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XXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)：
小 組 號(hào)： 組 長(zhǎng)：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
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）航空用薄板沖壓工藝與模具設(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：
2015 年 04 月 23 日
目 錄
摘 要 4
1、引言 5
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 5
1.2.題目研究方法 6
2、沖裁件的工藝性分析 7
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 7
2.1.1.沖裁件的形狀 7
2.1.2.沖裁件的尺寸精度 8
3、制件沖壓工藝方案的確定 9
3.1.沖壓工序的組合 9
3.2.沖壓順序的安排 9
4、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 10
4.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 10
4.1.1.搭邊與料寬 10
4.2.材料利用率的計(jì)算 11
5、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 12
5.1.沖壓力 12
5.1.1.沖裁力的計(jì)算 12
5.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 12
5.2.壓力中心的計(jì)算 13
5.3.壓力機(jī)的選用 15
6、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 16
6.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 16
6.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法 17
6.2.1.凸模和凹模分開(kāi)加工 17
6.2.2.凸模和凹模配合加工 17
7、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 20
8、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
8.1.凸凹模的設(shè)計(jì) 21
8.2.落料凹模的設(shè)計(jì) 21
8.3.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 23
8.4.卸料、壓邊彈性元件的確定 23
9、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
9.1.模具類形的選擇 25
9.2.定位方式的選擇 25
9.3.卸料、出件方式的選擇 25
9.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 25
10、模具的動(dòng)作原理 26
設(shè)計(jì)小結(jié) 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來(lái)輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
本次設(shè)計(jì)中，先分析了加工件的結(jié)構(gòu)和尺寸，確定適合采用沖裁加工。確定采用落料沖孔復(fù)合模具加工，之后確定可以采用倒裝式復(fù)合模和正裝式復(fù)合模兩種形式，因合頁(yè)的加工精度要求較低且倒裝式復(fù)合模的生產(chǎn)效率較高，因而采用倒裝式復(fù)合模進(jìn)行加工。之后對(duì)操作與定位方式，卸料方式，出件方式及模架進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。根據(jù)零件形狀確定采用少?gòu)U料中的混合排樣形式，并確定了搭邊和條料的寬度，又根據(jù)橫裁和豎裁的材料利用率確定采用橫裁方式排樣，最后畫(huà)出排樣圖。下一步計(jì)算了落料和沖孔的沖壓力并各根據(jù)沖裁的總沖壓力選擇了壓力機(jī)型號(hào)，最后根據(jù)零件的沖裁形狀和沖裁力確定了壓力中心。下一步計(jì)算了凸凹模的工作部分尺寸并確定了制造公差。最后設(shè)計(jì)選用模具零件并繪制了模具裝配圖和各個(gè)零件的零件圖。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)畢業(yè)的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)畢業(yè)所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此，我表示衷心的感謝他們對(duì)我的教誨。
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)畢業(yè)之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過(guò)學(xué)習(xí)這門畢業(yè)，使我對(duì)沖壓模具有了新的認(rèn)識(shí)，從中也學(xué)到了不少知識(shí)，激發(fā)了我對(duì)沖壓模具的愛(ài)好。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
1、引言
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景
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。
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均突破550萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬(wàn)輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬(wàn)輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
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。
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?，F(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。
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)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來(lái)越大的作用?？梢哉f(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)。
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。
1.2.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)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。
2、沖裁件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較復(fù)雜，且不對(duì)稱，產(chǎn)品四周無(wú)圓角過(guò)度，這樣設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模熱處理后加工時(shí)容易開(kāi)裂，為防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損，在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要增加R角，確保模具使用壽命。根據(jù)材料厚度及年生產(chǎn)量，選擇R角為R1。
產(chǎn)品材料為Q235，厚度T=0.8，此材料屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗剪強(qiáng)度450Mpa，屈服極限240Mpa，具有良好的沖裁性。
2.1.2.沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來(lái)衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟(jì)級(jí)普通沖裁。
3、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
（1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求100萬(wàn)件的該產(chǎn)品來(lái)說(shuō)采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。
根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來(lái)確定 產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。
根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。
根據(jù)操作是否方便與安全來(lái)確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇倒裝復(fù)合沖裁方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
