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鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
題目 托架沖壓模具設(shè)計(jì)
專業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名
主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：
主要研究?jī)?nèi)容
1.查閱有關(guān)沖壓模具設(shè)計(jì)方面的資料，翻譯相關(guān)英文文獻(xiàn)。
2.對(duì)被加工工件（托架）進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝性分析，選擇合理的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)方案；
3.進(jìn)行必要的參數(shù)計(jì)算，確定設(shè)計(jì)參數(shù)；
4.進(jìn)行總體及零部件設(shè)計(jì)，繪制總裝及零件圖并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))
1. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力及繪圖能力等。
2. 翻譯與課題有關(guān)的外文資料，譯文正確，譯文字?jǐn)?shù)不少于3000字。
3. 制定工藝及模具設(shè)計(jì)方案，繪制裝配圖、零件圖。要求結(jié)構(gòu)合理、計(jì)算正確并完成三張零號(hào)圖紙的工作量。
4. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容完整，正確，說(shuō)明書(shū)的字?jǐn)?shù)不少于1.5萬(wàn)字，排版格式符合學(xué)校要求。
主要參考文獻(xiàn)
1. 《冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》
2. 《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》
3. 《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》等
完 成 期 限：
指導(dǎo)教師簽名：
專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名：
填 表 日 期：
制件如圖所示，中等批量
材料：Q235
料厚3±0.18
XXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目:托架壓工藝及模具設(shè)計(jì)
年級(jí)、 專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時(shí) 間:
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 托架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2016 年 04 月 15 日
目 錄
摘 要 5
前 言 6
緒 論 6
題目研究方法 8
論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 8
第一章、彎曲件的工藝分析 9
1.1.彎曲件零件圖 9
1.2.彎曲件工藝分析 10
第二章、彎曲件的工藝方案 11
2.1.沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù) 11
第三章、各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定 12
3.1.落料沖孔模如下圖 12
3.2.彎曲模如下圖 13
第四章、必要的尺寸計(jì)算 14
4.1.計(jì)算毛坯尺寸 14
4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 15
4.2.1.排樣方法 15
4.2.2.搭邊值的確定 16
4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算 16
4.2.4.材料利用率及排樣草圖 17
4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算 18
4.3.1.沖裁力的計(jì)算 18
4.3.2.卸料力、推件力和頂件力 18
4.4.彎曲模具 19
4.5.沖壓設(shè)備的選擇 20
4.6.確定模具的壓力中心 21
4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算 22
4.7.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 22
4.7.2.加工方法的確定 24
4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套 28
4.9.定位設(shè)計(jì) 29
第五章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
5.1.模具類形的選擇 30
5.2.定位方式的選擇 30
5.3.卸料、出件方式的選擇 30
5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 30
第六章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（以落料沖孔模為例） 31
6.1.沖孔凸模的設(shè)計(jì) 31
6.2.落料凹模的設(shè)計(jì) 32
6.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì) 33
6.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 34
6.5.卸料、壓邊彈性元件的確定 34
第七章、模具加工與裝配 36
7.1.模具零件的加工 36
7.2.模具裝配 36
7.2.1.步驟一 37
7.2.2.步驟二 37
結(jié)束語(yǔ) 38
設(shè)計(jì)心得 39
致 謝 40
參考文獻(xiàn) 41
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡(jiǎn)化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說(shuō)明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算的方法和簡(jiǎn)化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書(shū)籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
Abstract
This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.
【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.
