畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）
第1章 緒 論
1.1沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀
沖壓技術(shù)的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)初，美國(guó)福特汽車的工業(yè)化生產(chǎn)大大推動(dòng)了沖術(shù)的研究和發(fā)展。研究工作基本上在板料成形技術(shù)和成形性兩方面同時(shí)展開(kāi)，關(guān)鍵問(wèn)題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預(yù)估、成形方法的創(chuàng)新，以及成形過(guò)程的分析與控制。但在20世紀(jì)的大部分時(shí)間里，對(duì)沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗(yàn)型的。分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論，能求解的問(wèn)題十分有限。研究的重點(diǎn)是板材沖壓性能及成形力學(xué)，60年代是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要時(shí)期，各種新的成形技術(shù)相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖（FLD）的提出，推動(dòng)了板材性能、成形理論、成形工藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為沖壓技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。
隨著對(duì)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識(shí)，沖壓成形技術(shù)無(wú)論在深度和廣度上都取得了前所未有的進(jìn)展，其特征是與高新技術(shù)結(jié)合，在方法和體系上開(kāi)始發(fā)生很大變化。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合，推動(dòng)了先進(jìn)沖壓成形技術(shù)的形成和發(fā)展。
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)冷沖壓生產(chǎn)工工藝的發(fā)展是很重視的.不少國(guó)家(如美國(guó)、日本等)模具工業(yè)產(chǎn)值己超過(guò)機(jī)床工業(yè)。從這些國(guó)家鋼材構(gòu)成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢(shì)。鋼帶和鋼板占全部品種的67%，充分說(shuō)明沖壓這種加工方法己成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。
1.2沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
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/E ngineer、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。
模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。
1.3復(fù)合模的特點(diǎn)和概況
復(fù)合模是沖壓模具的一種，它在提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化有非常重要的意義。復(fù)合?？蓪?duì)一些形狀十分復(fù)雜的沖壓件進(jìn)行沖裁、成型、拉深、成形加工。對(duì)大批量生產(chǎn)的沖壓零件尤其應(yīng)該選用復(fù)合模。它的特點(diǎn)是：沖壓生產(chǎn)效率高；操作安全；沖件質(zhì)量高；模具壽命長(zhǎng)；沖壓生產(chǎn)總成本較低
1.4國(guó)內(nèi)模具CAD技術(shù)的未來(lái)
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造(CAD/CAM)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字和圖形信息處理，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、造型和數(shù)控加工的自動(dòng)編程軟件，具有知識(shí)密集、綜合性強(qiáng)、初始投入大的特點(diǎn)。它的普及應(yīng)用將使產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式發(fā)生深刻的變化，從而帶動(dòng)制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展。
