墊板沖壓模具設計
墊板沖壓模具設計,墊板,沖壓,模具設計
沖壓模具設計,姓名：秦紅梅 系班名：機電系063模具三班,一、設計流程：,1.前言，即簡述沖壓模具的發(fā)展。 2.沖壓工件的工藝分析。 3.沖壓工件的工藝尺寸計算。 4.沖壓設備的選擇。 5.模具結(jié)構(gòu)的設計。 6.模具主要部件設計。 7.繪制模具這要部件及裝配圖。 8.模具主要零部件制造工藝的編制。 9.總結(jié)。 10.感謝詞。 11.參考文獻。,二、本次設計摘要：,模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，沖壓模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著沖壓工業(yè)的不斷發(fā)展，對沖壓模具提出越來越高的要求是正常的。 沖壓是利用安裝在沖壓設備（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)。 在設計的過程中主要有：根據(jù)沖壓制品要求對材料的分析、壓力中心的計算、壓力機的選擇、對成型零件的尺寸計算、頂出力的計算、側(cè)刃的位置確定、標準模架的選用等。,三、沖壓工件的工藝分析,沖裁件的形狀與尺寸要求分析 零件工藝要求分析 工序順序的編排與工序組合 工件包括落料、沖孔兩個基本工序，采用 沖孔——落料級進沖壓，級進模生產(chǎn) 。,三、壓力機的選擇：,（一）壓力機的類型 （二）壓力機的能力 （三）壓力機的規(guī)格 1、壓力機的裝模高度 2、壓力機的滑塊行程 3、工作臺板及滑塊尺寸 4、工作臺板漏料孔 5、滑塊行程次數(shù) 最終選用3 - 3.15開式可傾壓力機,四、沖裁件的工藝尺寸計算,毛坯展開計算 排樣優(yōu)化設計 沖壓力的計算 沖裁力的計算 退料力、推件力和頂件力的計算 計算壓力中心,五、模具結(jié)構(gòu)設計,模具總體結(jié)構(gòu)設計 模具閉合高度分析 1、閉合高度概述 2、估算模具閉合高度,六、模具主要部件設計,凸、凹模設計 卸料裝置設計 彈性元件的選擇 螺釘和銷釘?shù)倪x擇 定位方式設計 導向零件選擇 支撐零件選擇（上、下模座） 模架的選擇,模架的選擇,七、繪制模具這要部件及裝配圖,a.繪制二維工程圖 （見文本附頁） b.三維建模 （UG建模） c.繪制裝配圖 (見文本附頁）,八、模具主要零部件制造工藝的編制,上模板（上模板的加工工藝過程） 下模板（上模板的加工工藝過程） 凸模（凸模的加工工藝過程） 凹模（凹模的加工工藝過程） 退料板（退料板的加工工藝過程） 導柱、導套（導柱、導套的加工工藝過程）,九、總結(jié),通過這次畢業(yè)設計，我了解到團隊的合作精神，也深深體會到設計一套模具當中必不可少的就是專業(yè)知識，也進一步學會CAD、UG、P/roe等專業(yè)軟件，同時也對辦公軟件的運用更加熟練。,十、感謝詞,感謝指導老師（張化錦老師）的精心指導 感謝小組同學的積極配合和合作 感謝各位評委老師的點評,演示完畢,,謝謝觀看,
瀘 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院
機械電力工程系畢業(yè)設計報告
題目： 沖壓模具設計
學生姓名
秦紅梅
所在系部
機械電力工程系
年 級
063模具3班
專 業(yè)
模具設計與制造
指導教師
張化錦老師
成 績
2008 年 11 月 28 日
指導教師評閱書
指導教師評語：
建議成績:□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）
指導教師： （簽名） 單位：（蓋章）
年 月 日
評閱教師評閱書
評閱教師評語：
建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）
評閱教師： （簽名） 單位：（蓋章）
年 月 日
教研室（或答辯小組）及教學系意見
教研室（或答辯小組）評語：
評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）
教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）
年 月 日
教學系意見： 系主任： （簽名）
年 月 日
4
目錄
第一章 概論 5
1.1模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 5
1.1.1模具工業(yè)發(fā)展狀況 5
1.1.2模具工業(yè)未來前景 5
1.2 CAD在模具設計中的應用 6
1.3 Pro/e在模具設計中的應用 7
第二章 工藝分析與模具結(jié)構(gòu)形式設計 7
2.1 工藝分析 7
2.1.1沖裁件的形狀與尺寸要求 7
2.2 制定工藝方案 8
2.2.1零件工藝要求 8
2.2.2工序順序的編排與工序組合 8
第三章 工藝計算 9
3.1 毛坯展開計算 9
3.2 排樣優(yōu)化設計 10
3.2.1搭邊 10
3.2.2 排樣方案設計 10
3.2.3 排樣方案比較 11
3.2.4 排樣方案選擇 12
3.3 沖壓力的計算 12
3.3.1沖裁力的計算 12
3.3.2退料力、頂出力的計算 12
3.3.3降低沖裁力的方法 13
3.4計算壓力中心 13
第四章 沖壓設備選擇 15
4.1典型沖壓設備概述（曲柄壓力機) 15
4.2沖壓設備選擇原則 15
4.2.1沖壓設備類型的選擇 15
4.2.2沖壓設備規(guī)格的確定件 15
4.3選擇沖壓設備 15
第五章 模具結(jié)構(gòu)設計 17
5.1 模具總體結(jié)構(gòu)設計 17
5.1.1方案分析 17
5.2模具閉合高度分析 17
5.2.1閉合高度概述 17
5.2.2估算模具閉合高度 17
第六章 模具主要零部件設計 18
6.1 凸、凹模設計 18
6.1.1計算沖裁間隙 18
