選取:直徑=28mm,偏差為h6,長度=160的A型導(dǎo)柱：
導(dǎo)柱 A28h6×160 GB2861.1－81. 20鋼；
故根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.35，選取:直徑d=40mm,偏差為H7,長度=53mm的B型導(dǎo)套：
導(dǎo)套 B28H7×100×38 GB2861.6－81. 20鋼。
圖9 下模座
Fig.9 Mould seat under
5.3 模柄
類型及應(yīng)用場合：
旋入式：圖10a）所示，通過螺紋與上模座連接，為防止松動，常用防轉(zhuǎn)螺釘緊固。這種模柄裝拆方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于有導(dǎo)柱的小型沖模。
壓入式：圖10b）所示，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘防轉(zhuǎn)這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。
凸緣式：圖10c）所示，用3~ 4個螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/n6過渡配合。多用于較大型的模具。
槽型模柄和通用模柄：圖10d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也稱為帶模座的模柄，它更換凸模方便，主要用于簡單模。
模柄的選用：首先應(yīng)根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求，確定模柄的類型，然 后根據(jù)所選壓力機的模柄孔尺寸確定模柄的規(guī)格。選擇模柄時模柄安裝直徑d和長度L
圖10 模柄
Fig.10 Model handle
應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑取與模柄孔相等，采用間隙配合H7/n6，模柄長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度。根據(jù)選擇的壓力機型號尺寸，模柄選擇為凸緣模B40×85 GB2862.3－81. Q235。
5.4 凸模固定板
將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝斯潭ê螅鳛橐粋€整體安裝在上模座或下模座的板件上。模具中最常見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。
固定板的設(shè)計主要有以下幾點：
1)凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，取凸模固定板厚度為15mm。其平面尺寸與相應(yīng)的整體凹模、卸料板外形尺寸一致，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩?
2)固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H8/h7,凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。
3)固定板的上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為Ral.6~0.8um,另一非基準(zhǔn)面可適當(dāng)降低要求。
4) 固定板材料一般采用A3或Q235鋼制造，無需熱處理淬硬。
5.5 墊板
墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷。模具中最為常見的是凸模墊板，它被裝于凸模固定板與模座之間。模具是否加裝墊板，要根據(jù)模座所受壓力的大小進行判斷，若模座所受單位壓力大于模座材料的許用壓應(yīng)力，則需加墊板。
墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取4~l2mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為HRC43~48。墊板上、下表面應(yīng)磨平，表面粗糙度為Ra l.6~0.8um，以保證平行度要求。另外為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.3~0.5mm。螺釘通過孔也類似。
5.6 螺釘與銷釘
螺釘與銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計模具時按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。模具中廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘，其中M6~M12mm的螺釘和φ4~φ10mm的銷釘最為常用。
在模具設(shè)計中，選用螺釘、銷釘應(yīng)注意以下幾點：
