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XX大學(xué)
課程設(shè)計(jì)
非規(guī)則U形片沖壓復(fù)合模設(shè)計(jì)
18
目錄
第一章 緒論 1
1.1 沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1.1我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀 1
1.1.2未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2 課題研究的理論依據(jù) 4
第二章 沖壓成型工藝分析和工藝方案的確定 5
2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇 5
2.2 沖模設(shè)計(jì)與制造的程序 5
2.3 沖壓工藝編制與沖模設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容 6
2.3.1 沖壓工藝編制 6
2.3.2 沖模設(shè)計(jì) 7
2.3.3 沖模制造工藝的選擇 9
2.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 9
2.5 工件的工藝分析 10
2.6 工藝方案的確定 10
2.7 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 11
2.8 小結(jié) 11
第三章 落料沖孔模工藝計(jì)算及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
3.2 沖裁力計(jì)算 13
3.3 壓力機(jī)選擇 13
3.3.1沖壓設(shè)備的選擇原則 13
3.3.2選擇壓力機(jī)及壓力機(jī)參數(shù) 14
3.4 確定模具壓力中心 14
3.5 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 15
3.5.1刃口尺寸計(jì)算的一般原則 15
3.5.2刃口尺寸計(jì)算方法 15
3.5.3落料-沖孔模刃口尺寸的計(jì)算 15
3.6 確定凹模外形尺寸，選擇標(biāo)準(zhǔn) 16
3.7 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.7.1裝配圖 17
3.7.2模具結(jié)構(gòu)型式分析 18
3.7.3模具主要零部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 18
3.7.4模具的工作過(guò)程 20
3.8小結(jié) 20
第四章 沖壓模具工件的機(jī)械加工 21
4.1 沖壓工作零件的技術(shù)要求 21
4.2 沖模工作零件的熱處理 21
4.3 沖模工作零件機(jī)械加工工藝過(guò)程 21
5.3.1凸模加工工藝工程 21
5.3.2凹模加工工藝過(guò)程 21
4.4 小結(jié) 22
第五章 模具裝配 23
5.1 沖模裝配 23
5.2 沖模的安裝 24
5.3 小結(jié) 24
第六章 結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致謝 27
附零件圖、裝配圖
第一章 緒論
1.1沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)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(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)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(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)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(gè)國(guó)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。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600 億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)。近幾年，我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展，2003年，我國(guó)模具總產(chǎn)值超過(guò)400億元人民幣。
中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
第二章 沖壓成型工藝分析和工藝方案的確定
2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇
沖壓工序基本分為以下兩大類：