6.1.2凸、凹模刃口尺寸計算 18
6.1.3凸模結(jié)構(gòu)設計 19
6.1.4凹模結(jié)構(gòu)設計 20
6.2 卸料裝置設計 21
6.3 彈性元件的選擇 22
6.3.1 橡膠的選擇原則 22
6.3.2 卸料裝置橡膠的選擇 22
6.4螺釘和銷釘?shù)倪x擇 23
6.4.1 螺釘?shù)倪x擇 23
6.4.1 銷釘?shù)倪x擇 23
6.5定位方式設計 23
6.6導向零件選擇 24
6.6.1 分析 24
6.6.2 導柱、導套選擇 24
6.7支撐零件選擇（上、下模座） 24
6.7.1上、下模座選擇原則 24
6.7.2上、下模座的選擇 25
6.8模架的選擇 25
第七章 模具總圖繪制 25
7.1繪制二維工程圖 25
7.2 三維建模 26
第八章 模具主要零部件制造工藝的編制 27
8.1上模板 27
8.2下模板 27
8.3凸模 27
8.4凹模 28
8.5退料板 29
8.6導柱 29
8.7導套 30
第九章 總結(jié) 30
結(jié)束語 31
致謝 32
參考文獻 33
第一章 概論
1.1模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀
1.1.1模具工業(yè)發(fā)展狀況
據(jù)有關(guān)方面預測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，沖壓模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著沖壓工業(yè)的不斷發(fā)展，對沖壓模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命沖壓模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC沖壓管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使沖壓模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的沖壓模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是沖壓模具市場的增長點。
1.1.2模具工業(yè)未來前景
模具標準件的應用將日漸廣泛，模具標準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。同時，快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強物制作簡易模具。這類模具制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。還可用水泥沖壓制作汽車覆蓋件模具。中、低熔點合金模具，噴涂成型模具，電鑄模，精鑄模，層疊模，陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經(jīng)濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
1.2 CAD在模具設計中的應用
一般說來，模具零件的圖形都是由直線、曲線等圖象對象構(gòu)成的。AutoCAD完全滿足模具制圖過程中的各種制圖要求。例如，利用AutoCAD可以方便地繪制點、直線、圓弧、圓等基本圖形對象，還可以對基本圖形進行編輯，以構(gòu)成復雜的模具圖形。與傳統(tǒng)的手工繪圖相比，AutoCAD具有無法比擬的優(yōu)點。
1 . 減少重復性工作
當圖紙上有多個相同圖形、或者所繪圖形對稱于某一軸線時，可利用復制、鏡像、陣列等功能快速地從已有圖形得到其他部分。還可以方便的將已有零件圖組裝模具裝配圖，就如實際裝配模具零件一樣，從而驗證零件尺寸是否正確，以及是否會出現(xiàn)零件之間的干涉問題。同樣，利用AutoCAD的 復制等功能，可以方面的把模具裝配圖坼分成所需的模具零件圖。當設計系列產(chǎn)品時，可以根據(jù)已有圖形，通過比例縮放功能派生出新的圖形出來。
2 . 便于建立圖形庫
AutoCAD可以將常用圖形，如符合國家標準的軸承、螺栓、螺母和墊圈等分別建成圖形庫，當需要繪制這些圖形時，可以調(diào)用插入即可。
3 . 易規(guī)范標準
國家機械制圖標準對機械制圖的線型、線寬、尺寸標柱樣式、文字樣式等均有明確的規(guī)定，利用AutoCAD相應的樣式設置，可以相應的滿足這些標準要求。
4 . 便于圖形的保存和打印
AutoCAD設計的圖形，可直接通過繪圖儀打印到硫酸紙，不再需要描圖員描圖，無論繪制的圖形有多大量，均可運用磁盤、光盤等儲存介質(zhì)進行保存，圖紙保存質(zhì)量高、壽命長。
基于上述優(yōu)點，利用AutoCAD進行模具繪圖時，能大大提高繪圖效率，減輕設計工作量。雖然用AutoCAD有很多優(yōu)點，但也有不足之處，如繪制零號、一號圖幅的圖形時，由于計算機屏幕的限制，用戶不能直觀查看整個圖形只能通過AutoCAD提供的鳥瞰試圖、顯示縮放、移動等功能了解全圖，這對沒多少設計經(jīng)驗的用戶來說，會影響設計中的直觀判斷。
1.3 Pro/e在模具設計中的應用
在這次設計過程中，采用Pro/e繪圖的次數(shù)并不多，但是在繪制三維圖時，全部采用Pro/e，在導圖時也采用了。
第二章 工藝分析與模具結(jié)構(gòu)形式設計
2.1 工藝分析
2.1.1沖裁件的形狀與尺寸要求
工件名稱： 墊板
工件簡圖： 如圖2.1.1所示
生產(chǎn)批量： 10萬件（大批量）
材料 ： QS n6.5-0.1
材料厚度t： 0.3mm
(圖2.1.1）
沖裁件的尺寸要求：㈠ 零件圖上所有沒注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件的尺寸的公差，最小孔邊距2.1mm公差為-0.11.屬11級精度。查公差表可得歌尺寸公差：