在我國(guó)，CAD/CAM研究普遍存在著科研水平較高，商品化程度低的特點(diǎn)，很多科研成果不能及時(shí)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力，這樣，長(zhǎng)期以來(lái)進(jìn)口軟件便成為唯一的選擇。許多企業(yè)上了CAD/CAM項(xiàng)目，有的投資額高達(dá)數(shù)百萬(wàn)元，購(gòu)置了當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的工作站、小型機(jī)系統(tǒng)，但現(xiàn)在絕大多數(shù)都已束之高閣，造成了大量人力、物力的浪費(fèi)。究其原因：一是國(guó)外CAD/CAM軟件和工作站等硬件產(chǎn)品價(jià)格昂貴，動(dòng)輒幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)美金，給企業(yè)造成沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；二是軟硬件操作復(fù)雜，不但要求使用者具有較高的數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn)，而且要求具有較高的計(jì)算機(jī)水平和英語(yǔ)基礎(chǔ)，這樣的人才十分難得且培訓(xùn)周期長(zhǎng)，這些因素使得CAD/CAM技術(shù)成為國(guó)內(nèi)制造企業(yè)的一塊心病。
近年來(lái)，情況有了轉(zhuǎn)機(jī)。隨著改革開(kāi)放的深入，沿海和內(nèi)地的一些地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)日益活躍，特別是廣東沿海和江南地區(qū)產(chǎn)生了一大批中、小型制造企業(yè)。由于面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品生命周期不斷縮短，多品種、小批量生產(chǎn)比例增加，如何縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造周期成為這些企業(yè)生存的關(guān)鍵。這一批中小型制造企業(yè)迫切要求配備功能完備、價(jià)格廉宜、學(xué)習(xí)
簡(jiǎn)便和技術(shù)支持良好的CAD/CAM軟件，形成了強(qiáng)大的市場(chǎng)需求?？磥?lái)，繼國(guó)產(chǎn)繪圖軟件全面占領(lǐng)市場(chǎng)之后，高品質(zhì)、低價(jià)位、自主版權(quán)的CAD/CAM軟件即將大行其道。
第2章 五格不銹鋼餐盤沖壓工藝設(shè)計(jì)
2.1 五格不銹鋼餐盤零件工藝分析
圖1 所示五格不銹鋼餐盤外形較復(fù)雜,材料為1Cr18Ni9Ti ,厚度1. 0 mm,生產(chǎn)批量大批量。五格不銹鋼餐盤成形工藝包括沖裁、成型等工序, 此外, 制件上表面不得有劃痕,截?cái)嗝娌坏糜忻? 未注尺寸公差為I T12。吃產(chǎn)品需要1次成形較容易,經(jīng)可行性分析,一個(gè)切邊模具加1個(gè)成型模具
1次成型成形, 且每步成型回彈必須嚴(yán)格控制。經(jīng)計(jì)算, 材料在垂直于纖維方向成型半徑均大于08 F 鋼最小成型半徑, 滿足成形要求, 但裁料時(shí), 要注意考慮纖維方向, 盡量采取成型方向與材料毛刺方向一致的成型方式,減小毛刺對(duì)制件成型質(zhì)量的影響。
五格不銹鋼餐盤
經(jīng)初步計(jì)算，模具工作過(guò)程:擋料銷定位, 當(dāng)油壓機(jī)滑塊下行帶動(dòng)上模座使模具閉合時(shí),凸模將料擠入凹模完成成型然后油壓機(jī)油缸上升推料塊將凹模的產(chǎn)品推出凹模。切邊模凸模進(jìn)入凹模,然后沖床滑塊上升，完成產(chǎn)品的全部工序。成型和切邊模具采用彈性卸料板。成型回彈的控制：控制成型回彈的方法常用補(bǔ)償法及鐓壓法。補(bǔ)償法是在模具相應(yīng)位置開(kāi)出一定斜度, 使工件出模后正好符合規(guī)定的角度。鐓壓法是鐓壓工件成型帶, 改變其應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài), 達(dá)到控制成型回彈的目的。在該工件上,成型利用鐓壓法可達(dá)到控
五格不銹鋼餐盤是一種比較常見(jiàn)的零件，也是多數(shù)機(jī)械設(shè)備中的必要零件，其外形各異，形狀復(fù)雜，但實(shí)際使用目的基本一致，使用數(shù)量也較多，成形工藝包括沖裁、成型、切邊等，由于其工序較多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、材料消耗多、效率低、成本高，不能較好地適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。
2.2 五格不銹鋼餐盤排樣方案設(shè)計(jì)
為降低制造成本,五格不銹鋼餐盤采用剪板機(jī)減料然后成型最后切邊這樣加快了工作效率而且可以減少模具的開(kāi)發(fā)
2.3 五格不銹鋼餐盤成型?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
五格不銹鋼餐盤模結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。模具工作過(guò)程:采用浮沉銷作為擋料裝置, 當(dāng)油壓機(jī)滑塊下行帶動(dòng)上模座使模具閉合時(shí),凸模將料擠入凹模，完成成型 然后模具上移 油壓機(jī)下油缸頂住推料塊 推料干推推料塊 推料塊把料從凹模型腔推出
2.4 成型回彈的控制
控制成型回彈的方法常用補(bǔ)償法及鐓壓法。補(bǔ)償法是在模具相應(yīng)位置開(kāi)出一定斜度, 使工件出模后正好符合規(guī)定的角度。鐓壓法是鐓壓工件成型帶, 改變其應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài), 達(dá)到控制成型回彈的目的。在該工件上,成型利用鐓壓法可達(dá)到控