1)螺釘要均勻布置，盡量置于被固定件的外形輪廓附近。當(dāng)被固定件為圓形時，一般采用3~4個螺釘，當(dāng)為矩形時，一般采用4~6個，根據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.34，使用螺釘M10，最小間距60mm，最大間距115 mm。銷釘一般都用兩個，且盡量遠距離錯開布置，以保證定位可靠。螺釘?shù)拇笮?yīng)根據(jù)凹模厚度選用。
2)螺釘之間、螺釘與銷釘之間的距離，螺釘、銷釘距刃口及外邊緣的距離，均不應(yīng)過小，以防降低強度。
3)內(nèi)六角螺釘通過孔及其螺釘裝配尺寸應(yīng)合理，其具體數(shù)值可由相關(guān)資料查得。
4)圓柱銷孔形式及其裝配尺寸可參考相關(guān)資料。連接件的銷孔應(yīng)配合加工，以保證位置精度，銷釘孔與銷釘采用H7/m6或H7/n6過渡配合。
5)彈壓卸料板上的卸料螺釘，用于連接卸料板，主要承受拉應(yīng)力。根據(jù)卸料螺釘?shù)念^部形狀，也可分為內(nèi)六角和圓柱頭兩種。圓形卸料板常用3個卸料螺釘，矩形卸料板一般用4或6個卸料螺釘。由于彈壓卸料板在裝配后應(yīng)保持水平，故卸料螺釘?shù)拈L度應(yīng)控制在
一定的公差范圍內(nèi)，裝配時選用同一長度的螺釘。
5.7 卸料板
彈壓卸料板的外形一般與同方向上的固定板的外形一致；固定卸料板一般與凹模外形一致。本次設(shè)計采用帶小導(dǎo)柱的彈壓卸料板，這種卸料板可兼作凸模導(dǎo)向用。查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表2.29得厚度 =16 mm。其成形孔基本與凹模刃口的形狀相同。
5.8 彈性元件的設(shè)計
彈簧是模具中廣泛應(yīng)用的彈性零件，主要用于卸料、推件、和壓邊等工作。模具設(shè)計時，彈簧一般是按標(biāo)準(zhǔn)選用的。選擇的彈簧要滿足兩個條件。
1） 壓力要足夠。即
式中：—彈簧的預(yù)壓力，N；
—卸料力、推件力或壓邊力，N；
—彈簧根數(shù)。
2）壓縮量要足夠。即
式中：—彈簧允許的最大壓縮量，mm；
—彈簧需要的總壓縮量，mm；
—彈簧的預(yù)壓縮量，mm；
—卸料版 、推件塊或壓邊圈的工作行程，mm；
—模具的修模量或調(diào)整量，mm；一般取4~6mm。
卸料力為4228N選定的彈簧為六根，工作行程為8mm，單根的=705N。
預(yù)選彈簧，由《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.57可得彈簧的工作極限負(fù)荷＞705N，工作極限負(fù)荷下變形量mm。
彈簧每圈最大壓縮量 mm
彈簧每圈預(yù)壓縮量 mm
彈簧每圈剩余壓縮量 mm
彈簧的預(yù)壓縮量 mm
彈簧的剩余壓縮量 mm
彈簧的總壓縮量 mm
校核 mm＞
在卸料力的作用下彈簧未壓死，所以選取的彈簧尺寸合適。
彈簧的安裝長度 =75-22.87=52.13 mm 取整=52mm
5.9 模具總圖
本次設(shè)計的模具總圖如圖11所示。
1導(dǎo)套；2上模座；3螺釘；4推桿；5凸緣模柄；6推板；7推銷；8螺釘；9銷釘；10墊板；11凸模固定板；12推件塊；13落料凹模；14卸料版；15凸模；16導(dǎo)柱；17下模座；18凸凹模；19卸料彈簧；20銷釘；21螺釘；22卸料螺釘；23導(dǎo)料銷；24擋料銷
圖11 倒裝復(fù)合模
Fig.11 Flip composite membrane
該復(fù)合沖裁模將凹模及凸模裝在上模座上，是典型的倒裝結(jié)構(gòu)。兩個導(dǎo)料銷控制條料送進的導(dǎo)向，固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由推桿、推板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過圖凹模的內(nèi)孔從壓力機臺面孔漏下。
模具的閉合高度與壓力機的選用：
上模座：L/mm×B/mm× H/mm=250×160×40
下模座：L/mm×B/mm× H/mm=160×125×50
導(dǎo) 柱：d/mm×L/mm=40×200
導(dǎo) 套：d/mm×L/mm×D/mm =40×140×53
墊板厚度?。?2 mm
凸模固定板厚度：15 mm
凹模的厚度已定為：18 mm
卸料板的厚度?。?6 mm
模具的閉合高度：
=（40+12+15+18+1.2+16+57+50）mm=209.2 mm
5.10 沖壓設(shè)備的選擇
=195 KN
壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁總工藝力，以適應(yīng)沖裁間隙的要求。且考慮到壓力機的使用安全，選擇壓力機的噸位時，總工藝力一般不應(yīng)超過壓力機額定噸位的80%，參照《冷沖壓模具設(shè)計與制造》（第2版）表7.10，初選開式可傾壓力機J23-25，其技術(shù)參數(shù)如表2。
表2 開式可傾壓力機J23-25技術(shù)參數(shù)
Tab 2 Off tilt press J23-25 technical parameters
項目
尺寸
項目
尺寸
公稱壓力/kN
250
工作臺尺寸/mm
前后
370
左右
560
滑塊行程/mm
65
工作臺孔尺寸/mm
前后
200
左右
290
直徑
260
續(xù)表2
項目
尺寸
項目
尺寸