零件外形：25-00.52mm;
零件內(nèi)形：40+0.3mm; 10+0.25mm
孔心距： 5.5±0.3mm
2.2 制定工藝方案
2.2.1零件工藝要求
此工件只有沖孔和落料兩個工序。材料為QS n6.5-0.1，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)簡單，有一個Φ4mm的橢圓孔和兩個Φ1mm的孔孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為2.1mm（橢圓與Φ1、兩個Φ1的孔之間、及橢圓、Φ1與外圓之間的厚度）。工件的尺寸全部為自由公差，可看著IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。
2.2.2工序順序的編排與工序組合
該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模。
方案二：落料——沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔——落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但是需要兩道工序兩副模具，成本要求高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚2.1mm小于凸、凹模許用的最小壁厚尺寸3.2mm，模具強度較差，制造困難大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的比較分析，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
第三章 工藝計算
3.1 毛坯展開計算
毛坯長L
毛坯寬B=（ Lmax + 2a + C ) = 25+2×1.5+ 0.5 = 28.5mm
式中： L——毛坯長度；
B——毛坯寬度；
D——條料寬度方向沖裁件最大尺寸；
A——側(cè)搭邊值，見《沖壓模具設計與制造》表2.5.2；
C——導料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見《沖壓模具設計與制造》表
2.5.5。
3.2 排樣優(yōu)化設計
3.2.1搭邊
此工件中的圓形或圓角r > 2t 。所以工件與側(cè)面的距離a取1.5mm，工件與工件之間取a1為1.2mm。
式中：t —— 為材料厚度；
3.2.2 排樣方案設計
排樣方式最主要采用提高材料的利用率，降低成本及保證沖裁件及模具的使用壽命為前提。故方案有廢料的直排方式，如圖3.2.2所示：
(圖3.2.2）
方案二：有廢料直對排：
（圖3.2.3）
3.2.3 排樣方案比較
排樣圖方案一
一個步距的材料利用率：η= A/Bsｘ100％
A = 220 - 2πφ-(πR+0.6ｘ4)=198.8mm
工件的步距s為：B+ a = 12.2mm
η= A/Bs=198.8/28.5ｘ12.2ｘ100％=57.1％
方案二的材料利用率：η= A/Bsｘ100％
s =B + a =26.2mm
η= 198.8／14 ｘ26. Ｘ100％＝54.4％
查板材標準選用700mm×800mm的剛板，每張剛板可剪裁25張條料（28mm×800mm），每張條料可沖1625個工件，則ηθ：
Ηθ=nA1÷LB×100％
=1625×198.8÷770×800×100%
=52.4%
故一張剛板的材料利用率為25.4%
式中：η——一個步距的材料利用率；
B —— 工件寬度；
A——一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；
B——條料寬度；
s——步距.
根據(jù)選擇的排樣方式?jīng)_裁件的沖裁步驟：
（1） 先沖兩個φ1和橢圓
（2） 對工件的外形狀落料
3.2.4 排樣方案選擇
方案一的材料利用率比方案二的高，方案一在沖裁過程中工件飛的剛性、強度都相較方案二好。在滿足材料利用率及工件最后的剛性等條件下，排樣方式選擇方案一。
3.3 沖壓力的計算
3.3.1沖裁力的計算
沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。
工件的沖裁力為：
F = KLtτb
= 1.3ｘ68ｘ0.3ｘ300=7956(N)
式中： F——沖裁力；
L——沖裁周邊長度；
t——材料厚度；
τb ——材料抗剪強度；
K——系數(shù)（一般取值1.3）
3.3.2退料力、頂出力的計算
退料力﹑頂出力包括卸料力、推件力和頂件力
卸料力：從凸模上卸下卡住的料所需要的力 ；
推件力：將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力；
頂件力：逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力。
卸料力的計算：Fx=KxF
=0.05 Ｘ 7956=397.8(N)
推件力的計算: Ft=nKt F
n =h/t =3/0.3 =10
Ft = 10 Ｘ0.063Ｘ7956=5014.3(N)
頂出力的計算: Fd=Kd F
=0.08 Ｘ 7956= 636.5(N)
式中: F —— 沖裁力;
Kx、Kt、Kd ——卸料力、推件力、頂件力系數(shù),見《沖壓模具設計與制造》
表2.6.1;
n —— 同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù);
n = h/t
h ——凹模洞口的直刃壁高度;
t —— 板料厚度。
3.3.3降低沖裁力的方法
為了實現(xiàn)小設備沖裁大工件,或使沖裁過程平穩(wěn)以減少壓力機振動,常采用以下方法降低沖裁力。
