限位片的沖壓工藝與模具設(shè)計【無裝配圖】
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目 錄
1緒論 1
1.1沖壓的概念、特點及應(yīng)用 1
1.2 沖壓的基本工序及模具 2
1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3
2沖裁工藝的設(shè)計 7
2.1 零件的工藝分析 7
2.1.1零件工藝性分析 7
2.2.2確定沖裁工藝方案 7
2.2.3排樣方案分析 8
2.2.4工序安排 9
2.2.5沖壓力計算 10
3凸凹模刃口尺寸確定 12
3.1凸模刃口尺寸 12
3.2凹模尺寸 16
4主要零部件設(shè)計 18
4.1模具類型的選擇 18
4.2定位方式的選擇 18
4.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的選擇 18
4.4滑動式模架選擇 19
4.5卸料、出件方式的選擇 20
4.6模架的選擇 22
5壓力機的選擇 25
6模具總裝圖 26
7總結(jié) 27
致謝 28
參考文獻 29
I
摘 要：沖壓模具主要是將板料分離或成形而得到制件的加工方法。因為模具的生產(chǎn)主要是大批量的生產(chǎn)，而且模具可以保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量，模具的設(shè)計與制造主要考慮到模具的設(shè)計能否滿足工件的工藝性設(shè)計，能否加工出符合要求的零件，以及后來的維修和存放是否合理經(jīng)濟等。在本次設(shè)計自行車腳蹬內(nèi)板沖壓模中，不僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求，還要保證它的使用壽命。
其次設(shè)計中還要考慮到它的實際工作環(huán)境和必須完成的設(shè)計任務(wù)，模架采用對角型模架，凹模采用組合凹模，這樣可以采用線切割等數(shù)控設(shè)備來一次完成全部的工序加工，在設(shè)計中我要考慮到很多關(guān)于我所設(shè)計模具的知識，包括它的使用場合、外觀要求等，從這里可以知道模具設(shè)計是一項很復(fù)雜的工作。
關(guān)鍵詞?：工藝制定，級進模
ABSTRACT:Stamping die, sheet separation or forming the workpiece processing methods 。Mold production is the production of large quantities of，and the mold to ensure dimensional accuracy and product quality stamping products, mold design and manufacturing are taken into consideration the design of the mold design process can meet the workpiece, can machined parts to meet the requirements . Maintenance and storage is reasonable economy. The design of the bicycle pedal board stamping die is not only to consider the make-made parts to meet the job requirements, mold with the mold frame diagonal ，The die using a combination of the die .This wire cutting and CNC equipment to complete the processing procedures, I have to consider in the design a lot about my knowledge of the design of the mold ,including the occasion of its use, appearance requirements,but also to ensure that its service life. Secondly, the design also take into account the actual work environment and must complete the design task, from here you can mold design is a very complex task.
Keywords：?technology?to?develop，?progressive die
I
限位片的沖壓工藝與模具設(shè)計
1. 緒 論
1.1沖壓的概念、特點及應(yīng)用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)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)。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。
（1） 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。
（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。
（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。
沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。
1.2 沖壓的基本工序及模具
由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。
在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級進和復(fù)合-級進三種組合方式。
復(fù)合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。
復(fù)合-級進——在一副沖模上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。
1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。
(1)沖壓成形理論及沖壓工藝方面。
沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。
研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點成形設(shè)備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。
(2)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。
