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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
沖三墊圈沖孔—落料復(fù)合模設(shè)計(jì)
緒論
模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，已越來(lái)越受到各工業(yè)部門的重視。目前世界上模具工業(yè)的年產(chǎn)值約為680億美元。我國(guó)2004年模具產(chǎn)值為530億元，模具出口4.91億美元，同時(shí)還進(jìn)口18.13億美元。我國(guó)已成為世界上凈出口模具最多的國(guó)家。但大型多工位級(jí)進(jìn)模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產(chǎn)，但總體技術(shù)水平不高，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，仍有很大差距。
改革開放以來(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。到目前，中國(guó)約有模具生產(chǎn)廠家2萬(wàn)多家，從業(yè)人員有50多萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值高達(dá)450億元人民幣以上。
中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長(zhǎng)江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值約占全國(guó)產(chǎn)值的三分之二以上。
而在模具制造領(lǐng)域中占有重要地位的沖壓模具生產(chǎn)技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(guó)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)備方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。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)開始使用UG、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
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)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(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)。
未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2) 高速銑削加工
國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、
(4) 電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型
電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加
工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)
域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得
到發(fā)展。
(5) 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。
(6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7) 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
(8) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
作為一名未來(lái)的模具設(shè)計(jì)師，這次冷沖模具的設(shè)計(jì)，就是我進(jìn)行真實(shí)模具設(shè)計(jì)前的一次演練，是我對(duì)自己三年大學(xué)生活所學(xué)知識(shí)的一次綜合性的運(yùn)用；使我將所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，在老師的指導(dǎo)下，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到自己的不足，進(jìn)而加以鞏固。這次設(shè)計(jì)使我對(duì)沖壓模具的設(shè)計(jì)規(guī)程有了更加深入的了解，認(rèn)識(shí)到了沖壓模具在以后的社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域中是多么的重要，這讓我對(duì)自己所從事的工作充滿了自豪感，對(duì)自己的以后的工作充滿了希望和信心。我以后一定會(huì)盡自己最大的努力，在模具制造和設(shè)計(jì)的這一行業(yè)中做出最大的貢獻(xiàn)，為我國(guó)的模具事業(yè)發(fā)展奉獻(xiàn)自己微薄的力量。
由于資料收集不足，文字水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有許多不盡人意之處，還懇請(qǐng)老師能夠給予批評(píng)指導(dǎo)。
第1章 設(shè)計(jì)分析
工件名稱：三墊圈
生產(chǎn)批量：大批量
材料：A3（Q235）
材料厚度：2mm
工件簡(jiǎn)圖：如下圖
1.1 沖壓工件的工藝分析
由工件圖看，此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，材料為A3（Q235）鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，孔邊距遠(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。
第2章 沖壓工藝方案的確定
該工件包括，落料、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，模具機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需四道工序四副模具，生產(chǎn)效率較低，難以滿足
零件的年產(chǎn)量要求；方案二，只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度同意保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，聚居制造并不困難；方案三，也只需一副模具，生產(chǎn)效率也高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的行為精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造，安裝較復(fù)合模復(fù)雜，通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采方案二為佳。