1.階梯凸模沖裁
在多凸摸的沖模中,將凸模設計成不同的長度,使工件端面呈階梯式布置,這樣,各凸模沖裁力的最大峰值不同時出現(xiàn),從而達到降低沖裁力的目的。
2. 斜刃沖裁
用平刃口沖裁模具時,沿刃口整個周邊同時沖切材料,故沖裁力很大。若將凸模(或凹模)刃口平面作成與其軸線傾斜一個角度的斜刃,則沖裁時刃口就不是全部同時切入,而是逐步地將材料切離,這樣就相當于把沖裁件整個周邊長分成若干小段進行剪切分離,因而能明顯降低沖裁力。
3.加熱沖裁(紅沖)
3.4計算壓力中心
模具的壓力中心就沖壓合力的作用點。
確定模具的壓力中心
(1) 按比例畫出圖形的輪廓，如圖3.4.1
圖3.4.1
（2） 任意位子畫出坐標軸X、Y，如圖3.4.1所示。
（3） 將組成圖形的輪廓劃分為若干簡單的線段求出各線段長L1、L2 、L3…Ln
L1=πR1=3.14×4.1 = 12.9mm
L2=1/4 πR2 =1/4 × 3.14×4＝3.14mm
L3＝8.46mm
L4= 1/2πD=1/2×3.14×11＝17.3mm
L5=15.4mm
（4） 確定各段的重心位置X1、X2、… X3 和Y1、Y2、… Y3。
L1 (6,6.9) ; L2 (12.94,4) ; L3 (13.7,0) ; L4 (21.4,5.5) ; L5 (17.17,11)
(5) 按《沖壓模具與設計》公式（2.6.12）、（2.6.13）算出壓力中心坐標（X0、Y0)。
X0=L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5÷L1+L2+L3+L4+L5
=77.4+40.6+115.9+370.22+264.4÷12.9+3.14+8.46+17.3+15.4
=14.08
Y0=L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5÷L1+L2+L3+L4+L5
=89+12.56+0+95.15+169.4÷57.2
=6.4
零件的壓力中心即所求的中心如圖3.4.2所示：
（圖3.4.2）
第四章 沖壓設備選
4.1典型沖壓設備概述（曲柄壓力機)
曲柄壓力機的工作原理：利用曲柄連桿機構(gòu)進行工作，電動機通過帶輪及齒輪帶動曲軸運動，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復運動。曲柄壓力機分為偏心壓力機和曲軸壓力機，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機一般是開式壓力機，而曲軸壓力機有開式和閉式之分。
曲柄壓力機的特點有：生產(chǎn)率高，適合與各種沖壓加工。
4.2沖壓設備選擇原則
4.2.1沖壓設備類型的選擇
（1） 中小型沖壓件 選擇開式機械壓力機
（2） 大中型沖壓件 選擇雙柱閉式機械壓力機
（3） 導板?；蛞髮撞浑x開導柱的模具 選擇偏心壓力機
（4） 大量生產(chǎn)的沖壓件 選擇高速壓力機或多工位自動壓力機
4.2.2沖壓設備規(guī)格的確定
壓力機的選用原則：
（1） 公稱壓力 公稱壓力的大小，表示壓力機本身能夠承受的沖擊大小。
（2） 滑塊行程長度 是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。
（3） 行程次數(shù) 行程次數(shù)即指滑塊每分鐘沖擊次數(shù)。
（4） 工作臺面尺寸
（5） 滑塊模柄孔
（6） 閉合高度
（7） 電動機功率的選擇
4.3選擇沖壓設備
對于曲柄壓力機來說，必須滿足以下要求：
（1）壓力機的標稱壓力必須大于沖壓的工藝力的總和FZ。即 FZ>ΣF。
更確切地說，應該是沖壓過程的負荷曲線必須在壓力機的許用負荷曲線之下。
該工件采用剛性卸料：
ΣF=F+FT=7956+5014.3(N)=12970.3(N)
即：
FZ≥ 1297.0（N)≈12.97（KN)
（2）壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。
（3）壓力機的行程要滿足工件成形的要求。
（4）壓力機的臺面尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置。一般每邊應大出50～70mm以上。壓力機臺面上的漏料孔尺寸必須大于大件（或廢料）的尺寸。
鑒于該工件屬小型大批量生產(chǎn)， 在保證費用地等情況下，選擇開式機械壓力機。根據(jù)工件的沖壓總工藝力選擇：
J23 - 3.15開式可傾壓力機 （3.15表示公稱壓力為31.5KN）壓力機的技術(shù)參數(shù)為：
滑塊公稱壓力P0：31.5KN
滑塊行程S： 25mm
行程次數(shù)（快速）：200次/s
連桿調(diào)節(jié)量：25mm
最大閉合高度：120mm
最大裝模高度：100mm
工作臺尺寸（前后×左右）：100mm×90mm
模柄孔尺寸：φ25mm×40mm
最大傾斜角度：450
墊板尺寸（厚度×孔徑）：25mm ×φ50mm
第五章 模具結(jié)構(gòu)設計
5.1 模具總體結(jié)構(gòu)設計
5.1.1方案分析
由沖壓工藝分析得知，沖裁該工件選擇級進模，所以該模具類型為級進模。
5.2模具閉合高度分析
5.2.1閉合高度概述
模具的閉合高度是指沖裁模在最低工作位置時，上模座板上平面至下模座下平面之間的距離。
5.2.2估算模具閉合高度
模具的閉合高度與壓力機裝模高度的關(guān)系：
Hmax - M - H1 ≤ H ≤ Hmax - H1
實際上使用：
Hmin -H1 + 10mm ≤ H ≤ Hmax - H1 - 5mm
式中： H——模具閉合高度；
Hmin——壓力機的最小閉合高度；
Hmax——壓力機的最大閉合高度；
H1——墊板厚度；
M——連桿調(diào)節(jié)量；
Hmin - H1——壓力機的最小裝模高度；