前 言
緒 論
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速?zèng)_壓、多工位自動(dòng)沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長(zhǎng)了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門(mén)的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來(lái)越大的作用。可以說(shuō)，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問(wèn)題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá)2?~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
題目研究方法
本論文主要通過(guò)具體例子的方式對(duì)沖壓模具的生產(chǎn)流程進(jìn)行介紹、分析、研究。通過(guò)對(duì)托架沖壓工藝分許與沖壓模具設(shè)計(jì)的說(shuō)明，詳細(xì)地闡述了沖壓模具生產(chǎn)的一般流程。對(duì)零件加工工藝性分析、零件的加工方式、沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成等進(jìn)行介紹并對(duì)沖壓模具生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析研究。
步驟如下：
（1）零件成型方案確定；
（2）零件零件形狀分析，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)一步提出工藝改良方案；
（3）使用CAD等軟件對(duì)零件進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)模具裝配圖和零件圖；
（4）完成沖壓零件設(shè)計(jì)的文字說(shuō)明。
論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容
論文主要由緒論、零件的成型工藝分析、工藝方案制定、及設(shè)計(jì)計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，模具缺陷分析等五大部分構(gòu)成。論文主要圍繞該零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)展開(kāi)，綜合運(yùn)用沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)理論以及AUTOCAD等輔助設(shè)計(jì)軟件，完成設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制模具的裝配圖和零件圖。
第一章、彎曲件的工藝分析
1.1.彎曲件零件圖
彎曲件形狀簡(jiǎn)單，適用模具批量生產(chǎn)，零件材料Q235鋼，厚度t=3.0mm，產(chǎn)品材料性能分析如下：
材料材質(zhì)：Q235
抗剪強(qiáng)度：310-380Mpa
抗拉強(qiáng)度：400-470Mpa
屈服極限：240Mpa
延伸率： 32%
該材料大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋爐、容器、船舶等，也大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。C、D級(jí)鋼還可作某些專業(yè)用鋼使用。
其產(chǎn)品圖如下：
圖2.1彎曲零件圖
1.2.彎曲件工藝分析
本零件是大批量生產(chǎn)件，用沖壓加工方法由于生產(chǎn)效率高和材料利用率高，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。由彎曲件零件圖可知，該零件為一般的彎曲結(jié)構(gòu)件，形狀比較簡(jiǎn)單，無(wú)凹陷或其他形狀突變，尺寸比較小，而且左右完全對(duì)稱，沖壓時(shí)受力較均勻。其尺寸精度、各處的圓角半徑均符合彎曲工藝要求。因此要注意保證平面度和折彎角度垂直。
通過(guò)上述工藝分析，可以看出該零件作為普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，又屬于大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。
第二章、彎曲件的工藝方案
2.1.沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)
（a）落料；
（b）沖孔；
（c）彎曲；
根據(jù)以上這些工序，可以做出以下各種組合方案。
方案一：
（a）落料；
（b）彎曲；
（c）沖孔；
（d）沖孔；
方案二：
（a）落料
（b）沖孔；
（c）彎曲；
方案三：
（a）落料沖孔；
（b）彎曲成型；
對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較，可以看出：
方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)、加工難度方面考慮，這樣的工序編排工序多，模具簡(jiǎn)單，但沖次太多，不適合大批量生產(chǎn)。
方案二，落料，沖孔合并，成一付模具，一次彎曲，三幅模具，一共三個(gè)沖次，工序相對(duì)還是比較多。不適合大批量生產(chǎn)。。
方案三，2幅模具，從生產(chǎn)角度考慮，比較合理，但孔的尺寸需要在彎曲前調(diào)整準(zhǔn)確，如此，模具壽命也比較長(zhǎng)，產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。
通過(guò)以上的方案分析，可以看出，在大批量生產(chǎn)的條件下，選用方案三是比較合理的。
第三章、各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定
上面的工藝方案分析和比較中，已經(jīng)選用了方案三的模具種類，選用落料沖孔復(fù)合模，一次彎曲成型。兩幅模具進(jìn)行生產(chǎn)。
3.1.落料沖孔模如下圖
圖3.1 落料沖孔模結(jié)構(gòu)圖
3.2.彎曲模如下圖
圖3.2 彎曲模結(jié)構(gòu)圖
第四章、必要的尺寸計(jì)算
4.1.計(jì)算毛坯尺寸
彎曲件厚度為3.0mm，因?yàn)槌尚蛷澢枰?jīng)過(guò)落料、沖孔、彎曲，才能最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品型，由于產(chǎn)品形狀簡(jiǎn)單，彎曲高度也小，所以不需要單獨(dú)計(jì)算彎曲系數(shù)及尺寸分析，展開(kāi)尺寸需要根據(jù)實(shí)際彎曲模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)試，計(jì)算結(jié)果僅僅作為參考。
彎曲件毛坯的展開(kāi)尺寸是根據(jù)變形中性層長(zhǎng)度不變的原理來(lái)求出的，對(duì)于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢?lái)說(shuō)，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時(shí)，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度時(shí)，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算了，這需要一個(gè)中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對(duì)于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開(kāi)尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒(méi)標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計(jì)算，