滑塊行程次數(shù)/（次/）
55
墊板尺寸/mm
厚度
50
直徑
－
最大封閉高度/mm
260
模柄孔尺寸/mm
直徑
40
深度
60
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
55
滑塊底面尺寸/mm
前后
－
左右
－
滑塊中心線至床身距離/mm
200
床身最大可傾角/（°）
30
立柱距離/mm
270
－
－
5.11 凸模的長度及校核
凸模的的L應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。經(jīng)過對模具的總體設(shè)計，采用彈性卸料板，凸模的長度為
式中：－固定板厚度，mm；
－凹模厚度，mm；
－附加長度，mm；主要考慮凸模進入凹模的深度（0.5~10mm）、總修模量（10~15mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（10~20mm）等因素的影響，取=24mm。
可取凸模的長度
L=（15+18+26）mm=57 mm
5.12 沖壓設(shè)備校核
1）公稱壓力的校核，根據(jù)初選的壓力機J23-25，查得其技術(shù)參數(shù)為250KN的公稱壓力。本套模具的總沖壓力前面已算出=195 KN，故公稱壓力得以校核。
2）做工校核：設(shè)備在設(shè)計時所依據(jù)的工件變形為A1，對A1的計算不同的類型的壓
力機有不同的算法，如通用曲柄壓力機是以一個典型沖載力為依據(jù)，而冷壓機則是以一個
典型擠壓力為依據(jù)。如果我們選擇的壓力機類型是與所進行的沖壓工藝相對應(yīng)，則設(shè)備做
功可不校核，如在通用曲柄壓力機上進行沖載，在拉深壓力機上進行拉深；若在通用曲柄
壓力機上進行拉深，擠壓復(fù)合工序等，則需進行設(shè)備做功校核。
3） 行程次數(shù)：工效為20件/min。因是手工送料且為大批量所以行程次數(shù)不能太大。
參見曲柄壓力機技術(shù)參數(shù)表可得以校核。
4）工作臺面尺寸的校核：查得所選模架底座L×B=160×125.壓力機技術(shù)參數(shù)中工作
臺面尺寸為L×B=370×560，可知符合要求。
5）滑塊模柄孔尺寸：滑塊上模柄孔直徑是Φ40 mm，模柄孔深為60 mm，而所選的模
柄夾持部分長度為18mm。所以符合要求。
6）閉合高度的校核：由壓力機技術(shù)參數(shù)可知：最大封閉高度260 mm，最大調(diào)節(jié)量55 mm，所以壓力機閉合高度范圍是205～260mm，而模具的閉合高度（參見復(fù)合膜裝配圖）為209.2mm，可以安裝到壓力機上，符合要求。
6 沖壓模具零件加工工藝的編制
6.1 凹模加工工藝過程
表3 凹模加工工藝過程
Tab 3 Concave die processing process technology
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成160mm×125mm×18mm
－
2
熱處理
退火
銑床
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
平面磨床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
－
5
線切割
按圖切割各型孔,留0.005~0.01單邊研量
線切割機床
6
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線
－
7
鉗工
型孔半精加工
銑床
8
銑
型孔精加工
鉆床
9
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
－
10
鉗工
研光各型孔達要求
－
11
檢驗
－
－
6.2 凸模加工工藝過程
表4 落料凸模加工工藝過程
Tab 4 Dropping material machining process of the punch
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
按圖紙備毛胚
－
2
熱處理
退火
－
3
銑
厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸
－
6
鉗工
加工好凹模,配作落料凸模達要求
線切割機床
7
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
鉆床
8
鉗工
磨各配合面達要求，修研
－
9
檢驗
6.3 卸料板加工工藝過程
表5 卸料版加工工藝過程
Tab 5 Unloading version of the machining process
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成160mm×125mm×16mm
－
2
熱處理
退火
－
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線
－
6
線切割
按圖切割各型孔,保證雙面間隙0.5mm
線切割機床
7
鉗工
鉆鉸6×φ8,攻絲
鉆床
8
平磨
磨厚度及基面見光
平面磨床
9
鉗工
研光各型孔達要求
－
10
檢驗
－
－
6.4 凸模固定板加工工藝過程
表6 凸模固定板加工工藝過程