第3章 主要工藝參數(shù)計(jì)算
3.1 毛坯尺寸的計(jì)算
該工件簡(jiǎn)單，由圖可知，該零件的毛坯直徑D=90mm
3.2 排樣及相關(guān)計(jì)算
該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用有廢料直排方式，由表2.26, 得a=1.5mm a1=1.2mm
條料寬b=90+2a=93mm
條料進(jìn)距s=90+a1=91.2mm
材料利用率=75%
圖3.2排樣圖
3.3 計(jì)算工序壓力
該模具采用復(fù)合模，擬采用剛性卸料
3.3.1 沖裁力F=KLtb
式中F——沖裁力（N）
L——工件外輪廓周長(zhǎng)，L==282.7mm
T——材料厚度，t=2mm
b——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa），由書末附錄A1，查得=310MPa
則F=1.3282.72310227.86KN
3.3.2 卸料力F卸=K卸F
式中K卸——卸料力系數(shù)，其值由表2—15 ，查得K卸=0.04
則F卸=0.04227.86=9.11KN
3.3.3沖孔力的計(jì)算
F沖=1.3Lt
式中L——工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)（mm），L=D=3.1414.5=45.53mm
沖孔力F沖=1.345.532310=36.70KN
3.3.4 推件力計(jì)算
F推=nK推F沖
式中K推——推件力系數(shù)，其值由表2—15，查得K推=0.05
n——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，n=3
推件力F推=30.0536.70=5505N
總沖壓力F總=F+F卸+F沖+F推=（227.86+9.11+36.70+5.505）KN279.18KN
根據(jù)總沖壓力F總=279.18KN，初選J23—40壓力機(jī)
3.4 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如下圖因工件對(duì)稱于x、y軸，則xc=0,yc=0,壓力中心C點(diǎn)即在坐標(biāo)原點(diǎn)O。
圖3.4凹模型口圖
3.5 主要工作部分尺寸計(jì)算
沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸，沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證，所以正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。
根據(jù)表2—10，查得，沖裁模人口雙面間隙Zmin=0.22mm，Zmax=0.26mm
3.5.1最小墊圈的凸凹模的刃口尺寸
沖孔刃口尺寸計(jì)算：
對(duì)于工件未注公差可按書末附錄D1，查得各尺寸的未注公差，，則孔為mm。
查表2—13得因數(shù)x=0.5。根據(jù)表2—12 查得，凸、凹模的制造公差=0.020mm，=0.020mm，
校核：Zmax—Zmin=0.040mm
滿足：Zmax—Zmin條件，可采用凸凹模分開加工的方法，則
===mm
=
落料刃口尺寸計(jì)算：
由書末附錄D1 查得其極限偏差為mm，查表2—12得出凸、凹模的制造公差
校核
由于，故采用凸模與凹模配合加工的方法，因數(shù)由表2—13查得x=0.5,則
按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.22~ 0.26mm
3.5.2 中間墊圈的有關(guān)計(jì)算
落料刃口尺寸計(jì)算
由書末附錄D1查得其極限偏差為mm，查表2—12得凸、凹模的制造公差，由于>,故采用凸模與凹模配合加工的方法，因數(shù)由表2—13查得，x=0.5,則
按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.22 ~ 0.26mm
3.5.3 最大墊圈的有關(guān)計(jì)算
落料刃口的計(jì)算：由書末附錄D1查得其極限偏差為mm，查表2—12得出凸、凹模的制造公差為，由于，故采用凸模與凹模配合加工的方法，因數(shù)由表2—13查得，x=0.5，則按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.22 ~0.26mm
第4章 模具的總體設(shè)計(jì)
4.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以模具類型為復(fù)合模
4.2 定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無(wú)側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。
4.3 卸料、出件方式的選擇
因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，三個(gè)墊圈，故采用剛性卸料，上模出件采用剛性推件裝置，下模出件由彈頂器進(jìn)行。
4.4 導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)向方式
第5章 模具主要零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 凹模的設(shè)計(jì)
模具采用整體凹模，刃口形式為錐形，各沖裁的凹?？撞捎镁€切割機(jī)床加工，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)，將壓力中心與模柄中心重合。
凹模厚度：
凹模壁厚：
取凹模厚度 H=28mm，凹模壁厚c=45mm，
凹模寬度
凹模長(zhǎng)度
——送料方向的凹模刃口間最大距離，；
——送料方向的凹模刃口至凹模邊緣的最小距離，查表4—33得；
則
凹模輪廓尺寸為，取結(jié)構(gòu)如下圖
5.1.2 凸模的設(shè)計(jì)
因?yàn)樗鶝_的孔為圓形，采用沖中型圓孔的臺(tái)階式凸模，如下圖
凸模的長(zhǎng)度L：
凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定。該模具采用彈壓卸料板，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算：
式中：L——凸模長(zhǎng)度（mm）；
——凸模固定板的厚度（mm）
凸模固定板厚度
=凹模厚度的60%~80%
=16.8~22.4mm，取20mm
H——凹模厚度（mm），H=28mm；
——增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5~1mm），取2mm；