第一類是材料受外力后應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度極限，使材料發(fā)生剪裂或局部剪裂。諸如：板料的剪裂、剪截、沖孔、落料、切口、整修、裁切、沖口等多種作業(yè)形式，但均屬于分離工序；第二類是材料受到外力應(yīng)力超過(guò)其屈服極限，使材料經(jīng)過(guò)塑性變形后成一定的形狀。諸如：彎曲、縮口、卷邊、扭轉(zhuǎn)、拉伸、起伏成形、體積沖壓等變形方式，但均屬于變形工序。將上述兩個(gè)以上的單工序連續(xù)沖壓與復(fù)合在一套模具上沖壓便構(gòu)成連續(xù)沖壓與復(fù)合沖壓工序。
上述各種沖壓變形工序所用的模具，雖然結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，但仍然可按其沖壓過(guò)程的動(dòng)作特征、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及完成的工藝作業(yè)類別，將其劃分成以下幾大類：
1）單工序沖模（亦稱單沖模）
這種沖模是在壓力機(jī)的一次行程中只完成一個(gè)沖壓工藝工序。一般均以其完成的沖壓工藝工序的名稱來(lái)命名：如只進(jìn)行沖孔的稱之為沖孔模；只進(jìn)行一次彎曲的稱為彎曲模。
2）連續(xù)模（亦稱多工序連續(xù)模）
這種模具是在壓力機(jī)一次行程中，在模具的不同工位上，能同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序。根據(jù)連續(xù)完成的沖壓工序的工藝作業(yè)類別又將連續(xù)模分為：多工位連續(xù)沖裁模、多工位連續(xù)式復(fù)合模兩種。連續(xù)模只有沖裁工位的，即只進(jìn)行沖孔、切口、落料等屬于沖裁作業(yè)的工位，稱為多工位連續(xù)沖裁模。如果連續(xù)模諸工位中，除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形：包括翻邊、沖擠、壓印等屬于沖裁式復(fù)合模。
3）復(fù)合模
該類模具僅一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中能完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工步，根據(jù)這類模具完成的沖壓工步的類別，可將其分為：沖裁式復(fù)合模、綜合式復(fù)合模兩種。只完成沖裁作業(yè)的復(fù)合模，最常見(jiàn)的是沖孔—落料復(fù)合模。如果連續(xù)模諸工位中,除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形任意一個(gè)或一個(gè)以上變形工步的復(fù)合模，通稱其為綜合式復(fù)合模、多工位連續(xù)式復(fù)合模。
2.4設(shè)計(jì)任務(wù)
零件簡(jiǎn)圖：如圖2-1所示
年產(chǎn)量：大批量
材料：黃銅
材料厚度：0.8mm
制件的尺寸精度：IT14級(jí)
圖2-1 零件簡(jiǎn)圖
2.5工件的工藝分析
對(duì)工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面兩個(gè)方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)工件圖，主要分析該沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此，沖壓件的工藝分析，主要討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡(jiǎn)單經(jīng)最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來(lái)。能夠做到的，表示該沖壓件的工藝性好；反之，工藝性差。影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素有以下幾個(gè)方面
該制件形狀比較簡(jiǎn)單，都是由圓弧組成的，尺寸一般，厚度適中，大批量，屬于普通沖壓件，但是有幾點(diǎn)應(yīng)注意：
1) 由于零件上有1個(gè)小孔，落料的同時(shí)要保證所沖小孔的位置精度。
2) 大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的壽命。
2.6工藝方案的確定
根據(jù)制件工藝性分析，該零件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可采用的以下三種方案：
1) 第一步落料，第二步?jīng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。
2) 第一步落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
3) 第一步?jīng)_孔-落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)要求。由于零件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)率，主要應(yīng)采用復(fù)合模沖壓和級(jí)進(jìn)模沖壓。
由于采用級(jí)進(jìn)或多工位自動(dòng)送料裝置，生產(chǎn)率高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，成本高。故采用復(fù)合模生產(chǎn)。