Hmax - H1——壓力機的最大裝模高度。
根據(jù)所選的壓力機可知：
Hmin = 120mm
裝模高度調(diào)節(jié)量為 25mm
Hmax = 145mm
估算模具閉合高度：
100 - 25 + 10 ≤ H ≤ 120 - 25 -5
即 85 ≤ H ≤ 90
估取模具閉合高度為： 88mm
第六章 模具主要零部件設計
6.1 凸、凹模設計
6.1.1計算沖裁間隙
根據(jù)沖裁件的要求,對于尺寸精度和表面質(zhì)量要求不高的零件，在滿足沖裁件的要求的前提下，以降低沖裁力、提高模具壽命的目的下，根據(jù)《沖壓模具設計與制造》表2.3.3得雙面沖裁間隙值：
Zmin = 0.021; Zmax = 0.027
6.1.2凸、凹模刃口尺寸計算
⑴ 落料
設工件的尺寸為D-△0，根據(jù)計算原則，落料時以凹模為設計基礎。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合力間隙值即得到凸模。
DA = (DA -Zmin)0+δT
DT = (Dmax －χ△ －Zmin）0-δT
Φ11 RA = ( 11 - 0.052 )0+δT =10.950+0.0.02
RT = ( 11 - 0.5×0.14 -0.052 )0-δT
= 10.890-0..02
Φ8.2 RA = （8.2 - 0.052）0+0.02 = 8.150+0.02
RT = ( 8.2 - 0.5×0.14 -0.052 )0-δT
= 8.080-0.02
⑵ 設沖孔尺寸為d0+△，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
dT = ( dmin + x△ ）0-δT
dA = ( dT + Zmin )0+δA = ( dmin + x△ + Zmin )0+δA
Φ1 RT = ( 1 + 0.5×0.14 ）0-0.02 = 1.070-0.02
RA= ( 1 + 0.5×0.14+0.021）0+0.021 = 1.090+0.02
Φ4 RT = ( 4 + 0.5×0.14 ）0-0.02 =4.07 0-0.02
RA= (4 + 0.5×0.14+0.03）0+0.02 = 4.100+0.02
⑶ 孔心距屬于磨損厚基本不變的尺寸。在痛一工步中，在工件上沖出孔距為L±△／2兩個孔時，其凹模型孔中心距Ld可按下式計算：
Ld = L ±1/8△
兩個φ1 5.5 Ld = 5.5 ± 1/8 ×0.14 = 5.5 ± 0.018
上述式中：DA 、DT —— 落料凸、凹模尺寸；
dT 、dA —— 沖孔凸、凹模尺寸；
Dmax —— 落料件的最大極限尺寸；
dmin —— 沖孔件孔的最小極限尺寸；
L 、Ld —— 工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸；
△ —— 工件制造公差，查表值0.14；
Zmin —— 最小合理間隙；
X —— 磨損系數(shù)，取0.5，按IT8級制造；
δT、δA —— 凸 、凹模的制造公差，可按IT6~IT7級選取，查《沖壓模具設計 與制造表2.4.1得。
6.1.3凸模結(jié)構(gòu)設計
Φ1的兩個孔的凸模采用加全程保護與向?qū)鐖D6.1.3所示
Φ4的橢圓選擇圓形凸模.
采用固定卸料板卸料及導料板時，凸模按下式計算：
L = h1 + h2 + h3 + h
導料板h1 = 6mm ，卸料板厚h2 =12mm , 凸模固定板厚 =12mm , 凸模修模量h = 15mm.則：
L = 6 + 12 + 12 + 15 = 45mm
注：凸模固定板厚度是凹模厚度的0.6—0.8倍取得，凸模修模量包括凸模的修模量、凸模進入凹模的深度（0.5—1mm)、凸模固定板與卸料板的安全距離等，一般取10—20mm。
6.1.4凹模結(jié)構(gòu)設計
凹模的采用圓形凹模，使用螺釘固定。
圖6.1.4
凹模厚度
H = (0.1×P)-3 P取12 971 N
≈ 10.9mm
凹模的長度
L = b + 2c
= 25 + 2×26
= 77mm
凹模的寬度
B =步距 + 工件寬 + 2c
= 12.2 + 11 + 2×26
= 75.2mm
步距 = 12.2mm , 工件寬 = 11mm
式中： H —— 凹模厚度；
P —— 總沖裁力；
L —— 凹模的長度；
B —— 凹模的寬度；
b —— 沖裁件長度；
c —— 凹模壁厚26；見《模具設計與制造實訓》表6-2
根據(jù)GB/T 8057—95，確定凹模外形尺寸為100×80×20。
凹模的刃口形式，如又圖所示 ：
刃口高度H = 3 （《沖壓模具設計與制造》表2.9.4所示）
6.2 卸料裝置設計
卸料裝置分為固定卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料切刀三種。質(zhì)量要求高而且板料較薄的宜選用彈性卸料裝置。此工件選用彈性卸料裝置。
圖6.2.1
1——彈性元件（橡膠）； 2 —— 卸料板
卸料板厚經(jīng)驗值取 = 12 mm,外形尺寸與凹模一致。
6.3 彈性元件的選擇
彈性元件主要包括彈簧和橡膠，主要為彈性卸料提供作用力和行程。在此工件中，選用橡膠作為彈性元件。
6.3.1 橡膠的選擇原則
橡膠的允許承受的負荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件。
橡膠的選擇原則：
⑴ 為保證橡膠正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求：
F0 ≥
式中： F0 —— 橡膠在預壓縮狀態(tài)下的壓力（N)；
FX —— 卸料力。
⑵ 為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的45%。一般?。?