則凸模長(zhǎng)度
5.1.3 凸凹模的設(shè)計(jì)
該模具為復(fù)合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，還有凸凹模。如圖。凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。校核凸凹模強(qiáng)度：凸凹模的最小壁厚查表3—36得=4.9mm, t=2mm,實(shí)際壁厚為13.5mm、22mm、40mm。所以符合強(qiáng)度要求，凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配置，并保證雙邊間隙0.22~0.26mm。
圖5.1.1凹模
5.2 定位零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
沖模的定位零件是用來(lái)保證調(diào)料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置，是使毛坯（條料或塊料）送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置，保證沖出合格制件。
毛坯在模具中的定位有兩個(gè)內(nèi)容：
一是：在送料方向上的定位，用來(lái)控制送料的進(jìn)距，通常稱為擋料；
二是：在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向。
該模具屬于送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件為導(dǎo)料銷；屬于送料定距有擋料銷。
5.2.1 導(dǎo)料銷
導(dǎo)料銷是對(duì)條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的定位零件。
導(dǎo)料銷一般設(shè)計(jì)2個(gè)，并列于條料的同側(cè)，從右向左送料，導(dǎo)料銷裝在后側(cè)。該模具采用的是導(dǎo)料螺釘，設(shè)在下模座平面上。其結(jié)構(gòu)如圖。
5.2.2 擋料銷
擋料銷起定位作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料送進(jìn)距離。
該模具采用的是活動(dòng)擋料銷，選用彈簧彈壓式擋料銷，裝在卸料板上可以伸縮，當(dāng)模具閉合后，不允許擋料銷的頂端高出板料。，其結(jié)構(gòu)如圖。
5.3 卸料裝置和推件裝置
5.3.1 卸料裝置
5.3.1.1 卸料板形式
卸料板一般可分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。該模具采用的是剛性卸料板。
卸料板的厚度，查表14—10 得，厚度H=14mm，其外形尺寸一般等于或大于凹模的的尺寸，這取L=230mm，B=200mm，采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC。
5.3.1.2 卸料螺釘?shù)倪x用及其設(shè)置
[1] 選用標(biāo)準(zhǔn)件，查表2—74 選圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘GB2867.6—81，材料為45
號(hào)鋼，熱處理硬度35~40HRC。
[2] 卸料螺釘?shù)脑O(shè)置形式為一般采用的形式，模座需加工出沉孔。
卸料螺釘長(zhǎng)度的確定按下式計(jì)算：
式中 L——卸料螺釘長(zhǎng)度（mm）；
——模座沉孔實(shí)體厚度（mm），對(duì)于鑄鐵模座，為卸料螺釘?shù)墓Q直徑，取30mm；
——固定板厚度（mm），凸凹模固定板取20mm，
則L=（30+20）mm=50mm
取卸料螺釘
5.3.2 推件（頂件）裝置
推件和頂件的目的都是從凹模中卸下沖件或廢料，向下推出的機(jī)構(gòu)稱為推件，一般裝在上模內(nèi)；向上頂出的機(jī)構(gòu)稱為頂件，一般裝在下模內(nèi)。
5.3.2.1 推件裝置
該模具上模出件時(shí)，采用剛性推件裝置，由打桿、推板、連接推桿和推件塊
成。
連接推桿需要2~4根且分布均勻、長(zhǎng)短一致。推板要有足夠的剛度，其平面形
狀尺寸只要能夠覆蓋到連桿，不必設(shè)計(jì)太大，以使安裝推板的空不至太大。
打桿
推板
推件塊
5.3.2.2 頂件裝置
頂件裝置一般是彈性的。其基本組成由頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器
可以做成通用的，其彈形元件是彈簧或橡膠。這種機(jī)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖件平直度較高。
推件塊或頂件塊在沖裁過(guò)程中是在凹模中運(yùn)動(dòng)的零件，對(duì)它有如下要求：模具處于閉合狀態(tài)時(shí)，其背后有一定空間，以備修模和調(diào)整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時(shí)，必須順利復(fù)位，工作面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖裁；它與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順利滑動(dòng)，不發(fā)生干涉。為此，推件塊和頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)h8制造，也可以根據(jù)板料厚度取適當(dāng)間隙。推件塊和頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合，也可以根據(jù)板料厚度取適當(dāng)間隙。
5.4 模架及組成零件
5.4.1模架
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。
該模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模架，特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在后側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便。以凹模周界尺寸為依據(jù)，查表22.4—30 ，后側(cè)導(dǎo)柱模架選擇模架規(guī)格
導(dǎo)柱；導(dǎo)套。上模座厚度取45mm，下模座厚度取50mm，那么該模具的閉合高度：
式中：L——凸模長(zhǎng)度，L=50mm；
——下模的凸凹模高度，=40mm；
——凸模陷入上模座的高度，=5mm；
h2——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。
——凸凹模陷入下模座的高度，=7mm。
可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)的最大裝模高度（265mm），可以使用。