根據(jù)上述分析，該零件采用落料-沖孔復(fù)合沖壓的工藝方案。以下是制件加工的工序圖：
落料沖孔成品件如圖2-2
圖2-2 落料沖孔成品件
2.7模具結(jié)構(gòu)方案的確定
設(shè)計(jì)落料-沖孔復(fù)合模，因制件材料是黃銅，材料抗剪強(qiáng)度高，卸料力很大，采用彈性卸料需要在模具的很多位置安裝彈性卸料裝置，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故不采用。又由于制件尺寸較大，采用打料桿又會(huì)影響制件的平整性，故采用打料桿與卸料板接觸，由卸料板卸料的結(jié)構(gòu)。又由制件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，所以復(fù)合模采用倒裝復(fù)合模及打料桿接觸卸料板的卸料方式和定位釘定位方式。
2.8小結(jié)
本章進(jìn)行了工件的沖壓工藝分析、工藝方案的確定和模具結(jié)構(gòu)方案的初步確定。
第三章 落料沖孔模工藝計(jì)算及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣設(shè)計(jì)包括選擇排樣方法、確定搭邊值、計(jì)算條料寬度和送料步距，計(jì)算材料利用率，畫(huà)排樣圖。
（1） 排樣方法的選擇
根據(jù)對(duì)所給零件的分析，采用直排有廢料排樣方式，這樣可以保證沖件質(zhì)量，提高模具壽命?？梢匝a(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格工件；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進(jìn)入模具間隙損壞模具。
（2） 計(jì)算沖裁件面積：
由軟件可求出沖裁件面積A=22027.93mm2
查表3-10[2]得到，工件間a=2.0mm,搭邊a1=2mm
（3） 步距和條料寬度的計(jì)算
步距H=20 mm +2 mm=22mm
條料寬度B=34 mm +2×2 mm=37mm
（4） 材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距的材料利用率：
η= (nA/BH)×100%
= (1×22027.93÷22×37)×100％=72％
（5） 排樣圖如圖3-1
圖3-1 排樣圖
3.2 沖裁力計(jì)算
平刃沖模沖裁時(shí)，沖裁力F0＝Ltτ，但考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能變化和材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力必須增大30％，即：
F=1.3F0=Ltσb 查表1-1[2] τ=700 MPa
（1） 落料：
落料力：F落F落=Ltσb 得：567×103N
卸料力：F卸F卸=k F落 得：28×103N
（2） 沖制件中間大孔：
查表2-10[2]k1=0.05
由經(jīng)驗(yàn)選取n=3
查表2-10[2]k1=0.055
沖孔力：F沖=Ltσb 得：124×103N
卸料力F卸：F卸=k 1F沖 得： 6×103N
推件力F推：F推=nk 2F沖 得：20×103N
（3） 沖制件孔
查表2-10[2]k1=0.05
由經(jīng)驗(yàn)選取n=3
查表2-10[2]k1=0.055
沖孔力F沖：F沖=Ltσb 得：603×103N
卸料力F卸：F卸=k 1F 得：30×103N
推件力F推：F推=nk 2F沖 得：100×103N
F0=F落＋F沖＋F卸＋F推
F0=1508×103N
F=1.3F0
F=1960×103N
（4） 選擇沖床的總壓力
落料-沖孔的總壓力：
F總1= F=1960×103N
3.3壓力機(jī)選擇
3.3.1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(lái)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(tái)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。
3.3.2選擇壓力機(jī)及壓力機(jī)參數(shù)
由表2-7[4]查得，落料時(shí)的壓力機(jī)應(yīng)選標(biāo)稱壓力為200×103N的開(kāi)式可傾壓力機(jī)J23-200
表3-1 開(kāi)式可傾壓力機(jī)J23-200主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
滑塊行程次數(shù)/n˙min-1
J23-200
2000
160
40
最大閉合高度/mm
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
工作臺(tái)尺寸/mm 長(zhǎng)×寬
450
130
1120×710
墊板尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
厚度
孔徑
直徑
深度
100
280
70
80
3.4 確定模具壓力中心
該制件形狀簡(jiǎn)單，左右對(duì)稱，其壓力中心就在其幾何中心上
3.5凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
3.5.1刃口尺寸計(jì)算的一般原則