第3章五格不銹鋼餐盤展開(kāi)圖計(jì)算與分析
3.1成型件的毛坯長(zhǎng)度的計(jì)算
由于此為r>0.5t的成型件，這類變薄不嚴(yán)重而且斷面畸變教輕，可以按應(yīng)變中性層長(zhǎng)度等于毛坯長(zhǎng)度的原則來(lái)計(jì)算，即
（3-1）
當(dāng)零件的成型角為時(shí)，則毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度為
（3-2）
式中x—應(yīng)變中性層位移系數(shù);
r —成型半徑（mm）;
t —料厚（mm）;
ｌ—制件各直線段長(zhǎng)度（i=1、2 、3；mm）;
L—毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度（mm）;
由文獻(xiàn)[1] 查表3-1得，當(dāng)r/t=1.0時(shí)，=0.42，則由式（3-2）得，
毛配暫定為400x300X0,8mm
第4章 五格不銹鋼餐盤工藝設(shè)計(jì)
4.1 材料利用率與壓力中心的計(jì)算
4.1.1 材料利用率的計(jì)算
沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。由文獻(xiàn) [1] 其計(jì)算公式如下：
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率 為
（4-4）
式（4-4）中A—沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm）;
n—個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目；
B—條料寬度（mm）;
h—進(jìn)距（mm）;
得 =63.4%
所以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為76.8%
4.1.2 壓力中心的計(jì)算
沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合，對(duì)于帶模柄的中小型沖模就要使壓力中心與模柄軸心線重合。否則沖裁過(guò)程中壓力機(jī)滑塊和沖模會(huì)承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具。因此設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合，若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過(guò)所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。
由于零件為對(duì)稱圖形，故采用解析法求壓力中心較為方便。
由文獻(xiàn) [1] 根據(jù)力學(xué)定理，諸分力對(duì)某軸力矩之和等于其合力對(duì)同軸之矩，則有
（4-5）
（4-6）
因?yàn)?，，，，所?
式中 、、、—各圖形的沖裁力（N）；
、、、 —各圖形沖裁力的軸坐標(biāo)（mm）;
、、、—各圖形沖裁力的軸坐標(biāo)（mm）;
、、、 —各圖形沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）;
t —板材厚度（mm）;
—材料抗拉強(qiáng)度（MPa）。
因?yàn)檎麄€(gè)圖形除了壓窩4處上下不對(duì)稱，其它地方都是左右上下對(duì)稱的，圖形左右對(duì)稱，所以壓力中心在Y軸上。且這四處，，，在方向的壓力中心即為整個(gè)圖形的壓力中心。
即產(chǎn)品的中心。
在實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在加工過(guò)程中發(fā)生變化的情況，或者由于零件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮不宜使壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心一致的情況，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏差不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍
4.2 沖壓力的計(jì)算
完成本制件所需的沖壓力由沖裁力、成型力及卸料力、翻邊力、壓窩力組成。
4.2.1 切邊力的計(jì)算
計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。
由文獻(xiàn) [1] 用平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力F（N）可按下式進(jìn)行計(jì)算
（4-7）
式中 L—沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）;
t —材料厚度（mm）;
—材料抗剪強(qiáng)度（MPa）;
K—系數(shù)。（考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3）
一般情況下，材料的，為計(jì)算方便，也可用下式計(jì)算沖裁力F（N）
（4-8）
式中 —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。
此制件所需的沖裁力即切邊力。
查文獻(xiàn) [4] 表1-24 得 =550MPa
切邊的沖裁力F沖=1.3X0.8X1158X550=662.4KN