△H2 = (0.35～0.45）H0
式中： △H2 —— 橡膠允許的總壓縮量；
H0 —— 橡膠的自由高度。
橡膠預壓縮量一般取自由高度的10%～15%。
△H0 = （0.10～0.15）H0
式中△H0為橡膠預壓縮量（mm）。
故 △H1 = △H2 - △H0 =（0.25～0.35）H0
即 △H1 = △H’ + △H∥
式中： △H’—— 卸料板的工作行程， △H’= t+1，t為板料厚度；
△H∥ —— 凸模刃口修模量。
⑶ 橡膠高度與直徑之比按下式校核：
0.5 ≤ H0/D ≤ 1.5
式中：D —— 橡膠外經(jīng)（mm）。
6.3.2 卸料裝置橡膠的選擇
⑴ 根據(jù)工藝性質(zhì)核模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能、形狀為長方體和數(shù)量1。沖裁卸料選用較硬橡膠。
⑵ 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸
Fxy = AP
所以，橡膠的橫截面積為
A = Fxy / P
式中：Fxy —— 橡膠所產(chǎn)生的壓力，設計時取大于或等于卸料力（即F0)；
P —— 橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮有關(guān)，其值可按《沖壓模具設計 與制造》圖2.9.35確定，設計時預壓力下的單位力；
A —— 橡膠橫截面積。
橡膠允許的總壓縮量: △H2 = (0.35～0.45）H0
△H1 = △H2 - △H0 =（0.25～0.35）H0
△H1 = △H’ + △H∥
△H’= t+1 = 0.3 + 1 = 1.3mm
△H∥ = 3 mm (根據(jù)《沖壓模具設計與制造》表2.9.4取得）
故 △H1 = 1.3+3 = 4.3 mm
H0 = 4.3/（0.25～0.35）= 14 mm
△H2 = (0.35～0.45）H0 = (0.35～0.45）× 15 =6mm
橡膠的預壓縮量： △H0 = （0.10～0.15）H0 = 2 mm
橡膠的橫截面積為
A = Fxy / P = 400 / 20 = 20 mm2
⑶ 求橡膠高度尺寸
H0 = △H1 /（0.25～0.35）
= 4.3/（0.25～0.35）= 14 mm
⑷ 校核橡膠高度與直徑之比：
0.5 ≤ H0/D ≤ 1.5
H0/D = 14 / 10 =1.4
結(jié)果表示橡膠高度尺寸符合要求.
6.4螺釘和銷釘?shù)倪x擇
6.4.1 螺釘?shù)倪x擇
螺釘和銷釘都是標準件，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘。選擇規(guī)定參考《沖壓模具設計與制造》表2.9.14。本套模具的凹模厚度為10.9mm，所以選擇M4、M5號螺釘。
6.4.1 銷釘?shù)倪x擇
銷釘起固定作用，常用圓柱銷釘。
6.5定位方式設計
定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。具有卸料板的級進模，常采用導料板送進導向的模具。選擇與卸料板分開式的導料板。導料板厚度4mm。對于條料的公差較大，為避免條料在導料板中偏擺，使最小搭邊值得到保證，應在送料方向裝側(cè)壓裝置，對于只有0.3mm的板料，在實際生產(chǎn)中應選用雙側(cè)刃。導料板厚4mm，外形尺寸與凹模平齊。導料板與條料之間的間隙取1mm。
6.6導向零件選擇
6.6.1 分析
導向零件是用來保證上模相對與下模的正確運動。對生產(chǎn)批量較大的、零件公差要求較高、壽命要求較長的模具，一般都要采用導向裝置。模具中運用最廣的是導柱和導套。
導柱和導套一般采用過盈配合H7/H6，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中。
6.6.2 導柱、導套選擇
導柱選用標準型，導套選用標準導套。
其應符合圖6.6.2所示：
采用對角導柱的導向方式。
根據(jù)凹模周界尺寸為依據(jù)選擇
導柱尺寸為d/mm×L/mm : φ20×110；
導套尺寸為d/mm×L/mm ×D/mm：φ20×70×28
圖6.6.2
6.7支撐零件選擇（上、下模座）
6.7.1上、下模座選擇原則
模座分為上、下模座，起形狀相似。
在選擇原則上一般遵循：
（1） 盡量選擇標準模架，而標準模架的型式和規(guī)格就決定了上、下模座的型式和規(guī)格。
（2） 所選用或設計的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應，并進行必要的校核。
（3） 模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為4級。
（4） 上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在±0.02mm一下；模座的導柱、導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平行面垂直，安裝滑動式導柱和導套時，垂直度公差一般為4級
（5） 模座的上、下表面粗糙度Ra值為1.6～0.8μm,在保證平行度的前提下，可允許Ra值降低為3.2～1.6μm。
6.7.2上、下模座的選擇
上模板尺寸：100×80×30
下模板尺寸：100×80×40
6.8模架的選擇
該模架采用的是由上模座、下模座、導柱、導套組成的滑動對角導柱模架，該模架的特點在于導向裝置安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。