1) 刃口尺寸應(yīng)保證沖出合格零件
2) 由于落料件的實(shí)際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，所以落料時(shí)應(yīng)先計(jì)算凹模刃口尺寸，以獲得合理的沖裁間隙值。而沖孔時(shí)孔的實(shí)際尺寸基本與凸模刃口尺寸一致，因此應(yīng)先計(jì)算凸模刃口尺寸，合理沖裁間隙值依靠改變凹模刃口尺寸獲得。
3) 刃口磨損一些仍能沖出合格工件
4) 隨著沖裁件數(shù)量的增加，凸模與凹模的刃口在不斷磨損，并不斷改變?nèi)锌诔叽?。只要磨損量不超過(guò)一定范圍，模具應(yīng)仍能沖出合格工件。
5) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取最小合理沖裁間隙
6) 隨著凸模與凹模刃口磨損量的不斷增大，沖裁間隙也將不斷增大。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)，沖裁間隙應(yīng)取其允許的最小值Zmin。
7) 應(yīng)注意到，凸模與凹模刃口尺寸的制造公差影響沖裁間隙的大小。所以刃口尺寸的計(jì)算與處理既要保證沖出合格的工件，又要保證合理的沖裁間隙值。
3.5.2刃口尺寸計(jì)算方法
常用的計(jì)算刃口尺寸方法有兩種：一是凸模與凹模分別注出各自的基本尺寸及其公差，簡(jiǎn)稱公差法制模；二是只有基準(zhǔn)件（落料時(shí)為凹模，沖孔時(shí)為凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料時(shí)為凸模，沖孔時(shí)為凹模）則只注與基準(zhǔn)件相同的基本尺寸，不注公差，在技術(shù)要求中注明配作時(shí)應(yīng)達(dá)到的合理沖裁間隙值Zmin，簡(jiǎn)稱為配作法制模。
3.5.3落料-沖孔模刃口尺寸的計(jì)算
查表2-5[4]，材料是黃銅，料厚0.8mm的初始雙面間隙為：Zmax=0.34mm,Zmin=0.27mm
對(duì)于精度為IT14的工件，磨損系數(shù)χ=0.5
1) 對(duì)落料我們采用凸、凹模分開(kāi)加工的方法來(lái)計(jì)算，
查表3-11[2]得凸凹模的制造公差：δp=0.030mm, δd=0.040mm，
查表3-1[2]得工件公差Δ=1mm
校核：Zmax-Zmin=0.34mm-0.27mm=0.07mm
δp+δd=0.04mm+0.03mm=0.07mm
滿足δp+δd≤Zmax-Zmin
表3-2 外形落料刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸
公差
公式
結(jié)果
備注
φ4
1mm
2) 對(duì)沖孔Φ37.7，采用凸、凹模分開(kāi)加工的方法。
查表2-10[2]得凸凹模的制造公差：δp=0.020mm, δd=0.030mm
查表3-1[6]得工件公差Δ=0.62mm
校核：Zmax-Zmin=0.34mm-0.27mm=0.07mm
δp+δd=0.02mm+0.03mm=0.05mm
滿足δp+δd≤Zmax-Zmin
表3-3 中間大孔刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸
公差
公式
結(jié)果
備注
φ37.7
0.62mm
3) 對(duì)沖工件上的不規(guī)則孔，采用凸、凹模配套加工的方法。
以凸模為基準(zhǔn)件，凸模磨損后，刃口部分尺寸都減小，屬于B類尺寸B1=8.9, B2=1.98 B2=1.98
查表3-1[2]得工件公差Δ1=0.36mm，Δ2=0.25mm
查表3-11[2]得凸凹模的制造公差：δ=0.020
表3-4 刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸
公差
公式
結(jié)果
備注
8.9
0.36mm
1.98
0.25mm
配套保證雙面間隙0.27mm-0.34mm
圓弧部分與 B1=8.9mm相切，所以取R=
3.6確定凹模外形尺寸，選擇標(biāo)準(zhǔn)
凹模的輪廓尺寸，因其結(jié)構(gòu)型式不一，受力狀態(tài)各不相同，目前還不能用理論計(jì)算方法確定，在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁件尺寸和板料厚度，憑經(jīng)驗(yàn)概略地加以計(jì)算。
1) 凹模的外形結(jié)構(gòu)與輪廓尺寸
表3-5 凹模的外形結(jié)構(gòu)與輪廓尺寸
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
取值
備注
凹模高度
34.4mm
40mm
查表8-3[2]k=0.20
凹模壁厚
c=1.5H
70
70
凹模周界尺寸
312×312
300×300
2) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取
根據(jù)凹模周界尺寸，L=300mm B=300mm 查表5-10[2]選取四導(dǎo)柱模架，確定模架的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
其中，上模座：400×315×60
下模座：400×315×75
導(dǎo)柱：45×260
導(dǎo)套：45×150×58