5.4.2 模座
模座一般分為上、下模座，其形狀基本相似。上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機(jī)滑塊和工作臺(tái)連接，傳遞壓力。因此，必須十分重視上、下模座的強(qiáng)度和剛度。
該模具模座按照所選的標(biāo)準(zhǔn)模架的型式和規(guī)格來(lái)決定上、下模座的型式和規(guī)格。得上模座規(guī)格GB/T2855.5下模座規(guī)格 GB/T2855.6 。結(jié)構(gòu)如圖。
模座材料均選用HT200。模座的上、下表面的平行度應(yīng)達(dá)到要求，平行度公差一般為4級(jí)。上、下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在以下；模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸線應(yīng)與模座的上、下平面垂直，安裝滑動(dòng)式導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)，垂直度公差一般為4級(jí)。模座的上、下表面粗糙度值為1.6~0.8，在保證平行度的前提下，可允許值降低為3.2~1.6。
5.4.3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套零件導(dǎo)向裝置
導(dǎo)向零件是用來(lái)保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng)。對(duì)生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都采用導(dǎo)向裝置。模具中應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
依據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)模架的型式和規(guī)格，選A型導(dǎo)柱，選A型導(dǎo)套，結(jié)構(gòu)如圖。
5.5 連接與固定零件
模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、螺釘、銷釘?shù)取＿@些零件大多有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)選用。
5.5.1 模柄
中、小型模具一般是通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是：一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。模柄材料通常采用Q235或Q275鋼，其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線（垂直度不應(yīng)超過(guò)0.02：100），本模具采用的是凸緣模柄。其結(jié)構(gòu)如圖
5.5.2 固定板。
固定板的作用是將凸模（凸凹模）連接固定在正確位置上。標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板
有圓形、矩形和單凸模固定板等多種形式。選用時(shí)，根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的60%~80%。
本模具選用的是矩形固定板。固定板的厚度
取20mm。
本模具有兩個(gè)固定板，其結(jié)構(gòu)如圖
5.5.3 墊板
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。其結(jié)構(gòu)根據(jù)凸模、凸凹模的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)。
下模座上的墊板，根據(jù)下模部分的凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸，查表22.5—17 ，取
，材料為45。
5.5.4 緊固零件
螺釘、銷釘在沖模中起緊固定位作用，設(shè)計(jì)時(shí)主要是確定它們的規(guī)格和緊定位置。螺釘、銷釘?shù)姆N類繁多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選用。螺釘選用的是內(nèi)六角，它緊固牢靠，釘頭不外露，模具外形美觀，螺釘螺釘、銷釘規(guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力大小、凹模厚度等確定。本模具采用的螺釘規(guī)格查表2.9.14 的M8、M10。
螺釘擰入的深度不能太淺，否則緊固不牢靠；也不能太深，否則拆裝工作量大。
內(nèi)螺紋圓柱銷。連接推件塊和外推件塊。選用的是不淬硬鋼和奧氏體不銹鋼
內(nèi)螺紋圓柱銷。查表22.6—14 得GB/T120.1 公差為m6，材料為
45鋼。
第6章 沖壓設(shè)備的選定
通過(guò)校核，查表3—1 ，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23—40能滿足使用要求。
其技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：400KN
滑塊行程：80mm
最大閉合高度：330mm
最大裝模高度：265mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：65mm
工作臺(tái)尺寸（）：
墊板尺寸：
模柄孔尺寸：
最大傾斜角度：
第7章 模具總裝圖
通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到如下圖所示的模具總裝圖。該模具結(jié)構(gòu)為沖三墊圈復(fù)合模。該模具上模出件采用鋼性推件裝置，推件塊和外推件塊由內(nèi)螺紋圓柱銷連固成一體，下模出件由彈頂器進(jìn)行，廢料則通過(guò)圓管漏落在壓力機(jī)工作臺(tái)孔下。
第8章 工作零件的加工工藝性
8.1模具材料的選用：
根據(jù)模具的種類和生產(chǎn)類型，所以要求模具材料具有良好的加工工藝性，便于切削加工，淬透性要好，熱處理變形?。贿€要具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐沖擊性等。同時(shí)還考慮到國(guó)家資源和材料的經(jīng)濟(jì)性：凸凹模可以選擇Cr12、硬度為62—64 HRC；落料凹模用T8A、硬度為58—62 HRC；沖孔凸模用T8A、硬度為60—62 HRC。
8.2 模具工作零件的加工工藝：
本幅模具工作零件都是旋轉(zhuǎn)體，形狀比較簡(jiǎn)單，加工主要采用車削加工。
8.2.1落料凹模的加工工藝過(guò)程：
見表【1】《落料凹模加工工藝過(guò)程卡》；
8.2.2凸凹模的加工工藝過(guò)程：
見表【2】《凸凹模的加工工藝過(guò)程卡》；
8.2.3沖孔凸模的加工工藝過(guò)程：
見表【3】《沖孔凸模的加工工藝卡》.