彎曲公式是L=L1+L2+L3+L4+L5+4R
經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算 L1=104.5。寬度不變，目前是該展開(kāi)尺寸待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
展開(kāi)圖紙如下圖所示：
圖4.1 展開(kāi)圖
外形最大尺寸為長(zhǎng)度Dmax=104.5。
4.2.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.2.1.排樣方法
排樣對(duì)材料的利用率，工件的尺寸精度，生產(chǎn)率，模具制造難易程度和使用壽命有一定的影響。按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無(wú)廢料排樣兩大類。排樣又可分直排、斜排、對(duì)排、對(duì)頭斜排、多排、混合排等。
有廢料排樣有如下幾種形式：
（1）直排 排樣時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用直排，因?yàn)橹迸诺哪＞咦詈?jiǎn)單。但對(duì)于三角形、角尺形等工件，采用直排會(huì)造成較大的材料浪費(fèi)，可考慮選擇斜排或?qū)ε拧?
（2）斜排 斜排將時(shí)制模工作量增大。
（3）對(duì)排 選取對(duì)排省料幅度較大。比直排省料可達(dá)30%--50%。但需要注意：如果采取送料一次沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時(shí)基本相同，模具費(fèi)也相差不大，但只實(shí)用于條料，不能用卷料。
4.2.2.搭邊值的確定
搭邊值的作用，搭邊是指排樣時(shí)零件與條料側(cè)邊這間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不彎曲，便于送進(jìn)，并能使沖模的壽命提高。為了節(jié)約材料，應(yīng)選擇合理的搭邊值，它一般與卸料板的形式，條料厚度，沖壓寬度L有關(guān)。
本設(shè)計(jì)采用彈性卸料板，條料厚度t＝3.0mm,沖壓寬度L＝104.5mm>50mm,查《冷沖模設(shè)計(jì)》P60知：搭邊值工件間＝2.8mm，側(cè)面＝3.0mm。
4.2.3.送料步距與條料寬度計(jì)算
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，用A表示。其大小為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，送料步距是工件寬度的兩倍。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P63，條料寬度按公式計(jì)算即
式中 L──條料公稱寬度，mm；
B──垂直于送料方向的工件尺寸,mm；
──側(cè)搭邊，mm；
b ──側(cè)刃切除的料寬，mm
△──△為剪板機(jī)下料公差，△=0.5mm
條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時(shí)的公差整帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料銷導(dǎo)向而又無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)，在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生送料誤差。所以
條料寬度 L=（104.5+2×3.0）=110.5 mm
送料步距 A=36+2.8=38.8mm
如下圖所示排樣方法：
圖4.2 直 排
4.2.4.材料利用率及排樣草圖
通常以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示：
η＝/＝(/LB)×100％
式中 ──個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積；
──個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積；
L──送料步距；
B──條料寬度。
經(jīng)計(jì)算，一個(gè)步距內(nèi)的實(shí)際有效面積約為3754.27mm2，一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積為110.5×38.8=4287.4mm2。
沖裁單件材料的利用率：η=87.565%
因此選用條料，采用直排排樣，這樣的材料利用率較合宜，且操作方便。
4.3.沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算
4.3.1.沖裁力的計(jì)算
沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。其沖裁力F的計(jì)算公式為：F＝KLtτ
其中F為沖裁力N；L為沖裁件的周長(zhǎng)mm；t板料厚度mm；τ為材料的抗剪強(qiáng)度MPa；Ｋ為系數(shù)，常取1.3,08F鋼抗剪強(qiáng)度310-380Mpa。
在一般情況下，材料的σb≈1.3τ，為計(jì)算方便，也可用這個(gè)式子計(jì)算
沖裁力： F＝Ltσb
2-φ8圓孔周長(zhǎng)為L(zhǎng)1=2×3.14×8=50.24
2-φ6圓孔周長(zhǎng)為L(zhǎng)2=4×3.14×6=37.68
落料周長(zhǎng)為L(zhǎng)3=275.85
落料模具的沖裁力為：F＝Ltσb＝（50.24+37.68+275.85）×3×1.3×380＝539107.14N=539.107KN。
4.3.2.卸料力、推件力和頂件力
從凸模上卸下板料所需的力稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出工件或廢料所需的力稱推件力。
與和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類和厚度、潤(rùn)滑情況、凹模洞口形狀因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
式中 F──沖裁力；
──卸料力系數(shù)；
──推件力系數(shù)；
n──梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（n＝h/t）
h──為凹模直壁洞口的高度。
、與可分別由表4.1查取。當(dāng)沖裁件形狀復(fù)雜、沖裁間隙較小，潤(rùn)滑較差、材料強(qiáng)度高時(shí)應(yīng)取較大的值；反之則應(yīng)取較小的值。
表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚/mm
0.5～2.5
0.025～0.06
0.05
0.06
2.5～4.0
0.045～0.07
0.06
0.07
取為0.07、為0.06
=0.07×275.85×3×1.3×380
＝28616.68N=28.62KN。
=2×0.06×（50.24+37.68）×3×1.3×380
＝15635.69N=15.64KN。
綜上所述，總的沖裁力為F總=539.107+28.62+15.64=583.367KN