上模座厚度取30mm、下模座厚度取40mm、上模墊板取8mm、凸模固定板厚為12mm，所以該模具的閉合高度為：
H閉 = H上 + H墊 + H + L + H下 - h2
=30 + 8 + 20 + 45 + 40 - 1
= 142mm
可見該模具的閉合高度小于壓力機J23-25的最大裝模高度（145mm），可以使用。
第七章 模具總圖繪制
7.1繪制二維工程圖
見后面附圖
7.2 三維建模
見后面附圖
第八章 模具主要零部件制造工藝的編制
8.1上模板
上模座板的加工工藝過程
材料：HT200
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
按GB/T2855.5-90選擇100×80的模架。
2
鉗工
①劃線：螺釘孔中心線 ，銷釘孔中心線，模柄孔中心線及輪廓線
②鉆孔：鉆螺釘過孔及锪背面沉孔至要求。
3
平磨
與模柄配平模柄孔φ25及臺階到要求。
4
鉗工
與模柄配轉(zhuǎn)止銷孔到要求。
5
鉗工
總裝配 ①用透光層保證凸模固定板上凸模下模中的凹模對中后，上模座凸模固定板配作銷釘。
②用墊板層凹模與下模上的凸模對中后，上模座與凹模板配作銷釘。
6
鉗工
總裝配。
8.2下模板
下模座板的加工工藝過程
材料：HT200
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
按GB/T2855.5-90選擇100×80的模架。
2
鉗工
①劃線 ：緊固螺釘過中心線，卸料螺釘過中心線，落廢料孔過中心線，凸模螺釘過孔中心線。
②鉆孔 ：鉆上述所述孔到要求，锪孔背面沉孔到要求。
3
鉗工
鉆凸模配作銷釘孔。
4
鉗工
總裝配。
8.3凸模
沖孔φ1和橢圓φ4的加工工藝過程相似。下面以φ1做例
沖孔凸模的加工工藝過程
材料：T10A 硬度：56～60HRC
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件（退火出力）φ5×50mm
2
熱處理
退火，硬度達180～200HB
3
車
①車一端面，打頂尖孔，車外圓至φ3mm，調(diào)頭車另一端，長度達48mm，打頂尖孔。
②雙頂尖頂，車外圓尺寸到要求尺寸為止。
4
檢驗
檢驗。
5
熱處理
淬火，硬度到50～60HRC。
6
磨削
磨削外圓尺寸φ10-0.25至要求。
7
線切割
切除工件端面頂尖孔，尺寸長度達450+0.52。
8
磨削
磨削端面至Ra0.8μm
9
檢驗
檢驗。
10
鉗工
裝配（鉗修及裝配，保證）。
8.4凹模
凹模的加工工藝過程
材料：Gr12 硬度：60～64HRC
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件（退火狀態(tài)）：105mm×85mm×23mm
2
粗銑
銑六面到尺寸：100.4mm×80.4mm×21mm，注意：兩大平面與兩相鄰側(cè)面用標準角尺測量達基本垂直。
3
平面磨
磨光兩大平面達20.6mm，磨兩相鄰側(cè)面達垂直度，垂直度達0.02mm/100mm。
4
鉗工
①劃線：畫出各孔徑中心線并畫出凹模洞口輪廓尺寸；
②鉆孔：鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓准鞍寄６纯诖┚€孔；
③鉸孔：鉸銷釘孔到要求；
④攻絲：攻螺紋絲到要求。
5
熱處理
淬火 使硬度達60～64HRC。
6
平面磨
磨光兩大平面，使厚度達20.3mm。
7
線切割
割凹模洞口，并留0.01mm～0.02mm。
8
鉗工
①研磨凹?？湛趦?nèi)側(cè)面達0.8μm
9
鉗工
墊片層保護凹模與凸模間隙的均勻后，凹模與上模座配作銷釘。
10
平面磨
磨凹模板上平面厚度達到要求。
11
鉗工
總裝配。
8.5退料板
卸料板的加工工藝過程
材料：45＃ 硬度：24～28HRC
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
氣割下料105mm×85mm×15mm。
2
熱處理
調(diào)質(zhì)處理 硬度24～28HRC。
3
粗銑
銑六面到100.5mm×80.5mm×12.8mm，并使兩大平面與相鄰兩側(cè)面基本垂直。
4
平磨
磨平兩大平面，厚度達12.4mm，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度達0.02mm/100mm。
5
鉗工
①劃線：螺紋孔中心線，定位釘孔中心線及中間型孔輪廓線；
②鉆孔：螺紋底孔，定位釘?shù)卓仔痛┚€孔；
③鉸絲，攻絲：鉸定位釘?shù)卓椎揭螅菁y孔攻絲到要求。
6
線切割
割型孔到要求。
7
鉗工
①型孔與凸模裝配；
②定位釘與定位釘裝配；
③螺紋孔與螺釘裝配。
8
平磨
磨厚度到要求。
9
鉗工
總裝配。
8.6導柱
導柱的加工工藝過程
材料：20＃ 硬度：58～62HRC
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
鍛件（退火出力）φ24×115mm
2
熱處理
退火，硬度達180～200HB
3
車
①車一端面，打頂尖孔，車外圓至φ22mm，調(diào)頭車另一端，長度達113mm，打頂尖孔。
②雙頂尖頂，車外圓尺寸到要求尺寸為止。
4
檢驗
檢驗。
5
熱處理
淬火，硬度到58～62HRC。
6
磨削
磨削外圓尺寸φ200-0.52至要求。
7
線切割
切除工件端面頂尖孔，尺寸長度達1100+0.52。
8
磨削
磨削端面至Ra0.8μm
9
檢驗
檢驗。
10