第9章 模具的裝配與調(diào)試
9.1模具的裝配：
（1）裝配凸緣模柄，保持與上模座1平面垂直，在上模座和模柄上開螺釘孔，然后用螺釘固定好，裝好后同磨大平面齊平；最后用角尺檢查模柄與上模座的平行度。
（2）將沖孔凸模13壓入凸模固定板中，壓入時(shí)應(yīng)由非工作端壓入，為便于壓入，四周應(yīng)修成小圓角。凸模壓入型孔少許即進(jìn)行垂直度檢驗(yàn)，壓入至深度1/3時(shí)，再作垂直度檢驗(yàn)。壓入后將固定板裝配基面與凸模底面磨平，并以固定板裝配面為基準(zhǔn)，修磨凸模刃口平面。然后在凸模上開螺釘孔，用螺釘將凸模固定在下墊板上。
（3）將推板套入凸模13并以此定心，將落料凹模4裝在推板上，保證垂直度，經(jīng)調(diào)整與沖孔凸模同軸后用螺絲夾板夾緊，然后加工螺釘孔和銷孔；然后用螺釘和銷把落料凹模4、墊板5、凸模固定板7、下墊板8固定在下模座上.為了保證定位精度，銷釘選用CrWMn鋼并淬硬到HRC58～62，表面粗糙度Ra0.2μm。銷釘兩頭倒圓，外徑與孔為過(guò)盈配合，過(guò)盈值控制在0.001～0.003㎜之間，裝配時(shí)用銅棒輕輕敲入即可。
（4）將凸凹模18裝在凸模固定板19上，，在保持垂直度后，同磨壓入端面齊平。
（5）將裝有凸凹模組件的凸凹模18的外圓對(duì)正落料凹模4，墊上上墊板20后，將上模座套入導(dǎo)柱后壓下，使上模座的下平面與上墊板的固定端平面接觸，然后用螺絲夾板夾緊并調(diào)整凸、凹模間隙均勻。配作螺釘過(guò)孔，并擰緊螺釘，但不要太緊；再調(diào)整凸、凹模間隙均勻，并擰緊螺釘。然后配作銷孔，并把銷裝入銷孔。
（6）加工推板15時(shí)，外圓與落料凹模4的刃口孔相配，內(nèi)孔與沖孔凸模13相配，保持動(dòng)配。裝配后的推板頂面應(yīng)高出落料凹模0.1㎜以上，而拉深凸模頂面需低于落料凹模的上平面至少一個(gè)料厚以上；
（7）安裝擋料銷17；下模座上的頂推板的推桿孔，在加工凸模固定孔后可加工完成，位置均布。
9.2模具的調(diào)試：
9.2.1.凸、凹模間隙的調(diào)整：
沖模凸、凹模的間隙直接影響到?jīng)_件的質(zhì)量和沖模的使用壽命，間隙的大小雖有一定的范圍，但裝配時(shí)必須調(diào)整均勻一致，才能保證沖模的裝配質(zhì)量。調(diào)整間隙的方法有：透光法、切紙法、墊片法等，一般都是選用切紙法。
用一張相當(dāng)于沖板料厚薄均勻的紙片，放在已初步調(diào)整好的凸、凹模之間，用銅錘敲擊模柄，使模具閉合并沖出紙制品，根據(jù)所沖紙片的周圍邊是否切斷、有無(wú)毛邊或毛邊的分布均勻程度來(lái)判斷間隙大小是否合適。若在某一段發(fā)現(xiàn)毛邊較大，則說(shuō)明在此段方向上間隙不均勻，需要再繼續(xù)調(diào)整，直到切紙?jiān)嚊_件的四周毛邊大小分布均勻?yàn)橹埂?