在沖模的設(shè)計制造上,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、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)控自動化的模具加工機床和檢測設(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進模和大型復(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個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min），加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min，加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光等先進設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。
(3)沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面。
性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。
近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。
(4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面。
模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。
2 沖裁工藝的設(shè)計
如圖2—1所示零件：限位片
生產(chǎn)批量：大批量
材料：ST12
厚度：t=1.5mm
圖2—1 限位片零件圖
2.1 零件的工藝分析
2.1.1零件工藝性分析
材料：ST12具有良好的塑性、焊接性、以及壓力加工性，適合沖裁加工。
工件結(jié)構(gòu)形狀：工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有三個孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為1.5mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚）。
工件尺寸精度：零件圖上滿足所注尺寸均為自由公差，尺寸精度要求不高，采用IT14級精度，普通沖裁完全滿足要求。
2.2.2確定沖裁工藝方案
該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下幾種工藝方案：
(a)先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；
(b)用沖孔——落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)；
(c)采用落料——沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案a模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，費用低，但需要兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求
方案b只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復(fù)合模低。
方案c只需要一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都比較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚，模具強度也能滿足要求。制件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案b低，模具輪廓尺寸較小。
綜合對上述三種方案的比較，該工件的沖壓生產(chǎn)方案采用方案b
2.2.3排樣方案分析
方案一 ：有廢料排樣。沿沖裁件外形沖裁，在沖裁件周邊都留有搭邊。沖裁件尺寸完全由沖模來保證，因此此沖裁件精度高，模具壽命高，但是材料利用率較低。
方案二 ：少廢料排樣。因為剪切條料和定位誤差的影響，沖裁件質(zhì)量差，模具壽命與方案一相比較較低，但是材料利用率高，沖裁模的結(jié)構(gòu)也相對簡單一些。
方案三 ：無廢料排樣。沖裁件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但是材料利用率最高。
通過上述三種方案的比較，綜合考慮模具壽命和沖裁件質(zhì)量，該沖裁件的排樣方式采用方案一。
查《沖壓工藝及模具設(shè)計》表2-9，工件的搭邊值a=1.8mm，沿邊的搭邊值a1=2.0mm。級進模送料步距為S=20+2=22mm
條料寬度按表3-14中公式計算：
查《沖壓工藝及模具設(shè)計》表3-15得：△=0.6
B -0△=(Dmax+2a1)-△0
B=（26+2×1.8）=29.6mm （2-1）
由零件圖近似算得一個零件的面積為193mm2，一個進距內(nèi)的壞料面積
B×S=26×20=520mm2 （2-2）
因此一個進距內(nèi)的材料利用率為：
=（A/BS）×100﹪=37.1﹪ （2-3）
查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》附表3選用板料規(guī)格為710×2000×1.5。
剪切條料尺寸為29.6mm。一塊板可裁的條料為67，每間條可沖零件個數(shù)32個零件。則一塊板材的材料利用率為：
=（n×A0/A）×100﹪
=（32×67×520/710×2000）×100﹪=78.5﹪ （2-4）
2.2.4工序安排
工序1：沖3×Φ3.2孔
工序2：沖中間長方形孔
工序3：落外形
排樣圖：
圖2—2 排樣圖
2.2.5沖壓力計算
1）沖3×Φ3.2孔工序
沖裁力：F=KLt=1.3x3x3.2x1.5x360=21161（N） （2-5）
推件力: （2-6）
沖壓力：（N） （2-7）
2）沖中間長方形孔工序
沖裁力：F沖=KLt=1.3x（11.1+2x3.3+12.8+2x9.8）=35170（N） （2-8）
推件力: （2-9）
沖壓力： (N) （2-10）
3）落料工序
沖裁力：F沖=KLt=1.3x2x(20+26)x1.5x360=64584（N） （2-11）
推件力： （2-12）
沖壓力： （2-13）
總的沖壓力為上述各工序之和，及
通過計算分析，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，選用40kN的壓力機
模具結(jié)構(gòu)形式的選擇
1）：由沖壓工藝分析可知，采用級進模的方式進行沖壓，所以，模具類型為級進模。
2）：卸料裝置：
a、出件方式：因為采用的是級進模進行生產(chǎn)，故采用向下落料的出料方式。
b、因零件尺寸較小，厚度較薄，故采用彈性卸料方式。
3）：定位裝置：
a、送料形式：采用橫向手動送料方式，即由右向左送料。
b、定位零件：零件尺寸較小，為了保證孔的精度及較好的定位，采用導(dǎo)正銷導(dǎo)正，固定擋料銷定位。
4）模架
a、若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，但只能一方送料；
b、若采用對角導(dǎo)柱模架，則受力平衡，滑動平穩(wěn)，可以縱向或橫向送料；
c、若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，可三方送料，操作者視線不被阻擋，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是模具受力不平衡，滑動不平穩(wěn)。