3.2.沖壓順序的安排
倒裝式落料沖孔復(fù)合模，上模采用打料裝置，下模采用彈壓卸料裝置。
4、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
4.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則：
提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）
合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
4.1.1.搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。
搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=0.8mm，確定搭邊工作間a1為1.5mm, a為1.8mm。
2．送料步距和條料寬度的確定
（1） 送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1
對(duì)于直排的方案，S=35+22+1.5=58.5mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
（2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
對(duì)于直排的方案，B=68+2×1.8=71.6mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；
a——側(cè)搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差；
具體排樣圖如下：
4.2.材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
對(duì)于直排的方案，
η=1×2768.7/58.5×71.6×100%=66.1%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；2768.7
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；1
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
5、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
5.1.沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。
5.1.1.沖裁力的計(jì)算
平刃口沖裁力可按下式計(jì)算
落料力計(jì)算
F1=KLδτ
F1=1.3×255.1×0.8×450=119386.8N
=118.39KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；電腦計(jì)算為255.1
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；450MP
δ——材料厚度；(mm)；0.8
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖圓孔力計(jì)算
F2=nKLδτ
F2=11.3×3.14×10×0.8×450=14695.2N
=14.7KN
5.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算
F卸=K卸F落
=0.045×118.39=5.33KN
F退=K退F沖
=0.05×14.7=0.735KN
式中 F——沖裁力；
F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
綜上所述，總的沖裁力為
F總=F落+F沖+F卸+F頂=118.39+5.33+14.7+0.735=139.155KN
5.2.壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG，
F1——沖孔力 F1= Ltσb，得F1=1.3×3.14×10×0.8×450=14.7KN
F2——落料力 F2= Ltσb，得F2=1.3×3.14×22×0.8×450=32.33KN
F3——落料力 F3= Ltσb，得F3=1.3×7×0.8×450=3.276KN
F4——落料力 F4= Ltσb，得F4=1.3×3.14×2.5×0.8×450=3.67KN
F5——落料力 F5= Ltσb，得F5=1.3×30×0.8×450=14.04KN
F6——落料力 F6= Ltσb，得F6=1.3×22×0.8×450=10.296KN
F7——落料力 F7= Ltσb，得F7=1.3×15×0.8×450=7.02KN
F8——落料力 F8= Ltσb，得F8=1.3×24×0.8×450=11.23KN
F9——落料力 F9= Ltσb，得F9=1.3×15×0.8×450=7.02KN
F10——落料力 F10= Ltσb，得F10=1.3×22×0.8×450=10.296KN
F11——落料力 F11= Ltσb，得F11=1.3×30×0.8×450=14.04KN
F12——落料力 F12= Ltσb，得F12=1.3×3.14×2.5×0.8×450=3.67KN
F13——落料力 F13= Ltσb，得F13=1.3×7×0.8×450=3.276KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=6.5
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=28.5
X2——F3到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=6.5
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=25.5
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=5.04
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=32.535
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=-13.5
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=34
Y6——F6到X軸的力臂 Y6=-28.5
X6——F6到Y(jié)軸的力臂 X6=23
Y7——F7到X軸的力臂 Y7=-21
X7——F7到Y(jié)軸的力臂 X7=12
Y8——F8到X軸的力臂 Y8=-13.5
X8——F8到Y(jié)軸的力臂 X8=0
Y9——F9到X軸的力臂 Y9=-21
X9——F9到Y(jié)軸的力臂 X9=-12
Y10——F10到X軸的力臂 Y10=-28.5
X10——F10到Y(jié)軸的力臂 X10=-23
Y11——F11到X軸的力臂 Y11=-13.5
X11——F11到Y(jié)軸的力臂 X11=-34
Y12——F12到X軸的力臂 Y12=5.04
X12——F12到Y(jié)軸的力臂 X12=-32.535
Y13——F13到X軸的力臂 Y13=6.5
X13——F13到Y(jié)軸的力臂 X13=-25.5
根據(jù)合力距定理：
YG =（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3+Y4F4…）/（F1+ F2+ F3+F4…）
XG =（X1F1+ X2F2+ X3F3+X4F4…）/（F1+ F2+ F3+F3…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG =-2.373
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG =0
所以該模具的壓力中心為（0，-2.373）。
5.3.壓力機(jī)的選用
根據(jù)總壓力的大小，模具外形大小及閉合高度，初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：
F公稱≥F總，因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：J23—40壓力機(jī)，參數(shù)如下：
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
80
滑塊行程/mm
80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
立柱間距離/mm
300
床身最大可傾角
25°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后350
左右450
6、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
6.1.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。
根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
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??；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。
6.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法
6.2.1.凸模和凹模分開(kāi)加工
這種方法主要適用于圓形或簡(jiǎn)單刃口。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖樣上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足：
δd+δp≤Zmax-Zmin
6.2.2.凸模和凹模配合加工