9.2.2沖模的試沖：
沖模裝配完后，要在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖，其目的在于檢查沖模的性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試沖時(shí)，合格沖件數(shù)的取樣應(yīng)在20～1000件之間。試沖后，應(yīng)檢驗(yàn)如下問(wèn)題：
①驗(yàn)證所選用的壓力機(jī)是否合適，沖模能否合理地安裝到壓力機(jī)上而不用任何修改，壓力機(jī)是否有足夠的力量保證沖下制件；
②驗(yàn)證該模具生產(chǎn)的制件質(zhì)量是否符合產(chǎn)品圖紙所要求的形狀、尺寸和精度。
③驗(yàn)證該模具能否進(jìn)行生產(chǎn)性使用，例如送料、卸料、定位是否可靠，操作是否靈活、安全方便。
④驗(yàn)證沖壓工藝安排是否合理。
⑤為模具設(shè)計(jì)人員反饋信息，了解模具、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)哪些不合理的地方需要改進(jìn)，了解設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)尺寸與實(shí)際尺寸的偏差，以提高設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的可靠性。
⑥為沖模投入正常生產(chǎn)做準(zhǔn)備。試沖中暴露的各種問(wèn)題通過(guò)修正得到解決，才可使沖模正常使用。
9.2.3試沖過(guò)程中的調(diào)整：
無(wú)論對(duì)哪一種沖模進(jìn)行試沖，試沖前和試沖過(guò)程中的調(diào)整是不可少的，。落料拉深模復(fù)合模試沖時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題和調(diào)整方法如下：
1）送料不暢通或料被卡?。?
①產(chǎn)生的原因：兩導(dǎo)料板之間的尺寸過(guò)小或有斜度；凸模與卸料板之間的間隙過(guò)大，使搭邊翻扭；用側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模，導(dǎo)料板的工作面與側(cè)刃不平行，或側(cè)刃與側(cè)刃擋塊不密合，形成方毛刺；
②調(diào)整的方法為：根據(jù)情況銼修或磨或重裝；減小凸模與卸料板之間間隙；重裝導(dǎo)料板，修整側(cè)刃擋塊，消除間隙。
2）制件有毛刺：
①產(chǎn)生原因：刃口不鋒利或淬火硬度低；配合間隙過(guò)大或過(guò)?。婚g隙不均勻使沖件的一邊有顯著的帶斜角的毛刺。
②調(diào)整方法：刃磨刀口，使其鋒利；調(diào)整凸、凹模之間間隙，使其均勻一致。
3）凸緣或制件口部起皺：
①產(chǎn)生原因：凸凹模之間間隙太大或不均勻；凹模圓角小；
②調(diào)整方法：減少拉深間隙值；采用小圓角半徑凹模。
4）制件底部破裂或有裂紋：
①產(chǎn)生原因：壓邊力太大；凸、凹模圓角半徑太小；凹模圓角半徑太粗糙，不光滑；凸、凹模制件間隙不均勻，局部過(guò)小；凸模安裝不垂直。
②調(diào)整方法：減少壓邊力；加大凸、凹模圓角半徑；修光凹模圓角半徑，越光越好；調(diào)整間隙，使其均勻；重裝凸模，保持垂直。
5）制件壁厚和高度不均勻：
①產(chǎn)生原因：凸模與凹模不同軸，間隙向一邊傾斜；定位板或擋料銷位置不正確；凸模不垂直；壓料力不均勻；凹模的幾何形狀不正確。
②調(diào)整方法：重裝凸模與凹模，使間隙均勻一致；重裝調(diào)整定位板或擋料銷；修整凸?；蛑匮b；調(diào)整頂桿長(zhǎng)度；重裝修正凹模。
6）制件表面拉毛：
①產(chǎn)生原因：拉深間隙太小或不均勻；凹模圓角表面粗糙，不光；凹模硬度不夠高，有粘附板料現(xiàn)象。
②調(diào)整方法：修正拉深間隙；修光圓角半徑；提高凹模表面硬度，修光表面，進(jìn)行鍍鉻或氧化處理。
7）制件底部不平：
①產(chǎn)生原因：頂出器或壓料板未鐓死；材料本身存在彈性。
②調(diào)整方法：調(diào)整沖模結(jié)構(gòu)，使沖模達(dá)到閉合高度時(shí)，頂出器和壓料板將已拉深件鐓死；改變凸模、凹模和壓料板形狀并提高其剛度。
8）制件高度不夠：
①產(chǎn)生原因：毛坯尺寸太小；拉深間隙過(guò)大；凸模圓角半徑太小。
②調(diào)整方法：放大毛坯尺寸；更換凹?；蛲鼓＃归g隙調(diào)整合適；加大凸模圓角半徑?！ ?