4.4.彎曲模具
(a)自由彎曲力
此工件從形狀看，是兩個(gè)U形彎曲的組合，計(jì)算彎曲力，可以采用U形彎曲公式計(jì)算，選計(jì)算公式為
=0.7KBt2δb/(r+t)
—材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內(nèi)彎角半徑
k—安全系數(shù),取k=1.3
δb—材料的強(qiáng)度極限,δb查表=280～390,取390
=0.7KBt2δb/(r+t)
=0.7×1.3×36×3×3×470）/（4+3）
=19796.4N=19.8KN
兩次U形彎曲，所以總彎曲力為2=39.6KN
頂件力，或者壓料力，=(0.3-0.8)2=0.8×2×19.8=31.68KN
綜上所述，總的彎曲成型力為F總=39.6+31.68=71.28KN
4.5.沖壓設(shè)備的選擇
選擇壓力機(jī)時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)確定，當(dāng)施力行程較大時(shí)（50%～60%）即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50%～60%。校正彎曲時(shí)，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機(jī)的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.1～1.2倍。在此取了1.2倍，即公稱壓力
P1=1.2×583.367=700.04KN
P2=1.2×71.28=85.536KN
根據(jù)以上計(jì)算，落料沖孔模，初選壓力機(jī)的公稱壓力為1000KN，即JD21-100沖床。
所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來(lái)的總沖壓力；壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于250mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JD21-100開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。
選擇壓力機(jī)的型號(hào)為開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)：JD21-100,它的主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力 1000KN
滑塊行程 120mm
滑塊行程次數(shù) 75次/min
最大裝模高度 300mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 85mm
模柄孔尺寸（直徑×深度/ mm） 60×80mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右) 600×1000mm
電動(dòng)機(jī)功率/KW 7.5KW
因?yàn)?，故選擇JD21-100壓力機(jī)，滿足要求。
成型模初選壓力機(jī)的公稱壓力為400KN，即JG23-40沖床。
所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來(lái)的總沖壓力；壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于194mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JG23—40開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。
選擇壓力機(jī)的型號(hào)為開(kāi)式雙柱可傾式壓力機(jī)：JG23－40.它的主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力 400KN
滑塊行程 100mm
滑塊行程次數(shù) 80次/min
最大裝模高度 220mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 80mm
模柄孔尺寸（直徑×深度/ mm） 50×70mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右) 350×450mm
電動(dòng)機(jī)功率/KW 4.0KW
因?yàn)?，故選擇JG23-40壓力機(jī)，滿足要求。
4.6.確定模具的壓力中心
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定：
（１）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
（３）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
?計(jì)算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長(zhǎng)度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長(zhǎng)度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為對(duì)稱件，所以，落料沖孔模，彎曲力的壓力中心和模具中心吻合，即（0,0）。
4.7.沖模尺寸及公差的計(jì)算
4.7.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸模孔口中推出或頂出零件都將省力。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過(guò)以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選取；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選取；對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒(méi)有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無(wú)變化的尺寸除外。
4.7.2.加工方法的確定
模具制造有凸模和凹模分開(kāi)加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和凹模分開(kāi)加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，此種方法適用于圓形和簡(jiǎn)單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。
1.落料沖孔模：
凸、凹模加工方法一般分為兩種：
（1）凸、凹模分開(kāi)加工法，當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)便，成本低廉。
（2）凸、凹模配合加工法，采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說(shuō)明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。