所以此制件所需的沖裁力=662.4KN。
4.2.2 卸料力、推件力的計(jì)算
無(wú)論采用何種刃口沖模，當(dāng)沖裁工作完成后，由于彈性變形，在板材上沖裁出的廢料（或工件）孔徑沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會(huì)緊箍在凸模上。而沖裁下來(lái)的工件（或廢料）徑向會(huì)擴(kuò)張，并因要力圖恢復(fù)彈性穹彎，所以會(huì)卡在凹模孔內(nèi)。為了使沖裁過(guò)程連續(xù)，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，那卡在凹?？變?nèi)的沖件或廢料推出。從凸模上將零件或廢料卸下來(lái)所需的力稱卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱推件力。
、是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤(rùn)滑情況等。要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是困難的，由文獻(xiàn)[1]實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
式中 —系數(shù)，查文獻(xiàn) [1]表2-2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)，得=0.06，=0.1；
—卡在凹模直壁洞口內(nèi)的制件（或廢料）件數(shù)，一般卡3~5件，取=5。
F卸=0.06X662.4KN=40KN
F推=0.06X662.4X1KN=40KN
所以此制件所需的卸料力、推件力分別為40KN 40KN
4.6.3 成型力F的計(jì)算
為了提高成型件的精度，減小回彈，在板材自由成型的終了階段，凸模繼續(xù)下行將成型件壓靠在凹模上，其實(shí)質(zhì)是對(duì)成型件的圓角和直邊進(jìn)行精壓，此為校正成型。此時(shí)，成型件受到凸凹模的擠壓，成型力急劇增大。由文獻(xiàn) [1] 校正成型力（N）可用下式計(jì)算
（4-9）
式中 —單位面積上的校正力（MPa）;
A —校正面垂直投影面積（mm）;
查文獻(xiàn) [1] 表3-2 得=100 MPa ；
F
所以此制件所需的成型力為。
4.3 壓力機(jī)的初步選擇
查文獻(xiàn) [2] 表10-6 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格表，初選壓力機(jī)型號(hào)規(guī)格為J23-100，和同理公司生產(chǎn)的1000kN油壓機(jī)
第5章 模具主要零件設(shè)計(jì)
5.1 凸、凹模刃口尺寸的分析與計(jì)算
沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具刃口尺寸來(lái)保證。
由于在沖裁過(guò)程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循下述原則：
（1）落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凹模小一個(gè)最小合理間隙。
（2）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制
型號(hào)
公稱壓力/kN
滑塊行程/㎜
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
最大閉合高度/㎜
J23-10
400
100
45
330
J23-16
630
130
50
360
最大裝模高度/㎜
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度/㎜
滑塊中心線至床身距離/㎜
床身兩立柱間距離/㎜
J23-10
265
65
250
340
J23-16
280
80
260
350
工作臺(tái)尺寸/㎜
墊板尺寸/㎜
模柄孔尺寸/㎜
最大傾斜角度/（°）
J23-10
前后
460
厚度
65
直徑
50
30
左右
700
孔徑
220
深度
70
J23-16
前后
480
厚度
80
直徑
50
30
左右
710
孔徑
250
深度
80
電動(dòng)機(jī)功率/KW
機(jī)床外形尺寸/㎜
機(jī)床總質(zhì)量/Kg
前后
左右
高度
J23-10
5.5
1685
1325
2470
3540
J23-16
5.5
1700
1373
2750
4800
件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。
（3）選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)
表4-1
系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～3級(jí)。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即：落料件正公差為零，只標(biāo)注負(fù)公差；沖孔件負(fù)公差為零，只標(biāo)注正公差。
模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。
本論題落料件為了更好的配合、便于加工凸、凹模的加工，采用分別加工方法。根據(jù)落料件標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行計(jì)算，所有未標(biāo)注公差均按IT14級(jí)處理（落料件全尺寸見(jiàn)圖2-2）。