鉗工
裝配（鉗修及裝配，保證）。
8.7導套
導套的加工工藝過程
材料：20＃ 硬度：58～62HRC
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
下料：φ23mm×75mm×32mm
2
熱處理
退火，硬度達180～200HB
3
車
①車一端面，打頂尖孔，車外圓至φ28.5mm，調(diào)頭車另一端，長度達71mm，打頂尖孔。
②雙頂尖頂，車外圓尺寸到要求尺寸為止。
③鉆孔：鉆內(nèi)側(cè)孔達20.00mm
4
檢驗
檢驗。
5
熱處理
淬火，硬度到58～62HRC。
6
磨削
磨削外圓尺寸φ280-0.52至要求。
7
線切割
切除工件端面，尺寸長度達700+0.52。
磨削
磨削端面至Ra0.8μm
檢驗
檢驗。
鉗工
裝配（鉗修及裝配，保證）。
第九章 總結(jié)
在這次畢業(yè)設計過程中，我了解到生產(chǎn)合格的沖壓產(chǎn)品必須有精密的模具、合理的沖壓成形工藝和高效的沖壓設備。沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備。若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進的沖模，先進的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn)。因此在沖壓生產(chǎn)過程中先進的沖壓模具是十分重要的。
沖壓模具的設計是精密的設計，不僅要經(jīng)過嚴密的設計和精密的計算而且要應用到CAD等繪圖軟件。經(jīng)過查閱大量的資料、嚴密的設計及精密的計算完成了本次畢業(yè)設計。本次設計設計中不但應用了課本知識和大量的課外知識，而且應用了CAD、Proe/E等學習軟件。本次設計的沖壓模具經(jīng)過檢驗是一套可以加工合格成品的先進模具。本次設計既有合理的設計流程又有嚴密的計算和繪圖，且符合產(chǎn)品的工藝加工要求，所以是一套合格的模具。
本次設計使我更加了解沖壓模具的設計流程和設計原理，學會知識的融合貫通。在實際的設計過程中不僅要了解產(chǎn)品的工藝和技術(shù)參數(shù)，而且要懂得沖壓模具和沖壓設備的加工原理，只有將產(chǎn)品和模具緊密的聯(lián)系在一起才能設計出先進的沖壓模具。
結(jié)束語
經(jīng)過一個多月查閱資料，基于UG的三維造型、CAD的二維設計已經(jīng)完成，本次設計主要涉及了UG的立體制圖造型的相關(guān)知識及CAD作圖等諸多方面。設計中涉及到的許多問題，更是對以前所學的知識的鞏固及對過去三年中所學知識的系統(tǒng)總結(jié)，相信這次的設計對我們將來的工作會有一定的幫助。
在設計中，我積極查閱資料，細心鉆研各個技術(shù)細節(jié)，爭取把此次設計搞好。通過這次設計，讓我明白了在設計的過程中考慮問題應該全面，知道了一些查閱資料的方法和技巧，如何篩選自己需要的信息等知識。通過這次設計，提高了我獨立做事的能力。
由于沖壓制件的結(jié)構(gòu)不是很復雜，但是在設計各塊板時，帶來模具的結(jié)構(gòu)也越來越復雜，這就要求我們模具設計人員不斷地想出更多合理可靠的模具結(jié)構(gòu)來成型不同要求的制件。在實際的設計工作中，我們應充分利用我們所掌握的有關(guān)數(shù)學、力學以及材料學等相關(guān)方面的知識，通過運用國內(nèi)外先進的CAD/CAE/CAM集成技術(shù)軟件來進行模具結(jié)構(gòu)設計與開發(fā)工作，這樣我們就會不斷提高自身的業(yè)務技能和專業(yè)技術(shù)水平，從而增加新產(chǎn)品的潛在價值和市場競爭力，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟。
致謝
畢業(yè)設計的目的是為了使學生鞏固和加深對沖壓模具的了解和認識。本次沖壓模具設計使我們這個設計小組的所有成員對以前所學的知識有了更深刻的認知，我們把書本上所學的理論知識運用到實踐中來，這樣理論與實踐的相互結(jié)合，充分驗證了我們大學來學習成果。
本次畢業(yè)設計，我們本著全面開拓思路、勇于創(chuàng)新的原則，全面提高對模具的了解和實際的動手能力，把以前不是很懂的知識在腦海里加深了一次，為以后在實際工作中出色地完成任務打下堅實的基礎。由于我們知識水平有限，缺乏很多實踐經(jīng)驗，在此套沖壓模具設計中出現(xiàn)一些錯誤，但是各位老師熱心地給予指導，指出我的問題所在，并要求我及時作出更改，使我順利的完成了這次畢業(yè)設計。在此我非常感謝各位老師給予我的幫助，由衷地謝謝你們！
參考文獻
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[10]鄭家賢編著.沖壓工藝與模具設計實用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005
[11]梁炳文主編.冷沖壓工藝手冊.北京：航空航天大學出版社，2004
[12]朱力光等編著.模具設計與制造實訓.北京：高等教育出版社，2004
[13] 林青安編. Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件設計 北京清華大學出版社出版 2004
[14] 黃圣杰等編著. Pro/ENGINEER 2001高級開發(fā)實例 北京 電子工業(yè)出版社 2002
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