用單配加工法常用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀及薄料沖裁件的模具。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸模和凹模工作部分的尺寸時(shí)，往往存在著三類不同性質(zhì)的尺寸：第一類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)增大的尺寸；第二類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)減小的尺寸；第三類，凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。如圖，其中尺寸a、b、c對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第二類尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第一類尺寸；尺寸d對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第一類尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第二類尺寸；尺寸e對(duì)于凸模和凹模來(lái)說(shuō)都是屬于第三類尺寸。
圖4.4 復(fù)雜形狀沖裁件的尺寸分類
尺寸的計(jì)算方法：
第一類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸－x△)△
第二類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸＋x△)△
第三類尺寸＝?jīng)_裁件上該尺寸的中間尺寸±(1/8)△
對(duì)于該工件來(lái)說(shuō)，在連續(xù)模中完成的工步是沖孔，落料 ，該工件精度無(wú)特殊要求，根據(jù)工件公差等級(jí)取為IT13級(jí)，由于材料薄，模具間隙小，故凸凹模采用配做加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模的加工比凸模的加工要困難，且級(jí)進(jìn)模的所有凹模的孔均在一個(gè)模板上，因此，選用凹模為制造基準(zhǔn)件。所以不論沖孔、落料，只計(jì)算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各對(duì)應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.18-0.26mm。
落料模，計(jì)算凹模刃口尺寸，按照一定的間隙配做凸模。按磨損情況分類計(jì)算：
凹模磨損后增大的尺寸，查《中國(guó)模具工程大典第4卷模具工程大典》P273，按照公式計(jì)算：
尺寸104.5磨損后增大，查表X=0.05
=104.48
尺寸36磨損后增大，查表X=0.05
=35.98
尺寸3磨損后增大，查表X=0.04
=2.98
沖孔時(shí)，把凸模尺寸換算到凹模的尺寸計(jì)算，由于先做凹模，凸模是按凹模以一定的間隙配制的，所以凹模公差δ凹也要比較小。
即δ凹＝δ凸－△Ｚ＝1/4△－(Zmax－Zmin)。
由圖中可以得到換算后凹模的基本尺寸與公差
圖4.6 沖孔，將凸模尺寸換算到凹模的計(jì)算圖
即 d凹＝(dmin＋x△＋Zmin－δ凹)
落料凸模尺寸：Hj1=(Aj1-2Z)+ Δ
=104.5-2×0.12=104.260 +0.02;
Hj2=(Aj2-2Z)+ Δ
=36-2×0.12=35.760 +0.02;
Hj3=(Aj3-Z)+ Δ
=3-0.12=2.880 +0.02;
沖孔凹模、落料凸模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配制，雙邊由表查得Zmax ＝0.10mm，Zmin ＝0.06mm，△Z＝ Zmax－Zmin ＝0.04mm大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin+XΔ)- Δ/4
=7.9+0.5×0.2=80.02 0
Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4
=5.9+0.5×0.2=6-0.02 0
凹模磨損后減小的尺寸，按公式d凹＝(dmin＋x△＋Zmin－δ凹)計(jì)算
沖孔凹模為圓形，故可按d凹=(dmin＋x△＋Zmin) 計(jì)算：
尺寸φ10，φ5磨損后減小，查表X=0.5
d凹1＝(dmin＋x△＋Zmin) =（7.9+0.5×0.2+0.24）=8.24
d凹2＝(dmin＋x△＋Zmin) =（5.9+0.5×0.2+0.24）=6.24
凹模磨損后不變的尺寸，按公式計(jì)算：
由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，采用線切割的機(jī)床加工凹模時(shí)，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為0.01（為機(jī)床的一般能達(dá)到的加工精度）。凸凹模的材料根據(jù)性能特點(diǎn)選用Cr12MoV。
2.彎曲模
（1）凸模圓角半徑
由于此件圓角半徑大于材料厚度尺寸，所以不屬于角R角彎曲，所以凸模圓角半徑可取R=2.0，
（2）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過(guò)小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。此工件單邊彎曲，屬于不對(duì)稱件，凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來(lái)選取。本次設(shè)計(jì)的課題，圖紙標(biāo)注為R4，大于材料厚度，所以無(wú)需調(diào)整該R角尺寸，所以本設(shè)計(jì)中取R4。
（3）凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計(jì)資料即能滿足彎曲件的要求。
由于該零件折彎區(qū)域?qū)挾瘸叽鐦?biāo)注在內(nèi)側(cè)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸。如果考慮到模具磨損和彎曲件的回彈，凹模寬度尺寸應(yīng)和產(chǎn)品尺寸一致。
凸模尺寸按凹模配制，保證單邊間隙C=1.0t。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.5Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.5Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
其中 L—彎曲件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—彎曲件的尺寸偏差
L d—彎曲凹模的基本尺寸
L p—彎曲凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，按此公式計(jì)算
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.5Δ）
=25
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
=25+2.1+2.1=29.2
4.8.導(dǎo)柱、導(dǎo)套
導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用HT200。選用中間導(dǎo)柱圓形模架。
落料沖孔模按GB2861.2—81選d=28mm,其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度有150—240mm，模具閉合高度242mm，選導(dǎo)柱長(zhǎng)度80mm。
按GB2861.6—81選D=42mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=80mm。