3) 其他零件也從標(biāo)準(zhǔn)件中選取。
3.7沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.7.1裝配圖
根據(jù)模具總裝圖結(jié)構(gòu)，沖壓工藝要求的計(jì)算，設(shè)計(jì)出的落料—沖孔模如圖3-3
1、 上模座 2、導(dǎo)柱 3、導(dǎo)套 4、內(nèi)六角螺釘 5、推桿 6、模柄7、圓形凸模 8、推板9、頂桿10、圓柱銷 11、凸模墊板 12、凸模固定板 13、凹模墊板 14、腰形凸模 15、推件塊16、落料凹模17、卸料板18、卸料橡膠 19、凹模墊板20、下模座21、卸料螺釘22、圓柱銷23、凸凹模24、內(nèi)六角螺釘25、彈性擋料銷
圖3-3 落料—沖孔模裝配圖
3.7.2模具結(jié)構(gòu)型式分析
根據(jù)工件可選用落料和沖孔復(fù)合模具。復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)在模具的一個(gè)工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具，是一種多工序沖壓模具。復(fù)合模與單工序模相比，主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率和沖壓件精度高；其缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。它適合精度要求較高的軟材料或薄板料沖壓件。
3.7.3模具主要零部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)
1） 圓形凸模
中間大孔為圓形，選用圓形凸模。凸模做成階梯形，用以增加強(qiáng)度。凸模用凸模固定板和凸模墊板模座連接在一起，凸模墊板，凸模固定板用內(nèi)六角螺釘與上模座連接在一起。
2） 腰形凸模
由于工件上孔位比較多，為保證沖裁精度，采用直通式凸模。凸模用柳接形式固定在凸模固定板上，凸模墊板，凸模固定板用內(nèi)六角螺釘與上模座連接在一起。
3） 凹模
凹模由內(nèi)六角螺釘和圓柱銷固定在上模座上。刃口選用直筒形，刃口強(qiáng)度較高，刃磨后工作部分尺寸不變。為保證工件的平整性，在該凹模內(nèi)安裝護(hù)板，有利于提高沖壓質(zhì)量，適合沖壓形狀復(fù)雜的工件。最大缺點(diǎn)每次沖壓后，工件或廢料在凹模內(nèi)，會(huì)增加孔壁磨損。
4） 凸凹模
凹模由內(nèi)六角螺釘和圓柱銷固定在下模座上。
5） 卸料板部件設(shè)計(jì)
（1） 彈性卸料板有一定的厚度，用螺栓和銷釘固定在下模座上，能承受的卸料力比較大。固定卸料板和凸模的單邊間隙，一般取0.1～0.5mm，但不小于0.05mm。固定卸料板厚度與沖裁力大小、卸料尺寸等有關(guān)，一般取5～10mm.。
（2） 卸料橡膠計(jì)算
采用橡膠塊作為彈性元件。具有承受載荷比彈簧大，安全與安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。橡膠塊的選用包括決定其品種、高度及截面尺寸等等。
a) 橡膠塊品種的選擇
考慮到模具結(jié)構(gòu)，選用四個(gè)圓筒形的聚氨酯橡膠，則每個(gè)橡膠所承受的預(yù)壓力為：
Fy=F卸料力/4=28×103N/4=7×103N
b) 確定橡膠的橫截面積A。取hy=10%h0=0.1h0,查表3-35[2]，得到P=1.1MPa,
則A= Fy/P=7.675×103N/1.1=6.98×103（mm2）
c) 橡膠塊截面尺寸的計(jì)算
選用直徑為12mm的卸料螺釘，取橡膠上螺釘過(guò)孔的直徑為 d=16mm，則橡膠外徑D==mm=95mm
d) 計(jì)算并校核橡膠塊高度
h0=(mm)=52(mm)
因?yàn)閔0/D=52/95=0.55,故所選橡膠符合要求。橡膠的安裝高度ha=h0-hy=52-52×0.1=46.8(mm)
卸料螺釘及其設(shè)置
a) 螺紋長(zhǎng)度雖短但與光桿段有臺(tái)階，可保證旋入彈性壓力板后不易松動(dòng)
b) 螺釘長(zhǎng)度使指光桿段長(zhǎng)度且有公差要求，便于保證彈性卸料板工作平面與模面平行。
c) 螺釘材料為45號(hào)鋼且要求熱處理硬度為35～40HRC，以便保證螺釘有足夠的強(qiáng)度，能夠承受卸料過(guò)程中反復(fù)作用的拉應(yīng)力。
d) 卸料螺釘?shù)拈L(zhǎng)度的確定
卸料螺釘A：L=43mm+22mm=60mm
卸料螺釘B：L=43mm+22mm=60mm
e) 模座沉孔深度的計(jì)算
h=20+3+10+15=98mm
6） 導(dǎo)柱導(dǎo)套
導(dǎo)柱和導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱的直徑一般在16～60mm之間，長(zhǎng)度L在90～320mm之間，下部長(zhǎng)度與下模板導(dǎo)柱孔采用過(guò)盈配合，配合時(shí)，孔徑會(huì)收縮，所以導(dǎo)套過(guò)盈配合部分的孔徑應(yīng)比導(dǎo)套和導(dǎo)柱間隙配合孔徑增大1mm。
導(dǎo)住和導(dǎo)套為間隙配合，要求配合表面堅(jiān)硬和耐磨，且有一定的強(qiáng)韌性，常用20號(hào)鋼制作，表面經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理，硬度為HRC58～62，滲碳層深度0.8～1.2mm。