Tab 6 The punch fixed board processing process technology
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
工序名稱
將毛坯鍛成160mm×125mm×15mm
－
2
工序名稱
退火
－
3
工序名稱
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
工序名稱
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線
－
6
線切割
按圖切割各型孔,保證配合尺寸
線切割機床
7
鉗工
鉆鉸4×φ6,鉆共攻4×M12銷釘孔
鉆床
8
鉗工
鉚接處倒角
－
9
鉗工
研光各型孔達要求
－
10
檢驗
－
－
6.5 上模座加工工藝過程
表7 上模座加工工藝過程
Tab 7 Mold base on machining process
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
取標(biāo)準(zhǔn)上模座
－
2
熱處理
退火
－
3
平磨
平磨上下平面達要求
平面磨床
4
鉗工
劃螺孔,銷孔位置劃模柄孔輪廓線
－
5
線切割
按圖切割各型孔,保證配合尺寸
線切割機
6
鉗工
鉆鉸4×φ6,鉆攻4×M8,配鉆模柄防轉(zhuǎn)孔
鉆床
7
鉗工
研光各型孔達要求
－
8
檢驗
－
－
6.6 下模座加工工藝過程
表8 下模座加工工藝過程
Tab 8 Lower die seat processing process technology
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
取標(biāo)準(zhǔn)下模座
－
2
熱處理
退火
－
3
平磨
平磨上下平面達要求
平面磨床
4
鉗工
劃螺孔，銷孔位置；劃模柄孔輪廓線
－
5
線切割
按圖切割各型孔
線切割機
7
鉗工
鉆鉸2×φ12,6×φ8,4×φ6鉆沉孔
鉆床
8
鉗工
研光各型孔達要求
－
9
檢驗
－
－
6.7 磨齒
利用磨齒機對齒輪的輪齒進行磨削加工的過程叫做磨齒。把沖壓出來的工件進行磨齒，使得多功能開瓶器彎鉤處在工作時能卡主瓶蓋，使得上力，保證瓶蓋能輕易簡單的打開。在此，把齒磨成直角，最小銳角對向里對著工件本身。磨好齒后，即是一件有效用的產(chǎn)品了，能夠突入市場，進入日常生活、幫人們解決生活中開瓶的麻煩。
7 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，學(xué)生對于道路設(shè)計有了更多新的認(rèn)知，對模具設(shè)計有了更深一步的認(rèn)識，對模具綜合設(shè)計的整體脈絡(luò)了解得更加的清晰透徹。通過畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生對自己大學(xué)四年以來所學(xué)的知識有更多的認(rèn)識。
畢業(yè)設(shè)計，從最開始時的搜集資料，整理資料，到方案比選，確定方案，再到著手開始進行凸模、凹模和零件的設(shè)計，每一步都是環(huán)環(huán)相扣，銜接緊密，其中任何一個步驟產(chǎn)生遺漏或者疏忽，就會對以后的設(shè)計帶來很多的不便。在設(shè)計過程中遇到問題是難免的，曾經(jīng)一個參數(shù)就能夠困住好幾天，還有一些小問題，平時都不打關(guān)注，但是當(dāng)設(shè)計的一個環(huán)節(jié)要成功時，去因為這一環(huán)節(jié)二前功盡棄；設(shè)計時往往一坐就是幾個小時，把心投入到設(shè)計中時，總是感覺時間過得額很快，往往一個問題就可以糾結(jié)大半天；這次設(shè)計由于題目比較新，很難找到資料獲得幫助，很多問題都要自己去解決，一步一個腳印，鍛煉了我獨自解決問題的能力。
通過設(shè)計，學(xué)生深刻領(lǐng)會到基礎(chǔ)的重要性，畢業(yè)設(shè)計不僅僅能幫助學(xué)生檢驗大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，更多的是畢業(yè)設(shè)計可以幫助我們更加清楚的認(rèn)識自我，磨練學(xué)生的意志與耐性，這會為學(xué)生日后的工作和生活帶來很大的幫助。
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致 謝
本論文是在湯興初老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。從選題、撰寫到定稿，遇到的困難很多，有的很容易，有的也很棘手，但是湯老師都無私、熱誠的給予了我很大的幫助，指導(dǎo)我撰寫畢業(yè)設(shè)計，解決設(shè)計過程中遇到的得各種問題。還有各位學(xué)工組老師、答辯組老師，感謝你們在百忙之中來對我們的畢業(yè)答辯進行指導(dǎo)，助我們合格的完成畢業(yè)設(shè)計，同時鞏固在大學(xué)四年所學(xué)的知識，在進入社會工作前，最后一次加強自己的能力。在此，向湯老師以及其他各位老師致以深深的感謝和崇高的敬意。
附錄
附錄1：零件圖
附錄2：零件圖
附錄3：零件圖
附錄4：零件圖
28