彎曲模按GB2861.2—81選d=22mm,其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度有150—240mm，模具閉合高度189mm，選導(dǎo)柱長(zhǎng)度160mm。
按GB2861.6—81選D=35mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=80mm。
4.9.定位設(shè)計(jì)
根據(jù)具體的零件厚度配合強(qiáng)度選擇，外形比較小，所以落料模采用定位銷定位，彎曲模采用落料的中心孔定位。
第五章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具選用兩道簡(jiǎn)單工序模，落料沖孔復(fù)合模，一次彎曲模的。工序簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。
5.2.定位方式的選擇
該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
5.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,該兩副模具采用彈壓頂出卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm。利用彈壓裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
5.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡(jiǎn)單模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。
根據(jù)凹模周界大小及模具總閉合高度，落料沖孔選用22#后側(cè)導(dǎo)柱模架，彎曲模選14#后側(cè)導(dǎo)柱模架。
第六章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（以落料沖孔模為例）
6.1.沖孔凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC（如圖），與固定板過(guò)盈配合，與卸料板間隙配合。
6.2.落料凹模的設(shè)計(jì)
因制件形狀簡(jiǎn)單，總體尺寸不大，選用鑲塊式凹模較為合理，方便維修。選用Cr12MoV為凹模材料。凹模周界由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式 厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——制件最大距離，b=104.5
K——系數(shù)，查表得K=0.3
則 H=0.3×104.5=31.35mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=31.35~47.025mm
本設(shè)計(jì)中取c=45-50mm
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43矩形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為200×140。凹模厚度為35，硬度：58～62HRC，如圖：
6.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì)
材料：45#，（如圖）
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
凸模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
200×140
55
210
247
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
墊板
凸模固定板
凹模
卸料板
墊板
200×140×10
200×140×18
200×1400×35
200×140×18
200×140×8
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹(shù)脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×60
φ8×60
φ10×60
6.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在210~247mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：24號(hào)后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架300×245×210 —247GB/T2851.1—1990，上模座300×245×40，下模座300×245×50，導(dǎo)柱28×160，導(dǎo)套28×80×42。
6.5.卸料、壓邊彈性元件的確定
沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用6個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F預(yù)=F卸/n=28620/6N=4770N。同時(shí)由于這是一落料模，產(chǎn)品材料厚度較大，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來(lái)困難。即使使用彈簧，也勢(shì)必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架，設(shè)計(jì)卸料板就不方便，因此我們選用橡膠作為卸料的彈性元件。
1、確定卸料橡膠
（1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-9得：
H自=L工/0.25~0.30+h修模
L工 ——沖模的的工作行程（mm），對(duì)沖裁模而言，L工=t+1
h修?！A(yù)留的修模量
式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為產(chǎn)品的厚度加1mm。故L工=4mm，h修模的取值范圍為4~6mm，在這取4mm。
H自=（4/0.3+4）mm=17.3mm
（2）確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計(jì)算公式：
L預(yù)——橡膠的預(yù)壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度
L預(yù)=（0.1~0.15）H自=0.1×17.3mm≈1.73mm
H裝=H自-L預(yù)=（17.3-1.73）mm=15.57mm
第七章、模具加工與裝配
7.1.模具零件的加工
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時(shí)修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來(lái)，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時(shí)，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時(shí)就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對(duì)位置控制基準(zhǔn)時(shí)，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r(shí)加工出來(lái)。