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
作為一名工科類學(xué)校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走出校園走向社會(huì)前的最后一次實(shí)踐鍛煉。這次我所選擇的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是設(shè)計(jì)一套生產(chǎn)墊圈的模具，我選擇的設(shè)計(jì)方案是沖孔落料復(fù)合模。
由于以前作過(guò)課程設(shè)計(jì)，所以對(duì)模具設(shè)計(jì)的流程還不是很陌生，首先對(duì)制件進(jìn)行工藝性分析，然后選擇加工方案，進(jìn)而計(jì)算坯料的面積，接著根據(jù)制件尺寸計(jì)算出模具工作部分的尺寸，從而設(shè)計(jì)出模具的工作零部件，即：落料凹模、凸凹模、沖孔凸模。接著選擇模架，再根據(jù)模具需要選出模具的其它標(biāo)準(zhǔn)零部件，最后裝配出模具的總裝圖，至此模具設(shè)計(jì)宣告結(jié)束。
雖然以前有過(guò)作過(guò)課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)還是令我感觸頗深，讓我感觸最深的就是查閱了大量的工具書，在那段時(shí)間里，我?guī)缀趺刻於家疾ㄓ谒奚岷蛨D書館之間，翻遍了《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典3》、《沖壓手冊(cè)》、《模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)》、《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》等書，因?yàn)樽霎厴I(yè)設(shè)計(jì)每一個(gè)計(jì)算都要有依據(jù)可查，每一個(gè)零件的設(shè)計(jì)都要認(rèn)真選擇，要是一個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)有的話，下邊的根本沒(méi)有辦法計(jì)算，如果一步出錯(cuò)就要從頭再來(lái)。剛開始的時(shí)候我就遇到這種現(xiàn)象，由于數(shù)據(jù)選擇不是很準(zhǔn)確，計(jì)算到后邊經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)不能滿足模具的使用要求，沒(méi)辦法，只好重新再來(lái)。這些煩瑣的計(jì)算真的使人苦不堪言，但這也使我認(rèn)識(shí)到自己以后要從事的工作是多么的嚴(yán)謹(jǐn)，不能有絲毫的馬虎，使我有了高度的使命感和責(zé)任心。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很艱辛，但做什么事情都是有兩面性的，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我將以前所學(xué)的東西系統(tǒng)的連貫起來(lái)，好多快遺忘的東西又被復(fù)習(xí)了一遍，加深了我對(duì)這些知識(shí)的理解和記憶。更主要的是以前在堂上所學(xué)的都是空虛的理論知識(shí)，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的、系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)練習(xí)，對(duì)所學(xué)的理論、公式運(yùn)用不是很熟練，所以很多實(shí)際上應(yīng)該很熟悉的東西真的運(yùn)用的時(shí)候還是感到很陌生；而畢業(yè)設(shè)計(jì)就給我們提供了這么一個(gè)鍛煉的平臺(tái)，讓我們把空洞的理論、公式在設(shè)計(jì)中反復(fù)的運(yùn)用，使我們把這些知識(shí)真正的轉(zhuǎn)換為自己所需要的東西；它在鍛煉我們?cè)O(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也使我們積累了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后所從事的設(shè)計(jì)工作真的是大有裨益。
總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷的思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)力設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺。
致謝
時(shí)光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活一晃而過(guò)，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學(xué)校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，很多都是書上沒(méi)有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決，可以說(shuō)，沒(méi)有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，由于有了課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處。
最后，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師于智宏老師在這一段時(shí)間給予無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致意深深的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)他們給予我的知識(shí)和對(duì)我們寄予的厚望！
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