3.7.4模具的工作過(guò)程
本套模具可完成落料、沖孔兩個(gè)工序。條料送進(jìn)時(shí)，有彈頂擋了銷導(dǎo)向，沖首件是以目測(cè)定位，待沖第二個(gè)工件時(shí)，則用擋料銷定位。模具工作時(shí)，用壓力機(jī)的氣墊壓邊，可獲得較大的壓邊力，壓力和行程的大小也容易調(diào)節(jié)，另外，可使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。氣墊壓邊是通過(guò)拖桿傳到壓邊圈上進(jìn)行壓邊的。工件制出后，上模上行，打桿和推件塊起作用，把工件從凸凹模中推出。
3.8小結(jié)
本章對(duì)落料沖孔模進(jìn)行了排樣計(jì)算、沖壓力計(jì)算、沖壓設(shè)備選擇、壓力中心計(jì)算、模具工作部件設(shè)計(jì)、落料沖孔模裝配圖及模具工作過(guò)程。
第六章 結(jié)論
為期三個(gè)月的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，階梯圓膜片彈簧工藝分析與模具的設(shè)計(jì)也已經(jīng)接近尾聲，在本次設(shè)計(jì)中，主要有以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)過(guò)程：
1) 通過(guò)調(diào)研和查閱資料對(duì)工件的形狀及尺寸進(jìn)行分析，從而確定工件的沖壓工藝方案，確定對(duì)工件加工由兩套模具完成，分別是落料—沖孔復(fù)合模。
2) 根據(jù)工件的形狀及尺寸，確定其搭邊值，為繪制排樣圖作好了準(zhǔn)備。其次根據(jù)工件的形狀和尺寸計(jì)算各個(gè)工序的沖壓力，為壓力機(jī)的選取提供了有利的條件。
3) 對(duì)落料—沖孔復(fù)合模進(jìn)行設(shè)計(jì)。此模具的主要作用是完成工件的落料以及沖零件周邊的18個(gè)腰形孔，主要介紹了落料凹模、凸凹模以及凸模的設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度的較核。
4) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我在模具設(shè)計(jì)方面以及機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)水平有了很大的提高，使理論更加聯(lián)系實(shí)際。為我在以后的工作以及學(xué)習(xí)起到了很大的幫助作用。但是由于個(gè)人水平有限和時(shí)間的原因，本次設(shè)計(jì)還存在很多缺點(diǎn)：
5) 在設(shè)計(jì)中大量的選擇標(biāo)準(zhǔn)件，所以在設(shè)計(jì)中對(duì)于有些標(biāo)準(zhǔn)件沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)度較核，可能會(huì)影響零部件在工作過(guò)程中的強(qiáng)度。
6) 由于沒(méi)有實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中沒(méi)能集中的考慮各方面的因素對(duì)模具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，可能在加工過(guò)程中會(huì)存在某些問(wèn)題。
綜合考慮整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，使我的專業(yè)水平有了很大的提高，在以后的學(xué)習(xí)工作中，我會(huì)總結(jié)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，使自己的能力得到更好的發(fā)揮。
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致謝
我的設(shè)計(jì)完成了，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師給了我很大的幫助。因?yàn)槲沂亲鳟惖卣n程設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多困難，如果沒(méi)有老師多次指導(dǎo)，沒(méi)有老師的悉心教導(dǎo)，沒(méi)有老師不厭其煩的看圖挑錯(cuò)，我想我的設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利地完成。
在這個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我不僅在學(xué)習(xí)方面得到了老師的幫助，老師那一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神也深深地感染著我。在老師身上，我還學(xué)到了做人做事方面的很到道理。我對(duì)老師的感激之情真的不是幾句話就能表達(dá)的。在此，只能說(shuō)一句：“謝謝您！老師您辛苦了！”。
最后再次對(duì)老師的幫助表示衷心的感謝，謝謝這幾個(gè)月來(lái)對(duì)我的無(wú)私幫助！