由于Zmin=0.1mm，Zmax=0.14 mm，凸、凹模制造公差可?。?
磨損系數(shù)?。?.5 ，所有尺寸均按入體原則進(jìn)行標(biāo)注。計(jì)算過(guò)程如表3-2：
表3-2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算過(guò)程
尺寸
計(jì) 算 公 式
凹模尺寸
凸模尺寸
360
264
。
5.2 凹模的設(shè)計(jì)
5.2.1 凹模各孔口位置尺寸
在凹模中，這類尺寸較多，其基本尺寸可按排樣圖確定。其制造公差按文獻(xiàn) [1] 表2-3沖裁件精度應(yīng)為IT10級(jí)，但此制件送進(jìn)工步數(shù)較多，累積誤差較大，會(huì)造成凸、凹模間隙不均，影響沖裁質(zhì)量和模具壽命，故而應(yīng)將模具制造精度提高?？紤]到加工經(jīng)濟(jì)性，在送料方向的尺寸按IT7級(jí)制造，其他位置尺寸按IT8～I(xiàn)T9級(jí)制造，具體尺寸參照凹模零件圖
5.2.2 確定凹模刃口形式
由于凹模采用整體式凹模。而對(duì)模具整體凹模上，小型、形狀復(fù)雜、局部薄弱的工作形孔，往往給機(jī)械加工或熱處理帶來(lái)很大的困難，當(dāng)它局部磨損后又會(huì)造成整個(gè)凹模的報(bào)廢。
因?yàn)榇酥萍螤詈?jiǎn)單、沖裁件精度要求不高、廢料為異形件，又是上浮的，所以由文獻(xiàn) [1] 圖5-1采用（e）型刃口形式的凹模。此種凹模刃口的特點(diǎn)是適用于落形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的料，且刃邊強(qiáng)度較好，刃磨后工作部分尺寸基本不變，沖裁薄料時(shí)選用。
圖5-1 凹模刃口形式
5.2.3 確定凹模厚度H
凹模外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。由于凹模的結(jié)構(gòu)型式不一，受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，首先考慮是在成型工位所要受到的成型力，且由于壓窩凸模是固定在凹模，所以要適當(dāng)增加凹模厚，一般根據(jù)沖裁件尺寸和板料厚度，由文獻(xiàn) [2] 凹模的厚度H可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
H = Kb （≥15mm） （5-5）
式中 K—考慮坯料厚度影響的系數(shù)；
b — 沖裁件最大外形尺寸（mm）；
查文獻(xiàn) [1] 表8-1，得K=0.2；
H= 45mm
考慮到壓窩凸模的高度，則H調(diào)整為65mm,此凹模用于大批量生產(chǎn)，其厚度要考慮修磨量（5~6mm），所以凹模厚度H為65mm。
5.2.4 確定凹模周界尺寸L×B
由文獻(xiàn) [2] 表7-6 得凹模最小壁厚為1.6mm。
由文獻(xiàn) [2] 凹模壁厚（刃口到外邊緣的距離）可按下列公式確定
C﹦（1.5～2.0）H （≥30mm） （5-6）
C﹦1.5×40 mm﹦60 mm
∴ L=460mm ; B=350 mm 。
5.3 凸模的設(shè)計(jì)
查文獻(xiàn) [3] 表5-27圓凸模形式和尺寸，選用圓凸模規(guī)格為 BⅡ15×83 JB/T8057-1995。
其他形式凸模的長(zhǎng)度與直徑為4毫米的凸模長(zhǎng)度一樣都為69毫米。凸模長(zhǎng)度確定后一般不需要作強(qiáng)度核算，但因?yàn)橹睆綖?.5毫米的凸模比較細(xì)小，所以只需要進(jìn)行抗彎能力和承壓能力校核。若其強(qiáng)度達(dá)到了要求，則其他凸摸強(qiáng)度都合格。
5.3.1 校核凸?？箯澞芰?
由文獻(xiàn) [5] 對(duì)于圓形凸模的校核公式如下：
（5-7）
式中 —凸模允許的最大自由長(zhǎng)度（mm）;
F —該凸模的沖壓力（N）；
d —凸模最小直徑（mm）；
=（69－24－11）mm=34mm
F =1461.7N
∵ =34mm<=42.4mm
所以凸?？箯澞芰细?。
5.3.2 校核凸模承壓能力
由文獻(xiàn) [5] 對(duì)于圓形凸模的校核公式如下：
（5-8）
式中 —凸模的最小直徑（mm）;
t —材料厚度（mm）;
—材料抗剪強(qiáng)度（MPa）;
—凸模材料的許用應(yīng)力（MPa）;
查文獻(xiàn) [ 2] 表9-17 得=1500 MPa；
∵
所以凸模承壓能力合格。
因此凸模能夠滿足使用要求。
5.4 計(jì)算成型凸、凹模工作部分尺寸
成型凸、凹模工作部分的尺寸，主要是指凸模、凹模的圓角半徑和凹模的深度，還有凸、凹模之間的間隙及模具寬度尺寸等。
5.4.1 凸、凹模的圓角半徑
凸模的圓角半徑應(yīng)等于成型件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，即。
由文獻(xiàn) [1] 凹模的圓角半徑 可知，凹模的圓角半徑不宜過(guò)小，以免成型時(shí)擦傷毛坯表面，同時(shí)凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在成型時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移。
5.4.2 凸、凹模間隙C
對(duì)于V形件成型，必須合理選擇凸、凹模間隙。間隙過(guò)大，則回彈也大，成型件尺寸和形狀不易保證；間隙過(guò)小，會(huì)使零件邊部壁厚減薄，降低模具壽命，且成型力大。由文獻(xiàn) [1] 生產(chǎn)中常按材料性能和厚度選?。?