結(jié)合本沖孔、落料級進模的特點，確定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
3凸凹模刃口尺寸確定
3.1凸模刃口尺寸
1）沖Φ3.2孔
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》表3-7：
Zmin=0.21mm， Zmax=0.25mm。
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》凸、凹模制造公差值3-18：
，。
校核：
Zmax- Zmin=0.04， + =0.04
滿足
Zmax- Zmin≥ + 的條件，凸凹?？梢圆捎梅珠_加工的方法。
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》系數(shù)值的表3-19 X=0.5，
Φ3.2凸模刃口尺寸計算：
（3-1）
Φ3.2凹模刃口尺寸計算：
（3-2）
圖3—1 沖孔圓凸模
2）沖12.8×13方孔
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》表3-7
Zmin=0.21mm， Zmax=0.25mm。
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》凸、凹模制造公差值3-18：
，
校核：
Zmax- Zmin=0.04 + =0.04
滿足Zmax- Zmin≥ + 的條件，凸凹模可以采用分開加工的方法。
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》表3-19：X=0.5
（3-3）
（3-4）
（3-5）
（3-6）
圖3—2 沖孔方凸模
3）落料
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》表3-7
Zmin=0.21mm， Zmax=0.25mm。
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》凸、凹模制造公差值3-18：
， 。
校核：
Zmax- Zmin=0.04 + =0.04
滿足
Zmax- Zmin≥ + 的條件，凸凹?？梢圆捎梅珠_加工的方法。
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》 表3-19： X=0.5
（3-7）
（3-8）
（3-9）
（3-10）
圖3—3 落料凸模
凸模的校核：
（1） 剛度的校核：
凸模比較細(xì)，應(yīng)進行剛度和強度校核，檢查自由長度和斷面尺寸是否滿
足強度要求。
根據(jù)凸模剛度校核公式：L≤90d2/F19.1mm ?（3-11）
由于L≤19.1mm，故凸模剛得到校核。
可見，允許凸模的最大自由長度19.1mm滿足不了模具的結(jié)構(gòu)尺寸要求，可將模具做成階梯型并利用卸料板對模具加以保護
由上可知，最小凸模直徑符合工藝要求，可以在厚度為1.5mm的板料上沖制。
（2）強度的校核：
根據(jù)凸模強度校核公式：
（3-12）
（3-13）
故凸模強度得到校核。
凸模長度L的計算：L=h1+h2+t+h?其中，h1-凸模固定板厚度；?h2-卸料板厚度；?t-材料厚度，h-增加長度，橡膠厚度。=16mm，=14mm，t=1.5mm。
卸料橡膠的自由高度：根據(jù)工件材料厚度為1.5mm，沖裁時凸模進入凹模深度取4mm，考慮到模具維修時刃磨量4.5mm，再考慮開啟時卸料板高出凸模1mm，則總的工作行程h工件=10mm。
?橡皮的自由高度h=27mm-32mm，取h自由為28mm。?
模具在組裝時橡皮的預(yù)壓量為：h頂=（10%-15%）h自由=2.8mm-4.2mm，取h頂=4mm。
?由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為24mm。所以，凸模的長度尺寸為：L=h1+h2+t+h=16mm+14mm+1.5mm+24mm=55.5mm。
3.2凹模尺寸
在設(shè)計凹模時一般按經(jīng)驗公式計算。凹模厚度為：H=Kb1 其中：b1垂直于送料方向凹?？妆陂g最大距離；
?K-由b1和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù)，
查《沖模設(shè)計技法與典型實例解析》表2.20得K=0.30。
所以可以確定凹模厚度?H=Kb1=30×0.30mm=9mm?取16mm。
凹模壁厚?C=1.5H=24mm，取25mm。
凹模外形長度： （3-14）
寬度： （3-15）
圖3—4 凹模
由以上算的凹模輪廓尺寸B×L=100mm×125mm,查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.4-94，取標(biāo)準(zhǔn)B×L=100mm×125mm，凹模材料選用T8A，熱處理淬硬。
4主要零部件設(shè)計
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括落料工序，可采用正裝單工序沖裁模具，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模空洞中，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊；卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右往左送料。
因該制件采用的正裝單工序模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料板即可。
為保證零件，的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是很高，所以宜采用中間導(dǎo)柱模架。
4.1模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓，所以本套模具類型為級進模。
4.2定位方式的選擇
因為該模具采用得條料，控制條料得送進方向采用導(dǎo)料板；控制條料的送進步距采用固定擋料銷。
固定擋料銷：在凹模上固定一個擋料銷，用于條料送進的定位。擋料銷高度h=5選取材料為92Mn2V,數(shù)量為1,查標(biāo)準(zhǔn)JB/T7649.1-2000.
螺釘：分為緊固螺釘和卸料螺釘，螺釘規(guī)格的選用:由凹模板的厚度可選用M8,在根據(jù)實際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用GB/T 68-2000 M8X20，M8X40，這里各要4個，承料板的螺釘選用GB 70-85 M8X10，這里要2個，選取材料為45鋼。
銷釘規(guī)格的選用: 銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格,因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用GB/T 119.1-2000,選取材料為35鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標(biāo)準(zhǔn)定位零件.