配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個(gè)，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前，工廠對(duì)單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來(lái)設(shè)計(jì)制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)+δp
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)-δp
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對(duì)稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)- Δ/4
=68-0.5×0.22=67.89-0.02;
Aj2=(Amax-XΔ)- Δ/4
=35.1-0.5×0.2=35-0.02;
Aj3=(Amax-XΔ)- Δ/4
=22.1-0.5×0.2=22-0.02;
Aj4=(Amax-XΔ)- Δ/4
=5.05-0.5×0.1=5-0.02;
Aj5=(Amax-XΔ)- Δ/4
=24.14-0.5×0.14=24.07-0.02;
Aj6=(Amax-XΔ)- Δ/4
=15.14-0.5×0.28=15-0.02;
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+ Δ/4
=67.89-2×0.03=67.83+0.02;
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=35-2×0.03=34.94+0.02;
Ah3=(Aj3-Z)+ Δ/4
=22-0.03=21.97+0.02;
Ah4=(Aj4-Z)+ Δ/4
=5-0.03=4.97+0.02;
Ah5=(Aj5+2Z)+ Δ/4
=24.07+2×0.03=24.13+0.02;
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin1+XΔ)+Δ/4
=10+0.5×0.1=10.05+0.02
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj1+2Z)- Δ/4
=10.05+2×0.03=10.11-0.02
臺(tái)階高度距離15，尺寸不變，公差為±0.01。
7、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
上模采用打料裝置、下模采用彈壓卸料裝置，選用后側(cè)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱模架，整個(gè)模具經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單，容易加工和裝配，調(diào)試也方便。
8、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖），與卸料板間隙配合，與固定板過(guò)盈配合，采用2-M6螺釘與下模板鏈接。
8.2.落料凹模的設(shè)計(jì)
因制件形狀簡(jiǎn)單，總體尺寸不大，選用整體式方形凹模較為合理。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——沖裁件的最大外形尺寸，b=68
K——系數(shù)，查表得K=0.26
則 H=0.42×68=28.56mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=30~42.84mm
本設(shè)計(jì)中取c=40-50mm
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43圓形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為160×140。硬度：58～62HRC，（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160×140（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
凸凹模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
160×140
55
189
219
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
160×140×8
160×140×18
160×140×30
160×140×18
160×140×10
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹(shù)脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M10×80
φ10×80
M8×60
M8×60
φ8×60
φ10×60
8.3.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~219mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：20號(hào)后側(cè)型導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。
8.4.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4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=5330/4N=1332.5N。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。即使試用了彈簧，也勢(shì)必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。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0.8mm。故L工=1.8mm，h修模的取值范圍為3~6mm，在這取值3mm。
H自=（1.8/0.25+3）mm=10.2mm
（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=0.1×10.2mm=1.02mm
H裝=H自-L預(yù)=（10.2-1.02）mm=9.18mm
（3）確定橡膠橫截面積A（ mm2）
A=F/q
F——所需的彈壓力
q——橡膠在與壓縮狀態(tài)下的單位壓力
F由前可知為F=5330N，q=0.26~0.90Mpa。在這里由于根據(jù)模具的行程，取q=0.9Mpa
則
A=5330/0.9mm2=5922.22mm2
（3） 核算橡膠的安裝空間：可以安裝橡膠的空間可按凹模外形表面積與凸凹模地步面積之差的估算。經(jīng)計(jì)算A=160×140-2768.68=19631.33mm2，大于所需橡膠面積，因此足以安裝橡膠的需要。
9、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.1.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，本套模具倒裝落料沖孔復(fù)合模。工序簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，到模具計(jì)算尺寸復(fù)雜。
9.2.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。
9.3.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,該模具采用彈壓卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.8mm。利用打料裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
9.4.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。
10、模具的動(dòng)作原理
本模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過(guò)程中完成制件的落料，沖孔兩道工序的全部工作：
在壓力機(jī)滑塊下行前，卸料板需要用高出凸模1-2毫米。
當(dāng)壓力滑塊下行時(shí)，毛坯料被壓在凹模與卸料板之間，繼續(xù)下行，毛坯料被凸模和凹模，沖頭和凸模之間的小間隙沖壓成出產(chǎn)品。完全將產(chǎn)品切開(kāi)后，沖床滑塊到最低點(diǎn)，壓力滑塊上行，卸料板將廢料頂出，產(chǎn)品在凹模，上模滑到最高點(diǎn)時(shí)，沖床打料將產(chǎn)品打下。完成一次沖壓工序。
本次設(shè)計(jì)的落料沖孔模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰枚ㄎ讳N對(duì)條料寬度進(jìn)行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價(jià)格相對(duì)較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。
設(shè)計(jì)小結(jié)
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)。
總之，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過(guò)程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說(shuō)明書(shū)的寫(xiě)作以及實(shí)物制作過(guò)程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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