（5-9）
C=0.0525~0.0575mm
凸、凹模間隙取為0.05mm。
5.5 凸模固定板的設(shè)計(jì)
凸、凹模零件一般通過(guò)固定板間接固定在模板上，以節(jié)約貴重的模具鋼。固定板固定凸模要求固緊牢靠并有良好的垂直度。因此固定板必須有足夠的厚度。
由文獻(xiàn) [ 1 ] 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
H=（1～1.5）D （5-11）
為了使固定板能夠把凸模固緊得更加牢靠并有良好的垂直度，需增加固定板厚度，所以凸模固定板的厚度取為20mm。
凸模固定板各孔與凸模配合，通常按H7/n6或H7/m6選取，在此選H7/n6配合
5.6 卸料板設(shè)計(jì)
卸料板主要用來(lái)從凸模上卸下條料或廢料，卸料板和凸模之間的間隙大小，以不使工件或廢料拉進(jìn)間隙為準(zhǔn)。卸料伴除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或凸模導(dǎo)向的作用。
卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致。卸料板厚度與卸件尺寸及卸料力有關(guān)，由文獻(xiàn) [ 2 ] 一般為
（5-12）
式中 H —卸料板厚度（mm）;
—凹模厚度（mm）。
所以卸料板的厚度H修整為16 mm。
5.7 墊板設(shè)計(jì)
當(dāng)零件的料厚較大時(shí)，沖壓中凸模上端面或凹模下端面對(duì)模板作用有較大的單位壓力，有時(shí)可能超過(guò)模板的允許抗壓應(yīng)力，此時(shí)就應(yīng)采用墊板。從模具壽命角度考慮，此模具采用上、下兩墊板。由文獻(xiàn) [ 1 ] 墊板厚度一般為4～12 mm, 此模具上模墊板取厚度為10mm。
5.8 聚氨酯橡膠設(shè)計(jì)
聚氨酯橡膠具有硬度高、強(qiáng)度好、高彈性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐油性、耐臭氧、耐輻射等優(yōu)點(diǎn)，是一般橡膠所不能比擬的。因此此模具選用4個(gè)聚氨酯彈性體為卸料橡膠墊。查文獻(xiàn) [4] 表16、表17 得：
聚氨酯彈性體內(nèi)徑d=10.5 mm;
聚氨酯彈性體外徑D=32mm；
聚氨酯彈性體厚度H=25mm;
聚氨酯彈性體壓縮量F=0.35H=9 mm;
聚氨酯彈性體壓縮時(shí)的最大外徑D=42 mm。
5.9 定距、定位裝置
確定合適的定距、定位方式不僅有利于提高沖壓件的質(zhì)量，而且便于操作和確保沖壓完全生產(chǎn)。
擋料是材料送進(jìn)過(guò)程中最基本的定距方式。在級(jí)進(jìn)沖壓模中一般采用有自動(dòng)送料方式，也可以用側(cè)刃來(lái)進(jìn)行擋料。這也是大多數(shù)的擋料方式。但側(cè)刃定距，增加了條料的寬度，降低了材料的利用率。同時(shí)也增加了凹模的沖裁刃口，制模相對(duì)的增加了困難。
定位的方式較多，可利用外形或內(nèi)孔甚至沖制工藝孔來(lái)定位。用導(dǎo)正銷導(dǎo)正精確定位是模具結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的型式。一般借助沖件上的孔或條料上的工藝也采用定位釘定距。但是由于第每沖一次需把材料從定位釘上脫出后再送至預(yù)定位置，這時(shí)對(duì)產(chǎn)品的變形會(huì)有所影響，因此它適用于較薄的沖件材料。為了防止材料在導(dǎo)正過(guò)程中的變形，一般相應(yīng)的位置安有抬料釘和導(dǎo)料塊。導(dǎo)料塊可以幫助條件從導(dǎo)正銷上脫出來(lái)，抬料釘可以幫助條料從凹模抬起而送至預(yù)定位置。對(duì)于采用側(cè)刃和導(dǎo)正銷定距定位的級(jí)進(jìn)模，級(jí)進(jìn)模的送料準(zhǔn)確程度直接影響沖件的尺寸精度。在側(cè)刃和導(dǎo)正銷組合使用時(shí)，側(cè)刃作為送料的粗定位，導(dǎo)正銷作為精定位。采用導(dǎo)正銷導(dǎo)正時(shí)，可利用沖件上的孔作導(dǎo)正銷孔，也查在條料的合適部位沖制工藝孔作導(dǎo)正用。不論何種方式，導(dǎo)正銷應(yīng)設(shè)置在與沖孔凸模鄰近的下一個(gè)工步上，以便減少送進(jìn)的積累誤差，提高導(dǎo)正精度。兩導(dǎo)正銷之間應(yīng)有足夠的距離，有利于導(dǎo)正。
5.10模具裝配示意圖
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，可以繪制出模具裝配示意圖，如圖5-2所示。
圖5-2 切邊模裝配示意圖
第6章 模架的選擇及壓力機(jī)安裝尺寸的校核
由凹模周界尺寸及模具閉合高度在200~250mm之間，查文獻(xiàn) [ 3 ] 表5-7選用滑動(dòng)導(dǎo)向四導(dǎo)柱模架，
第7章 螺釘與銷釘設(shè)計(jì)
螺釘是用于緊固模具的傳統(tǒng)零件，主要承受拉應(yīng)力。螺釘?shù)臄?shù)量視被緊固零件的外形尺寸及其受力大小而定，此模具采用8個(gè)。螺釘?shù)牟贾脩?yīng)對(duì)稱，使緊固的零件受力均衡。此模具上的螺釘采用圓柱頭內(nèi)六角螺釘（GB/T70-1985）。這種螺釘緊固牢靠，且螺釘頭埋在模具內(nèi)，使模具結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。查文獻(xiàn) [2] 表7-12選用M9規(guī)格的螺釘。
螺釘擰入最小深度：采用鋼時(shí)為螺紋直徑的1.5倍。
銷釘起定位作用，防止零件之間發(fā)生錯(cuò)移，銷釘本身承受切應(yīng)力。銷釘一般用兩個(gè)，多用圓柱銷（GB/T119-1986），與零件上的銷孔采用過(guò)渡配合，其直徑與螺釘上的螺紋直徑相同。
銷釘?shù)淖钚∨浜祥L(zhǎng)度是銷釘直徑的2倍。