使用銑床加工一個(gè)零件時(shí)，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來(lái)，保證加工能順利完成，同時(shí)，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來(lái)的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購(gòu)模板時(shí)會(huì)標(biāo)明哪幾個(gè)面是經(jīng)過(guò)打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來(lái)，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來(lái)定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定出來(lái)。定好加工方案后，就可以開(kāi)始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時(shí)要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時(shí)，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時(shí)，最好先來(lái)回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個(gè)基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時(shí)要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對(duì)應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y平面的坐標(biāo)定下來(lái)后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點(diǎn)，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點(diǎn)相一致，否則加工位置就會(huì)錯(cuò)誤，同時(shí)還要察看刀具路線是否會(huì)超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒(méi)錯(cuò)，就可以傳到數(shù)控銑床運(yùn)行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進(jìn)給速度要根據(jù)觀察來(lái)手動(dòng)調(diào)試，加工時(shí)要時(shí)刻觀察走刀情況，同時(shí)適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會(huì)回原點(diǎn)，繼續(xù)做下一工序。
7.2.模具裝配
根據(jù)簡(jiǎn)單模的工作特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過(guò)程如下:
7.2.1.步驟一
1.檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
2.將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
3.的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
7.2.2.步驟二
1.要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
2.放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動(dòng)擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.
3.上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.
結(jié)束語(yǔ)
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具水平基本反映了這個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的高低。我國(guó)的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放以來(lái)30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實(shí)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。30年來(lái)，我們利用全球的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的歷史機(jī)遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國(guó)模具遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求，國(guó)產(chǎn)模具在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進(jìn)口。我國(guó)模具行業(yè)要追趕發(fā)達(dá)國(guó)家還需要很長(zhǎng)的路，國(guó)家需要更多的政策引導(dǎo)，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對(duì)于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學(xué)生也是未來(lái)的模具儲(chǔ)備人才來(lái)說(shuō)，我們具有較高的起點(diǎn)，我們關(guān)注的不應(yīng)該局限于模具技術(shù)，雖然我國(guó)模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展遇到的問(wèn)題主要還是技術(shù)問(wèn)題，但是我們應(yīng)該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術(shù)，我們要關(guān)注更多模具市場(chǎng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術(shù)又懂管理又了解市場(chǎng)動(dòng)態(tài)的人才，這才是我們應(yīng)該擔(dān)起振興模具行業(yè)的歷史使命。
本設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開(kāi)設(shè)計(jì)。彎曲件零件形狀較為簡(jiǎn)單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過(guò)對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過(guò)程又不會(huì)影響制品尺寸，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)單位能保持全國(guó)模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過(guò)程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)心得
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對(duì)以前所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識(shí)，能夠把自己所學(xué)的知識(shí)比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方