4.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的選擇
由于落料件的結(jié)構(gòu)簡單，大批量生產(chǎn)都使用導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向方式主要有滑動式和滾動式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。該零件承受側(cè)壓力不大，為了加工裝配方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，決定使用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。
圖4—1 導(dǎo)柱
圖4—2 導(dǎo)套
4.4滑動式模架選擇
由于受力不大，精度要求也不高，同時為了節(jié)約生產(chǎn)成本，簡化模具結(jié)構(gòu)，降低模具制造難度，方便安裝調(diào)整，故采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架。該模架可以三方面送料，操作特別方便。
4.5卸料、出件方式的選擇
在選用卸料裝置的形式時，需考慮出料方式是上出料，還是下出料。卸料裝置根據(jù)沖件平整度要求或料的厚薄來確定，對于沖件平整度要求高，且料薄的宜用彈壓卸料板。這樣既可壓料又可卸料，且卸料板隨上模上下運動，直觀性強，操作方便，是生產(chǎn)中常用的一種卸料方式。
?導(dǎo)料板: 根據(jù)凹模LB=125100, ,選規(guī)格為:長度L=125,寬度B=35,厚度H=6,材料為45鋼的導(dǎo)料板,即導(dǎo)料板:,熱處理HRC28~32。
當(dāng)板料較厚時，用彈壓卸料板難以卸料時，選用固定卸料裝置卸料，一般在零件形狀簡單要求不高時，采用固定卸料方式，它可簡化模具結(jié)構(gòu)，但是因為工作部位封閉，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。
由于零件厚度只有1.5mm，屬于薄料，一般采用彈性卸料方式并方便壓料，且達到簡化模具結(jié)構(gòu)，降低成本的目的。
墊板: 墊板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取3~10mm,我們選6mm。材料為45鋼。 即墊板：。
凸模固定板: 凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為凹模的0.6~0.8h,h為凹模的厚度,這里取0.8h,即0.814=11.2mm,材料為Q235鋼，根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為LH=凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過2個銷釘定位,4個螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致。
圖4—3 凸模固定板
墊板的設(shè)計
墊板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷，因此在與模座接觸面之間加上一塊強度較高的墊板。凸模墊板的外形尺寸與凸模固定板相同，厚度取6mm，選取規(guī)格L×B×H=125mm×100mm×6mm。
圖4—4 墊板
卸料板的設(shè)計
用卸料板卸料，卸料板的平面外形與凸凹模板相同，卸料板寬度B為100mm，查表2.19得卸料板厚度為14mm。
卸料板孔于凸模的單邊間隙查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2.3得
Z1/2=0.05mm。故卸料板尺寸為：L×B×H=125mm×100mm×14mm。
卸料板材料選用Q235鋼，與凸模固定板的配合為H7/h6。裝配通過4個螺釘與上模座連接固定，各型孔的位置尺寸與凸模的保持一致。
該模具為正裝彈壓下出級進模。條料前向后送進，由兩個導(dǎo)料板控制其方向，由固定擋料銷控制其進距。卸料采用彈壓性卸料裝置，將條料從凸模上卸下。
該模具采用中間導(dǎo)柱模架，由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑
圖4—5 卸料板
4.6模架的選擇
以凹模輪廓尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格：
上模座：L/mm×B/mm×H/mm×=125×100×30??GB2855.1-2008 HT200?
圖4—6 上模座
下模座：L/mm×B/mm×H/mm×=100×80×35??GB2855.2-2008 HT200?
圖4—7 下模座
導(dǎo)柱：d/mm×L/mm=22×130???GB/T2861.1-2008 T10A
圖4—8 導(dǎo)柱
導(dǎo)套：d/mm×L/mm×D/mm=22×80×28????GB/T2861.3-2008 T10A?
圖4—9 導(dǎo)套
模具的閉合高度：模具閉合高度為142.5mm
5.壓力機的選擇
根據(jù)前面初選壓力機型號，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
壓力機型號：J23-6.3?
公稱壓力：63KN
滑塊行程：35mm?
最大閉合高度：150mm?
最大裝模高度：185mm
?最小閉合高度：115mm?
連桿調(diào)節(jié)長度：35mm?
滑塊中心線至床身距離：110mm?
工作臺尺寸（前后×左右）= 200mm×310mm?
墊板尺寸（厚度×孔徑）=30mm×140mm?
模柄孔尺寸（直徑×深度）=30mm×55mm?
最大傾角：
該模具的閉合高度H=142.5mm，在115mm-185mm內(nèi)，且開式壓力機J23-6.3最大裝模高度185mm，大于模具閉合高度142.5mm，故可以使用。
6模具總裝圖
圖6—1 總裝圖
7總結(jié)
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。 在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師楊占堯老師，他對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。楊占堯老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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