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過(guò)對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，掌握模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)收益匪淺，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1．培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能、提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
2．接受模具設(shè)計(jì)工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實(shí)際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力；制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力；設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。
3．檢驗(yàn)我綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力，是畢業(yè)的重要依據(jù)。
、
致語(yǔ)謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中得到老師和同學(xué)的不少幫助，老師和同學(xué)幫我解決了很多在設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題，在此我向他們表示忠心的感謝。同時(shí)，特別感謝xxx老師在百忙之中對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)逐一作了仔細(xì)地審閱，并提出了許多問(wèn)題和建議，使本次的設(shè)計(jì)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。感謝xxXXXX老師對(duì)我的設(shè)計(jì)課題作出的分析。
參考文獻(xiàn)
[1]姜奎華 主編.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[2]王孝培 主編.實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
[3]史鐵梁 主編.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[4]鄭可锽 主編.實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：宇航出版社，1990
[5]王孝培 主編. 沖壓設(shè)計(jì)資料. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983
[6]李天佑 主編. 沖模圖冊(cè). 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1988
[7]陳炎嗣 郭景儀 主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù). 北京：北京出版社， 1991
[8]涂光祺 主編. 沖模技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
[9]劉占軍編.護(hù)板多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì). 模具工業(yè) [J] .2005（12）：27-29
[10]王同海 主編. 實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995
[11]邱永成 編著. 多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì). 國(guó)防工業(yè)出版社， 1987
[12]李發(fā)致編著.模具先進(jìn)制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[13]王一梅 主編. 典型實(shí)用模具圖冊(cè).江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1995
[14]趙孟棟 主編. 冷沖模設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997
[15]J.Magee, L.J.De Vin, Process planning for laser-assisted forming, Journal of Materials Processing Technology 120(2002):322-326
[16]A.T.Male, Y.W.Chen, C.Pan, Y.M.Zhang, Rapid prototyping of sheet metal components by plasma-jet forming, Journal of Materials Processing Technology 135 (2003):340-346
[17]周永泰. 模具產(chǎn)品目前水平及今后發(fā)展趨勢(shì)[J]. 模具技術(shù),1998(2): 4-6
[18]第十界中國(guó)國(guó)際模具評(píng)定評(píng)述專家組. 第十界中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)模具水平評(píng)述[J]. 模具工業(yè)，2004（8）：3-9
[19]陳志明,張海歐,王桂蘭.我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室. 鍛壓技術(shù)，2004（5）:8-12
- 29 -